一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機的製作方法

2023-05-02 18:10:26

專利名稱：一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及液壓技術和永磁同步發電機，尤其涉及一種集成式的液壓能到電能的轉 換裝置。
背景技術：
採用液壓馬達驅動發電機實現液壓能到電能的轉換在諸多場合可獲得很好的應用，比 如混合動力工程機械的勢能回收、野外供電、風力發電等。以混合動力工程機械勢能回收 為例，液壓馬達和發電機被安裝在系統的回油路，當動臂下放時，勢能形成的回油背壓通 過液壓馬達驅動發電機旋轉，然後採用電容或電池等蓄能裝置存儲發電機發出的電能，從 而將液壓能轉換成電能。目前，該發電裝置一般由分立的液壓馬達、聯軸器和發電機同軸 連接組成，但是這種安裝組合方式的重量和佔用空間均較大，不適合用於如工程機械這樣 的行動裝置。而且液壓馬達和發電機通過聯軸器進行機械傳動，降低了裝置整體的機械效 率。為了控制流量，可通過調節液壓馬達排量或發電機轉速，但排量控制或開環轉速控制 的控制性能均不是很理想。另外，由於液壓馬達有外伸軸，可能存在外洩漏。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，其能減小 整個液壓發電裝置的重量和體積，提高機械效率，同時還能保證具有較好的控制性能。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，包括電 機殼體，在電機殼體的兩側分別固定設置左端蓋和右端蓋，貫穿電機殼體的旋轉軸與電機 殼體轉動相連；在電機殼體內設有空心圓柱型的缸體，缸體套裝在旋轉軸的外表面，缸體 的右側緊貼配油盤，在缸體的左側設置斜盤；在缸體內設有7個或9個貫穿缸體的柱塞孔， 每個柱塞孔內均設有與柱塞孔的內表面密封的滑動相連的柱塞；柱塞的頭部與滑靴轉動相 連，滑靴緊貼斜盤的斜面並沿著斜盤的斜面滑動；在缸體的外圈設置永磁體，帶有定子繞 組的電機定子套裝在永磁體的外部；通油接頭塊與右端蓋固定相連，通油接頭塊上分別設 有進油口和出油口，右端蓋內分別設有進油通道和出油通道，配油盤上分別設有進油窗口和出油窗口，通油接頭塊上的進油口、右端蓋內的進油通道和配油盤上的進油窗口依次相 連通，通油接頭塊上的出油口、右端蓋內的出油通道和配油盤上的出油窗口依次相連通。 作為本發明的集成式液壓驅動的永磁同步發電機的改進在旋轉軸上設有轉速傳感器。
作為本發明的集成式液壓驅動的永磁同步發電機的進一步改進在左端蓋內設有左軸
承，在右端蓋內設有右軸承，旋轉軸的左右兩端分別與左軸承和右軸承相連。
作為本發明的集成式液壓驅動的永磁同步發電機的進一步改進柱塞的頭部與滑靴鉸
接，滑靴的外表面與回程盤相連，球鉸與回程盤球面鉸接；在旋轉軸與缸體內圈之間的間 隙內設置頂杆和回程彈簧，頂杆的兩端分別抵著回程彈簧和球鉸，從而使滑靴緊貼斜盤的 斜面。
作為本發明的集成式液壓驅動的永磁同步發電機的進一步改進電機殼體上設有接線
盒，轉速傳感器和定子繞組的導線分別引入至接線盒內。
作為本發明的集成式液壓驅動的永磁同步發電機的進一步改進電機殼體上還設有洩油口。
本發明的集成式液壓驅動的永磁同步發電機，將分立的液壓馬達和發電機有機集成 在一起，省去聯軸器，在馬達缸體上嵌入永磁體形成轉子，利用液壓驅動與電機轉子一體 的缸體，從而直接將液壓能轉換成電能。
本發明與背景技術相比，具有有益的效果是
該集成式液壓驅動永磁同步發電機將分立的軸向柱塞馬達和永磁同步發電機有機集 成在一起，省去聯軸器，不僅使得液壓發電裝置結構緊湊，重量和佔用空間均大大減小， 而且可節約原材料，降低整體成本。本發明用於將液壓能直接轉換成電能，本發明去掉中 間傳動環節，同時也去掉一對軸承，所以具有較高的機械效率。又因液壓馬達和發電機集 成後轉動慣量大大減小，且安裝有轉速傳感器，可實現較好的控制性能。本發明沒有外伸 軸，密封可靠，避免外洩漏。


下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明。 圖1是本發明的集成式液壓驅動的永磁同步發電機的剖視結構示意圖； 圖2是圖1中A-A的剖面圖。
圖中1、左端蓋，2、左軸承，3、轉速傳感器，4、銷，5、接線盒，6、滑靴，7、回程盤，8、柱塞，9、頂杆，10、彈簧座，11、墊片，12、擋圈，13、銷，14、洩油口， 15a、進油口， 15b、出油口， 16、通油接頭塊，17、右端蓋，18、密封圈，19、右軸承， 20、配油盤，21、回程彈簧，22、底座，23、缸體，24、旋轉軸，25、電機殼體，26、永 磁體，27、電機定子，28、定子繞組，29、球鉸，30、螺釘，31、斜盤，32、柱塞孔，33、 螺釘，34、密封圈，35、斜面，36、頭部，37、液壓油通道，38、通道。
具體實施例方式
圖1 圖2結合給出了一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，包括底座22和設置 在底座22之上的電機殼體25，在電機殼體25的兩側分別固定設置左端蓋1和右端蓋17; 在電機殼體25分別設有缸體23、旋轉軸24、斜盤31、配油盤20等。電機殼體25上設 有接線盒5，在電機殼體25上還設有洩油口 14。
左端蓋1通過螺釘30與電機殼體25固定相連，在左端蓋1與電機殼體25之間設置 密封圈34;右端蓋17通過螺釘33與電機殼體25固定相連，在右端蓋17與電機殼體25 之間設置密封圈18。右端蓋17內分別設有進油通道和出油通道。在左端蓋l內設有左軸 承2，在右端蓋17內設有右軸承19，貫穿電機殼體25的旋轉軸24的左端通過軸套與左 軸承2相連、右端通過軸套與右軸承19相連；旋轉軸24的軸心線與電機殼體25的軸心 線相重疊。
在電機殼體25內設有呈空心圓柱型的缸體23,此缸體23套裝在旋轉軸24的外表面， 缸體23與旋轉軸24通過花鍵固定相連；缸體23的內圈(即內表面)與旋轉軸24的外表 面保持一定的間隙。在缸體23的左側設置斜盤31，此斜盤31通過銷4與左端蓋1固定 相連；在缸體23的右側設置配油盤20，此配油盤20通過銷13與右端蓋17固定相連， 且配油盤20緊貼缸體23的右端面。配油盤20上分別設有進油窗口和回油窗口 。
在缸體23內均勻設置9個軸向貫穿缸體23的柱塞孔32，在每個柱塞孔32內均設有 一個可沿著柱塞孔32的內表面左右滑動的柱塞8，柱塞8與柱塞孔32的內表面依靠配合 面中的液壓油實現密封。每個柱塞8的球形的頭部36與對應的滑靴6上的球形凹部鉸接, 回程盤7上均布9個圓孔，因此每個滑靴6的上端均套裝在回程盤7的圓孔內，從而使滑 靴6與回程盤7固定相連。球鉸29以球面配合的形式與回程盤7鉸接。因此，缸體23 — 側與配油盤20緊緊相貼，另一側通過柱塞8、滑靴6、球鉸29、回程盤7的配合與斜盤 31相貼。
在柱塞8內設有液壓油通道37,此液壓油通道37在柱塞8的頭部36處形成一阻尼孔；在滑靴6內設有通道38，使滑靴6與斜盤31的斜面35之間的間隙形成阻尼，上述 阻尼孔和阻尼構成B型液壓半橋，形成滑靴6底腔壓力的反饋控制作用。柱塞孔32內的 油流經液壓油通道37後，對柱塞8頭部36與滑靴6的配合面進行潤滑和密封；上述油再 進一步通過通道38後，對滑靴6和斜盤31斜面35的配合面進行潤滑和密封。
在缸體23的內圈與旋轉軸24的外表面所形成的間隙內設置彈簧座10、擋圈12、回 程彈簧21和若干根的頂杆9 (例如圖2中所顯示的6根)。靠近缸體23右端面的擋圈12 與缸體23固定相連，回程彈簧21的右端通過墊圈11抵著擋圈12，回程彈簧21的左端設 置彈簧座IO，每根頂杆9的兩端分別抵著彈簧座10和球鉸29。回程彈簧21被彈簧座10 和擋圈12固定成壓縮狀態，從而一方面使得缸體23壓緊配流盤20，另一方面依次通過 頂杆9、球鉸29和回程盤7使得滑靴6緊貼斜盤31的斜面35。
在缸體23的外圈設置環形的永磁體26，環形的電機定子27同軸心的包圍在缸體23 的外部，即電機定子27同軸心的包圍著永磁體26，此電機定子27與電機殼體25的內表 面固定相連；定子繞組28嵌在電機定子27中。
在左端蓋1的內腔中設有轉速傳感器3，此轉速傳感器3固定套裝在旋轉軸24的外 表面，即轉速傳感器3隨著旋轉軸24—起轉動；轉速傳感器3和定子繞組28的導線分別 引入至接線盒5內。
通油接頭塊16與右端蓋17固定相連，通油接頭塊16設有進油口 15a和出油口 15b。 通油接頭塊16上的進油口 15a、右端蓋17內的進油通道和配油盤20上的進油窗口依次相 連通，通油接頭塊16上的出油口 15b、右端蓋17內的出油通道和配油盤20上的出油窗 口依次相連通。缸體23轉動過程中，9個柱塞孔32中，有4或5個柱塞孔32與配油盤 20上的進油窗口相連通，其餘的柱塞孔32與配油盤20上的出油窗口相連通。與配油盤 20上的進油窗口相連通的柱塞孔32稱為高壓腔柱塞孔，與配油盤20上的出油窗口相連 通的柱塞孔32稱為低壓腔柱塞孔。
本發明的集成式液壓驅動的永磁同步發電機，設置在缸體23上的永磁體26隨著旋轉 軸24—同旋轉，從而構成發電機的轉子。
本發明的集成式液壓驅動的永磁同步發電機工作原理如下
一方面，當通油接頭塊16上的進油口 15a接上高壓油液後，油液依次經過通油接頭 塊16的進油口 15a、右端蓋17的進油通道進入配油盤20的進油窗口，然後又流入缸體 23的高壓腔柱塞？L;由於高壓油的作用，使得高壓腔柱塞孔內的柱塞8被頂出(即向著
6斜盤31的斜面35運動)。另一方面，低壓腔柱塞孔內的柱塞8被縮回，低壓油液依次經 過配流盤20的回油窗口、右端蓋17的出油通道、通油接頭塊16的出油口 15b回油。每 只柱塞孔32的油液在高壓腔、低壓腔周期性切換，從而完成周期性進油、回油的過程。
由於高低壓油液的作用，斜盤31對缸體23的反作用力形成不平衡的驅動力矩，帶動 缸體23旋轉。旋轉運動過程中，滑靴6在斜盤31的斜面35上做橢圓軌跡的滑動，柱塞 8相對於缸體23在柱塞孔32內做直線往復運動，當柱塞孔32中通高壓油時，柱塞8向 外運動(被頂出)；當柱塞孔32中通低壓油時，柱塞8向裡運動(被縮回)。缸體23上嵌 有永磁體26，構成發電機的轉子，轉子旋轉後，根據電磁感應原理，在電機定子27的定 子繞組28中將產生感應電動勢，通過接線盒5與負載相連後產生感應電流，從而實現液 壓能到電能的直接轉換。轉速傳感器3用於檢測電機轉子的旋轉速度，從而可以實現轉速 的閉環控制，進而精確控制流量。
在運行過程中，柱塞8與柱塞孔32，滑靴6與斜盤31的斜面35，缸體23與配流盤 20之間的摩擦副不可避免地存在洩漏，為了避免電機殼體25內油液壓力過高，需要及時 將洩漏的油液排出電機殼體25外，洩油口 14即用於排放洩漏油液。
最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的一個具體實施例。顯然，本發明不 限於以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接 導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，包括電機殼體(25)，其特徵在於在電機殼體(25)的兩側分別固定設置左端蓋(1)和右端蓋(17)，貫穿電機殼體(25)的旋轉軸(24)與電機殼體(25)轉動相連；在電機殼體(25)內設有空心圓柱型的缸體(23)，所述缸體(23)套裝在旋轉軸(24)的外表面，缸體(23)的右側緊貼配油盤(20)，在缸體(23)的左側設置斜盤(31)；在缸體(23)內設有7個或9個貫穿缸體(23)的柱塞孔(32)，每個柱塞孔(32)內均設有與柱塞孔(32)的內表面密封的滑動相連的柱塞(8)；柱塞(8)的頭部(36)與滑靴(6)轉動相連，滑靴(6)緊貼斜盤(31)的斜面(35)並沿著斜盤(3)的斜面(35)滑動；在缸體(23)的外圈設置永磁體(26)，帶有定子繞組(28)的電機定子(27)套裝在永磁體(26)的外部；通油接頭塊(16)與右端蓋(17)固定相連，通油接頭塊(16)上分別設有進油口(15a)和出油口(15b)，右端蓋(17)內分別設有進油通道和出油通道，配油盤(20)上分別設有進油窗口和出油窗口，通油接頭塊(16)上的進油口(15a)、右端蓋(17)內的進油通道和配油盤(20)上的進油窗口依次相連通，通油接頭塊(16)上的出油口(15b)、右端蓋(17)內的出油通道和配油盤(20)上的出油窗口依次相連通。
2、 根據權利要求1所述的一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，其特徵在於在旋轉 軸(24)上設有轉速傳感器(3)。
3、 根據權利要求1或2所述的一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，其特徵在於在 左端蓋(1)內設有左軸承(2)，在右端蓋(17)內設有右軸承(19)，旋轉軸(24)的左右 兩端分別與左軸承(2)和右軸承(19)相連。
4、 根據權利要求3所述的一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，其特徵在於柱塞(8) 的頭部(36)與滑靴(6)鉸接，滑靴(6)的外表面與回程盤(7)相連，球鉸(29)與回程 盤(7)球面鉸接；在旋轉軸(24)與缸體(23)內圈之間的間隙內設置頂杆(9)和回程彈 簧(21)，頂杆(9)的兩端分別抵著回程彈簧(21)和球鉸(29)，從而使滑靴(6)緊貼斜 盤(31)的斜面(35)。
5、 根據權利要求4所述的一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，其特徵在於電機殼 體(25)上設有接線盒(5)，轉速傳感器(3)和定子繞組(28)的導線分別引入至接線盒(5) 內。
6、 根據權利要求5所述的一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，其特徵在於電機殼 體(25)上還設有洩油口 (14)。
全文摘要
本發明公開了一種集成式液壓驅動的永磁同步發電機，包括電機殼體(25)、旋轉軸(24)、缸體(23)、永磁體(26)和電機定子(27)，缸體(23)的右側緊貼配油盤(20)，在缸體(23)的左側設置斜盤(31)；在缸體(23)內設有柱塞孔(32)，位於柱塞孔(32)內的柱塞(8)與滑靴(6)轉動相連，滑靴(6)緊貼斜盤(31)；通油接頭塊(16)上的進油口(15a)、右端蓋(17)內的進油通道和配油盤(20)上的進油窗口依次相連通，通油接頭塊(16)上的出油口(15b)、右端蓋(17)內的出油通道和配油盤(20)上的出油窗口依次相連通。本發明的永磁同步發電機用於將液壓能轉換成電能。
文檔編號H02K7/18GK101635484SQ200910101910
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月24日 優先權日2009年8月24日
發明者林添良, 滔 王, 王慶豐 申請人:浙江大學