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一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈能悬架制造技术

技术编号:19147736 阅读:32 留言:0更新日期:2018-10-13 09:54
本发明专利技术公开了一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈能悬架,其特征在于:所述电磁直线馈能悬架包括动圈式电磁直线作动装置、悬架减振器以及悬架弹簧(8),动圈式电磁直线作动装置与悬架减振器串联,并设置于悬架弹簧(8)内部,与悬架弹簧(8)并联;本发明专利技术要解决的技术问题是提供一种基于麦弗逊式悬架系统的电磁直线馈能悬架,本发明专利技术不但有效解决了现有电磁馈能作动器布置在减振器内部,装配及后期维护修理困难,且长期使用极易引起内部初级铁心片脱落,易导致减振器卡壳,致使悬架系统失效的问题,而且解决了因设计需要,将减振器活塞杆做成中空状,极大地降低活塞杆的强度,不利于悬架高强度运动的问题。

An electromagnetic linear energy feedback suspension based on Mcpherson structure

The invention discloses an electromagnetic linear energy-fed suspension based on a McPherson structure, which is characterized in that the electromagnetic linear energy-fed suspension comprises a moving coil electromagnetic linear actuator, a suspension shock absorber and a suspension spring (8), a moving coil electromagnetic linear actuator in series with a suspension shock absorber and is arranged on a suspension spring (8). The technical problem to be solved is to provide an electromagnetic linear energy-fed suspension based on the McPherson suspension system. The invention not only effectively solves the problems of the existing electromagnetic energy-fed actuator being arranged in the interior of the shock absorber, but also makes it difficult to assemble and maintain the suspension spring in the later period, and is easy to be caused by long-term use. It is easy to cause shock absorber jam and suspension system failure when the primary iron core plate inside falls off. It also solves the problem that the piston rod of the shock absorber is made into hollow shape because of the design requirement, which greatly reduces the strength of the piston rod and is not conducive to the high-strength motion of the suspension.

【技术实现步骤摘要】
一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈能悬架
本专利技术涉及汽车悬架系统
,具体涉及一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈能悬架。
技术介绍
随着能源与环境问题的日益突出,不管是传统汽车的减排还是新能源汽车的节能都已成为大家日益关注的话题。本申请旨在设计一款能部分回收车辆行驶过程中产生的振动能量并加以利用的主动悬架系统,以期在改善车辆行驶稳定性的同时提升车辆的能源利用率。汽车行驶时,路面激励产生的车辆振动能量通常以热能的形式耗散掉,为了改善汽车行驶平顺性与乘坐舒适性,同时回收悬架振动产生的能量,本申请提出了一种新型电磁直线馈能悬架技术方案。本申请的核心部件为一种电磁直线作动装置,其性能的优劣对汽车悬架的主动控制及馈能效果起着至关重要的作用。目前关于主动悬架作动器的研究方向大致有以下几类:液压主动悬架作动器、空气主动悬架作动器、电磁主动悬架作动器以及电子液力主动悬架作动器。随着电磁学领域的不断完善,造价成本的逐渐降低,电磁主动悬架作动器的诸多优点使其在一些对精度和控制度要求较高的场合得到广泛地应用。汽车悬架系统对作动器功率密度及尺寸要求较高,电磁式作动器恰好满足其要求。申请号为201521048007.7的专利公开了一种电磁馈能作动器,其有效地将减振器模块与作动器结合在一起。作动器布置在减振器内部,通过减振器活塞杆与次级活塞杆的相对运动,将其转变为作动器线圈切割磁感线的运动。在整流器以及充电电路的作用下给蓄电池充电,达到馈能效果。但作动器布置在减振器内部,装配及后期维护修理都存在较大问题,且长期使用极易引起内部初级铁心片的脱落,从而导致减振器卡壳,致使悬架系统失效。除此之外,因设计需要,将减振器活塞杆做成中空状,极大地降低了活塞杆的强度,不利于悬架的高强度运动。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈能悬架,本专利技术不但有效解决了现有电磁馈能作动器布置在减振器内部,装配及后期维护修理困难,且长期使用极易引起内部初级铁心片脱落,易导致减振器卡壳,致使悬架系统失效的问题,而且解决了因设计需要,将减振器活塞杆做成中空状,极大地降低活塞杆的强度,不利于悬架高强度运动的问题。本专利技术通过以下技术方案实现:一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈能悬架,其特征在于:所述电磁直线馈能悬架包括动圈式电磁直线作动装置、悬架减振器以及悬架弹簧(8),动圈式电磁直线作动装置与悬架减振器串联,并设置于悬架弹簧(8)内部,与悬架弹簧(8)并联;所述动圈式电磁直线作动装置包括外磁轭(1)、内磁轭(2)、线圈骨架(3)、线圈(4)、永磁体阵列,内磁轭(2)设置于线圈骨架(3)内,线圈骨架(3)与内磁轭(2)固定连接,线圈(4)绕制于线圈骨架(3)的齿槽内,外磁轭(1)内壁面固定设置有永磁体阵列,其中永磁阵列包括轴向充磁的磁环(5)、平行充磁的磁瓦(61)环形拼接而成的径向充磁的磁瓦组(6),磁环(5)与磁瓦组(6)交替分布,永磁体阵列与线圈骨架(3)留有径向气隙;所述内磁轭(2)与动圈式电磁直线作动装置之间的动子运动行程满足以下公式:ΔH=H-H线=(L1+L2)·(N磁-N线)+(L1-L3),其中H为电磁直线作动装置的高度,L1为轴向充磁的磁环厚度,L2为径向充磁的磁瓦组厚度,L3为线圈绕组厚度,L4为线圈骨架间隙高度,N线为线圈个数,N磁为磁环与磁瓦组对数,H线为线圈与线圈骨架的总高度。本专利技术进一步技术改进方案是:所述永磁体阵列与线圈骨架(3)之间气隙满足以下公式要求:δ=D/2-(D杆/2+d线+d磁),其中D为动圈式电磁直线作动装置整体直径,D杆为内磁轭直径,d线为线圈骨架的径向厚度,d磁为永磁阵列径向厚度,δ为气隙厚度。本专利技术型进一步技术改进方案是:所述线圈(4)包括正向绕组线圈和负向绕组线圈,正向绕组线圈、负向绕组线圈交替分布。本专利技术进一步技术改进方案是:所述悬架减振器包括减振器工作缸(7),内磁轭(1)作为减振器工作缸(7)的拉杆,外磁轭(1)与减振器工作缸(7)固定连接。本专利技术进一步技术改进方案是:所述外磁轭(1)、内磁轭(2)、线圈骨架(3)、线圈(4)、永磁体阵列均为同心设置。本专利技术进一步技术改进方案是:所述内磁轭(2)与外磁轭(1)采用同种低碳钢材料制成。本专利技术进一步技术改进方案是:所述永磁体阵列通过自身磁性、或为粘接方式与外磁轭(1)内壁面固定。本专利技术与现有技术相比,具有以下明显优点:1、本专利技术悬架系统既能满足主动控制需求,又具有一定的馈能特性。2、本专利技术将汽车悬架系统内减振器拉杆(内磁轭)与工作缸之间的相对运动转化成电磁直线作动器动圈与定子之间的相对运动,动圈往复切割磁感线将产生感应电流,通过整流器与充电电路实现储能装置的充电过程,以达到馈能效果。3、本专利技术动圈式电磁直线作动装置中的永磁体采用Halbach阵列型式布置,可有效增强气隙磁感应强度,提升整体装置的功率密度,从而一定程度上增强装置的馈能效果,因径向辐射充磁工艺限制,以平行充磁磁瓦环形拼接来替代径向辐射充磁。4、本专利技术动圈式电磁直线作动器的拉杆(内磁轭)选用低碳钢材料,具有导电性,在永磁体组形成的强磁场范围内往复运动时会产生涡流,从而形成阻碍拉杆运动的电磁力,这一特性可有效提高悬架的阻尼系数,从而提升其减振性能,在一定技术条件下,甚至可以采用此作动装置直接取代减振器,从而进一步简化悬架结构。5、本专利技术动圈式电磁直线作动装置布置在减振器缸体之上,装配较为简单,不影响减振器的基本结构及工作性能,后续拆装维护便捷。6、由于本专利技术并未舍弃传统车辆的减振阻尼部件,因此即使作动装置因过度损耗而失效,只要减振器还处于正常工作状态,悬架的减振性能并不会受到严重影响,可靠性得到保证。7、本专利技术结构紧凑、装配简单、功率密度高、使用寿命长,具有较好的推广应用价值。综上所述,本专利技术结构简单,实用性强,功率密度高,使用寿命长,维修方便,在提高汽车能源利用率的同时能大幅提高汽车的乘坐舒适性,可广泛应用于麦弗逊悬架系统。附图说明图1为本专利技术的电磁直线馈能悬架结构示意图。图2为本专利技术的永磁阵列布置方案图;图3为本专利技术设计尺寸关系图。具体实施方式下面结合附图1—3说明本专利技术的技术解决方案。如图1所示,本专利技术电磁直线馈能悬架主要由动圈式电磁直线作动装置、悬架减振器和悬架弹簧等构成,悬架减振器为普通车用单筒式减振器包括拉杆(内磁轭2),减震器工作缸7,防尘罩等;动圈式电磁直线作动装置包括内磁轭2、线圈骨架3、线圈4、永磁体阵列、外磁轭1以及上盖板9,悬架减振器拉杆作为直线作动装置的内磁轭2,线圈骨架3固定在内磁轭2外侧,且设置在内磁轭2的一定高度处,不得影响悬架减振器的正常工作;线圈4绕制在线圈骨架3的齿槽内,分为正向绕组和负向绕组,正负相绕组交替分布,通常设置4~6组线圈绕组,具体悬架减振器工作行程如以下公式设计:在设计与布置电磁直线作动装置时应从悬架整体结构尺寸及运动需求着手,首先需考虑悬架中拉杆的运动行程,以此作为基础设计参数,保证电磁直线作动装置的动子运动行程范围大于悬架拉杆运动行程。在设计过程中,考虑到Halbach阵列方式的特殊性,永磁体与线圈的相对位置及各自尺寸也需要满足一定的关系。从纵向角度来分析,设电磁直线作动装置的高度为H,轴向充磁的磁环厚本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈能悬架,其特征在于:所述电磁直线馈能悬架包括动圈式电磁直线作动装置、悬架减振器以及悬架弹簧(8),动圈式电磁直线作动装置与悬架减振器串联,并设置于悬架弹簧(8)内部,与悬架弹簧(8)并联;所述动圈式电磁直线作动装置包括外磁轭(1)、内磁轭(2)、线圈骨架(3)、线圈(4)、永磁体阵列,内磁轭(2)设置于线圈骨架(3)内,线圈骨架(3)与内磁轭(2)固定连接,线圈(4)绕制于线圈骨架(3)的齿槽内,外磁轭(1)内壁面固定设置有永磁体阵列,其中永磁阵列包括轴向充磁的磁环(5)、平行充磁的磁瓦(61)环形拼接而成的径向充磁的磁瓦组(6),磁环(5)与磁瓦组(6)交替分布,永磁体阵列与线圈骨架(3)留有径向气隙;所述内磁轭(2)与动圈式电磁直线作动装置之间的动子运动行程满足以下公式:ΔH=H‑H线=(L1+L2)·(N磁‑N线)+(L1‑L3),其中H为电磁直线作动装置的高度,L1为轴向充磁的磁环厚度,L2为径向充磁的磁瓦组厚度,L3为线圈绕组厚度,L4为线圈骨架间隙高度,N线为线圈个数,N磁为磁环与磁瓦组对数,H线为线圈与线圈骨架的总高度。

【技术特征摘要】
1.一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈能悬架,其特征在于:所述电磁直线馈能悬架包括动圈式电磁直线作动装置、悬架减振器以及悬架弹簧(8),动圈式电磁直线作动装置与悬架减振器串联,并设置于悬架弹簧(8)内部,与悬架弹簧(8)并联;所述动圈式电磁直线作动装置包括外磁轭(1)、内磁轭(2)、线圈骨架(3)、线圈(4)、永磁体阵列,内磁轭(2)设置于线圈骨架(3)内,线圈骨架(3)与内磁轭(2)固定连接,线圈(4)绕制于线圈骨架(3)的齿槽内,外磁轭(1)内壁面固定设置有永磁体阵列,其中永磁阵列包括轴向充磁的磁环(5)、平行充磁的磁瓦(61)环形拼接而成的径向充磁的磁瓦组(6),磁环(5)与磁瓦组(6)交替分布,永磁体阵列与线圈骨架(3)留有径向气隙;所述内磁轭(2)与动圈式电磁直线作动装置之间的动子运动行程满足以下公式:ΔH=H-H线=(L1+L2)·(N磁-N线)+(L1-L3),其中H为电磁直线作动装置的高度,L1为轴向充磁的磁环厚度,L2为径向充磁的磁瓦组厚度,L3为线圈绕组厚度,L4为线圈骨架间隙高度,N线为线圈个数,N磁为磁环与磁瓦组对数,H线为线圈与线圈骨架的总高度。2.根据权利要求1所述的一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈...

【专利技术属性】
技术研发人员:戴建国王程朱建辉陆德慧张鹤曦谈笑昊孙悦王智陆烨
申请(专利权)人:淮阴工学院
类型:发明
国别省市:江苏,32

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