[发明专利]一种基于双自由度电机的小型高压柱塞高压水泵

说明书

本发明公开了一种基于双自由度电机的小型高压柱塞高压水泵，包括提供动力的双自由度电机以及水泵，所述水泵包括转子泵芯、泵壳、端盖和双自由度(旋转和轴向)运动机构，本发明的有益效果在于：将泵芯与柱塞设计为一体化，利用泵芯的旋转和滑动直接实现自配流，泵芯旋转一周，活塞往复运动两次，吸、排水四次，活塞上的矩形槽周期性的与吸排水口进行连通时，与进水口连通的腔室容积逐渐变大，进行吸水，与出水口连通的腔室容积逐渐变小，进行排水；实现了小型化，在保证压力和流量的前提下，降低了成本。

技术领域

本发明涉及柱塞式水泵，特别是涉及一种基于双自由度电机的小型高压柱塞高压水泵。

背景技术

水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。

根据不同的工作原理，水泵可分为容积水泵、离心泵等类型。容积泵是利用其工作容积的变化来传递能量，有柱塞泵、齿轮泵和蜗杆泵等类型；离心泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，主要类型是叶片泵。普通的叶片泵通过电机带动转轴和叶轮实现引流的功能，因此普通叶片泵的泵体内无法产生理想的压力。传统容积式水泵依靠容积变化，周而复始周期性的吸排液体，因为结构上的缺陷齿轮泵和蜗杆泵难以制作成高压水泵。柱塞泵虽可以制成高压水泵，但传统柱塞水泵结构复杂，难以实现小型化。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提出了一种结构简单、体积小、流量大的基于双自由度电机的小型高压柱塞高压水泵，其具有一种新型高压水泵结构，包括：用于驱动所述高压水泵动作的双自由度电机；连接该双自由度电机的泵芯，具有：伸入第一容腔的短轴段，贯穿第二容腔并与该双自由度电机连接的长轴段，和承接在该短轴段和长轴段之间用于柱塞式分隔该第一、第二容腔的活塞段，其中该活塞段两端各自延伸至第一、第二容腔内，在该活塞段的柱面自两端部沿轴向平行交错地开设若干个配流槽，每一配流槽间隔地连通所述第一、第二容腔，以及连接于泵芯上的的双自由度运动机构，用于带动所述泵芯在轴向进行往复运动。

在此基础上可设计一种基于双自由度电机的小型高压柱塞高压水泵，包括用于提供动力的双自由度电机和与该双自由度电机连接的水泵，所述水泵包括：泵壳；泵芯，所述泵芯是安装在该泵壳内；及端盖，所述端盖与泵壳相拼装以在该泵壳内形成密闭容腔，所述端盖具有与该泵芯密封配合的密封段和安装有双自由度运动机构的非密封段，所述双自由度运动机构与上述泵芯连接。

作为一个改进，所述泵芯具有：将所述密闭容腔柱塞式分隔成一第一、第二容腔的活塞段；伸入一第一容腔的短轴段，承接所述活塞段的一端；和贯通一第二容腔并与该双自由度电机连接以接收所述驱动的长轴段，承接所述活塞段的另一端，其中该活塞段两端各自延伸至第一、第二容腔内，在该活塞段的柱面自两端部沿轴向平行交错地开设若干个配流槽，每一配流槽间隔地连通所述第一、第二容腔。

更具体地，所述泵壳上正交分布有一个吸水口与一个排水口，每一吸水口和排水口对应连通一组配流槽。

进一步地，所述端盖的密封段与泵芯的长轴段相配合，该端盖内壁设有密封槽，用于安装密封环。

更具体地，所述双自由度运动机构位于端盖的非密封段内，包括：朝向所述泵芯的活塞段的盖板；与所述盖板相固定的轴套式底座，该轴套式底座又配合所述长轴段上的安装孔套接固定在该长轴段上；和若干个滚珠，其中所述盖板与轴套式底座外周缘上各开有两个对称的滚珠沉槽以在每一对滚珠沉槽配合组装后形成一半球形槽，用于在该半球形槽内安装滚珠。

进一步来说，所述端盖的非密封段内壁开设有与该半球形槽对位的马鞍形轨道槽。

更进一步地，所述马鞍形轨道槽具有半球形凹面的曲线槽，且具有轴向平滑起伏特性，有平滑曲线对称分布的波峰和波谷构形。