專利名稱：一種基于行星擺線轉(zhuǎn)子泵的永磁同步電動計量泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動泵設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于行星擺線轉(zhuǎn)子泵的永磁同步電動計量泵。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)航空領(lǐng)域仍存在較多的機(jī)械傳動油泵。近年來，隨著電子器件及控制理論的迅速發(fā)展，永磁直流無刷電機(jī)以其高效性、良好的調(diào)速性、易于維護(hù)性而得到了廣泛的應(yīng)用。液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)為了節(jié)能，去掉了復(fù)雜的傳動附件， 用電動泵取代機(jī)械溢流閥式供油與調(diào)節(jié)裝置已引起業(yè)界的重視。在MG30微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站液壓控制系統(tǒng)中，由于受安裝空間、工作條件及裝備質(zhì)量的限制，需要設(shè)計滿足其特殊要求的小體積、高可靠性、長壽命的電動泵作為供油和調(diào)節(jié)裝置，難度很大。傳統(tǒng)的電動泵一體化設(shè)計指電動機(jī)與泵頭的一體化，如圖1所示，傳統(tǒng)的一體化電動泵將電動機(jī)的轉(zhuǎn)子組件107通過四方聯(lián)軸器與泵頭的主動齒輪103聯(lián)為一體實現(xiàn)動力傳輸。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸通過滾珠軸承109實現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸與電機(jī)端蓋108之間的轉(zhuǎn)動連接和潤滑。傳統(tǒng)電動泵一體化設(shè)計的缺陷1、傳統(tǒng)的一體化設(shè)計是將電動機(jī)與泵頭的一體化，且二者通過聯(lián)軸器聯(lián)為一體，這種連接方式導(dǎo)致體積大、質(zhì)量大。2、傳統(tǒng)的一體化設(shè)計未能實現(xiàn)用燃油冷卻電機(jī)的功能導(dǎo)致散熱效果不夠理想，影響壽命；如果采用風(fēng)冷方式，受外界條件限制較大，且需要增加外部設(shè)備，導(dǎo)致電動泵體積增加。3、未能實現(xiàn)驅(qū)動控制器的結(jié)構(gòu)一體化，帶來控制器如何安裝固定、如何與電機(jī)接線等問題，系統(tǒng)集成性不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于行星擺線轉(zhuǎn)子泵的永磁同步電動計量泵，能夠進(jìn)行燃油冷卻，降低電動泵體積和質(zhì)量。一體化設(shè)計使得產(chǎn)品體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，提升了集成度和可靠性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明具體方法如下一種基于擺線轉(zhuǎn)子泵的永磁同步電動計量泵，包括驅(qū)動控制器、進(jìn)油口接頭、泵本體組件和出油口接頭；泵本體組件包括進(jìn)油口殼體、墊片、霍爾板、電機(jī)殼體、電機(jī)定子繞組、套管、電機(jī)轉(zhuǎn)子組件、泵后端殼體、泵頭組件、出油口殼體和泄壓閥；電機(jī)殼體兩端開口分別連接進(jìn)油口殼體和泵后端殼體，形成電機(jī)安裝腔；套管置于電機(jī)安裝腔中，將電機(jī)安裝腔分為內(nèi)外相互密封隔離的兩部分；電機(jī)轉(zhuǎn)子組件同軸安裝于套管內(nèi)部，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件與套管內(nèi)壁具有間隙，形成燃油通路；電機(jī)定子繞組和霍爾板固定安裝在套管與電機(jī)殼體之間，所述霍爾板位于電機(jī)定子繞組靠近進(jìn)油口殼體的一側(cè)；霍爾板上設(shè)有霍爾元器件；
出油口殼體、泵頭組件和泵后端殼體按順序依次固連在一起；所述泵頭組件采用行星擺線轉(zhuǎn)子泵，其中心傳動輪通過鍵連接方式與電機(jī)轉(zhuǎn)子組件中轉(zhuǎn)動軸同軸連接；泵后段殼體中設(shè)有連通行星擺線轉(zhuǎn)子泵的吸油窗口與套管內(nèi)部空間的燃油進(jìn)泵通道；出油口殼體中設(shè)有出油通道，在出油通道中安裝泄壓閥，出油通道一端連通行星擺線轉(zhuǎn)子泵的壓油窗口，另一端安裝出油口接頭；進(jìn)油口接頭安裝在進(jìn)油口殼體外表面，且通過進(jìn)油口殼體上的進(jìn)油通道與套管內(nèi)部空間連通；進(jìn)油口殼體外端面連接驅(qū)動控制器，電機(jī)定子繞組和霍爾板的信號線均通過進(jìn)油口殼體上的過孔與驅(qū)動控制器相連。優(yōu)選地，所述行星擺線轉(zhuǎn)子泵采用行星滾柱擺線轉(zhuǎn)子泵，由偏心盤從動輪、中心傳動輪和滾柱組成；偏心盤為靜止件，其內(nèi)表面是偏心設(shè)計的圓柱面，圓柱面內(nèi)可轉(zhuǎn)動的安裝從動輪；從動輪偏心地安裝在由滾柱和中心傳動輪組成的部件上；中心傳動輪上開有凹槽，滾柱裝在凹槽內(nèi)并可在其中滾動；滾柱可在從動輪內(nèi)表面上滾動。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動軸的端面與進(jìn)油口殼體之間設(shè)有墊片。優(yōu)選地，所述霍爾板為環(huán)形，與套筒同軸安裝。優(yōu)選地，所述驅(qū)動控制器中包括相互連接的驅(qū)動控制板和針狀散熱器。有益效果1、本發(fā)明的電動機(jī)與泵頭采用同軸設(shè)計，通過鍵連接，避免使用聯(lián)軸器，傳動效率可到95%以上,而且有利于電動泵體積和質(zhì)量的減小。2、本發(fā)明采用套管將定子組件和轉(zhuǎn)子組件隔開，且轉(zhuǎn)子組件與套管之間形成氣隙，燃油由進(jìn)油口經(jīng)電機(jī)氣隙進(jìn)入油泵的進(jìn)油盤，這種方式可以實現(xiàn)采用燃油對電機(jī)部件的散熱，而且燃油不會浸泡定子繞組。燃油散熱的加入增強(qiáng)了產(chǎn)品的散熱性能，使得產(chǎn)品可連續(xù)工作，預(yù)期累計工作壽命達(dá)到4000小時以上。由于無需增加外部散熱設(shè)備，因此可以減小電動泵體積。3、本發(fā)明將電機(jī)、油泵和驅(qū)動控制器有機(jī)組成一體，一體化設(shè)計使得產(chǎn)品體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，提升了集成度和可靠性。4、本發(fā)明電機(jī)轉(zhuǎn)子組件采用滑動軸承設(shè)計，從進(jìn)油口流入的油液一路由進(jìn)油口殼體的過孔流入到轉(zhuǎn)子傳動軸與墊片的間隙，形成油膜起到潤滑作用。通過腔內(nèi)油膜潤滑，取消了軸承。該設(shè)計可以提高產(chǎn)品的可靠性，減小體積和重量。5、本發(fā)明采用行星滾柱擺線轉(zhuǎn)子泵，其容積效率高、脈動小、可調(diào)性好等特點使得流量的調(diào)節(jié)變得容易，同時增強(qiáng)了發(fā)動機(jī)工作的穩(wěn)定性。在該型產(chǎn)品基礎(chǔ)上可衍生出一系列產(chǎn)品，應(yīng)用于諸多型號發(fā)動機(jī)的供油系統(tǒng)；同時該產(chǎn)品的核心技術(shù)，可應(yīng)用于諸多類似產(chǎn)品。


圖1為傳統(tǒng)的一體化動力泵的結(jié)構(gòu)示意圖。A-四方聯(lián)軸器、101-泵上端蓋、102-補(bǔ)償裝置、103-主動齒輪、104-從動齒輪、105-泵下端蓋、106-定子組件、107-轉(zhuǎn)子組件、108-電機(jī)端蓋、109-滾珠軸承。圖2為本發(fā)明電動計量泵的結(jié)構(gòu)示意圖。100-針狀散熱器、200-驅(qū)動控制板、300-進(jìn)油口接頭、400-泵本體組件、500-出油口接頭。圖3為本發(fā)明電動計量泵的剖視圖。1-進(jìn)油口殼體，2-墊片，3-霍爾板，4-電機(jī)定子殼體，5-電機(jī)繞組，6_套管，7_磁鋼，8-筒軸，9-傳動軸，10-間隙(燃油通路)，11-泵后段殼體，12-泵頭組件。圖4為本發(fā)明泵頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖。121-偏心盤，122-從動輪，123-中心傳動輪，124滾柱。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供了一種基于行星擺線轉(zhuǎn)子泵的永磁同步電動計量泵，如圖2所示，其主要由針狀散熱器100、驅(qū)動控制板200、進(jìn)油口接頭300、泵本體組件400和出油口接頭500組成。如圖3所示，泵本體組件400包括進(jìn)油口殼體1、墊片2、霍爾板3、電機(jī)殼體4、電機(jī)定子繞組5、套管6、電機(jī)轉(zhuǎn)子組件(磁鋼7、筒軸8和傳動軸9)、泵后端殼體11、泵頭組件12、出油口殼體13和泄壓閥14。電機(jī)殼體4為圓筒形，其兩端分別連接進(jìn)油口殼體I和泵后端殼體11，形成電機(jī)安裝腔。電機(jī)安裝腔內(nèi)部安裝電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子組件等。在電機(jī)安裝腔內(nèi)部安裝套管6，從而將電機(jī)安裝腔分為內(nèi)外相互密封隔離的兩部分；如圖所示，進(jìn)油口殼體I和泵后端殼體11的相對面上分別開有一個環(huán)形凹槽，套管6的兩端卡裝在所述環(huán)形凹槽中，使得套管6內(nèi)部的燃油不能滲出到管套外部。電機(jī)轉(zhuǎn)子組件7、8、9安裝在套管6內(nèi)部，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件中轉(zhuǎn)動軸9的一端可轉(zhuǎn)動的裝配于進(jìn)油口殼體I中心沉孔，且轉(zhuǎn)動軸9端面與進(jìn)油口殼體I之間設(shè)有墊片2，用于防止二者之間的摩擦。轉(zhuǎn)動軸9的另一端可轉(zhuǎn)動的裝配于泵后端殼體11中心的開口，且端部伸出形成轉(zhuǎn)子泵連接部。電機(jī)轉(zhuǎn)子組件中的磁鋼7與套管6內(nèi)壁具有間隙，形成燃油通路。為了防止電機(jī)的效率過低，該間隙寬度不超過2mm，且為了防止燃油流動能力變差，該間隙寬度不能小于O. 3mm。電機(jī)定子繞組5固定安裝在套管6與電機(jī)殼體4之間，一般是固定在電機(jī)殼體4內(nèi)表面?；魻柊?也安裝在套管6與電機(jī)殼體4之間，為了便于線路連接，霍爾板3固定安裝在電機(jī)定子繞組5靠近進(jìn)油口殼體I的一側(cè)，且與電機(jī)定子繞組5保持一定距離?；魻柊?上設(shè)有霍爾元器件。泵頭組件12可以采用行星擺線轉(zhuǎn)子泵。行星擺線轉(zhuǎn)子泵是一種容積泵，轉(zhuǎn)速與流量呈線性關(guān)系，可調(diào)性好。本實施例中采用行星滾柱擺線轉(zhuǎn)子泵，與一般行星擺線轉(zhuǎn)子泵的區(qū)別在于中心傳動與從動輪之間采用滾柱接觸，而且從動輪內(nèi)部擺線也有所改變。如圖4所示，行星滾柱擺線轉(zhuǎn)子泵由偏心盤121、從動輪122、中心傳動輪123和滾柱124組成。偏心盤121為靜止件，外圈設(shè)有螺孔，其內(nèi)表面是偏心設(shè)計的圓柱面，圓柱面內(nèi)可轉(zhuǎn)動的安裝從動輪122。偏心盤121與從動輪偏心地安裝在由滾柱124和中心傳動輪123組成的部件上。中心傳動輪上開有凹槽，滾柱124裝在凹槽內(nèi)并可在其中滾動；從動輪內(nèi)表面為擺線，滾柱124可在其上滾動，為了方便滾柱滾動，將擺線的底部加工為弧形。中心傳動輪123中心孔用于安裝傳動軸，當(dāng)傳動軸旋轉(zhuǎn)時，帶動中心傳動輪旋轉(zhuǎn)，中心傳動輪帶動滾柱在從動輪中相對旋轉(zhuǎn)。
在從動輪內(nèi)表面、滾柱外圓柱面、中心傳動輪外圓柱面及兩側(cè)殼體之間就形成了若干的工作腔。當(dāng)中心傳動輪按圖示方向順時針旋轉(zhuǎn)時，隨著滾柱的滾動，圖中下半部分密封工作腔的容積逐漸變大，產(chǎn)生局部真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下，由泵的吸油口經(jīng)泵后段殼體的吸油窗口進(jìn)入這些密封腔，把油吸入。這就是吸油過程。與此同時，上半部分密封工作腔的容積逐漸減小，腔內(nèi)油液經(jīng)出油口殼體的壓油窗口壓出泵外。這就是壓油過程。泵工作過程中，一個滾柱與從動輪每相對轉(zhuǎn)過一周時，出現(xiàn)一個工作循環(huán)，完成吸排各一次。對于具有7個滾柱的泵，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)將出現(xiàn)7個相同的工作循環(huán)，這樣便達(dá)到了連續(xù)輸油的作用。本發(fā)明的行星滾柱擺線轉(zhuǎn)子泵屬于容積式泵，轉(zhuǎn)速與流量呈線性關(guān)系，可調(diào)性好，而且其結(jié)構(gòu)簡單，加工難度小。本發(fā)明設(shè)計7個滾柱，旋轉(zhuǎn)過程中帶來的流量脈動較小。本發(fā)明在行星擺線轉(zhuǎn)子泵中增加了滾柱，利用滾珠可在有摩擦?xí)r旋轉(zhuǎn)的特點，可有效降低轉(zhuǎn)動件卡塞的幾率。通過螺栓將出油口殼體13、泵頭組件12和泵后端殼體11按順序依次固連在一起；所述轉(zhuǎn)子泵連接部通過鍵連接方式與中心傳動輪123同軸連接；泵后段殼體11中設(shè)有連通行星滾柱擺線轉(zhuǎn)子泵的吸油窗口與套管6內(nèi)部空間的燃油進(jìn)泵通道。出油口殼體13中設(shè)有出油通道，在出油通道中安裝泄壓閥4，泄壓閥裝置通過彈簧預(yù)緊力調(diào)節(jié)開啟壓力，達(dá)到泄壓作用，防止轉(zhuǎn)子泵因泵后壓力異常升高而導(dǎo)致破壞。出油通道一端連通行星滾柱擺線轉(zhuǎn)子泵的壓油窗口，另一端端口安裝出油口接頭500。進(jìn)油口接頭300安裝在進(jìn)油口殼體I外表面，且通過進(jìn)油口殼體上的進(jìn)油通道與套管6內(nèi)部空間連通。進(jìn)油口殼體I外端面連接驅(qū)動控制器，驅(qū)動控制器包括連接在一起的驅(qū)動控制板200和針狀散熱器100。電機(jī)定子繞組5和霍爾板3的信號線均通過進(jìn)油口殼體I上的過孔與驅(qū)動控制板相連。在該產(chǎn)品中電機(jī)是動力源，為燃油泵提供動力，驅(qū)動控制器接收上位機(jī)的指令后控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)燃油的輸送和計量的功能。產(chǎn)品工作時，驅(qū)動控制器接收上位機(jī)的轉(zhuǎn)速指令，通過霍爾傳感器獲取電機(jī)位置信號，并對電機(jī)米取合適的驅(qū)動控制，使電樞產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，拉動轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子輸出軸帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，主動輪再帶動從動輪旋轉(zhuǎn)，同時滾柱旋轉(zhuǎn)，從而通過密封的進(jìn)、回油腔體積大小的變化，完成吸油、排油過程，實現(xiàn)燃油的輸送。轉(zhuǎn)子泵理論輸出流量與轉(zhuǎn)速成正比，從而通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速便可以實現(xiàn)對輸出流量的控制。從以上工作過程可以看出1、電機(jī)轉(zhuǎn)子組件采用滑動軸承設(shè)計，從進(jìn)油口流入的油液一路由進(jìn)油口殼體的過孔流入到傳動軸與墊片的間隙，形成油膜起到潤滑作用。通過腔內(nèi)油膜潤滑，取消了軸承。該設(shè)計可以提高產(chǎn)品的可靠性，減小體積和重量。2、驅(qū)動控制器中功率器件的熱量通過針狀散熱器散發(fā)出去。3、獨特的油路設(shè)計大大提高電機(jī)本體散熱能力。油路介紹如下。a.油液由進(jìn)油口殼體上的進(jìn)油通道流入套筒和電機(jī)轉(zhuǎn)子組件之間的間隙中，然后進(jìn)入泵后段殼體；b.油液從泵后段殼體的油孔流入到泵頭滾柱與從動輪、中心傳動輪的間隙；c.傳動軸旋轉(zhuǎn)帶動從動輪、滾柱旋轉(zhuǎn)，將油液從出油口殼體排出；
最后經(jīng)出油嘴組件排出。燃油會通過電機(jī)轉(zhuǎn)子組件部分，因此可以起到燃油散熱的作用。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于擺線轉(zhuǎn)子泵的永磁同步電動計量泵，其特征在于，包括驅(qū)動控制器、進(jìn)油口接頭(300)、泵本體組件(400)和出油口接頭(500);泵本體組件(400)包括進(jìn)油口殼體 (I)、墊片(2)、霍爾板(3)、電機(jī)殼體(4)、電機(jī)定子繞組(5)、套管(6)、電機(jī)轉(zhuǎn)子組件、泵后端殼體(11 )、泵頭組件(12)、出油口殼體(13)和泄壓閥(14);電機(jī)殼體(4 )兩端開口分別連接進(jìn)油口殼體(I)和泵后端殼體(11)，形成電機(jī)安裝腔； 套管(6)置于電機(jī)安裝腔中，將電機(jī)安裝腔分為內(nèi)外相互密封隔離的兩部分；電機(jī)轉(zhuǎn)子組件同軸安裝于套管(6)內(nèi)部，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件與套管(6)內(nèi)壁具有間隙(10)，形成燃油通路； 電機(jī)定子繞組(5)和霍爾板(3)固定安裝在套管(6)與電機(jī)殼體(4)之間，所述霍爾板(3) 位于電機(jī)定子繞組(5)靠近進(jìn)油口殼體(I)的一側(cè)；霍爾板(3)上設(shè)有霍爾兀器件；出油口殼體(13)、泵頭組件(12)和泵后端殼體(11)按順序依次固連在一起；所述泵頭組件(12)采用行星擺線轉(zhuǎn)子泵，其中心傳動輪通過鍵連接方式與電機(jī)轉(zhuǎn)子組件中轉(zhuǎn)動軸 (9)同軸連接；泵后段殼體(11)中設(shè)有連通行星擺線轉(zhuǎn)子泵的吸油窗口與套管(6)內(nèi)部空間的燃油進(jìn)泵通道；出油口殼體(13)中設(shè)有出油通道，在出油通道中安裝泄壓閥(4)，出油通道一端連通行星擺線轉(zhuǎn)子泵的壓油窗口，另一端安裝出油口接頭(500)；進(jìn)油口接頭(300 )安裝在進(jìn)油口殼體(I)外表面，且通過進(jìn)油口殼體上的進(jìn)油通道與套管(6)內(nèi)部空間連通；進(jìn)油口殼體(I)外端面連接驅(qū)動控制器，電機(jī)定子繞組(5)和霍爾板(3 )的信號線均通過進(jìn)油口殼體(I)上的過孔與驅(qū)動控制器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的電動計量泵，其特征在于，所述行星擺線轉(zhuǎn)子泵采用行星滾柱擺線轉(zhuǎn)子泵，由偏心盤(121)、從動輪(122)、中心傳動輪(123)和滾柱(124)組成；偏心盤 121為靜止件，其內(nèi)表面是偏心設(shè)計的圓柱面，圓柱面內(nèi)可轉(zhuǎn)動的安裝從動輪(122);從動輪 (122)偏心地安裝在由滾柱(124)和中心傳動輪(123)組成的部件上；中心傳動輪(123)上開有凹槽，滾柱(124)裝在凹槽內(nèi)并可在其中滾動；滾柱(124)可在從動輪內(nèi)表面上滾動。
3.如權(quán)利要求1所述的電動計量泵，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動軸(9)的端面與進(jìn)油口殼體(I)之間設(shè)有墊片(2)。
4.如權(quán)利要求1所述的電動計量泵，其特征在于，所述霍爾板(3)為環(huán)形，與套筒(6) 同軸安裝。
5.如權(quán)利要求1所述的電動計量泵，其特征在于，所述驅(qū)動控制器中包括相互連接的驅(qū)動控制板(200 )和針狀散熱器(100 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于擺線轉(zhuǎn)子泵的永磁同步電動計量泵，將驅(qū)動控制器、電機(jī)和泵體集成在一起，能夠利用燃油對電機(jī)定子進(jìn)行冷卻，降低電動泵體積和質(zhì)量。電機(jī)殼體、進(jìn)油口殼體和泵后端殼體組成電機(jī)安裝腔，內(nèi)設(shè)套管，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)定子繞組分別安裝于套管內(nèi)外，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件與套管內(nèi)壁具有間隙；出油口殼體、行星擺線轉(zhuǎn)子泵和泵后端殼體依次固連；行星擺線轉(zhuǎn)子泵的中心傳動輪通過鍵連接方式與電機(jī)轉(zhuǎn)子組件中轉(zhuǎn)動軸同軸連接；泵后段殼體中設(shè)有連通行星擺線轉(zhuǎn)子泵的吸油窗口與套管內(nèi)部空間的燃油進(jìn)泵通道；出油口接頭安裝在出油口殼體上，進(jìn)油口接頭安裝在進(jìn)油口殼體上，且通過進(jìn)油口殼體上的過孔與套管內(nèi)部連通；進(jìn)油口殼體外連接驅(qū)動控制器。
文檔編號F04C2/344GK103016336SQ20121053780
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者王軍, 袁寧, 宋 瑩, 馬立麗, 方海濱, 李亞芳 申請人:北京動力機(jī)械研究所