CN108612752B - 电磁悬浮轮毂轴承单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁悬浮轮毂轴承单元，包括内圈、外圈、连接轴、电磁线圈和两个激光测距传感器；左圈、右圈均固定在连接轴上，其间形成环向截面为凸字型的环状腔体；电磁线圈在内圈上绕行；外圈包含平衡部和连接部，呈T字型，平衡部设置环状腔体内，连接部的内壁和平衡部的外壁固连，连接部的外壁伸出环状腔体外；两个激光测距传感器均设置在平衡部上，以测量外圈平衡部和内圈之间的间隙。本发明以电磁悬浮技术解决在旋转时产生的摩擦，检测间隙并调整悬浮力大小，采用电磁悬浮代替滚珠，大大降低了轴承的轴向和径向的摩擦，使轴承运行过程中更加轴承平稳。
Description
技术领域
本发明涉及机械轴承技术领域，尤其涉及一种电磁悬浮轮毂轴承单元。
背景技术
现有各种结构的电磁悬浮轮毂轴承单元，主要由三相电机，两个四相径向磁轴承，一个两相轴向磁轴承和多个功率转换部件组成。常见的主要有磁+滚珠、磁+油等部分组成。这些结构无法解决低转速下的刚度问题，也无法解决二阶惯性控制策略所带来的振动失稳问题。
现有的轴承监测技术主要是在内外圈之间安装噪声传感器，通过监测轴承运转过程中噪声的大小来判断。这种检测方法过时，效率低，受影响大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有轮毂轴承单元结构设计的不足和轴承间隙控制的问题，提供一种电磁悬浮轮毂轴承单元及其控制方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种电磁悬浮轮毂轴承单元，包括内圈、外圈、连接轴、电磁线圈、第一激光测距传感器和第二激光测距传感器；
所述内圈包含左圈和右圈，所述左圈、右圈均呈圆环状；
所述左圈、右圈均固定在所述连接轴上；
所述左圈靠近右圈的端面上设有环状的第一凸起、第二凸起，所述第一凸起、第二凸起和所述左圈同轴，且第二凸起的直径大于所述第一凸起的直径、第二凸起的高度小于第一凸起；
所述右圈靠近左圈的端面上设有环状的第三凸起、第四凸起，所述第三凸起、第四凸起均和所述右圈同轴， 且第三凸起的直径、高度分别等于第一凸起的直径、高度，第四凸起的直径、高度分别等于第二凸起直径、高度；
所述第一凸起和所述第三凸起相抵，第二凸起和第四凸起之间留有空隙，使得左圈、右圈之间形成环向截面为凸字型的环状腔体；
所述外圈包含平衡部和连接部，环向截面呈T字型；所述平衡部、连接部均呈环状；平衡部设置在左圈、右圈之间的环状腔体内，其外壁的高度大于第二凸起和第四凸起之间的距离；所述连接部外壁的高度小于第二凸起和第四凸起之间的距离，连接部的内壁和平衡部的外壁固连，连接部的外壁伸出左圈、右圈之间的环状腔体外；
所述第二凸起、第四凸起的内壁上都均匀的设有至少三个永磁体；
所述电磁线圈环向绕制在所述内圈上；
所述第一激光测距传感器、第二激光测距传感器均设置在所述外圈的平衡部上，其中，所述第一激光测距传感器用于测量平衡部外圈和第二凸起内圈上永磁体之间的距离，所述第二激光测距传感器用于测量平衡部内圈和第三凸起外圈之间的距离。
作为本发明一种电磁悬浮轮毂轴承单元进一步的优化方案，本发明还包含第三激光测距传感器和第四激光测距传感器；
所述第三激光测距传感器、第四激光测距传感器均设置在所述外圈的平衡部上，其中，所述第三激光测距传感器用于测量平衡部外圈和第四凸起内圈上永磁体之间的距离，所述第四激光测距传感器用于测量平衡部内圈和第一凸起外圈之间的距离。
作为本发明一种电磁悬浮轮毂轴承单元进一步的优化方案，所述连接轴一端设有轴肩，另一端采用螺栓固定，使得内圈固定在其上。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明使用磁悬浮技术，当电磁铁移动时，靠近的金属部分会感应出电子与磁极方向相反，以此驱使内外圈分离。未充电时，通过永磁体吸引保证互不接触。
与现有轮毂轴承相比，本发明安装了激光测距传感器，用于监测轴承运行过程内外圈之间间隙的变化，当间隙改变时，内外圈之间间隙变小，会由车载电脑给出信号，这对提高轮毂轴承的安全性能具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明轮毂轴承单元的结构示意图；
图2为本发明中左圈永磁体处的剖视图；
图3为本发明中外圈平衡部和激光测距传感器配合处的局部放大图。
图中，1-连接轴，2-螺母，3-电磁线圈，4-左圈，5-永磁铁，6-外圈，7-右圈，8-凸肩，9-第一凸起，10-第二凸起，11-第三凸起，12-第四凸起，13-第一激光测距传感器，14-第二激光测距传感器，15-第一激光测距传感器的安装孔；A-局部放大图标记符号，B-部分剖视图标记符号。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1所示，本发明公开了一种电磁悬浮轮毂轴承单元，包括内圈、外圈、连接轴、电磁线圈、第一激光测距传感器和第二激光测距传感器；
所述内圈包含左圈和右圈，所述左圈、右圈均呈圆环状；
所述左圈、右圈均固定在所述连接轴上；
所述左圈靠近右圈的端面上设有环状的第一凸起、第二凸起，所述第一凸起、第二凸起和所述左圈同轴，且第二凸起的直径大于所述第一凸起的直径、第二凸起的高度小于第一凸起；
所述右圈靠近左圈的端面上设有环状的第三凸起、第四凸起，所述第三凸起、第四凸起均和所述右圈同轴， 且第三凸起的直径、高度分别等于第一凸起的直径、高度，第四凸起的直径、高度分别等于第二凸起直径、高度；
所述第一凸起和所述第三凸起相抵，第二凸起和第四凸起之间留有空隙，使得左圈、右圈之间形成环向截面为凸字型的环状腔体；
所述外圈包含平衡部和连接部，环向截面呈T字型；所述平衡部、连接部均呈环状；平衡部设置在左圈、右圈之间的环状腔体内，其外壁的高度大于第二凸起和第四凸起之间的距离；所述连接部外壁的高度小于第二凸起和第四凸起之间的距离，连接部的内壁和平衡部的外壁固连，连接部的外壁伸出左圈、右圈之间的环状腔体外；
所述第二凸起、第四凸起的内壁上都均匀的设有至少三个永磁体；
所述电磁线圈环向绕制在所述内圈上；
所述第一激光测距传感器、第二激光测距传感器均设置在所述外圈的平衡部上，其中，所述第一激光测距传感器用于测量平衡部外圈和第二凸起内圈上永磁体之间的距离，所述第二激光测距传感器用于测量平衡部内圈和第三凸起外圈之间的距离。
本发明还包含第三激光测距传感器和第四激光测距传感器；
所述第三激光测距传感器、第四激光测距传感器均设置在所述外圈的平衡部上，其中，所述第三激光测距传感器用于测量平衡部外圈和第四凸起内圈上永磁体之间的距离，所述第四激光测距传感器用于测量平衡部内圈和第一凸起外圈之间的距离。
加装第三激光测距传感器和第四激光测距传感器后，使得内圈、外圈之间间距的计算更加精确。
所述连接轴一端设有轴肩，另一端采用螺栓固定，使得内圈固定在其上。
正常情况下内外圈间的间隙检测值恒定，当轴承振动达到一定程度时，圈间隙减小，激光测距传感器将测得的间隙值送入车载电脑，当间隙值小于最小限定值时，改变供电线圈电流变化快慢来改变磁力大小，使得间隙在逆反馈下趋向稳定，由此实现一种平稳运行轴承的手段。激光测距传感器的外圆直径要大于其安装孔直径，用于定位传感器的位置，防止传感器在轴承运行过程中串动，影响测量数据的准确性。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种电磁悬浮轮毂轴承单元，其特征在于，包括内圈、外圈、连接轴、电磁线圈、第一激光测距传感器和第二激光测距传感器；
所述内圈包含左圈和右圈，所述左圈、右圈均呈圆环状；
所述左圈、右圈均固定在所述连接轴上；
所述左圈靠近右圈的端面上设有环状的第一凸起、第二凸起，所述第一凸起、第二凸起和所述左圈同轴，且第二凸起的内径大于所述第一凸起的内径、第二凸起的高度小于第一凸起；
所述右圈靠近左圈的端面上设有环状的第三凸起、第四凸起，所述第三凸起、第四凸起均和所述右圈同轴， 且第三凸起的内径、高度分别等于第一凸起的内径、高度，第四凸起的内径、高度分别等于第二凸起内径、高度；
所述第一凸起和所述第三凸起相抵，第二凸起和第四凸起之间留有空隙，使得左圈、右圈之间形成环向截面为凸字型的环状腔体；
所述外圈包含平衡部和连接部，环向截面呈T字型；所述平衡部、连接部均呈环状；平衡部设置在左圈、右圈之间的环状腔体内，其外壁的高度大于第二凸起和第四凸起之间的距离；所述连接部外壁的高度小于第二凸起和第四凸起之间的距离，连接部的内壁和平衡部的外壁固连，连接部的外壁伸出左圈、右圈之间的环状腔体外；
所述第二凸起、第四凸起的内壁上都均匀的设有至少三个永磁体；
所述电磁线圈环向绕制在所述内圈上；
所述第一激光测距传感器、第二激光测距传感器均设置在所述外圈的平衡部上，其中，所述第一激光测距传感器用于测量平衡部外圈和第二凸起内圈上永磁体之间的距离，所述第二激光测距传感器用于测量平衡部内圈和第三凸起外圈之间的距离。
2.根据权利要求1所述的电磁悬浮轮毂轴承单元，其特征在于，还包含第三激光测距传感器和第四激光测距传感器；
所述第三激光测距传感器、第四激光测距传感器均设置在所述外圈的平衡部上，其中，所述第三激光测距传感器用于测量平衡部外圈和第四凸起内圈上永磁体之间的距离，所述第四激光测距传感器用于测量平衡部内圈和第一凸起外圈之间的距离。
3.根据权利要求1所述的电磁悬浮轮毂轴承单元，其特征在于，所述连接轴一端设有轴肩，另一端采用螺栓固定，使得内圈固定在其上。
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