伺服式离合装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为伺服式离合装置，本装置成直线的两个转子轴分别连接输出输入轴。二转子之一嵌有永磁磁极或为励磁线圈，另一为绕组，二者构成电机。绕组与伺服驱动器连接，二转子轴上各安装连接伺服驱动器的位置／速度传感器。伺服驱动器含有扭矩伺服和速度／位置伺服功能，有与离合控制单元连接的控制端口，接受扭矩或速度／位置设定、模式切换信号、扭矩限制设定信号。伺服驱动器与电能存储装置、和／或用电装置等相连。其运行方式为根据需要确定工作模式，动态改变扭矩或速度／位置设定值、扭矩限制值，按给定规律控制主从隔离、或逐渐柔和接合／分离、或稳态运行。在主动轴转速大于从动轴时，多余能量转换为电能使用或存储不发热。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传动
，具体为一种伺服式离合装置。(二)
技术介绍
离合器是机械传动系统中常用的扭矩传递部件。常见的离合器有磁粉离 合器、电磁离合器、摩擦式或液力式机械离合器等几种。主要功能是隔离主、 从部件的扭矩传递，实现主从部件的逐渐接合/分离，传递工作扭矩。磁粉离合器在主从部分之间加入了磁粉，通过调节从动部分的激磁电流 就能方便地控制转矩，且转矩随激磁电流呈 一定的线性关系，与激磁电流在 相当广阔的范围内成正比。并且磁粉离合器具有较为迅捷的快速响应性激 磁电流的变化使磁场强度产生相应的变化，其过程无任何宏观的机械动作， 儿乎在接通电源的同时，就有转矩传递。但主从部分的速度差会磨擦发热， 损失能量、通常还需要用水冷却。电磁式离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离，但传递扭力 不易定量控制。摩擦式离合器的主动和从动部分依靠摩擦力传递扭矩，给主、从部分施 加接触压力，两者摩擦面相接合，依靠摩擦力传递扭矩；撤消接触压力，两 者摩擦面分离而实现扭矩隔离；逐渐加大或减小接触压力，则可实现两者逐 渐接合或分离。当离合器反复多次离合、主从部分有速差时，其摩擦面之间 频繁地相对滑磨会产生大量的热量，同时相互磨损；离合器完全分离或完全 结合时，摩擦片间摩擦发热停止。此类离合器摩擦片间摩擦发热严重，磨损 也严重，因而摩擦离合器是易损件。另外摩擦式离合器传递扭矩的定量控制 非常困难，操纵控制机械结构也较复杂。液力离合器利用液体作为传动介质， 一般包括输入轴、增速齿轮系、工作液流腔、叶轮、从动轮等，虽然能实现 离合器的功能，但也不能精确控制传递扭矩，并且结构复杂成本过高。上述离合器都能够控制主从部分扭矩隔离、逐步接合、稳定传递扭矩， 但接合过程会摩擦发热，不能将接合过程的剩余能量回收；虽然磁粉离合器 可在一定程度上调节传递扭矩的大小，并且响应速度达到百毫秒级，但是现在的离合器均无法满足精确地、宽范围、响应快地控制传递扭矩以及效率高、 体积小、能耗低的要求。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种伺服式离合装置，实现离合器传递扭矩从0-100%全范围的高精度、高速响应线性控制，并且，在传递扭矩时，将主从部分速度差导致的多余能量转变为电能，使用或存储，极少产生热量。本技术设计的伺服式离合装置包括输入轴、第一转子、第二转子、 输出轴、导电滑环、两个位置传感器或者两个位置/速度传感器和伺服驱动器。 离合器的第一转子轴连输入轴，第二转子轴连输出轴，二轴处于同- 直线。 输入轴和输出轴可互换。第一转子和第二转子二者其一嵌有永磁磁极，另--个为绕制在铁芯上的绕组，嵌有永磁磁极的为另一个提供磁场，二者构成永 磁电机。或者第一转子和第二转子二者其一为与外部励磁电源连接的励磁线 圈，为另一个提供磁场，另一个为绕制在铁芯上的绕组，二者构成它励电机。 绕组通过集电环与伺服驱动器连接，第一、第二转子轴上各安装一个位置传 感器或者位置/速度传感器，二位置传感器或者二位置/速度传感器连接伺服 驱动器。伺服驱动器含有扭矩伺服单元和/或速度/位置伺服单元，有与离合 控制单元连接的控制端口，控制端口含有扭矩设定、和/或速度/位置设定及 扭矩限制值设定多种控制信号端口 ，还可有扭矩伺服模式或速度/位置伺服模 式切换信号的控制端口。离合控制单元主体为单片机，内含透过功能模块、曲线选定功能模块和 设置模块，透过功能模块和曲线选定功能模块各经其内的模拟/数字开关并联 后接到伺服驱动器的控制端口 ，设置模块内的选择开关接透过功能模块和曲 线选定功能模块的模拟/数字开关，该选择开关为两个功能模块的模拟数字开关之一提供有效电平，作为功能模块的选通信号；该选择开关可直接设置选 择所接功能模块，同时经单片机与外部控制单元相接，接受外部控制单元的 信号选择所接功能模块。曲线选定功能模块内按编码存储有离合器各种常用 功能流程的扭矩设定、和/或速度/位置设定及扭矩限制值设定、扭矩伺服模 式或速度/位置伺服模式切换多种控制信号的组合曲线；离合控制单元有扭矩设定、禾n/或速度/位置设定及扭矩限制值设定的多种控制信号输出端口，扭矩伺服模式或速度/位置伺服模式切换信号的输出控制端口 ；还含有与上位外 部控制单元连接的信号输入端口 。该离合控制单元按设置模块选择开关的设置接受其内或外部控制单元的提供的选通信号，确定其运行的功能模块、并 向伺服驱动器提供控制信号。伺服驱动器按离合控制单元的信号工作于扭矩 伺服或有扭矩限制的速度/位置伺服模式。伺服驱动器经直流母线与外部相关 配套装置相连，相关配套装置含电能存储装置、和/或用电装置、和/或逆变 器、和/或能量泄放装置相连，伺服驱动器还与外部电源相连。离合控制单元的透过功能模块运行时，外部控制单元提供的扭矩设定信 号、和/或速度/位置设定及扭矩限制值设定信号、扭矩伺服模式或速度/位置 伺服模式切换信号直接透过传递给伺服驱动器；其曲线选定功能模块运行时， 按外部控制单元给定的编码信号，离合控制单元以预存的扭矩设定、和/或速 度/位置设定及扭矩限制值设定、扭矩伺服模式或速度/位置伺服模式切换多 种控制信号的组合变化规律提供给伺服驱动器。本伺服式离合装置的运行方式如下本离合器工作于扭矩伺服控制模式，离合控制单元根据外部控制单元指 令，按照期望的扭矩传递规律给伺服驱动器提供扭矩设定信号，伺服驱动器 即根据此设定值进行扭矩伺服控制，对输入轴施加线性跟随设定值的扭矩。 由于作用力与反作用力的关系，在输入轴上的第一转子受到输出轴上的第二 转子的电磁扭矩时，输出轴上的第二转子也受到同样大小的反作用扭矩，此 扭矩即为离合器从输入轴传递到输出轴的扭矩，即主动轴按扭矩设定值的变 化规律向从动轴传递扭矩。或者本离合器工作于带扭矩限制的速度/位置控制模式，离合控制单元根 据外部控制单元指令、按照期望的输出轴运动规律给伺服驱动器提供速度/ 位置给定信号和扭矩限制值，维持设定的速度/位置值所需扭矩不大于扭矩限 制值时，伺服驱动器按设定的速度/位置变化规律控制第- 、第二转子运行 维持设定的速度/位置运动规律所需扭矩大于扭矩限制值时，伺服驱动器保持 第一、第二转子间的扭矩线性跟随扭矩限制值，第-转子3和第二转子4的 相对速度/位置偏离设定值。外部控制单元根据运动控制需要，选定离合控制单元运行其透过功能模 块，通过伺服驱动器的控制端口选定其工作于扭矩伺服控制模式或带扭矩限制的速度/位置控制模式；动态改变扭矩设定值、速度/位置设定值、扭矩限制值，控制本离合装置主从部分隔离、或逐渐柔和接合/分离、或稳态运行。 在接合/分离过程中，主动轴转速大于从动轴转速时，第一、第二转子将多余 能量转换为电能送入伺服驱动器，经直流母线被相关配套装置使用或存储。外部控制单元根据运动控制需要，选定离合控制单元运行其曲线功能模 块并给出编码信号，离合控制单元依据编码信号按预存的曲线变化规律、将 控制信号组合送达伺服驱动器接口，伺服驱动器动态控制第一转子、第二转 子按预定规律运行。本伺服式离合装置通过伺服控制按设定值传递扭矩，具有以下的优点① 输入轴和输出轴之间的扭矩传递为线性控制，非线性度可控制在5% 以内；② 输入轴和输出轴间半联动过程产生的能量可以回收再利用；没有主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服式离合装置，包括输入轴、输出轴，其特征在于：输入轴（１）连接第一转子（３），输出轴（８）连接第二转子（４），输入轴（１）输出轴（８）在同一直线上；第一转子（３）和第二转子（４）其一嵌有永磁磁极，另一为绕制在铁芯上的绕组，或者第一转子（３）和第二转子（４）二者其一为与外部励磁电源连接的励磁线圈，另一个为绕制在铁芯上的绕组，第一转子（３）和第二转子（４）构成电机；第一转子（３）上安装有Ａ位置传感器（２）第二转子（４）轴上安装有Ｂ位置传感器（７），Ａ位置传感器（２）与Ｂ位置传感器（７）与伺服驱动器（６）连接；或者，第一转子（３）上安装有Ａ位置／速度传感器（２），第二转子（４）轴上安装有Ｂ位置／速度传感器（７），Ａ位置／速度传感器（２）与Ｂ位置／速度传感器（７）与伺服驱动器（６）连接；伺服驱动器（６）含有扭矩伺服单元或速度／位置伺服单元，具有与离合控制单元（１０）连接的控制端口，控制端口包括有扭矩设定或速度／位置设定及扭矩限制值设定控制信号端口，该伺服驱动器（６）工作于扭矩伺服或速度／位置伺服模式；伺服驱动器（６）通过集电环（５）与第一转子（３）或第二转子（４）的绕组连接；伺服驱动器（６）经直流母线与相关配套装置（９）连接，相关配套装置（９）是电能存储装置、和／或用电装置、和／或逆变器、和／或能量泄放装置。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕虹，
申请(专利权)人：上海星之辰电气传动技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]