CN115183046A - 一种紧凑型电液驱动执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紧凑型电液驱动执行器能够实现电机和泵的组件集成，提高元件的集成化程度和功率密度，本发明通过将油箱内置在泵壳内，可以实现对元件的散热作用，通过在定子缸体内加工油液流道，可以提升对缸体部件摩擦发热的耗散，降低结构旋转组件的发热，具有较高的使用价值和推广价值。

Description

一种紧凑型电液驱动执行器
技术领域
本发明涉及机械设备领域，尤其涉及一种紧凑型电液驱动执行器。
背景技术
电液驱动执行器广泛应用于航空航天领域，具有体积小、功率密度大等优点，传统的电液驱动执行器以电机、泵、控制阀、油缸执行器构成，其形状布局往往受制于电机和泵的尺寸条件，结构的紧凑型不高，高功率的电液驱动执行器电机构型往往过大，无法安装在对空间尺寸要求较高的应用场合，随着对高功率密度的电液驱动执行器的需求越来越高，如何进一步提高电液驱动执行器的紧凑型时当下的研究难点。如何解决电机和泵的串联尺寸过大的问题，是提高电液驱动执行器结构紧凑性的关键。
综上所述，需要一种紧凑型电液驱动执行器来解决现有技术中所存在的不足之处。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种紧凑型电液驱动执行器，旨在解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种紧凑型电液驱动执行器，包括齿轮泵，所述齿轮泵包括泵壳和内齿轮，所述内齿轮设置在泵壳内，所述内齿轮上内设置转子，所述转子与内齿轮固定连接，所述转子内设置定子缸体，所述定子缸体与转子活动连接，所述定子缸体内设置活塞，所述活塞与定子缸体滑动连接，所述活塞上设置活塞杆，所述活塞杆与活塞固定连接，所述活塞杆贯穿泵壳，所述泵壳内还设置油箱，所述泵壳上设置换向控制阀，所述换向控制阀与泵壳固定连接，所述换向控制阀上设置连接管道，所述连接管道分别与换向控制阀、定子缸体的有杆腔和无杆腔相连接，所述定子缸体内设置有杆腔流道，所述有杆腔流道分别与换向控制阀和定子缸体内活塞杆一侧相连通。定子缸体和转子通电，转子转动带动内齿轮转动，此时，齿轮泵工作，将油箱内的液压油泵入换向控制阀，换向控制阀控制液压油的流向，从而实现活塞的移动方向，进而实现活塞杆的伸出和收回，最后达到控制与执行器连接的阀门关闭和开启的目的，实现了电机和泵的组件集成，提高元件的集成化程度和功率密度，结构紧凑，满足对空间尺寸要求较高的应用场合。
可选的，所述泵壳内设置泵腔，所述内齿轮偏心设置在泵腔内。内齿轮偏心设置，内齿轮转动时，能够实现液压油的输送。
可选的，所述泵壳内设置与内齿轮相对应的内槽，所述泵壳的内槽与内齿轮组成容积型齿轮泵。内齿轮与泵壳的内槽相配合形成容积型齿轮泵，可以大大增加齿轮泵对液压油的输送量，进而保证执行器快速有效的动作，而实现阀门的关闭和开启。
可选的，所述内齿轮的单齿与内槽配合时，单齿的外表面与内槽的内表面相切。内齿轮单齿的外表面与内槽的内表面相切，可以大大减少内齿轮与泵壳内槽的摩擦，也能提高内齿轮与泵壳配合时的密封性，从而提高齿轮泵的输送效率。
可选的，所述定子缸体上设置无杆腔流道，所述无杆腔流道分别与换向控制阀和定子缸体内活塞一侧相连通。无杆腔流道用于连通换向控制阀和定子缸体内活塞一侧，进而实现定子缸体的无杆腔内液压油的输入和回流。
可选的，所述泵壳包括泵体、前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖分别设置在泵体两端，所述前端盖和后端盖均与泵体固定连接，所述油箱设置在后端盖，所述活塞杆贯穿前端盖。泵壳分为泵体、前端盖和后端盖，方便泵壳的生产加工，同时也方便泵壳三部分的安装和拆卸维修。
可选的，所述油箱、齿轮泵的进口和出口通过连接管道与换向控制阀相连通。油箱、齿轮泵的进口和出口分别通过连接管道与换向控制阀相连通，这样换向控制阀可以调节液压油的流向和回流，从而实现活塞杆的伸出和收回。
可选的，所述定子缸体为永磁体材料制成的定子缸体，所述转子上设置电磁线圈，所述电磁线圈与转子固定连接。定子缸体采用永磁体材料制成，转子上设置电磁线圈，使定子缸体和转子组成驱动电机，给齿轮泵提供动力，提高了执行器的集成度。
可选的，所述定子缸体与转子之间设置内轴承，所述内轴承与定子缸体和转子均可拆卸连接。
可选的，所述转子与前端盖之间设置外轴承，所述外轴承与转子和前端盖均可拆卸连接。
定子缸体与转子之间设置内轴承，转子与前端盖之间设置外轴承，内轴承和外轴承可以减少部件之间的摩擦，提高运行的稳定性，增加了执行器的使用寿命。
可选的，所述连接管道为三条，所述连接管道呈T形分布。
可选的，所述紧凑型电液驱动执行器为执行以下控制方法的紧凑型电液驱动执行器：
步骤1：活塞杆伸出，执行关闭：转子的电磁线圈通电，转子转动带动齿轮泵的内齿轮转动，齿轮泵将后端盖内油箱内的液压油流经换向控制阀和连接管道，进入定子缸体的无杆腔，定子缸体有杆腔的液压油通过有杆腔流道回流，推动活塞杆伸出；
步骤2：活塞杆收回，执行开启：换向控制阀动作，完成液压油流向换向，转子的电磁线圈通电，转子转动带动齿轮泵的内齿轮转动，齿轮泵将后端盖内油箱内的液压油流经换向控制阀和连接管道，通过有杆腔流道进入定子缸体的有杆腔，定子缸体的无杆腔的液压油回流，推动活塞杆收回。
本发明的有益效果：
1、本发明中，紧凑型电液驱动执行器能够实现电机和泵的组件集成，提高元件的集成化程度和功率密度；
2、本发明中，通过将油箱内置在泵壳内，可以实现对元件的散热作用；
3、本发明中，通过在定子缸体内加工油液流道，可以提升对缸体部件摩擦发热的耗散，降低结构旋转组件的发热，具有较高的使用价值和推广价值。
附图说明
图1为本发明的一种立体结构示意图。
图2为本发明的一种平面结构示意图。
图3为本发明图2中B-B的结构示意图。
图4为本发明图2中C-C的结构示意图。
图5为本发明图4中D-D的结构示意图。
图6为本发明的一种工作原理示意图。
图中：1、连接管道；2、换向控制阀；3、油箱；4、泵体；5、前端盖；6、定子缸体；7、后端盖；8、内齿轮；9、转子；10、活塞杆；11、内轴承；12、外轴承；13、活塞。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5所示，一种紧凑型电液驱动执行器，包括齿轮泵，齿轮泵包括泵壳和内齿轮8，泵壳包括泵体4、前端盖5和后端盖7，前端盖5和后端盖7分别设置在泵体4两端，前端盖5和后端盖7均与泵体4固定连接，内齿轮8设置在泵壳内，内齿轮8上内设置转子9，转子9与内齿轮8固定连接，转子9内设置定子缸体6，定子缸体6与转子9活动连接，定子缸体6内设置活塞13，活塞13与定子缸体6滑动连接，活塞13上设置活塞杆10，活塞杆10与活塞13固定连接，泵壳内还设置油箱3，泵壳上设置换向控制阀2，换向控制阀2与泵壳固定连接，换向控制阀2上设置连接管道1，连接管道1分别与换向控制阀2、定子缸体6的有杆腔和无杆腔相连接，泵壳内设置泵腔，内齿轮8偏心设置在泵腔内，泵壳内设置与内齿轮8相对应的内槽，泵壳的内槽与内齿轮8组成容积型齿轮泵，内齿轮8的单齿与内槽配合时，单齿的外表面与内槽的内表面相切，定子缸体6内设置有杆腔流道，有杆腔流道分别与换向控制阀2和定子缸体6内活塞杆一侧相连通，定子缸体6上设置无杆腔流道，无杆腔流道分别与换向控制阀2和定子缸体6内活塞一侧相连通，油箱3设置在后端盖7，活塞杆10贯穿前端盖5，油箱3、齿轮泵的进口和出口通过连接管道与换向控制阀2相连通，定子缸体6为永磁体材料制成的定子缸体，转子9上设置电磁线圈，电磁线圈与转子9固定连接，定子缸体6与转子9之间设置内轴承11，内轴承11与定子缸体6和转子9均可拆卸连接，转子9与前端盖5之间设置外轴承12，外轴承12与转子9和前端盖5均可拆卸连接，连接管道1为三条，连接管道1呈T形分布。
紧凑型电液驱动执行器为执行以下控制方法的紧凑型电液驱动执行器：
步骤1：活塞杆伸出，执行关闭：转子的电磁线圈通电，转子转动带动齿轮泵的内齿轮转动，齿轮泵将后端盖内油箱内的液压油流经换向控制阀和连接管道，进入定子缸体的无杆腔，定子缸体有杆腔的液压油通过有杆腔流道回流，推动活塞杆伸出；
步骤2：活塞杆收回，执行开启：换向控制阀动作，完成液压油流向换向，转子的电磁线圈通电，转子转动带动齿轮泵的内齿轮转动，齿轮泵将后端盖内油箱内的液压油流经换向控制阀和连接管道，通过有杆腔流道进入定子缸体的有杆腔，定子缸体的无杆腔的液压油回流，推动活塞杆收回。
本发明工作原理（见图6）：通过外接电源，驱动转子绕定子缸体旋转，从而带动齿轮泵的内齿轮旋转，将高压腔的液压油压入活塞的有杆腔，使得活塞带动活塞杆能够向外伸长做功，无杆腔的液压油通过定子缸体内部的有杆腔流道回流至泵壳内的油箱；当切换换向阀后，高压的液压油流入无杆腔，有杆腔流道与油箱连接，在压力液压油的作用下，实现活塞带动活塞杆的缩回动作。
本申请定子缸体和转子通电，转子转动带动内齿轮转动，此时，齿轮泵工作，将油箱内的液压油泵入换向控制阀，换向控制阀控制液压油的流向，从而实现活塞的移动方向，进而实现活塞杆的伸出和收回，最后达到控制与执行器连接的阀门关闭和开启的目的，实现了电机和泵的组件集成，提高元件的集成化程度和功率密度，结构紧凑，满足对空间尺寸要求较高的应用场合，内齿轮偏心设置，内齿轮转动时，能够实现液压油的输送，内齿轮与泵壳的内槽相配合形成容积型齿轮泵，可以大大增加齿轮泵对液压油的输送量，进而保证执行器快速有效的动作，而实现阀门的关闭和开启，内齿轮单齿的外表面与内槽的内表面相切，可以大大减少内齿轮与泵壳内槽的摩擦，也能提高内齿轮与泵壳配合时的密封性，从而提高齿轮泵的输送效率，有杆腔流道用于连通换向控制阀和定子缸体内活塞杆一侧，进而实现定子缸体的有杆腔内液压油的输入和回流，泵壳分为泵体、前端盖和后端盖，方便泵壳的生产加工，同时也方便泵壳三部分的安装和拆卸维修，油箱、齿轮泵的进口和出口分别通过连接管道与换向控制阀相连通，这样换向控制阀可以调节液压油的流向和回流，从而实现活塞杆的伸出和收回，定子缸体采用永磁体材料制成，转子上设置电磁线圈，使定子缸体和转子组成驱动电机，给齿轮泵提供动力，提高了执行器的集成度，定子缸体与转子之间设置内轴承，转子与前端盖之间设置外轴承，内轴承和外轴承可以减少部件之间的摩擦，提高运行的稳定性，增加了执行器的使用寿命，通过将油箱内置在泵壳内，可以实现对元件的散热作用，通过在定子缸体内加工油液流道，可以提升对缸体部件摩擦发热的耗散，降低结构旋转组件的发热，具有较高的使用价值和推广价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，包括齿轮泵，所述齿轮泵包括泵壳和内齿轮，所述内齿轮设置在泵壳内，所述内齿轮上内设置转子，所述转子与内齿轮固定连接，所述转子内设置定子缸体，所述定子缸体与转子活动连接，所述定子缸体内设置活塞，所述活塞与定子缸体滑动连接，所述活塞上设置活塞杆，所述活塞杆与活塞固定连接，所述活塞杆贯穿泵壳，所述泵壳内还设置油箱，所述泵壳上设置换向控制阀，所述换向控制阀与泵壳固定连接，所述换向控制阀上设置连接管道，所述连接管道分别与换向控制阀、定子缸体的有杆腔和无杆腔相连接，所述定子缸体内设置有杆腔流道，所述有杆腔流道分别与换向控制阀和定子缸体内活塞杆一侧相连通。
2.根据权利要求1所述一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，所述泵壳内设置泵腔，所述内齿轮偏心设置在泵腔内。
3.根据权利要求1所述一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，所述泵壳内设置与内齿轮相对应的内槽，所述泵壳的内槽与内齿轮组成容积型齿轮泵，所述内齿轮的单齿与内槽配合时，单齿的外表面与内槽的内表面相切。
4.根据权利要求1所述一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，所述定子缸体上设置无杆腔流道，所述无杆腔流道分别与换向控制阀和定子缸体内活塞一侧相连通。
5.根据权利要求1所述一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，所述泵壳包括泵体、前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖分别设置在泵体两端，所述前端盖和后端盖均与泵体固定连接，所述油箱设置在后端盖，所述活塞杆贯穿前端盖。
6.根据权利要求1所述一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，所述油箱、齿轮泵的进口和出口通过连接管道与换向控制阀相连通。
7.根据权利要求1所述一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，所述定子缸体为永磁体材料制成的定子缸体，所述转子上设置电磁线圈，所述电磁线圈与转子固定连接。
8.根据权利要求1所述一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，所述定子缸体与转子之间设置内轴承，所述内轴承与定子缸体和转子均可拆卸连接，所述转子与前端盖之间设置外轴承，所述外轴承与转子和前端盖均可拆卸连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，所述连接管道为三条，所述连接管道呈T形分布。
10.根据权利要求1所述一种紧凑型电液驱动执行器，其特征在于，所述紧凑型电液驱动执行器为执行以下控制方法的紧凑型电液驱动执行器：
步骤1：活塞杆伸出，执行关闭：转子的电磁线圈通电，转子转动带动齿轮泵的内齿轮转动，齿轮泵将后端盖内油箱内的液压油流经换向控制阀和连接管道，进入定子缸体的无杆腔，定子缸体有杆腔的液压油通过有杆腔流道回流，推动活塞杆伸出；
步骤2：活塞杆收回，执行开启：换向控制阀动作，完成液压油流向换向，转子的电磁线圈通电，转子转动带动齿轮泵的内齿轮转动，齿轮泵将后端盖内油箱内的液压油流经换向控制阀和连接管道，通过有杆腔流道进入定子缸体的有杆腔，定子缸体的无杆腔的液压油回流，推动活塞杆收回。
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