CN209925161U - 一种内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，包括柱塞泵泵壳、安装在柱塞泵泵壳内部的内转子永磁同步电机，内转子永磁同步电机的转子处设有柱塞泵缸体，该柱塞泵缸体中设有柱塞孔，柱塞孔内具有在柱塞孔内作直线往复运动的柱塞，所述内转子永磁同步电机的电机轴的一端通过弹簧回程机构与变量机构的斜盘连接，柱塞泵缸体的配流端面和柱塞泵的吸压油通道之间安装有配流盘，用于实现柱塞泵的吸油路、压油路相通。本实用新型利用内转子永磁同步电机对柱塞泵缸体和柱塞直接驱动，省去传统斜盘式轴向柱塞泵的传动轴，省去了联轴器，缩短了传动链，提高了机械效率，且柱塞泵体积减小，结构更加紧凑，是一种高效、节能的驱动方式。

Description

一种内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵

技术领域

本实用新型涉及起重机械液压系统的技术领域，尤其涉及一种用于起重机械液压系统的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵。

背景技术

起重机械在工业生产中具有无可替代的位置，随着我国在中西部地区大量基础设施建设，对于起重机械的需求日益增大，广泛应用在道路施工、住宅建筑、电力施工等领域。对于起重机械的要求也朝着高效率、大功率、大承载量等方向发展。

液压系统作为起重机械的重要组成部分，主要担负着动力输出任务。在液压系统中，柱塞泵更是十分重要的一部分。传统斜盘式轴向柱塞泵采用三相异步电机配合联轴器与柱塞泵传动轴连接，驱动电机和柱塞泵是两个独立的部分，且由于异步电机结构特点，实际效率仅有65～70％，所以系统体积较大，传动链较长，动态响应慢，节能性较差。

与异步电机相比较，永磁同步电机效率更高，且相比于异步电机，内转子永磁同步电机转子部分无复杂的绕组或鼠笼结构，转子铁芯表面仅表贴永磁铁，更利于实现直驱斜盘式轴向柱塞泵，缸体和柱塞可以直接布置在内转子永磁同步电机转子铁芯处，最终实现电机内置于柱塞泵中。

申请号为201811208872.1的专利公布了一种轴向柱塞泵，该轴向柱塞泵主要包括腔体、轴承、缸体和润滑油循环系统，通过在柱塞泵腔体内设置润滑油循环油路，实现润滑油沿轴向方向的流动，从而通过润滑油的流动，带走传动轴及轴承旋转产生的大量热量，实现散热的目的。该方法虽然能实现散热目的，但是由于在柱塞泵腔体内设置润滑油路，改变了柱塞泵缸体结构，对于柱塞泵实际工作性能影响未知，同时润滑油路结构复杂，加工难度大。

申请号为200810157827.8的专利公布了一种轻型节能轴向柱塞泵，与传统斜盘式轴向柱塞泵相比，该专利传动轴贯穿整个泵体，旋转轴与传动轴直连，斜盘通过旋转轴的转动，改变了斜盘与配油盘垂直中心线的倾斜角，从而改变了输出油量，结构紧凑，流量调节更加简便。但是，该专利驱动电机为三相异步电机，电机通过联轴器与柱塞泵传动轴连接，传动链较长，电机的效率较低。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，改变传统驱动方式和柱塞泵结构，能够实现轴向柱塞泵直驱，减小了系统体积，提高了机械效率，节能环保。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，包括柱塞泵泵壳、安装在所述柱塞泵泵壳内部的内转子永磁同步电机，所述内转子永磁同步电机的转子处设有柱塞泵缸体，该柱塞泵缸体中设有柱塞孔，所述柱塞孔内具有在柱塞孔内作直线往复运动的柱塞，用于实现液压油的吸入和排出；

所述内转子永磁同步电机的电机轴的一端通过弹簧回程机构与变量机构的斜盘连接，所述斜盘通过滑靴与所述柱塞相接触，通过所述变量机构实现斜盘的摆动，改变柱塞泵的排量和输出流量；

所述柱塞泵缸体的配流端面和柱塞泵的吸压油通道之间安装有配流盘，用于实现柱塞泵的吸油路、压油路相通。

优选的，所述变量机构包括阀杆、通过控制滑阀与所述阀杆相连接的变量活塞，所述斜盘通过球铰接头铰接在所述变量活塞上，通过改变所述控制滑阀和变量活塞的相对位置，实现斜盘的角度变化。

优选的，所述弹簧回程机构包括安装在内转子永磁同步电机的电机轴内的圆柱螺旋压缩弹簧、与所述圆柱螺旋压缩弹簧连接的钢球、与所述钢球连接的回程盘，所述回程盘通过所述滑靴与所述柱塞连接，所述柱塞的头部嵌设在滑靴的球窝里。

进一步的，所述内转子永磁同步电机包括定子铁芯、定子槽、定子绕组、永磁铁和转子铁芯，所述定子槽开设在所述定子铁芯处，所述定子槽内嵌有定子绕组，所述永磁铁贴于所述转子铁芯的表面。

可选的，所述配流盘上开有两个圆形通道，分别与柱塞泵的吸油路、压油路相通。

进一步的，所述内转子永磁同步电机的电机轴的另一端通过轴承连接有柱塞泵泵前盖，所述柱塞泵泵前盖通过内六角圆柱头螺钉与所述柱塞泵泵壳相连接。

由上，本实用新型的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵至少具有如下有益效果：

(1)传统斜盘式轴向柱塞泵驱动电机采用三相异步电机，电机通过联轴器与柱塞泵的传动轴相连接，异步电机效率一般在65～70％，效率不高。柱塞泵和电机相互独立，体积较大，传动链较长，机械效率较低。本实用新型的内转子永磁同步电机与异步电机相比效率更高，电机嵌入柱塞泵泵体，两者合二为一，减少了能量损失，提高了机械效率，同时系统体积减小，结构更加紧凑。

(2)本实用新型的柱塞均匀布置在内转子永磁同步电机转子铁芯处，当柱塞泵工作时，通过柱塞孔内液压油的吸入和排出可以带走电机、电机轴和轴承处由于高速运行产生的大量热量，起到明显的散热效果，省去了散热系统的设计，简化了结构，降低了加工难度。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵的结构示意图；

图2为图1中的A-A截面图；

图3为本实用新型优选实施例的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵的整体示意图；

图4为本实用新型的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵的内转子永磁同步电机的结构示意图；

图5为图4的局部示意图；

图6为本实用新型的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵的柱塞泵缸体的结构示意图；

图7为本实用新型的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵的内转子永磁同步电机的电机轴的结构示意图。

图中，1-柱塞泵泵前盖、2-柱塞泵泵壳、3-定子铁芯、4-定子槽、5-圆柱螺旋压缩弹簧、6-斜盘、7-阀杆、8-变量机构、9-变量活塞、10-球铰接头、11-滑靴、12-柱塞、13-柱塞泵缸体、14-永磁铁、15-柱塞孔、16-配流盘、17-内转子永磁同步电机的电机轴、18-轴承、19-电机气隙。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

参照图1至图7对本实用新型的用于工程起重机械液压系统的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵进行详细说明。本实用新型用于工程起重机械液压系统的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵主要解决传统斜盘式轴向柱塞泵驱动电机与柱塞泵之间相互独立，三相异步电机效率较低等问题，通过将永磁同步电机内嵌于柱塞泵体内，柱塞和柱塞泵缸体布置于永磁同步电机的转子铁芯处，省去了传动轴和联轴器，缩短了传动链，提高了机械效率。

本实用新型用于起重机械液压系统的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，主要包括柱塞泵泵壳2、内转子永磁同步电机、斜盘6、内转子永磁同步电机的电机轴17和柱塞泵缸体13，柱塞泵缸体13连同柱塞12绕内转子永磁同步电机的电机轴17转动，在永磁同步电机的转子处设有所述柱塞泵缸体13，柱塞泵缸体13中设有柱塞孔15，所述柱塞孔15内设有柱塞12，当柱塞泵缸体13带动柱塞12旋转时，柱塞12在柱塞孔15内作直线往复运动，实现液压油的吸入和排出。

柱塞泵泵前盖1通过内六角圆柱头螺钉与柱塞泵泵壳2相连接，内转子永磁同步电机内嵌于泵体内部，内转子永磁同步电机主要包括定子铁芯3、定子槽4、定子绕组、电机气隙19、永磁铁14、转子铁芯和电机轴17。定子槽4开设在定子铁芯3处，定子槽4内内嵌定子绕组，永磁铁14贴于转子铁芯的表面。内转子永磁同步电机的电机轴17内设有圆柱螺旋压缩弹簧5，圆柱螺旋压缩弹簧5与钢球连接，钢球与回程盘连接，回程盘通过滑靴11与柱塞12连接，回程盘、滑靴11、柱塞12一起转动。

内转子永磁同步电机的电机轴17的右端通过所述圆柱螺旋压缩弹簧5、钢球和回程盘与变量机构8的斜盘6连接，变量机构8主要包括控制滑阀、球铰接头10、斜盘6、变量活塞9和阀杆7。阀杆7通过连接其上部的控制滑阀与变量活塞9相连接，柱塞12安装在柱塞泵缸体13内均匀分布的柱塞孔15中，柱塞12的头部与滑靴11相连接，斜盘6通过球铰接头10铰接在所述变量活塞9上。所述圆柱螺旋压缩弹簧5、钢球和回程盘构成弹簧回程机构。

本实用新型中的配流盘16安装在柱塞泵缸体13的配流端面和柱塞泵的吸压油通道之间，配流盘16上开有两个圆形通道，分别与柱塞泵的吸压油路相通，内转子永磁同步电机的电机轴17的左端固定在轴承18处，右端通过所述弹簧回程机构与斜盘6相连接。

下面，参照图1～图7并结合上述结构描述，对本实用新型的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵的工作原理进行简单描述：

当内转子永磁同步电机通电工作后，电机转子开始围绕电机轴17转动，通过电机转子的转动，带动均匀布置在电机转子铁芯处的柱塞12转动，柱塞12的头部安装有滑靴11，由于回程机构的作用，迫使滑靴11的底部始终紧贴斜盘6的表面运动，而斜盘6的表面和缸体平面之间有一倾斜角，所以当柱塞泵缸体13带动柱塞12旋转时，柱塞12在柱塞孔15内做往复直线运动，通过安装在缸体配流端面和柱塞泵吸、压油通道之间的配流盘16，实现柱塞泵的吸油路、压油路相通，最终实现进油和排油。

在改变柱塞泵排量和输出流量时，调节变量机构8的旋钮，通过改变控制滑阀和变量活塞9的相对位置，实现斜盘6的摆动，当斜盘6的角度变化时，柱塞泵的排量和输出流量跟随相应改变，实现调节流量目的。柱塞12和柱塞泵缸体13在旋转过程中，通过液压油的流动带走电机运转过程中产生的热量，实现电机散热。本实用新型将内转子永磁同步电机内置于斜盘式轴向柱塞泵内部，利用内转子永磁同步电机对柱塞泵缸体13和柱塞12直接驱动，省去传统斜盘式轴向柱塞泵的传动轴，省去了联轴器，缩短了传动链，提高了机械效率，且柱塞泵体积减小，结构更加紧凑，是一种高效、节能的驱动方式。本实用新型改变了传统的驱动方式和柱塞泵结构，结构紧凑，效率更高，适合进一步生产推广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，包括柱塞泵泵壳(2)、安装在所述柱塞泵泵壳(2)内部的内转子永磁同步电机，其特征在于：

所述内转子永磁同步电机的转子处设有柱塞泵缸体(13)，该柱塞泵缸体(13)中设有柱塞孔(15)，所述柱塞孔(15)内具有在柱塞孔(15)内作直线往复运动的柱塞(12)，用于实现液压油的吸入和排出；

所述内转子永磁同步电机的电机轴(17)的一端通过弹簧回程机构与变量机构(8)的斜盘(6)连接，所述斜盘(6)通过滑靴(11)与所述柱塞(12)相接触，通过所述变量机构(8)实现斜盘(6)的摆动，改变柱塞泵的排量和输出流量；

所述柱塞泵缸体(13)的配流端面和柱塞泵的吸压油通道之间安装有配流盘(16)，用于实现柱塞泵的吸油路、压油路相通。

2.根据权利要求1所述的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述变量机构(8)包括阀杆(7)、通过控制滑阀与所述阀杆(7)相连接的变量活塞(9)，所述斜盘(6)通过球铰接头(10)铰接在所述变量活塞(9)上，通过改变所述控制滑阀和变量活塞(9)的相对位置，实现斜盘(6)的角度变化。

3.根据权利要求1所述的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述弹簧回程机构包括安装在内转子永磁同步电机的电机轴(17)内的圆柱螺旋压缩弹簧(5)、与所述圆柱螺旋压缩弹簧(5)连接的钢球、与所述钢球连接的回程盘，所述回程盘通过所述滑靴(11)与所述柱塞(12)连接，所述柱塞(12)的头部嵌设在滑靴(11)的球窝里。

4.根据权利要求1所述的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述内转子永磁同步电机包括定子铁芯(3)、定子槽(4)、定子绕组、永磁铁(14)和转子铁芯，所述定子槽(4)开设在所述定子铁芯(3)处，所述定子槽(4)内嵌有定子绕组，所述永磁铁(14)贴于所述转子铁芯的表面。

5.根据权利要求1所述的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述配流盘(16)上开有两个圆形通道，分别与柱塞泵的吸油路、压油路相通。

6.根据权利要求1所述的内转子永磁同步电机直驱的斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述内转子永磁同步电机的电机轴(17)的另一端通过轴承(18)连接有柱塞泵泵前盖(1)，所述柱塞泵泵前盖(1)通过内六角圆柱头螺钉与所述柱塞泵泵壳(2)相连接。

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