CN103590998A - 一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵，包括：回油口（1）、转子轴承（2）、前端盖（3）、进油口（4）、泵套（5）、定子绕组（6）、电机定子（7）、电机转子（9）、永磁体（10）、进油油路（16）、支承轴（17）、后端盖（18）、支承轴轴承（19）、编码器（20）和回油油路（21）。将由斜盘（8）、滑靴（11）、柱塞（12）、弹簧（13）、缸体（14）、配流盘（15）组成的轴向柱塞泵结构嵌入到电机转子内部，当缸体（14）随电机转子（9）旋转时，便能够完成轴向柱塞泵的泵油工作。这种轴向柱塞液压电机泵具有结构紧凑、体积小、质量轻、能量转化效率高、节能、低噪声等特点。

Description

一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵
技术领域
本发明涉及一种液压电机泵，特别是一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵。
背景技术
目前，在液压***中使用的液压泵由斜盘、配流盘、柱塞、缸体、弹簧、滑靴等组成，并通过联轴器与电动机相连，轴向排列和联结的安装方式使得液压泵***体积和质量较大;多处连接及配合也降低了能量转化效率和可靠性，增加了动力单元的复杂性。此外，传统的结构还存在着以下的缺点和不足: 电机散热风扇带来噪声和能量消耗;联轴器不同心带来噪声和振动等。上述问题的存在，使得液压传动面临着电传动激烈的竞争和严峻的挑战。因此，提高液压装置的机电一体化程度，提高液压泵装置的能量利用率，降低噪声等就成为液压传动与控制领域迫切需要解决的问题。  
发明内容
本发明目的在于提供一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵，解决传统液压泵能量消耗大、噪声大、体积大、效率低等问题。 
一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵，包括：斜盘、滑靴、柱塞、弹簧、缸体和配流盘，还包括：回油口、转子轴承、前端盖、进油口、泵套、定子绕组、电机定子、电机转子、永磁体、进油油路、支承轴、后端盖、支承轴轴承、编码器和回油油路。 
缸体、柱塞、弹簧、斜盘、配流盘和滑靴构成轴向柱塞泵，电机定子、定子绕组、永磁体、电机转子和泵套构成永磁同步电机，且永磁同步电机与轴向柱塞泵共轴。电机定子由硅钢片叠压而成，将定子绕组按照顺序嵌放到电机定子的定子槽内，电机转子嵌套在泵套上，泵套两端与转子轴承过盈配合，电机转子圆周上均匀分布n个槽，将n 块永磁体分别嵌入到n 个槽中，其中n为偶数。前端盖和后端盖分别通过螺栓固定在电机定子两端。前端盖左侧伸入泵套内部，斜盘固定在前端盖左侧的端部。后端盖右侧伸入泵套内部，配流盘固定在后端盖的右侧端部。缸体嵌入泵套内部并通过平键与泵套连接在一起。在缸体圆周上均匀分布着m个腔，其中m为奇数，m 个腔内分别装有m 个弹簧和m 个柱塞，弹簧和柱塞紧压在一起，柱塞的头部装有滑靴，柱塞与滑靴通过球铰连接，柱塞和滑靴靠弹簧的弹力压在斜盘上。缸体与支承轴通过平键连接，支承轴的左端与后端盖上的支承轴轴承过盈配合，编码器通过螺钉固定在后端盖上，并与支承轴通过联轴器连接。在前端盖中心偏上开进油口，在前端盖内部平行于前端盖的方向开油路，在电机定子内部沿平行于电机定子的方向开油路，在后端盖内部平行于后端盖的方向开油路，使各个方向的油路贯通，形成进油油路，最终通入配流盘。在前端盖、后端盖和电机定子内部对称于进油油路的位置开回油油路，在前端盖中心偏下对称于进油口的位置开回油口。  
轴向柱塞液压电机泵工作时，液压油从进油口进入轴向柱塞液压电机泵，流经前端盖、电机定子、后端盖内部的进油油路进入配流盘。当电机转子旋转时，柱塞在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体内密封工作腔容积不断增大，产生局部真空，从而将液压油经配流盘上的进油侧窗口吸入；柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将液压油经配流盘另一侧回油侧窗口向外排出，缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油和一次压油动作，电机转子不停地旋转，轴向柱塞泵就源源不断地向外界提供具有一定压力能的液压油。该种轴向柱塞液压电机泵无冷却风扇，进油油路和回油油路作为电机定子冷却流道，液压油流经进油油路和回油油路带走所产生的热量，从而起到对轴向柱塞液压电机泵冷却的作用。   
这种结构是将永磁同步电动机与斜盘式轴向柱塞泵高度集成，以永磁同步电动机为基础，在电机转子内部设置斜盘式轴向柱塞泵，轴向柱塞泵的进油口和回油口设置在电机的前端盖上，整个油路环绕在泵体侧壁，通过液压油在泵内循环流动以带走电机定子、电机转子以及各种摩擦等产生的热量，起到散热冷却的作用。此外，这种装置还具有结构紧凑、体积小、质量轻、能量转化效率高、节能、低噪声等特点。
附图说明
图1 一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵的结构示意图。
1.回油口  2.转子轴承  3.前端盖  4.进油口  5.泵套  6.定子绕组  7.电机定子  8.斜盘  9.电机转子  10.永磁体  11.滑靴  12.柱塞 13.弹簧  14.缸体  15.配流盘  16.进油油路  17.支承轴  18.后端盖  19.支承轴轴承  20.编码器  21.回油油路。
具体实施方式
一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵，包括：斜盘8、滑靴11、柱塞12、弹簧13、缸体14和配流盘15，还包括：回油口1、转子轴承2、前端盖3、进油口4、泵套5、定子绕组6、电机定子7、电机转子9、永磁体10、进油油路16、支承轴17、后端盖18、支承轴轴承19、编码器20和回油油路21。 
缸体14、柱塞12、弹簧13、斜盘8、配流盘15和滑靴11构成轴向柱塞泵，电机定子7、定子绕组6、永磁体10、电机转子9和泵套5构成永磁同步电机，且永磁同步电机与轴向柱塞泵共轴。电机定子7由硅钢片叠压而成，将定子绕组6按照一定顺序嵌放到电机定子7的定子槽内，电机转子9嵌套在泵套5上，泵套5两端与转子轴承2过盈配合，电机转子9圆周上均匀分布n（n为偶数）个嵌放永磁体10的槽，将n 块永磁体10分别嵌入到n 个槽中。前端盖3和后端盖18分别用螺栓固定在电机定子7两端。前端盖3左侧伸入泵套5内部，斜盘8固定在前端盖3左侧的端部。后端盖18右侧伸入泵套5内部，配流盘15固定在后端盖18的右侧端部。缸体14嵌入泵套5内部并通过平键与泵套5连接在一起。在缸体14圆周上均匀地分布着m（m为奇数）个腔，m 个腔内分别装入m 个弹簧13和m 个柱塞12，弹簧13和柱塞12紧压在一起，柱塞12的头部装有滑靴11，柱塞12与滑靴11采用球铰连接方式，柱塞12和滑靴11靠弹簧13的弹力压在斜盘8上。缸体14与支承轴17通过平键连接，支承轴17的左端与后端盖18上的支承轴轴承19过盈配合，编码器20通过螺钉固定在后端盖18上，并与支承轴17通过联轴器连接。在前端盖3中心偏上开进油口4，在前端盖3内部平行于前端盖3的方向开油路，在电机定子7内部沿平行于电机定子7的方向开油路，在后端盖18内部平行于后端盖18的方向开油路，使各个方向的油路贯通，形成进油油路16，最终通入配流盘15。在前端盖3、后端盖18和电机定子7内部对称于进油油路16的位置开回油油路21，在前端盖3中心偏下对称于进油口4的位置开回油口1。  
轴向柱塞液压电机泵工作时，液压油从进油口4进入轴向柱塞液压电机泵，流经前端盖3、电机定子7、后端盖18内部的进油油路16进入配流盘15。当电机转子9旋转时，柱塞12在其沿斜盘8自下而上回转的半周内逐渐向缸体14外伸出，使缸体14内密封工作腔容积不断增大，产生局部真空，从而将液压油经配流盘15上的进油侧窗口吸入；柱塞12在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将液压油经配流盘15另一侧回油侧窗口向外排出，缸体14每转一转，每个柱塞12往复运动一次，完成一次吸油和一次压油动作，电机转子9不停地旋转，轴向柱塞泵就源源不断地向外界提供具有一定压力能的液压油。该种轴向柱塞液压电机泵无冷却风扇，进油油路16和回油油路21作为电机定子7冷却流道，液压油流经进油油16路和回油油路21带走所产生的热量，从而起到对轴向柱塞液压电机泵冷却的作用。

Claims (1)

1.一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞（12）液压电机泵，包括：斜盘（8）、滑靴（11）、柱塞（12）、弹簧（13）、缸体（14）和配流盘（15），其特征在于还包括：回油口（1）、转子轴承（2）、前端盖（3）、进油口（4）、泵套（5）、定子绕组（6）、电机定子（7）、电机转子（9）、永磁体（10）、进油油路（16）、支承轴（17）、后端盖（18）、支承轴轴承（19）、编码器（20）和回油油路（21）； 
缸体（14）、柱塞（12）、弹簧（13）、斜盘（8）、配流盘（15）和滑靴（11）构成轴向柱塞泵，电机定子（7）、定子绕组（6）、永磁体（10）、电机转子（9）和泵套（5）构成永磁同步电机，且永磁同步电机与轴向柱塞泵共轴；电机定子（7）由硅钢片叠压而成，将定子绕组（6）按照顺序嵌放到电机定子（7）的定子槽内，电机转子（9）嵌套在泵套（5）上，泵套（5）两端与转子轴承（2）过盈配合，电机转子（9）圆周上均匀分布n个槽，将n 块永磁体（10）分别嵌入到n 个槽中，其中n为偶数；前端盖（3）和后端盖（18）分别通过螺栓固定在电机定子（7）两端；前端盖（3）左侧伸入泵套（5）内部，斜盘（8）固定在前端盖（3）左侧的端部；后端盖（18）右侧伸入泵套（5）内部，配流盘（15）固定在后端盖（18）的右侧端部；缸体（14）嵌入泵套（5）内部并通过平键与泵套（5）连接在一起；在缸体（14）圆周上均匀分布着m个腔，其中m为奇数，m 个腔内分别装有m 个弹簧（13）和m 个柱塞（12），弹簧（13）和柱塞（12）紧压在一起，柱塞（12）的头部装有滑靴（11），柱塞（12）与滑靴（11）通过球铰连接，柱塞（12）和滑靴（11）靠弹簧（13）的弹力压在斜盘（8）上；缸体（14）与支承轴（17）通过平键连接，支承轴（17）的左端与后端盖（18）上的支承轴轴承（19）过盈配合，编码器（20）通过螺钉固定在后端盖（18）上，并与支承轴（17）通过联轴器连接；在前端盖（3）中心偏上开进油口（4），在前端盖（3）内部平行于前端盖（3）的方向开油路，在电机定子（7）内部沿平行于电机定子（7）的方向开油路，在后端盖（18）内部平行于后端盖（18）的方向开油路，使各个方向的油路贯通，形成进油油路（16），最终通入配流盘（15）；在前端盖（3）、后端盖（18）和电机定子（7）内部对称于进油油路（16）的位置开回油油路（21），在前端盖（3）中心偏下对称于进油口（4）的位置开回油口（1）；  
轴向柱塞液压电机泵工作时，液压油从进油口（4）进入轴向柱塞液压电机泵，流经前端盖（3）、电机定子（7）、后端盖（18）内部的进油油路（16）进入配流盘（15）；当电机转子（9）旋转时，柱塞（12）在其沿斜盘（8）自下而上回转的半周内逐渐向缸体（14）外伸出，使缸体（14）内密封工作腔容积不断增大，产生局部真空，从而将液压油经配流盘（15）上的进油侧窗口吸入；柱塞（12）在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将液压油经配流盘（15）另一侧回油侧窗口向外排出，缸体（14）每转一转，每个柱塞（12）往复运动一次，完成一次吸油和一次压油动作，电机转子（9）不停地旋转，轴向柱塞泵就源源不断地向外界提供具有一定压力能的液压油；该种轴向柱塞液压电机泵无冷却风扇，进油油路（16）和回油油路（21）作为电机定子（7）冷却流道，液压油流经进油油路（16）和回油油路（21）带走所产生的热量。
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