[发明专利]一种高精度动圈式电磁直驱柱塞泵

说明书

本发明涉及一种高精度动圈式电磁直驱柱塞泵，包括位移传感器、连接板、端盖、外磁轭、内磁轭、线圈、骨架、永磁阵列、液压缸体、活塞、复位弹簧、阀块、出液阀以及进液阀，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构成Halbach永磁阵列层表贴于外磁轭内测或内磁轭外侧，外磁轭与内磁轭之间为气隙，磁轭与端盖、液压缸体固连，作柱塞泵定子；线圈组绕制在骨架上置于气隙中，骨架与活塞集成，作柱塞泵动子；线圈组轴向长度小于对应的径向充磁永磁体轴向长度，控制器通过位移传感器反馈信号对柱塞泵动子位置进行实时控制，复位弹簧使得柱塞泵不工作时活塞位于吸液的起点位置。本发明有效提升液压泵的工作效率及控制精度。

技术领域

本发明涉及柱塞泵技术领域，尤其涉及一种电磁直驱柱塞泵。

背景技术

柱塞泵具有额定压力高、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、大流量和流量需要调节的场合。其中斜盘式柱塞泵效率较高、耐压性能较好，可以实现多种变量功能，是目前市场中的主流柱塞泵。然而其中的传动部件多，运动形式复杂，也限制了其性能的进一步提升。

随着直线直驱技术的发展，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，实现高精度的直接驱动成为柱塞泵发展的一个重要趋势。然而，由于运动转换机构的取消，柱塞泵运动形式控制精度将直接由驱动电机决定，由此响应迅速、控制精度高的直线电机成为了技术发展的难点，同时基于直线电机对流量控制方法带来的影响需要在设计时就加以考虑。

本发明的一种高精度动圈式电磁直驱柱塞泵，采用直线电机动子直接驱动液压缸活塞往复运动，在单向阀组的配流下完成液体的泵吸，由控制器控制电流，通过电流的控制实现液压泵动子运动幅值、频率以及运动曲线的调节，进而实现输出流量以及压力的精确控制，动力传递路径缩短、响应迅速、能量传递效率提高、控制精度提升。

发明内容

设计一种高精度动圈式电磁直驱柱塞泵，采用直线电机动子直接驱动液压缸活塞往复运动，在单向阀组的配流下完成液体的泵吸，由控制器控制电流，通过电流的控制实现液压泵动子运动幅值、频率以及运动曲线的调节，进而实现输出流量以及压力的精确控制，该柱塞泵动力传递路径缩短、响应迅速、能量传递效率提高、控制精度提升，具有较高的研究和实用价值。

一种高精度动圈式电磁直驱柱塞泵，包括位移传感器（1）、连接板（2）、外磁轭（3）、内磁轭（4）、线圈（5）、骨架（6）、永磁阵列（7）、端盖（8）、复位弹簧（9）、液压缸体（10）、活塞（11）、阀体（12）、出液阀（13）以及进液阀（14），其特征包括：永磁阵列（7）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，永磁阵列（7）表贴于内磁轭（4）外侧或外磁轭（3）内侧；内磁轭（4）与外磁轭（3）通过端盖（8）同轴固定，其间为气隙；外磁轭（3）一端与端盖（8）、液压缸体（10）同轴固连，外磁轭（3）另一端与位移传感器（1）的固定件固连，液压缸体（10）与阀体（12）固连，作柱塞泵定子；线圈（5）绕制在线圈骨架（6）的凹槽中，并可在气隙内做往复直线运动；线圈骨架（6）一端通过连接板（2）与活塞（11）同轴固连，活塞（11）可在液压缸体（10）与端盖（8）形成的内腔中往复运动，作柱塞泵动子；复位弹簧（9）一端安装在内磁轭（4）端部的凹槽内，另一端与连接板（2）紧贴，始终为压缩状态，柱塞泵不工作时动子在复位弹簧（9）的作用下保持在吸液初始位置；位移传感器（1）通过连接板（2）实时测得液柱塞泵动子的位移；线圈（5）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；永磁阵列（7）中径向充磁永磁体数目为（m+n）个，轴向充磁永磁体数目相等且为（m+n+1）个；其中径向充磁永磁体的长度相等，绕组的长度相等，且径向充磁永磁体的长度大于对应绕组的长度。