CN116335937B - 一种共轴集成式电液泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共轴集成式电液泵，属于液压设备领域，其包括壳体、两端盖、定子和转子，通过在转子上共轴集成设置齿圈，并对应在齿圈内集成设置齿轮轴，利用齿圈与齿轮的偏心设置以及月牙块的匹配设置，可以有效实现液压泵结构与电机结构的高度融合。本发明中的共轴集成式电液泵，其结构紧凑，装配简单，能够实现液压泵与电机的高度集成，保证电液泵稳定工作的同时，简化了电液泵的系统结构，缩小了液压系统体积，提升了电液泵的稳定性和可靠性，具有较好的实用价值和应用前景。

Description

一种共轴集成式电液泵

技术领域

本发明属于液压设备领域，具体涉及一种共轴集成式电液泵。

背景技术

在工业生产和日常生活中，液压系统的应用十分广泛。一般情况下，液压系统主要依靠电机带动液压泵提供动力油源，并通过改变液压系统中的油液压力，完成相应的液压传动作业。

对于传统的液压系统而言，其动力源往往采用的是电机+联轴器+液压泵的分散式结构，这种组合设计的形式虽然能满足实际应用的需求，但是存在振动噪声大、功率密度较低、维护性较差等问题。而且，对于传统的液压系统或者现有技术中的已有改进方案而言，其动力源往往还存在体积较大、密封件多、密封控制难度大以及可靠性较差的问题，导致现有的液压系统无法充分满足实际应用的需求。

也正因如此，出现了越来越多将液压泵与电机集成的设计方案，例如在申请人的在先专利申请CN 202210383975.1中，创造性地将电机与液压泵以紧凑式的装配方式进行集成装配，进而有效缩小了液压系统装配设置后的体积，一定程度上减少了设备运行过程中的振动噪声。不过，前述电液泵在完成装配后仍然存在径向尺寸过大、连接复杂等问题，电液泵功率密度和可靠性也需进一步提高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种共轴集成式电液泵，能够进一步提升电液泵的集成化程度，简化电液泵的系统结构，缩小电液泵装配后的径向尺寸，进一步提升电液泵的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供一种共轴集成式电液泵，包括呈筒状的壳体；所述壳体的两端分别密封装配有端盖，即第一端盖和第二端盖，并在所述壳体内沿环向设置有定子，并在定子内同轴嵌设有呈筒状结构的转子；所述转子的两端分别与两端盖转动装配，并在其外周上沿环向设置有永磁体；

所述转子的中部同轴设置有齿圈，并在所述齿圈内啮合装配有齿轮轴；

两端盖相对的端面上分别沿壳体轴向延伸设置有凸部，两凸部分别伸入所述转子的两端并与所述齿圈的两侧端面间隙匹配；且两凸部相对的端面上分别沿轴向开设有装配孔，所述齿轮轴的两端分别转动装配于对应的装配孔中；以及

所述齿轮轴的轴线与所述转子的轴线平行间隔设置，所述齿轮轴上的齿轮啮合所述齿圈的一侧，并在齿圈另一侧与齿轮之间设置有月牙块；所述月牙块的一端连接在对应凸部的端面上，用于将齿轮与齿圈背离啮合一侧之间的空腔分隔为两个啮合容腔；

相应地，在对应端盖上开设有分别连通两啮合容腔的油道，即第一油道和第二油道；并在对应端盖上设置有编码器，用于感应所述齿轮轴或者所述转子的位置。

作为本发明的进一步改进，所述齿轮轴的轴线、所述齿圈的轴线、所述月牙块的中线位于同一个平面，且所述月牙块的两端以该平面对称设置。

作为本发明的进一步改进，两油道分别开设于第一端盖上；所述编码器设置于第二端盖上。

作为本发明的进一步改进，所述齿轮轴的一端贯穿第二端盖上的凸部并与编码器匹配，使得所述编码器可反馈所述齿轮轴的位置；

或者

所述编码器为环形编码器，其安装于第二端盖上并与所述转子的轴向一端匹配，使得所述编码器可直接反馈所述转子的位置。

作为本发明的进一步改进，所述转子的两端外周分别通过滚珠轴承与两端盖装配；和/或

所述齿轮轴的两端分别通过轴套与两装配孔转动装配。

作为本发明的进一步改进，在所述第二端盖的凸部端面上分别对应两油道开设有彼此独立的油槽。

作为本发明的进一步改进，所述定子由硅钢片和线圈绕组组成。

作为本发明的进一步改进，所述齿圈与所述转子一体成型；或者，所述齿圈与所述转子分别成型，并在分别成型后将所述齿圈安装固接于所述转子中。

作为本发明的进一步改进，所述月牙块与对应端盖一体成型；或者，所述月牙块的至少一端与对应凸部固接。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

(1)本发明的共轴集成式电液泵，其包括壳体、两端盖、定子和转子，通过在转子上共轴集成设置齿圈，并对应在齿圈内集成设置齿轮轴，利用齿圈与齿轮的偏心设置以及月牙块的匹配设置，可以有效实现液压泵结构与电机结构的高度结合，进一步简化了两者集成后的系统体积，降低了电液泵的装配难度，提升了电液泵的功率密度和可靠性。

(2)本发明的共轴集成式电液泵，其通过齿轮轴、齿圈以及月牙块的对称设置，可以使得电液泵具备双向或四象限工作能力，可以进一步提升电液泵使用的功能性，降低电液泵的应用成本，推动电液泵的推广应用。

(3)本发明的共轴集成式电液泵，通过将液压泵融合在电机内部，避免了动密封，减少了系统的密封点，降低了泄漏的风险，提高了电液泵的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中共轴集成式电液泵的轴向剖视图；

图2是本发明实施例中共轴集成式电液泵的径向剖视图；

图3是本发明实施例中共轴集成式电液泵的转子结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1、壳体；2、第一端盖；201、第一凸部；3、第二端盖；301、第二凸部；4、定子；5、转子；501、永磁体；502、齿圈；6、轴承；7、第一油道；8、第二油道；9、齿轮轴；10、月牙块；11、编码器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

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”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参阅图1～图3，本发明优选实施例中的共轴集成式电液泵包括呈筒状结构的壳体1，该壳体1两端开口，并在其两端分别设置有端盖，即如图1所示的第一端盖2和第二端盖3，通过两端盖的对应设置，将壳体1的轴向两端对应封闭。

同时，优选实施例中的壳体1内沿环向设置有定子4，并在定子4的中部形成有用于转子5装配的空腔。在实际设置时，优选实施例中的定子4由硅钢片以及线圈绕组组成，通过在线圈绕组中通入变化的电流，以之产生磁场并作用设置于定子4内部的转子5，带动转子5旋转。

进一步地，优选实施例中的转子5呈圆柱形筒状结构，其同轴设置于定子4中部的空腔中，两端分别通过轴承6与两端盖装配连接，使得转子5可在壳体1内部沿环向转动。在优选实施例中，用于转子5两端装配的轴承6为滚珠轴承或者球轴承。

更详细地，优选实施例中的转子5外周沿环向布置有永磁体501，其进一步可优选采用表贴(贴设于转子5外周环向的表面)或者内嵌(在转子5外周环向的表面开设嵌设槽，并将永磁体501嵌设其中)的方式进行设置。

同时，转子5中空的筒体中部同轴设置有齿圈502，如图3中所示，利用齿圈502的设置，将转子5内部的轴向空腔分隔为轴向的两端，以用于两端盖相对两端面上两凸部的对应嵌设以及转子5中部齿轮轴9的对应设置。

在实际设置时，齿圈502与转子5的筒体结构可以是一体成型，也可以是各自成型后装配连接而成。在优选实施例中，两者优选一体成型。

进一步地，为了对应于齿轮轴9的装配设置，在两端盖相对的端面上分别沿轴向突出设置有凸部，即如图1中所示的第一凸部201和第二凸部301。两凸部分别嵌入齿圈502轴向两侧的转子5空腔中，两凸部的表面分别与齿圈502的表面间隙匹配，且两凸部的外周壁面分别与转子5的内周壁面间隙匹配，使得转子5可相对两凸部进行绕轴转动。

更具体地，优选实施例中的齿轮轴9呈圆柱形结构，其中部的外周对应设置有齿轮，该齿轮所在的一段在两端盖对应装配后刚好处于齿圈502内。同时，齿轮的外径尺寸小于齿圈502的内径尺寸，且齿轮上的齿数少于齿圈502上的齿数，使得齿轮轴9与齿圈502对应装配时，其齿轮只能啮合匹配齿圈502的一侧，即齿轮轴9的轴线与齿圈502的轴线平行设置，两者并不重合，而是间隔一定的距离。

相应地，针对齿轮轴9两端的匹配在两凸部相对的端面上沿轴向开设有装配孔，使得齿轮轴9分设于齿轮两侧的两端分别与对应凸部上的装配孔转动装配，以确保转子5的转动可对应带动齿轮轴9转动。

在实际设置时，针对齿轮轴9两端的转动装配，对应设置有轴套(图中未示出)，其套设于齿轮轴9的外周，以之实现齿轮轴9与装配孔的装配连接。当然，根据实际设置的需要，上述轴套也可以设置为别的形式，例如滚珠轴承，在此不做赘述。

更详细地，在背离齿轮啮合侧的一侧设置有月牙块10，其呈月牙形结构，并对应嵌设于齿轮与齿圈之间。对于优选实施例中的月牙块10，其一端连接在对应端盖的凸部上或者与对应端盖的凸部一体成型，使得两端盖、转子5、齿轮轴9对应装配后，月牙块10可刚好嵌入齿轮与齿圈502之间。

在实际设置时，齿轮轴9的轴线、齿圈502的轴线、月牙块10的中线优选处在同一个平面内，且齿轮轴9、齿圈502、月牙块10优选以该平面对称设置。利用上述对称设置的设计，使得电液泵具备正反转功能，有效提升电液泵的功能性。

进一步地，为了实现电液泵的液压泵功能，在优选实施例中的第一端盖2上对应月牙块10两端正对的区域分别开设有油道，即如图1中所示的第一油道7和第二油道8，利用转子5的转动，使得齿圈502与齿轮轴9之间产生啮合运动，使得月牙块10两端的啮合容腔体积发生变化，进而产生吸排作用。此时，啮合容腔体积缩小一侧的油道成为吸油流道，而啮合容腔体积增大一侧的油道成为排油流道。

优选地，在第二凸部301的端面上对应两油道分别开设有一定深度的油槽，两油槽彼此独立、互不连通，用于提升两啮合容腔中的容油体积。在实际设置时，两油槽分别优选为半月牙型，以之与两啮合容腔的断面形状相对应。

相应地，为了实时获知齿轮轴9的位置反馈，优选实施例中还对应设置有编码器11，其优选设置在第二端盖3上，并进一步优选与齿轮轴9同轴匹配或者与转子5的一端直接匹配。

例如，在一个具体的优选实施例中，第二端盖3上针对齿轮轴9开设的装配孔为通孔，此时，齿轮轴9的一端与编码器11装配连接，通过编码器11的设置，可以对应确定齿轮轴9的位置。

不过，可以理解，由于齿轮与齿圈502之间齿数不同，故齿轮轴9的位置与转子5的位置之间存在一定的比例关系，该比例关系与齿轮齿圈的传动比一致。例如，齿轮的齿数为10，齿圈502上的齿数为13，此时，编码器11感应的位置需要除以1.3后才对应反馈转子5的实际位置。

而在另一个具体的优选实施例中，编码器11优选为环形编码器，其直接安装在转子5轴向一端的端盖上，可直接感应转子5的实际位置。

本发明中的共轴集成式电液泵，其结构紧凑，装配简单，能够实现液压泵与电机的高度集成，保证电液泵稳定工作的同时，简化了电液泵的系统结构，缩小了电液泵装配设置后的系统体积，充分保证了电液泵使用时的系统稳定性和可靠性，具有较好的实用价值和应用前景。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种共轴集成式电液泵，包括呈筒状的壳体；所述壳体的两端分别密封装配有端盖，即第一端盖和第二端盖，并在所述壳体内沿环向设置有定子，并在定子内同轴嵌设有呈筒状结构的转子；所述转子的两端分别与两端盖转动装配，并在其外周上沿环向设置有永磁体；其特征在于，

所述转子的中部同轴设置有齿圈，并在所述齿圈内啮合装配有齿轮轴；

两端盖相对的端面上分别沿壳体轴向延伸设置有凸部，两凸部分别伸入所述转子的两端并与所述齿圈的两侧端面间隙匹配；且两凸部相对的端面上分别沿轴向开设有装配孔，所述齿轮轴的两端分别转动装配于对应的装配孔中；以及

所述齿轮轴的轴线与所述转子的轴线平行间隔设置，所述齿轮轴上的齿轮啮合所述齿圈的一侧，并在齿圈另一侧与齿轮之间设置有月牙块；所述月牙块的一端连接在对应凸部的端面上，用于将齿轮与齿圈背离啮合一侧之间的空腔分隔为两个啮合容腔；

相应地，在第一端盖上开设有分别连通两啮合容腔的油道，即第一油道和第二油道；并在第二端盖上设置有编码器，用于感应所述齿轮轴或者所述转子的位置；

所述齿轮轴的轴线、所述齿圈的轴线、所述月牙块的中线位于同一个平面，且所述月牙块的两端以该平面对称设置。

2.根据权利要求1所述的共轴集成式电液泵，其特征在于，两油道分别开设于第一端盖上；所述编码器设置于第二端盖上。

3.根据权利要求2所述的共轴集成式电液泵，其特征在于，所述齿轮轴的一端贯穿第二端盖上的凸部并与编码器匹配，使得所述编码器可直接反馈所述齿轮轴的位置；

或者

所述编码器为环形编码器，其安装于第二端盖上并与所述转子的轴向一端匹配，使得所述编码器可直接反馈所述转子的位置。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的共轴集成式电液泵，其特征在于，所述转子的两端外周分别通过滚珠轴承与两端盖装配；

和/或

所述齿轮轴的两端分别通过轴套与两装配孔转动装配。

5.根据权利要求1~3中任一项所述的共轴集成式电液泵，其特征在于，所述定子由硅钢片和线圈绕组组成。

6.根据权利要求1~3中任一项所述的共轴集成式电液泵，其特征在于，所述齿圈与所述转子一体成型；或者，所述齿圈与所述转子分别成型，并在分别成型后将所述齿圈安装固接于所述转子中。

7.根据权利要求1~3中任一项所述的共轴集成式电液泵，其特征在于，所述月牙块与对应端盖一体成型；或者，所述月牙块的至少一端与对应凸部固接。