一种转叶式舵机马达

技术领域

本发明涉及一种转叶式舵机马达，属于传动装置技术领域。

背景技术

现有的转叶式舵机马达的密封形式一般会使用动密封结构，即在动叶片设置密封件，从而避免转叶式舵机马达在运作的过程中发生严重泄漏。在生产制造这类转叶式马达时，呈

因此，现有技术中对于高压低振噪转叶式舵机马达至少存在如下的改善性需求：改善舵机密封性及容积效率，在舵机压力提高的同时(例如高达20MPa甚至以上)确保较佳的容积效率；优化舵机动叶片、控制阀组配置和舵机内部流道，提高舵机可靠性和容错率；减少舵传动装置尺寸(减小体积)，增大输出扭矩，在实现液压舵机小型化的前提下，降低舵机工作振动噪声，提高舵机响应速度。

发明内容

本发明提供一种转叶式舵机马达，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。

本发明的技术方案为一种转叶式舵机马达，包括壳体、转子和端盖，壳体的内部中空，所述壳体的内壁设置有多个定叶片，相邻两个所述定叶片设置有转动间隙，所述定叶片的端部设置有第一曲面，多个所述第一曲面配合以在所述壳体内构造出转孔；转子的外壁设置有动叶片，所述动叶片和所述转动间隙的数量一致，所述转子可转动地插装于所述转孔内，以使得所述动叶片能够在所述转动间隙中摆动；端盖内嵌于所述壳体，所述端盖设置有两个，并分别套设于所述转子的两端；其中，所述转子和所述转孔间隙配合，所述动叶片和所述壳体的内壁间隙配合，所述端盖和所述壳体的内壁过盈配合，所述端盖和所述转子间隙配合。

进一步，转叶式舵机马达还包括多个安装于所述壳体的外部的阀组，其中，所述阀组和所述定叶片一一对应，所述定叶片内部设置有两道油道，所述油道的两端分别连接至所述阀组和所述转动间隙，同一个所述定叶片的两道油道分别接通至相邻的两个所述转动间隙。

进一步，多个所述阀组之间相互独立。

进一步，所述端盖设置有密封槽，所述密封槽内置有密封环。

进一步，所述端盖设置有多个凹槽，所述凹槽内嵌有滚针，所述滚针的轴向方向和所述转子的轴向方向一致，多个所述凹槽绕所述转子的中心轴环绕设置。

进一步，所述端盖设置有安装槽，所述安装槽内置有防尘环。

进一步，转叶式舵机马达还包括前法兰和后法兰，前法兰固定连接于所述壳体的前端，所述转子穿设于所述前法兰；后法兰固定连接于所述壳体的后端。

进一步，所述转子靠近所述后法兰的一端设置有突出部，所述突出部凸出于所述后法兰，所述后法兰固定连接有用于测试所述突出部转动角度的角度位移传感器。

进一步，所述突出部和所述转子同轴，所述角度位移传感器套设于所述突出部，且和所述突出部同轴。

进一步，所述转子具有连接端，所述连接端设置用于连接的渐开线花键轴。

本发明的技术方案的有益效果为：

1)通过端盖和壳体之间的过盈配合，端盖与转子之间间隙配合，以及转子和壳体之间的间隙配合，来实现整个马达密封性，同时省去密封件的安装，在实际加工装配时候能大大降低难度，提高整体的生产效率。

例如，前后端盖和马达壳体之间采用过盈配合，无密封结构，结构简单，易于加工，且能消除螺钉预紧后受油压产生的弹性变形导致泄露量增加。角位移传感器采用空心结构连接方式，可缩小安装尺寸，且角位移传感器的内圈与转子同轴配合后，可通过径向螺钉固定。马达转子与前端盖之间布置有滚针，前端盖上加工有安装滚针组的槽。该滚针组装上后，滚针组的外径可与前端盖配合，滚针组圈内径与转子外径配合。马达转子前端设置有花键轴，用于与外部传动轴连接。另外，马达内部结构均适用于高压而设计，包括端盖、定子、转子、叶片等组件。

2)优化了舵机马达机械密封、工作压力、容积效率，通过精确控制舵机马达动叶片与壳体之间间隙，尤其是通过高压叶片马达、过盈配合、间隙密封、花键轴联接输出扭矩等技术手段，可将舵机马达工作压力提高至20MPa以上，同时确保容积效率不低于90％。同时，优化了内部流道，提高舵机可靠性和容错率，可实现不同负载下的分级控制。另外，可采用分级控制技术，匹配舵机马达负载与输出，降低舵机马达工作时的振动噪声，提高工作可靠性。而且，在马达输出扭矩大和可直接推动舵杆的前提下，一定程度上实现了液压舵机的小型化。

3)本发明转叶式舵机马达动叶片不设置动密封件，通过控制动叶片和壳体之间的工作间隙保证转叶式舵机马达的密封性。

附图说明

图1是本发明实施例的转叶式舵机马达的爆炸图；

图2是本发明实施例的转叶式舵机马达的一个角度的示意图；

图3是图2的A-A向的剖视图；

图4是图3的B部的放大图；

图5是本发明实施例的转叶式舵机马达的另一个角度的示意图；

图6是图5的C-C向的剖视图；

图7是图6的D部的放大图；

图8是本发明实施例的转叶式舵机马达的壳体的示意图；

图9是本发明实施例的转叶式舵机马达的转子的示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

参照图1至图9，本发明实施例的转叶式舵机马达，包括壳体100、转子200和端盖300，壳体100的内部中空，壳体100的内壁设置有多个定叶片110，相邻两个定叶片110设置有转动间隙120，定叶片110的端部设置有和转子200表面形状匹配的第一曲面111，多个第一曲面111配合以在壳体100内构造出转孔112；转子200的外壁设置有动叶片210，动叶片210和转动间隙120的数量一致，转子200可转动地插装于转孔112内，以使得动叶片210能够在转动间隙120中摆动；端盖300内嵌于壳体100，端盖300设置有两个，并分别套设于转子200的两端；其中，转子200和转孔112间隙配合，端盖300和壳体100的内壁过盈配合，端盖300和转子200间隙配合。

参照图3和图8，本发明中的实施例的转叶式舵机马达，通过端盖300和壳体100之间的过盈配合，端盖300和转子200之间的间隙配合，以及转子200和壳体100之间的间隙配合，来实现整个马达密封性，提供转叶式舵机马达的工作压力，同时省去密封件的安装，在实际加工装配时候能大大降低难度，提高整体的生产效率。

其中，本转叶式舵机马达是通过高压液压油来进行驱动，输出高压液压油的外部液压油源往转动间隙120中注入高压液压油，以驱动在转动间隙120内的动叶片210进行运动，从而驱动转子200转动，达到驱动和转子200连接的构件进行转动的目的效果。

具体地，参照图3，转子200安装到壳体100内后，动叶片210内置于转动间隙120(即相邻的两个定叶片110之间)中，动叶片210把两个定叶片110之间的转动间隙120分隔出相对独立的第一腔体121和第二腔体122，参照图4，以该部分的转动间隙120为例：

若往第一腔体121供油，则第二腔体122则需要进行回油，以驱动动叶片210顺时针进行摆动，进而驱动整个转子200顺时针转动；

若往第二腔体122供油，则第一腔体121则需要进行回油，以驱动动叶片210逆时针进行摆动，进而驱动整个转子200逆时针转动；

需要提及的是，本发明实施例的转叶式舵机马达是往复式舵机马达，因此，在转动间隙120内的动叶片210是在相邻的两个定叶片110之间进行摆动。

需要强调的是，参照图8，壳体100是中空的，即是内部设置有通孔130，而该定叶片110是设置在该通孔130的内壁，为了配合转子200以及转子200上的动叶片210的运动轨迹，其通孔130的横截面应为圆形，而转孔112应位于该通孔130内，其中，多个定叶片110的第一曲面111具有同一个几何中心，因此，参照图8，在横截面上，多个定叶片110的第一曲面111均属于同一个圆的部分线段，多个第一曲面111所在的圆则为上述的转孔112。同理，设置在转子200上的多个动叶片210的外壁是和该通孔130的内壁配合，则该动叶片210的外壁可以被视为是一个完整的圆柱体的外壁的部分壁面。

而在本发明的实施例中，上述的转子200和转孔112间隙配合，动叶片210和壳体100的内壁间隙配合，是指转子200装配到壳体100内后，转子200和转孔112间隙配合，而设置在转子200的外壁上的动叶片210所构成的圆柱体和通孔130的内壁间隙配合。其中，间隙配合能在转子200和壳体100之间发生相对运动的时候，提供运动的空间，同时提供密封作用，从而避免发生泄漏，具体而言，间隙密封是利用运动件之间的微小间隙来进行密封作用，而这个微小间隙需要根据具体的结构以及具体的材料来进行适应性调整和控制，通过间隙密封能增加泄漏油的压力从而减少甚至杜绝油泄漏。

而另一方面，参照图5和图6，端盖300是用于装配在壳体100的两端，并套设在转子200的两端，从而对内部的动叶片210进行自由度的约束，以使得动叶片210仅能绕转子200的轴心转动，而不会发生轴向方向上的跳动，提高转叶式舵机马达的驱动的可靠性。其中，通过端盖300和壳体100的通孔130在装配时使用过盈配合，及端盖300的中心孔和转子200在装配时候使用间隙配合，提高转叶式舵机马达的密封性。

为了保证端盖300与转子200之间的间隙，也应保证端盖300上用于穿设转子200的的中心孔和壳体100的通孔130之间具有高同轴度。

具体地，在本发明的实施例的转叶式舵机马达中，通过转子200和转孔112间隙配合，以及动叶片210和壳体100的内壁间隙配合，还有端盖300分别和壳体100的通孔130、以及转子200在装配时候使用过盈配合，能使整体的转叶式舵机马达小型化，并承受更大的油压，需要提及的是，上述所提及的更大的油压，具体是指本发明的实施例的转叶式舵机马达能在大于或等于20Mpa状态进行工作。

此外，现有的马达大多仅能在10Mpa内进行工作，油压过高会容易导致舵机损坏，和现有的马达比，本发明的实施例的转叶式舵机马达通过间隙密封设计，以及多个配件之间的过盈配合，来使转叶式舵机马达在高压下工作也能保持高可靠性，从而输出稳定的高扭矩。

其中，为了实现上述通过外部液压油源来驱动动叶片210进行摆动的工作目的，在一些实施例中，转叶式舵机马达还包括多个安装于壳体100的外部的阀组400，其中，阀组400和定叶片110一一对应，定叶片110内部设置有两道油道113，油道113的两端分别连接至阀组400和转动间隙120，同一个定叶片110的两道油道113分别接通至相邻的两个转动间隙120。

阀组400一端连接于驱动用的外部液压油源，另一端则连接于壳体100的外壁，并控制油道113到外部液压油源的通路的通断，也即外部液压油源直接和油道113连通，并能通过油道113实现供油和回油，其中，参照图4，在该定叶片110的两道油道113中，具有以下两种情况：

其一，若左侧的油道113是用于回油，则右侧的油道113应该是用于供油，其中该定叶片110左侧的动叶片210在运动的过程中，会将第二腔体122中的油经由左侧的油道113输送回外部液压油源中，而该定叶片110右侧的动叶片210在运动的过程中，会将外部液压油源中的高压液压油经由右侧的油道113供给到第一腔体121中，以推动右侧的动叶片210进行运动，也即驱动整个转子200沿着E向运动；

其二，若右侧的油道113是用于回油，则左侧的油道113应该是用于供油，其中该定叶片110右侧的动叶片210在运动的过程中，会将第一腔体121中的油经由右侧的油道113输送回外部液压油源中，而该定叶片110左侧的动叶片210在运动的过程中，会将外部液压油源中的高压液压油经由左侧的油道113供给到第二腔体122中，以推动左侧的动叶片210进行运动，也即驱动整个转子200沿着F向运动。

需要提及的是，在一些实施例中，多个定叶片110之间的尺寸规格应该一致，且绕着转子200的转动轴心等距环绕设置，同时，多个动叶片210之间的尺寸规格也应该一致，且绕转子200的转动轴心等距环绕设置，在上述的结构中，能保证每个动叶片210在每个转动间隙120中的运动轨迹、运动路径一致，且保证单位时间内，每个动叶片210转动同样的时间后，所相对于其所在的转动间隙120的位置是一致的，保证整个舵机马达运动的可靠性以及平稳性，避免发生运动干涉的问题，也能使转子200输出的转矩保持稳定，有利于输出的驱动力的平稳性。

其中，在本发明的一种实施例的转叶式舵机马达中，设置在壳体100外部的多个阀组400之间相互独立，实际工况一致。相对独立的多个阀组400能单独地进行工作，也能并联工作以增大舵机马达的转速，从而实现舵机马达的输出扭矩的分级控制。具体而言，在实际应用的过程中，参照图3，本发明的一种实施例的转叶式舵机马达具有三个定叶片110、三个动叶片210和三个转动间隙120，对应地，转叶式舵机马达设置有三个阀组400，以连接三个相互单独的外部液压油源，在实际使用中，可以仅仅选择启动其中一个、两个或三个阀组400，从而达到为转子200提供三个档次的输出扭矩控制。

此外，需要提及的是，多个相互独立的阀组400，能为使用者选择性地开启其中的一个或多个，具有备用功能。当其中某一个定叶片110和转子200之间的密封性不足而导致该定叶片110两侧的转动间隙120会相互发生油泄漏，则在实际使用中，可以不开启该阀组400，而启用另外的阀组400，从而为整个舵机马达提供备份动力，避免其中一个定叶片110损坏或磨损而导致整个舵机马达无法正常工作，提高舵机马达的使用寿命。

进一步，参照图7，为了提高转子200和端盖300之间的密封性，在一些实施例中，转子200设置有密封槽，密封槽内置有密封环310；同理地，在另一些实施例中，端盖300设置有密封槽，密封槽内置有密封环310；通过在转子200和端盖300之间设置密封环310，提高转子200和端盖300之间配合的密封性，转子200和端盖300之间是活动配合，在活动的过程中容易使密封性变差，通过设置密封环310能有效地提高转子200和端盖300之间的密封性，避免舵机马达发生泄漏。

需要提及的是，在一种特殊的实施方式中，转子200和端盖300均设置有密封槽，转子200和端盖300的密封槽拼合后所形成的槽状结构和密封环310的形状一致，以使得密封环310能嵌设于转子200和端盖300之间，并提供密封的效果。

此外，为了配合密封圈来提高整个舵机马达的密封性，在一些实施例中，参照图7，转子200和/或端盖300设置有安装槽，安装槽内置有防尘环320。通过设置防尘环320能有效避免舵机马达外部的灰尘杂质掉入到舵机马达的内部，影响转子200的转动，提高舵机马达运行的可靠性和稳定性。其中，安装槽可以设置在转子200或端盖300上，也可以是转子200和端盖300均设置有槽状结构，在拼合后能嵌入该防尘环320。

在实际工作中，转子200和端盖300之间会进行相对转动，而转子200和端盖300之间的摩擦力会影响转子200的转动，从而影响舵机马达输出的扭矩，因此，进一步，参照图7，转子200和/或端盖300设置有多个凹槽，凹槽内嵌有滚针330，滚针330的轴向方向和转子200的轴向方向一致，多个凹槽绕转子的中心轴环绕设置。将滑动摩擦替换成滚动摩擦，减小转子200和端盖300之间的摩擦力，使转子200的转动更加流畅，避免转子200和端盖300之间的相对转动发生卡顿，提高舵机马达的输出扭矩的稳定性，进而保证整个设备运行的稳定性。

进一步，为了固定装配整个转叶式舵机马达，从而使转叶式舵机马达组合成一个整体，参照图1，转叶式舵机马达还包括前法兰500和后法兰600，前法兰500固定连接于壳体100的前端，转子200穿设于前法兰500；后法兰600固定连接于壳体100的后端。通过前法兰500和后法兰600分别对转子200两端的端盖300进行压紧，从而使端盖300、壳体100和转子200之间紧密配合，从而装配成完整的转叶式舵机马达，以供使用者进行使用。

需要提及的是，为了实时了解舵机马达所驱动的零部件其转动的角度，从而方便使用者对整体设备进行监控以及调试，进一步，转子200靠近后法兰600的一端设置有突出部220，突出部220凸出于后法兰600，后法兰600固定连接有用于测试突出部220转动角度的角度位移传感器700。突出部220突出于后法兰600之外，在使用的过程中，利用角度位移传感器700来测量突出部220转动的角度，由于突出部220是固定于转子200上，因此，突出部220是随着转子200的转动而转动，因此，检测出突出部220的转动角度，便能得出转子200转动的角度，进而方便使用者实时了解舵机马达所输出的转动角度，并对整体设备的运作进行监控。

其中，需要提及的是，参照图5，为了便于得到转子200所转动的角度，突出部220和转子200同轴，同轴的突出部220和转子200在转动的过程中均绕同一个转动轴心进行转动，因此，转子200的转动角度和突出部220的转动角度是一致的，通过角度位移传感器700所测出的突出部220的转动角度即为转子200在实际工作中的转动角度，同时，为了使整个舵机马达的结构更加紧凑，在一些实施例中，角度位移传感器700套设于突出部220，且和突出部220同轴。套设于突出部220的角度位移传感器700能缩小整体的安装尺寸，从而使整个舵机马达的结构更加紧凑，其中，角度位移传感器700在套设在突出部220后，需要通过螺钉等用于固接的结构和后法兰600实现固定。

转子200是用于和设备中的其他零部件连接，从而对零部件输出扭曲，进而驱动零部件进行转动，因此，进一步，转子200具有连接端，参照图9，连接端设置用于连接的花键轴230。其中，该连接端应该是转子200远离上述的突出部220的一端，即转子200靠近前法兰500的一端，通过在连接端设置花键轴230，便于通过花键轴230将转子200和外部零部件的传动轴进行连接。具体而言，在实际工作中，花键轴230联接至舵杆，能通过上述提及的高压液压油来驱动转叶式舵机马达，进而通过花键轴230输出更大的扭矩。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

附图标记列表

100、壳体

110、定叶片

111、第一曲面

112、转孔

113、油道

120、转动间隙

121、第一腔体

122、第二腔体

130、通孔

200、转子

210、动叶片

220、突出部

230、花键轴

300、端盖

310、密封环

320、防尘环

330、滚针

400、阀组

500、前法兰

600、后法兰

700、角度位移传感器。