CN109340041A - 一种叶片马达 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压元件设备技术领域。为了解决采用现有叶片马达时，存在安装集成度低，结构不紧凑问题，本发明公开了一种叶片马达。该叶片马达包括主轴、壳体、转子和叶片；转子位于壳体的内部并且外圆周表面与壳体固定连接，内圆周表面设有叶片槽；主轴的一端设有配流段，配流段设有高压油槽和低压油槽，主轴的另一端设有进油口和出油口，并且进油口和出油口分别通过油道与高压油槽和低压油槽连通；配流段位于壳体内部并且与转子位于同一轴线截面位置；叶片的一端位于叶片槽内，另一端位于叶片槽外部与配流段的外表面滑动接触。本发明的叶片马达可以直接嵌入执行元件内部，从而实现更高的安装集成度和结构紧凑度。

Description

一种叶片马达

技术领域

本发明属于液压元件设备技术领域，具体涉及一种叶片马达。

背景技术

叶片马达是一种借助高压流体对叶片产生圆周方向作用力，进而通过叶片带动转子进行圆周方向旋转的液压马达。目前，在现有的叶片马达中都是将主轴作为输出轴，将壳体作为定子，这样在叶片马达的使用过程中，首先将壳体进行位置固定，将主轴与外界回转机构进行轴向固定连接，然后借助叶片带动主轴进行相对于壳体的圆周方向转动，进而通过主轴输出转矩，实现对外界回转机构的转动驱动。

然而，在采用上述现有叶片马达进行外界回转机构的驱动时，不仅由于要对大尺寸的壳体进行安装固定，需要占用较大的空间位置，而且沿轴向进行主轴连接时也需要具有一定的轴向布置空间，从而导致整个叶片马达的安装集成度低，结构不够紧凑。

发明内容

为了解决采用现有叶片马达时，存在安装集成度低和结构不紧凑的问题，本发明提出了一种叶片马达。该叶片马达，包括主轴、壳体、转子和叶片；所述转子为圆环形结构，并且位于所述壳体的内部，其中所述转子的外圆周表面与所述壳体固定连接，所述转子的内圆周表面设有多个叶片槽，并且在所述叶片槽内设有弹簧；所述主轴的一端设有配流段，所述配流段沿轴向布置并且沿其圆周方向设有高压油槽和低压油槽，所述主轴的另一端设有进油口和出油口，并且所述进油口和所述出油口分别通过油道与所述高压油槽和所述低压油槽连通；所述配流段位于所述壳体内部并且与所述转子位于同一轴线截面位置，所述进油口和所述出油口位于所述壳体的外部；所述叶片的一端位于所述叶片槽内并且与所述弹簧接触，所述叶片的另一端位于所述叶片槽外部与所述配流段的外表面滑动接触。

优选的，所述配流段设有一个高压油槽和一个低压油槽，并且所述高压油槽和所述低压油槽对称布置。

进一步优选的，所述配流段的外表面为圆形外表面，所述配流段的轴线与所述主轴的中心轴线之间为偏心设置，并且沿所述高压油槽和所述低压油槽的对称平面进行偏置。

优选的，所述配流段设有两个高压油槽和两个低压油槽，所述高压油槽和所述低压油槽沿圆周方向均布并且依次交替布置。

进一步优选的，所述配流段的外表面为腰圆形外表面，所述配流段的轴线与所述主轴的中心轴线同心设置；其中，腰圆形外表面由两段半径为R的大圆弧，两段半径为r的小圆弧以及四段连接大圆弧和小圆弧的平滑曲线组成，并且大圆弧和小圆弧沿圆周方向交替布置。

优选的，所述壳体为分体式结构，包括外壳、前端盖、后端盖、端盖以及密封腔前端盖和密封腔后端盖，其中所述转子与所述外壳固定连接；沿轴线方向，所述后端盖、所述密封腔后端盖、所述外壳、所述密封腔前端盖、所述端盖和所述前端盖依次布置并且通过螺栓连接。

进一步优选的，所述主轴为台阶轴结构，沿轴线方向依次为后轴承段、配流段、前轴承段、密封段和油口段；其中，所述后轴承段与所述后端盖相对应并且两者之间设有前轴承，所述配流段与所述外壳相对应，所述前轴承段和所述密封段同时与所述端盖相对应并且之间设有前轴承和密封件。

进一步优选的，所述配流段设有轴向的通油孔，所述通油孔将前轴承所在的区域和后轴承所在的区域连通。

进一步优选的，所述后端盖、所述密封腔后端盖、所述外壳、所述密封腔前端盖、所述端盖和所述前端盖中的相邻两者之间设有定位销。

优选的，该叶片马达还设有单向阀；所述单向阀位于所述主轴上，并且进油口与所述壳体的内腔连通，出油口与所述低压油槽连通。

本发明的叶片马达与现有的叶片马达相比较，具有以下有益效果：

1、在本发明的叶片马达中，通过将转子与壳体进行固定连接并且在转子的内表面设置叶片槽，使位于叶片槽中的叶片可以相对于主轴的配流段进行圆周方向的相对滑动，从而使壳体成为转子而主轴则成为定子。此时，在使用该叶片马达进行外界回转机构的转动驱动时，就可以将该叶片马达中尺寸和结构强度最大的壳体部分作为转矩输出部分与外界回转机构进行直接固定连接，而作为转子的主轴就可以缩小尺寸满足转动固定即可。这样就可以更高效的利用安装空间，提高马达和回转机构的安装集成度和结构紧凑度，甚至可以直接将改叶片马达嵌入执行元件内部，从而进一步提高安装集成度和结构紧凑度，提高马达的使用效率和便捷性。

2、在本发明中，将现有马达中由叶片随主轴转动而在叶片与定子内表面之间产生的滑动摩擦，改进为叶片随转子转动而在叶片与主轴的外表面之间产生滑动摩擦，同时由于主轴的外表面圆周长度小于定子的内表面圆周长度，叶片相对轴线速度也小于相对于现有马达叶片与定子相对线速度，从而使叶片在整个圆周转动过程中受到的滑动摩擦阻力减小。这样，不仅减少了摩擦热对液压能的消耗，提高了能量的转换效率，而且减少了摩擦产生的热量，降低了马达的工作温度，保证了液压马达的长时间稳定工作。

3、在本发明中，通过在主轴的一端设置进油口和出油口，另一端设置单向阀，并且在高压油槽和低压油槽位置设置径向流道进行局部径向油液流动，使高压油液和低压油液主要沿主轴的轴线方向进行往复流动。这样，可以最大限度的降低主轴所受径向作用力，同时借助前轴承和后轴承的转动支撑，可以进一步提供壳体与主轴之间相对转动的稳定性，保证整个马达运行工作的可靠性和使用寿命。

4、在本发明中，通过设置单向阀和通流孔，使壳体的内腔与出油口连通。这样，不仅可以及时快速的将壳体内部多余的内泄露油液及时排出，稳定壳体内部压力，而且伴随着对壳体内部油液的排出，可以将壳体内部的热量带出，降低整个壳体部分的温度，使整个马达处于最佳工作状态。

附图说明

图1为实施例一中叶片马达的剖面结构示意图；

图2为图1中主轴的外形结构示意图；

图3为图1中A-A方向的截面示意图；

图4为图1中转子的外形结构示意图；

图5为实施例二中叶片马达沿图1中A-A方向的截面示意图；

图6为图5中主轴的外形结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。

实施例一本发明的叶片马达为单作用叶片马达

结合图1至图4所示，本实施例的叶片马达包括主轴1、壳体2、转子3和叶片4。

主轴1为台阶轴结构。其中，主轴1的一端设有配流段11，在配流段11上设有沿圆周方向布置的一个高压油槽111和一个低压油槽112，并且高压油槽111和低压油槽112对称分布；主轴1的另一端设有进油口12和出油口13，并且进油口12和出油口13分别通过一条独立的油道与配流段11处的高压油槽111和低压油槽112连通。

转子3为圆环形结构并且位于壳体2的内部。其中，转子3的外圆周表面与壳体2直接接触并且两者固定连接为一体，转子3的内圆周表面设有多个沿径向开设的叶片槽31，并且在每一个叶片槽31的内部设有两个弹簧32。叶片4的一端位于叶片槽31内并且与弹簧32接触，叶片4的另一端在弹簧32的作用力下可以沿叶片槽31伸出至叶片槽31的外部。

主轴1的配流段11位于壳体2的内部并且与转子3相对应，两者位于同一轴线截面位置。此时，在弹簧32的作用力下，叶片4中的伸出端与配流段11的外表面保持贴牢接触并且叶片4与配流段11之间可以进行圆周方向的相对滑动。主轴1的进油口12和出油口13位于壳体2的外部，用于与外界油路连接，从而将高压油液引入高压油槽111中以及将低压油液由低压油槽112中引出。

与此同时，配流段11的外表面为圆形外表面，配流段11的轴线与主轴2的中心轴线之间为偏心设置，并且沿高压油槽111和低压油槽112的对称平面进行偏置，即图3中的高压油槽111和低压油槽112的对称平面为水平面且偏置方向为水平向左。此时，主轴1的中心轴线与转子3的中心轴线同心设置，而配流段11的中心轴线与转子3的中心轴线偏心设置。

优选的，在本实施例中，转子3与壳体2之间通过过盈配合的方式进行固定连接，从而使两者形成一体，实现壳体2与转子3的同步转动。同样，在其他实施例中，也可以采用其他方式，例如销轴或螺栓，进行壳体与转子之间的固定连接。甚至，如果加工水平和材质满足要求，也可以直接将转子与壳体设计为一体化结构，省去对转子的单独加工和安装。

结合图1和图3所示，采用本实施例的单作用叶片马达对外界回转机构进行转动驱动时，首先将主轴1进行位置固定并且将进油口12与高压油道连接，将出油口13与低压油道连接，同时将壳体2与回转机构进行连接固定，然后通过进油口12将高压油液引入高压油槽111，通过出油口13将低压油槽112与低压油液连通。此时，位于主轴1与转子3之间径向最大间隙位置处的叶片4(a)，即位于高压油槽111和低压油槽112之间过渡位置的叶片，将主轴1与转子3之间的整个间隙区域分割为与进油口12连通的高压区域和与出油口13连通的低压区域。这样，叶片4(a)的下侧受到高压油液产生的作用力，上侧受到低压油液产生的作用力，而两侧的作用力大小不同从而产生沿顺时针方向的转矩，由叶片带动转子3进行相对于主轴1的顺时针方向转动，进而通过壳体2驱动外界回转机构进行转动，实现主轴作为定子、壳体作为转子的回转运动。

其中，根据叶片马达使用工况的不同，既可以通过在壳体2的端面设置多个螺纹孔，从而借助螺栓实现该叶片马达与外界回转机构的螺栓连接，也可以通过在壳体2的端部设置法兰，从而与外界回转机构实现法兰连接。

同理，对主轴的固定也可以根据不同的使用工况采用不同结构形式的设计，例如在本实施例中，结合图2所示，在主轴1中靠近进油口12和出油口13的固定端设置了一个外六方结构，这样通过该主轴插装至采用内六方结构的安装座中，即可实现对主轴的转动固定，同样也可以将主轴的固定端设计为法兰结构，从而通过法兰连接实现对主轴位置的固定。

优选的，结合图2和图3所示，在本实施例中，高压油槽111和低压油槽112均采用腰型孔结构，并且在腰型孔的两端设有卸荷槽，以此减少液压冲击，起到消振作用。进一步优选的，将高压油槽111与低压油槽112之间沿圆周方向的距离尺寸与相邻两个叶片4之间沿圆周方向的距离尺寸进行相等设计，使高压油槽111和低压油槽112始终处于隔断状态的情况下保持最短距离，从而保证该叶片马达的效率。

结合图1所示，在本实施例中，壳体2采用分体式结构设计，包括外壳21、前端盖22、后端盖23、端盖24以及密封腔前端盖25和密封腔后端盖26。其中转子3与外壳21固定连接，并且沿轴线方向，后端盖23、密封腔后端盖26、外壳21、密封腔前端盖25、端盖24和前端盖22依次布置并且通过螺栓27固定连接。此时，通过将壳体2设计为分体式结构，不仅便于对壳体2各个部件进行高精度加工制造以及快速组装，保证整个叶片马达的加工质量，而且在后期维护过程中，只需要对发生损坏的零件进行单独更替维修即可，从而降低后期维护成本，提高该叶片马达的使用效果。同样，在其他实施例中，根据使用工况和加工水平，壳体2也可以采用整体式结构，例如通过铸造和机加工的方式进行整体制造。

结合图1和图2所示，在本实施例采用台阶式的主轴1上还设有后轴承段14、前轴承段15和密封段16。其中，后轴承段14与后端盖23相对应并且两者之间设有后轴承51，前轴承段15和密封段16同时与端盖24相对应并且之间分别设有前轴承52和密封件53。此时，通过后轴承51和前轴承52实现主轴1与壳体2之间相对转动的固定连接，通过密封件53实现对整个壳体2内部的密封，避免壳体内部油液的外漏。同时，在密封件53的前端还设有一个挡圈54，用于固定密封件53的位置。这样，在轴承、挡圈、主轴上设置的多个台阶段以及后端盖、密封腔后端盖、外壳、密封腔前端盖、端盖和前端盖之间的相对轴向定位作用下，实现主轴与壳体之间的轴向安装定位，进而借助螺栓的连接作用下，完成对该叶片马达的组装。

此外，在后端盖23、密封腔后端盖26、外壳21、密封腔前端盖25、端盖24和前端盖22的端面上均设有定位销孔，用于安装定位销，辅助螺栓27对各个零部件之间沿圆周方向的位置关系进行定位固定，提高对壳体2的组装精度。同时，在上述相邻两个零部件的端面之间还设有密封圈，用于提高相邻零部件之间的密封效果，降低油液的外泄漏，保证整个叶片马达的使用性能。

结合图1和图3所示，在主轴1的配流段11上还设有通油孔113。通油孔113平行于主轴1的轴线并且贯穿整个配流段11，将后轴承51所在的区域与前轴承52所在的区域连通。这样，可以实现壳体内部油液在两个轴承之间的流动，保证对两个轴承的有效润滑和流动降温。

优选的，结合图1所示，在本实施例的叶片马达中还设有两个单向阀6。单向阀6位于主轴1上，其中两个单向阀6的进油口均与壳体2中安装轴承的内腔连通，两个单向阀6的出油口则分别与主轴1内部的两个油道连通，从而分别与进油口12和出油口13连通。这样，就可以通过单向阀6及时将壳体内部多余的内泄露油液引至出油口13并排出，从而稳定壳体内部的油液压力和油液温度，保证该叶片马达的安全稳定运行。

实施例二本发明的叶片马达为双作用叶片马达

本实施例的双作用叶片马达与实施例一中的单作用叶片马达相比较，其区别主要在于主轴的结构变化。

结合图5和图6所示，在本实施的双作用叶片马达中，主轴1a的配流段11a上设有两个高压油槽111a和两个低压油槽112a，并且两个高压油槽111a和两个低压油槽112a沿圆周方向依次交替布置。此时，在该叶片马达工作过程中，就可以有两个区域的高压油液同时对叶片进行做功并且这两个高压油液区域位于中心对称位置，从而可以对转子产生对称作用力，进而驱动外界回转机构进行平稳转动。

优选的，结合图5所示，在本实施例中，配流段11a的外表面为腰圆形外表面并且配流段11a的轴线与主轴1a的中心轴线为同心设置。其中，腰圆形外表面由两段半径为R的大圆弧(即图5中竖直方向上端和下端的圆弧段)，两段半径为r的小圆弧(即图5中水平方向左侧和右侧的圆弧段)，以及四段连接大圆弧和小圆弧的平滑曲线(即图5中高压油槽和低压油槽的对应段)组成，并且大圆弧和小圆弧沿圆周方向交替布置。

结合图5所示，在同一个叶片进行整个圆周的转动过程中，会依次经过大圆弧段、平滑曲线段、小圆弧段、平滑曲线段、大圆弧段、平滑曲线段、小圆弧段和平滑曲线段。其中，在叶片经过大圆弧段中间位置时(即图5中位于竖直方向的上下两个叶片)，该叶片从叶片槽中伸出最长尺寸并且两侧分别为高压油液和低压油液，因此该叶片此时受到高压油液产生的顺时针方向最大作用力，并且该作用力大于此时位于平滑曲线段位置处其他叶片受到高压油液产生的逆时针方向作用力，从而使整个转子保持顺时针方向的受力，实现顺时针方向的持续转动。

此外，该叶片马达的腰圆形外表面可以参照常规双作用叶片泵中定子的腰形内表面进行调整设计，并且根据该叶片马达使用工况的不同，可以对配流段11a的外表面尺寸进行调整，例如通过调整大圆弧和小圆弧的半径尺寸以及圆心角尺寸，从而可以改变主轴与转子之间的关系，改变该叶片马达的运行状态，使该叶片马达满足不同工况的使用要求。

另外，在本实施例中，通过在主轴1a的端部设置两个进油口12a和两个出油口13a，并且借助四个独立的油道分别实现与两个高压油槽和两个低压油槽的连通。同样，在其他实施例中，根据主轴的设计尺寸和结构强度，也可以只在主轴的端部设置一个进油口和一个出油口以及在主轴内部设置两条独立的油道，这样在高压油槽和低压油槽的位置处再进行局部辅助油路的设置实现两个高压油槽与进油口的连通以及两个低压油槽与出油口的连通，从而减少这个主轴的外径尺寸，降低该叶片马达对安装空间的尺寸要求，提高其使用的灵活性。

Claims (10)

1.一种叶片马达，其特征在于，包括主轴、壳体、转子和叶片；所述转子为圆环形结构，并且位于所述壳体的内部，其中所述转子的外圆周表面与所述壳体固定连接，所述转子的内圆周表面设有多个叶片槽，并且在所述叶片槽内设有弹簧；所述主轴的一端设有配流段，所述配流段沿轴向布置并且沿其圆周方向设有高压油槽和低压油槽，所述主轴的另一端设有进油口和出油口，并且所述进油口和所述出油口分别通过油道与所述高压油槽和所述低压油槽连通；所述配流段位于所述壳体内部并且与所述转子位于同一轴线截面位置，所述进油口和所述出油口位于所述壳体的外部；所述叶片的一端位于所述叶片槽内并且与所述弹簧接触，所述叶片的另一端位于所述叶片槽外部与所述配流段的外表面滑动接触。

2.根据权利要求1所述的叶片马达，其特征在于，所述配流段设有一个高压油槽和一个低压油槽，并且所述高压油槽和所述低压油槽对称布置。

3.根据权利要求2所述的叶片马达，其特征在于，所述配流段的外表面为圆形外表面，所述配流段的轴线与所述主轴的中心轴线之间为偏心设置，并且沿所述高压油槽和所述低压油槽的对称平面进行偏置。

4.根据权利要求1所述的叶片马达，其特征在于，所述配流段设有两个高压油槽和两个低压油槽，所述高压油槽和所述低压油槽沿圆周方向均布并且依次交替布置。

5.根据权利要求4所述的叶片马达，其特征在于，所述配流段的外表面为腰圆形外表面，所述配流段的轴线与所述主轴的中心轴线同心设置；其中，腰圆形外表面由两段半径为R的大圆弧，两段半径为r的小圆弧以及四段连接大圆弧和小圆弧的平滑曲线组成，并且大圆弧和小圆弧沿圆周方向交替布置。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的叶片马达，其特征在于，所述壳体为分体式结构，包括外壳、前端盖、后端盖、端盖以及密封腔前端盖和密封腔后端盖，其中所述转子与所述外壳固定连接；沿轴线方向，所述后端盖、所述密封腔后端盖、所述外壳、所述密封腔前端盖、所述端盖和所述前端盖依次布置并且通过螺栓连接。

7.根据权利要求6所述的叶片马达，其特征在于，所述主轴为台阶轴结构，沿轴线方向依次为后轴承段、配流段、前轴承段、密封段和油口段；其中，所述后轴承段与所述后端盖相对应并且两者之间设有前轴承，所述配流段与所述外壳相对应，所述前轴承段和所述密封段同时与所述端盖相对应并且之间设有前轴承和密封件。

8.根据权利要求7所述的叶片马达，其特征在于，所述配流段设有轴向的通油孔，所述通油孔将前轴承所在的区域和后轴承所在的区域连通。

9.根据权利要求6所述的叶片马达，其特征在于，所述后端盖、所述密封腔后端盖、所述外壳、所述密封腔前端盖、所述端盖和所述前端盖中的相邻两者之间设有定位销。

10.根据权利要求1-5中任意一项所述的叶片马达，其特征在于，该叶片马达还设有单向阀；所述单向阀位于所述主轴上，并且进油口与所述壳体的内腔连通，出油口与所述低压油槽连通。