CN112963482A - 一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架，包括圆筒直线电机式作动器组件、倒置单筒式阻尼器组件和螺旋弹簧组件。圆筒直线电机式作动器组件为具有特定形状的通孔的初级组件和与初级关联安装的次级装组件，初级组件包括有绕组铁芯和初级外筒，初级铁芯结构为圆环状；次级组件包括永磁体、导磁环，永磁体与导磁环依次交替安装在阻尼器外筒侧面，且每个永磁体磁极方向与阻尼器中心轴线平行，布置方式为极性相对。本发明节省安装空间、降低结构复杂性的同时，又产生控制力进行主动控制，改善悬架性能，同时具有Fail‑Safe（失效保护）特性，保留了基本的机械结构，确保保障电机失效后，悬架仍能正常工作,提高了车辆操作稳定性和行驶平稳性。

Description

一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器
技术领域
本发明属于汽车悬架系统技术领域，具体涉及一种圆筒直线电机式主动悬架作动器和倒置单筒式减振器。
背景技术
随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对汽车的舒适性和安全性的要求也越来越高。而传统的汽车悬架系统受限于结构特性，只能保证在一种特定的速度和道路状态下达到性能最优化。人们一直希望悬架的刚度、减振器的阻尼系数以及车身高度能随汽车载荷、行驶速度和路面状况等行驶条件的变化而变化以使悬架总是能处于最佳工作状态附近，进而满足汽车的行驶平顺性、操纵稳定性等方面的需求。但是目前的很多结构都采用传统的液压、齿轮齿条以及滚珠丝杠结构的中间传动装置，增加了传动能量损耗，降低了作动器的响应速度和控制精度，且其造价高、结构复杂、具有效率不高、运行不平稳、噪声大、工作可靠性差等缺点。
发明内容
发明目的：
本发明提供一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架，其目的是解决现有主动悬架造价高、能量损耗大、结构复杂以及安全可靠性不足等问题。提出一种设计新颖、结构紧凑、工作稳定行好的电磁主动悬架。
技术方案：
一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，包括位于上弹簧支撑座(2)和下弹簧支撑座(14)之间的螺旋弹簧(3)，其特征在于：还包括圆筒直线电机组件以及与圆筒直线电机组件活动配合的单筒式阻尼器组件单筒式阻尼器组件位于圆筒直线电机组件下方与圆筒直线电机组件形成倒置单筒式阻尼器结构；
所述圆筒直线电机组件包括初级组件和在初级组件内部安装的次级组件；
所述初级组件包括有绕组铁芯和初级外筒(7)，所述绕组铁芯包括三相绕组(5)和初级铁芯(6)，所述三相绕组(5)和初级铁芯(6)均分布于初级外筒(7)内，所述三相绕组为绕组线圈缠绕成饼状，所述初级铁芯(6)为圆环形片状结构，三相绕组(5)安置在相邻的初级铁芯(6)之间；三相绕组(5)与初级铁芯(6)沿初级外筒(7)轴向交替布置；
所述次级组件包括永磁体(20)和导磁环(21)，所述永磁体(20)为轴向充磁的环状永磁结构，永磁体(20)与导磁环(21)交替布置在空心外筒(11)的外侧，每两个永磁体(20)为极性相对布置，空心外筒(11)的上端连接上弹簧支撑座(2)；
所述设置有永磁体(20)与导磁环(21)的空心外筒(11)穿过三相绕组(5)和初级铁芯(6)且能相对于三相绕组(5)和初级铁芯(6)移动；初级外筒(7)位于螺旋弹簧(3)内；
空心外筒(11)为中空筒，中空部位为阻尼器腔，活塞杆(16)上端伸入阻尼器腔内与阻尼器腔内的油腔活塞(13)相连，油腔活塞(13)为能沿着阻尼器腔移动的结构，油腔活塞(13)将阻尼器腔分为上腔(13-1)和下腔(13-2)，油腔活塞(13)上设置有阀口，上腔(13-1)和下腔(13-2)通过该阀口进行油液置换。
在空心外筒(11)内还设置有浮动活塞(12)，浮动活塞(12)位于油腔活塞(13)上方，浮动活塞(12)为能沿着空心外筒(11)轴向移动的结构，浮动活塞(12)的上方形成气体腔(11-1)。
活塞杆(16)下部伸出空心外筒(11)的部分套有防尘筒(17)，活塞杆(16)的下部连接有防尘堵头(19)，防尘堵头(19)连接防尘筒(17)，空心外筒(11)的下端能够伸进防尘筒(17)内且能相对于空心外筒(11)做伸缩动作。
防尘筒(17)内还设置有缓冲块(18)，缓冲块(18)套在活塞杆(16)的下部。
初级铁芯(6)的四周设置有凸起的外沿(6-1)，使用时，三相绕组(5)布置在外沿(6-1)内，在外沿(6-1)上设置有布线口(6-2)。
在外沿(6-1)上设置有定位槽(6-3)，在初级铁芯(6)的底部设置有能够卡入该定位槽(6-3)内的凸台(6-5)。
初级外筒(7)与防尘筒(17)进行连接。
所述的阀口包括阀口板(24)，阀口板(24)上设置有上油孔(22)和下油孔(23)；
上油孔(22)和下油孔(23)位置相互错开设置，上油孔(22)上方设置有活塞阀口上压板(25)，活塞阀口上压板(25)为使用时能盖住上油孔(22)且能在下腔(13-2)内的油液顶力下被顶开使得上油孔(22)打开的结构；
下油孔(23)的下方设置有活塞阀口下压板(26)，活塞阀口下压板(26)为使用时能盖住下油孔(23)且能在上腔(13-1)内油液的压力下被顶开使得下油孔(23)打开的结构。
下油孔(23)布置在上油孔(22)周围；
阀口板(24)的中心连接活塞杆(16)，活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)设置在活塞杆(16)上，所述的活塞阀口上压板(25)能够覆盖上油孔(22)所在的区域，活塞阀口下压板(26)能够覆盖下油孔(23)所在区域且在与上油孔(22)对应的区域留出孔隙(A)。
活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为非弹性板或弹性板；
活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为非弹性板时：活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为能沿上阀口压片活塞杆(16)移动以控制上油孔(22)和下油孔(23)开闭的结构；
活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为弹性板时：活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)直接盖住上油孔(22)和下油孔(23)，当活塞阀口上压板(25)或活塞阀口下压板(26)受到油液冲击时，发生弹性形变使得上油孔(22)或下油孔(23)打开。
优点效果：
随着电液控制、计算机技术的发展，传感器、微处理器及相关制造技术的提高，人类的需求得以实现，一些能根据汽车行驶路面工况和载荷等情况来自动调节自身工作状态的主动悬架得到了人们的广泛关注。
本发明是一种圆筒直线电机式主动悬架作动器及一种倒置单筒式减振器相结合的结构，圆筒型直线电机式作动器的初级组件与次级组件相配合，其初级组件包括有绕组铁芯及初级外筒7，绕组铁芯结构为三相绕组5、初级铁芯6。三相绕组5结构为接交流电的饼式圆环形结构，每个绕组安置于两个初级铁芯6之间；初级铁芯6为圆环形片状结构，作为定子，且外环尺寸与初级外筒7内径相匹配。次级组件包括为永磁体20、导磁环21。永磁体20为轴向充磁式圆环形，安装方式为同极性相对的多组永磁体套装在空心外筒11上；导磁环21为圆环形软铁；圆柱形空心外筒11为空心不锈钢管；永磁体20和导磁环21依次交替套装在圆柱形空心外筒11上，三者构成动子。
初级绕组为12组饼式线圈，分为A、B、C三项，每4个绕组为一项，通入三相交流电。
初级铁芯6为软铁，外径开有布线口与定位槽。便于绕组电源进线和与初级铁芯6之间的定位配合。
初级外筒7为圆筒形状，软铁材质，下部接有下弹簧支撑座14，承接螺旋弹簧3。
上弹簧支撑座2和下弹簧支撑座14均加工有凹槽，上弹簧支撑座2与上堵头1通过上弹簧支撑座连接螺栓10连接，圆柱形空心外筒11通过螺纹与上堵头1相连，下弹簧支撑座14与初级外筒7相装配，初级外筒7的底部位于下弹簧支撑座14的凹槽内，下弹簧支撑座14开有线槽，便于绕组电源线引出。
螺旋弹簧3位于三相绕组5、初级铁芯6、初级外筒7、空心外筒11、永磁体20和导磁环21组成的作动器外部，螺旋弹簧3通过上弹簧支撑座2、下弹簧支撑座14与作动器相连接，上弹簧支撑座2和下弹簧支撑座14的凹槽进行限位。
倒置单筒式阻尼器组件中，活塞杆16上端有螺纹，与油腔活塞13螺纹相连，活塞杆16下端与防尘堵头19相连，用螺母固定。浮动活塞12与油腔活塞13将圆柱形空心外筒11分成高压气体腔11-1及上、下油腔13-1、13-2，在圆柱形空心外筒11与活塞杆16相对运动时，高压气体腔11-1内的气体与上、下油腔13-1、13-2内的油液不进行置换，被浮动活塞12隔绝，上、下油腔的油液在压力的作用下通过油腔活塞13上的阀口进行置换。
综上，本发明的圆筒直线电机式主动悬架作动器即倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架，具有特定结构的初级组件和次级组件，初级组件为绕组铁芯，构成为三相绕组5与初级铁芯6，三相绕组5通入三相交流电产生行波磁场，同时次级组件为永磁体20、导磁环21，永磁体20采用轴向充磁方式，安装方式为N、S交替布置，具有极强的磁场，在初级产生的行波磁场与磁体自身磁场的相互作用下，产生电磁推力，带动圆柱形空心外筒11相对于初级组件进行往复直线运动。这种结构形式高效利用了磁力传动的无接触优势，避免了传统的液压、齿轮齿条以及滚珠丝杠结构的中间传动装置，降低传动能量损耗，提高了作动器的响应速度和控制精度，具有效率高、运行平稳、噪声小、工作可靠等优点。
本发明采用倒置单筒式阻尼器组件，较以往阻尼器进行了倒置改进，这样更有利于初级组件、次级组件的结构布置，使结构更紧凑，能布置更多的绕组铁芯5，从而使本发明工作更高效、更稳定。
本发明节省安装空间、降低结构复杂性的同时，又产生控制力进行主动控制，改善悬架性能，同时具有Fail-Safe(失效保护)特性，保留了基本的机械结构，确保保障电机失效后，悬架仍能正常工作,提高了车辆操作稳定性和行驶平稳性。
附图说明
图1为本发明的圆筒直线电机式主动悬架作动器正视剖面垂直结构示意图；
图2为本发明的初级铁芯结构示意图；
图3为本发明的三相绕组接线示意图；
图4为本发明的次级组件正视正视剖面垂直结构示意图；
图5为初级铁芯的结构剖视图；
图6为阀口的结构示意图；
图7为阀口板的结构示意图；
图8为阀口的结构示意分解图；
图中各标号部位名称如下：1-上堵头；2-上弹簧支撑座2；3-螺旋弹簧；4-初级上盖板；5-三相绕组；6-初级铁芯；7-初级外筒7；8-初级外筒连接螺栓；9-防尘筒连接螺栓；10-上弹簧支撑座连接螺栓；11-圆柱形空心外筒；12-浮动活塞；13-油腔活塞；14-下弹簧支撑座；15-锁紧螺母；16-活塞杆；17-防尘筒；18-缓冲块；19-防尘堵头；20-永磁体；21-导磁环。
具体实施方式
一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，包括位于上弹簧支撑座(2)和下弹簧支撑座(14)之间的螺旋弹簧(3)，其特征在于：还包括圆筒直线电机组件以及与圆筒直线电机组件活动配合的单筒式阻尼器组件单筒式阻尼器组件位于圆筒直线电机组件下方与圆筒直线电机组件形成倒置单筒式阻尼器结构；
所述圆筒直线电机组件包括具有工装轴形状的初级组件和在初级组件内部安装的次级组件；
所述初级组件包括有绕组铁芯和初级外筒(7)(初级外筒(7)的底部设置在下弹簧支撑座(14)上)，所述绕组铁芯包括三相绕组(5)和初级铁芯(6)，所述三相绕组(5)和初级铁芯(6)均分布于初级外筒(7)内，所述三相绕组为三端点接三相交流电(留三个端点接三相交流电，即线圈之间连接好之后，就剩下了三个接头)的绕组线圈缠绕成饼状(12个绕组中每个绕组有两个线头：电流进入端(首端)和引出端(尾端)。四个绕组首尾相连成一相，这样每一相，也是两个端头，然后把每一相尾端连在一块。这样就只剩下三个首端了。见图3的接线示意图)，所述初级铁芯(6)为圆环形片状结构(如图2所示)，三相绕组(5)安置在相邻的初级铁芯(6)之间，(绕组的数量是设计好的，尺寸也是设计好的，确保绕组铁芯两端是初级铁芯(6))；三相绕组(5)与初级铁芯(6)沿初级外筒(7)轴向交替布置，所述初级外筒(7)为轴向贯通的柱体，初级外筒整体套接在三相绕组(5)和初级铁芯(6)装配的外侧。
所述次级组件包括永磁体(20)和导磁环(21)，所述永磁体(20)为轴向充磁的环状永磁结构，永磁体(20)与导磁环(21)交替布置在圆柱形空心外筒(11)的外侧(永磁体(20)与导磁环(21)沿空心外筒(11)的轴向交替布置)，每两个永磁体(20)为极性相对布置，所述导磁环(21)为环状铁片结构，与永磁体20一同安装在圆柱形空心外筒11外面，所述圆柱形空心外筒11为圆柱状空心柱体，两端加工有内螺纹，分别与螺旋弹簧组件和倒置单筒式阻尼器组件进行连接。空心外筒(11)的上端连接上弹簧支撑座(2)；
所述设置有永磁体(20)与导磁环(21)的空心外筒(11)穿过三相绕组(5)和初级铁芯(6)且能相对于三相绕组(5)和初级铁芯(6)(做轴向)移动；初级外筒(7)位于螺旋弹簧(3)内；
圆柱形空心外筒(11)为中空筒，中空部位为阻尼器腔，活塞杆(16)上端伸入阻尼器腔内通过螺纹与阻尼器腔内的油腔活塞(13)相连，油腔活塞(13)为能沿着阻尼器腔(轴向)移动的结构，活塞杆(16)下端通过螺纹连接有防尘堵头19，油腔活塞(13)将阻尼器腔分为上腔(13-1)和下腔(13-2)，油腔活塞(13)上设置有阀口，上腔(13-1)和下腔(13-2)通过该阀口进行油液置换。
在空心外筒(11)内还设置有浮动活塞(12)，浮动活塞(12)位于油腔活塞(13)上方，浮动活塞(12)为能沿着空心外筒(11)轴向(即图1中的上下方向)移动的结构，浮动活塞(12)的上方形成气体腔(11-1)。
就是说：本申请具有浮动活塞12、油腔活塞13，形成气体腔及上、下油腔13-1、13-2，气体腔与油腔(上腔(13-1))通过浮动活塞12进行隔绝，上、下油腔通过活塞杆12上的油腔活塞13的阀口进行油液置换。
所述螺旋弹簧组件包括与次级组件连接的上弹簧支撑座2、与初级组件相连接的下弹簧支撑座14、防尘筒以及螺旋弹簧3。
活塞杆(16)下部伸出空心外筒(11)的部分套有防尘筒(17)(活塞杆(16)下部伸出空心外筒(11)的部分穿过防尘筒或者活塞杆(16)下部伸出空心外筒(11)的部分位于防尘筒(17)内)，活塞杆(16)的下部通过螺纹连接有防尘堵头(19)，防尘堵头(19)连接防尘筒(17)，空心外筒(11)的下端能够伸进防尘筒(17)内且能相对于空心外筒(11)做(沿着空心外筒(11)的轴向即图1中的上下方向)伸缩动作(防尘筒(17)的上端与初级外筒(7)的底部或者下弹簧支撑座(14)连接)。
防尘筒(17)内还设置有缓冲块(18)，缓冲块(18)套在活塞杆(16)的下部。(如图1所示，缓冲块(18)位于防尘筒(17)内底部的防尘堵头(19)上方，当作动器超过工作量程时，空心外筒(11)的下端会撞击到防尘堵头(19)，故以防超过量程时，缓冲块(18)减缓撞击，起到保护零部件的作用)
初级铁芯(6)的四周设置有凸起的外沿(6-1)，使用时，三相绕组(5)布置在外沿(6-1)内，在外沿(6-1)上设置有布线口(6-2)。(布线口(6-2)是方便三相绕组(5)走线，在加工时，四个口方便定位加工，其次，根据实际装备情况，选择其中三个走线即可，另一个作为预留)。
在外沿(6-1)上设置有定位槽(6-3)，在初级铁芯(6)的底部设置有能够卡入该定位槽(6-3)内的凸台(6-5)。
初级外筒(7)通过连接螺栓9与防尘筒(17)进行连接。
上弹簧支撑座2通过上弹簧支撑座连接螺栓10与上堵头1连接，上堵头1堵住空心外筒(11)顶部；
下弹簧支撑座14与初级外筒7用初级外筒连接螺栓8连接，支撑座皆为钢板冲压而成，螺旋弹簧3位于上弹簧支撑座2和下弹簧支撑座14二者之间。
所述的阀口包括阀口板(24)，阀口板(24)上设置有上油孔(22)和下油孔(23)；
上油孔(22)和下油孔(23)位置相互错开设置，上油孔(22)上方设置有活塞阀口上压板(25)，活塞阀口上压板(25)为使用时能盖住上油孔(22)且能在下腔(13-2)内的油液顶力下被顶开使得上油孔(22)打开的结构；
下油孔(23)的下方设置有活塞阀口下压板(26)，活塞阀口下压板(26)为使用时能盖住下油孔(23)且能在上腔(13-1)内油液的压力下被顶开使得下油孔(23)打开的结构。
下油孔(23)布置在上油孔(22)周围(上油孔(22)布置在阀口板(24)的中心周围，下油孔(23)布置在上油孔(22)周围如图7所示)；
阀口板(24)的中心连接活塞杆(16)，活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)设置在活塞杆(16)上，所述的活塞阀口上压板(25)能够覆盖上油孔(22)所在的区域，活塞阀口下压板(26)能够覆盖下油孔(23)所在区域且在与上油孔(22)对应的区域留出孔隙(A)；(如图8所示，活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)设置在活塞杆(16)上为防止活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)转动，可以在活塞杆(16)上设置止转键(16-1)，当然活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)转动也没关系，因为活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)都可以设置成圆形的，怎么转动其所覆盖和留出的区域都不变，因为上油孔(22)是沿着活塞杆(16)的周围布置，所以活塞阀口上压板(25)的面积只需要能够覆盖这个区域即可，而因为下油孔(23)是在上油孔(22)的周围布置，所以活塞阀口下压板(26)的结构与活塞阀口上压板(25)有所不同，如图8所示，活塞阀口下压板(26)的中间设置有套在活塞杆(16)上的套环(26-1)，该套环通过连接筋(26-2)与外板(26-3)连接，连接筋(26-2)避开上油孔(22)所在区域，套环(26-1)与外板(26-3)之间为与上油孔(22)对应的区域，该区域为预留出的孔隙(A)。就是说在该孔隙(A)处将上油孔(22)的位置避开。当然还可以有其他的现有连接方式，此处不赘述。)
活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为非弹性板或弹性板；
活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为非弹性板时：活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为能沿上阀口压片活塞杆(16)(平行)移动以控制上油孔(22)和下油孔(23)开闭的结构；(这个移动不必过大，通过拧在上阀口压片活塞杆(16)上的限位螺母限制活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)的移动距离，通过活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)的移动来控制上油孔(22)和下油孔(23))
活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为弹性板时：活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)直接盖住上油孔(22)和下油孔(23)，当活塞阀口上压板(25)或活塞阀口下压板(26)受到油液冲击时，发生弹性形变使得上油孔(22)或下油孔(23)打开。(并没有多大位移量，是靠压片的弹性变形，类似于油液挤开压板，压板受力产生一定量翘边；冲击力消失，自动弹性复位)。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进一步的说明：
图1为本发明的圆筒直线电机式主动悬架作动器正视剖面垂直放置结构示意图，该实施例包括：1-上堵头；2-上弹簧支撑座2；3-螺旋弹簧3；4-初级上盖板(盖住初级外筒7上端)；5-三相绕组；6-初级铁芯；7-初级外筒7；8-初级外筒7连接螺栓；9-防尘筒连接螺栓；10-上弹簧支撑座连接螺栓；11-圆柱形空心外筒；12-浮动活塞；13-油腔活塞；14-下弹簧支撑座14；15-锁紧螺母；16-活塞杆；17-防尘筒；18-缓冲块；19-防尘堵头。
螺旋弹簧3组件包括上弹簧支撑座2、下弹簧支撑座14及螺旋弹簧3。上弹簧支撑座2和下弹簧支撑座14为带凹槽的圆环钢板，通过冲压制成，上弹簧支撑座2通过连接螺栓10与上堵头1连接固定，下弹簧支撑座14通过初级外筒连接螺栓8与初级外筒7进行连接固定，下弹簧支撑座14通过防尘筒连接螺栓9与防尘筒17进行连接固定。螺旋弹簧3安置在上、下弹簧支撑座间，完成螺旋弹簧组件的组合装配。
圆筒直线电机组件包括具有工装轴形状的初级组件和在初级内部安装的次级组件(上堵头1会通过其他部件与车身相连，次级组件间接的与上堵头1相连，防尘筒17会与车轮相连，初级组件间接的与防尘筒17相连，车辆行驶时，车身和车轮会相对运动，从而带动初级、次级组件相对运动)。
初级组件包括绕组铁芯和初级外筒，绕组铁芯为三相绕组5和初级铁芯6，初级外筒7为通孔结构，整体套装在绕组铁芯外面，初级上盖板4通过螺栓与初级外筒7进行连接固定，保证绕组铁芯的上端固定，与初级外筒7连接的下弹簧支撑座14对绕组铁芯的下端位置进行装配固定，完成初级组件的组合装配。
绕组铁芯内的初级铁芯6为加工有方形键的圆环结构，圆环外径与初级外筒7相匹配，初级铁芯6形状如图3，为防止导电，整个初级铁芯6的外层涂有绝缘漆。三相绕组为绕组线圈，其缠绕形状为圆饼状，连接方式如图1所示，与初级铁芯7依次交替安装布置，如图3所示，共设共12组，每四组连接成为一项，A-1、A-2、A-3、A-4绕组为A项，B-1、B-2、B-3、B-4绕组为B项，C-1、C-2、C-3、C-4绕组为C项，A1、B1、C1为每项绕组首端，每项绕组尾端相连，共留出A1、B1、C1三个端口(即A、B、C三项连接好后，共留出A1、B1、C1三个端口)，与外界电源相连，绕组接三相交流电，每组线圈外围包裹一层聚酰亚胺薄膜进行绝缘(引出的线也要涂，但需要留出一定长度不涂，用于接电源，)，并涂有绝缘导热硅脂，进行热量的导出，利于散热。
次级组件同轴安装于初级组件孔内，次级组件包括永磁体20和导磁环21，如图4所示，永磁体20为圆环形状且采用轴向充磁形式，导磁环21为圆环形状的软铁环，在组合装配时，上下两个永磁体20之间采用磁极相斥的安装方式，且永磁体20与导磁环21依次交替安装，即每两个永磁体20之间安置一个导磁环21，永磁体20和导磁环21套装在圆柱形空心外筒11上，圆柱形空心外筒11上端已加工好轴肩，起到上端的固定作用，下端已加工好外螺纹，与锁紧螺母15装配，起到下端的固定作用，以此来完成次级组件的组合装配。在圆筒直线电机组件工作时，初级组件和次级组件会进行相对往复运动，此时，利用电磁感应原理输出电磁推力。
倒置单筒式阻尼器组件包括圆柱形空心外筒11、浮动活塞12、油腔活塞13、活塞杆16及防尘筒17。上堵头1有外螺纹，用于连接圆柱形空心外筒11。浮动活塞12和油腔活塞13将圆柱形空心外筒11分成高压气体腔及上、下油腔。浮动活塞12将气体与油液完全隔绝，互不相通。气体和油液均会预先设定好所受压力范围，以便保证作动器能够正常工作。油腔活塞13上有阀口，当阀口所受压力达到设定值时，会打开，上、下油腔的油液可互相流通互换。当初级组件和次级组件相对运动工作时，高压气体和油液都会受压力而压缩，当相对运动速度较小时，高压气体先受压进行缓冲，此时压力还不够打开阀口，不进行油液互换；当相对速度较大时，此时,高压气体所受压力达到设定的最大值，缓冲效果受限，进而阀口打开，进行上、下油腔的油液互换，依靠油液流经阀口的阻尼力来进行缓冲。
综上所述，使用时：
实施例1：此实施例为不设置浮动活塞12时的结构，当初级组件和次级组件相对运动工作时，螺旋弹簧3被压缩，此时，上腔(13-1)内的油液被压缩，当相对运动速度较小时，压力还不够打开阀口不进行油液互换，当相对速度较大时，阀口打开进行上腔(13-1)和下腔(13-2)的油液互换，依靠油液流经阀口的阻尼力来进行缓冲；
实施例2(此工况就是悬架受到的冲击较小时，依靠自身的阻尼便可缓冲，此时作动器便可用来馈能发电。可以先依靠气体，再依靠油液)：此实施例为设置浮动活塞12时的结构，螺旋弹簧3被压缩时，气体腔(11-1)内的高压气体和上腔(13-1)内的油液都会受压力而压缩，当相对运动速度较小时，高压气体先受压进行缓冲，此时压力还不够打开阀口，不进行油液互换；当相对速度较大时，此时,高压气体所受压力达到设定的最大值，缓冲效果受限，进而阀口打开，进行上腔(13-1)和下腔(13-2)的油液互换，依靠油液流经阀口的阻尼力来进行缓冲。圆筒直线电机组件无需提供主动力，但此时，初级组件和次级组件依然存在速度较小的相对运动，便可依靠自身磁场，产生感应电流，并进行存储利用。
实施例3(此工况就是悬架受到的冲击更大时，直线电机便提供主动力)：当相对速度较实施例2的速度更大时，螺旋弹簧3被压缩，由于上腔(13-1)和下腔(13-2)的油液自身的流动迟滞性，不足以快速的提供阻尼力，进行有效缓冲，此时圆筒直线电机组件需通入一定数值的电流Ⅰ(需要根据实际冲击情况，用车辆的控制器来计算具体的数值)，依靠磁场产生电磁力，从而提供主动力Ⅰ，加快压缩速度，提高缓冲能力，但此时不再产生感应电流。此后，螺旋弹簧3因被大幅度压缩，会加快伸张回弹，上腔(13-1)和下腔(13-2)的油液互换的阻尼力不足以控制回弹速度，此时圆筒直线电机组件需通入一定数值的电流Ⅱ，依靠磁场产生电磁力，从而提供主动力Ⅱ，控制回弹速度(避免回弹速度过大，使车辆的振动过大)。
实施例4(此工况就是悬架需提供较大的支撑力，以应对在急转弯、急加速、急刹车工况下的车身姿态变化，直线电机便提供主动力)：当倒置单筒式阻尼器组件自身的阻尼力不足以支撑螺旋弹簧3不被压缩，来提供有效的支持力，此时圆筒直线电机组件需通入一定数值的电流Ⅲ，依靠磁场产生电磁力，从而提供主动力Ⅲ，来提供额外的支持力。

Claims (10)

1.一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，包括位于上弹簧支撑座(2)和下弹簧支撑座(14)之间的螺旋弹簧(3)，其特征在于：还包括圆筒直线电机组件以及与圆筒直线电机组件活动配合的单筒式阻尼器组件；单筒式阻尼器组件位于圆筒直线电机组件下方与圆筒直线电机组件形成倒置单筒式阻尼器结构；
所述圆筒直线电机组件包括初级组件和在初级组件内部安装的次级组件；
所述初级组件包括有绕组铁芯和初级外筒(7)，所述绕组铁芯包括三相绕组(5)和初级铁芯(6)，所述三相绕组(5)和初级铁芯(6)均分布于初级外筒(7)内，所述三相绕组为绕组线圈缠绕成饼状，所述初级铁芯(6)为圆环形片状结构，三相绕组(5)安置在相邻的初级铁芯(6)之间；三相绕组(5)与初级铁芯(6)沿初级外筒(7)轴向交替布置；
所述次级组件包括永磁体(20)和导磁环(21)，所述永磁体(20)为轴向充磁的环状永磁结构，永磁体(20)与导磁环(21)交替布置在空心外筒(11)的外侧，每两个永磁体(20)为极性相对布置，空心外筒(11)的上端连接上弹簧支撑座(2)；
所述设置有永磁体(20)与导磁环(21)的空心外筒(11)穿过三相绕组(5)和初级铁芯(6)且能相对于三相绕组(5)和初级铁芯(6)移动；初级外筒(7)位于螺旋弹簧(3)内；
空心外筒(11)为中空筒，中空部位为阻尼器腔，活塞杆(16)上端伸入阻尼器腔内与阻尼器腔内的油腔活塞(13)相连，油腔活塞(13)为能沿着阻尼器腔移动的结构，油腔活塞(13)将阻尼器腔分为上腔(13-1)和下腔(13-2)，油腔活塞(13)上设置有阀口，上腔(13-1)和下腔(13-2)通过该阀口进行油液置换。
2.根据权利要求1所述的一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，其特征在于：在空心外筒(11)内还设置有浮动活塞(12)，浮动活塞(12)位于油腔活塞(13)上方，浮动活塞(12)为能沿着空心外筒(11)轴向移动的结构，浮动活塞(12)的上方形成气体腔(11-1)。
3.根据权利要求2所述的一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，其特征在于：活塞杆(16)下部伸出空心外筒(11)的部分套有防尘筒(17)，活塞杆(16)的下部连接有防尘堵头(19)，防尘堵头(19)连接防尘筒(17)，空心外筒(11)的下端能够伸进防尘筒(17)内且能相对于空心外筒(11)做伸缩动作。
4.根据权利要求3所述的一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，其特征在于：防尘筒(17)内还设置有缓冲块(18)，缓冲块(18)套在活塞杆(16)的下部。
5.根据权利要求1所述的一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，其特征在于：初级铁芯(6)的四周设置有凸起的外沿(6-1)，使用时，三相绕组(5)布置在外沿(6-1)内，在外沿(6-1)上设置有布线口(6-2)。
6.根据权利要求5所述的一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，其特征在于：在外沿(6-1)上设置有定位槽(6-3)，在初级铁芯(6)的底部设置有能够卡入该定位槽(6-3)内的凸台(6-5)。
7.根据权利要求4所述的一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，其特征在于：初级外筒(7)与防尘筒(17)进行连接。
8.根据权利要求1所述的一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，其特征在于：所述的阀口包括阀口板(24)，阀口板(24)上设置有上油孔(22)和下油孔(23)；
上油孔(22)和下油孔(23)位置相互错开设置，上油孔(22)上方设置有活塞阀口上压板(25)，活塞阀口上压板(25)为使用时能盖住上油孔(22)且能在下腔(13-2)内的油液顶力下被顶开使得上油孔(22)打开的结构；
下油孔(23)的下方设置有活塞阀口下压板(26)，活塞阀口下压板(26)为使用时能盖住下油孔(23)且能在上腔(13-1)内油液的压力下被顶开使得下油孔(23)打开的结构。
9.根据权利要求8所述的一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，其特征在于：下油孔(23)布置在上油孔(22)周围；
阀口板(24)的中心连接活塞杆(16)，活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)设置在活塞杆(16)上，所述的活塞阀口上压板(25)能够覆盖上油孔(22)所在的区域，活塞阀口下压板(26)能够覆盖下油孔(23)所在区域且在与上油孔(22)对应的区域留出孔隙(A)。
10.根据权利要求8所述的一种倒置单筒式圆筒直线电机主动悬架作动器，其特征在于：活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为非弹性板或弹性板；
活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为非弹性板时：活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为能沿上阀口压片活塞杆(16)移动以控制上油孔(22)和下油孔(23)开闭的结构；
活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)为弹性板时：活塞阀口上压板(25)和活塞阀口下压板(26)直接盖住上油孔(22)和下油孔(23)，当活塞阀口上压板(25)或活塞阀口下压板(26)受到油液冲击时，发生弹性形变使得上油孔(22)或下油孔(23)打开。
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