CN112832949A - 叶片式轮毂转子马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及叶片转子式泵及马达技术领域。叶片式轮毂转子马达，其特征主要包括壳体(1)，配流盘低压腔(2)，配流盘低压腔配流孔(3)，配流盘高压腔(4)，配流盘高压腔配流孔(5)，叶片(6)，外转子盘(7)，内转子盘(8)，内转子盘孔(9)，内转子盘侧端盖(10)，轮毂(11)。叶片(6)采用双向旋开式叶片泵结构，相邻叶片(6)打开时旋转方向和密封方向相反，叶片(6)能与外转子盘(7)和内转子盘(8)、内转子盘侧端盖(10)构成闭合的空腔。将双向叶片流体马达放入车辆轮毂(11)内，通过控制进入马达内流体的方向、流量、压强，可以实现轮毂(11)的旋转方向、旋转速度和输出扭矩调节控制功能。

Description

叶片式轮毂转子马达

技术领域：本发明涉及叶片转子泵及马达技术领域。

背景技术：目前世界上还没有叶片转子静压驱动轮毂马达，轮毂电机虽然能够驱动车辆行走，但电机受体积和电源限制，不能广泛使用。目前常用的叶片泵及马达主要有叶片伸缩式的和单方向开启式的。伸缩式叶片泵及马达，叶片与叶片槽之间摩擦功大，叶片载荷小。目前叶片采用单旋转轴式叶片泵及马达，只能向一个方向旋转做功。我的方案是，叶片采用双向旋开式，叶片一端的旋转轴，旋转安装在内转子盘叶片轴孔内，叶片打开后贴合在外转子盘上，靠叶片的打开角度，来适应腔体形状的变化，叶片与叶片之间和内外转子盘构成工作腔。同时相邻叶片打开方向相反，无论内外转子盘如何旋转，叶片都能与转子盘构成闭合的做功腔。当作泵使用时，动力源驱动内外转子盘顺时针或逆时针旋转，叶片与转子盘构成的做功腔泵出流体；当作为马达使用时，一定能量的流体进入马达，流体推动叶片，叶片带动内转子盘旋转做功。这样将双向叶片流体马达放入车辆轮毂内，具备一定能量的流体就能驱动轮毂正反两个方向旋转，通过控制进入马达内流体的方向、流量、压强，可以控制轮毂的旋转方向、旋转速度和输出扭矩，进而能控制车辆的前进方向、速度和制动。

发明内容：本发明的目的在于提供一种具备叶片泵及叶片马达特性，同时也能提供正反向做功，并且能用作马达也能用作泵的高机械强度做功领域。转子泵配合转子轮毂马达，构成静压驱动机构，驱动轮毂旋转及车辆运动。

本发明的技术方案是这样实现的，壳体内旋转安装内转子盘，内转子盘两侧有侧盖板；外转子盘旋转安装在内转子盘外侧，外转子盘与内转子盘轴心平行偏心安装，与内转子盘及内转子盘侧盖板滑动密封成一个月牙形空腔，月牙形空腔宽阔处布置在转子马达下方，便于叶片打开；通过调节外转子盘与内转子盘的偏心距，可改变空腔形状，从而可以改变流体泵的排量及马达的旋转速度；

该发明叶片轴旋转安装在内转子盘叶片轴孔内，叶片可向外转子盘方向打开，相邻叶片打开时旋转方向相反，形成对开门结构。

该发明壳体轴心有一圆柱配形流盘，配流盘伸入到内转子盘中心孔内，配流盘与内转子盘旋转滑动密封配合；配流盘上有高低压腔，高低压腔径向开有高低压配流孔，高低压配流孔与内转子盘上某些叶片下方内转子盘孔相对。内转子盘孔开在内转子盘径向的相邻对开叶片下方，流体通过内转子盘孔进入空腔时，可以将叶片推开。

该发明当高压流体通过配流盘高压腔、配流盘高压配流孔、内转子盘孔进入叶片下方，推动叶片打开(内转子盘下方叶片受重力自然打开或者通过旋转离心力打开)，相邻几个叶片一侧迎着高压流体压强较高，另一侧空腔通过内转子盘孔、配流盘配流孔、配流盘低压腔连通，压强较低。此时高压流体就会推动叶片向容积扩大的方向即低压侧运动，叶片带动内转子盘顺时针旋转。相反，从配流盘低压腔注入高压流体，叶片就会带动内转子盘逆时针旋转。内转子盘输出端带动轮毂顺时针或逆时针旋转，轮毂带动车辆前进或后退。

该发明将配流盘高低压腔封死，内转子盘上叶片之间的流体不能流动，即叶片与叶片之间空腔的形状和容积不易被改变，内转子盘相当于被抱死，与内转子盘连接的轮毂不能转动，车辆也处于制动状态不能行驶。

该发明当车辆靠惯性前进或后退带动轮毂顺时针或逆时针旋转，轮毂带动内转子盘顺时针或逆时针旋转，内转子盘上叶片与叶片之间的空间随着内转子盘的旋转被改变，流体被叶片携带从空腔宽阔处向狭窄处移动，流体被泵出，此时静压驱动轮毂马达处于转子泵做功工作状态，当车辆需要减速或制动时，就可以将泵出的流体回收储存，进行能量回收。

该发明用于静压驱动系统时，产生高压流体的动力源，也可以采用双向旋开的静压驱动叶片转子马达结构，用动力机械(发动机电动机等)带动转子马达旋转，高压流体从转子马达的高压侧流出，从轮毂转子马达高压侧流入，再从轮毂转子马达低压侧流出，返回前一个转子马达的低压侧，构成流体闭合循环的静压驱动系统。

动力机械(发动机电动机等)带动转子马达的内转子盘旋转，转速不变，减小内转子盘和外转子盘之间的偏心距，轮毂转子马达内转子盘被流体驱动带动轮毂旋转转速会随之减小，每一个偏心距对应相应的转速，因此可以实现无极调速。

该发明的有益效果是叶片轴安装在内转子盘上的叶片轴孔内，叶片可以以对开门形式双方向旋开，该转子流体马达即可用作泵也可以用作马达使用，能正反向旋转做功，体积小机械强度高。平滑调节外转子盘与内转子盘的偏心距，可以实现无极调速。用两个转子流体马达制成静压驱动系统，可以将发动机或电动机等动力机械的机械能传递给轮毂做功。同时此静压驱动系统能较好的实现轮毂的正反向旋转、无极调速、制动及能量回收，放在轮毂内作为轮毂马达使用，具备驱动车辆行驶的功能。

附图说明：

图1.叶片式轮毂转子马达轴向剖视图

图2.叶片式轮毂转子马达径向剖视图

图3.叶片式轮毂转子马达减小外转子盘与内转子盘偏心距剖视图

图4.叶片式轮毂转子马达外转子盘与内转子盘偏心距为零剖视图

图5.叶片式轮毂转子马达驱动转子轮毂马达静压驱动回路视图

下面结合附图说明对本发明作如下详细描述。

如图1所示，该叶片式轮毂转子马达由壳体(1)，配流盘低压腔(2)，配流盘低压腔配流孔(3)，配流盘高压腔(4)，配流盘高压腔配流孔(5)，叶片(6)，外转子盘(7)，内转子盘(8)，内转子盘孔(9)，内转子盘侧端盖(10)，轮毂(11)组成。

如图1所示，转子的壳体(1)轴心有一圆柱配形流盘，配流盘伸入到内转子盘(8)中心圆柱形孔内，配流盘与内转子盘(8)旋转滑动轴套密封配合；配流盘上有配流盘低压腔(2)，配流盘高压腔(4)，配流盘低压腔(2)径向开有配流盘低压腔配流孔(3)，配流盘高压腔(4)径向开有配流盘高压腔配流孔(5)，配流盘低压腔配流孔(3)和配流盘高压腔配流孔(5)与内转子盘(8)上某些叶片(6)下方内转子盘孔(9)相对。

如图2所示，转子的壳体(1)内旋转安装内转子盘(8)，内转子盘(8)两侧有内转子盘侧端盖(10)；外转子盘(7)在内转子盘(8)外旋转偏心安装，外转子盘(7)轴心与内转子盘(8)轴心平行偏心安装，外转子盘(7)、内转子盘(8)、内转子盘侧端盖(10)滑动密封成一个月牙形空腔，月牙形空腔宽阔处通常布置在转子马达上下方，便于叶片打开；叶片(6)单侧有叶片轴，旋转安装在内转子盘(8)叶片轴孔内，叶片(6)可向外转子盘(7)方向打开，叶片(6)随着空腔的变窄自动关闭。相邻叶片(6)之间打开时旋转方向相反，形成对开门结构。

如图2所示，当高压流体进入配流盘高压腔(4)，再通过配流盘高压腔配流孔(5)和与之相对的内转子盘孔(9)进入叶片(6)下方，推动叶片(6)打开(内转子盘(8)下方叶片受重力自然打开或受旋转离心力打开)，相邻几个叶片(6)一侧迎着高压流体，压强较高；另一侧空腔通过内转子盘孔(9)、配流盘低压腔配流孔(3)、配流盘低压腔(2)连通，压强较低。因为内转子盘(8)旋转，叶片(6)与叶片(6)之间的空腔会增大或缩小，所以当叶片(6)两端流体压强有高低差时，高压流体就会推动叶片(6)向空腔扩大的方向运动，即向低压侧运动，叶片(6)被流体推动并带动内转子盘顺时针旋转。相反，从配流盘低压腔(2)注入高压流体，叶片(6)就会带动内转子盘(8)逆时针旋转。内转子盘(8)输出端带动轮毂(11)顺时针或逆时针旋转，轮毂(11)带动车辆行驶。

如图2所示，将配流盘高压腔(4)和配流盘低压腔(2)封死，内转子盘(8)上叶片(6)之间的流体不能流动也不能被排出，即叶片(6)与叶片(6)之间的空间形状和容积不能被轻易改变，内转子盘(8)和与内转子盘(8)连接的轮毂(11)不能转动，车辆也处于制动状态不能行驶。

如图2所示，当车辆靠惯性前进或后退带动轮毂(11)顺时针或逆时针旋转，轮毂(11)带动内转子盘(8)顺时针或逆时针旋转，内转子盘(8)上叶片(6)与叶片(6)之间的空腔被改变，流体被叶片(6)携带从空腔宽阔处向狭窄处移动，流体被泵出，此时静压驱动轮毂马达处于泵的工作状态做功，当车辆需要减速或制动时，可以将泵出的流体能量回收储存。

如图3所示，减小内转子盘(8)和外转子盘(7)之间的偏心距，空腔狭窄处增大，宽阔处减小，空腔狭窄处的多余流体体积增多，叶片(6)携带这部分流体在转子马达空腔内进行小循环，这部分流体不做功。这样，输入流体的流量不变的情况下，减小偏心距后，转子马达内转子盘(8)转速减小。当内转子盘(8)主动旋转，减小偏心距后，转子马达泵出的流体流量减小。

如图4所示，将内转子盘(8)和外转子盘(7)偏心距调整为零，叶片(6)与叶片(6)之间的空腔容积完全相同，转子马达内的流体全部在转子内进行小循环，此时转子既没有用作马达做功，也没有用作泵做功。

如图5所示，采用双向旋开的叶片转子结构转子马达(左)，用动力机械(发动机电动机等)带动转子马达(左)的内转子盘(8)旋转，产生能量流体，能量流体从转子马达(左)的配流盘高压腔(4)流出进入另一个轮毂转子马达(右)配流盘高压腔(4)，再从轮毂转子马达(右)配流盘低压腔(2)流出返回转子马达(左)的配流盘低压腔(2)，轮毂转子马达(右)内转子盘(8)被流体驱动带动轮毂(11)一同旋转。动力机械(发动机电动机)的能量被两个转子马达传递给轮毂(11)做功，流体在两个转子马达内闭合循环，构成叶片转子马达静压驱动系统。

具体实施方式：如图3图5所示，动力机械(发动机电动机等)带动转子马达(左)的内转子盘(8)旋转，转速不变，减小内转子盘(8)和外转子盘(7)之间的偏心距，轮毂转子马达(右)内转子盘(8)被流体驱动带动轮毂(11)旋转转速会随之减小，每一个偏心距对应相应的转速，因此可以实现无极调速。

Claims (11)

1.一种叶片式轮毂转子马达由壳体(1)，配流盘高压腔配流孔(2)，配流盘高压腔(3)，配流盘低压腔(4)，配流盘低压腔配流孔(5)，叶片(6)，外转子盘(7)，内转子盘(8)，内转子盘孔(9)，内转子盘侧端盖(10)，轮毂(11)组成。其特征在于：

(1)叶片(6)端有叶片轴，叶片轴旋转安装在内转了盘(8)叶片轴孔内。

(2)壳体(1)上的配流盘安装在内转子盘(8)中心圆柱形孔内。

(3)内转子盘(8)动力输出端和轮毂(11)固定安装。

2.如权利要求一所述的叶片式轮毂转子马达，该发明外转子盘(7)旋转安装在内转子盘(8)外侧，外转子盘(7)与内转子盘(8)轴心平行偏心安装，与内转子盘侧端盖(10)形成一个月牙形空腔，月牙形空腔宽阔处布置在转子马达下方，便于叶片打开。

3.如权利要求一所述的叶片式轮毂转子马达，该发明通过调节外转子盘(7)与内转子盘(8)的偏心距，可改变转子马达内空腔形状，从而可以改变此转子马达作为泵使用时的排量及作为马达使用时的旋转速度；外转子盘(7)中心移动到内转子盘(8)中心另一侧，作为转子泵使用时，流向转向，作为转子马达使用时，马达反转。可控制连接在内转子盘(8)上的轮毂(11)旋转速度和方向，从而控制车辆行驶速度和方向。

4.如权利要求三所述的叶片式轮毂转子马达，该发明用动力机械(发动机电动机等)带动转子马达(左)的内转子盘(8)旋转，当内转子盘(8)旋转转速不变时，平滑调节内转子盘(8)和外转子盘(7)之间的偏心距，轮毂转子马达(右)内转子盘(8)被流体驱动带动轮毂(11)旋转速度会随之平滑改变，每一个偏心距对应相应的转速，因此可以实现无极调速功能。

5.如权利要求一所述的叶片式轮毂转子马达，该发明叶片(6)轴旋转安装在内转子盘(8)叶片轴孔内，叶片(6)可向外转子盘(7)方向打开，相邻叶片(6)打开时旋转方向相反，形成对开门结构；叶片(6)打开后贴合在外转子盘(8)上，对空腔进行隔离密封，相邻叶片(6)密封方向相反。

6.如权利要求一所述的叶片式轮毂转子马达，该发明壳体(1)轴心有一圆柱形配流盘，配流盘伸入到内转子盘(8)轴心的圆柱形孔内，形成套筒式配流结构；某一时刻，配流盘高压腔配流孔(2)和配流盘低压腔配流孔(5)与内转子盘(8)上某些叶片(6)下方内转子盘孔(9)相对。内转了盘孔(9)开在内转了盘(8)径向的相邻对开叶片(6)下方，流体通过内转子盘孔(9)进入转子马达空腔时，可以将叶片(6)推开。

7.如权利要求一所述的叶片式轮毂转子马达，该发明当高压流体从配流盘高压腔(3)进入转子马达，高压流体就会推动叶片(6)向容积扩大的方向即低压侧运动，叶片(6)带动内转子盘(8)顺时针旋转；相反，高压流体从配流盘低压腔(4)注入转子马达，叶片(6)就会带动内转子盘(8)逆时针旋转。转子马达可正反两个方向做功。

8.如权利要求一所述的叶片式轮毂转子马达，该发明当车辆靠惯性前进或后退带动轮毂(11)顺时针或逆时针旋转时，轮毂(11)带动内转子盘(8)顺时针或逆时针旋转，流体被叶片(6)携带从空腔宽阔处向狭窄处移动，流体被泵出，此时转子马达能用于转子泵做功。

9.如权利要求八所述的叶片式轮毂转子马达，该发明将转子马达输出端出口减小或转接到储能器，转子马达流体流出受阻，被叶片(6)分隔的空腔的形状和容积不易被改变，内转子盘(8)旋转阻力增大，与内转子盘连接的轮毂(11)减速。实现车辆减速和制动功能。

10.如权利要求九所述的叶片式轮毂转子马达，该发明当车辆需要减速或制动时，可以将轮毂转子马达泵出的流体回收储存到储能器，实现能量回收功能。

11.如权利要求所述的叶片式轮毂转了马达，该发明用动力机械(发动机电动机等)带动转子马达内转子盘(8)旋转，高压流体从转子马达的配流盘高压腔(3)流出，从轮毂转子马达配流盘高压腔(3)流入，再从轮毂转子马达配流盘低压腔(4)流出，返回前一个转子马达的配流盘低压腔(4)，两台转子马达构成流体闭合循环的静压驱动系统。

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