CN202053908U - 磁悬浮电动汽车支承驱动系统 - Google Patents

Abstract

磁悬浮电动汽车支承驱动系统，包括后轮磁悬浮支承驱动系统、前轮磁悬浮支承系统和检测控制系统，其中后轮磁悬浮支承驱动系统包括轴向磁悬浮后差速器（1）、动力磁悬浮轴承（2）、后调速离合器、后半轴及后车轮，前轮磁悬浮支承系统包括轴向磁悬浮前差速器（6）、径向磁悬浮轴承（7）、前调速离合器、前半轴及前车轮，检测控制系统包括控制器（8）和传感器。本实用新型的磁悬浮电动汽车支承驱动系统通过磁悬浮技术实现了半轴与车架之间实现无摩擦、无磨损支承，并通过电磁转矩直接驱动半轴旋转以带动车轮，缩短了传动链，提高了驱动效率，从而显著地降低了能耗，改善了电动汽车的动力性能。

Description

磁悬浮电动汽车支承驱动系统

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车支承驱动系统，具体地，涉及一种磁悬浮电动汽车支承驱动系统。

背景技术

伴随全球经济的发展，石油消耗量日益增加，石油作为不可再生资源，正变得日益紧缺。在城市中作为主要交通工具，例如公共交通车辆、出租车辆以及私家车辆等循环往复在城市中行驶，它不仅消耗了大量的石油能源，而且石油的大量使用，排放出大量有害气体，造成严重的环境污染，有害于人们的身体健康。如果不及时解决这些不良问题，则会给城市居民的工作、学习、生活带来无形的危害，有碍于城市物质文明的健康发展，因此电动汽车作为燃油汽车的替代运输工具越来越受到人们的重视。

但就现有的电动汽车而言，其驱动系统多套用燃油汽车的驱动系统，即动力源输出动力，动力依次经离合器、减速器、差速器，到达行走终端（即车轮）。此种驱动系统，对于目前蓄电池容量偏小的电动汽车来说，如此多环节的动力传递，降低了电动汽车电能向机械能的转换效率。

鉴于现有技术的上述缺陷，需要提供一种新型的电动汽车支承驱动系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型的磁悬浮电动汽车支承驱动系统，以克服现有技术的上述问题，该磁悬浮电动汽车支承驱动系统能够提高电动汽车电能向机械能的转化效率，从而降低能耗，改善电动汽车的动力性能。

上述目的通过如下技术方案实现：磁悬浮电动汽车支承驱动系统，包括后轮磁悬浮支承驱动系统、前轮磁悬浮支承系统和检测控制系统，所述后轮磁悬浮支承驱动系统包括轴向磁悬浮后差速器、动力磁悬浮轴承、后调速离合器、后半轴及固定于该后半轴的后车轮，其中所述轴向磁悬浮后差速器两侧对称布置有所述动力磁悬浮轴承、后调速离合器、后半轴和后车轮；所述前轮磁悬浮支承系统包括轴向磁悬浮前差速器、径向磁悬浮轴承、前调速离合器、前半轴及固定于该前半轴的前车轮，其中所述轴向磁悬浮前差速器两侧分别对称布置有所述径向磁悬浮轴承、前调速离合器、前半轴和前车轮；所述检测控制系统包括控制器和传感器，所述控制器包括机电协调控制器和悬浮驱动控制器，并通过线路连接于所述轴向磁悬浮后差速器、轴向磁悬浮前差速器、动力磁悬浮轴承、径向磁悬浮轴承、后调速离合器和前调速离合器；所述径向磁悬浮轴承和动力磁悬浮轴承的定子均固定于电动汽车的车架上，所述前半轴穿过相应的所述前调速离合器和所述径向磁悬浮轴承的转子中心，并固定于该前调速离合器和径向磁悬浮轴承的转子，所述后半轴穿过相应的所述后调速离合器和所述动力磁悬浮轴承的转子中心，并固定于该后调速离合器和动力磁悬浮轴承的转子。

通过上述技术方案，本实用新型的磁悬浮电动汽车支承驱动系统利用磁悬浮及电机技术将车身悬浮，使前后车轮的前、后半轴无摩擦、无磨损地支承车身，并驱动后半轴旋转带动车轮沿地面滚动行驶。而调速离合器的作用是电动汽在车静止、启动、慢速倒车、减速或制动，以及低速运行时实现直接摩擦支承车身，并可通过减速踏板控制支承的摩擦力大小，以控制汽车的运行速度。所述动力磁悬浮轴承的定子固定于车架上，后半轴穿过其转子的中心与转子固定，并在闭环控制系统控制下产生支承车身的磁悬浮力和驱动电动汽车运行的电磁转矩。所述径向磁悬浮轴承的定子固定于车架上，前半轴穿过其转子的中心与该转子固定，并在闭环控制系统控制下产生磁悬浮力悬浮支承电动汽车的车身。本实用新型的磁悬浮电动汽车支承驱动系统通过磁悬浮技术实现了半轴与车架之间实现无摩擦、无磨损支承，并通过电磁转矩直接驱动半轴旋转以带动车轮，缩短了传动链，提高了驱动效率，从而显著地降低了能耗，改善了电动汽车的动力性能。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的磁悬浮电动汽车支承驱动系统的原理示意图。

图2为本实用新型具体实施方式的径向磁悬浮轴承和动力磁悬浮轴承的简化示意图。

图中：1轴向磁悬浮后差速器；2动力磁悬浮轴承；3调速离合器；4半轴；5车轮；6轴线磁悬浮前差速器；7径向磁悬浮轴承；8控制器；9悬浮驱动控制器；10机电协调控制器；11定子；12转子。

具体实施方式

以下结合附图描述本实用新型磁悬浮电动汽车支承驱动系统的具体实施方式。

本实用新型的磁悬浮电动汽车支承驱动系统主要利用磁悬浮及无轴承电机技术将车身悬浮，使得固定车轮的半轴无摩擦、无磨损地支承车身，并驱动半轴旋转以带动车轮沿地面滚动行驶。

如图1所示，所述磁悬浮电动汽车支承驱动系统包括后轮磁悬浮支承驱动系统、前轮磁悬浮支承系统和检测控制系统。所述后轮磁悬浮支承驱动系统包括轴向磁悬浮后差速器1、动力磁悬浮轴承2（即无轴承电机）、后调速离合器3、后半轴4及固定于该后半轴的后车轮5，其中所述轴向磁悬浮后差速器1两侧对称布置有所述动力磁悬浮轴承2、后调速离合器3、后半轴4和后车轮5；所述前轮磁悬浮支承系统包括轴向磁悬浮前差速器6、径向磁悬浮轴承7、前调速离合器3，前半轴4及固定于该前半轴的前车轮5，其中所述轴向磁悬浮前差速器6两侧对称布置有所述径向磁悬浮轴承7、前调速离合器3、前半轴4和前车轮5；所述检测控制系统包括控制器8和传感器，所述控制器8包括机电协调控制器10和悬浮驱动控制器9，并通过线路连接于所述轴向磁悬浮后差速器1、轴向磁悬浮前差速器6、动力磁悬浮轴承2、径向磁悬浮轴承7、后调速离合器3和前调速离合器3；其中所述径向磁悬浮轴承7和动力磁悬浮轴承2的定子均固定于所述电动汽车的车架上，所述前半轴穿过相应的所述前调速离合器3和所述径向磁悬浮轴承7的转子中心，并固定于该前调速离合器和径向磁悬浮轴承7的转子，所述后半轴穿过相应的所述后调速离合器和所述动力磁悬浮轴承2的转子中心，并固定于该后调速离合器和动力磁悬浮轴承2的转子。

参见图2所示，该图2简化显示本实用新型的径向磁悬浮轴承7和动力磁悬浮轴承2（即无轴承电机）的简化示意图，径向磁悬浮轴承7和动力磁悬浮轴承的技术已经比较成熟，其主要包括定子11和转子12，其中，动力磁悬浮轴承2（即无轴承电机）主要是根据磁轴承与电机产生电磁力原理的相似性，把磁轴承中产生径向力的绕组安装在电机定子上，通过解耦控制实现对电机转矩和径向悬浮力的独立控制。径向磁悬浮轴承主要是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直，轴芯与磁浮线是平行的，所以转子的重量就固定在运转的轨道上，利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑，形成整个转子悬空，在固定运转轨道上。

所述轴向磁悬浮前、后差速器1，6的功能有两个：一是在闭环控制系统的控制下，根据方向控制指令使差速器1，6两侧旋转的半轴（车轮）实现差速旋转；二是产生轴向磁悬浮力使差速器两侧的半轴（车轮）轴向悬浮并定位，防止半轴（车轮）轴向蹿动。所述径向磁悬浮轴承7的功能是在闭环控制系统的控制下，产生径向磁悬浮力，将前轮半轴悬浮于磁悬浮轴承的中心，进而使车身支架与前轮半轴之间实现无摩擦、无磨损支承。所述动力磁悬浮轴承2（或无轴承电机）具有磁悬浮轴承支承和电动机驱动的两种功能。它既可以产生径向磁悬浮力使半轴悬浮于磁悬浮轴承中心，使旋转半轴与车身支架之间实现无摩擦、无磨损支承，又产生电磁转矩直接驱动半轴旋转带动车轮沿地面滚动，缩短了传动链，提高了驱动效率。所述前、后调速离合器3的作用是电动汽在车静止、启动、慢速倒车、减速或制动，以及低速运行时实现直接摩擦支承车身，并可通过减速踏板控制支承的摩擦力大小，以控制汽车的运行速度。

磁悬浮电动汽车支承驱动系统的工作过程如下：当电动汽车静止未工作时，前后半轴4上的调速离合器3处于摩擦支承和制动半轴的状态。当电动汽车启动或慢速倒车时，在闭环控制系统（即控制器8）作用下，径向磁悬浮轴承7产生径向磁悬浮力，动力磁悬浮轴承2（无轴承电机）既产生径向磁悬浮力又产生电磁转矩，所述磁悬浮前、后差速器1，6产生轴向悬浮力，通过缓慢松开减速踏板控制前、后车轮的调速离合器，在电磁转矩作用下后轮半轴缓慢加速旋转，驱动电动汽车慢速行驶。在电动汽车需要悬浮运行（正常运行或高速运行）时，通过换档操作使前后轮半轴上的低速调速离合器转子处于自由状态，将接触摩擦支承切换为无摩擦的磁悬浮支承，由径向磁悬浮轴承7和动力磁悬浮轴承2（无轴承电机）产生的径向磁悬浮力支承前后半轴，使电动汽车车身处于悬浮状态。在汽车处于悬浮运行状态时，通过加速踏板发出指令信号，由闭环控制系统控制动力磁悬浮轴承2（无轴承电机）驱动后半轴增速旋转，使电动汽车增速行驶；在汽车处于悬浮运行状态时，通过减速踏板发出指令信号，由闭环控制系统控制动力磁悬浮轴承（或无轴承电机）驱动后轮半轴减速旋转，使电动汽车减速行驶。当电动汽车转弯行驶时，在闭环控制系统的控制下，根据方向控制指令使磁悬浮差速器两侧的动力磁悬浮轴承（无轴承电机）差速旋转，驱动半轴（车轮）实现差速旋转以达到汽车转弯的目的。

由上描述显然可见，本实用新型的磁悬浮电动汽车支承驱动系统利用磁悬浮及电机技术将车身悬浮，使前后车轮的前、后半轴4无摩擦、无磨损地支承车身，并驱动后半轴旋转带动车轮沿地面滚动行驶。而调速离合器3的作用是电动汽在车静止、启动、慢速倒车、减速或制动，以及低速运行时实现直接摩擦支承车身，并可通过减速踏板控制支承的摩擦力大小，以控制汽车的运行速度。所述动力磁悬浮轴承2的定子固定于车架上，后半轴穿过其转子的中心与转子固定，并在闭环控制系统控制下产生支承车身的磁悬浮力和驱动电动汽车运行的电磁转矩。所述径向磁悬浮轴承的定子固定于车架上，前半轴穿过其转子的中心与该转子固定，并在闭环控制系统控制下产生磁悬浮力悬浮支承电动汽车的车身。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，可以通过任何合适的方式进行任意组合，其同样落入本实用新型所公开的范围之内。同时，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。此外，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围由权利要求限定。

Claims (1)

1.磁悬浮电动汽车支承驱动系统，其特征是，包括后轮磁悬浮支承驱动系统、前轮磁悬浮支承系统和检测控制系统，所述后轮磁悬浮支承驱动系统包括轴向磁悬浮后差速器（1）、动力磁悬浮轴承（2）、后调速离合器、后半轴及固定于该后半轴的后车轮，其中所述轴向磁悬浮后差速器（1）两侧对称布置有所述动力磁悬浮轴承（2）、后调速离合器、后半轴和后车轮；所述前轮磁悬浮支承系统包括轴向磁悬浮前差速器（6）、径向磁悬浮轴承（7）、前调速离合器、前半轴及固定于该前半轴的前车轮，其中所述轴向磁悬浮前差速器（6）两侧分别对称布置有所述径向磁悬浮轴承（7）、前调速离合器、前半轴和前车轮；所述检测控制系统包括控制器（8）和传感器，所述控制器（8）包括机电协调控制器（10）和悬浮驱动控制器（9），并通过线路连接于所述轴向磁悬浮后差速器（1）、轴向磁悬浮前差速器（6）、动力磁悬浮轴承（2）、径向磁悬浮轴承（7）、后调速离合器和前调速离合器；所述径向磁悬浮轴承（7）和动力磁悬浮轴承（2）的定子均固定于电动汽车的车架上，所述前半轴穿过相应的所述前调速离合器和所述径向磁悬浮轴承（7）的转子中心，并固定于该前调速离合器和径向磁悬浮轴承（7）的转子，所述后半轴穿过相应的所述后调速离合器和所述动力磁悬浮轴承（2）的转子中心，并固定于该后调速离合器和动力磁悬浮轴承（2）的转子。

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