线性电机制造技术

一种线性电机(LEM)包括：安装在外壳中的至少一个定子，外壳和定子限定工作缸；工作缸内的两段式中心芯，其中芯的两段同轴、分离并悬臂安装在工作缸内；在工作缸与两个中心芯段之间的圆柱形定子孔腔；和一个或多个中空平移体，每个平移体可在定子孔腔内轴向移动，使得中心芯的每段被一个或多个平移体的部分横贯，从而在相应平移体与定子之间形成外部磁路气隙。隙。隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】线性电机


[0001]本专利技术涉及一种线性电机。

技术介绍

[0002]这种线性电机可用于各种应用，包括但不限于：用作自由活塞发动机线性发电机，其中燃烧压力作用在平移体上以产生有用的电力输出；用作气体膨胀机，其中高压气体作用在平移体上以产生有用的电力输出；用作气体压缩机，其中电输入引起平移体的移动以对气体加压；用在液压系统中，其中平移体的移动引起工作室内的液压流体的位移，或者工作室内的液压流体的位移引起平移体的移动；以及用作致动器，其中电输入引起平移体的移动以产生期望的致动效果。
[0003]这种致动器可用在位移和振动测试系统、制造过程和机器人技术中。在位移和振动测试系统应用中，致动器可用于向测试对象施加循环力或运动模式(motion profile)。测试对象可以是材料样本、分立部件、部件的子系统组件，或成品。这种测试的目的可以是确定测试对象对所施加的力或位移功能的耐久性。替代地，测试可以寻求表征测试对象对所施加的力或位移功能的响应。
[0004]汽车工业广泛使用这种测试致动器，用于子组件测试和成品测试。测试致动器通常布置成支撑车辆或车辆的某部分，诸如一个或多个车轮或悬架部件。
[0005]特别地，在车辆测试应用中，本专利技术可以用作道路模拟器车辆测试系统的一部分，其中车辆的每个角部通常支撑在单独的致动器上。支撑可以直接提供于车辆的车轮，或者可以提供于其他部件，诸如悬架部件、转向轴(stub axle)或支撑臂。在某些情况下，致动器可以应用于车辆的车身。然后，致动器的运动可以模拟车辆在各种路面和其他地形上的移动。因此，测试环境是受控制的，其中表示不同行驶速度和路面状况的力或位移输入功能可以应用于车辆。例如，通过改变高频位移的幅度，可以模拟更粗糙或更平滑的路面。替代地，可以应用极端负载，来模拟道路中的坑洞和其他较大特征。这种测试可以用于车辆开发中以降低行驶噪音，并确保车辆悬架部件对于预期的行驶条件范围是足以胜任并且耐用的。
[0006]为了模拟表征在代表性行驶速度下的道路负载的高频位移，伺服液压系统通常用作汽车测试系统的基础。在这些系统中，伺服液压动力组产生高压液压流体，然后使用一个或多个伺服阀将高压液压流体输送到液压致动器。这些系统存在许多众所周知的缺点。
[0007]首先，液压油和伺服液压动力组部件的惯性限制了道路负载功能的实际频率(其可以产生至大约150Hz)。这远远低于准确代表了由20mm或更小尺度的特征表征的路面粗糙度所必须的性能水平，并且还低于已知的输入振动频率，该频率会激发车辆结构中的共振进而产生不希望的驾驶室噪音。
[0008]其次，伺服液压系统在测试设施内需要昂贵且专用的基础构架，其可能极为庞大，并且仍必须相对靠近液压致动器定位以限制在系统内移动的油的惯性。此外，该基础构架需要专业人员操作和维护专业知识。
[0009]第三，伺服液压系统是大型电力消费者，使得其操作昂贵，并且增加了汽车开发和
制造的碳排放足迹。
[0010]第四，伺服液压系统可能极为嘈杂，使得难以在由于测试对象的响应而产生的噪声与测试致动器系统本身的相关噪声之间区分。
[0011]由于这些缺点，对于某些汽车测试应用和其他测试致动器应用，采用了线性电磁致动器来代替伺服液压系统。线性电磁致动器具有响应更快、更紧凑、更易于操作和维护、更高效和更少噪声的优点。
[0012]在若干这样的系统中，提供弹簧和/或气压缸，以使现有技术中描述的致动器能够将静负载通过或沿着电机平移体施加至测试对象。该布置允许在操作之前调节致动器的固定力分量，以便在测试开始之前平衡测试对象重量和/或确保测试对象处于正确的位置。
[0013]US7401520教导了一种用于测试车辆的完整系统，该系统包括多个装置，多个装置中的每个包括用于支撑车辆的车轮的至少一部分框架和被至少部分地容纳在框架内的线性电磁致动器，线性电磁致动器具有可移动的磁体并且在使用中向车轮施加受控的基本竖直的力。每个装置被布置用以在多个受支撑的车轮的相应一个上独立地施加受控的基本竖直的力，并且多个空气弹簧(有时称为气囊)或者替代地机械弹簧(来自包括盘簧、扭簧和片簧的组)被提供以提供所支撑的车辆的找平。
[0014]这种系统存在许多缺点。
[0015]首先，对气囊或机械弹簧与轮板或电机移动器之间的承载机械连接的需求增加了移动组件的惯性质量。该额外的惯性降低了致动器在给定位移下能够实现的峰值频率。
[0016]其次，使用诸如气囊或机械弹簧的顺从性构件引入了在测试致动器系统中产生不期望的共振的可能性，从而损害了施加给测试对象的输入功能的完整性。
[0017]第三，由于需要在每个致动器测试框架内联接离散的弹簧与电机组件，因此US7401520所教导的布置需要不必要的结构复杂度，导致整个设备的成本和尺寸增加。
[0018]US8844345教导了一种以受控方式向测试物(诸如机动车辆)赋予运动的装置。基座在其上安装有线性电磁马达，该线性电磁马达具有第一端和第二端，第一端连接到基座。气压缸和活塞组合具有第一端和第二端，第一端连接到底座，使得气压缸和活塞组合与线性电磁马达大体平行。线性电磁马达与气压缸和活塞组合的第二端共同连接到可动构件，该可移动构件另外附接到用于测试物的安装件。用于线性电磁马达及气压缸和活塞组合的控制系统驱动气压缸和活塞组合，以支撑测试物和线性电磁马达的大量静负载，从而对测试物赋予受控运动。
[0019]这种系统存在许多与先前关于US7401520所描述的那些缺点相类似的缺点。
[0020]首先，对于离散的气压缸和活塞组合、承载可动构件和用于测试对象的安装件的要求给移动组件增加了相当大的惯性质量。该额外的惯性降低了致动器在给定位移下能够实现的峰值频率。
[0021]其次，使用气压缸和活塞组合而不是气囊或机械弹簧时，由于气压缸和活塞之间的滑动密封而引入摩擦。该摩擦将影响施加给测试对象的净力，并且还可能导致致动器的磨损和寿命缩短。
[0022]第三，由于需要在每个致动器测试框架内联接电机、气压缸、可动构件和用于测试对象的安装件，因此US8844345教导的构造需要不必要的结构复杂度，导致整体设备的成本和尺寸增加。
[0023]WO2018/142137教导提供一种具有壳体的线性电机。壳体由典型的圆柱形壁和限定中空内部的端壁形成。内部保持定子，通常是管状线性电机定子，其具有从定子的一端轴向延伸到另一端的圆柱形孔。因此，壳体和定子限定了工作缸。中心芯至少相对于定子14轴向固定在工作缸内，并且在这种构造中，在中心芯固定点处固定到端壁。中心芯的上端被中空的平移体包围，使得平移体在中心芯上和中心芯外侧滑动。
[0024]中心芯和定子在它们之间限定了定子孔腔。定子孔腔是圆柱形环形空间，平移体可在其中相对于定子轴向移动。平移体与定子之间存在外部磁路气隙。在该示例性实施例中，外壳并且因此定子被刚性保持，并且平移体在定子内和中心芯上移动。
[0025]中心芯的主要功能是在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种线性电机(LEM)，包括：安装在外壳中的至少一个定子，所述外壳和至少一个定子限定工作缸；所述工作缸内的两段式中心芯，其中所述芯的两段同轴、分离并悬臂安装在所述工作缸内；在所述工作缸与所述两个中心芯段之间的圆柱形定子孔腔；和一个或多个中空平移体，每个平移体能在所述定子孔腔内轴向移动，使得所述中心芯的每段被所述一个或多个平移体的部分横贯，从而在相应平移体与定子之间形成外部磁路气隙。2.根据权利要求1所述的线性电机，其中所述芯段是相对的。3.根据权利要求2所述的线性电机，其中所述芯段指向彼此。4.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机，其中每个芯段从所述外壳的一端朝向轴向中心延伸。5.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机，其中所述平移体能在两个芯段上移动。6.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机，其中所述平移体包括在所述平移体的一段上向内突出的至少一个元件，所述至少一个元件在所述中心芯之间自由往复运动。7.根据权利要求6所述的线性电机，其中所述至少一个突出元件提供力耦合特征件。8.根据权利要求7所述的线性电机，其中所述力耦合特征件...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞缪尔，
申请(专利权)人：自由活塞式发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：