CN1924355A - 一体化的电气液压动力单元的改进设计 - Google Patents

Abstract

一种电气液压动力单元改进了通过单元的液压流体流动。通过外壳内的一入口端口该单元实现改进的流体流动，外壳流体地连接于电机，该电机具有一带有铸造在其上的多个叶轮的转子以及在该转子内的至少一个开口。一液压泵入口流体地连接于电机，以使电机的多个叶轮将液压流体供应到液压泵入口。

Description

一体化的电气液压动力单元的改进设计

技术领域

本发明涉及一种电气液压流体动力转换器。具体来说，本发明涉及一种装置，它包括一偶联于一液压机器的电气机器。

背景技术

在材料搬运和其它相关领域内，起重车往往用来运输重的材料。这样的卡车通常使用一大型铅酸蓄电池或类似的装置作为电源。起重车通常还使用液压缸系统来实施提升、下降、倾翻、延伸、转换以及其它载荷操纵功能。对于传统的卡车，通常使用一由电池供电的电机来转动一液压泵。采用该系统，由泵产生液压的压力和流量，并通过流体地连接于一系列液压缸的一阀系统进行调节以便移动有效载荷。

在现有技术中，众所周知，采用各种直流电机。固态功率电子器件领域内的最近发展已能利用交流(AC)电机来执行工业用卡车内的各种功能。这样的AC电机及其固态控制器在工业用卡车中具有诸多优点，这是本技术领域内众所周知的事情。

此外，在本技术领域内还公知使用与一液压泵偶联的电机。现有技术的电气液压动力转换器的实例被揭示在授予Kawafune等人的美国专利5,591,013中。Kawafune等人的美国专利以及这里所引证的现有技术揭示了一旋转斜盘型的轴向活塞泵，它设置在一电机转子的中心内。本技术领域内的技术人员都明白该设计的优点和缺点。

本发明改进了Kawafune的设计，该设计介绍了一装置，该装置将一旋转凸轮型液压机器，诸如一液压活塞单元或具体说是一泵，放置到与电气机器的相同的外壳的附近并置于外壳之内。旋转凸轮型液压动力机器的最熟知的形式是摇摆盘式泵和径向活塞泵。旋转凸轮液压动力单元的其它变体可供选择地用于本发明。

液压泵需要足够的供油以防止气穴现象和合适地运行。它们通常需要一油淹的入口和最小的负压头(正压头可供任选)。在一体化的泵驱动装置中，油用来冷却电机。这可通过横贯电机诸部件抽吸油来实现。油在一端进入单元并横贯电机诸组件流到相对端处的活塞。横贯电机的流动路径是介于转子和定子之间的一小气隙，该气隙受到限制并严重地限制了泵的性能。因此，现有技术中，在以最小阻力将油从单元的一端移动到另一端的方法中存在着一个问题。因此，本发明在用电池供电的工业用卡车中的电机及其相关组件的领域内，根据最近的发展成果寻求新的建树。

本发明提高了电动提升叉车和类似的电池供电的工业用车辆的技术。更准确地说，本发明涉及一种用一旋转的凸轮液压动力单元(泵)构造一电气液压动力单元的改进的方法。尤其是，本发明介绍了一种将流体从组合件的入口连通于包含在其中的泵的入口的改进的方法，这种改进方式提高了泵的抽吸特性和提高了一电机的冷却特性。本发明的用意还在于：(1)减小组装的成本；(2)提高电机的动态特性；以及(3)改进该方法，以动态平衡组合为一系统的而不是一个个组件的诸机械元件。

因此，本发明的主要目的是提供一电气液压动力转换器，它包括一旋转的凸轮液压动力单元，该单元提高了效率、降低成本、减小尺寸、简化安装、提高抽吸特性以及提高可靠性。

本发明的另一目的是提供这样一单元，其中，外壳提供将油从单元一端移动到另一端的一路径，使阻力最小并能增压。

本发明的另一目的是在一电机的转子内提供诸开口，以便正确地平衡一摇摆盘组件(wobble plate assembly)，以将转子上的惯性减到最小。

本发明的还有一目的是使用诸转子叶轮以便对液压泵入口供给增压。

本发明的还有另一目的是提供一种电气液压动力单元，它能以增高了的速度和增大了的流量进行操作。

从本说明书和权利要求中将会明白到本发明的上述和其它的目的、特征或优点。

发明内容

一种具有一外壳的电气液压动力单元，所述外壳具有一入口端口。此外，一电机位于外壳内，该电机流体地连接于入口端口并具有一专门设计的、具有至少一个开口的转子。再者，该转子具有一短路环或带有铸造在该短路环上的诸叶轮的类似盘，被用来对液压泵入口供给增压。此外，动力单元具有一液压泵，该泵具有一流体地连接于电机的入口。动力单元被设计成使油流入到外壳的入口端口内并流入到电机内，此时，转子内的诸开口有助于致使油移动到液压泵的入口。

附图说明

图1是用于一电气液压动力单元内的轴转子和摇摆盘组件的立体图；

图2是一电气液压动力单元的截面图；

图3是一电气液压动力单元的截面图；以及

图4是一电气液压动力单元的一定子的截面图。

具体实施方式

参照图1和2，所揭示的电气液压动力转换器10具有一旋转凸轮液压动力单元12。该单元12包括一外壳14、一电气机器或电机16以及一增压的液压机器或泵18。

电气机器较佳地是一交流(AC)感应电机，但也可以是任何传统的电气机器，包括一交流电(AC)机器；一直流电(DC)机器；一感应机器；一单向机器；一三相机器；一多相机器；一切换的磁阻机器；一写入极机器(written pole machine)；一永磁体交流电(PMAC)机器；一永磁体直流电(PMDC)机器；一并激机器；一串激机器；一复合激励机器；一同步机器；一分别激励的机器；一无电刷机器；一有电刷机器；一无电刷直流电机器；以及一横向通量机器(transversal fluxmachine)。

电机16受控并可供选择地通过一电子控制器(未示出)致使其以要求的速度和方向转动。该电子控制器较佳地是一三相交流电转换器。为简化起见，该转换器可以设计成一可变电压转换器/可变频率转换器。为了提高控制精度，该转换器较佳地是一矢量型的或现场定向控制型转换器。该转换器(未示出)较佳地包含诸固态动力开关，它们被预组装到一功率模件内。转换器较佳地与本文所述的电气液压单元形成一体。或者，转换器可供任选地离装置遥控地安装。

图2示出一电气液压动力转换器的实施例，其中，电气机器的电机是本技术领域内公知的一鼠笼式电机。熟悉本技术领域的技术人员将会理解也可使用诸如一内永磁体电机之类的其它电机。因此，在图2中，电机16包括一定子20、一由一系列导线组成的定子绕组22以及一具有被称为转子24的一转动部分的转动组件23，该转子包括一所谓的“鼠笼”组件26和一轴28。定子20较佳地压配入外壳14内。转动组件23还包括一具有一倾斜表面的摇摆盘30。当转子24转动时，摇摆盘30将相对于液压机器18“摇摆”。摇摆盘的摆动将顺序地压迫各活塞32进入到对应的缸孔34内，并称轴向活塞泵的名字为摇摆盘式泵。

此外，外壳具有一接纳流体的入口端口36。转子24具有多个轴向对齐的孔或开口或端口，以帮助将单元内的流体直接推向液压泵入口39。此外，在此实施例中，转子24具有多个离心泵压翅片(pumping fin)或叶轮40，它们一体地铸造到转子24的短路环42上。

或者，图3表示了一内永磁体(或IPM)电机的设计。在此实施例中，多个永磁体44设置在转子24内。定子20具有多个槽46(见图4)，其中，诸导线22延伸通过其间。当采用内永磁体电机时，离心泵压翅片40与转子磁体定位盘(rotormagnet retainer disk)一体地形成。

在还有另一实施例中，诸离心泵压翅片40形成在一单独的盘上，该盘附连于摇摆盘30或转子24上。因此，在这些实施例中，存在有离心泵。在其它的实施例中，离心泵结合一液压活塞泵一起使用以增压流体。在所有的实施例中，利用诸离心泵翅片来增压系统内的流体，并致使各实施例具有一增压的液压泵18。

在运行中，电气液压动力单元10允许液压流体被抽取到入口端口36内并沿着用标号44显示的流动线流动。从入口端口36抽取液压流体通过电机16的各种部件，通过转子24内的诸孔或开口38，并最终从泵侧上的转子24排出。诸离心泵翅片或叶轮40从翅片甩出流体，造成泵送作用。因此，诸离心泵翅片或叶轮40在油进入往复式活塞泵之前提供对油压力的增压，由此增压了流体。当转子转动时，尤其是在高速转动时，叶轮40沿径向加速液压流体，因此形成一泵送作用。因此，流体通过转子24被抽吸并泵送到活塞泵内。

因此，本发明适用于一体的AC电机和止动球(checkball)液压泵。该单元也可用于任何要求将泵和电气原动力一体化的应用中。此外，该单元特别地设计用于提升叉车工业界。此外，该单元适用于任何的至少一个电气机器的组合，例如，例如一液压马达和一电气发动机的一体化。该单元还可以是一单一的电机和多个液压单元。

此外，使通过电机转子24的多个孔或开口可将液压流体通过单元的约束减到最小，因此提高对诸活塞的填充。此外，在一实施例中，这些开口或油端口38以一不对称的图形如半圆形图形被钻出，以平摇摆盘30的固有的机械不平衡。因此，诸开口或端口的构形将被设计成平衡转子/摇摆盘组件，并最大程度地减小转子24的惯性(重量)。摇摆盘30可供任意地设置有平衡特征，由此使摇摆盘得以内部平衡，并不需提供平衡转子的一个诸开口的图形。因此，本发明对机械组件形成一简化的平衡。

熟悉本技术领域的技术人员还将认识到：位于最靠近活塞组的转子24的那端部的诸叶轮40或翅片用作一推进器并趋于用供应的流体增压诸活塞入口。此外，本发明通过依靠在转子24的面上的离心泵压作用对油预增压，提供改进的对液压泵的填充。因此，这导致摇摆盘设计成本降低/设计简化，并通过转子24重量的减轻提高对电机的一种改善的动态响应。此外，通过离心地增压活塞泵，活塞泵可在提高的速度下操作，因此，提高了液压流体的流率。因此，所有上述的目的完全得到满足。

本技术领域内的技术人员将会认识到，在不脱离本发明范围的精神的前提下，对装置可作出其它各种修改。所有这样的修改和变化都落入权利要求的范围之内并要被涵盖。

Claims (10)

1.一种电气液压动力单元包括：

一外壳；

一入口端口，它位于外壳内；

一电机，它位于外壳内，电机流体地连接于入口端口，以及，该电机具有至少一个开口；

多个叶轮，它们可操作地连接于电机；以及

一液压泵流体地连接于电机。

2.如权利要求1所述的电气液压动力单元，其特征在于，电机是一体化的AC电机。

3.如权利要求1所述的电气液压动力单元，其特征在于，液压泵是一止动球液压泵。

4.如权利要求1所述的电气液压动力单元，其特征在于，液压泵是一旋转凸轮液压动力单元。

5.如权利要求1所述的电气液压动力单元，其特征在于，转子内的开口呈半圆形。

6.如权利要求1所述的电气液压动力单元，其特征在于，电机的转子在一液压泵的入口处流体地连接于液压泵。

7.如权利要求1所述的电气液压动力单元，其特征在于，液压泵通过离心转动增加流体压力。

8.如权利要求1所述的电气液压动力单元，其特征在于，液压泵具有一摇摆盘。

9.如权利要求8所述的电气液压动力单元，其特征在于，转子内的开口平衡转子和摇摆盘。

10.一种电气液压动力单元包括：

一外壳；

一入口端口，它位于外壳内；

一电机，它位于外壳内，以及，该电机流体地连接于入口端口；

所述电机具有一带有至少一个开口的转子；以及

一液压泵，它具有一流体地连接于电机的入口端口。

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