一体化高转速斜盘旋转式电机泵的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种一体化高转速斜盘旋转式电机泵。包括电机泵壳体和集成地安装在电机泵壳体中的五相容错永磁无刷直流电机和斜盘，电机泵壳体为由大、小端壳体相连的结构，大端壳体端面安装有端盖，并通过密封圈进行密封，小端壳体端面安装有后泵体；大、小端壳体内的大、小端腔连接相通，分别装有五相容错永磁无刷直流电机和斜盘机构，电机与斜盘机构同轴连接，斜盘旋转带动一端伸入到后泵体中的配流轴同步旋转。本发明将斜盘旋转式轴向柱塞泵和五相容错永磁无刷直流电机沿轴向串接并集成在同一壳体内，大大降低了径向尺寸，减小了转动惯量，提高了动态响应速度；可靠性及容错能力强，进一步增大了功率密度，更易和液压缸进行集成。
【专利说明】
一体化高转速斜盘旋转式电机泵
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种一体化高转速电机栗，特别是涉及一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗。
【背景技术】
[0002]电机栗即电动机驱动栗，即电机不经联轴器通过花键直接与液压栗相连，是一种广泛使用的液压动力单元。上世纪90年代以来，由于进一步缩小液压动力单元体积，提高功率密度的需要，出现了将电机与栗高度融合的一体化电机栗，一体化主要体现在柱塞栗和电机轴直接相连，共用一个壳体，或更进一步将电机转子和液压栗转子进行融合(将液压栗转子嵌套进电机转子)。一体化的设计不仅仅大大提高了液压动力单元的功率密度，同时也降低了动力源的噪声，减小了油液泄露和污染的可能性，提高了散热性能和可靠性，具有广阔的应用前景。在上述思想的指导下，相关研究人员设计开发了各种类型的一体化电机栗，进行了大量有益的探索，提出了将齿轮栗、叶片栗、轴向柱塞栗与异步感应电机或永磁同步电机进行融合的一体化电机栗方案。
[0003]上述各种方案，仍然存在着某些不足，使用叶片栗或齿轮栗的电机栗(如专利200710305961.3电机内嵌叶片栗)不能适用于高压高转速工况，限制了功率密度的进一步提升;传统形式的轴向柱塞栗虽然能适用于高压高转速的工况，但其在高转速下由于吸油阻力及离心力的增大，导致运动部件如缸体、滑靴等倾覆可能性增大，转子组件搅拌壳体内油液搅拌损失较大等因素都使其在高转速下性能急剧下降。
[0004]将液压栗转子嵌套进电机转子的方案存在着径向尺寸大，转动惯量大，动态响应慢的特点，并不适合与轴向尺寸较大的液压缸集成以组成电液作动器;异步感应电机作为电机栗驱动电机，其功率因数及功率密度低，动态较差;普通永磁同步电机在功率密度及动态性能上有所改进，但容错性能较差，可靠性有待提高。
【发明内容】
[0005]为了解决【背景技术】中存在的问题，进一步提高电机栗功率密度及容错性能，本发明将斜盘旋转式轴向柱塞栗适用于高压高转速工况、工艺结构简单的优点与多相容错永磁无刷直流电机功率密度大、容错及控制性能好的优点结合起来，采用集成化的设计思路，提出了一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗。
[0006]本发明采用的技术方案是:
[0007]本发明包括电机栗壳体和集成地安装在电机栗壳体中的电机和斜盘，电机栗壳体为由大端壳体和小端壳体相连的结构，大端壳体端面安装有端盖，并通过密封圈进行密封；小端壳体端面安装有后栗体，并通过密封圈进行密封;大端壳体和小端壳体内分别设有大端腔和小端腔，大端腔和小端腔连接相通，大端腔内安装有电机，小端腔内安装有斜盘机构，电机与斜盘机构同轴连接，斜盘机构一端伸入到后栗体中；端盖上开设用于排出冷却油液的后端盖泄油口，大端壳体和小端壳体之间过渡的大端台阶面上设有用于加入冷却油液进行冷却的电机栗壳体油口，后栗体上分别设有用于油液进入和排出的后栗体第一油口和后栗体第二油口。
[0008]所述的电机包括电机定子、电机转子保护套、永磁体、定子线圈、电机轴和角接触球轴承，电机轴两端采用角接触球轴承支承在端盖的盲孔以及大端壳体和小端壳体之间的内端孔上，永磁体位于电机轴中部的周围并在外部通过电机转子保护套包覆，电机定子位于电机转子保护套和电机栗壳体内壁之间，电机定子和电机转子保护套之间存在间隙；电机定子中以相邻两个绕制槽为一组，绕制有一个定子线圈；冷却油液从上部的电机栗壳体油口进入并充满大端壳体，对电机冷却后从下部的后端盖泄油口流出。
[0009]所述的电机采用五相容错永磁无刷直流电机，五相容错永磁无刷直流电机采用六极十槽结构，定子线圈以单层集中绕组形式绕在电机定子相邻绕制槽之间的定子齿上。
[0010]所述的永磁体包括S极永磁体与N极永磁体，S极永磁体与N极永磁体交错排布在电机轴周面，相邻的S极永磁体与N极永磁体之间均设有隔磁条，均用隔磁条隔离。
[0011]所述的斜盘机构包括斜盘、回程盘、配流轴、柱塞和滑靴，斜盘两端分别为轴端和斜盘端，斜盘轴端经花键和所述电机的电机轴同轴连接，斜盘轴端经圆锥滚子轴承支承在电机栗壳体的小端壳体中；斜盘斜盘端的侧壁开设有动平衡孔，斜盘的斜盘端端面中间设有圆凸台，圆凸台开有中心通孔，配流轴一端通过平键套入中心通孔，使得配流轴与斜盘同轴连接;配流轴另一端伸入到后栗体的中心孔内，配流轴伸入到后栗体中心孔内的表面镀铜；
[0012]后栗体连接电机栗壳体的端面中间设有用于配合定位的凸台，凸台嵌入到小端壳体的端面内，凸台端面沿圆周间隔均布设有多个柱塞孔，每个柱塞孔中均装有柱塞;斜盘斜盘端端面沿圆周间隔均布安装有滑靴，滑靴通过回程盘压装在斜盘斜盘端端面，滑靴一端贯穿出回程盘上的通孔与后栗体上各自对应的柱塞连接。
[0013]所述的电机栗壳体内端孔上的角接触球轴承和圆锥滚子轴承一端之间连接有定位板，利用定位板定位角接触球轴承和圆锥滚子轴承之间的轴向位置；圆锥滚子轴承另一端和后栗体凸台端面之间连接有套筒，利用套筒固定圆锥滚子轴承的轴向位置，固定圆锥滚子轴承的外圈后进而固定定位板，从而预紧角接触球轴承;配流轴的中部通过半圆卡环顶在后栗体凸台的端面，形成轴向定位；
[0014]所述的回程盘为与斜盘斜盘端吻合的倾斜盘状结构，回程盘沿圆周均布开有用于安装滑靴的通孔，回程盘通过滑动轴承套在斜盘圆凸台外，圆凸台端部设有用于将回程盘插装后轴向定位的凸缘。
[0015]所述的配流轴为阶梯轴结构，阶梯轴小端端部外壁开有键槽，键槽通过平键与斜盘圆凸台的中心通孔的键槽连接;阶梯轴小端在靠近大端处设有环形卡槽，环形卡槽上嵌套有两个半圆卡环，半圆卡环的外端面顶在后栗体凸台的端面上;所述的半圆卡环上开设通油孔和卡环连接孔，半圆卡环通过卡环连接孔孔固定在后栗体，通油孔位于内圈，通油孔用于将小端壳体和后栗体内的油液连通；
[0016]所述的配流轴阶梯轴大端端面上的两侧分别设有通油孔，配流轴阶梯轴大端外壁沿轴向向外依次开有配油口、配流轴第一油口和配流轴第二油口，配油口为分别开在配流轴两侧且不相通的半圆槽，配流轴第一油口为与配油口其一半圆槽位于同一侧的半圆槽，配流轴第二油口为与配油口另一半圆槽位于同一侧的半圆槽，配油口的两个半圆槽分别与两个通油孔连通，配流轴第一油口的半圆槽与其中一通油孔连通，配流轴第二油口的半圆槽与另一通油孔连通;配油口和配流轴第一油口之间、配流轴第一油口和配流轴第二油口以及配流轴第二油口和配流轴阶梯轴大端端面之间的配流轴外壁的两侧开有用于避免配流轴卡死的压力平衡油槽，两侧压力平衡油槽分别经各自的通油小孔与两个通油孔连通；
[0017]各个柱塞孔底部均经连通管道与后栗体中心孔连接相通，柱塞轴端装在柱塞孔中，轴端端面开有盲孔，柱塞球端上开有出油口，出油口与盲孔底部连通，柱塞球端嵌入到滑靴一端面的球槽中，球槽底部与滑靴另一端面经通孔连通;后栗体外壁分别开有后栗体第一油口和后栗体第二油口，后栗体小端端面上开设后栗体泄油口，后栗体中心孔内设有两道环形凹槽，两道环形凹槽经内部管路与后栗体外壁上的后栗体第一油口和后栗体第二油口连通，后栗体第一油口的环形凹槽与配流轴第一油口对应相通，后栗体第二油口的环形凹槽与配流轴第二油口对应相通；
[0018]进油油路是，油液经后栗体第一油口进入到对应的环形凹槽，再由配流轴上配流轴第一油口进入配流轴其中一侧的通油孔中，再由配油口经柱塞孔底部与后栗体中心孔的连通管道流入到处于吸油行程的柱塞孔中，完成栗吸油过程；出油油路是，高压油液从处于排油行程的柱塞孔经柱塞孔底部与后栗体中心孔的连通管道流入到另一侧配油口，进入配流轴另一侧的通油孔中，再由配流轴上配流轴第二油口进入对应的环形凹槽，经后栗体第二油口流出；泄油油路是，柱塞孔内泄露油液一部分经柱塞孔和柱塞之间的间隙进入到电机栗壳体小端腔;一部分油液经柱塞球端出油口进入到滑靴另一端面空腔中，然后从滑靴和斜盘之间的间隙流入到电机栗壳体小端腔;另一部分经配油口从配流轴和后栗体中心孔间隙中流出，大部分经半圆卡环的通油孔进入电机栗壳体小端腔，小部分经后栗体泄油口流出；电机栗壳体小端腔内油液经电机栗壳体大端腔从后端盖泄油口流出。
[0019]所述的进油油路和出油油路当电机旋转方向相反时，油路互换，进油油路为出油油路，出油油路为进油油路；
[0020]所述的后栗体上加工有用于加工柱塞孔底部连通管道的后栗体工艺孔，后栗体上凸台外的端面上开有后栗体螺纹连接孔，后栗体上通过后栗体螺纹连接孔固定连接在电机栗壳体小端壳体端面上，并通过第二密封圈密封。
[0021]所述的五相容错永磁无刷直流电机采用6极10槽分数槽、单层集中绕组。
[0022]所述的电机栗壳体一次装夹加工成形。
[0023]所述回程盘采用了固定间隙式回程式机构。
[0024]本发明具有的有益效果是:
[0025]本发明电机栗将斜盘旋转式轴向柱塞栗和五相容错永磁无刷直流电机相融合，功率密度，动态性能、容错性及可靠性较以前方案都有较大提高，可广泛用于航空、船舶、移动机器人等领域。其优势主要体现在以下几个方面:
[0026](I)斜盘旋转式轴向柱塞栗与传统缸体旋转的轴向柱塞栗相比，结构简化、加工及装配工艺难度降低，消除了缸体、柱塞-滑靴组件所受离心力，大大降低了高转速下的吸油阻力和工作噪声，使得其更适于在高转速下工作，进一步提高了柱塞栗功率密度；
[0027](2)斜盘和电机共用一次装夹加工成形的电机栗壳体，不仅保证了电机和柱塞栗之间的同轴度，而且更易利用壳体泄露油液对电机进行冷却，避免了旋转密封的使用，进一步降低了工艺难度，提高了可靠性；
[0028](3)五相十槽六极永磁无刷直流电机采用了分数槽单层集中绕组技术，大大提高了电机的容错及可靠性，使得电机在某相短路或断路时仍能正常工作，同时油冷方式也保证了高功率密度电机的散热能力。
[0029](4)采用安装在固定的后栗体上的半圆卡环固定配流轴，避免了配流轴工作时发生轴向窜动的可能性，大大提高了可靠性。
[0030](5)固定间隙式回程机构的采用简化了回程机构，避免了回程弹簧及球铰的使用；
[0031](6)该电机栗径向尺寸小、轴向尺寸较大，且能够双向旋转，易于与径向尺寸小，轴向尺寸相对较大的液压缸集成，组成新型电液作动器。
【附图说明】
[0032]附图1是本发明的结构示意图；
[0033]图2是图1中斜盘、滑靴-柱塞组件的局部放大图
[0034]图3是图1中的A-A剖面；
[0035]图4是图1中的B-B剖面；
[0036]图5是图1中的C-C剖面；
[0037]图6是图1中的D-D剖面；
[0038]图7是图1中的E-E剖面；
[0039]图8是图1中卡环结构图；
[0040]图9是图1中的配流轴等轴测视图。
[0041]图中:1、后端盖，101、后端盖泄油口，102、后端盖连接螺纹孔，2、第一密封圈，3、电机栗壳体，301、电机栗壳体油口，4、电机定子，401、电机定子齿，402、电机定子槽，5、电机转子保护套，6、永磁体，601、_及永磁体，602、S极永磁体，7、定子线圈，8、电机轴，9、角接触球轴承，10、圆锥滚子轴承，11、斜盘，1101、动平衡孔，12、滑靴，13、柱塞，14、后栗体，1401、后栗体螺纹连接孔，1402、后栗体工艺孔，1403、柱塞孔，1404、后栗体第一油口，1405、后栗体第二油口，1406、后栗体泄油口，15、配流轴，1501、通油孔，1502、压力平衡油槽，1503、通油小孔、1504、配油口、1505、配流轴第一油口、1506、环形卡槽、1507、键槽，1508、配流轴第二油口，16、第二密封圈，17、半圆卡环，1701、卡环连接孔、1702、卡环通油孔，18、滑动轴承，19、回程盘，20、套筒，21、键，22、定位板，23、隔磁条。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图1到图9和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0043]如图1所示，本发明包括电机栗壳体3和集成地安装在电机栗壳体3中的电机和斜盘11，电机栗壳体3为由大端壳体和小端壳体相连的结构，大端壳体端面通过螺纹孔102安装有端盖I，并通过第一密封圈2进行密封;小端壳体端面通过螺纹孔1401安装有后栗体14，并通过第二密封圈16进行密封;大端壳体和小端壳体内分别设有大端腔和小端腔，大端腔和小端腔连接相通，大端腔内安装有电机，小端腔内安装有斜盘机构，电机与斜盘机构同轴连接，斜盘机构一端伸入到后栗体14中；端盖I上开设用于排出冷却油液的后端盖泄油口101，大端壳体和小端壳体之间过渡的大端台阶面上设有用于加入冷却油液进行冷却的电机栗壳体油口 301，端盖I外端面设置凸台用于定位，后栗体14上分别设有用于油液进入和排出的后栗体第一油口 1404和后栗体第二油口 1405，后栗体14小端端面上开设后栗体泄油口 1406用于排出泄露油液。
[0044]如图3所不，电机包括电机定子4、电机转子保护套5、永磁体6、定子线圈7、电机轴8和角接触球轴承9，电机轴8两端采用角接触球轴承9支承在端盖I的盲孔以及大端壳体和小端壳体之间的内端孔上，永磁体6位于电机轴8中部的周围并在外部通过电机转子保护套5包覆，电机定子4位于电机转子保护套5和电机栗壳体3内壁之间，电机定子4和电机转子保护套5之间存在间隙；电机定子4中以相邻两个定子槽为一组，绕制有一个定子线圈7;冷却油液从上部的电机栗壳体油口 301进入并充满大端壳体，对电机冷却后从下部的后端盖泄油口 101流出。
[0045]如图3所示，电机采用五相容错永磁无刷直流电机，五相容错永磁无刷直流电机和斜盘11共用一个电机栗壳体3，五相容错永磁无刷直流电机采用六极十槽结构，定子线圈7以单层集中绕组形式绕在电机定子4相邻定子槽之间的定子齿401，即定子线圈7以隔齿绕制的方式绕制在电机定子齿401上，且每个定子槽402内只含有一个线圈。
[0046]如图3所示，永磁体6包括S极永磁体601与N极永磁体602，S极永磁体601与N极永磁体602交错排布在电机轴8周面，瓦片状S极永磁体601和N极永磁体602用高强度粘性胶安装在电机轴8上，相邻的S极永磁体601与N极永磁体602之间均用隔磁条23隔离。
[0047]如图1所示，斜盘机构包括斜盘11、回程盘19、配流轴15、柱塞13和滑靴12，斜盘11两端分别为轴端和斜盘端，斜盘11轴端经花键和所述电机的电机轴8同轴连接，斜盘11轴端经圆锥滚子轴承10支承在电机栗壳体3的小端壳体中；斜盘11斜盘端的侧壁开设有动平衡孔1101，斜盘11的斜盘端端面中间设有圆凸台，圆凸台开有中心通孔，配流轴15—端通过平键21套入中心通孔，使得配流轴15与斜盘11同轴连接;配流轴15另一端伸入到后栗体14的中心孔内，配流轴15伸入到后栗体14中心孔内的表面镀铜。
[0048]如图2所示，斜盘11斜盘端端面沿圆周间隔均布安装有滑靴12，滑靴12通过回程盘19压装在斜盘11斜盘端端面，滑靴12—端贯穿出回程盘19上的通孔与后栗体14上各自对应的柱塞13连接。
[0049]电机栗壳体3内端孔上的角接触球轴承9和圆锥滚子轴承10—端之间连接有定位板22，利用定位板22定位角接触球轴承9和圆锥滚子轴承10之间的轴向位置;圆锥滚子轴承10另一端和后栗体14凸台端面之间连接有套筒20，利用套筒20固定圆锥滚子轴承10的外圈；进而固定定位板22，从而固定预紧角接触球轴承9，配流轴15的中部通过半圆卡环17顶在后栗体14凸台的端面，形成轴向定位。电机旋转带动斜盘11旋转，进而带动配流轴15同步旋转，回程盘19保持周向不旋转。回程盘19为与斜盘11斜盘端吻合的倾斜盘状结构，回程盘19沿圆周均布开有用于安装滑靴12的通孔，回程盘19通过滑动轴承18套在斜盘11圆凸台夕卜，圆凸台端部设有用于将回程盘19插装后轴向定位的凸缘。
[0050]后栗体14连接电机栗壳体3的端面中间设有用于配合定位的凸台，凸台嵌入到小端壳体的端面内，凸台端面沿圆周间隔均布设有与柱塞个数相同的柱塞孔1403，每个柱塞孔1403中均装有柱塞13。
[0051 ]如图9所示，配流轴15为阶梯轴结构，阶梯轴小端端部外壁开有键槽1507，键槽1507通过平键21与斜盘11圆凸台的中心通孔的键槽连接，使得配流轴15与斜盘11同步旋转。配流轴15阶梯轴大端端面上的两侧分别设有沿轴向的通油孔1501，配流轴15阶梯轴大端外壁沿轴向向外依次开有配油口 1504、配流轴第一油口 1505和配流轴第二油口 1508，配油口 1504为分别开在配流轴15两侧且不相通的半圆槽，配流轴第一油口 1505为开在配流轴15—侧且与配油口 1504其一半圆槽位于同一侧的半圆槽，配流轴第二油口 1508为开在配流轴15—侧且与配油口 1504另一半圆槽位于同一侧的半圆槽，配油口 1504的两个半圆槽分别与两个通油孔1501连通，配流轴第一油口 1505的半圆槽与其中一通油孔1501连通，配流轴第二油口 1508的半圆槽与另一通油孔1501连通;配油口 1504和配流轴第一油口 1505之间、配流轴第一油口 1505和配流轴第二油口 1508以及配流轴第二油口 1508和配流轴15阶梯轴大端端面之间的配流轴15外壁的两侧开有用于避免配流轴卡死的压力平衡油槽1502，如图6所示，两侧压力平衡油槽1502分别经各自的通油小孔1503与两个通油孔1501连通，通油小孔1503用于将油液引入到压力平衡油槽1502中，避免配流轴在不平衡压力下卡死。
[0052]阶梯轴小端在靠近大端处设有环形卡槽1506，环形卡槽1506上嵌套有两个半圆卡环17，半圆卡环17的外端面顶在后栗体14凸台的端面上。如图8所示，半圆卡环17上开设通油孔1702和卡环连接孔1701，卡环连接孔1701位于外圈，半圆卡环17通过卡环连接孔1701固定在后栗体14，通油孔1702位于内圈，通油孔1702用于将电机栗壳体3小端腔和后栗体中心孔14内的油液连通。
[0053]各个柱塞孔1403底部均经连通管道与后栗体14中心孔连接相通，柱塞13轴端装在柱塞孔1403中，轴端端面开有盲孔，柱塞13球端上开有出油口，出油口与盲孔底部连通，柱塞13球端嵌入到滑靴12—端面的球槽中，球槽底部与滑靴12另一端空腔经通孔连通。
[0054]如图5和图7所示，后栗体14外壁分别开有后栗体第一油口 1404和后栗体第二油口1405，后栗体小端端面上开设后栗体泄油口，后栗体14中心孔内设有两道环形凹槽，两道环形凹槽经内部管路与后栗体14外壁上的后栗体第一油口 1404和后栗体第二油口 1405连通，后栗体第一油口 1404的环形凹槽与配流轴第一油口 1505对应相通，后栗体第二油口 1405的环形凹槽与配流轴第二油口 1508对应相通。
[0055]如图4所示，后栗体上14加工有用于加工柱塞孔1403底部连通管道的后栗体工艺孔1402，其带有螺纹部分用于安装螺堵，该连通管道用于联通柱塞孔1403和配流轴15的配油口 1504。后栗体上14凸台外的端面上开有后栗体螺纹连接孔1401，后栗体上14通过后栗体螺纹连接孔1401固定连接在电机栗壳体3小端壳体端面上，并通过第二密封圈16密封。
[0056]本发明的工作过程如下:
[0057]装配时首先将加工好动平衡孔1101的斜盘11、滑靴12、柱塞13、回程盘19、滑动轴承18按照图2所示装配在一起，形成斜盘组件，其次将定位板22装入电机栗壳体3小端腔体内，然后将圆锥滚子轴承10，装配好的斜盘组件依次装入，再次将后栗体工艺孔1402和配流轴15上的两个通油孔1501均用堵头堵住后，将配流轴15阶梯轴大端装入后栗体14中心孔内，并将两个半圆卡环17嵌套进配流槽15，并通过卡环连接孔1701安装在后栗体14上，形成后栗体组件，然后利用后栗体凸台的定位作用，安装后栗体组件到电机栗壳体3上，后用螺柱紧固。最后将电机由电机栗壳体3大端腔体一侧装入后，安装后端盖I，至此完成装配过程。
[0058]工作时，将低压冷却油液经电机栗壳体油口301引入，流经电机气隙后流向后端盖泄油口 101，用以避免电机温度过高。给电机通入适当电流，电机输出扭矩使得电机轴8旋转带动斜盘11和配流轴12同步旋转，在斜盘旋转和回程盘19的作用下，柱塞13在柱塞孔1403内做周期性往复运动:当柱塞13伸出时，其处于吸油形程，将油液从一侧配油口 1504吸入；当柱塞13伸入时，其处于排油形程，将油液向另一侧配油口 1504排出，完成栗吸油排油功能，具体来说:进油油路是，油液经后栗体第一油口 1404进入到对应的环形凹槽，再由配流轴15上配流轴第一油口 1505进入配流轴15其中一侧的通油孔1501中，再由配油口 1504经柱塞孔1403底部与后栗体14中心孔的连通管道流入到处于吸油行程的柱塞孔1403中，完成栗吸油过程。出油油路是，高压油液从处于排油行程的柱塞孔1403经柱塞孔1403底部与后栗体14中心孔的连通管道流入到另一侧配油口 1504，进入配流轴15另一侧的通油孔1501中，再由配流轴15上配流轴第二油口 1505进入对应的环形凹槽，经后栗体第二油口 1405流出；泄油油路是，柱塞孔1403内泄露油液一部分经柱塞孔1403和柱塞13之间的间隙进入到电机栗壳体3小端腔;一部分油液经柱塞13球端出油口进入到滑靴12另一端面空腔中，然后从滑靴12和斜盘11之间的间隙流入到电机栗壳体3小端腔；另一部分经配油口 1504从配流轴15和后栗体14中心孔间隙中流出，大部分经半圆卡环17的通油孔1702进入电机栗壳体3小端腔，小部分经后栗体泄油口 1406流出；电机栗壳体3小端腔内油液经电机栗壳体3大端腔从后端盖泄油口 101流出。当电机旋转方向相反时，所述的进油油路和出油油路互换。
[0059]由此，本发明将斜盘旋转式轴向柱塞栗适用于高压高转速工况、工艺结构简单的优点与多相容错永磁无刷直流电机功率密度大、容错及控制性能好的优点结合起来，采用集成化设计思路，将斜盘旋转式轴向柱塞栗和五相容错永磁无刷直流电机沿轴向串接并集成在一个壳体内，大大降低了径向尺寸，减小了转动惯量，提高了动态响应速度;其结构简单，工艺性好，可靠性及容错能力强，在高转速下能够可靠工作，更进一步提高了功率密度；能够实现双向旋转和径向尺寸小，轴向尺寸相对较大的优点，使得更易和液压缸进行集成，组成新型电液作动器。
[0060]上述【具体实施方式】用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗，其特征在于:包括电机栗壳体(3)和集成地安装在电机栗壳体(3)中的电机和斜盘(11)，电机栗壳体(3)为由大端壳体和小端壳体相连的结构，大端壳体端面安装有端盖(I)，并通过第一密封圈(2)进行密封;小端壳体端面安装有后栗体(14)，并通过第二密封圈(16)进行密封； 大端壳体和小端壳体内分别设有大端腔和小端腔，大端腔和小端腔连接相通，大端腔内安装有电机，小端腔内安装有斜盘机构，电机与斜盘机构同轴连接，斜盘机构一端伸入到后栗体(14)中；端盖(I)上开设用于排出冷却油液的后端盖泄油口(101)，大端壳体和小端壳体之间过渡的大端台阶面上设有用于加入冷却油液进行冷却的电机栗壳体泄油口(301)，后栗体(14)上分别设有用于油液进入和排出的后栗体第一油口(1404)和后栗体第二油口(1405)。2.根据权利要求1所述的一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗，其特征在于:所述的电机包括电机定子(4)、电机转子保护套(5)、永磁体(6)、定子线圈(7)、电机轴(8)和角接触球轴承(9)，电机轴(8)两端采用角接触球轴承(9)支承在端盖(I)的盲孔以及大端壳体和小端壳体之间的内端孔上，永磁体(6)位于电机轴(8)中部的周围并在外部通过电机转子保护套(5)包覆，电机定子(4)位于电机转子保护套(5)和电机栗壳体(3)内壁之间，电机定子(4)和电机转子保护套(5)之间存在间隙；电机定子(4)中以相邻两个绕制槽为一组，绕制有一个定子线圈(7);冷却油液从上部的电机栗壳体油口(301)进入并充满大端壳体，对电机冷却后从下部的后端盖泄油口(101)流出。3.根据权利要求2所述的一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗，其特征在于:所述的电机采用五相容错永磁无刷直流电机，五相容错永磁无刷直流电机采用六极十槽结构，定子线圈(7)以单层集中绕组形式绕在电机定子(4)相邻绕制槽之间的定子齿(401)上。4.根据权利要求2所述的一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗，其特征在于:所述的永磁体(6)包括S极永磁体(601)与N极永磁体(602)，S极永磁体(601)与N极永磁体(602)交错排布在电机轴(8)周面，相邻的S极永磁体(601)与N极永磁体(602)之间均用隔磁条(23)隔离。5.根据权利要求1所述的一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗，其特征在于:所述的斜盘机构包括斜盘(U)、回程盘(19)、配流轴(15)、柱塞(13)和滑靴(12)，斜盘(11)两端分别为轴端和斜盘端，斜盘(11)轴端经花键和所述电机同轴连接，斜盘(11)轴端经圆锥滚子轴承(10)支承在电机栗壳体(3)的小端壳体中；斜盘(I I)斜盘端的侧壁开设有动平衡孔(1101)，斜盘(11)的斜盘端端面中间设有圆凸台，圆凸台开有中心通孔，配流轴(15)—端通过平键(21)套入中心通孔，使得配流轴(15)与斜盘(11)同轴连接;配流轴(15)另一端伸入到后栗体(14)的中心孔内，配流轴(15)伸入到后栗体(14)中心孔内的表面镀铜； 后栗体(14)连接电机栗壳体(3)的端面中间设有用于配合定位的凸台，凸台嵌入到小端壳体的端面内，凸台端面沿圆周间隔均布设有多个柱塞孔(1403)，每个柱塞孔(1403)中均装有柱塞(13); 斜盘(11)斜盘端端面沿圆周间隔均布安装有滑靴(12)，滑靴(12)通过回程盘(19)压装在斜盘(11)斜盘端端面，滑靴(12)—端贯穿出回程盘(19)上的通孔与后栗体(14)上各自对应的柱塞(13)连接。6.根据权利要求5所述的一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗，其特征在于:所述的电机栗壳体(3)内端孔上的角接触球轴承(9)和圆锥滚子轴承(10) —端之间连接有定位板(22)，利用定位板(22)定位角接触球轴承(9)和圆锥滚子轴承(10)之间的轴向位置;圆锥滚子轴承(10)另一端和后栗体(14)凸台端面之间连接有套筒(20)，利用套筒(20)固定圆锥滚子轴承(10)的轴向位置，从而预紧角接触球轴承(9);配流轴(15)的中部通过半圆卡环(17)顶在后栗体(14)凸台的端面，形成轴向定位； 所述的回程盘(19)为与斜盘(11)斜盘端吻合的倾斜盘状结构，回程盘(19)沿圆周均布开有用于安装滑靴(12)的通孔，回程盘(19)通过滑动轴承(18)套在斜盘(11)圆凸台外，圆凸台端部设有用于将回程盘(19)插装后轴向定位的凸缘。7.根据权利要求6所述的一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗，其特征在于:所述的配流轴(15)为阶梯轴结构，阶梯轴小端端部外壁开有键槽(1507)，键槽(1507)通过平键(21)与斜盘(11)圆凸台的中心通孔的键槽连接；阶梯轴小端在靠近大端处设有环形卡槽(1506)，环形卡槽(1506)上嵌套有两个半圆卡环(17)，半圆卡环(17)的外端面顶在后栗体(14)凸台的端面上； 所述的半圆卡环(17)上开设通油孔(1702)和卡环连接孔(1701)，半圆卡环(17)通过卡环连接孔(1701)固定在后栗体(14)，通油孔(1702)位于内圈，通油孔(1702)用于将小端壳体和后栗体(14)内的油液连通； 所述的配流轴(15)阶梯轴大端端面上的两侧分别设有通油孔(1501)，配流轴(15)阶梯轴大端外壁沿轴向向外依次开有配油口( 1504)、配流轴第一油口( 1505)和配流轴第二油口(1508)，配油口(1504)为分别开在配流轴(15)两侧且不相通的半圆槽，配流轴第一油口(1505)为与配油口(I504)其一半圆槽位于同一侧的半圆槽，配流轴第二油口(1508)为与配油口( 1504)另一半圆槽位于同一侧的半圆槽，配油口( 1504)的两个半圆槽分别与两个通油孔(1501)连通，配流轴第一油口(1505)的半圆槽与其中一通油孔(1501)连通，配流轴第二油口(1508)的半圆槽与另一通油孔(1501)连通； 配油口(1504)和配流轴第一油口(1505)之间、配流轴第一油口( 1505)和配流轴第二油口(1508)以及配流轴第二油口(1508)和配流轴(15)阶梯轴大端端面之间的配流轴(15)外壁的两侧开有用于避免配流轴卡死的压力平衡油槽(1502)，两侧压力平衡油槽(1502)分别经各自的通油小孔(1503)与两个通油孔(1501)连通； 各个柱塞孔(1403)底部均经连通管道与后栗体(14)中心孔连接相通，柱塞(13)轴端装在柱塞孔(1403)中，轴端端面开有盲孔，柱塞(13)球端上开有出油口，出油口与盲孔底部连通，柱塞(13)球端嵌入到滑靴(12) —端面的球槽中，球槽底部与滑靴(12)另一端面空腔经通孔连通； 后栗体(14)外壁分别开有后栗体第一油口(1404)和后栗体第二油口(1405)，后栗体(14)小端端面上开设后栗体泄油口(1406)，后栗体(14)中心孔内设有两道环形凹槽，两道环形凹槽经内部管路与后栗体(14)外壁上的后栗体第一油口(1404)和后栗体第二油口(1405)连通，后栗体第一油口( 1404)的环形凹槽与配流轴第一油口(1505)对应相通，后栗体第二油口(1405)的环形凹槽与配流轴第二油口(1505)对应相通； 进油油路是，油液经后栗体第一油口(1404)进入到对应的环形凹槽，再由配流轴(15)上配流轴第一油口(1505)进入配流轴(15)其中一侧的通油孔(1501)中，再由配油口(1504)经柱塞孔(1403)底部与后栗体(14)中心孔的连通管道流入到处于吸油行程的柱塞孔(1403)中，完成栗吸油过程；出油油路是，高压油液从处于排油行程的柱塞孔(1403)经柱塞孔(1403)底部与后栗体(14)中心孔的连通管道流入到另一侧配油口(1504)，进入配流轴(15)另一侧的通油孔(1501)中，再由配流轴(15)上配流轴第二油口(1505)进入对应的环形凹槽，经后栗体第二油口(1405)流出；当电机旋转方向相反时，所述的进油油路和出油油路互换；泄油油路是，柱塞孔(1403)内泄露油液一部分经柱塞孔(1403)和柱塞(13)之间的间隙进入到电机栗壳体(3)小端腔;一部分油液经柱塞(13)球端出油口进入到滑靴(12)另一端面空腔中，然后从滑靴(12)和斜盘(11)之间的间隙流入到电机栗壳体(3)小端腔;另一部分经配油口(1504)从配流轴(15)和后栗体(14)中心孔间隙中流出，大部分经半圆卡环(17)的通油孔(1702)进入电机栗壳体(3)小端腔，小部分经后栗体泄油口(1406)流出；电机栗壳体(3)小端腔内油液经电机栗壳体(3)大端腔从后端盖泄油口(101)流出。8.根据权利要求5所述的一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗，其特征在于:所述的后栗体上(14)加工有用于加工柱塞孔(1403)底部连通管道的后栗体工艺孔(1402)，后栗体上(14)凸台外的端面上开有后栗体螺纹连接孔(1401)，后栗体上(14)通过后栗体螺纹连接孔(1401)固定连接在电机栗壳体(3)小端壳体端面上，并通过第二密封圈(16)密封。9.根据权利要求3所述的一种一体化高转速斜盘旋转式电机栗，其特征在于:所述的五相容错永磁无刷直流电机采用6极10槽分数槽、单层集中绕组。
【文档编号】F04B1/14GK106032794SQ201610624553
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】欧阳小平, 李磊, 王天照, 杨华勇
【申请人】浙江大学