CN105781925B - 一种轴向柱塞液压电机泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于开关磁阻电机的轴向柱塞液压电机泵,解决现有轴向柱塞泵与电机安装轴向尺寸较大的问题。本发明包括前端盖、后端盖、电机定子、电机转子、转轴、柱塞、柱塞套筒、斜盘、深沟球轴承、推力轴承等。前端盖轴向开有N个沿圆周均匀分布的柱塞通孔,各柱塞通孔内装有柱塞组件,径向开有N个均匀分布的排油孔,将由斜盘、柱塞、柱塞顶板、弹簧组成的轴向柱塞泵结构嵌入到电机转子内部,当缸体随电机转子旋转时,便能够将油液从排油孔泵出,完成轴向柱塞泵的泵油工作。本发明结构更加紧凑、轻巧,具有体积小、质量轻、能量转化效率高、节能等特点。

Description

一种轴向柱塞液压电机泵
技术领域
本发明属于液压动力源中的轴向柱塞泵,尤其涉及一种轴向柱塞式电机泵。
背景技术
现代液压传动技术逐渐向集成化、数字化方向发展。很多的场合需要更加小型、轻便、低噪声的液压动力源,来应对复杂的环境条件。而目前的液压系统中使用的液压泵都是通过联轴器与电动机相连,轴向排列和联结的安装方式使得液压泵系统体积和质量较大,多处配合与连接降低了能量转化效率和可靠性,增加了动力单元的复杂性。因此,提高液压装置的机电一体化程度,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
本发明提供一种轴向柱塞式电机泵,解决传统液压泵与电机轴向尺寸大、安装体积大、能量消耗大、效率低的问题。
本发明提供的一种轴向柱塞式电机泵,包括前端盖、后端盖、斜盘、柱塞、柱塞套筒、柱塞顶板、柱塞堵头、电机定子、电机转子和转轴,所述电机转子为圆筒形,分别通过双头螺栓与转轴右端的上、下侧连接,前端盖的中心轴承孔中装有左深沟球轴承,后端盖的中心轴承孔中装有右深沟球轴承,所述转轴左端通过左深沟球轴承支撑,转轴右端通过右深沟球轴承支撑;所述转轴连同电机转子同轴设置于所述电机定子的内孔中,电机转子和电机定子内孔孔壁之间具有均匀气隙,电机转子可在电机定子的内孔中自转;
所述前端盖和后端盖分别通过螺栓固定于电机定子两端,所述前端盖上开有N个径向均匀分布的排油孔和N个轴向沿圆周均匀分布的柱塞通孔,每个柱塞通孔中均装有柱塞组件、环形凸台和柱塞堵头,所述柱塞组件包括柱塞和弹簧,柱塞套筒左端密封槽内嵌有第二个铜垫圈,与环形凸台密封,右端与前端盖之间使用第一铜垫圈密封,所述环形凸台上沿圆周径向开有均匀分布的N个压出阀座孔,沿中心线方向开有N个吸入阀座孔,每个吸入阀座孔与所述柱塞通孔左端连通,各压出阀座孔的轴线与各柱塞通孔的轴线平行,每个压出阀座孔的孔壁与其相应的排油孔的孔壁相贯通,形成压出贯通孔,各排油孔的轴线与各柱塞通孔的轴线正交;吸入阀座孔具有轴向的第一阶梯内孔,,第一阶梯内孔上的阶梯孔,其右端孔的孔径大于左端孔的孔径,右端孔内嵌有第一钢球,且开有键槽,与压出阀座孔相连,所述压出阀座孔内具有第二阶梯内孔,嵌有第二钢球,油液只能单向通过排油口流出;
所述柱塞与柱塞顶板相连,柱塞靠弹簧的压力压在斜盘上,所述斜盘由推力球轴承支撑,推力球轴承右端由转轴限位;
所述柱塞堵头具有外螺纹的一段与所述前端盖柱塞通孔的内螺纹配合,柱塞堵头上开有进油口,与柱塞通孔在同一轴线上,在柱塞堵头内部中心轴线的方向开油路,形成进油油路;所述柱塞堵头与环形凸台的凹槽内嵌有第二铜垫圈;
所述前端盖相应中心孔的内侧具有内螺纹,密封槽内嵌有O型密封圈,所述前端盖具有内螺纹的一端与螺塞螺纹配合,将前端盖油液中心腔密封,所述油液中心腔的轴线与排油孔的轴线正交,腔的内部与排油孔相贯通,所述油液中心腔连接各柱塞通孔的N个进油油路,使各个方向的油路贯通,其中N-1个排油孔通过螺栓与密封胶密封,只保留一个排油孔,油液全部由该排油孔流出,所述,N为奇数。
本发明的工作过程如下:在通电情况下,在电机定子内电机转子带动转轴一起同步转动,转轴的各柱塞通孔中,液压油从进油口进入轴向柱塞液压电机泵,经柱塞堵头、环形凸台的进油油路进入柱塞套筒。当电机转子旋转时,柱塞在其沿斜盘自下而上回转的半周内转件向外伸出,使柱塞套筒内密封工作容积不断增大,产生局部真空,从而将液压油吸入;柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入,使密封工作腔容积不断减小,将液压油经排油孔向外排出,缸体每转一转,每个柱塞往复运动一次,完成一次吸油和一次压油动作,电机转子不停地旋转,轴向柱塞泵就会一直向外界提供具有一定压力能的液压油。
本发明是轴向柱塞式液压泵与电机的集成,本发明的突出优点在于:
(1)轴向柱塞通孔大大改善泵的加工工艺性,柱塞与斜盘的滑动摩擦转移为推力轴承与转轴的滚动摩擦,降低了零件的磨损,有利于提高泵的机械效率。
(2)所述吸入阀座孔、压出阀座孔与柱塞通孔在圆周方向上交替布置,可在泵与电机转子高度集成的基础上大大减小前端盖的径向尺寸,提高泵的功率密度。
(3)本发明结构紧凑、轻巧,功率密度高,工作噪声低,可以提高柱塞泵的工作转速。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图;
图2为转轴主视图;
图3为前端盖剖视图;
图4为前端盖A-A的剖视图;
图5为环形凸台剖视图;
图6为环形凸台俯视图;
图中标号:1后端盖、2电机转子、3电机定子、4转轴、5斜盘、6柱塞顶板、7柱塞、8柱塞套筒、9第一铜垫圈、10前端盖、11排油孔、12环形凸台、13柱塞通孔、14弹簧、15第二铜垫圈、16压出阀座孔、17柱塞堵头、18双头螺栓、19锁紧螺母、20左深沟球轴承、21右深沟球轴承、22螺栓、23吸入阀座孔、24第一阶梯内孔、25钢球、26键槽、27第二阶梯内孔、28钢球、29推力轴承、30进油口、31推力球轴承、32 O型密封圈、33螺塞、34油液中心腔、35推力球轴承。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1:
如图1所示,本发明的一个实施例,包括前端盖10、后端盖1、斜盘5、柱塞顶板6、柱塞7、柱塞套筒8、环形凸台12、柱塞堵头17、电机转子2、电机定子3和转轴4。
所述电机定子3由定子矽钢片叠压而成,电机转子2由转子矽钢片叠压而成,电机转子2为圆筒形,分别通过双头螺栓18与转轴4右端上、下侧连接,并用锁紧螺母19紧固,前端盖10、后端盖1的中心轴承孔中分别装有左深沟球轴承20和右深沟球轴承21,所述左深沟球轴承20右端由转轴4限位,所述右深沟球轴承21左端由转轴4限位。所述转轴4连同电机转子2同轴设置于所述电机定子3的内孔中,所述电机定子3为方形,所述前端盖10和后端盖1分别通过螺栓22固定在电机定子3四周,电机转子2和电机定子3内孔孔壁之间具有均匀气隙,电机转子可在电机定子的内孔中自转。
所述前端盖10上开有径向均匀分布的排油孔11和轴向沿圆周均匀分布的柱塞通孔13,每个柱塞通孔13中均装有柱塞组件、环形凸台12和柱塞堵头17,所述柱塞组件包括柱塞7和弹簧14,柱塞套筒8左端密封槽内嵌有第二个铜垫圈15,与环形凸台12密封,右端与前端盖10之间使用第一铜垫圈9密封,所述环形凸台12上沿圆周径向开有均匀分布的压出阀座孔16,沿中心线方向开有吸入阀座孔23,每个吸入阀座孔23与相应的柱塞通孔13左端连通,各压出阀座孔16的轴线与各柱塞通孔13的轴线平行,每个压出阀座孔16的孔壁与其排油孔11的孔壁相贯通,形成压出贯通孔,各排油孔11的轴线与各柱塞通孔13的轴线正交;吸入阀座孔23具有轴向的第一阶梯内孔24,右端孔径大于左端孔径,右端孔内嵌有第一钢球25且开有键槽26,与压出阀孔相连,所述压出阀座孔16具有第二阶梯内孔27,第二阶梯内孔27左端孔径大于右端孔径,左端孔内嵌有第二钢球28,油液流经凸台时只能单向通过排油孔11流出。
所述柱塞7与柱塞顶板6相连,弹簧14与柱塞7紧压在一起,柱塞7靠弹簧14的压力压在斜盘5上,所述斜盘5由推力轴承29支撑,推力轴承29右端由转轴4限位。所述推力球轴承35左端由转轴4限位,右端由后端盖1支撑,当转轴旋转时,主要承受轴向载荷。
所述柱塞堵头17具有外螺纹的一段与所述前端盖的柱塞通孔13的内螺纹配合,柱塞堵头17上开有进油口30,与柱塞通孔17在同一轴线上,在柱塞堵头17内部中心轴线的方向开油路,形成进油油路。所述柱塞堵头17与环形凸台12的凹槽内嵌有铜垫圈31。
所述前端盖10相应中心孔的内侧具有内螺纹,密封槽内嵌有O型密封圈32,所述前端盖具有内螺纹的一端与螺塞33螺纹配合,将前端盖油液中心腔34密封,所述油液中心腔34的轴线与排油孔11的轴线正交,腔的内部与排油孔11相贯通,所述油液中心腔34连接各柱塞通孔的N个进油油路,使各个方向的油路贯通,其中N-1个排油孔通过螺栓与密封胶密封,只保留一个排油孔11,油液全部由所述排油孔11流出。
本实例的工作过程如下:当电机定子3通电时,对电机转子2产生一个转动力矩,在转动力矩的驱动下,电机转子2带动转轴4一起同步转动,在斜盘5和转动的转轴4的共同作用下,前端盖10的各柱塞通孔13中,液压油从进油口30进入轴向柱塞液压电机泵,流经柱塞堵头17、环形凸台12的进油油路进入柱塞套筒8中。当电机转子2旋转时,柱塞7在其沿斜盘5自下而上回转的半周内转件向外伸出,使柱塞套筒8内密封工作容积不断增大,产生局部真空,从而将液压油吸入;柱塞7在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入,使密封工作腔容积不断减小,将液压油经排油孔向外排出,由于环形凸台12内的吸入阀座孔23和压出阀座孔16内均有钢球,使得油液只能单向通过进油油路,同时由于其余N-1个排油孔经螺塞密封,因此经排油孔向外排出的液压油只能通过排油孔11向外排出。转轴4每转一转,每个柱塞往复运动一次,完成一次吸油和一次压油动作,电机转子2不停地旋转,轴向柱塞泵就会一直向外界提供具有一定压力能的液压油。

Claims (1)

1.一种轴向柱塞式电机泵,包括前端盖、后端盖、斜盘、柱塞、柱塞套筒、柱塞顶板、柱塞堵头、电机定子、电机转子和转轴,其特征在于:
所述电机转子为圆筒形,分别通过双头螺栓与转轴右端的上、下侧连接,前端盖的中心轴承孔中装有左深沟球轴承,后端盖的中心轴承孔中装有右深沟球轴承,所述转轴左端通过左深沟球轴承支撑,转轴右端通过右深沟球轴承支撑;所述转轴连同电机转子同轴设置于所述电机定子的内孔中,电机转子和电机定子内孔孔壁之间具有均匀气隙,电机转子可在电机定子的内孔中自转;
所述前端盖和后端盖分别通过螺栓固定于电机定子两端,所述前端盖上开有N个径向均匀分布的排油孔和N个轴向沿圆周均匀分布的柱塞通孔,每个柱塞通孔中均装有柱塞组件、环形凸台和柱塞堵头,所述柱塞组件包括柱塞和弹簧,柱塞套筒左端密封槽内嵌有第二铜垫圈,与环形凸台密封,右端与前端盖之间使用第一铜垫圈密封,所述环形凸台上沿圆周径向开有均匀分布的N个压出阀座孔,沿中心线方向开有N个吸入阀座孔,每个吸入阀座孔与所述柱塞通孔左端连通,各压出阀座孔的轴线与各柱塞通孔的轴线平行,每个压出阀座孔的孔壁与其相应的排油孔的孔壁相贯通,形成压出贯通孔,各排油孔的轴线与各柱塞通孔的轴线正交;吸入阀座孔具有轴向的第一阶梯内孔,第一阶梯内孔上的阶梯孔,其右端孔的孔径大于左端孔的孔径,右端孔内嵌有第一钢球,且开有键槽,与压出阀座孔相连,所述压出阀座孔内具有第二阶梯内孔,嵌有第二钢球,油液只能单向通过排油口流出;
所述柱塞与柱塞顶板相连,柱塞靠弹簧的压力压在斜盘上,所述斜盘由推力球轴承支撑,推力球轴承右端由转轴限位;
所述柱塞堵头具有外螺纹的一段与所述前端盖柱塞通孔的内螺纹配合,柱塞堵头上开有进油口,与柱塞通孔在同一轴线上,在柱塞堵头内部中心轴线的方向开油路,形成进油油路;所述柱塞堵头与环形凸台的凹槽内嵌有第二铜垫圈;
所述前端盖相应中心孔的内侧具有内螺纹,密封槽内嵌有O型密封圈,所述前端盖具有内螺纹的一端与螺塞螺纹配合,将前端盖油液中心腔密封,所述油液中心腔的轴线与排油孔的轴线正交,腔的内部与排油孔相贯通,所述油液中心腔连接各柱塞通孔的N个进油油路,使各个方向的油路贯通,其中N-1个排油孔通过螺栓与密封胶密封,只保留一个排油孔,油液全部由该排油孔流出,所述N为奇数。
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