CN115681067A - 一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，包括电机泵壳体、控制器壳体、电连接器；电机泵壳体设有盲孔、容置柱塞泵组件的第一腔体、容置伺服电机组件的第二腔体，柱塞泵组件与伺服电机组件通过转动轴连接；控制器壳体连于电机泵壳体的一端，控制器壳体内设驱动控制器；盲孔与第二腔体连通，电连接器密封连接与盲孔内，电连接器与伺服电机组件和驱动控制器电连接；配流盘、密封组件分别与电机泵壳体的两端密封；冷却是通过冷却油道，冷却油道从电机泵壳体靠近柱塞泵组件的一端连通至第二腔体，之后分为两路，一路贯穿过转动轴中心，另一路连通第一腔体、并贯穿配流盘。达到了驱动控制功能同轴一体化，冷却效果好。

Description

一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵
技术领域
本发明涉及一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，可快速实现与液压缸的连接，实现快速工业化应用，同时兼顾较好的可维护性。
背景技术
现代先进的电子技术、信息技术、材料科学和制造技术发展很快，新技术在某些方面对液压扮演了挑战者和竞争者的角色(例如全电化)，但同时也为液压技术进一步发展带来了机遇，例如现代先进的数字技术、网络技术、电机及驱动控制技术、传感技术、智能制造技术与液压技术结合，使得现代液压向着更加集成高端、智能自主、数字互联、绿色环保、节能高效、可靠便捷等方向发展。这对于各个国家及其企业利用技术本身抢占竞争制高点具有重要意义，同时也对贡献于建设资源节约型、环境友好型社会具有重要的意义。
以伺服电机泵为核心的电静液作动系统(EHA)因其契合了电动化、智能化及节能环保(比传统液压系统效率高出约70％)的社会需求和技术发展大势，所以近年来蓬勃发展。以伺服电机泵为核心的液压工业电动化产品研发正处于快速上升期。伺服电机泵是EHA的的核心控制和动力元件，通过变频控制伺服电机的转速和方向，实现液压泵的换向和四象限工作，输出可控流量的液压流体，驱动液压作动器运动。伺服电机泵根据需要可将油泵、伺服电机、液压阀、驱动控制器、网络通讯等模块高度集成在一起。
目前市场上主要是“(电机+泵)+外置驱动控制器”的分体式产品，同时也开始出现“电机+泵+集成驱动控制器”的一体式产品。但“电机泵同轴一体化+集成驱动控制器”的深度一体化产品，市场尚未出现。本发明所涉及的一种“电机泵同轴一体化+集成驱动控制器”产品，主要面向人机友好、简单易用、节能高效、低噪环保且具有良好的性价比应用需求场合。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种具备驱动控制功能的同轴一体化伺服电机泵，可实现能源转换又同时具备高度集成输出控制功能的特点。
同轴一体化伺服电机泵模组将伺服电机和液压泵同轴共壳进行集成，动态响应高，可实现响应时间10毫秒以内控制，可按实际工况进行变速做功，最高转速7000转/分钟，最大输出流量48L/min，最大输出压力21MPa，同时具有良好节能效果。
本发明的技术解决方案是：
一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，包括电机泵壳体、柱塞泵组件、伺服电机组件、控制器壳体、驱动控制器、电连接器、配流盘、密封组件、内部冷却油路；
电机泵壳体开设有用于容置柱塞泵组件的第一腔体、用于容置伺服电机组件的第二腔体，柱塞泵组件包括柱塞泵转子，伺服电机组件包括定子组件和转子组件，柱塞泵转子与转子组件通过转动轴同轴连接；
控制器壳体连接于电机泵壳体的一端，驱动控制器位于控制器壳体内；
电机泵壳体开设有盲孔，盲孔位于第二腔体一侧，盲孔与第二腔体连通，电连接器密封连接于盲孔内，电连接器内侧通过引线穿过盲孔与第二腔体伺服电机定子组件相连，电连接器外侧通过导线与驱动控制器电连接；
配流盘位于第一腔体、且用于支撑转动轴靠近柱塞泵组件的一端，密封组件密封连接于第二腔体内，用于支撑转动轴的另一端；
冷却设置冷却油道，冷却油道从电机泵壳体靠近柱塞泵组件的一端连通至第二腔体，之后分为两路，一路贯穿过转动轴中心，另一路连通第一腔体、并贯穿配流盘。
所述密封组件包括端盖、后盖，端盖连接于第二腔体内，端盖与第二腔体的内壁之间密封，转动轴与端盖转动连接，后盖连接于端盖朝向驱动控制器的一侧、后盖与端盖之间密封。
所述端盖开设有通孔，转动轴穿过通孔，后盖正对通孔的位置设有插入通孔的止口，止口的周向开设有第一密封槽，第一密封槽内设有第一密封圈，第一密封圈用于密封凸台与通孔的内壁之间；端盖的外圆周面开设有第二密封槽，第二密封槽内设有第二密封圈，第二密封圈用于密封端盖与电机泵壳体内壁之间。
所述电连接器的周向设有第三密封槽，第三密封槽内设有第三密封圈，第三密封圈用于密封盲孔。
所述内部冷却油路包括冷却油槽、中心孔、低压泄油孔，冷却油槽从电机泵壳体靠近柱塞泵组件的一端贯穿至第二腔体远离柱塞泵组件一端的内壁，中心孔贯穿转动轴的轴线位置，低压泄油孔贯穿配流盘。
所述冷却油槽在电机泵壳体中设有多个，多个冷却油槽以转动轴为轴线均匀分布。
所述电机泵壳体开设有第一环槽，第一环槽位于电机泵壳体靠近柱塞泵组件的一端，第一环槽连通多个冷却油槽，电机泵壳体靠近柱塞泵组件的一端开设有冷油入口，冷油入口与冷却油槽连通。
所述电机泵壳体开设有第二环槽，第二环槽位于电机泵壳体远离柱塞泵组件的一端，第二环槽连通多个冷却油槽、且连通第二腔体内壁。
所述电机泵壳体的外周向设有多个用于散热的散热槽。
所述控制器壳体背离电机泵壳体的一侧装有散热风扇。
综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
1、本发明所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵是采用将同轴一体化伺服电机泵模组、驱动控制模组及快接插头进行集成，出厂前即可完成组装和测试，只需插两个插头就可使用。该产品较传统电机泵组，节省了安装、调试、接线及排查错误的时间，不用增加额外电柜箱，节省安装空间。
2、驱动控制模组位于一体化伺服电机泵模组的后端，密封电连接器将电机泵内部油液实现对外密封(油液不进入驱动控制器模组)。
3、通过电机泵壳体的控制插座和强电插座与外部电缆插头和控制插头连接，对外连接简单方便，较传统的连接方式减少了控制器的2个插头，无外部走线，安装方式更加简洁便利。
4、为保证伺服电机泵能够长时间可靠工作，在壳体内部开设冷却油液油道及壳体与电机定子之间开设多个冷却油道。由电机泵冷却油口引入的冷却油液(Cold oil)进入伺服电机泵内部，将伺服电机和泵所工作产生的热量及时带走，所形成的热油(Hot oil)流回EHA系统冷却并循环使用，电机泵冷却油口与EHA系统对接集成。
5、电机泵壳体外部开有散热槽结构，增大散热面积，控制器尾部增加用于冷却的散热风扇，保证控制器的散热和工作稳定性。
附图说明
图1为本申请实施例中的集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵原理图；
图2为本申请实施例中的集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵外观图；
图3为本申请实施例中的集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵结构简图；
图4为本申请实施例中的集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵冷却油路图；
图5为本申请实施例中的伺服电机泵壳体结构图，其中，图5a为旨在体现强电插座和控制插座的结构示意图，图5b为旨在体现盲孔的结构示意图。
附图标记说明：1、同轴一体化伺服电机泵；2、驱动控制器；3、强电插座；4、控制插座；
5、柱塞泵组件；6、伺服电机组件；7、电机泵壳体；71、第一腔体；72、第二腔体；8、定子组件；9、电连接器；10、定子引线；11、旋变引线；12、第三密封槽；13、驱动导线；14、控制导线；
15、散热风扇；16、控制器壳体；17、驱动板；18、控制板；
19、后盖；20、第一密封槽；21、第二密封槽；22、端盖；23、转子组件；25、转动轴；26、中心孔；27、轴承；29、配流盘；30、低压泄油孔；31、左侧出口；
32、冷油入口；33、散热槽；34、冷却油道；36、第一通孔；37、盲孔；38、第二通孔；39、冷却油槽；40、螺纹孔；41、第一环槽；42、第二环槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细的描述：
本申请实施例公开一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，如图1所示，包括电机泵壳体7、柱塞泵组件5、伺服电机组件6、控制器壳体16、驱动控制器2、电连接器9、密封组件、内部冷却油道。电机泵壳体7、柱塞泵组件5、伺服电机组件6构成同轴一体化伺服电机泵1。
如图3、图5b所示，电机泵壳体7开设有用于容置柱塞泵组件5的第一腔体71、用于容置伺服电机组件6的第二腔体72，柱塞泵组件5包括柱塞泵转子，伺服电机组件6包括定子组件8和转子组件23，定子组件8与电机泵壳体7热装，转子组件23与柱塞泵转子共用一根转动轴25。控制器壳体16连接于电机泵壳体7的一端，驱动控制器2位于控制器壳体16内。电机泵壳体7开设有盲孔37，盲孔37位于第二腔体72一侧，盲孔37与第二腔体72连通，电连接器9密封连接于盲孔37内，电连接器9内侧通过引线穿过盲孔37与第二腔体72的定子组件(8)相连，电连接器9外侧通过导线与驱动控制器2连接。具体的，驱动控制器2包括驱动板17和控制板18，驱动板17通过驱动导线13与电连接器9电连接，控制板18通过控制导线14与电连接器9电连接，
如图2、图3和图5a所示，电机泵壳体7上设置有强电插座3、控制插座4，外部强电电缆通过强电插座3连接，强电插座3内部一侧经电机泵壳体7上的第一通孔36、与驱动控制器2的驱动板17通过导线相连，后经驱动板17引出的导线与电连接器9的外侧插针(右侧)相连，所对应的电连接器9内侧(左侧)插针与伺服电机组件6的定子引线10相连，实现对电机泵的驱动供电。外部控制信号与电机泵数据反馈信号电缆经控制插座4由电机泵壳体7上的第二通孔38与驱动控制器2的控制板18通过导线相连，经控制板18引出的导线与电连接器9的外侧插针(右侧)相连，所对应的密封电连接器9内侧(左侧)插针与伺服电机组件6的电机旋变引线11相连，实现对电机泵的控制。
伺服电机组件6经驱动控制器2上电后，将电磁力转化为机械动力，驱动柱塞泵转子旋转产生可控液压动力，实现液压缸的双向运动。
配流盘29位于第一腔体71、且用于支撑转动轴25靠近柱塞泵组件5的一端，密封组件密封连接于第二腔体72内，用于支撑转动轴25的另一端。
如图3所示，电连接器9的周向设有第三密封槽12，第三密封槽12内设有第三密封圈，第三密封圈为O型密封圈，第三密封圈用于密封盲孔37。转子组件23与柱塞泵组件5的旋转部件在充满油液的电机泵壳体7中运转；为防止内部油液流出，进入驱动控制器2内，在盲孔37位置安装电连接器9，通过在电连接器9的第三密封槽12中安装双道O型密封圈实现密封，电连接器9通过螺钉与电机泵壳体7上的螺纹孔40相连。
另外，密封组件包括端盖22、后盖19，端盖22连接于第二腔体72内，转动轴25与端盖22转动连接，后盖19连接于端盖22朝向驱动控制器2的一侧。端盖22开设有通孔，转动轴25穿过通孔，后盖19正对通孔的位置设有插入通孔的止口，止口的周向开设有第一密封槽20，第一密封槽20内设有第一密封圈，第一密封圈用于密封止口与通孔的内壁之间；端盖22的外圆周面开设有第二密封槽21，第二密封槽21内设有第二密封圈，第二密封圈用于密封端盖22与电机泵壳体7内壁之间。即分别在第二密封槽21及第一密封槽20处加装O型密封圈，实现了端盖22与第二腔体72的内壁之间密封和后盖19与端盖22之间密封。整个结构通过静密封结构实现伺服电机泵对内部油液的密封，将油液与后侧的驱动控制器2进行隔离，密封可靠，无油液泄漏隐患。
如图3和图4所示，内部冷却油路包括冷却油槽39、中心孔26、低压泄油孔30，冷却油槽39从电机泵壳体7靠近柱塞泵组件5的一端贯穿至第二腔体72远离柱塞泵组件5一端的内壁，冷却油槽39在定子组件8位置贯穿至定子组件8的外周向，冷却油槽39在电机泵壳体7中设有多个，多个冷却油槽39以转动轴25为轴线均匀分布，电机泵壳体7开设有第一环槽41、第二环槽42，第一环槽41位于电机泵壳体7靠近柱塞泵组件5的一端，第一环槽41连通多个冷却油槽39，电机泵壳体7靠近柱塞泵组件5的一端开设有冷油入口32，冷油入口32与冷却油槽39连通。第二环槽42位于电机泵壳体7远离柱塞泵组件5的一端，第二环槽42连通多个冷却油槽39、且连通第二腔体72内壁。中心孔26贯穿转动轴25的轴线位置，低压泄油孔30贯穿配流盘29。
后盖19朝向转动轴25端部的一侧设有凹槽，中心孔26的端部位于凹槽内。电机泵壳体7的第一腔体和第二腔体72之间设有环形部，环形内径小于第一腔体71、以及第二腔体72的内径，转动轴25外与环行之间设置轴承27。中心孔26在凹槽内一端为冷却油的右端入口、另一端为左侧出口31。
通过冷却油道的设置，形成了用于供油液流动来进行冷却的冷却油道34，冷却油道34从电机泵壳体7靠近柱塞泵组件5的一端连通至第二腔体72，之后分为两路，一路贯穿过转动轴25中心，另一路连通第一腔体71、并贯穿配流盘29。解决了伺服电机泵散热和冷却问题，伺服电机泵引入系统中油液进行冷却。
为进一步从外部增加散热效果，在电机泵壳体7的外表面开有散热槽33，另外在控制器壳体16装有防尘及散热风扇15，实现对驱动控制器2的风冷。
本申请的实施原理为：
EHA系统中温度较低的冷油一部分通过电机泵壳体7上的冷油入口32进入一个冷却油槽39内，然后经过第一环槽41分布在所有冷却油槽39内，并在冷却油槽39内流动(经过电机定子组件8与电机泵壳体7之间)，实现对电机定子组件8的冷却，之后从第二环槽42流入到第二腔体72内；进入第二腔体72的冷却油液一部分进入电机转子组件23与电机定子组件8之间的气隙、一部分从中心孔26的一端流入；上述第一部分油液经轴承27的间隙进入第一腔体71内，后通过低压泄油孔30流回EHA系统进行再次冷却后循环使用。另外一部分油液通过转动轴25中的中心孔26右侧流入，经中心孔26流入左侧出口31，流回EHA系统再次冷却。
同轴一体化伺服电机泵、密封插座等部件或产品，现有发明均有涉及或者有现成产品，可以做为本发明的部件或一部分。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：包括电机泵壳体(7)、柱塞泵组件(5)、伺服电机组件(6)、控制器壳体(16)、驱动控制器(2)、电连接器(9)、配流盘(29)、密封组件、冷却油道(34)；
电机泵壳体(7)开设有用于容置柱塞泵组件(5)的第一腔体(71)、用于容置伺服电机组件(6)的第二腔体(72)，柱塞泵组件(5)包括柱塞泵转子，伺服电机组件(6)包括定子组件(8)和转子组件(23)，柱塞泵转子与转子组件(23)通过转动轴(25)同轴连接；
控制器壳体(16)连接于电机泵壳体(7)的一端，驱动控制器(2)位于控制器壳体(16)内；
电机泵壳体(7)开设有盲孔(37)，盲孔(37)位于第二腔体(72)一侧，盲孔(37)与第二腔体(72)连通，电连接器(9)密封连接于盲孔(37)内，电连接器(9)内侧通过引线穿过盲孔(37)与第二腔体(72)的定子组件(8)相连，电连接器(9)外侧通过导线与驱动控制器(2)连接；
配流盘(29)密封连接位于第一腔体(71)内、且用于支撑转动轴(25)靠近柱塞泵组件(5)的一端，密封组件密封连接于第二腔体(72)内，用于支撑转动轴(25)的另一端；
冷却油道(34)从电机泵壳体(7)靠近柱塞泵组件(5)的一端连通至第二腔体(72)，之后分为两路，一路贯穿过转动轴(25)中心，另一路连通第一腔体(71)、并贯穿配流盘(29)。
2.根据权利要求1所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：所述密封组件包括端盖(22)、后盖(19)，端盖(22)连接于第二腔体(72)内，端盖(22)与第二腔体(72)的内壁之间密封，转动轴(25)与端盖(22)转动连接，后盖(19)连接于端盖(22)朝向驱动控制器(2)的一侧、后盖(19)与端盖(22)之间密封。
3.根据权利要求2所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：所述端盖(22)开设有通孔，转动轴(25)穿过通孔，后盖(19)正对通孔的位置设有插入通孔的止口，止口的周向开设有第一密封槽(20)，第一密封槽(20)内设有第一密封圈，第一密封圈用于密封止口与通孔的内壁之间；端盖(22)的外圆周面开设有第二密封槽(21)，第二密封槽(21)内设有第二密封圈，第二密封圈用于密封端盖(22)与电机泵壳体(7)内壁之间。
4.根据权利要求1所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：所述电连接器(9)的周向设有第三密封槽(12)，第三密封槽(12)内设有第三密封圈，第三密封圈用于密封盲孔(37)。
5.根据权利要求1所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：所述冷却油道(34)包括冷却油槽(39)、中心孔(26)、低压泄油孔(30)，冷却油槽(39)从电机泵壳体(7)靠近柱塞泵组件(5)的一端贯穿至第二腔体(72)远离柱塞泵组件(5)一端的内壁，中心孔(26)贯穿转动轴(25)的轴线位置，低压泄油孔(30)贯穿配流盘(29)。
6.根据权利要求5所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：所述冷却油槽(39)在电机泵壳体(7)中设有多个，多个冷却油槽(39)以转动轴(25)为轴线均匀分布。
7.根据权利要求6所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：所述电机泵壳体(7)开设有第一环槽(41)，第一环槽位于电机泵壳体(7)靠近柱塞泵组件(5)的一端，第一环槽连通多个冷却油槽(39)，电机泵壳体(7)靠近柱塞泵组件(5)的一端开设有冷油入口(32)，冷油入口(32)与冷却油槽(39)连通。
8.根据权利要求5所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：所述电机泵壳体(7)开设有第二环槽(42)，第二环槽(42)位于电机泵壳体(7)远离柱塞泵组件(5)的一端，第二环槽(42)连通多个冷却油槽(39)、且连通第二腔体(72)内壁。
9.根据权利要求1所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：所述电机泵壳体(7)的外周向设有多个用于散热的散热槽(33)。
10.根据权利要求1所述的一种集驱动控制功能同轴一体化伺服电机泵，其特征在于：所述控制器壳体(16)背离电机泵壳体(7)的一侧装有散热风扇(15)。
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