CN111786509B - 一种一体化电机离合器耦合执行器 - Google Patents

一种一体化电机离合器耦合执行器 Download PDF

Info

Publication number
CN111786509B
CN111786509B CN202010724529.3A CN202010724529A CN111786509B CN 111786509 B CN111786509 B CN 111786509B CN 202010724529 A CN202010724529 A CN 202010724529A CN 111786509 B CN111786509 B CN 111786509B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
clutch
outer shell
planetary gear
gear train
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010724529.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111786509A (zh
Inventor
孙骏
姚守业
白先旭
海乐森
段顺昌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN202010724529.3A priority Critical patent/CN111786509B/zh
Publication of CN111786509A publication Critical patent/CN111786509A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111786509B publication Critical patent/CN111786509B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/108—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction clutches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/108—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction clutches
    • H02K7/1085—Magnetically influenced friction clutches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种一体化电机离合器耦合执行器，包括外壳体，外壳体内部设置有电机、行星轮系和可控离合器，电机定子为内设空腔的空心结构，电机转子的端面板中心孔处固定设有法兰盘，法兰盘转动支承在外壳体的前端板中心孔处；法兰盘中心固定有一根同轴的电机输出轴，行星轮系嵌设在电机定子的空腔内，电机输出轴的后端伸入至电机定子的空腔内，且行星轮系的太阳轮固定套装在电机输出轴的后端；可控离合器的输入端向前伸入至电机定子的空腔内并与行星轮系的行星架固定连接，可控离合器的输出端转动支承在外壳体的后端板中心孔处。本发明的优点：既能避免电机堵转过热的现象，又能避免执行器振动的问题。

Description

一种一体化电机离合器耦合执行器
技术领域
本发明涉及机电控制系统技术领域，尤其涉及的是一种一体化电机离合器耦合执行器。
背景技术
电机和离合器的结合在工程实际中运用广泛，电机是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩；离合器类似于开关，接合或断离动力传递作用，离合器机构其主动部分与从动部分可以暂时分离，又可以逐渐接合，并且在传动过程中还要有可能相对转动。传统的电机和离合器结合一般是通过联轴器相连，这样会导致传动装置的轴向距离过长，产生一定幅度的振动，从而导致机构运转不稳定。且在传统的执行器中，选用的大多是非可控式离合器，在需要保持执行器长时间压紧的情况下，传统的执行器中的电机往往可能发生堵转，从而过热烧毁。
随着电动车技术与智能驾驶技术的发展，在车辆模块化、集成化、电子化、供能高压化的趋势驱动下，乘用车制动系统朝着电子化方向发展。电液复合制动系统越来越得到普及。它成为了传统液压制动系统到电子制动系统的一种有效的过渡方案。但线控制动技术才是未来制动系统的发展趋势，液压回路系统将被彻底取代，线控制动系统布局相对简单，且系统响应时间短，明显缩短制动距离。目前，线控制动系统还不太成熟，离普及还有很长的一段路。电控机械制动系统(Electromechanical Brake System，简称EMB)成为各大汽车厂商研究的热门。EMB存在的一个很大的问题就是电机在“堵转”的恶劣环境下工作，因此对电机的可靠性要求特别高，且执行机构中机械零件还比较多、结构也很复杂，成本过高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种一体化电机离合器耦合执行器，以期实现既能避免电机堵转过热的现象，又能避免因执行器轴向尺寸过长而产生振动的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种一体化电机离合器耦合执行器，包括外壳体，所述外壳体内部设置有电机、行星轮系和可控离合器，所述电机和可控离合器在外壳体内部呈前后排布设置；
所述电机包括内外套接的电机定子和电机转子，所述电机定子为内设空腔的空心结构且固定在外壳体内部，所述电机转子前端设有端面板，所述电机转子的端面板中心孔处固定设置有法兰盘，所述法兰盘转动支承在外壳体的前端板中心孔处；所述法兰盘中心固定有一根同轴的电机输出轴，所述行星轮系嵌设在电机定子的空腔内，所述电机输出轴的后端伸入至电机定子的空腔内，且行星轮系的太阳轮固定套装在电机输出轴的后端；
所述可控离合器的输入端向前伸入至电机定子的空腔内并与行星轮系的行星架固定连接，所述可控离合器的输出端转动支承在外壳体的后端板中心孔处，所述可控离合器能调控其输入端与输出端之间的滑差；
所述电机输出轴、太阳轮、可控离合器的输入端、可控离合器的输出端均同轴设置。
进一步的，所述可控离合器采用磁粉离合器、磁流变离合器、电流变离合器、电磁离合器中的其中一种。
进一步的，所述外壳体的前端板、外壳体的后端板、电机转子的端面板上均开有多个散热孔。
进一步的，所述电机定子为空心的环状结构，所述电机定子的内孔中在靠近前端面的部位设有向内凸出的安装凸缘，所述行星轮系的齿圈位于电机定子的内孔中且固定安装在安装凸缘右端面上。
进一步的，所述法兰盘通过第一轴承转动支承在外壳体的前端板中心孔处。
进一步的，所述可控离合器的输出端通过第二轴承转动支承在外壳体的后端板中心孔处。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明提供的一种一体化电机离合器耦合执行器，由于有可控离合器的加入，该可控离合器能调控其输入端与输出端之间的滑差，利用可控离合器断开电机与执行器末端的刚性连接，以减小折算到执行器末端的惯量，可在长时间堵转的情况下维持转矩，可控离合器的输入端及与其连接行星轮系和电机仍继续运动以提供剪切作用，从而避免了传统机电系统因负载过大而发生电机堵转过热的现象。
2、本发明提供的一种一体化电机离合器耦合执行器，其在电机与可控离合器之间设置有行星轮系，一般可控离合器的额定转速不是太高，若将其直接与电机相连，满足不了执行器的输出要求，且较高的转速易损坏可控离合器，将行星轮系置于中间起到减速增扭的效果，使得可控离合器在额定转速以下能平稳工作。
3、本发明提供的一种一体化电机离合器耦合执行器，将电机设计为中空结构，并将整个行星轮系以及可控离合器的一部分置于电机的中空结构内，能明显缩短整个执行器的周向尺寸，能有效避免因执行器轴向尺寸过长而产生振动的问题，从而保证了整个执行器运转的稳定性。
附图说明
图1是本发明的立体图。
图2是本发明的剖面图。
图3是本发明的立体爆炸图。
图4是本发明的电机定子与齿圈配合的爆炸图。
图5是本发明的行星轮系的立体图。
图6是本发明的外壳前盖与法兰盘、电机输出轴之间的装配爆炸图。
图中标号：1.外壳前盖，2.外壳本体，3.电机转子，4.电机线圈，5.电机定子，6.端面板，7.法兰盘，8.第一轴承，9.电机输出轴，10.空腔，11.连接键，12.太阳轮，13.行星轮，14.行星架，15.齿圈，16.安装凸缘，17.磁粉离合器，18.第二轴承，19.散热孔。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1至图6，本实施例公开了一种一体化电机离合器耦合执行器，包括外壳体，外壳体由外壳本体2和外壳前盖1构成，外壳本体2前侧敞口处设置外壳前盖1，外壳前盖1与外壳本体2之间通过螺纹连接的方式实现连接。外壳体内部设置有电机、行星轮系和可控离合器，电机和可控离合器在外壳体内部呈前后排布设置。
电机包括内外套接的电机定子5和电机转子3，电机定子5和电机转子3之间设有电机线圈4。电机定子5为内设空腔10的空心结构且固定在外壳体内部，电机转子3前端设有端面板6，电机转子3的端面板6中心孔处固定设置有法兰盘7，法兰盘7与电机转子3的端面板6之间通过螺栓固定连接。法兰盘7通过第一轴承8转动支承在外壳体的前端板中心孔处，外壳体的外壳前盖1即为外壳体的前端板；法兰盘7中心固定有一根同轴的电机输出轴9，电机输出轴9通过连接键11与法兰盘7连接，行星轮系嵌设在电机定子5的空腔10内，电机输出轴9的后端伸入至电机定子5的空腔10内，且行星轮系的太阳轮12固定套装在电机输出轴9的后端。
行星轮系包括一个太阳轮12、三个行星轮13、一个行星架14、一个齿圈15。电机定子5为空心的环状结构，电机定子5的内孔中在靠近前端面的部位设有向内凸出的安装凸缘16，行星轮系的齿圈15位于电机定子5的内孔中且固定安装在安装凸缘16右端面上，通过多个螺钉分别穿过安装凸缘16上的多个安装孔后旋紧在齿圈15的螺纹孔中，实现齿圈15与安装凸缘16的固定连接。
可控离合器的输入端向前伸入至电机定子5的空腔10内并与行星轮系的行星架14固定连接，可控离合器的输出端通过第二轴承18转动支承在外壳体的后端板中心孔处，可控离合器能调控其输入端与输出端之间的滑差。电机输出轴9、太阳轮12、可控离合器的输入端、可控离合器的输出端均同轴设置。可控执行器的输出端作为整个执行器的输出端。
外壳体的前端板、外壳体的后端板、电机转子3的端面板6上均开有多个散热孔19，以便外壳体内电机和可控离合器散热。
可控离合器可采用磁粉离合器17、磁流变离合器、电流变离合器、电磁离合器中的其中一种。以下以可控离合器采用磁粉离合器17为例来进行说明，磁粉离合器17包括励磁线圈、内转子、外转子和金属外壳组，内转子、外转子分别对应磁粉离合器17的输出端和输入端，内、外两个转子之间留有缝隙，缝隙中填充具有高导磁率和高耐热性的合金磁粉。在磁粉离合器17没通电流的情况下，磁粉离合器17的输入端随着电机旋转，腔内磁粉由于向心力被均匀甩在外转子内壁，此时内转子和外转子之间无相互作用，此时磁粉离合器17的输入端与输出端处于分离状态。当给磁粉离合器17的励磁线圈通以励磁电流时，磁粉离合器17壳内产生磁通，腔内磁粉沿着磁通方向产生磁粉链，磁粉离合器17的输出端通过磁粉与工作面间、磁粉与磁粉之间的摩擦力和磁粉链间的抗剪切力传递转矩。
将该执行器应用在电动汽车的线控制动系统中时，该执行器的输出端与丝杆相连，丝杆的转动将引起螺母的直线运动。当螺母与固定的障碍物接触并压紧后者时，螺母无法前进，丝杆与执行器输出端亦无法继续转动。若欲维持螺母对固定障碍物的压紧，传统的执行器往往使电机在堵转的状态下维持转矩输出，但这容易使得电机过热烧毁。本申请的执行器利用磁粉合器中磁粉的特殊性质，使执行器输出端与丝杆在停转的状态下仍有转矩输出，故螺母能持续压紧固定的障碍物，同时，磁粉离合器17的输入端及与之相连的电机仍需继续旋转以提供剪切速率作为转矩来源；并且，螺母施加在固定障碍物上的力可通过改变磁粉离合器17的励磁电流来实时调节。
工作时，该执行器的动力传递流程为：
给电机通以电流，绕在电机定子5上的电机线圈4产生旋转磁场作用于电机转子3上，形成磁电动力旋转扭矩，通过法兰盘7将扭矩传递给电机输出轴9，电机输出轴9带动行星轮系里的太阳轮12转动，太阳轮12通过行星轮系将转矩通过行星轮13传递到行星架14上，这样电机产生的转速和转矩通过行星轮系达到减速增扭的效果。磁粉离合器17的输入端与行星轮系的行星架14固定连接传递扭矩。最后，给磁粉离合器17的励磁线圈通以励磁电流，磁粉离合器17的内转子和外转子产生相互作用的力，将转矩由磁粉离合器17的输入端传递到输出端，通过调节励磁电流的大小来控制磁粉沿磁通方向形成磁粉链的抗剪切力大小，从而控制磁粉离合器17传递扭矩的大小。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种一体化电机离合器耦合执行器，包括外壳体，其特征在于：所述外壳体内部设置有电机、行星轮系和可控离合器，所述电机和可控离合器在外壳体内部呈前后排布设置；
所述电机包括内外套接的电机定子和电机转子，所述电机定子为内设空腔的空心结构且固定在外壳体内部，所述电机转子前端设有端面板，所述电机转子的端面板中心孔处固定设置有法兰盘，所述法兰盘转动支承在外壳体的前端板中心孔处；所述法兰盘中心固定有一根同轴的电机输出轴，所述行星轮系嵌设在电机定子的空腔内，所述电机输出轴的后端伸入至电机定子的空腔内，且行星轮系的太阳轮固定套装在电机输出轴的后端；
所述可控离合器的输入端向前伸入至电机定子的空腔内并与行星轮系的行星架固定连接，所述可控离合器的输出端转动支承在外壳体的后端板中心孔处，所述可控离合器能调控其输入端与输出端之间的滑差；
所述电机输出轴、太阳轮、可控离合器的输入端、可控离合器的输出端均同轴设置。
2.如权利要求1所述的一种一体化电机离合器耦合执行器，其特征在于：所述可控离合器采用磁粉离合器、磁流变离合器、电流变离合器、电磁离合器中的其中一种。
3.如权利要求1所述的一种一体化电机离合器耦合执行器，其特征在于：所述外壳体的前端板、外壳体的后端板、电机转子的端面板上均开有多个散热孔。
4.如权利要求1所述的一种一体化电机离合器耦合执行器，其特征在于：所述电机定子为空心的环状结构，所述电机定子的内孔中在靠近前端面的部位设有向内凸出的安装凸缘，所述行星轮系的齿圈位于电机定子的内孔中且固定安装在安装凸缘右端面上。
5.如权利要求1所述的一种一体化电机离合器耦合执行器，其特征在于：所述法兰盘通过第一轴承转动支承在外壳体的前端板中心孔处。
6.如权利要求1所述的一种一体化电机离合器耦合执行器，其特征在于：所述可控离合器的输出端通过第二轴承转动支承在外壳体的后端板中心孔处。
CN202010724529.3A 2020-07-24 2020-07-24 一种一体化电机离合器耦合执行器 Active CN111786509B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010724529.3A CN111786509B (zh) 2020-07-24 2020-07-24 一种一体化电机离合器耦合执行器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010724529.3A CN111786509B (zh) 2020-07-24 2020-07-24 一种一体化电机离合器耦合执行器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111786509A CN111786509A (zh) 2020-10-16
CN111786509B true CN111786509B (zh) 2021-10-26

Family

ID=72764073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010724529.3A Active CN111786509B (zh) 2020-07-24 2020-07-24 一种一体化电机离合器耦合执行器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111786509B (zh)

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3572167A (en) * 1969-04-28 1971-03-23 White Motor Corp Transmission combining gearset with planetary gearing
CN1021476C (zh) * 1991-10-19 1993-06-30 湖州机床厂 磁粉起动行星减速器
CN2676483Y (zh) * 2003-12-04 2005-02-02 张力军 新型磁粉离合器无级调速电机
CN2922266Y (zh) * 2006-04-03 2007-07-11 陈宏斌 行星磁粉离合器
CN200953506Y (zh) * 2006-10-09 2007-09-26 上海燃料电池汽车动力系统有限公司 集成外侧盘式制动器的行星架输出型内转子一体化电动轮
CN102324802A (zh) * 2011-08-12 2012-01-18 张晓舜 多级减速双向离合器输出结构装置
CN102390280B (zh) * 2011-09-30 2013-06-19 上海瑞尔实业有限公司 带自动变速的电动汽车动力总成
CN102403833B (zh) * 2011-11-15 2013-04-10 马加良 电动车自动变速轮毂电机
CN102412660B (zh) * 2011-12-23 2014-06-18 叶羽经 盘式起动发电一体机
CN102767594B (zh) * 2012-08-07 2015-12-16 福建省福工动力技术有限公司 基于电机可控增速的混合动力车制动能量回收装置及方法
GB201219560D0 (en) * 2012-10-31 2012-12-12 Goodrich Actuation Systems Ltd Actuator arrangement
CN102983672B (zh) * 2012-11-20 2015-02-04 合肥工业大学 一种电动汽车用电机-变速器一体化传动系统
CN103051102A (zh) * 2012-12-10 2013-04-17 大连恒田动力电源有限公司 电子机械变速电机
CN105375682B (zh) * 2014-08-26 2020-01-21 青岛海尔洗衣机有限公司 双转子直驱电机
CN105006912B (zh) * 2015-08-10 2018-04-13 重庆长戈动力科技有限公司 行星齿轮减速一体化电机
CN105501057B (zh) * 2016-01-26 2018-10-16 吉林大学 一种基于单行星排两挡变速器的电驱动系统
CN105570392B (zh) * 2016-03-25 2018-06-19 重庆青山工业有限责任公司 一种纯电动两档变速器
CN205864166U (zh) * 2016-07-28 2017-01-04 常州高尔登科技有限公司 轮毂电机
CN106195194B (zh) * 2016-08-31 2019-02-01 吉林大学 一种基于两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法
CN107117071B (zh) * 2017-04-25 2019-11-19 南京汽车集团有限公司 新能源电动汽车用磁粉式两档变速器及其换挡方法
CN107143645A (zh) * 2017-04-25 2017-09-08 南京汽车集团有限公司 一种电动汽车两挡变速器
CN206797106U (zh) * 2017-05-16 2017-12-26 福建万润新能源科技有限公司 一种基于动力耦合器的单电机混合驱动系统
CN110848294A (zh) * 2018-08-20 2020-02-28 瀚德万安(上海)电控制动系统有限公司 电子机械制动器的致动器及电子机械制动器

Also Published As

Publication number Publication date
CN111786509A (zh) 2020-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3521092B1 (en) Electric drive assembly of vehicle
CN103538462B (zh) 离合器系统
CA2292574C (en) Electric motor with internal brake
WO2010110027A1 (ja) インホイールモーター用ブレーキ装置
CN108791264B (zh) 电子机械制动器
CN108263356B (zh) 制动器以及制动系统和车辆
US9035519B2 (en) Electrical energy and mechanical energy conversion apparatus for vehicles
CN110131327B (zh) 一种汽车离合器的螺旋式致动器
CN113783354B (zh) 一种新能源汽车用电机制动减速装置
JP4659461B2 (ja) 車両用ホイールモータおよびその制御方法
CN101635501A (zh) 变速箱前置式液冷永磁缓速器
JP2022160491A (ja) 電子機械ブレーキシステムおよび車両
CN111786509B (zh) 一种一体化电机离合器耦合执行器
CN111231923B (zh) 电机堵转保护装置和线控液压制动系统
JP3588352B2 (ja) トルクにより開放される円盤ブレーキ
EP1349757B1 (en) A spring brake actuator
CN109642623B (zh) 用于离合器致动器的速度依赖的机械制动器
CN201234202Y (zh) 变速箱前置式液冷永磁缓速器
CN214304948U (zh) 一种肘杆增力式电子机械制动器
CN211183696U (zh) 电机刹车装置
EP2728717A1 (en) Generator motor for vehicle
JP2007056917A (ja) 電動式ディスクブレーキ
CN109990021B (zh) 盘式制动器以及具有其的车辆
CN212985842U (zh) 离合器执行机构
CN213776161U (zh) 一种带锁止功能的机电式制动执行机构总成

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant