CN109458328B - 一种四象限运行液压电机泵 - Google Patents

一种四象限运行液压电机泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及液压电机泵技术领域，尤其是涉及一种四象限运行液压电机泵。其特点是包括主轴，主轴上压装有电机转子，主轴通过第一轴承和第二轴承支撑安装在前壳体和后端盖上，马达转子通过鼓形花键联轴节与主轴连接，马达转子通过隔盘、马达定子、马达端盖、第三密封圈、第二密封圈、第一密封圈、第三螺钉和第三垫圈固定在前壳体中，电机定子压装在后壳体的内孔上，后端盖、第一端面密封垫、后壳体和第二端面密封垫通过固定在前壳体上，后封盖和后封盖密封圈固定在后端盖上，前封盖、第一前封盖密封圈、第二前封盖密封圈固定在前壳体上。其具有静音、高效节能、高功率密度、调速性能好、结构紧凑且无外泄漏等优点。特别适用于具有位势负载特性和正反转切换较频繁的场合。

Description

一种四象限运行液压电机泵
技术领域
本发明涉及液压电机泵技术领域，尤其是涉及一种四象限运行液压电机泵。
背景技术
随着高端液压装备的发展，在一些特定环境中，对液压动力单元的性能也提出了新的要求。如航空航天器中对体积、重量、功率密度的要求，市政工程等机械设备中对噪声的要求，液压机器人中对紧凑结构的要求等。在这样的背景下，电机泵作为一种高度集成化的液压动力单元，成为了新的发展潮流。
目前国内外采用电机和液压泵集成/结构融合的电机泵产品以及专利，基本都是三相异步电机与叶片泵、内啮合齿轮泵或柱塞泵之间的结构融合，调速性能差或者无法调速，也有部分专利采用永磁伺服电机与液压泵集成，速度可调但无法做到正反转工况切换，无制动功能，另外其油液冷却方式一般是将电机浸泡在冷却液中，额外增加气隙粘性损耗，降低液压电机泵的总效率。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种四象限运行液压电机泵，有效解决了现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种四象限运行液压电机泵，其特点是包括主轴，主轴上压装有电机转子，主轴通过第一轴承和第二轴承支撑安装在前壳体和后端盖上，马达转子通过鼓形花键联轴节与主轴连接，马达转子通过隔盘、马达定子、马达端盖、第三密封圈、第二密封圈、第一密封圈、第三螺钉和第三垫圈固定在前壳体中，电机定子压装在后壳体的内孔上，后端盖、第一端面密封垫、后壳体和第二端面密封垫通过第四螺钉、第四垫圈固定在前壳体上，后封盖和后封盖密封圈通过第五螺钉、第五垫圈固定在后端盖上，前封盖、第一前封盖密封圈、第二前封盖密封圈通过第一螺钉、第一垫圈、第二螺钉、第二垫圈固定在前壳体上。
所述的主轴与第一轴承、第二轴承结合的外侧分别设有第一单向唇形密封圈、第二单向唇形密封圈、挡圈、密封圈压盖，主轴与外壳体之间还设置有双向唇形密封圈和弹簧挡圈，所述的第二单向唇形密封圈通过第六螺钉安装在后端盖上，所述的后壳体上还设置有电机盒和第一吊环，所述的前壳体上设置有第二吊环。
所述的前壳体上设置有第一油口、第二油口、第一配流孔、第二配流孔、前壳体冷却油进口、前壳体冷却油出口、排气孔、前壳体冷却流道和前壳体环形腔，前壳体冷却油出口与排气孔分别设置于前壳体上方的相邻两侧面，前壳体冷却流道在前壳体内设置为九个，前壳体环形腔一侧由前封盖、第一前封盖密封圈、第二前封盖密封圈密封，前壳体环形腔与前壳体冷却油进口相通。
所述的后壳体上设置有内孔、穿线孔、卸油槽、第二泄油口和后壳体冷却流道，后壳体冷却流道设置为九个，后壳体正上方不开设流道，后壳体最底面流道为半开型，用于设置第二卸油口和卸油槽，第二卸油口与卸油槽相通。
所述的主轴上设置有第一中心孔、第二中心孔、配流轴、内花键、卸油孔和出油孔，其中出油孔为双排侧位均布在主轴上，卸油孔通过第二中心孔与马达端盖上第一卸油口相通。
所述的后端盖上设有后端盖冷却流道、后端盖环形腔、后端盖流道，所述的后端盖冷却流道设置为九个，后端盖流道沟通后端盖环形腔和后端盖冷却流道，后端盖环形腔一侧由后封盖和后封盖密封圈密封。
所述的前壳体、后壳体、后端盖和前封盖均为十棱柱式结构，前壳体、后壳体、后端盖和前封盖上的九个冷却流道一一对应。
本发明的有益效果是：所述的一种四象限运行液压电机泵，其结合电机与马达的工作性能，将永磁伺服电机、摆线马达从结构上集成为一体，采用三段式结构封装，便于拆装和更换轴承、密封圈等零件。当处于泵工况时，电机泵电动运行，输出高压油；当处于马达工况时，电机泵反转制动，可再生发电运行，两种模式可频繁切换。整机采用的是液压油冷却，不同之处在于：壳体开设独立冷却流道，冷却油从壳体进入，经过空心主轴，从壳体内部开设的流道流出，与外部电机油泵组、油箱构成冷却循环***。冷却油不进入电机定转子之间的气隙中，不仅去除了风扇，避免机械噪声，更有效避免气隙粘性损耗，效率相对较高。本发明具有静音、高效节能、功率密度较高、调速性能好、结构紧凑、无外泄漏等优点。电机泵四象限运行，不仅可以将电能转化为液压能，提供高压油满足负载工况，又可再生发电运行，不仅具有良好的制动效果，又有将动能转化为电能，向电网送电而达到回收能量的效果。特别适用于具有位势负载特性和正反转切换较频繁的场合。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明剖视结构示意图；
图2为本发明图1中的前壳体剖视结构示意图；
图3为本发明图2中A-A处的剖视结构示意图；
图4为本发明图1的后壳体剖视结构示意图；
图5为本发明图1的主轴剖视结构示意图；
图6为本发明图1的后端盖剖视结构示意图。
图中所示：1.前壳体；1a.第一油口；1b.第二油口；1c.前壳体冷却油进口；1d.排气孔；1e.前壳体环形腔；1f.前壳体冷却油出口；1g.第一配流孔；1h.第二配流孔；1j.前壳体冷却流道；2.第一前端盖密封圈；3.前端盖；4.第二前端盖密封圈；5.第一密封圈；6.第二密封圈；7.马达定子；8.马达转子；9.隔盘；10.鼓形花键联轴节；11.马达端盖；11a.第一卸油口；12.第三螺钉；13.第三垫圈；14.第三密封圈；15.第二螺钉；16.第二垫圈；17.第一垫圈；18.第一螺钉；19.双向唇形密封圈；20.第一单向唇形密封圈；21.挡圈；22.第一轴承；23.电机定子；24.电机转子；25.第一端面密封垫；26.第四垫圈；27.第四螺钉；28.后端盖；28a.后端盖冷却流道；28b.后端盖流道；28c.后端盖环形腔；29.后封盖密封圈；30.后封盖；31.第二轴承；32.第六螺钉；33.第二单向唇形密封圈；34.密封压盖；35.第五螺钉；36.第五垫圈；37.第一吊环；38.电机盒；39.后壳体；39a.内孔；39b.穿线孔；39c.卸油槽；39d.第二卸油口；39e.后壳体冷却流道；40.第二端面密封垫；41.主轴；41a.第一中心孔；41b.出油孔；41c.卸油孔；41d.第二中心孔；41e.配流轴；41f.内花键；42.弹簧挡圈；43.第二吊环。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至6所示，所述的一种四象限运行液压电机泵，其特点是包括主轴41，主轴41上压装有电机转子24，主轴41通过第一轴承22和第二轴承31支撑安装在前壳体1和后端盖30上，马达转子8通过鼓形花键联轴节10与主轴41连接，马达转子8通过隔盘9、马达定子7、马达端盖11、第三密封圈14、第二密封圈6、第一密封圈5、第三螺钉12和第三垫圈13固定在前壳体1中，电机定子23压装在后壳体39的内孔上，后端盖28、第一端面密封垫25、后壳体39和第二端面密封垫40通过第四螺钉26、第四垫圈27固定在前壳体1上，后封盖30和后封盖密封圈29通过第五螺钉35、第五垫圈36固定在后端盖39上，前封盖3、第一前封盖密封圈2、第二前封盖密封圈4通过第一螺钉17、第一垫圈18、第二螺钉15、第二垫圈16固定在前壳体39上。
所述的主轴41与第一轴承22、第二轴承31结合的外侧分别设有第一单向唇形密封圈20、第二单向唇形密封圈33、挡圈21、密封圈压盖34，主轴41与前壳体1之间还设置有双向唇形密封圈19和弹簧挡圈42，所述的第二单向唇形密封圈33通过第六螺钉32安装在后端盖28上，所述的后壳体39上还设置有电机盒38和第一吊环37，所述的前壳体上设置有第二吊环43。
所述的前壳体1上设置有第一油口1a、第二油口1b、第一配流孔1g、第二配流孔1h、前壳体冷却油进口1c、前壳体冷却油出口1f、排气孔1d、前壳体冷却流道1j和前壳体环形腔1e，前壳体冷却油出口1f与排气孔1d分别设置于前壳体上方的相邻两侧面，前壳体冷却流道1j在前壳体1内设置为九个，前壳体环形腔1e一侧由前封盖3、第一前封盖密封圈2、第二前封盖密封圈4密封，前壳体环形腔1e与前壳体冷却油进口1c相通。
所述的后壳体39上设置有内孔39a、穿线孔39b、卸油槽39c、第二泄油口39d和后壳体冷却流道39e，后壳体冷却流道39e设置为九个，后壳体正上方不开设流道，后壳体最底面流道为半开型，用于设置第二卸油口39d和卸油槽39c，第二卸油口39d与卸油槽39c相通。
所述的主轴41上设置有第一中心孔41a、第二中心孔41d、配流轴41e、内花键41f、卸油孔41c和出油孔41b，其中出油孔41b为双排侧位均布在主轴41上，卸油孔41c通过第二中心孔41d与马达端盖11上第一卸油口11a相通。
所述的后端盖28上设有后端盖冷却流道28a、后端盖环形腔28c、后端盖流道28b，所述的后端盖冷却流道28a设置为九个，后端盖流道28b沟通后端盖环形腔28c和后端盖冷却流道28a，后端盖环形腔28c一侧由后封盖30和后封盖密封圈29密封。
所述的前壳体1、后壳体39、后端盖28和前封盖3均为十棱柱式结构，前壳体1、后壳体39、后端盖28和前封盖3上的九个冷却流道一一对应。
所述的一种四象限运行液压电机泵，其工作时分为以下几个模式：
1、电动运行模式(泵工况)：电机定子23线圈通电后，与永磁磁钢之间产生电磁转矩，驱动电机转子24并带动主轴41做旋转运动，主轴41通过鼓形花键联轴节10带动马达转子8旋转，马达转子8在沿马达定子7滚动时，其进回油腔容积不断改变，但两腔始终隔开形成密闭容腔，一侧容积逐渐增大吸油，另一侧容积逐渐减小，挤出液压油，通过配流轴41e，再经出油口排出，将电能转化为液压能输出；
2、发电运行模式(马达工况)：马达定子7不动，马达转子8在压力油产生的液压力矩的作用下以偏心距x为半径绕马达定子7中心做行星运动，转子8自传通过鼓形花键联轴节10传给主轴41(主轴旋转时，配流轴41e外周的纵向槽相对与前壳体1里的配流孔1g/1h的位置发生变化，使齿间容积适时地从高压区切换到低压区而实现配流，这样使转子得以连续回转)，并带动电机转子24做旋转运动，电机转子24旋转时，转子磁场随同一起旋转，每转一周，磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势，将动能转换为电能输出。
3、冷却油液从冷却油液1c进口进入，经前壳体环形腔1e、前壳体冷却流道1j、后壳体冷却流道39e、后端盖冷却流道28a、后端盖流道28b、后端盖环形腔28c、第一中心孔41a、出油口41b、最后从冷却油液出口1f排出，冷却油液将电机定子23、电机转子24等运行中产生的热量带走，同时热量也通过壳体的外表面进行散热。主轴41两端的第一单向唇形密封圈20和第二单向唇形密封圈33阻止了油液进入到电机定转子气隙中。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种四象限运行液压电机泵，其特征在于，包括主轴，主轴上压装有电机转子，主轴通过第一轴承和第二轴承支撑安装在前壳体和后端盖上，马达转子通过鼓形花键联轴节与主轴连接，马达转子通过隔盘、马达定子、马达端盖、第三密封圈、第二密封圈、第一密封圈、第三螺钉和第三垫圈固定在前壳体中，电机定子压装在后壳体的内孔上，后端盖、第一端面密封垫、后壳体和第二端面密封垫通过第四螺钉、第四垫圈固定在前壳体上，后封盖和后封盖密封圈通过第五螺钉、第五垫圈固定在后端盖上，前封盖、第一前封盖密封圈、第二前封盖密封圈通过第一螺钉、第一垫圈、第二螺钉、第二垫圈固定在前壳体上；所述的前壳体上设置有第一油口、第二油口、第一配流孔、第二配流孔、前壳体冷却油进口、前壳体冷却油出口、排气孔、前壳体冷却流道和前壳体环形腔，前壳体冷却油出口与排气孔分别设置于前壳体上方的相邻两侧面，前壳体冷却流道在前壳体内设置为九个，前壳体环形腔一侧由前封盖、第一前封盖密封圈、第二前封盖密封圈密封，前壳体环形腔与前壳体冷却油进口相通；所述的后壳体上设置有内孔、穿线孔、卸油槽、第二泄油口和后壳体冷却流道，后壳体冷却流道设置为九个，后壳体正上方不开设流道，后壳体最底面流道为半开型，用于设置第二卸油口和卸油槽，第二卸油口与卸油槽相通；所述的后端盖上设有后端盖冷却流道、后端盖环形腔、后端盖流道，所述的后端盖冷却流道设置为九个，后端盖流道沟通后端盖环形腔和后端盖冷却流道，后端盖环形腔一侧由后封盖和后封盖密封圈密封；所述的前壳体、后壳体、后端盖和前封盖均为十棱柱式结构，前壳体、后壳体、后端盖和前封盖上的九个冷却流道一一对应；所述的主轴与第一轴承、第二轴承结合的外侧分别设有第一单向唇形密封圈、第二单向唇形密封圈、挡圈、密封圈压盖，主轴与外壳体之间还设置有双向唇形密封圈和弹簧挡圈，所述的第二单向唇形密封圈通过第六螺钉安装在后端盖上，所述的后壳体上还设置有电机盒和第一吊环，所述的前壳体上设置有第二吊环；所述的主轴上设置有第一中心孔、第二中心孔、配流轴、内花键、卸油孔和出油孔，其中出油孔为双排侧位均布在主轴上，卸油孔通过第二中心孔与马达端盖上第一卸油口相通。
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