CN103758758A - 一种交流伺服直驱型电液泵 - Google Patents

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Abstract

一种交流伺服直驱型电液泵，包括一个三螺杆泵、一个行星齿轮机构、一个交流伺服电机和电机驱动控制器；行星齿轮机构布置在三螺杆泵的螺杆一端；交流伺服电机布置在三螺杆泵的外侧和沿轴线方向的一端，电机转子与三螺杆泵的泵壳固连，电机转子转动带动泵壳转动，泵壳通过行星轮机构带动两根从动螺杆绕着主动螺杆既自转又公转，主动螺杆相对固定不转动。采用交流伺服电机直驱技术，把三螺杆泵和驱动电机进行结合，大幅减少了传动零件数量和整体体积，降低了整体噪音，本装置具有结构紧凑、运行效率高、泄露量少、噪声低等优点，特别适合在体积受限和对噪音要求高的场合使用。

Description

一种交流伺服直驱型电液泵
技术领域
本发明属于液压传动技术领域，具体涉及一种交流伺服直驱型电液泵。
背景技术
液压系统在现代工业技术领域中依然占据着重要地位，特别是在高压大功率和快速响应方面，液压系统具有绝对的优势。目前，在液压系统中所使用的液压泵大多采用“电动机-联轴器-泵”的三段式液压动力单元结构，存在较多的缺陷和不足。电动机的冷却风扇在消耗能量的同时，成为电动机噪声的主要来源。由于电动机轴和泵轴的不同心，使联轴器产生振动和噪声。“电动机-联轴器-泵”的轴向排列和联结结构使得液压动力单元的体积和质量较大。另外，多处连接及配合降低了能量转化效率和可靠性，增加了动力单元的复杂性，存在外部泄漏途径。
因此，发明一种交流伺服直驱型电液泵，提高液压装置的智能化和集成化水平，提高液压泵装置的能量利用率，降低噪声等就成为液压传动与控制领域迫切需要解决的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种交流伺服直驱型电液泵，实现驱动电动机和三螺杆泵的紧密结合，在大幅减小整体体积的前提下，减少传动元件数量，降低电动机和泵构成系统的噪音和功耗。同时利用交流伺服直驱技术，进行泵的流量和工作压力的实时调节。
为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种交流伺服直驱型电液泵，包括一个三螺杆泵、一个行星齿轮机构、一个交流伺服电机和电机驱动控制器；电机驱动控制器用于控制交流伺服电机给螺杆泵提供动力，三螺杆泵采用一端吸入，另一端排出的结构形式；行星齿轮机构布置在三螺杆泵的螺杆一端；交流伺服电机布置在沿三螺杆泵的轴线方向一端的外侧，电机转子与三螺杆泵的泵壳固连，电机转子转动带动泵壳转动，泵壳通过行星轮机构带动两根从动螺杆绕着主动螺杆既自转又公转，主动螺杆不转动。
所述的三螺杆泵包括一个主动螺杆4，两个从动螺杆5对称布置在主动螺杆4的两侧，主动螺杆4和两个从动螺杆5通过轴承分别支承在左内端盖17和右内端盖15上，左内端盖17和右内端盖15分别固定在泵壳6的左右两端，左内端盖17通过轴承和转动密封件与左端盖7相连接，右内端盖15通过转动密封件与右端盖16连接；主动螺杆4的右端与右端盖16相连接。
所述的行星齿轮机构，包括内齿圈11、主动螺杆齿轮13和两个从动螺杆齿轮12；主动螺杆齿轮13布置在主动螺杆4右端轴上，两个从动螺杆齿轮12分别布置在两个从动螺杆5的右端轴上，内齿圈11布置在右内端盖15的内孔中，从动螺杆齿轮12和主动螺杆齿轮13外啮合，从动螺杆齿轮12和内齿圈11内啮合。
所述的交流伺服电机采用开关磁通电机结构形式，开关磁通电机包括电机外壳8、电机定子9、电机转子10；电机外壳8采用圆筒式结构，电机外壳8的左端和左端盖7上的止口相配合，电机外壳8的右端和右端盖16上的止口相配合，左端盖7和右端盖16连接，电机外壳8被夹持固定在左端盖7和右端盖16之间；电机定子9镶嵌在电机外壳8的圆筒内壁；电机转子10通过平键19与泵壳6固定连接。
所述的电机驱动控制器，包括旋转变压器，旋转变压器由旋变转子2、旋变定子3和绕组组成；旋转变压器安装在左轴端盖18和吸入口1之间；旋变定子3固定在吸入口1的轴承孔内壁，旋变转子2固定在左轴端盖18上；旋转变压器的绕组布置在旋变定子3上，旋变转子2上无绕组。
本发明采用交流伺服电机直驱技术，把三螺杆泵和驱动电机进行结合，将电机定子、电机壳和泵壳固连成一体，将电机转子与三螺杆泵壳体连接在一体，由电机转子直接驱动泵壳和从动螺杆转动，大幅减少了传动零件数量和整体体积，降低了整体噪音。充分利用交流伺服电机所具有的体积小、驱动效率高等优点，本装置具有结构紧凑、运行效率高、泄露量少、噪声低等优点，特别适合在体积受限和对噪音要求高的场合使用。
附图说明
图1为本发明的左端面图。
图2为本发明的右端面图。
图3为本发明的A-A截面图。
图4为图3的B-B截面图。
图5为图3的D-D截面图。
图6为图3的C-C截面图。
图7为图3的E-E截面图。
图中，1-吸入口，2-旋变转子，3-旋变定子，4-主动螺杆，5-从动螺杆，6-泵壳，7-左端盖，8-电机外壳，9-电机定子，10-电机转子，11-内齿圈，12-从动螺杆齿轮，13-主动螺杆齿轮，14-排出口，15-右内端盖，16-右端盖，17-左内端盖，18-左轴端盖，19-平键。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照图1、图2和图3，一种交流伺服直驱型电液泵，包括一个三螺杆泵、一个行星齿轮机构、一个交流伺服电机和电机驱动控制器，电机驱动控制器用于控制交流伺服电机给螺杆泵提供动力，三螺杆泵采用一端吸入，另一端排出的结构形式；三螺杆泵的吸入口1布置在左端盖的中间，三螺杆泵的排出口14布置在右端盖的偏心位置，由于电液泵的主动螺杆的右端轴需要通过键与电液泵的壳体连接以相对固定，因此将排出口设计成偏心。三螺杆泵由于螺杆的长度尺寸较长，为了降低整体尺寸和利于螺杆泵的立式安装，同时使三螺杆泵与电动机的轴线平行，使三螺杆泵与电动机的连接更容易。行星齿轮机构布置在三螺杆泵的螺杆一端；交流伺服电机布置在沿三螺杆泵的轴线方向一端的外侧，电机转子通过键与三螺杆泵的泵壳固连，电机转子转动带动泵壳转动，泵壳通过行星轮机构带动两根从动螺杆绕着主动螺杆既自转又公转，主动螺杆不转动。
参照图4，所述的三螺杆泵包括一个主动螺杆4，两个从动螺杆5对称布置在主动螺杆4的两侧；一个主动螺杆4和两个从动螺杆5通过轴承分别支承在左内端盖17和右内端盖15上；左内端盖17和右内端盖15分别通过螺栓固定在泵壳6的左右两端；左内端盖17通过轴承和转动密封件与左端盖7相连接，右内端盖15通过转动密封件与右端盖16连接；主动螺杆4的右端通过键与右端盖16相连接。
参照图5，所述的行星齿轮机构，包括内齿圈11、主动螺杆齿轮13和两个从动螺杆齿轮12；主动螺杆齿轮13布置在主动螺杆4右端轴上，两个从动螺杆齿轮12分别布置在两个从动螺杆5的右端轴上，内齿圈11布置在右内端盖15的内孔中，从动螺杆齿轮12和主动螺杆齿轮13外啮合，从动螺杆齿轮12和内齿圈11内啮合。采用行星齿轮机构可以使主动螺杆的螺旋面和两个从动螺杆的螺旋面之间保持一种确定的啮合关系，可以保证主动螺杆的螺旋面和从动螺杆的螺旋面不接触，使螺旋面之间的磨损降低，同时避免小颗粒杂质混入而引起的卡死现象。
如图6，所述的交流伺服电机采用开关磁通电机结构形式，开关磁通电机包括电机外壳8、电机定子9、电机转子10；电机外壳8采用圆筒式结构，电机外壳8的左端和左端盖7上的止口相配合，电机外壳8的右端和右端盖16上的止口相配合，用螺栓把左端盖7和右端盖16相连接，电机外壳8被夹持固定在左端盖7和右端盖16之间；电机定子9镶嵌在电机外壳8的圆筒内壁；电机转子10通过平键19与泵壳6固定连接。开关磁通电机的特点是电机转子上既没有绕组也没有永磁体，电机转子结构简单，电机的绕组布置在电机定子上，另外在电机定子上布置永磁体以增强磁场的磁密度，以提高电机的输出扭矩。
参照图7，所述的电机驱动控制器，包括旋转变压器，旋转变压器由旋变转子2、旋变定子3和绕组组成；旋转变压器安装在左轴端盖18和吸入口1之间；旋变定子3固定在吸入口1的轴承孔内壁，旋变转子2通过键固定在左轴端盖18上；旋转变压器的绕组布置在旋变定子3上，旋变转子2上无绕组。为了适应交流伺服电机和三螺杆泵的连接关系，将旋转变压器做成旋变转子内置的结构，旋变定子布置在旋变转子的外侧。
本发明的工作原理为：
一种交流伺服直驱型电液泵，利用交流伺服电机作为动力源，驱动三螺杆泵工作。直接将交流伺服电机的转子与三螺杆泵的泵壳联接，与三螺杆泵泵壳相连接的行星齿轮机构带动三螺杆泵的两根从动螺杆作行星运动，三螺杆泵的主动螺杆相对静止；主动螺杆螺旋面和从动螺杆的螺旋面不直接接触；电液泵工作时，主动螺杆的螺旋槽、从动螺杆螺旋槽与泵壳中间孔三者之间形成多个密封腔，多个密封腔从泵的吸入端到泵的排出端轴向排列；工作介质逐步从泵的吸入端密封腔进入，经过中间的密封腔输送到泵的排出端，由于工作介质的输送使电液泵输出端的工作介质在有限的体积中逐步累积，使得输出端的压力升高。利用交流伺服直驱技术，实时调节泵的流量和工作压力，使后续液压工作回路的组成和控制可以简化。

Claims (5)

1.一种交流伺服直驱型电液泵，其特征在于：包括一个三螺杆泵、一个行星齿轮机构、一个交流伺服电机和电机驱动控制器；电机驱动控制器用于控制交流伺服电机给螺杆泵提供动力，三螺杆泵采用一端吸入，另一端排出的结构形式；行星齿轮机构布置在三螺杆泵的螺杆一端；交流伺服电机布置在沿三螺杆泵的轴线方向一端的外侧，电机转子与三螺杆泵的泵壳固连，电机转子转动带动泵壳转动，泵壳通过行星轮机构带动两根从动螺杆绕着主动螺杆既自转又公转，主动螺杆不转动。
2.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱型电液泵，其特征在于：所述的三螺杆泵包括一个主动螺杆（4），两个从动螺杆（5）对称布置在主动螺杆（4）的两侧，主动螺杆（4）和两个从动螺杆（5）通过轴承分别支承在左内端盖（17）和右内端盖（15）上，左内端盖（17）和右内端盖（15）分别固定在泵壳（6）的左右两端，左内端盖（17）通过轴承和转动密封件与左端盖（7）相连接，右内端盖（15）通过转动密封件与右端盖（16）连接；主动螺杆（4）的右端与右端盖（16）相连接。
3.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱型电液泵，其特征在于：所述的行星齿轮机构，包括内齿圈（11）、主动螺杆齿轮（13）和两个从动螺杆齿轮（12）；主动螺杆齿轮（13）布置在主动螺杆（4）右端轴上，两个从动螺杆齿轮（12）分别布置在两个从动螺杆（5）的右端轴上，内齿圈（11）布置在右内端盖（15）的内孔中，从动螺杆齿轮（12）和主动螺杆齿轮（13）外啮合，从动螺杆齿轮（12）和内齿圈（11）内啮合。
4.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱型电液泵，其特征在于：所述的交流伺服电机采用开关磁通电机结构形式，开关磁通电机包括电机外壳（8）、电机定子（9）、电机转子（10）；电机外壳（8）采用圆筒式结构，电机外壳（8）的左端和左端盖（7）上的止口相配合，电机外壳（8）的右端和右端盖（16）上的止口相配合，左端盖（7）和右端盖（16）连接，电机外壳（8）被夹持固定在左端盖（7）和右端盖（16）之间；电机定子（9）镶嵌在电机外壳（8）的圆筒内壁；电机转子（10）与泵壳（6）固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱型电液泵，其特征在于：所述的电机驱动控制器，包括旋转变压器，旋转变压器由旋变转子（2）、旋变定子（3）和绕组组成；旋转变压器安装在左轴端盖（18）和吸入口（1）之间；旋变定子（3）固定在吸入口（1）的轴承孔内壁，旋变转子（2）固定在左轴端盖（18）上；旋转变压器的绕组布置在旋变定子（3）上，旋变转子（2）上无绕组。
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