CN113007061A - 一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵 - Google Patents

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姜伟
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Abstract

一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，包括电机泵外壳，所述电机泵外壳内设有定子和转子，所述转子内安装有柱塞泵体，所述柱塞泵体包括泵芯，所述泵芯包括柱塞套和柱塞轴，所述柱塞轴的柱塞可沿缸体作轴向直线往复运动地设置在柱塞套内，在缸体外的所述柱塞轴上安装有传动机构，所述柱塞轴转动时，所述传动机构能使柱塞轴作轴向往复运动；所述传动机构包括圆柱凸轮和第二滚轮，所述圆柱凸轮与柱塞轴固定连接，所述圆柱凸轮的外表面上设有能使圆柱凸轮做等加等减速的曲面滚道，所述圆柱凸轮外设有凸轮外壳，所述第二滚轮对称固定在凸轮外壳上，所述第二滚轮设于相应曲面滚道内并与曲面滚道配合使得柱塞轴做轴向运动。

Description

一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵
技术领域
本发明属于电机泵技术领域，具体涉及一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵。
背景技术
传统液压动力装置的形式一般为电动机、联轴器和液压泵组成的三段式结构，三个设备均在同一轴线上的结构形式导致液压动力装置的轴向尺寸过于庞大，在对装置安装空间和设备质量等方面有着限制的使用场景受到约束。传统柱塞泵本身工作原理的限制，每转动一周，单个柱塞只能实现一次吸油，排油，其排量受到了限制。液压装置广泛应用于工业生产中，向着结构小型化，体功率大的方向发展。
发明内容
为解决现在技术存在的上述问题，本发明提供了一种可以连续吸排油产生所需的高压液压油、结构小型化的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵。
本发明采用的技术方案是：
一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，包括电机泵外壳，所述电机泵外壳内设有定子和转子，所述电机泵外壳的两端分别设置有外壳左端盖和外壳右端盖，所述转子的两端分别与相应的外壳端盖可转动连接，所述转子内安装有柱塞泵体，其特征在于：所述柱塞泵体由泵芯和传动机构组成；
所述泵芯包括柱塞套和柱塞轴，所述柱塞套外固定设置有柱塞套外壳并在柱塞套内形成缸体，所述柱塞套上设有进油通道和排油通道，所述柱塞轴的柱塞可沿缸体作轴向直线往复运动地设置在柱塞套内并将缸体隔成左腔室和右腔室，所述柱塞轴的柱塞外表面设有配油槽，当所述柱塞从最左端往最右端轴向运动时，所述进油通道通过相应的配油槽与右腔室连通，所述排油通道通过相应的配油槽与左腔室连通，当所述柱塞从最右端往最左端轴向运动时，所述进油通道通过相应的配油槽与左腔室连通，所述排油通道通过相应的配油槽与右腔室连通；
在缸体外的所述柱塞轴上安装有传动机构，所述柱塞轴与带动其相对柱塞套转动的转子连接；所述柱塞轴转动时，所述传动机构能使柱塞轴作轴向往复运动；
所述传动机构包括圆柱凸轮和第二滚轮，所述圆柱凸轮与柱塞轴固定连接，所述圆柱凸轮的外表面上设有能使圆柱凸轮做等加等减速的曲面滚道，所述圆柱凸轮外设有凸轮外壳，所述凸轮外壳与柱塞套外壳固定连接，所述第二滚轮对称固定在凸轮外壳上，所述第二滚轮可沿曲面滚道移动的设于相应曲面滚道内并与曲面滚道配合使得柱塞轴做轴向运动。
进一步，所述柱塞轴的右端径向穿设有固定轴，所述固定轴的两端均设有第一滚轮，所述转子的右端内侧设置有转套，所述转套上对应第一滚轮的位置开设有轴向滑道，所述第一滚轮设置于轴向滑道内并可沿轴向滑道滚动。
进一步，所述柱塞套的左端面开有进油口和出油口，所述柱塞套的外表面上开有第一半环形槽和第二半环形槽，所述进油口与第一半环形槽连通形成进油通道，所述出油口与第二半环形槽连通形成排油通道。
进一步，所述配油槽包括两个对称设置的左配流槽和两个对称设置的右配流槽，所述左配流槽和右配流槽的方向相反且槽口错开90°设置，所述缸体与左配流槽和右配流槽相对应的位置设有吸油窗口和排油窗口，所述吸油窗口与第一半环形槽连通，所述排油窗口与第二半环形槽连通。本发明所述柱塞上的左配流槽和右配流槽分别与缸体上的吸油窗口、排油窗口重叠，容积逐渐变大的腔室吸油，容积逐渐减小的腔室排油。
进一步，所述柱塞泵体的轴心线与电机泵外壳的轴心线共线。
进一步，所述第二滚轮通过第二滚轮架与凸轮外壳固定连接，所述第二滚轮与第二滚轮架之间设有第二角接触轴承，所述第二角接触球轴承通过第二轴向挡圈与第二滚轮内部的轴肩实现轴向定位，所述第二滚轮架与凸轮外壳之间设有第四弹簧垫片。
进一步，所述圆柱凸轮通过键连接安装在柱塞轴上，并通过柱塞轴上的轴肩与第一轴向挡圈实现轴向和圆周定位。
进一步，所述柱塞套外壳为左端开口、右端封闭的圆筒状结构，其左端与外壳左端盖固定连接。
进一步，所述定子由定子绕组缠绕在定子铁芯上构成，所述转子上均匀分布永磁体并通过第一角接触球轴承分别与外壳左端盖和外壳右端盖转动连接。
进一步，所述柱塞轴与柱塞套的左端、柱塞套外壳的右端之间均设有密封圈。
本发明的有益效果：可以连续吸排油产生所需的高压液压油，结构小型化。
附图说明
图1是本发明的结构剖面图。
图2是柱塞泵体的结构示意图。
图3是柱塞泵体结构剖面图。
图4是图2中A-A向结构示意图。
图5是凸轮滚子组件结构示意图。
图6是柱塞套的结构示意图。
附图标记说明：1.外壳左端盖；2.电机泵外壳；3.定子绕组；4.定子铁芯；5.垫片；6.外壳右端盖；7.第一角接触球轴承；8.转套；9.第一滚轮；10.转子；11.第一内六角螺栓；12.第一弹簧垫片；13.柱塞套外壳；14.第二内六角螺栓；15.第二弹簧垫片；16.圆柱凸轮；17.第一凸轮外壳；18.第一轴向挡圈；19.键；20.第二凸轮外壳；21.第一密封圈；22.第三内六角螺栓；23.第三弹簧垫片；24.柱塞套；25.第二密封圈；26.柱塞轴；27.第二滚轮；28.第二轴向挡圈；29.第二滚轮架；30.第二角接触球轴承；31.第四弹簧垫片。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参见图1-6，本实施例提供了一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，包括电机泵外壳2，所述电机泵外壳2的两端分别通过螺钉与外壳左端盖1和外壳右端盖6固定连接，所述电机泵外壳2与外壳左端盖1和外壳右端盖6之间均设有垫片5。所述电机泵外壳2内设有定子和转子，定子由定子绕组3缠绕在定子铁芯4上构成并安装在电机泵外壳上。转子10上均匀分布永磁体，并通过第一角接触球轴承7将转子10可转动支撑在外壳端盖之间，保持定子和转子的中心轴共线。所述转子10内安装有柱塞泵体，也可以是所述转子内设有轴套，轴套内安装有柱塞泵体。
本实施例所述柱塞泵体由泵芯和传动机构组成，所述泵芯包括柱塞套24和柱塞轴26，所述柱塞套24外固定设置有柱塞套外壳13并在柱塞套24内形成缸体，所述柱塞套外壳13为左端开口、右端封闭的圆筒状结构，所述柱塞套外壳13的右端与柱塞套24通过第三内六角螺栓22和第三弹簧垫片23固定连接，实现柱塞套24的固定。所述柱塞套外壳13的左端通过第一内六角螺栓11和第一弹簧垫片12与外壳左端盖1固定连接，实现二维柱塞泵泵体左侧的固定。所述柱塞轴26的右端与带动其相对柱塞套24转动的转子10连接，二维柱塞液压泵通过第一滚轮9和转套8与转子10相互连接，实现二位柱塞泵右侧的固定，二者共同保证二维柱塞液压泵的固定，并使得二维柱塞泵的轴心线分别与电机泵外壳2和转子10的轴心线均在同一条直线上。具体的，所述柱塞轴26的右端径向穿设有固定轴，所述固定轴的两端均设有第一滚轮9，所述转子10的右端内侧设置有转套8，所述转套8上对应第一滚轮9的位置开设有轴向滑道，所述第一滚轮9设置于轴向滑道内并可沿轴向滑道滚动。
本实施例所述柱塞套24上设有进油通道和排油通道，具体的，所述柱塞套的左端面开有进油口和出油口，所述柱塞套24的外表面上开有第一半环形槽和第二半环形槽，所述进油口与第一半环形槽连通形成进油通道，所述出油口与第二半环形槽连通形成排油通道。
本实施例所述柱塞轴26的柱塞可沿缸体作轴向直线往复运动地设置在柱塞套24内并将缸体隔成左腔室和右腔室，具体的，柱塞的左端与缸体围合成左腔室，柱塞的右端与缸体围合成右腔室，左腔室、右腔室的容积随柱塞的往复运动变化，当柱塞从最左端往最右端轴向运动时，左腔室容积逐渐变大，右腔室容积逐渐变小；相反，当柱塞从最右端向最左端运动时，右腔室容积逐渐变大，左腔室容积逐渐变小。所述柱塞轴26与柱塞套24的左端之间设有第二密封圈25、所述柱塞轴26与柱塞套外壳13的右端之间设有第一密封圈21，保证缸体的密封性，防止漏油。
本实施例所述柱塞轴26的柱塞外表面设有四个配油槽：a，b，c，d，具体的，所述配油槽包括两个对称设置的左配流槽和两个对称设置的右配流槽，所述左配流槽和右配流槽的方向相反且槽口错开90°设置。即同向配流槽相位相差180°，两两配流槽相位相差90°。所述缸体与左配流槽和右配流槽相对应的位置设有吸油窗口和排油窗口，所述吸油窗口与第一半环形槽连通，所述排油窗口与第二半环形槽连通。具体的，每个半环形槽上开有两个侧槽，侧槽相位相差180°；共四个侧槽，两两之间相位相差90°，分别与柱塞轴26上的配油槽对应。
本实施例在缸体外的所述柱塞轴26上安装有传动机构；所述柱塞轴26转动时，所述传动机构能使柱塞轴26作轴向往复运动；所述传动机构包括圆柱凸轮16和第二滚轮27，所述圆柱凸轮16与柱塞轴26固定连接，所述圆柱凸轮16的外表面上设有能使圆柱凸轮做等加等减速的曲面滚道，所述圆柱凸轮16外设有凸轮外壳，所述凸轮外壳与柱塞套外壳13固定连接，所述第二滚轮27对称固定在凸轮外壳上，所述凸轮外壳由第一凸轮外壳17和第二凸轮外壳20连接形成；所述第二滚轮27可沿曲面滚道移动的设于相应曲面滚道内并与曲面滚道配合使得柱塞轴26做轴向运动。具体的，第二滚轮27通过第二角接触球轴承30安装在第二滚轮架29上，第二滚轮架29通过第四弹簧垫片31分别安装在第一凸轮外壳17和第二凸轮外壳20上。第二角接触球轴承30通过第二轴向挡圈28和第二滚轮27内部的轴肩实现轴向定位。第一凸轮外壳17和第二凸轮外壳20通过紧定螺钉相连接，并通过第二内六角螺栓14和第二弹簧垫片15与柱塞套外壳13相连接。圆柱凸轮16通过键19连接安装在柱塞轴26上，并通过柱塞轴26上的轴肩与第一轴向挡圈18实现轴向和圆周定位。
当电机泵定子通上交流电后，定子产生的旋转磁场与转子10上的永磁体相互作用，产生的电磁力推动转子10相对于电机泵定子开始旋转，转套8与转子10以相同的角速度旋转。转套8上设有特殊的轴向滑道，可以使第一滚轮9轴向滚动的同时带动柱塞轴26和圆柱凸轮16也以同样角速度旋转。由于第二滚轮架29是静止不动的，圆柱凸轮16上的特殊滚道与第二滚轮27发生相对运动，使得柱塞轴26在旋转的同时做往复轴向运动。
当所述柱塞从最左端往最右端轴向运动时，所述进油通道通过相应的配油槽与右腔室连通，所述排油通道通过相应的配油槽与左腔室连通，当所述柱塞从最右端往最左端轴向运动时，所述进油通道通过相应的配油槽与左腔室连通，所述排油通道通过相应的配油槽与右腔室连通。
比如，当液压油从柱塞套24进油口流入，通过进油口对应的第一半环形槽上的侧槽o,m流至柱塞轴26上配油槽a和c，并通过配油槽流入右腔室。柱塞轴26向左运动使得右腔室容积变大，产生负压，吸入液压油；同时左腔室容积不断变小，压力不断增大，腔室内的液压油通过配油槽b和d向外排油，排出的液压油通过出油口对应的第二半环形槽的侧槽q,n的引导，从柱塞套24的出油口流出。在电机和圆柱凸轮16的共同作用下，柱塞轴26转过180°相位后，向左运动将变成向右运动，此时左腔室容积增大而右腔室容积减小，因为柱塞轴26转动使得配油槽相位改变，使得配油槽与另一对侧槽对应，保证进油口与出油口不发生混乱。由此实现电机转动一周时，二维柱塞泵两次出油与吸油。在电动机连续旋转下，实现二维柱塞泵的连续吸油和排油，产生所需的高压液压油。

Claims (10)

1.一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，包括电机泵外壳，所述电机泵外壳内设有定子和转子，所述电机泵外壳的两端分别设置有外壳左端盖和外壳右端盖，所述转子的两端分别与相应的外壳端盖可转动连接，所述转子内安装有柱塞泵体，其特征在于：所述柱塞泵体由泵芯和传动机构组成；
所述泵芯包括柱塞套和柱塞轴，所述柱塞套外固定设置有柱塞套外壳并在柱塞套内形成缸体，所述柱塞套上设有进油通道和排油通道，所述柱塞轴的柱塞可沿缸体作轴向直线往复运动地设置在柱塞套内并将缸体隔成左腔室和右腔室，所述柱塞轴的柱塞外表面设有配油槽，当所述柱塞从最左端往最右端轴向运动时，所述进油通道通过相应的配油槽与右腔室连通，所述排油通道通过相应的配油槽与左腔室连通，当所述柱塞从最右端往最左端轴向运动时，所述进油通道通过相应的配油槽与左腔室连通，所述排油通道通过相应的配油槽与右腔室连通；
在缸体外的所述柱塞轴上安装有传动机构，所述柱塞轴与带动其相对柱塞套转动的转子连接；所述柱塞轴转动时，所述传动机构能使柱塞轴作轴向往复运动；
所述传动机构包括圆柱凸轮和第二滚轮，所述圆柱凸轮与柱塞轴固定连接，所述圆柱凸轮的外表面上设有能使圆柱凸轮做等加等减速的曲面滚道，所述圆柱凸轮外设有凸轮外壳，所述凸轮外壳与柱塞套外壳固定连接，所述第二滚轮对称固定在凸轮外壳上，所述第二滚轮可沿曲面滚道移动的设于相应曲面滚道内并与曲面滚道配合使得柱塞轴做轴向运动。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，其特征在于：所述柱塞轴的右端径向穿设有固定轴，所述固定轴的两端均设有第一滚轮，所述转子的右端内侧设置有转套，所述转套上对应第一滚轮的位置开设有轴向滑道，所述第一滚轮设置于轴向滑道内并可沿轴向滑道滚动。
3.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，其特征在于：所述柱塞套的左端面开有进油口和出油口，所述柱塞套的外表面上开有第一半环形槽和第二半环形槽，所述进油口与第一半环形槽连通形成进油通道，所述出油口与第二半环形槽连通形成排油通道。
4.根据权利要求3所述的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，其特征在于：所述配油槽包括两个对称设置的左配流槽和两个对称设置的右配流槽，所述左配流槽和右配流槽的方向相反且槽口错开90°设置，所述缸体与左配流槽和右配流槽相对应的位置设有吸油窗口和排油窗口，所述吸油窗口与第一半环形槽连通，所述排油窗口与第二半环形槽连通。
5.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，其特征在于：所述第二滚轮通过第二滚轮架与凸轮外壳固定连接，所述第二滚轮与第二滚轮架之间设有第二角接触轴承，所述第二角接触球轴承通过第二轴向挡圈与第二滚轮内部的轴肩实现轴向定位，所述第二滚轮架与凸轮外壳之间设有第四弹簧垫片。
6.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，其特征在于：所述圆柱凸轮通过键连接安装在柱塞轴上，并通过柱塞轴上的轴肩与第一轴向挡圈实现轴向和圆周定位。
7.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，其特征在于：所述柱塞套外壳为左端开口、右端封闭的圆筒状结构，其左端与外壳左端盖固定连接。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，其特征在于：所述定子由定子绕组缠绕在定子铁芯上构成，所述转子上均匀分布永磁体并通过第一角接触球轴承分别与外壳左端盖和外壳右端盖转动连接。
9.根据权利要求8所述的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，其特征在于：所述柱塞轴与柱塞套的左端、柱塞套外壳的右端之间均设有密封圈。
10.根据权利要求9所述的一种圆柱凸轮驱动的二维柱塞电机泵，其特征在于：所述柱塞泵体的轴心线与电机泵外壳的轴心线共线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114198277A (zh) * 2021-12-14 2022-03-18 浙江工业大学 齿轮传动往复式活塞泵

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CN114198277A (zh) * 2021-12-14 2022-03-18 浙江工业大学 齿轮传动往复式活塞泵

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