一种车辆主动悬架电磁作动器 |
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| 申请号 | CN201010189918.7 | 申请日 | 2010-06-02 | 公开(公告)号 | CN101863210B | 公开(公告)日 | 2012-02-15 |
| 申请人 | 重庆大学; | 发明人 | 邓兆祥; 来飞; 罗虹; 岳广照; 陈星; 杨维军; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种车辆主动悬架电磁作动器，包括具有工装轴形状的通孔的初级装配和在初级装配的通孔内安装的次级装配，初级装配包括有绕组 铁 芯装配，有绕组铁芯装配包括初级铁芯装配和初级线圈，初级铁芯装配包括 定子 冲片和绝缘挡圈，绝缘挡圈为轴向贯通的圆筒结构，通孔为圆筒结构的内部，定子冲片为环形片状结构并设置有多个，并排套接在绝缘挡圈外部并与绝缘挡圈的轴线垂直，初级线圈设置在相邻两定子冲片之间并缠绕于绝缘挡圈外部；次级装配包括芯轴、 铜 管和延长轴，铜管包覆于芯轴外部。本发明能够提供较大的行程和电磁 力 ，不需要任何中间转换装置而直接产生电磁力，简化整个装置或系统，同时能保证运行的可靠性，控制 精度 高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种车辆主动悬架电磁作动器，包括具有工装轴形状的通孔的初级装配和在初级装配的通孔内安装的次级装配，其特征在于，所述初级装配包括有绕组铁芯装配，所述有绕组铁芯装配包括初级铁芯装配和初级线圈，所述初级铁芯装配包括定子冲片和绝缘挡圈，所述绝缘挡圈为轴向贯通的圆筒结构，所述通孔为圆筒结构的内部，所述定子冲片为环形片状结构，且定子冲片的内环与绝缘挡圈的外环大小匹配，定子冲片设置有多个，并排套接在绝缘挡圈外部并与绝缘挡圈的轴线垂直，所述初级线圈设置在相邻两定子冲片之间并缠绕于绝缘挡圈外部，所述初级线圈为三组相同匝数的线圈并联而成的三相绕组线圈；所述次级装配包括芯轴、铜管和延长轴，所述铜管包覆于芯轴外部，包覆有铜管的芯轴安装在初级装配的通孔内，所述延长轴设置于芯轴的外端。 |
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| 说明书全文 | 一种车辆主动悬架电磁作动器技术领域[0001] 本发明属于车辆底盘控制领域，特别涉及一种车辆主动悬架电磁作动器。 背景技术[0002] 车辆主动悬架系统中作动器的设计对主动控制的效果起着至关重要的作用，目前采用的主动悬架作动器大多采用液压结构，也有的采用旋转电机加滚珠丝杆的方式，但都存在结构复杂、可靠性差及响应慢等诸多问题。液压结构是将液压作为动力源，还存在能耗大、成本相对较高的缺点，而对于旋转电机加滚珠丝杆的方式，如专利号为200310109174.3、名称为电机蓄能式主动悬架的发明专利，或是专利号为200820058175.8、名称为电机蓄能式主动悬架作动器的实用新型专利，都是利用滚珠螺母和滚珠螺杆结构将永磁直流无刷电机的旋转运动转化为滚动式滚珠螺杆的直线运动，其结构十分复杂，而且由于电磁力通过直流无刷电机和滚珠螺杆间接获得，因此响应速度较慢，再者，由于要将旋转运动转化为直线运动，存在螺距误差、刚性高及高速下定位不准确，故控制精度低。 发明内容[0003] 本发明的目的是为克服现有的主动悬架作动器存在的结构复杂、可靠性差及响应慢的问题，提出一种车辆主动悬架电磁作动器，具有响应速度快和控制精度高的优点，提高了车辆的平顺性和操纵稳定性。 [0004] 本发明的技术方案如下： [0005] 一种车辆主动悬架电磁作动器，其特征在于，包括具有工装轴形状的通孔的初级装配和在初级装配的通孔内安装的次级装配，所述初级装配包括有绕组铁芯装配，所述有绕组铁芯装配包括初级铁芯装配和初级线圈，所述初级铁芯装配包括定子冲片和绝缘挡圈，所述绝缘挡圈为轴向贯通的圆筒结构，所述通孔为圆筒结构的内部，所述定子冲片为环形片状结构，且定子冲片的内环与绝缘挡圈的外环大小匹配，定子冲片设置有多个，并排套接在绝缘挡圈外部并与绝缘挡圈的轴线垂直，所述初级线圈设置在相邻两定子冲片之间并缠绕于绝缘挡圈外部，所述初级线圈为三组相同匝数的线圈并联而成的三相绕组线圈；所述次级装配包括芯轴、铜管和延长轴，所述铜管包覆于芯轴外部，包覆有铜管的芯轴安装在初级装配的通孔内，所述延长轴设置于芯轴的外端。 [0006] 所述芯轴的长度长于初级装配的通孔长度，长出部分包覆有上端盖，所述初级装配还包括初级圆筒和第一盖板，所述初级圆筒沿轴向贯通并套接有绕组铁芯装配的外侧面，第一盖板呈环形板状结构，所述第一盖板和初级圆筒的一端通过螺栓与上端盖相连接，所述上端盖上设置有销轴孔。 [0007] 所述作动器还包括下端盖，所述初级装配还包括第二盖板，第二盖板呈环形板状结构，所述第二盖板和下端盖通过螺栓与初级圆筒的另一端相连接。 [0008] 所述绝缘挡圈的外部具有多个平行排列的环形微槽，所述定子冲片的内环卡接在环形微槽内。 [0009] 所述初级装配还包括有键槽，所述键槽设置于初级圆筒的内侧，用于实现有绕组铁芯装配的压装定位。 [0010] 所述定子冲片的外边缘具有冲片毛刺，所述冲片毛刺长度小于等于0.05mm。 [0011] 所述上端盖外安装有滤清器壳，所述滤清器壳内安装有空气滤芯，所述滤清器壳通过螺栓与上端盖连接，所述空气滤芯为毛毡制成。 [0012] 所述初级圆筒的外表面加工有多个等间距的散热凹槽环圈。 [0013] 所述绝缘挡圈采用聚四氟乙烯材料制成。 [0015] 本发明的技术效果如下： [0016] 本发明的车辆主动悬架电磁作动器，由于具有特定结构的初级装配和次级装配，初级装配包括有绕组铁芯装配，有绕组铁芯装配包括初级铁芯装配和初级线圈，初级线圈为三相绕组线圈，初级线圈通三相交流电后，初级装配和次级装配之间发生电磁感应，次级装配的铜管中产生感应电流，并由芯轴径向支撑铜管传递直线推力，故能够直接产生电磁力，通过电磁感应原理直接提供直线的电磁力，消除了现有技术中采用液压结构或是旋转电机加滚珠丝杆等中间传动机构引起的消耗和限制，不会存在螺距误差等带来的控制精度低的问题，根除了旋转电机受离心力影响的缺点，不需要任何转换装置而直接通过铜管产生推力，可省去中间转换机构，简化整个装置或系统，同时由于是直接产生的直线运动，而并非用旋转运动转化为直线运动，故解决了现有技术响应慢的问题，这种结构能够提供较大的行程和电磁力，故提高了作动器的响应速度和控制精度，具有运行平稳、噪声小、系统维护简单和可靠性好等优点，提高了车辆的平顺性和操纵稳定性。 [0017] 本发明的作动器为车辆主动悬架电磁作动器，将其分别与簧上质量和簧下质量相连接，次级装配中的延长轴可与簧下质量连接，通过初级装配或第三部件与簧上质量相连，优选可以设置上端盖，通过在上端盖上设置的销轴孔与簧上质量相连接。 [0018] 上端盖外安装有滤清器壳，所述滤清器壳内安装有空气滤芯，所述滤清器壳通过螺栓与上端盖连接，能把外界空气中的灰尘杂质过滤掉，保障进入该作动器的是干净空气。 [0020] 图1为本发明优选的车辆主动悬架电磁作动器正视剖面水平放置结构示意图； [0021] 图2a为本发明优选的初级装配横截面图，图2b为其A-A向剖面视图； [0022] 图3a为本发明优选的有绕组铁芯装配横截面图，图3b为其B-B向剖面视图； [0023] 图4为本发明的初级铁芯装配优选结构示意图； [0024] 图5为图4所示的初级铁芯装配中的定子冲片结构示意图； [0025] 图6a为本发明优选的次级装配横截面图，图6b为其C-C向剖面视图； [0026] 图7为本发明的初级线圈的绕组接线图。 [0027] 图中各标号列示如下： [0028] 1-上端盖；2-滤清器壳，3-空气滤芯，4-螺栓，5-垫圈，6-初级装配，7-次级装配，8-下端盖，9-密封垫，10-垫圈，11-弹簧垫圈，12-螺栓，13-螺栓，14-弹簧垫圈，15-盖板， 16-初级圆筒，17-键槽，18-有绕组铁芯装配，19-初级铁芯装配，20-初级线圈，21-定子冲片，22-第一绝缘挡圈，23-第二绝缘挡圈，24-垫圈，25-挡板，26-螺母，27-工装轴，28-螺栓，29-第一垫圈，30-第二垫圈，31-铜管，32-芯轴，33-延长轴，34-环形微槽。 具体实施方式[0029] 下面结合附图对本发明进行说明。 [0030] 图1为本发明优选的车辆主动悬架电磁作动器正视剖面水平放置结构示意图，该实施例包括：上端盖1，滤清器壳2，空气滤芯3，螺栓4，垫圈5，初级装配6，次级装配7，下端盖8，密封垫9，垫圈10，弹簧垫圈11，螺栓12。上端盖1上设置有与簧上质量相连接的销轴孔，上端盖1外安装有滤清器壳2，滤清器壳中装有毛毡制成的空气滤芯3，能把外界空气中的灰尘杂质过滤掉，保障进入该作动器的是干净空气；此滤清器壳2通过螺栓4与上端盖1连接在一起，滤清器壳本身不承受载荷，采用普通钢材即可。 [0031] 初级装配6包括：螺栓13、弹簧垫圈14、盖板15、初级圆筒16、键槽17和有绕组铁芯装配18，如图2a和图2b所示。盖板15包括左右两侧的第一盖板和第二盖板，第一盖板和第二盖板均呈环形板状结构，第一盖板和初级圆筒16的一端通过螺栓13与上端盖1相连接，第二盖板和下端盖8通过螺栓13与初级圆筒16的另一端相连接。有绕组铁芯装配18包括：初级铁芯装配19和初级线圈20，如图3a和图3b所示。初级铁芯装配19包括：定子冲片21、第一绝缘挡圈22、第二绝缘挡圈23、垫圈24、挡板25和螺母26，如图4所示。 [0032] 初级圆筒16沿轴向贯通并套接有绕组铁芯装配18的外侧面，初级圆筒16外表面加工有多个4mm×4mm的散热凹槽环圈，且散热凹槽环圈等间距排列，具有良好的散热效果。初级铁芯装配19采用电磁性能较好的冷轧硅钢片经过冷冲加工、叠装而成。其中，绝缘挡圈为轴向贯通的圆筒结构，图4所示的工装轴27最终会被压出，故绝缘挡圈的圆筒结构的内部形成了工装轴27形状的通孔，绝缘挡圈采用聚四氟乙烯材料制成，绝缘挡圈的外部具有多个平行排列的用于卡接定子冲片21的环形微槽34，定子冲片21为环形片状结构、且定子冲片的内环与绝缘挡圈的外环大小匹配，定子冲片设置有多个、并排套接在绝缘挡圈外部并与绝缘挡圈的轴线垂直，定子冲片21的内环卡接在环形微槽34内，故绝缘挡圈被定子冲片21间隔为第一绝缘挡圈22、第二绝缘挡圈23等。定子冲片21的形状如图5所示。定子冲片21可以采用专用工装叠压，叠压系数为0.97，铁芯叠压完成后用点焊将每8片冲片焊成一体。定子冲片21的外边缘具有冲片毛刺，该冲片毛刺长度不得大于0.05mm，复式冲模冲压的个别部位毛刺允许为0.10mm，齿宽相差不大于0.12mm，个别齿宽相差不大于0.2mm，轭高相差不大于0.2mm。定子冲片21外表面涂1611油性硅钢片绝缘漆，漆膜单2 边厚0.01-0.015mm，该实施例中的定子冲片21净面积为78cm。 [0033] 初级线圈20设置在每相邻的两定子冲片21之间并直接缠绕于绝缘挡圈外部，极间接铜线，引出线接线用银铜焊焊牢，焊接头用聚酰亚胺胶带半叠包一层。所采用的铜线内径为1.04mm，带绝缘皮直径为1.12mm。初级线圈20为三组相同匝数的线圈并联而成的三相绕组线圈，初级线圈20的绕组和旋转电机的绕线方式类似，采用图7所示的单层链式绕组方式进行连接，其中n7-n12、n13-n18的线圈的联接方式与n1-n6相同，本发明的电磁作动器为18槽，每6槽可看作一个电机，因此相当于3个电机并联。绕线采用星型接法，星点在电机内部。18个槽的绕组依次排列，n1、n4、n7、n10、n13和n16槽的绕组接电源U相，其中n1、n7和n13槽的绕组接电源输入U1，n4、n10和n16槽的绕组接电源输出U2。n3、n6、n9、n12、n15和n18槽的绕组接电源V相，其中n3、n9和n15槽的绕组接电源输入V1，n6、n12和n18槽的绕组接电源输出V2。n2、n5、n8、n11、n14和n17槽的绕组接电源W相，其中n2、n8和n14槽的绕组接电源输入W1，n5、n11和n17槽的绕组接电源输出W2。最后将U2、V2及W2通过点焊在一起，于电机内组成星型连接。绕线完成后绕组涂JF-9811涂刷树脂。 [0034] 有绕组铁芯装配18在进行装配时，借助工装轴27，是在工装轴27的外部套接绝缘挡圈，再将多个定子冲片21从其环形内圆处逐个并排套接在绝缘挡圈外部，由于绝缘挡圈的外部设置有多个平行排列的环形微槽34，故定子冲片21的内环卡接在该环形微槽34内从而被固定住，再在每相邻的两定子冲片之间缠绕初级线圈20，即初级线圈20分别缠绕在了第一绝缘挡圈22、第二绝缘挡圈23等绝缘挡圈的外表面。初级装配6在进行装配时，将初级圆筒16先通过三颗螺栓13与盖板15中的第一盖板拧紧，然后将有绕组铁芯装配18从另一侧压入，压装时通过初级圆筒16内侧的键槽17定位，接着安装另一侧的第二盖板，最后压出工艺轴27。 [0035] 次级装配7安装在初级装配6的通孔内，次级装配7包括：螺栓28、第一垫圈29、第二垫圈30、铜管31、芯轴32、延长轴33，如图6a和6b所示。次级装配7采用复合结构，芯轴32采用导磁性能较好的08F钢，从而保证该电磁作动器良好的磁路特性；芯轴32外包覆有一层导电性能良好的铜管31，用于提高该电磁作动器的推力。包覆有铜管31的芯轴32安装在初级装配6的通孔内，延长轴33设置于芯轴32的外端用于与簧下质量连接。铜管31可以按工艺要求分段加工，将铜管31的外表面镀铬，且镀的铬厚度为1mm，镀铬后的铜管31与芯轴32进行配合，保证两者具有0.03-0.05mm的过盈量。铜管31套好后，在铜管 31外面沿直径方向磨掉0.5mm厚的铬。镀好的铬一方面起到一定的绝缘作用，防止铜管31中感应电流的流出，另一方面耐磨性好，与绝缘挡圈配合摩擦的阻力小。此外，芯轴32还可为传递推力的铜管31提供径向支撑作用。 [0036] 本发明车辆主动悬架电磁作动器工作时的装配：在轴向方向，上端盖1通过其上设置的销轴孔与簧上质量相连接，装有空气滤芯3的滤清器壳2通过螺栓4与上端盖1相连接，将第一盖板和初级装配6的初级圆筒16通过螺栓13与上端盖1相连接，然后将另一侧的第二盖板和下端盖8通过螺栓13与初级装配6的初级圆筒16的另一端相连接，最后将次级装配7装入至初级装配6内的通孔中。次级装配7中的芯轴32与外表面镀铬的铜管31一侧通过经加工的螺栓28进行连接，芯轴32另一侧通过加工好的延长轴33进行连接，延长轴33中加工有小孔，用于与簧下质量进行连接。 |
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