CN103925324A - 一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置，属于车辆节能减排技术领域。本发明将直线电机集成到传统的双筒减振器上。在车辆行驶过程中，双筒减振器部分在车辆运行的过程还是像传统被动悬架一样进行减振，而直线电机部分，作为动子的活塞杆与定子之间相对运动，在三相饼式电枢绕组中会感应出交流电，通过馈能电路可以向蓄电池回馈能量；同时，可以通过外部控制器控制直线电机的输入电流，控制直线电机输出作动力来实现减振。通过直线电机与阻尼串联一体化设计，可以提高车辆的平顺性和操纵稳定性。
Description
技术领域
本发明属于车辆节能减排领域，涉及一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置。
背景技术
传统的减振器是根据汽车的综合性能的要求，针对特定的车型进行设计的，系统的振动特性固定不变。为了提高汽车的行驶平顺性应该采用阻尼较小的减振器，但是这样会导致悬架的动行程变大，也会使车身侧倾、俯仰振动增大，进而影响操纵稳定性和车身姿态；相反为了提高车辆的操纵稳定性，稳定汽车姿态变化，采用阻尼较大的减振器，但是这样会使悬架的隔振性能降低，影响乘坐舒适性。所以，采用传统减振器无法同时满足操纵稳定性和平顺性。
直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种变形，它可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开，然后拉平演变而成。随着自动控制技术和微型计算机的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度提出了更高的要求，在这种情况下，传统的旋转电机再加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置，已经远不能满足现代控制系统的要求，为此，世界许多国家都在研究、发展和应用直线电机，使得直线电机的应用领域越来越广。
目前，将汽车车轴与簧载质量之间的振动能量转变为其他能量的可行结构方案主要有电磁线圈感应式、电磁发电机式和静液式等；专利CN200420026360.0公开了一种液压式馈能型半主动悬架，但其系统结构复杂，附加元件多；直线电机结构简单、紧凑、效率高、抗电磁干扰能力强、电枢与定子间无径向力等优点，现根据直线电机特殊的工作方式，提出了将直线电机集成到双筒减震器上回收能量和提供作动力的概念。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：构建一种能够抑制振动并且改善车辆的平顺性的将直线电机与阻尼串联的双筒减振器。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是: 针对传统的被动液压减振器进行了结构上的优化，利用活塞杆与减振器缸筒之间相对直线运动的原理，在双筒减振器外壳上集成一个直线电机。通过传统减振器减振的同时，能够通过直线电机提供作动力或者回收悬架的振动能量。通过这样的一种结构创新，得到了一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置。
本发明具体结构为：包括永磁同步直线电机、双筒减振器；所述的永磁同步直线电机由相对运动的动子活塞杆和定子外壳组成，三相饼式电枢绕组绕在定子外壳内部的铁芯上；所述定子外壳与双筒减振器外壳焊接在一起，且定子外壳与双筒减振器外壳同轴，三相饼式电枢绕组和定子外壳沿双筒减振器外壳轴向依次排列在动子活塞杆的一周；所述动子活塞杆为实心结构，由永磁材料制成，上端与上吊耳焊接在一起，动子活塞杆下端与活塞通过螺母连接在一起。所述双筒减振器包括动子活塞杆、顶盖、油封、导向器、双筒减振器外壳、工作缸、活塞、底盖；所述动子活塞杆和双筒减振器同轴，所述顶盖和油封将工作缸与双筒减振器外壳之间的上口密封隔断；所述活塞上设有贯通上下两个工作腔的伸张阀和流通阀，所述伸张阀和流通阀沿周向对称分布；所述导向器位于工作缸上端，用于动子活塞杆的限位；所述底盖将双筒减振器外壳与工作缸密封连接。
工作缸的底部设有压缩阀和补偿阀，所述压缩阀和补偿阀分别位于距离工作缸底部中心轴线一定距离的圆周上，且沿周向对称分布。
上吊耳与活塞杆上部采用焊接连接，下吊耳焊接在底盖下面。
本发明的有益效果是：通过在传统被动双筒减振器上集成一个直线电机，使两者进行串联，构建一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器。车辆在运行过程中，双筒减振器在减振的同时，直线电机也提供相应的作动力来抑制振动，改善车辆的平顺性，同时，直线电机可以利用悬架的振动来回收悬架的振动能量，提高车辆的燃油经济性。
附图说明
图1是本发明实施例的结构图。
图中：1-上吊耳 2-动子活塞杆 3-直线电机 4-三相饼式电枢绕组5-顶盖 6-油封 7-导向器 8-双筒减振器外壳 9-工作缸 10-伸张阀 11-活塞 12-压缩阀 13-下吊耳 14-底盖 15-补偿阀 16-流通阀 17-螺母 18-双筒减振器 19-定子外壳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置，如图1所示，包括直线电机、双筒减振器18；其中直线电机为筒式永磁同步直线电机，包括动子活塞杆2、定子外壳19，三相饼式电枢绕组4；所述动子活塞杆2由实心柱体结构的永磁材料构成，所述三相饼式电枢绕组4绕在所述定子外壳19内部的铁芯上；三相饼式电枢绕组4围绕所述动子活塞杆2的轴向依次排列，即绕组沿着双筒减振器外壳8轴向依次排列在所述动子活塞杆2的一周；所述双筒减振器18包括动子活塞杆2、活塞11、工作缸9、底盖14、双筒减振器外壳8、导向器7、顶盖5和油封6；所述动子活塞杆2为液压减振器活塞杆，且与所述双筒减振器18同轴，所述动子活塞杆2下端与所述活塞11通过螺母17连接在一起；所述活塞11上设有贯通上下两个工作腔的伸张阀10和流通阀16，所述伸张阀10和所述流通阀16沿周向对称分布；所述工作缸9内置于所述双筒减振器外壳8内，其底部设有压缩阀12和补偿阀15，所述压缩阀12和所述补偿阀15沿周向对称分布；所述底盖14将所述工作缸9与所述双筒减振器外壳8密封连接；所述导向器7位于所述工作缸9上端，用于所述动子活塞杆2的限位；所述顶盖5和所述油封6将所述工作缸9与所述双筒减振器外壳8之间的上口密封隔断；所述定子外壳19与所述双筒减振器外壳8焊接在一起，且与所述双筒减振器外壳8同轴。
上述动子活塞杆2上端与上吊耳1焊接在一起，底盖14上焊接有下吊耳13。
在工作中，装置处于伸张行程时，车轮相对车架远离，减振器受拉伸，减振器活塞11上移。双筒减振器18上腔容积减小，油压上升，流通阀16关闭。双筒减振器18上腔内的油液推开伸张阀10流入下腔。由于动子活塞杆2的存在，上腔内的油液不能够充满下腔所增加的容积，那么下腔便会产生一定的真空度，这时储油筒中的油液推开补偿阀15流入下腔进行补充。这些阀的节流便对减振器的伸张运动提供阻尼力。汽车运行过程中，悬架系统电子控制单元采集簧上质量加速度传感器和簧下质量加速度传感器的信号，并进行运算，判断在伸张行程时，永磁同步直线电机工作于发电机模式，由于动子活塞杆2与永磁同步直线电机之间产生相对运动，永磁同步直线电机部分就会产生三相感应电动势，电路中产生三相感应电流，感应电流通过全桥式整流器整流成直流，然后给外部的蓄电池充电。因为形成了电流回路，那么此时永磁同步直线电机就会对动子活塞杆2产生电磁阻尼力。同时此时的电磁阻尼力就相当于传统减振器提供的阻尼力，所以，该装置的阻尼力要大于不加直线电机传统液压筒式减振器，电磁阻尼力和双筒减振器18提供的阻尼力一起为悬架减振。此时回收的电能也可以供汽车上的电器使用。
装置处于压缩行程时，车轮向车架靠近，减振器受压缩，减振器活塞11下移。双筒减振器18下腔容积减小，油压上升，油液经流通阀16流到双筒减振器18上面的腔室。由于上腔被动子活塞杆2占据了一部分空间，上腔增加的容积小于下腔减少的容积，所以还有一部分油液推开压缩阀12，流回储油筒中。这些阀的节流便对减振器的压缩运动提供阻尼力。同样，此时悬架系统电子控制单元采集簧上质量加速度传感器和簧下质量加速度传感器的信号，并进行运算，判断在压缩行程时，永磁同步直线电机工作于电动机模式。根据减振器工作时所需阻尼力的大小，悬架系统电子控制单元控制外部的蓄电池通过全桥式整流电路将直流整成三相电流向永磁同步永磁同步直线电机输入，永磁同步直线电机根据外部输入电流的大小，对动子活塞杆2产生相应大小的电磁作动力来抑制车身的振动。此时的永磁同步直线电机就是一个作动器，永磁同步直线电机对动子活塞杆2施加的电磁作动力与双筒减振器18提供的阻尼力方向相反，综合后的阻尼力比传统液压筒式减振器提供的阻尼力要小，这样的结构可以改善车辆的平顺性和操纵稳定性。
Claims (7)
1.一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置，其特征在于，包括直线电机（3）、双筒减振器（18）；
所述直线电机（3）包括动子活塞杆（2）、定子外壳（19）、三相饼式电枢绕组（4）；所述动子活塞杆（2）上有永磁体，所述三相饼式电枢绕组（4）绕在所述定子外壳（19）内部的铁芯上；所述三相饼式电枢绕组（4）围绕所述动子活塞杆（2）的轴向依次排列；
所述双筒减振器（18）包括动子活塞杆（2）、活塞（11）、工作缸（9）、底盖（14）、双筒减振器外壳（8）、导向器（7）、顶盖（5）和油封（6）；所述动子活塞杆（2）为液压减振器活塞杆，且与所述双筒减振器（18）同轴，所述动子活塞杆（2）下端与所述活塞（11）通过螺母（17）连接在一起；所述活塞（11）上设有贯通上下两个工作腔的伸张阀（10）和流通阀（16）；所述工作缸（9）内置于所述双筒减振器外壳（8）内，所述底盖（14）将所述工作缸（9）与所述双筒减振器外壳（8）密封连接；所述导向器（7）位于所述工作缸（9）上端，用于对所述动子活塞杆（2）进行限位；所述顶盖（5）和所述油封（6）将所述工作缸（9）与所述双筒减振器外壳（8）之间的上口密封隔断。
2.根据权利要求1所述的一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置，其特征在于，所述直线电机（3）为筒式永磁同步直线电机。
3.根据权利要求1所述的一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置，其特征在于，所述动子活塞杆（2）由实心柱体结构的永磁材料构成。
4.根据权利要求1所述的一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置，其特征在于，所述伸张阀（10）和所述流通阀（16）沿周向对称分布。
5.根据权利要求1所述的一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置，其特征在于，所述工作缸（9）的底部设有压缩阀（12）和补偿阀（15），所述压缩阀（12）和所述补偿阀（15）沿周向对称分布。
6.根据权利要求1所述的一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置，其特征在于，所述动子活塞杆（2）上端与上吊耳（1）焊接在一起，所述底盖（14）上焊接有下吊耳（13）。
7.根据权利要求1-5所述的一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置，其特征在于，所述定子外壳（19）与所述双筒减振器外壳（8）焊接在一起，所述定子外壳（19）与所述双筒减振器外壳（8）同轴。
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