CN104723818A - 一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，属于汽车配件技术领域。该直线电机减振器主要包括电机减振器、支架、车轮、被动悬架弹簧和被动减振器，电机减振器通过支架安装于车轮内，电机减振器包括外围隔磁套筒、端盖、动子、定子、直线圆柱滑轨；所述定子包括柱形支撑轴、环形定子导磁背铁、环形S极永磁铁和N极永磁铁；所述动子包括环形动子铁芯导磁体、绕组线圈、霍尔传感器、环形凹槽和动子齿；电机减振器采用内定子、外动子的动圈结构，动子通过圆柱形滑轨可以沿定子上下滑动；电机减振器与安装在车轮外的被动悬架弹簧和被动减振器并联连接。本发明提供的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，具有作动力可调、被动能量回收，体积小，行程大等特点。

Description

一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器
技术领域
本发明属于汽车配件技术领域，涉及一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器。
背景技术
直线电机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。
目前广泛应用的油-气类主动减振器存在结构复杂，效率低，功率密度小和污染大等问题，直线电机减振器将电能转化为机械能，实现了机械结构的简化，提高了效率，而且作动力可以随意调节，并能够进行能量回收。
目前用直线电机减振器由于受悬架安装空间的限制，导致其在车上运用极少。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，该直线电机减振器主要包括电机减振器、车轮、被动悬架弹簧和被动减振器，具有作动力可调、被动能量回收，体积小，行程大等特点。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，该直线电机减振器包括电机减振器、支架、车轮、被动悬架弹簧和被动减振器；
所述电机减振器通过支架安装于车轮内，电机减振器包括外围隔磁套筒、端盖、动子、定子、直线圆柱滑轨；
所述定子包括柱形支撑轴、环形定子导磁背铁和环形S极永磁铁和N极永磁铁；所述定子导磁背铁采用过盈配合安装于支撑轴的表面，永磁体粘贴在定子导磁背铁的表面上；所述定子固定在支架上；
所述动子包括环形动子铁芯导磁体、绕组线圈、霍尔传感器、环形凹槽和动子齿；环形凹槽和动子齿设置在环形动子铁芯导磁体的内圈，环形凹槽内放置上下两层三相绕组线圈，动子齿中间有横向小孔，相邻凹槽的同相绕组线圈通过横向小孔串联；所述动子齿的齿面有小槽，槽内设置有霍尔传感器，传感器的信号输出线经横向小孔与绕组线圈一起经端盖的小孔穿出与外围电路连接；
所述外围隔磁套筒采用过盈配合安装于动子的表面；端盖通过连接螺栓安装于动子的两端；所述端盖的四个角上设置有相对应的四个孔，直线圆柱滑轨分别穿过四个孔，并固定在支架内，用于对动子和定子进行同心定位，保证动子可以沿着定子直线运动；
所述动子与车身连接，并与安装在车轮外的被动悬架弹簧和被动减振器并联连接。
进一步，所述永磁体以极性相互交替的方式粘贴在定子导磁背铁的表面上。
进一步，所述永磁体之间的间隔为1mm。
进一步，所述环形永磁体由4片瓦片状弧形永磁体组成，每个瓦片状弧形永磁体分别进行径向充磁，S极永磁铁由外部向内部充磁，N极永磁铁由内部向外部充磁。
进一步，所述动子采用9槽10极分数槽结构。
进一步，所述动子与定子之间的间隙为1mm。
进一步，所述霍尔传感器有3个，分别设置在2、4、6号动子齿齿面的小槽内。
进一步，所述柱形支撑轴为非导磁高强度铝合金材料。
进一步，所述定子导磁背铁为导磁性能好的硅钢材料。
进一步，所述动子铁芯导磁体和动子齿采用冷轧硅钢片叠至而成。
本发明的有益效果在于：本发明所提供的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，主要包括电机减振器、支架、车轮、被动悬架弹簧和被动减振器；电机减振器通过支架安装于车轮内，并与安装在车轮外的被动悬架弹簧和被动减振器并联连接。本发明提供的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，具有作动力可调、被动能量回收，体积小，行程大等特点。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明所述的汽车轮内主动悬架用直线电机减振器；
图2为直线电机减振器结构示意图；
图3为电机减振器侧视图；
图4为电机减振器动子结构剖视图；
图5为电机减振器定子结构剖视图；
图6为电机减振器环状永磁体S极充磁结构示意图；
图7为电机减振器环状永磁体N极充磁结构示意图。
其中，1为车轮，2为定子，3为动子，4为车身，5为被动减振器，6为被动悬架弹簧，7为支架，8为直线圆柱滑轨，9为端盖，10为外围隔磁套筒，11为连接螺栓，12为绕组线圈，13为环形定子导磁背铁，14为柱形支撑轴，15为端盖四角对应的孔，16为动子齿，17为端盖小孔，18为动子齿中的横向小孔，19环形动子铁芯导磁体，20为霍尔传感器，21为环形S极永磁铁，22为环形N极永磁铁，23为环形凹槽，24为动子齿面的小槽。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明所提供的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，该直线电机减振器包括电机减振器、支架7、车轮1、被动悬架弹簧6和被动减振器5，汽车轮内主动悬架用直线电机减振器的结构如图1所示。
图2为电机减振器结构，电机减振器通过支架7安装于车轮内，电机减振器包括外围隔磁套筒10、端盖9、动子3、定子2、直线圆柱滑轨8。
外围隔磁套筒10采用过盈配合安装于动子3的表面，用于保护动子铁芯导磁体不受损伤以及防止动子漏磁作用；端盖9通过连接螺栓11安装于动子3的两端，起到防污和防腐蚀作用；图3为电机减振器侧视图，电机减振器的端盖9的四个角上设置有相对应的四个孔15，直线圆柱滑轨8分别穿过四个孔15，并固定在支架7内，用于对动子3和定子2进行同心定位，保证动子3可以沿着定子直线运动，保证气隙厚度。动子3与定子2之间的间隙为1mm。电机减振器采用内定子、外动子的动圈结构，动子通过圆柱形滑轨可以沿定子上下滑动，可以避免传统直线电机轴承对永磁体的损伤，同时增加了减振器行程。
其中，动子3包括环形动子铁芯导磁体19、绕组线圈12、霍尔传感器20、环形凹槽23和动子齿16；图4为电机减振器动子结构剖视图。动子铁芯导磁体为导磁性能良好的环形金属导磁体，动子铁芯导磁体19和动子齿16采用涡流损耗较小的冷轧硅钢片叠至而成，动子采用9槽10极分数槽结构，通过增加极数减小齿数减小动子长度，满足低速、小体积的设计；环形凹槽23和动子齿16设置在环形动子铁芯导磁体19的内圈，环形凹槽23内放置上下两层三相绕组线圈12，动子齿16中间有横向小孔18，相邻凹槽的同相绕组线圈12通过横向小孔18串联；所述动子齿2、4、6号的齿面有小槽24，3个霍尔位置传感器布置于所开槽内，传感器的信号输出线经横向小孔18与绕组线圈12一起经端盖的小孔17穿出与外围电路连接。通过控制输入绕组电流的大小可以调节电磁作动力的大小，减振力的要求；还可以对绕组中感应电动势产生的电流经过滤波、整流、逆变，给蓄电池充电，对能量进行回收。通过齿打孔，实现各相绕组串联连线和传感器的内部布置，简化减振器结构，缩小了体积。
定子2包括柱形支撑轴14、环形定子导磁背铁13和环形S极永磁铁21和N极永磁铁22，图5为电机减振器定子结构剖视图。定子导磁背铁13采用过盈配合安装于支撑轴14的表面，定子的柱形支撑轴为非导磁高强度铝合金材料，保证作动器运动提供足够的强度和刚度，同时利于降低质量和永磁体的散热，提高作动器耐温性和可靠性；定子导磁背铁为导磁性能良好的硅钢材料。永磁体用金属胶粘于粘贴在定子导磁背铁13的表面上；所述定子2固定在支架7上。永磁体以极性相互交替的方式粘贴在定子导磁背铁13的表面上。永磁体之间的间隔为1mm，方便永磁体的安装。定子永磁体充磁采用径向辐射充磁，其中S极21由外部向内部充磁，如图6所示；N极22充磁由内部向外部充磁，如图7所示，其余磁极均交替进行，环形永磁体由4片瓦片状弧形永磁体组成，每个瓦片状弧形永磁体分别进行径向充磁，相邻各片边部用金属胶进行粘黏，拼成一个环形永磁体，如图6和图7所示。
动子3与车身4连接，并与安装在车轮外的被动悬架弹簧6和被动减振器5并联连接。在路面激励下，动子3沿定子2直线运动，在有限的空间内既能让动子绕组和定子永磁体充分接触，最大程度发挥作动器的性能，又能实现动子向上和向下两个方向移动，增加悬架的行程。通过外围电路控制通入绕组线圈的电流，产生电磁作动力，定子和动子相对运动过程中，绕组切割永磁体产生的磁感线，在绕组线圈中产生感应电动势，因此电磁减振器可以发电，实现能量回收。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：该直线电机减振器包括电机减振器、支架(7)、车轮(1)、被动悬架弹簧(6)和被动减振器(5)；
所述电机减振器通过支架(7)安装于车轮内，电机减振器包括外围隔磁套筒(10)、端盖(9)、动子(3)、定子(2)、直线圆柱滑轨(8)；
所述定子(2)包括柱形支撑轴(14)、环形定子导磁背铁(13)和环形S极永磁铁(21)和N极永磁铁(22)；所述定子导磁背铁(13)采用过盈配合安装于支撑轴(14)的表面，永磁体粘贴在定子导磁背铁(13)的表面上；所述定子(2)固定在支架(7)上；
所述动子(3)包括环形动子铁芯导磁体(19)、绕组线圈(12)、霍尔传感器(20)、环形凹槽(23)和动子齿(16)；环形凹槽(23)内放置上下两层三相绕组线圈(12)，动子齿(16)中间有横向小孔(18)，相邻凹槽的同相绕组线圈(12)通过横向小孔(18)串联；所述动子齿(16)的齿面有小槽(24)，槽内设置有霍尔传感器(20)，传感器的信号输出线经横向小孔(18)与绕组线圈(12)一起经端盖的小孔(17)穿出与外围电路连接；
所述外围隔磁套筒(10)采用过盈配合安装于动子(3)的表面；端盖(9)通过连接螺栓(11)安装于动子(3)的两端；所述端盖(9)的四个角上设置有相对应的四个孔(15)，
所述直线圆柱滑轨(8)分别穿过四个孔(15)，并固定在支架(7)内，用于对动子(3)和定子(2)进行同心定位，保证动子(3)可以沿着定子直线运动；
所述动子(3)与车身(4)连接，并与安装在车轮外的被动悬架弹簧(6)和被动减振器(5)并联连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：所述永磁体以极性相互交替的方式粘贴在定子导磁背铁(13)的表面上。
3.根据权利要求1所述的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：所述永磁体之间的间隔为1mm。
4.根据权利要求1所述的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：所述环形永磁体由4片瓦片状弧形永磁体组成，每个瓦片状弧形永磁体分别进行径向充磁，S极永磁铁由外部向内部充磁，N极永磁铁由内部向外部充磁。
5.根据权利要求1所述的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：所述动子采用9槽10极分数槽结构。
6.根据权利要求1所述的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：所述动子(3)与定子(2)之间的间隙为1mm。
7.根据权利要求1所述的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：所述霍尔传感器有3个，分别设置在2、4、6号动子齿齿面的小槽内。
8.根据权利要求1所述的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：所述柱形支撑轴(14)为非导磁高强度铝合金材料。
9.根据权利要求1所述的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：所述定子导磁背铁(13)为导磁性能好的硅钢材料。
10.根据权利要求1所述的一种汽车轮内主动悬架用直线电机减振器，其特征在于：所述动子铁芯导磁体(19)和动子齿(16)采用冷轧硅钢片叠至而成。
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