CN109538408B - 高速大扭矩叶片马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高速大扭矩叶片马达，包括壳体、转子、叶片、斜盘和配油块，壳体罩在转子外部且与转子共轴心，壳体内至少开有三个沿圆周方向均匀分布的第一定位槽，转子外表面也开有与第一定位槽相对应的第二定位槽；叶片同时安装在第一定位槽和第二定位槽上，斜盘斜放在壳体内，斜盘的轴线与转子的轴线不重合，所述斜盘上开有与叶片相对应的滑槽，滑槽滑动套设在叶片上，配油块与转子的一端面相连；壳体内壁、相邻两片叶片、转子外壁以及斜盘表面形成容腔，通过高压油驱动腔室的容积发生周期性的变大和减小，从而带动转子转动，实现动力的输出。

Description

高速大扭矩叶片马达

技术领域

本发明涉及叶片马达，尤其涉及一种高速大扭矩叶片马达。

背景技术

现有的叶片式液压马达结构均为一转子偏心置于油缸体内，叶片径向或与转子半径成一定角度置于转子内，工作时叶片在弹簧或油压的作用下甩出，与油缸体形成密封腔。这种形式叶片式液压马达由于叶片和油缸体之间是靠一条接触线密封，因此密封性能较差，输出扭矩较低，加上旋转时叶片与转子及油缸体间产生很大摩擦，致使叶片式液压马达整体磨损快，寿命短，效率低。另外，旋转时为了保证叶片能在转子内安全进出，转子必须有相当的直径，这样势必体积大，比功率低，虽然有双叶片式液压马达，但由于只有两片叶片，输出扭矩脉动较大，输出扭矩也欠大。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能实现比功率大，输出速度高，输出扭矩大，输出扭矩脉动又小，全部密封处又均为面密封，不易磨损，并且可以调速的高速大扭矩叶片马达。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种高速大扭矩叶片马达，包括壳体、转子、叶片、斜盘和配油块，转子位于中心，壳体罩在转子外部且与转子共轴心，壳体内至少开有三个沿圆周方向均匀分布的第一定位槽；转子外表面也开有与第一定位槽一一对应的第二定位槽，相邻两个第二定位槽之间开有油口；叶片同时安装在第一定位槽和第二定位槽上，斜盘斜放在壳体内，斜盘的轴线与转子的轴线不重合，所述斜盘上开有与叶片一一对应的滑槽，滑槽滑动套设在叶片上，滑槽和叶片之间通过密封件密封；配油块与转子的一端面相连；壳体内壁、相邻两片叶片、转子外壁以及斜盘表面之间形成一个容腔，容腔与油口相连通，当高压腔的高压油通过配油块进入容腔时，就会产生扭矩，推动转子转动，转子带动壳体和叶片一起共轴转动，进一步带动斜盘绕其自身轴线转动，在转动过程中，斜盘上的滑槽沿叶片滑动，使容腔的体积逐渐变大，直到达到最大时，容腔与高压腔断开，转而通过配油块与低压腔相通，再继续旋转时，容腔容积逐渐变小，通过配油块向低压腔排油，直到达到最小；这就完成了一个循环。

进一步的，所述转子当中是两端平行截掉两个球冠的腰鼓形球台A2，球台A2上至少有三条槽B2，均分球台面A2，槽B2的宽度与叶片的厚度相同，球台A2的一端是圆锥侧面C2，圆锥侧面C2上开有与槽B2一一对应的槽E2，均分圆锥侧面C2，槽E2的宽度与叶片的厚度相同，槽B2和槽E2相连通，构成第二定位槽；圆锥侧面C2上相邻两个槽E2之间均有一个孔K2；与圆锥侧面C2相连的面是球面G2，其半径和球心分别与壳体内球面A1的半径和球心相同，转子的一端面是圆环面I2，其上均布有与孔K2相对应的孔L2，孔L2与与其对应的孔K2相连通，形成油口，用于供进油或排油。

进一步的，所述壳体有内球面A1和外球面B1，一端是截掉球冠的圆环面D1，另一端是锥面E1，内球面A1上至少开有三条槽C1，均分内球面A1，槽C1的底部是圆环面D1的一部分，槽C1的宽度与叶片的厚度相同，槽C1即为第一定位槽。

进一步的，所述叶片数量与第一定位槽的数量相同，其中一片叶片由前后两个平行平面A3、B3和上下两个柱面C3、D3及两个侧面围合而成；其中，柱面C3的半径和圆心分别与壳体(1)内球面A1上槽C1槽底面的半径和圆心相同，柱面D3的半径和圆心分别与转子球面上槽B2槽底面的半径和圆心相同，叶片的一个侧面位于滑槽内，叶片的另一个侧面与槽E2底面抵接。

进一步的，所述斜盘呈一个圆环状，其一侧是锥面A4，另一侧是锥面B4，其外周是球面C4，球面C4的直径与壳体内球面A1的直径相等，斜盘中间是内圆球面D4，其直径与球台A2的直径相等，斜盘上沿径向至少有三条长孔N4，均分圆盘，长孔N4即为滑槽，滑槽的横截面的形状为由锥平面S4、圆弧P4以及锥平面M4依次连接而成，锥平面S4和锥平面M4的外端部均连接有一圆弧R4，两个圆弧R4同心，每个圆弧R4内安装有密封件；

所述斜盘的一边锥面A4也可替换为平面。

进一步的，所述配油块为一圆柱体，圆柱体的外圆柱面A5的直径与转子一端圆面I2的直径相等，圆柱体上开有有两个腰形通孔B5和C5，一个腰形通孔与高压腔相通，另一个腰形通孔与低压腔相通。

进一步的，所述密封件包括垫块和弹性密封条，每个圆弧R4上从里向外依次放置一条弹性密封条和一条垫块，两条垫块分别位于一片叶片的两边，且与叶片抵接；

或，所述垫块和弹性密封条也可合并为一体安放在圆弧R4内。

进一步的，所述垫块是长条形，其横截面为月牙形，其长度与长孔N4的长度相等；

所述弹性密封条是长条形，其横截面为半圆环形，其外圆半径与圆弧R4的半径相同，其内圆半径与垫块月牙形的半径相同，其长度与长孔N4的长度相等。

进一步的，所述斜锥的侧壁为锥面A8，锥面A8与斜盘的锥面B4完全贴合，斜锥的锥端为球面C8，球面C8与转子的球台A2同心，且半径相同，斜锥的底端为球面D8或者平面，球面D8与壳体内球面A1同心，半径相同，或半径小于球面A1的半径。

进一步的，还包括斜锥，斜锥位于斜盘的外侧且与斜盘抵接；或，在斜盘中心直接安一根轴。

本发明具有的优点是：

1)所有密封处均为面密封；

2)体积小，扭矩大，效率高；

3)相比于传统的柱塞马达和叶片马达，本发明提供的叶片马达比功率大；

4)如果调节斜锥的倾斜角度，也就是斜盘的轴线与转子的轴线的夹角，便可调节马达的转速；

5)转子与壳体相对线速度为零，输出速度很高；

6)结构紧凑，加工相对容易；

7)成本较低，寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2a是本发明的壳体结构示意图；

图2b是图2a的kk剖面示意图；

图3a是转子结构示意图；

图3b是图3a的左视图；

图4a是本发明叶片结构示意图；

图4b是图4a的K向视图；

图5a是本发明斜盘结构示意图；

图5b是图5a的右视图；

图5c是图5a的M-M剖面示意图；

图6是本发明的配油块结构示意图；

图7是本发明的垫块纵向示意图；

图8是本发明的弹性密封条纵向示意图；

图9是本发明的斜锥结构示意图；

图10是本发明的斜盘、叶片、垫块和弹性密封条局部示意图；

图11是垫块和弹性密封条偏心安置示意图；

图中：1.壳体，2.转子，3.叶片，4.斜盘，4.配油块，6.垫块，7.密封条，8.斜锥。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有的实施方式。相反，它们仅是与如所附中权利要求书中所详述的，本发明的一些方面相一致的装置的例子。本说明书的各个实施例均采用递进的方式描述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本发明实施例提供一种高速大扭矩叶片马达，包括壳体1、转子2、叶片3、斜盘4和配油块5，转子2位于中心，壳体1罩在转子2外部且与转子2共轴心，壳体1内至少开有三个沿圆周方向均匀分布的第一定位槽；转子2外表面也开有与第一定位槽一一对应的第二定位槽，相邻两个第二定位槽之间开有油口；叶片3同时安装在第一定位槽和第二定位槽上，斜盘4斜放在壳体1内，斜盘4的轴线与转子2的轴线不重合，所述斜盘4上开有与叶片3相对应的滑槽，滑槽滑动套设在叶片3上，滑槽和叶片3之间通过密封件密封；配油块5与转子2的一端面相连；壳体1内壁、相邻两片叶片3、转子2外壁以及斜盘4表面之间形成容腔，容腔与油口相连通，当高压腔的高压油通过配油块5进入容腔时，就会产生扭矩，推动转子2转动，转子2带动壳体1和叶片3一起共轴转动，进一步带动斜盘4绕其自身轴线转动，在转动过程中，斜盘4上的滑槽沿叶片3滑动，使容腔的体积逐渐变大，直到达到最大时，容腔与高压腔断开，转而通过配油块5与低压腔相通，再继续旋转时，容腔容积逐渐变小，通过配油块5向低压腔排油，直到达到最小；这就完成了一个循环。

需要说明的是，所述叶片3的数量至少是3个，第一定位槽、第二定位槽以及滑槽的数量均与叶片3的数量相同，以下以叶片3的数量为9个为例，来进一步阐述本发明的具体方案，本领域技术人员根据以下的描述，也能毫无疑义的获得叶片3的数量为其他的实施例。

图2a和图2b为本发明的壳体1的形状。所述壳体1有内球面A1和外球面B1，一端是截掉球冠的圆环面D1，另一端是锥面E1，内球面A1上开有九条槽C1，均分内球面A1，如同地球仪上的经线，槽C1的底部是圆环面D1的一部分，槽C1的宽度与叶片3的厚度相同，槽C1即为第一定位槽；槽C1底面的半径和圆心分别与叶片3柱面C3的半径和圆心相同。

图3a和图3b所示为本发明的转子2的形状。所述转子2当中是两端平行截掉两个球冠的腰鼓形球台A2，球台A2上有九条槽B2，均分球台面A2，如同地球仪上的经线，槽B2的底部是圆环形的一部分，槽B2的宽度与叶片3的厚度相同，球台A2的一端是圆锥侧面C2，圆锥侧面C2上有九条槽E2，均分圆锥侧面C2，槽E2的宽度与叶片3的厚度相同，槽B2和槽E2相连通，构成第二定位槽；圆锥侧面C2上相邻两个槽E2之间均有一个孔K2，共有九个；与圆锥侧面C2相连的面是球面G2，其半径和球心分别与壳体1内球面A1的半径和球心相同，转子2的一端面是圆环面I2，其上均布有与孔K2相对应的孔L2(也为九个)，孔L2与与其对应的孔K2相连通，形成油口，用于供进油或排油；当然孔L2与孔K2的形状可以是圆形、矩形或梯形等。

图4a和图4b为本发明的叶片3的形状。所述叶片3数量为九个，其中一片叶片3由前后两个平行平面A3、B3和上下两个柱面C3、D3及两个侧面(E3L3和F3M3)围合而成；其中，柱面C3的半径和圆心分别与壳体1内球面A1上槽C1槽底面的半径和圆心相同，柱面D3的半径和圆心分别与转子2球面上槽B2槽底面的半径和圆心相同，叶片3的一个侧面位于滑槽内，叶片3的另一个侧面与槽E2底面抵接。

图5a-5c为本发明的斜盘4的形状。所述斜盘4呈一个圆环状，其一侧是锥面A4，另一侧是锥面B4，其外周是球面C4，球面C4的直径与壳体1内球面A1的直径相等，斜盘4中间是内圆球面D4，其直径与球台A2的直径相等，斜盘4上沿径向有九条长孔N4，均分圆盘，长孔N4即为滑槽(图5a中为E4J4I4F4区域)，滑槽的横截面的形状为由锥平面S4、圆弧P4以及锥平面M4依次连接而成，锥平面S4和锥平面M4的外端部均连接有一圆弧R4，两个圆弧R4同心，每个圆弧R4内安装有密封件；

当然所述斜盘4的一边锥面A4也可替换为平面。

图6为本发明的配油块5的形状。所述配油块5为一圆柱体，圆柱体的外圆柱面A5的直径与转子2一端圆面I2的直径相等，圆柱体上开有有两个腰形通孔B5和C5，一个腰形通孔与高压腔相通，另一个腰形通孔与低压腔相通。

图11为本发明的垫块6和弹性密封条7的形状。所述密封件包括垫块6和弹性密封条7，每个圆弧R4上从里向外依次放置一条弹性密封条7和一条垫块6，两条垫块6分别位于一片叶片3的两边，且与叶片3抵接；或，所述垫块6和弹性密封条7也可合并为一体安放在圆弧R4内。

垫块6是长条形，其纵截面如图7所示，其横截面为月牙形，垫块6共有18条，其长度与斜盘4上长孔N4相等。弹性密封条7也是长条形，其纵截面如8所示，其横截面为半圆环形，其外圆半径与斜盘4长孔N4的横截面圆弧R4的半径相同，其内圆半径与垫块6弓形横截面的半径相同，且同心(如图10)，当然也可以不同心(如图11)，弹性密封条7共有18条，其长度与斜盘4上九条长孔N4相等，其中两条安放在径向长孔N4中，分别位于垫块6的两边。

图9为本发明的斜锥8的形状。所述斜锥8的侧壁为锥面A8，锥面A8与斜盘4的锥面B4完全贴合，斜锥8的锥端为球面C8，球面C8与转子2的球台A2同心，且半径相同，斜锥8的底端为球面或者平面，球面与壳体1内球面A1同心，半径相同，或半径小于球面A1的半径。当然也可以不需要斜锥8，但需要在斜盘4中心直接安一根轴。

其余未做说明的技术，均为本领域技术人员悉知的技术方案，这里不再赘述。

本发明的运行工作原理如下：

如图1所示，壳体1内壁、相邻两片叶片3、转子2外壁以及斜盘4表面形成容腔，一共有九个容腔；图1所示中，处于最上面的容腔容积最大，处于最下端的容腔容积最小。所有的9个容腔都与马达的右侧配油块5相通，有的通过配油块5与高压腔相通，有的通过配油块5与低压腔相通。当马达的一个容腔位于最下端时，该容腔的容积最小。这时，容腔开始通过右侧的配油块5与高压腔相通，而与低压腔断开，当高压油通过配油块5进入该容腔时，就会产生扭矩，推动转子2转动，转子2带动壳体1和叶片3一起共轴转动，进一步带动斜盘4绕其自身轴线转动，使马达旋转；由于斜盘4的轴线与转子2的轴线不重合，在转动过程中，斜盘4上的滑槽沿叶片3滑动，使得容腔的体积发生周期性变化，当转子2在由最下端旋到最上端的过程中，该容腔始终与高压腔相通，由于该容腔容积不断增大，高压油持续不断进入该容腔，不断产生扭矩，使马达不断旋转。当该容腔转到最上端时，容积达到最大。这时，容腔与高压腔断开，转而通过配油块5与低压腔相通，再继续旋转时，该容腔容积逐渐变小，就会通过配油块5向低压腔排油。当转子4在该容腔由最上端旋到最下端的过程中，该容腔始终与低压腔相通，由于该容腔容积不断减小，所以不断向低压腔排油，直到该容腔又回到最下端。这就完成了一个循环。所有九个容腔都有相同的过程，于是马达就会周而复始，不断地旋转。如果调节斜锥8的倾斜角度，也就是斜盘4的轴线与转子2的轴线的夹角，便可调节马达的转速。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本方面进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本方面作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，包括壳体（1）、转子（2）、叶片（3）、斜盘（4）和配油块（5），转子（2）位于中心，壳体（1）罩在转子（2）外部且与转子（2）共轴心，壳体（1）内至少开有三个沿圆周方向均匀分布的第一定位槽；转子（2）外表面也开有与第一定位槽一一对应的第二定位槽，相邻两个第二定位槽之间开有油口；叶片（3）同时安装在第一定位槽和第二定位槽上，斜盘（4）斜放在壳体（1）内，斜盘（4）的轴线与转子（2）的轴线不重合，所述斜盘（4）上开有与叶片（3）一一对应的滑槽，滑槽滑动套设在叶片（3）上，滑槽和叶片（3）之间通过密封件密封；配油块（5）与转子（2）的一端面相连；壳体（1）内壁、相邻两片叶片（3）、转子（2）外壁以及斜盘（4）表面之间形成一个容腔，容腔与油口相连通，当高压腔的高压油通过配油块（5）进入容腔时，就会产生扭矩，推动转子（2）转动，转子（2）带动壳体（1）和叶片（3）一起共轴转动，进一步带动斜盘（4）绕其自身轴线转动，在转动过程中，斜盘（4）上的滑槽沿叶片（3）滑动，使容腔的体积逐渐变大，直到达到最大时，容腔与高压腔断开，转而通过配油块（5）与低压腔相通，再继续旋转时，容腔容积逐渐变小，通过配油块（5）向低压腔排油，直到达到最小；这就完成了一个循环。

2.根据权利要求1所述的一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，所述转子（2）当中是两端平行截掉两个球冠的腰鼓形球台A2，球台A2上至少有三条槽B2，均分球台面A2，槽B2的宽度与叶片（3）的厚度相同，球台A2的一端是圆锥侧面C2，圆锥侧面C2上开有与槽B2一一对应的槽E2，均分圆锥侧面C2，槽E2的宽度与叶片（3）的厚度相同，槽B2和槽E2相连通，构成第二定位槽；圆锥侧面C2上相邻两个槽E2之间均有一个孔K2；与圆锥侧面C2相连的面是球面G2，其半径和球心分别与壳体（1）内球面A1的半径和球心相同，转子（2）的一端面是圆环面I2，其上均布有与孔K2相对应的孔L2，孔L2与与其对应的孔K2相连通，形成油口，用于供进油或排油。

3.根据权利要求2所述的一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，所述壳体（1）有内球面A1和外球面B1，一端是截掉球冠的圆环面D1，另一端是锥面E1，内球面A1上至少开有三条槽C1，均分内球面A1，槽C1的底部是圆环面D1的一部分，槽C1的宽度与叶片（3）的厚度相同，槽C1即为第一定位槽。

4.根据权利要求3所述的一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，所述叶片（3）由前后两个平行平面A3、B3和上下两个柱面C3、D3及两个侧面围合而成；其中，柱面C3的半径和圆心分别与壳体（1）内球面A1上槽C1槽底面的半径和圆心相同，柱面D3的半径和圆心分别与转子（2）球面上槽B2槽底面的半径和圆心相同，叶片（3）的一个侧面位于滑槽内，叶片（3）的另一个侧面与槽E2底面抵接。

5.根据权利要求4所述的一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，所述斜盘（4）呈一个圆环状，其一侧是锥面A4，另一侧是锥面B4，其外周是球面C4，球面C4的直径与壳体（1）内球面A1的直径相等，斜盘（4）中间是内圆球面D4，其直径与球台A2的直径相等，斜盘（4）上沿径向至少有三条长孔N4，均分圆盘，长孔N4即为滑槽，滑槽的横截面的形状为由锥平面S4、圆弧P4以及锥平面M4依次连接而成，锥平面S4和锥平面M4的外端部均连接有一圆弧R4，两个圆弧R4同心，每个圆弧R4内安装有密封件；

所述斜盘（4）的一边锥面A4也可替换为平面。

6.根据权利要求5所述的一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，所述配油块（5）为一圆柱体，圆柱体的外圆柱面A5的直径与转子（2）一端圆面I2的直径相等，圆柱体上开有有两个腰形通孔B5和C5，一个腰形通孔与高压腔相通，另一个腰形通孔与低压腔相通。

7.根据权利要求6所述的一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，所述密封件包括垫块（6）和弹性密封条（7），每个圆弧R4上从里向外依次放置一条弹性密封条（7）和一条垫块（6），两条垫块（6）分别位于一片叶片（3）的两边，且与叶片（3）抵接；

或，所述垫块（6）和弹性密封条（7）也可合并为一体安放在圆弧R4内。

8.根据权利要求7所述的一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，所述垫块（6）是长条形，其横截面为月牙形，其长度与长孔N4的长度相等；

所述弹性密封条（7）是长条形，其横截面为半圆环形，其外圆半径与圆弧R4的半径相同，其内圆半径与垫块（6）月牙形的半径相同，其长度与长孔N4的长度相等。

9.根据权利要求7所述的一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，所述斜锥（8）的侧壁为锥面A8，锥面A8与斜盘（4）的锥面B4完全贴合，斜锥（8）的锥端为球面C8，球面C8与转子（2）的球台A2同心，且半径相同，斜锥（8）的底端为球面D8或者平面，球面D8与壳体（1）内球面A1同心，半径相同，或半径小于球面A1的半径。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种高速大扭矩叶片马达，其特征在于，还包括斜锥（8），斜锥（8）位于斜盘（4）的外侧且与斜盘（4）抵接；

或，在斜盘（4）中心直接安一根轴。

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