CN104234965B - 一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵 - Google Patents
一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵 Download PDFInfo
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Abstract
一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵，包括泵壳体，两个偏心方向相差180°的凸轮并排安装在泵壳体内，凸轮外侧被定位套筒压紧，泵端盖内侧上加工有缠绕定子绕组径向沟槽，配流轴固定在泵体内，转子通过滚动轴承支承在配流轴上，转子两侧都分别加工有安装永磁体的径向沟槽，转子的外壁面上平行地开有两列柱塞孔，且都沿转子的径向均匀分布，每个柱塞孔内都安装有一个柱塞，柱塞上安装有连杆滑靴，连杆滑靴底部压在凸轮的内部，泵内的两侧分别构成永磁盘式电机，本发明采用电机与泵一体化设计、通轴式结构、双列柱塞结构、永磁盘式电机驱动，具有结构紧凑、传动简单、支承可靠、受力平衡、排量大、输出功率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于径向柱塞泵技术领域，具体涉及一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵。
背景技术
电机驱动径向柱塞泵是大型液压机中常用的为系统提供动力的方式，由于径向柱塞泵具有输出压力高、排量大、容积效率高以及使用寿命长等优点，被广泛用于锻压、冶金、船舶等领域的液压系统中。
传统的径向柱塞泵，电机的输出轴与泵的配流轴连接，带动泵内的转子运动，通过定子与转子之间的偏心量，使柱塞沿径向往复运动，周期性的改变柱塞腔的容积，并通过一定的配流机构实现配流。这种方式中，泵的配流轴与电机的输出轴是两个独立的部件，分别以悬臂梁的方式固定在泵的两侧，因此悬臂端会产生一定的挠度，影响同心轴孔间的配合，产生振动和噪声，同时加剧轴及转子上摩擦副的磨损。由于电机与泵是两个独立部件，因此需要在安装时精确调整两个配流轴的同心度，安装难度大；或者采用挠性联轴器进行连接，但是这会造成能量的损失。另外，对于单列柱塞的径向柱塞泵，其配流轴受到单侧的压力，受力不平衡，也会造成弯曲形变和振动。
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出一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵，具有结构紧凑、传动简单、支承可靠、受力平衡、排量大、输出功率高的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵，包括泵壳体1，第一凸轮2和第二凸轮17并排安装在泵壳体1内，它们的偏心方向相差180°，第一凸轮2和第二凸轮17都是环形件，它们内部的圆孔与外圆柱面之间具有偏心量，第一凸轮2和第二凸轮17分别通过第一键32和第二键16实现周向定位，第一凸轮2和第二凸轮17的外侧分别被第一定位套筒30和第二定位套筒3压紧，实现轴向固定，第一泵端盖29和第二泵端盖4分别安装在泵壳体1的两端，它们的止口分别压紧第一定位套筒30和第二定位套筒3；第一泵端盖29和第二泵端盖4面向泵壳体1内部的一侧上都设有圆柱形的凸台，并加工有两个以上的径向沟槽，每个沟槽内都缠绕有定子绕组5，分别构成电机的定子，定子绕组5的线圈分别通过第一泵端盖29和第二泵端盖4上的第一绕组进线孔20和第二绕组进线孔13与外部电路连接；配流轴套27固定安装在第一泵端盖29上，配流轴11固定在泵体内，两端分别支承在配流轴套27和第二泵端盖4上，并通过第三键10实现周向固定，第一轴端压盖26和第二轴端压盖9分别安装在配流轴套27和第二泵端盖4上，将配流轴11两端压紧，实现轴向固定；
转子15安装在泵壳体1内部，通过第一滚动轴承19和第二滚动轴承14支承在配流轴11上，第一滚动轴承19和第二滚动轴承14的内圈分别抵在配流轴11的台肩上，它们的外圈分别靠安装在转子15上的第一转子压盖28和第二转子压盖12压紧，并通过密封圈21实现密封；转子15的两侧都分别加工有两个以上的径向沟槽，每个沟槽内都安装有永磁体18，分别构成电机的转子；转子15的外壁面上平行地开有两列柱塞孔8，每列的数目都为两个以上，且都沿转子15的径向均匀分布，每个柱塞孔8内都安装有一个柱塞7，柱塞7上安装有连杆滑靴6，柱塞7和连杆滑靴6之间通过球铰连接，能够在一定角度内相对转动，连杆滑靴6底部为弧面，其曲率半径与第一凸轮2、第二凸轮17内部圆孔的曲率半径相同，连杆滑靴6底部压在第一凸轮2和第二凸轮17的内部，能够相对滑动；
泵内的第一泵端盖29及其上的定子绕组5与转子15及其上一侧的永磁体18构成永磁盘式电机31；第二泵端盖4及其上的定子绕组5与转子15及其上另一侧的永磁体18构成另一个永磁盘式电机31。
所述的配流轴11中部平行地开有两列弧槽，每列均包含有一个压油弧槽36和一个吸油弧槽34，它们相互隔离，并分别与各自方位上的各柱塞孔8连通，吸油弧槽34与压油弧槽36的分隔面分别与第一凸轮2和第二凸轮17的偏心方向相同，且两列弧槽之间相差180°，两个吸油弧槽34都与配流轴11上的进油轴向孔33连通，两个压油弧槽36都与配流轴11上的出油轴向孔35连通，配流轴11插入配流轴套27的一端上还开有进油环槽24和出油环槽25，进油环槽24与进油轴向孔33连通，出油环槽25与出油轴向孔35连通，配流轴套27上开有进油孔22和出油孔23，进油孔22与进油环槽24连通，出油孔23与出油环槽25连通，通过上述油路，使得进油孔22与两个吸油弧槽34连通，出油孔23与两个压油弧槽36连通。
所述的吸油弧槽34、压油弧槽36、进油环槽24、出油环槽25，其两侧都安装有密封圈21，实现密封；第一轴端压盖26和配流轴11之间安装有密封圈21，实现对配流轴11上的轴向孔的密封。
本发明具有以下优点：
1)结构紧凑，传动简单。该泵采用电机与泵一体化设计，传动环节少，节省空间。
2)支承可靠，工作平稳。该泵采用通轴式结构，配流轴11固定不动，支承可靠，不易产生形变，使转子15转动更平稳。
3)受力平衡，排量大。该泵采用双列柱塞7结构，两列柱塞7的压油侧相对，使轴所受的径向力相互平衡，且相对于单列柱塞7结构，柱塞7数目增加一倍，理论排量也增大了一倍。
4)输出功率高，容易控制。该泵采用永磁盘式电机31驱动，永磁盘式电机31具有低速、大扭矩的特点，直接驱动泵转子15运动，便可使输出油液达到很高的压力，通过驱动器控制永磁盘式电机31的转速，可以实现泵的输出流量的调节。
附图说明
图1为本发明的轴向剖视图。
图2为图1的A-A截面的剖视图。
图3为图1的B-B截面的剖视图。
图4为图1的C-C截面的剖视图。
图5为图1的D-D截面的剖视图。
图6为图1的E-E截面的剖视图。
图7为图1的F-F截面的剖视图。
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、图3和图5，一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵，包括泵壳体1，第一凸轮2和第二凸轮17并排安装在泵壳体1内，它们的偏心方向相差180°，第一凸轮2和第二凸轮17都是环形件，它们内部的圆孔与外圆柱面之间具有一定的偏心量，偏心量的大小决定泵的排量，第一凸轮2和第二凸轮17分别通过第一键32和第二键16实现周向定位，第一凸轮2和第二凸轮17的外侧分别被第一定位套筒30和第二定位套筒3压紧，实现轴向固定，第一泵端盖29和第二泵端盖4分别安装在泵壳体1的两端，它们的止口分别压紧第一定位套筒30和第二定位套筒3；第一泵端盖29和第二泵端盖4面向泵壳体1内部的一侧上都设有圆柱形的凸台，并加工有两个以上的径向沟槽，每个沟槽内都缠绕有定子绕组5，分别构成电机的定子，定子绕组5的线圈分别通过第一泵端盖29和第二泵端盖4上的第一绕组进线孔20和第二绕组进线孔13与外部电路连接；配流轴套27固定安装在第一泵端盖29上，配流轴11固定在泵体内，两端分别支承在配流轴套27和第二泵端盖4上，通过第三键10实现周向固定，第一轴端压盖26和第二轴端压盖9分别安装在配流轴套27和第二泵端盖4上，将配流轴11两端压紧，实现轴向固定。
参照图1、图2、图3和图4，转子15安装在泵壳体1内部，通过第一滚动轴承19和第二滚动轴承14支承在配流轴11上，第一滚动轴承19和第二滚动轴承14的内圈分别抵在配流轴11的台肩上，它们的外圈分别靠安装在转子15上的第一转子压盖28和第二转子压盖12压紧，并通过密封圈21实现密封；转子15的两侧都分别加工有两个以上的径向沟槽，每个沟槽内都安装有永磁体18，分别构成电机的转子；转子15的外壁面上平行地开有两列柱塞孔8，每列的数目都为两个以上，且都沿转子15的径向均匀分布，每个柱塞孔8内都安装有一个柱塞7，柱塞7上安装有连杆滑靴6，柱塞7和连杆滑靴6之间通过球铰连接，可以在一定角度内相对转动，连杆滑靴6底部为弧面，其曲率半径与第一凸轮2、第二凸轮17内部圆孔的曲率半径相同，连杆滑靴6底部压在第一凸轮2和第二凸轮17的内部，能够相对滑动。
参照图1，泵内的第一泵端盖29及其上的定子绕组5与转子15及其上一侧的永磁体18构成永磁盘式电机31；第二泵端盖4及其上的定子绕组5与转子15及其上另一侧的永磁体18构成另一个永磁盘式电机31。
参照图1、图2、图3、图5、图6、图7，所述的配流轴11中部平行地开有两列弧槽，每列均包含有一个压油弧槽36和一个吸油弧槽34，它们相互隔离，并分别与各自方位上的各柱塞孔8连通，吸油弧槽34与压油弧槽36的分隔面分别与第一凸轮2和第二凸轮17的偏心方向相同，且两列弧槽之间相差180°，两个吸油弧槽34都与配流轴11上的进油轴向孔33连通，两个压油弧槽36都与配流轴11上的出油轴向孔35连通，配流轴11插入配流轴套27的一端上还开有进油环槽24和出油环槽25，进油环槽24与进油轴向孔33连通，出油环槽25与出油轴向孔35连通，配流轴套27上开有进油孔22和出油孔23，进油孔22与进油环槽24连通，出油孔23与出油环槽25连通，通过上述油路，使得进油孔22与两个吸油弧槽34连通，出油孔23与两个压油弧槽36连通。
参照图1，所述的吸油弧槽34、压油弧槽36、进油环槽24、出油环槽25，其两侧都安装有密封圈21，实现密封；第一轴端压盖26和配流轴11之间安装有密封圈21，实现对配流轴11上的轴向孔的密封。
本发明的工作原理为：参照图1，定子绕组5上通交流电后，产生变化的磁场，驱动转子15转动，转子15上的柱塞孔8内的柱塞7及连杆滑靴6在离心力、液压力的作用下，分别压紧第一凸轮2和第二凸轮17的内壁，由于第一凸轮2和第二凸轮17内部的圆孔都与转子15转动中心之间有一定偏心量，因此，柱塞7随转子15转动的同时，沿转子15的径向往复运动，从而使柱塞孔8的封闭容积周期性的变化。配流轴11上的两列吸油弧槽34和压油弧槽36的方位分别与第一凸轮2和第二凸轮17的偏心方向对应，使得每列柱塞孔8的容积增大时，柱塞孔8都与相应位置的吸油弧槽34连通，每列柱塞孔8的容积减小时，柱塞孔8都与压油弧槽36连通，两组吸油弧槽34和压油弧槽36都分别与配流轴11上的进油轴向孔33和出油轴向孔35连通，进而通过进油环槽24和出油环槽25，与配流轴套27上的进油孔22和出油孔23连通，因此当柱塞孔8容积增大时，能够从进油孔22吸入油液，当柱塞孔8容积减小时，油液能够从出油孔23压出，转子15上的所有柱塞7同时工作，就完成了连续不断的从进油孔22吸油，从出油孔23压出。由于转子15上有两列柱塞7，且它们压油的方位相反，因此，压油产生的径向力相互抵消，使配流轴11的受力平衡。
Claims (3)
1.一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵，包括泵壳体(1)，其特征在于：第一凸轮(2)和第二凸轮(17)并排安装在泵壳体(1)内，它们的偏心方向相差180°，第一凸轮(2)和第二凸轮(17)都是环形件，它们内部的圆孔与外圆柱面之间具有偏心量，第一凸轮(2)和第二凸轮(17)分别通过第一键(32)和第二键(16)实现周向定位，第一凸轮(2)和第二凸轮(17)的外侧分别被第一定位套筒(30)和第二定位套筒(3)压紧，实现轴向固定，第一泵端盖(29)和第二泵端盖(4)分别安装在泵壳体(1)的两端，它们的止口分别压紧第一定位套筒(30)和第二定位套筒(3)；第一泵端盖(29)和第二泵端盖(4)面向泵壳体(1)内部的一侧上都设有圆柱形的凸台，并加工有两个以上的径向沟槽，每个沟槽内都缠绕有定子绕组(5)，分别构成电机的定子，定子绕组(5)的线圈通过第一泵端盖(29)上的第一绕组进线孔(20)与外部电路连接，或者通过第二泵端盖(4)上的第二绕组进线孔(13)与外部电路连接；配流轴套(27)固定安装在第一泵端盖(29)上，配流轴(11)固定在泵体内，两端分别支承在配流轴套(27)和第二泵端盖(4)上，并通过第三键(10)实现周向固定，第一轴端压盖(26)和第二轴端压盖(9)分别安装在配流轴套(27)和第二泵端盖(4)上，将配流轴(11)两端压紧，实现轴向固定；
转子(15)安装在泵壳体(1)内部，通过第一滚动轴承(19)和第二滚动轴承(14)支承在配流轴(11)上，第一滚动轴承(19)和第二滚动轴承(14)的内圈分别抵在配流轴(11)的台肩上，它们的外圈分别靠安装在转子(15)上的第一转子压盖(28)和第二转子压盖(12)压紧，并通过密封圈(21)实现密封；转子(15)的两侧都分别加工有两个以上的径向沟槽，每个沟槽内都安装有永磁体(18)，分别构成电机的转子；转子(15)的外壁面上平行地开有两列柱塞孔(8)，每列的数目都为两个以上，且都沿转子(15)的径向均匀分布，每个柱塞孔(8)内都安装有一个柱塞(7)，柱塞(7)上安装有连杆滑靴(6)，柱塞(7)和连杆滑靴(6)之间通过球铰连接，能够在一定角度内相对转动，连杆滑靴(6)底部为弧面，其曲率半径与第一凸轮(2)、第二凸轮(17)内部圆孔的曲率半径相同，连杆滑靴(6)底部压在第一凸轮(2)和第二凸轮(17)的内部，能够相对滑动；
泵内的第一泵端盖(29)及其上的定子绕组(5)与转子(15)及其上一侧的永磁体(18)构成永磁盘式电机(31)；第二泵端盖(4)及其上的定子绕组(5)与转子(15)及其上另一侧的永磁体(18)构成另一个永磁盘式电机(31)。
2.根据权利要求1所述的一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵，其特征在于：所述的配流轴(11)中部平行地开有两列弧槽，每列均包含有一个压油弧槽(36)和一个吸油弧槽(34)，它们相互隔离，并分别与各自方位上的各柱塞孔(8)连通，吸油弧槽(34)与压油弧槽(36)的分隔面穿过第一凸轮(2)的中轴线和第二凸轮(17)的中轴线，两列弧槽所处的方位之间相差180°，即第二列弧槽所处的方位是第一列弧槽的方位相对于配流轴(11)的中轴线旋转180°后的方位，两个吸油弧槽(34)都与配流轴(11)上的进油轴向孔(33)连通，两个压油弧槽(36)都与配流轴(11)上的出油轴向孔(35)连通，配流轴(11)插入配流轴套(27)的一端上还开有进油环槽(24)和出油环槽(25)，进油环槽(24)与进油轴向孔(33)连通，出油环槽(25)与出油轴向孔(35)连通，配流轴套(27)上开有进油孔(22)和出油孔(23)，进油孔(22)与进油环槽(24)连通，出油孔(23)与出油环槽(25)连通，通过上述油路，使得进油孔(22)与两个吸油弧槽(34)连通，出油孔(23)与两个压油弧槽(36)连通。
3.根据权利要求2所述的一种永磁盘式电机驱动双列柱塞的一体式径向柱塞泵，其特征在于：所述的吸油弧槽(34)、压油弧槽(36)、进油环槽(24)、出油环槽(25)，其两侧都安装有密封圈(21)，实现密封；第一轴端压盖(26)和配流轴(11)之间安装有密封圈(21)，实现对配流轴(11)上的轴向孔的密封。
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