技术领域
[0001] 本
发明涉及集成式液压动力单元领域，特别是指一种基于外转子电机的集成式液压动力单元。
背景技术
[0002] 目前，液压动力单元是液压系统的心脏，以
电动机作为
原动机的传统液压动力单元，大多是用
联轴器、
支撑架等装置将独立的
液压泵与独立的电动机进行轴向的排列连接，整个装置所占空间大，整体
质量重。同时，因联轴器在连接
液压泵和电动机时不同心导致的振动和噪声，以及长时间工作后，因液压泵外伸轴处密封磨损产生的
泄漏，都是当前液压动力单元需要解决的问题。国内的科研人员试图将电动机和液压泵进行共转子、共壳体的融合设计——电液泵。
[0003] 中国发明
专利CN106089624A将
轴向柱塞泵的缸体集成在了三相异步电动机的转子内部，电机转子转动时，驱动缸体共同旋转，在柱塞的配合下完成吸、排油，且柱塞泵与电动机都装在一个壳体内；
[0004] 中国发明专利CN102628435A是将
叶片泵集成在三相异步电机转子的内部，利用和电机转子相连的
花键轴带动叶片泵转子转动进行工作，且电动机与液压泵共用同一壳体。
[0005] 上述电动机和液压泵进行融合设计的专利，大多采用异步电机，调速性能差，且都是将液压泵集成在了电动机转子内部，而电动机内转子的内部空间很小，欲达到安装要求，需要重新设计转子的结构甚至改变电动机的整体构造。另外，无论是传统的离散式的液压动力单元还是将电动机、液压泵融合设计的电液泵，都是通过管路与油箱连接来实现吸油，因管路连接部位腐化或磨损造成的泄露会给设备的管理维护带来诸多不便。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于外转子电机的集成式液压动力单元，用于解决
现有技术中调速性能差、整体结构设计复杂、易漏油和可靠性欠佳的问题。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
[0008] 一种基于外转子电机的集成式液压动力单元，包括油箱和安装在所述油箱内部的电液泵，所述电液泵包括外转子电机、叶片泵和电液
泵壳体；
[0009] 所述电液泵壳体包括依次顺序连接的前端盖、前配油盘、叶片泵
定子、后配油盘、后端盖；
[0010] 所述外转子电机包括支撑轴、设置在支撑轴上的电机内定子和设置在所述电机内定子圆周外侧的电机外转子，所述支撑轴的两端连接所述前端盖和后端盖，所述电机外转子支撑在所述前端盖的内侧和后端盖的内侧；
[0011] 所述叶片泵设置在所述前配油盘和所述后配油盘之间，所述叶片泵包括安装在所述电机外转子外表面中部的叶片泵转子和设置在所述叶片泵转子圆周外侧的叶片泵定子，所述叶片泵转子和所述叶片泵定子之间具有可供叶片径向运动的空腔；
[0012] 还包括镶嵌在所述电机外转子内侧永磁磁
钢。
[0013] 其中，所述电机外转子分别通过前
轴承和后轴承支撑在所述前端盖的内侧和后端盖的内侧。
[0014] 其中，所述叶片泵转子的径向设有多个转子槽，柱销穿过设在转子槽底部与柱销底部
油槽之间的柱销孔，将叶片可滑动的安放在转子槽中。
[0015] 其中，所述电机内定子的外表面上设有环
氧树脂，所述电机内定子的外表面与所述
环氧树脂共同构成光滑表面，所述光滑表面与所述电机外转子的内表面之间形成环形容腔。其中，所述电机外转子内表面开设有瓦型槽，所述瓦型槽内安装所述永磁磁钢。
[0016] 其中，所述支撑轴的两端通过平键分别和所述前端盖和所述后端盖固定连接。
[0017] 其中，所述叶片泵转子与所述电机外转子
过盈配合。
[0018] 其中，所述前端盖利用连接
螺栓通过外围的
法兰与油箱连接。
[0019] 其中，所述前轴承和所述后轴承采用滚针
保持架组件。
[0020] 其中，所述的前端盖内部设有高压油液流道，将从前端盖上腰型排油口向外排出的一部分高压油液引入叶片泵转子中柱销底部的油槽里，且前端盖上开设有一个电源线伸出口。
[0021] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0022] 上述方案中，本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元减少了联轴器，支撑架等零部件的使用，减小了装置的重量和体积，避免了运转时因为联轴器连接液压泵与电动机不同心导致的振动；本发明不存在外伸轴，避免了
轴封的使用，以及由此产生的泄露；本发明采用外转子永磁电机的型式，更方便实现对电机转速的控制。相同体积下，外转子电机能输出更大的转矩，更加适合与液压泵集成使用；本发明的叶片泵转子直接集成在外转子电机的转子上，省去了其他传动机构，整个装置的结构更加紧凑；本发明的电液泵直接安装在了油箱内部，两者之间不再需要额外的管路连接，避免了因管路连接部位磨损发生的泄露，提高了可靠性。
附图说明
[0023] 图1为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的结构示意图；
[0024] 图2为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的整体外观图；
[0025] 图3为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的A-A向的剖视图；
[0026] 图4为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的B-B向的剖视图；
[0027] 图5为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的前端盖的结构示意图；
[0028] 图6为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的前端盖的C-C向的剖视图；
[0029] 图7为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的前配油盘的主视图；
[0030] 图8为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的前配油盘的D-D向的剖视；
[0031] 图9为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的后配油盘的主视图；
[0032] 图10为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的后配油盘的E-E向的剖视图；
[0033] 图11为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的叶片泵转子的结构图；
[0034] 图12为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的叶片泵转子的F-F向的剖视图；
[0035] 图13为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的后端盖的结构示意图；
[0036] 图14为本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元的后端盖的G-G向的剖视图。
[0037] 附图标记：
[0038] 1、前端盖；1a、前端盖腰型排油孔；1b、高压油液流道；1c、电源线伸出口；1d、弹性挡圈槽；2、前配油盘；2a、
定位销孔；2b、螺栓孔；2c、腰型出油通孔；2d、前配油盘V型槽；3、叶片泵定子；4、后配油盘；4a、腰型进油通孔；4b、后配油盘减振槽；5、后端盖；5a、后端盖腰型吸油孔；5b、油孔；6、叶片；7、柱销；8、叶片泵转子；8a、环形高压油收集槽；8b、叶片泵转子流道；8c、柱销底部油槽；8d、柱销孔；8e、转子槽；9、电机外转子；9a、永磁磁钢；10、电机内定子；10a、环氧树脂；11、支撑轴；12、后轴承；13、固定螺栓，14、弹性轴承挡圈；15、前轴承；16、平键；17、连接螺栓；18、
密封圈；19、油箱；19a、回油口；20、密闭容腔。
具体实施方式
[0039] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体
实施例进行详细描述。
[0040] 本发明针对现有的调速性能差、整体结构设计复杂、易漏油和可靠性欠佳的问题，提供一种基于外转子电机的集成式液压动力单元。
[0041] 如图1-14所示的，本发明实施例提供了一种基于外转子电机的集成式液压动力单元，包括油箱19和安装在所述油箱19内部的电液泵，所述电液泵包括外转子电机、叶片泵和电液泵壳体；
[0042] 所述电液泵壳体包括依次顺序连接的前端盖1、前配油盘2、叶片泵定子3、后配油盘4、后端盖5；
[0043] 所述外转子电机包括支撑轴11、设置在支撑轴11上的电机内定子10和设置在所述电机内定子10圆周外侧的电机外转子9，所述支撑轴11的两端连接所述前端盖1和后端盖5，所述电机外转子9支撑在所述前端盖1的内侧和后端盖5的内侧；
[0044] 所述叶片泵设置在所述前配油盘2和所述后配油盘4之间，所述叶片泵包括安装在所述电机外转子9外表面中部的叶片泵转子8和设置在所述叶片泵转子8圆周外侧的叶片泵定子3，所述叶片泵转子8和所述叶片泵定子3之间具有可供叶片6径向运动的空腔；
[0045] 还包括镶嵌在所述电机外转子9内侧永磁磁钢9a。
[0046] 本发明的所述的外转子电机是外转子永磁同步电机或外转子无刷直流电机。
[0047] 其中，所述电机外转子9分别通过前轴承15和后轴承12支撑在所述前端盖1的内侧和后端盖5的内侧。
[0048] 如图11-12所示的，其中，所述叶片泵转子8的径向设有多个转子槽8e，柱销7穿过设在转子槽8e底部与柱销底部油槽8c之间的柱销孔8d，将叶片6可滑动的安放在转子槽8e中。
[0049] 其中，所述电机内定子10的外表面上设有环氧树脂10a，所述电机内定子10的外表面与所述环氧树脂10a共同构成光滑表面，所述光滑表面与所述电机外转子9的内表面之间形成环形容腔。所述环氧树脂10a灌注在电机内定子10的接近外表面处，使得电机内定子10凹凸不平的外周表面，成为较为规则且光滑的圆周表面，然后此表面和外转子的内表面形成了一个形状规则的环形容腔，有利于减小搅油的损失。
[0050] 本发明的所述环形容腔的形状规则且光滑。
[0051] 如图2所示的，其中，所述电机外转子9内表面开设有瓦型槽，所述瓦型槽内安装所述永磁磁钢9a。
[0052] 发明的所述永磁磁钢9a嵌在电机转子内表面开设的瓦型槽里，减少集成式液压动力单元在工作过程中外转子电机的搅油损耗。
[0053] 其中，所述支撑轴11的两端通过平键16分别和所述前端盖1和所述后端盖5固定连接。
[0054] 其中，所述叶片泵转子8与所述电机外转子9过盈配合。
[0055] 其中，所述前端盖1利用连接螺栓通过外围的法兰与油箱19连接。
[0056] 本发明所述前端盖1与所述油箱19连接间设置有密封圈18。
[0057] 其中，所述前轴承15和所述后轴承12采用滚针保持架组件。
[0058] 其中，所述的前端盖1内部设有高压油液流道1b，将从前端盖1上前端盖腰型排油孔1a向外排出的一部分高压油液引入叶片泵转子8中柱销7底部的油槽里，且前端盖1上开设有一个电源线伸出口1c。
[0059] 如图5-6所示的，本发明的所述前端盖1上开有前端盖腰型排油孔1a、高压油液流道1b、电源线伸出口1c，弹性挡圈槽1d。
[0060] 如图7-10所示的，本发明的所述前配油盘2上开设有定位销孔2a、螺栓孔2b、腰型出油通孔2c、前配油盘V型槽2d。安装时，该出油通孔、与前端盖腰型排油通孔1a的
位置完全对应。前配油盘2上的V型槽、腰型出油通孔2c、与后配油盘4上的后配油盘减振槽4b配合工作，在叶片泵运转时可以起到预升压和预泄压的作用，能有效的减小集成式液压动力单元在工作过程中产生的振动和噪声。再如图9-10所示的，本发明的所述的后配油盘4上开设有腰型进油通孔4a、后配油盘腰型减振槽4b。安装时，该进油通孔、与后端盖吸油腰型孔5a的位置完全对应。
[0061] 如图5-6和图11-12所示的，本发明的所述的叶片泵转子8上开设有环形高压油收集槽8a、叶片泵转子流道8b、柱销底部油槽8c、柱销孔8d、转子槽8e，该底部油槽与电机外转子9表面之间形成一个环形的油室。安装时，环形高压油收集槽8a与前端盖1上的高压油液流道1b对应。
[0062] 如图13-14所示的，本发明的所述的后端盖5上开有后端盖吸油腰型孔5a，油孔5b可使得油箱19内的油液进入电机内定子10的缝隙里，有利于
散热，降低
电枢绕组的温升。后端盖5和油箱19内油液
接触的一面上与其后端盖吸油腰型孔5a对应的位置开设有
螺纹孔，可以在此加装过滤装置，以保证液压系统用油的清洁度。
[0063] 本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元工作时，油箱19内部充有油液，通电的电机内定子10和电机外转子9内表面的永磁磁钢9a之间产生电磁转矩，
驱动电机外转子9运转从而带动叶片泵转子8旋转。叶片泵转子8槽内的叶片在
离心力的作用下被抛向叶片泵定子3的内表面，此时，两相邻叶片6与前配油盘2和后配油盘4组成的密闭容腔20增大和减小，当密闭容腔20增大，该容腔产生
负压，从油箱19内吸入油液，使油液经后端盖5上的后端盖吸油腰型孔5a以及后配油盘4上腰型进油通孔4a进入容腔，当叶片泵转子8转过90°时，使得密闭容腔20体积减小。该容腔内的油液被
挤压，然后穿过前配油盘2上的腰型出油孔2c，从前端盖1上的排油孔1a排出。
[0064] 前端盖1上开设有高压油液流道1b，将从排油孔1a排出的一部分高压油液引入了叶片泵转子8上的环形的高压油收集槽中，之后经过流道将油液引入柱销底部油槽8c，从而始终向外推动柱销7，继而向外顶住叶片6，使叶片6的顶端始终定子的内曲面接触。
[0065] 油箱19尾部开设有回油口19a，可以回收液压系统使用的油液以供再次利用。
[0066] 上述方案中，本发明的基于外转子电机的集成式液压动力单元减少了联轴器，支撑架等零部件的使用，减小了装置的重量和体积，避免了运转时因为联轴器连接液压泵与电动机不同心导致的振动；本发明不存在外伸轴，避免了轴封的使用，以及由此产生的泄露；本发明采用外转子永磁电机的型式，更方便实现对电机转速的控制。相同体积下，外转子电机能输出更大的转矩，更加适合与液压泵集成使用；本发明的叶片泵转子直接集成在外转子电机的转子上，省去了其他传动机构，整个装置的结构更加紧凑；本发明的电液泵直接安装在了油箱内部，两者之间不再需要额外的管路连接，避免了因管路连接部位磨损发生的泄露，提高了可靠性。
[0067] 本
说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0068] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0069] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。固定连接可以为
焊接、
螺纹连接和加紧等常见技术方案。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0070] 以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，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。
