[发明专利]一种高功率密度动圈式电磁直驱液压泵

说明书

本发明涉及一种高功率密度动圈式电磁直驱液压泵，包括磁轭、永磁阵列、端盖，液压缸体、阀体、线圈骨架、线圈、活塞、对中弹簧及单向阀，其特征在于：采用由轴向充磁永磁体和径向充磁永磁体相互交替紧贴排布的双Halbach永磁阵列层分别表贴于内磁轭外侧与外磁轭内侧，其间为气隙，磁轭与端盖、液压缸体固连，作定子；线圈组绕制在骨架上置于气隙中，相邻线圈绕制方向相反，骨架与两液压缸活塞集成，直接驱动活塞往复运动同时在两个液压缸中完成液体的泵吸，作动子；对中弹簧、液压泵动子与液压泵定子一同组成谐振系统，对中弹簧始终处于压缩状态；采用电磁直接驱动、双Halbach永磁阵列层、对称工作腔、对中弹簧等技术有效提升液压泵的工作效率以及功率密度。

技术领域

本发明涉及液压泵技术领域，尤其涉及一种电磁直驱液压泵。

背景技术

柱塞泵与其他类型液压泵相比具有额定压力高、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、大流量和可变流量的液压自动机器人、工程机械、航空液压作动器等领域。目前最常用的柱塞泵一般为斜盘式柱塞泵，其结构复杂，摩擦副多，功率密度低，散热状况较差，动态响应性能不足，限制了其应用领域的进一步扩大。

随着直线电机控制精度的提升、新型永磁体材料的出现和加工精度的提高，结构形式不同、工作原理不同和应用场合不同的直线电机层出不穷，与此同时，直线电机驱动力不断增加，但相比液压泵的驱动压力仍有差距。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，有效降低柱塞泵的内泄，实现高效的电磁直接驱动成为的柱塞泵发展的一个重要趋势。然而，一般电磁直驱柱塞泵的直驱电机在泵体外并通过伸出杆与活塞固连，体积较大且功率密度低、响应速度慢、流量控制精度较低，限制了直线直驱液压泵的技术发展。

本发明的一种高功率密度动圈式电磁直驱液压泵，采用双Halbach永磁阵列的直线电机，动子直接驱动液压缸活塞往复运动同时在两个液压缸中完成液体的交替泵吸，泵吸过程液压泵动子与液压泵定子在对中弹簧作用下构成谐振系统，线圈的轴向长度大于径向永磁体长度，保证泵吸行程中直线电机输出力，在体积减少以及结构简化的前提下提高电磁直驱柱塞泵的功率密度、响应速度、控制精度。

发明内容

设计一种高功率密度动圈式电磁直驱液压泵目的在于，采用双Halbach永磁阵列的直线电机，动子直接驱动液压缸活塞往复运动同时在两个液压缸中完成液体的交替泵吸，泵吸过程液压泵动子与液压泵定子在对中弹簧作用下构成谐振系统，线圈的轴向长度大于径向永磁体长度，保证泵吸行程中直线电机输出力，在体积减少以及结构简化的前提下提高电磁直驱柱塞泵的功率密度、响应速度、控制精度。

一种高功率密度动圈式电磁直驱液压泵，包括液压缸体（1）、活塞（2）、连接板（3）、端盖（4），外磁轭（5）、外永磁阵列（6）、线圈（7）、线圈骨架（8）、内永磁阵列（9）、内磁轭（10）、对中弹簧（11）、阀体（12）、出液阀（13）以及进液阀（14），其特征包括：外永磁阵列（6）与内永磁阵列（9）为由轴向充磁永磁体和径向充磁永磁体相互交替紧贴排布构成的Halbach永磁阵列层，内永磁阵列（9）与外永磁阵列（6）分别表贴于内磁轭（10）外侧与外磁轭（5）内侧；内磁轭（10）与外磁轭（5）通过端盖（4）同轴固定，其间为气隙；外磁轭（5）与端盖（4）、液压缸体（1）同轴固连，液压缸体（1）与阀体（12）固连，作定子；线圈（7）绕制在线圈骨架（8）的凹槽中，并可在气隙内做往复直线运动；线圈骨架（8）通过两连接板（3）分别与两活塞（2）同轴固连，活塞（2）可在液压缸体（1）与端盖（4）形成的内腔（Q）中往复运动，作动子；线圈（7）由正向绕组线圈及反向绕组线圈组成，相邻绕组的线圈缠绕方向相反，其中，正向绕组数为m个，反向绕组数为n个，m、n均为正整数，m=n或m-n=±1；外永磁阵列（6）与内永磁阵列（9）中径向充磁永磁体数目相等且为（m+n）个，轴向充磁永磁体数目相等且为（m+n+1）个；对中弹簧（11）安装在内磁轭（10）与端盖（4）共同形成的凹槽内，对中弹簧（11）液压泵动子与液压泵定子一同组成谐振系统，对中弹簧（11）始终处于压缩状态。