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CN111306032A - 一种自散热式电磁直驱柱塞泵 - Google Patents

一种自散热式电磁直驱柱塞泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自散热式电磁直驱柱塞泵，包括直线电机动子、定子、端盖，液压缸缸体、活塞以及单向阀组件，其特征在于直线电机动子与液压缸活塞集成，两者将液压缸的内腔分为泵液腔Q与泵气腔（A1、A2），泵气腔通过直线电机动子与定子之间的气隙以及直线电机端盖的通气孔与环境相通；直线电机动子直接驱动液压缸活塞往复运动，在单向阀组的配流下泵液腔完成液体的泵吸，同时在泵气腔中泵吸空气对直线电机内部实施强制风冷散热,其中泵气腔A1体积大于泵气腔A2，以强化对直线电机内部的散热，同时直线电机动子与液压缸活塞集成也强化了液体对直线电机的散热作用。本发明解决电磁直驱柱塞泵直线电机发热严重、特别是内部散热困难的问题。

Description

一种自散热式电磁直驱柱塞泵
技术领域
本发明涉及柱塞泵技术领域，尤其涉及一种电磁直驱柱塞泵。
背景技术
柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合。其中斜盘式柱塞泵效率较高、耐压性能较好，可以实现多种变量功能，是目前市场中的主流柱塞泵。然而其中的摩擦副多，润滑状况复杂，也限制了其性能的进一步提升。
随着直线直驱技术的发展，采用直线电机直接驱动柱塞泵活塞，从而取消“斜盘”等旋转到直线的运动转换机构，实现高效的直接驱动成为的柱塞泵发展的一个重要趋势。然而，由于运动转换机构的取消，柱塞泵结构更加紧凑，驱动电机的有效散热问题更加突出。其中，直驱柱塞泵的驱动电机内部如何有效散热，且不影响直驱柱塞泵的紧凑性，成为了技术发展的难点。
本发明的一种自散热式电磁直驱柱塞泵，采用直线电机动子直接驱动液压缸活塞往复运动，在单向阀组的配流下泵液腔完成液体的泵吸，同时在泵气腔中泵吸空气对直线电机内部实施强制风冷散热，在不增加附加装置、不影响结构紧凑性的前提下解决电磁直驱柱塞泵发热严重、特别是内部散热困难的问题。
发明内容
设计一种电动接合套式换挡机构目的在于，采用直线电机动子直接驱动液压缸活塞往复运动，在单向阀组的配流下泵液腔完成液体的泵吸，同时在泵气腔中泵吸空气对直线电机内部实施强制风冷散热，在不增加附加装置、不影响结构紧凑性的前提下解决电磁直驱柱塞泵发热严重、特别是内部散热困难的问题。
一种自散热式电磁直驱柱塞泵，包括直线电机端盖（1）、外定子（2）、内定子（3）、动子（4），液压缸缸体（5）、液压缸活塞（6）、阀块（7）、出液阀（8）、进液阀（9）以及气隙（10）；其特征包括直线电机外定子（2）与内定子（3）通过直线电机端盖（1）同轴固定，电机外定子（2）与阀块（7）通过液压缸缸体（5）采用螺钉同轴固定且轴向端面相互平行，阀块（7）安装出液阀（8）以及进液阀（9）轴线与直线电机轴线平行，作电磁直驱柱塞泵定子；直线电机动子（4）与液压缸活塞（6）通过沉头螺钉连接，作电磁直驱柱塞泵动子；直线电机外定子（2）与内定子（3）的轴向两端面分别在同一平面上且与液压缸活塞（6）轴向端面以及直线电机动子（4）轴向端面平行；直线电机外定子（2）与内定子（3）之间为气隙（10），柱塞泵动子安装在气隙（10）以及液压缸缸体（5）形成的内部空腔中，液压缸活塞（6）与液压缸缸体（5）之间采用滑动密封，电磁直驱柱塞泵动子且能够沿轴向运动；直线气隙（10）被直线电机动子（4）分成内、外气隙，液压缸缸体（5）内腔被柱塞泵动子分为泵液腔Q与泵气腔（A1、A2），其中A2的体积大于A1；泵气腔A1、A2仅通过内、外气隙以及直线电机端盖（1）上的通气孔与环境相通，泵气腔A1、A2仅通过内、外气隙相通。
所述直线电机用Halbach永磁阵列以提升气隙磁密，直线电机动子（4）为动圈式或动磁式。
所述直线电机动子（4）直接驱动液压缸活塞（6），柱塞泵动子的行程为液压缸活塞（6）到液压缸缸体（5）泵液腔Q端的内端面的距离与直线电机动子（4）泵气腔端内端面到直线电机内定子（3）泵气腔端端面的距离之和。
所述直线电机端盖（1）上通气孔的轴向截面为矩形，通气孔为大小一致的等径通孔。
所述出液阀（8）以及进液阀（9）为被动单向阀，各自的数量不小于1，出液阀（8）以及进液阀（9）安装端端面与液压缸缸体（5）泵液腔Q端的内端面在同一平面内。
所述直线电机动子（4）直接驱动液压缸活塞（6）集成的柱塞泵动子在泵液腔Q端完成液体泵/吸的同时在泵气腔（A1、A2）中完成空气的吸/泵。
本发明的一种自散热式电磁直驱柱塞泵，采用直线电机动子直接驱动液压缸活塞往复运动，在单向阀组的配流下泵液腔完成液体的泵吸，同时在泵气腔中泵吸空气对直线电机内部实施强制风冷散热，在不增加附加装置、不影响结构紧凑性的前提下解决电磁直驱柱塞泵发热严重、特别是内部散热困难的问题。
本发明的一种自散热式电磁直驱柱塞泵，其直线电机动子直接驱动液压缸活塞取消了旋转到直线的运动转换机构，动力传递路径缩短，效率提高、响应迅速；采用基于采Halbach永磁阵列的永磁直线电机，增强气隙磁场强度，提升了驱动力与响应速度；同时在不增加附加装置的条件下实现自散热，使得结构紧凑性进一步提高。
本发明的一种自散热式电磁直驱柱塞泵，其泵气腔分为两部分，分别主要针对电机不同部分进行强制风冷散热，其中针对电机轴心部分的泵气腔体积较大，泵吸空气的能力较强，以此强化了对内部的强制风冷散热效果。
本发明的一种自散热式电磁直驱柱塞泵具有结构紧凑、响应迅速、自散热等优点，投入产业化应用后将带来巨大的经济效益。
附图说明
图1为本发明的一种自散热式电磁直驱柱塞泵结构示意图。
图2为本发明的一种自散热式电磁直驱柱塞泵端盖轴向视图。
图3为本发明的一种自散热式电磁直驱柱塞泵（直线电机动子为动圈式）。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1至3所示，一种自散热式电磁直驱柱塞泵，包括直线电机端盖（1）、外定子（2）、内定子（3）、动子（4），液压缸缸体（5）、液压缸活塞（6）、阀块（7）、出液阀（8）、进液阀（9）以及气隙（10）；其特征包括直线电机外定子（2）与内定子（3）通过直线电机端盖（1）同轴固定，电机外定子（2）与阀块（7）通过液压缸缸体（5）采用螺钉同轴固定且轴向端面相互平行，阀块（7）安装出液阀（8）以及进液阀（9）轴线与直线电机轴线平行，作电磁直驱柱塞泵定子；直线电机动子（4）与液压缸活塞（6）通过沉头螺钉连接，作电磁直驱柱塞泵动子；直线电机外定子（2）与内定子（3）的轴向两端面分别在同一平面上且与液压缸活塞（6）轴向端面以及直线电机动子（4）轴向端面平行；直线电机外定子（2）与内定子（3）之间为气隙（10），柱塞泵动子安装在气隙（10）以及液压缸缸体（5）形成的内部空腔中，液压缸活塞（6）与液压缸缸体（5）之间采用滑动密封，电磁直驱柱塞泵动子且能够沿轴向运动；直线气隙（10）被直线电机动子（4）分成内、外气隙，液压缸缸体（5）内腔被柱塞泵动子分为泵液腔Q与泵气腔（A1、A2），其中A2的体积大于A1；泵气腔A1、A2仅通过内、外气隙以及直线电机端盖（1）上的通气孔与环境相通，泵气腔A1、A2仅通过内、外气隙相通。
所述直线电机用Halbach永磁阵列以提升气隙磁密，直线电机动子（4）为动圈式或动磁式。其中直线电机动子（4）为动圈式的自散热式电磁直驱柱塞泵如图3所示，其直线电机外定子（2）包括外磁轭（2.1）与永磁阵列（2.2），直线电机动子（4）包括线圈（4.1）以及线圈骨架。作为主要热源的线圈（4.1）往复运动，泵气腔泵吸的空气与线圈（4.1）直接接触，自然热效果进一步提升，为本发明的一种优选方案。
所述直线电机动子（4）直接驱动液压缸活塞（6），柱塞泵动子的行程为液压缸活塞（6）到液压缸缸体（5）泵液腔Q端的内端面的距离与直线电机动子（4）泵气腔端内端面到直线电机内定子（3）泵气腔端端面的距离之和。
所述直线电机端盖（1）上通气孔的轴向截面为矩形，通气孔为大小一致的等径通孔。如图2所示，通气孔（1.1）的总面积需要根据实际工况进行设计，以优化空气的泵吸量以及空气在自散热式电磁直驱柱塞泵内部的运动。
所述出液阀（8）以及进液阀（9）为被动单向阀，各自的数量不小于1，出液阀（8）以及进液阀（9）安装端端面与液压缸缸体（5）泵液腔Q端的内端面在同一平面内。
所述直线电机动子（4）直接驱动液压缸活塞（6）集成的柱塞泵动子在泵液腔Q端完成液体泵/吸的同时在泵气腔（A1、A2）中完成空气的吸/泵。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自散热式电磁直驱柱塞泵，包括直线电机端盖（1）、外定子（2）、内定子（3）、动子（4），液压缸缸体（5）、液压缸活塞（6）、阀块（7）、出液阀（8）、进液阀（9）以及气隙（10）；其特征包括直线电机外定子（2）与内定子（3）通过直线电机端盖（1）同轴固定，电机外定子（2）与阀块（7）通过液压缸缸体（5）采用螺钉同轴固定且轴向端面相互平行，阀块（7）安装出液阀（8）以及进液阀（9）轴线与直线电机轴线平行，作电磁直驱柱塞泵定子；直线电机动子（4）与液压缸活塞（6）通过沉头螺钉连接，作电磁直驱柱塞泵动子；直线电机外定子（2）与内定子（3）的轴向两端面分别在同一平面上且与液压缸活塞（6）轴向端面以及直线电机动子（4）轴向端面平行；直线电机外定子（2）与内定子（3）之间为气隙（10），柱塞泵动子安装在气隙（10）以及液压缸缸体（5）形成的内部空腔中，液压缸活塞（6）与液压缸缸体（5）之间采用滑动密封，电磁直驱柱塞泵动子且能够沿轴向运动；直线气隙（10）被直线电机动子（4）分成内、外气隙，液压缸缸体（5）内腔被柱塞泵动子分为泵液腔Q与泵气腔（A1、A2），其中A2的体积大于A1；泵气腔A1、A2仅通过内、外气隙以及直线电机端盖（1）上的通气孔与环境相通，泵气腔A1、A2仅通过内、外气隙相通。
2.根据权利要求1所述的自散热式电磁直驱柱塞泵，其特征在于所述直线电机用Halbach永磁阵列以提升气隙磁密，直线电机动子（4）为动圈式或动磁式。
3.根据权利要求1所述的自散热式电磁直驱柱塞泵，其特征在于所述直线电机动子（4）直接驱动液压缸活塞（6），柱塞泵动子的行程为液压缸活塞（6）到液压缸缸体（5）泵液腔Q端的内端面的距离与直线电机动子（4）泵气腔端内端面到直线电机内定子（3）泵气腔端端面的距离之和。
4.根据权利要求1所述的自散热式电磁直驱柱塞泵，其特征在于所述直线电机端盖（1）上通气孔的轴向截面为矩形，通气孔为大小一致的等径通孔。
5.根据权利要求1所述的自散热式电磁直驱柱塞泵，其特征在于所述出液阀（8）以及进液阀（9）为被动单向阀，各自的数量不小于1，出液阀（8）以及进液阀（9）安装端端面与液压缸缸体（5）泵液腔Q端的内端面在同一平面内。
6.根据权利要求1所述的自散热式电磁直驱柱塞泵，其特征在于所述直线电机动子（4）直接驱动液压缸活塞（6）集成的柱塞泵动子在泵液腔Q端完成液体泵/吸的同时在泵气腔（A1、A2）中完成空气的吸/泵。
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