一種氣動(dòng)馬達(dá)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氣動(dòng)馬達(dá)，包括：殼體，具有用于輸出動(dòng)力的動(dòng)力輸出端；主軸，位于所述殼體內(nèi)，所述主軸為空心軸，主軸靠近動(dòng)力輸出端處設(shè)有多個(gè)通孔，以將主軸內(nèi)的空間與所述殼體內(nèi)的空間聯(lián)通；輸出軸，與所述主軸共軸并從所述主軸的一端延伸，并從所述殼體的動(dòng)力輸出端延伸出殼體之外；多個(gè)葉輪組，布置在所述殼體內(nèi)并沿主軸串聯(lián)布置，每個(gè)葉輪組包括定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪，并且，定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪在所述主軸上間隔分布；端蓋，用于蓋住殼體的與所述動(dòng)力輸出端相反的一側(cè)的開口，端蓋上設(shè)有進(jìn)氣孔，通過該進(jìn)氣孔外部高壓氣體被輸送到主軸的內(nèi)部空間；以及通孔，用于從所述殼體的內(nèi)部空間將氣體排出。
【專利說明】—種氣動(dòng)馬達(dá)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣動(dòng)馬達(dá)，具體地說，涉及一種利用壓縮流體或空氣驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)馬達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣動(dòng)馬達(dá)是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)執(zhí)行元件，它的作用相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。由于氣動(dòng)馬達(dá)具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)速及功率變化范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在不同的領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。尤其是風(fēng)洞試驗(yàn)研究單位，在風(fēng)洞試驗(yàn)中，通常采用飛行器的模型，研究氣體流動(dòng)與模型的相互作用，以了解飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)特性。實(shí)際的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)不能安裝到模型中，因而，需要能夠模擬渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出的高比功率原動(dòng)機(jī)裝置——渦輪氣動(dòng)馬達(dá)。對(duì)渦輪氣動(dòng)馬達(dá)的要求是尺寸小、功率大并且轉(zhuǎn)速高。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的氣動(dòng)馬達(dá)，通常采用一個(gè)動(dòng)葉輪的單速級(jí)渦輪氣動(dòng)馬達(dá)，或兩個(gè)相同的動(dòng)葉輪串聯(lián)的復(fù)速級(jí)渦輪氣動(dòng)馬達(dá)，同尺寸的復(fù)速級(jí)渦輪氣動(dòng)馬達(dá)性能優(yōu)越于單速級(jí)渦輪氣動(dòng)馬達(dá)。但仍不能滿足某些風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)渦輪氣動(dòng)馬達(dá)的更高要求，例如，需要渦輪氣動(dòng)馬達(dá)的輸出功率達(dá)到250?300kW。另外，比功率是衡量氣動(dòng)馬達(dá)性能的綜合指標(biāo)，現(xiàn)有的單速級(jí)渦輪氣動(dòng)馬達(dá)或復(fù)速級(jí)渦輪氣動(dòng)馬達(dá)的比功率相對(duì)較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種氣動(dòng)馬達(dá)，該氣動(dòng)馬達(dá)采用多級(jí)葉片高度不同的葉輪組串聯(lián)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)輸出軸高速旋轉(zhuǎn)，氣動(dòng)馬達(dá)體積小，輸出功率大，而且輸出軸既能承受高度旋轉(zhuǎn)，又能承受軸向和徑向負(fù)荷。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氣動(dòng)馬達(dá)，包括:殼體，具有用于輸出動(dòng)力的動(dòng)力輸出端；主軸,位于所述殼體內(nèi)，所述主軸為空心軸,主軸靠近動(dòng)力輸出端處設(shè)有多個(gè)通孔，以將主軸內(nèi)的空間與所述殼體內(nèi)的空間聯(lián)通；輸出軸，與所述主軸共軸并從所述主軸的一端延伸，并從所述殼體的動(dòng)力輸出端延伸出殼體之外；多個(gè)葉輪組，布置在所述殼體內(nèi)，每個(gè)葉輪組包括定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪，每個(gè)定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪的中心具有通孔，從而主軸穿過通孔，使得各葉輪組沿主軸串聯(lián)布置，并且，定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪在所述主軸上間隔分布；端蓋，用于蓋住殼體的與所述動(dòng)力輸出端相反的一側(cè)的開口，端蓋上設(shè)有進(jìn)氣孔，通過該進(jìn)氣孔外部高壓氣體被輸送到主軸的內(nèi)部空間；以及通孔，用于從所述殼體的內(nèi)部空間將氣體排出。
[0006]優(yōu)選地,所述葉輪組的葉片高度沿著氣流排出方向逐漸增大。
[0007]優(yōu)選地，所述主軸靠近動(dòng)力輸出端設(shè)有多個(gè)徑向通孔處的直徑大于主軸進(jìn)氣口處的直徑。
[0008]優(yōu)選地，所述定子葉輪固定在所述殼體上，并通過軸承支撐在所述主軸上，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子葉輪不隨主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]另外,轉(zhuǎn)子葉輪固定在主軸上，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉輪收到高壓氣體的推動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主軸隨轉(zhuǎn)子葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]并且，優(yōu)選地，各個(gè)所述定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪沿主軸交替布置。
[0011]根據(jù)上面的描述以及實(shí)踐可知，其一，采用空心軸作為主軸，既可以減輕氣動(dòng)馬達(dá)的整體重量，提高比功率，又可以作為高壓氣體的進(jìn)入通道，減少氣動(dòng)馬達(dá)的體積；其二，氣動(dòng)馬達(dá)采用多級(jí)葉片高度不同的葉輪組串聯(lián)，多個(gè)轉(zhuǎn)子葉輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)主軸以及輸出軸高速旋轉(zhuǎn)，增大了氣動(dòng)馬達(dá)的輸出功率；其三，主軸上安裝了多個(gè)軸承，軸承內(nèi)圈與高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主軸連接，而軸承外圈與定子葉輪、殼體或端蓋連接，使得主軸既能承受高度旋轉(zhuǎn)，又能承受軸向和徑向負(fù)荷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過下面結(jié)合附圖對(duì)其實(shí)施例進(jìn)行描述，本發(fā)明的上述特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚和容易理解。
[0013]圖1是剖面圖，示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所述的氣動(dòng)馬達(dá)；
[0014]圖2是示意圖,示出了圖1所示的氣動(dòng)馬達(dá)的主軸；
[0015]圖3是示意圖，示出了圖1所示的氣動(dòng)馬達(dá)的定子葉輪；以及
[0016]圖4是示意圖,示出了圖1所示的氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子葉輪；
[0017]圖5是示意圖,示出了圖1所示的氣動(dòng)馬達(dá)的端蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明所述的氣動(dòng)馬達(dá)的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，并且相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。
[0019]圖1是剖面圖，示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所述的氣動(dòng)馬達(dá)。如圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所述的氣動(dòng)馬達(dá)1000包括殼體100、主軸200、輸出軸300、多個(gè)葉輪組400以及端蓋500。
[0020]殼體100呈圓筒狀，圖中的左側(cè)為排氣端，右側(cè)為動(dòng)力輸出端。殼體的靠近排氣端處設(shè)有內(nèi)螺紋，用于連接端蓋500，殼體在動(dòng)力輸出端設(shè)有與殼體共軸線的通孔，靠近所述通孔處的殼體內(nèi)部為階梯狀，用于安裝軸承，殼體靠近主軸徑向通孔處截面為梯形，減少對(duì)高壓氣流運(yùn)動(dòng)的阻力，殼體100為高壓氣體帶動(dòng)葉輪組旋轉(zhuǎn)提供相對(duì)封閉的環(huán)境。
[0021]靠近主軸軸端210處設(shè)有端蓋500，端蓋500呈圓柱形，設(shè)有進(jìn)氣孔540，端蓋500內(nèi)部設(shè)有階梯狀結(jié)構(gòu)，用于安裝軸承，端蓋510處設(shè)有外螺紋，用于連接殼體，端蓋上設(shè)有均勻分布的圓形孔520，用于排氣。氣動(dòng)馬達(dá)進(jìn)氣端與排氣端位于馬達(dá)的同一端，高壓氣體由氣源經(jīng)過進(jìn)氣孔540，并由空心主軸軸端210處進(jìn)入空心主軸200，然后從空心主軸200的在動(dòng)力輸出端處的通孔230排出，高壓氣體在殼體內(nèi)從所述動(dòng)力輸出端向排氣端運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，最后從最后一級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪經(jīng)端蓋500的通孔520排出。在殼體100內(nèi)，高壓氣體從所述動(dòng)力輸出端向排氣端運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)闅饬髋懦龇较颉?br> [0022]圖2是示意圖,示出了圖1所示的氣動(dòng)馬達(dá)的主軸。[0023]主軸200位于殼體100的內(nèi)部，主軸200與殼體100軸線共線，主軸200為空心軸，既有利于減輕主軸200的重量，又可以作為壓縮氣體進(jìn)入殼體100內(nèi)部的通道。主軸200的進(jìn)氣端210與端蓋500的中心通孔540相對(duì)，并且二者等直徑共線，主軸進(jìn)氣端210處設(shè)有外螺紋，用于連接有圓螺母610，為了彌補(bǔ)因開設(shè)徑向通孔230而造成的強(qiáng)度削弱，主軸200靠近動(dòng)力輸出端的徑向通孔230處的直徑較大，所述徑向通孔230沿圓周均勻分布。通孔230通常采用圓形孔，可以避免應(yīng)力集中。為了增加氣動(dòng)馬達(dá)的剛度和穩(wěn)定性，主軸200由多個(gè)軸承620支承。主軸200靠近動(dòng)力輸出端260處設(shè)有內(nèi)螺紋以及外螺紋，所述內(nèi)螺紋用于連接輸出軸300，所述外螺紋用于連接圓螺母630，在殼體100與主軸200間設(shè)有鋸齒狀動(dòng)密封240 (參見圖2)，以防止高壓氣體的泄露。輸出軸300設(shè)有外螺紋，用于與主軸200的內(nèi)螺紋連接。主軸200可以連接不同參數(shù)類型的輸出軸300。
[0024]圖3是示意圖,示出了圖1所示的氣動(dòng)馬達(dá)的定子葉輪。圖4是示意圖,示出了圖1所示的氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子葉輪。
[0025]在殼體100內(nèi)，多個(gè)葉輪組400串聯(lián)使用。每個(gè)葉輪組400包括定子葉輪410和轉(zhuǎn)子葉輪420，定子葉輪410的外沿具有多個(gè)葉片411，中心具有通孔413，在通孔413和邊沿之間設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽或多個(gè)圓行盲孔412，轉(zhuǎn)子葉輪420兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的環(huán)形凸臺(tái)422，中心具有通孔423。主軸200穿過定子葉輪410的通孔413和轉(zhuǎn)子葉輪420的通孔423，使得定子葉輪410和轉(zhuǎn)子葉輪420在主軸200的進(jìn)氣端210和主軸200徑向通孔230之間間隔分布，即多組串聯(lián)的葉輪組位于主軸200的220處，定子葉輪410固定在軸承620的外圈，轉(zhuǎn)子葉輪420與主軸200固定。安裝在主軸200上的圓螺母610用于壓緊各級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪420和與之接觸的軸承620的內(nèi)圈，起到軸向定位的作用，避免葉輪組400運(yùn)動(dòng)時(shí)沿軸向竄動(dòng)。另外，每個(gè)定子葉輪410和轉(zhuǎn)子葉輪420之間設(shè)有間隙，以保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)互相影響。
[0026]定子葉輪410與殼體之間通過過盈配合來(lái)定位，定子葉輪410用于引導(dǎo)氣流的分布，轉(zhuǎn)子葉輪420用于帶動(dòng)主軸200旋轉(zhuǎn)。定子葉輪410和轉(zhuǎn)子葉輪420的葉片高度不相同，沿著氣流排出方向，每個(gè)葉輪組400的葉片高度也逐漸增加，如圖1所示。在本發(fā)明的實(shí)施例中，氣動(dòng)馬達(dá)設(shè)有四級(jí)葉輪組400，每級(jí)葉輪組400的定子葉輪410與軸承620的外圈固定，轉(zhuǎn)子葉輪420與主軸200固定。在靠近主軸200動(dòng)力輸出端處的定子葉輪410與主軸200之間設(shè)有鋸齒狀動(dòng)密封270，以防止高壓氣體的泄露。由于轉(zhuǎn)子葉輪420受到壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)主軸200旋轉(zhuǎn)，而定子葉輪410并不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因而每個(gè)定子葉輪410和主軸200之間設(shè)有軸承620支撐。將軸承620外圈嵌入到定子葉輪上，在定子葉輪410和軸承620外圈之間采用塑性變形固定，在定子葉輪410的環(huán)槽或周向分布的盲孔412上選擇性地脹裂幾點(diǎn)，可以有效地防止定子葉輪410在軸承上的竄動(dòng)。
[0027]壓縮空氣從主軸200的進(jìn)氣端210進(jìn)入，從主軸200的徑向通孔230進(jìn)入到殼體100內(nèi)的氣室，從第一級(jí)定子葉輪410的葉片間通過，經(jīng)過第一級(jí)定子葉輪410的導(dǎo)向作用，推動(dòng)第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪420旋轉(zhuǎn)，而與第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪420固定的主軸200被轉(zhuǎn)子葉輪420帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；經(jīng)過一級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪420的壓縮氣體的氣壓略有減小，但仍具有較高壓力，壓縮空氣從葉片高度大于第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪的第二級(jí)定子葉輪410的葉片間通過，經(jīng)過第二級(jí)定子葉輪410的導(dǎo)向作用，推動(dòng)第二級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪420旋轉(zhuǎn)，而與第二級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪420固定的主軸200被進(jìn)一步地推動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，以此類推，壓縮空氣經(jīng)過第三級(jí)定子葉輪410和轉(zhuǎn)子葉輪420，再經(jīng)過第四級(jí)定子葉輪410和轉(zhuǎn)子葉輪420后，最后，從殼體100的端蓋500上的通孔520排出。而與多級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪420固定的主軸200被轉(zhuǎn)子葉輪420帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的主軸200帶動(dòng)與之連接的輸出軸300高速旋轉(zhuǎn)。
[0028]根據(jù)上面的描述以及實(shí)踐可知，其一，采用空心軸作為主軸，既可以減輕氣動(dòng)馬達(dá)的整體重量，提高比功率，又可以作為高壓氣體的進(jìn)入通道，減少氣動(dòng)馬達(dá)的體積；其二，氣動(dòng)馬達(dá)采用多級(jí)葉片高度不同的葉輪組串聯(lián)，多個(gè)轉(zhuǎn)子葉輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)主軸以及輸出軸高速旋轉(zhuǎn)，增大了氣動(dòng)馬達(dá)的輸出功率；其三，主軸上安裝了多個(gè)軸承，軸承內(nèi)圈固定在主軸上，而軸承外圈與定子葉輪、殼體或端蓋固定在一起，使得主軸既能承受高度旋轉(zhuǎn)，又能承受軸向和徑向負(fù)荷。
[0029]在本發(fā)明的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)和變形，都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好地解釋本發(fā)明的目的，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種氣動(dòng)馬達(dá)，包括: 殼體，具有用于輸出動(dòng)力的動(dòng)力輸出端； 主軸，位于所述殼體內(nèi)，所述主軸為空心軸，主軸靠近動(dòng)力輸出端處設(shè)有多個(gè)通孔，以將主軸內(nèi)的空間與所述殼體內(nèi)的空間聯(lián)通； 輸出軸，與所述主軸共軸并從所述主軸的一端延伸，并從所述殼體的動(dòng)力輸出端延伸出殼體之外； 多個(gè)葉輪組，布置在所述殼體內(nèi)，每個(gè)葉輪組包括定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪，每個(gè)定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪的中心具有通孔，從而主軸穿過通孔，使得各葉輪組沿主軸串聯(lián)布置，并且，定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪在所述主軸上間隔分布； 端蓋，用于蓋住殼體的與所述動(dòng)力輸出端相反的一側(cè)的開口，端蓋上設(shè)有進(jìn)氣孔，通過該進(jìn)氣孔外部高壓氣體被輸送到主軸的內(nèi)部空間；以及通孔，用于從所述殼體的內(nèi)部空間將氣體排出。
2.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)馬達(dá)，其中，所述葉輪組的葉片高度沿著氣流排出方向逐漸增大。
3.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)馬達(dá)，其中，所述主軸靠近動(dòng)力輸出端設(shè)有多個(gè)徑向通孔處的直徑大于主軸進(jìn)氣口處的直徑。
4.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)馬達(dá)，其中，所述定子葉輪固定在所述殼體上，并通過軸承支撐在所述主軸上，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子葉輪不隨主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)馬達(dá)，其中，轉(zhuǎn)子葉輪固定在主軸上，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉輪收到高壓氣體的推動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主軸隨轉(zhuǎn)子葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)馬達(dá)，其中，各個(gè)所述定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪沿主軸交替布置。
【文檔編號(hào)】F01D1/10GK103742200SQ201410018200
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】呂瓊瑩, 張心明, 王德民, 孫瑜, 劉晗 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)