本发明专利技术公开了一种分体式电磁耦合离合器及以其作动力的电控液压转向系统，属于电机及汽车转向控制领域。分体式电磁耦合离合器包括主电机和副电机，主电机固定在固定端上，主电机和副电机通过转子转轴同轴连接。主电机相当于一个双转子电机，副电机为直流永磁无刷电机。主电机的内转子和副电机的转子通过转子转轴连接，形成共轴转子。电控液压转向系统包括发动机、转向油泵，在发动机和转向油泵之间连接有分体式电磁耦合离合器，其输入端与发动机连接，输出端与转向油泵连接，分体式电磁耦合离合器上连接输出控制模块。本发明专利技术解决了液压转向系统高能耗、固定助力特性和高速时转向路感差的问题；改善了车辆的燃油经济性、操纵稳定性和行驶安全性。
【技术实现步骤摘要】
分体式电磁耦合离合器及以其作动力的电控液压转向系统
本专利技术属于电机及汽车转向控制领域，涉及一种分体式电磁耦合离合器和用分体式电磁稱合离合器作动力传输的电控液压转向系统。
技术介绍
近年来，随着我国国民经济和高等级公路网的快速发展，作为长途公路客运和物流运输主力装备的重型车辆的产销规模也快速增长，重型车辆的节能、安全、环保问题日益受到重视。传统重型车辆的助力转向采用的是液压系统，该系统利用发动机驱动的转向油泵产生压力油，转向油泵与车辆液压转向齿轮相连接。由于发动机通过皮带直接驱动转向油泵，只要发动机正在运行，它也连续不断地运行；由于液压油一直循环地通过转向齿轮，导致连续不断的损耗。重型车辆在较高车速下行驶时，由于转向油泵转速不能随车速变化而变化导致路感明显减弱，直接危害车辆的操纵稳定性和行驶安全性。一种获得转向助力随车速可变的方案是利用电液比例阀，改善了重型车辆高速行驶的转向操纵性，但未能解决转向系统的高能耗问题。这种方案可以利用旁通比例阀和步进电机旁通阀来获得随车速可变的助力；这种方案还可以利用组合电磁阀来调节旁通流量，进而可根据车速变化控制电磁阀的组合方式以改变液压助力。上述新方案都是从控制液压回路旁通流量的角度实现转向助力可变，从而改善车辆高速工况的转向路感，但在车辆运行的大部分时间内，转向油泵一直处于高速转动状态，液压系统的溢流损失和节流损失无法避免，因此不能降低转向系统的能耗。另外一种获得按需提供助力的方案是利用磁流变液联轴器，把它集成在附属驱动和液压助力转向泵之间，从而提供一种方法来直接控制由发动机驱动的转向油泵转速。磁流变液联轴器通过控制由驱动轴传递给助力转向泵的转矩来提供连续可调的转速。这个方案的主要缺点是会产生转差功率，转差功率在联轴器内产生热量损耗，从而导致整个系统的效率不高。综上可知，目前国内外针对乘用车和轻型商用车的液压转向系统已开展了大量研究工作，而针对重型车辆液压转向系统的研究还很少，已成功应用于乘用车和轻型商用车的多种新型转向系统不能满足重型车辆的使用要求，国内外针对重型车辆所研究开发的新型转向系统只解决了高速工况的转向路感差的问题，转向系统的高能耗问题尚未解决。因此，必须采用新的技术路线探求适合重型车辆特点并能有机协调转向操纵性与节能要求的新型转向系统的理论方法和技术方案。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于改进型电磁转差离合器的分体式电磁耦合离合器，采用这种分体式电磁耦合离合器可以明显改善重型车辆的燃油经济性、操纵稳定性和行驶安全性。与传统的电磁转差离合器系统相比，分体式电磁稱合离合器的效率得到了明显地改善，并且同时可以获得随发动机转速可变的助力特性，从而提高了车辆的操纵稳定性和行驶安全性。本专利技术通过以下技术方案来实现: 分体式电磁耦合离合器，包括主电机和副电机，主电机固定在固定端上，主电机和副电机通过转子转轴同轴连接。主电机相当于一个双转子电机，包括外转子、内转子和转子转轴，外转子通过与其固定连接的凸缘部件以及连接于凸缘部件和转子转轴之间的轴承与内转子形成可共同绕转子转轴旋转的结构，内转子上设置有内转子绕组，外转子上设有与所述内转子绕组相匹配的外转子绕组。副电机为直流永磁无刷电机,包括壳体、定子、转子和转子转轴，定子固定在壳体上，壳体固定不动，转子与转子转轴固定连接，并与定子保持同心，转子上设有永磁体，定子上设有与永磁体相匹配的定子绕组，主电机的内转子和副电机的转子通过转子转轴连接，形成共轴转子。作为本专利技术的进一步改进，所述共轴转子为分体式结构，即所述转子转轴包括主转子转轴和副转子转轴，转子通过键连接与副转子转轴连接在一起共同旋转，副转子转轴与壳体通过轴承连接，副转子转轴可以相对壳体旋转，主转子转轴与副转子转轴通过联轴器机械连接，形成分段式结构的转子转轴。作为本专利技术的进一步改进，所述共轴转子为一体式结构，即所述转子转轴为主、副电机共用的一体式的转轴，内转子通过键连接与转轴连接在一起共同旋转，转子通过键连接与转轴连接在一起共同旋转，转轴通过轴承与壳体相连，并可以相对壳体旋转。作为本专利技术的进一步改进，所述外转子的内圆周面沿轴向开有外转子齿槽，所述外转子绕组设置于外转子齿槽内，所述内转子为隐极式内转子或凸极式内转子，所述隐极式内转子的外圆周面沿轴向开有内转子齿槽，内转子绕组设置于内转子齿槽内，所述的内转子绕组和外转子形成沿径向的磁通结构，所述凸极式内转子的外圆周面沿轴向设有凸出的磁极，内转子绕组集中置放于凸出的磁极上。作为本专利技术的进一步改进，所述定子的内圆周面沿轴向开有定子齿槽，所述定子绕组设置于定子齿槽内，所述转子上的永磁体和定子形成沿径向的磁通结构。作为本专利技术的进一步改进，所述内转子可以做成4极的结构也可以根据相应的工作需求做成6极的或者更多极的结构。以上述分体式电磁I禹合离合器作动力的电控液压转向系统，包括发动机、转向油、转阀、转向器、动力缸和转向盘，在发动机和转向油泵之间连接有所述分体式电磁耦合离合器，分体式电磁耦合离合器的输入端通过皮带轮和皮带与发动机连接，输出端与转向油泵连接，在所述分体式电磁耦合离合器上还连接有输出控制模块。进一步，所述输出控制模块包括用于检测外转子转速的第一传感器、用于检测共轴转子转速的第二传感器，与外转子绕组相连的第一逆变器，与定子绕组相连的第二逆变器，蓄电池和控制内转子绕组与定子绕组的电机控制单元，电机控制单元接收来自第一传感器和第二传感器的转速信号，同时接收车速、转向盘转角、转向盘转矩、制动踏板位置等信号，产生合适的电流提供给内转子绕组和合适的电压提供给定子绕组，从而提供可变的转向油泵转速和可变的转向助力。本专利技术的有益效果是: 本专利技术分体式电磁耦合离合器对于传统的液压助力转向有很好的兼容性，因为只要把该系统集成在发动机和转向油泵之间，再把诸如车速、转向盘转角、转向盘转矩、制动踏板位置等等信号输入给电机控制单元，用于产生通给励磁线圈的电流和定子绕组的电压，从而改变转向油泵转速，达到改善重型车辆的燃油经济性、操纵稳定性和行驶安全性的目的。【附图说明】图1是分体式电磁耦合离合器在液压助力转向中的布置示意图； 图2是分体式电磁耦合离合器原理示意图； 图3是具有分段式转轴的分体式电磁耦合离合器的结构示意图； 图4是具有一体式转轴的分体式电磁耦合离合器的结构示意图； 图5是具有隐极式磁极的主电机的结构示意图； 图6是具有凸极式磁极的主电机的结构示意图； 图7是具有表面凸出式永磁体的副电机的结构示意图； 图8是具有表面嵌入式永磁体的副电机的结构示意图； 图中:1、发动机；2、皮带轮；3、皮带；4、外转子；041、外转子绕组；042、外转子齿槽；043、外转子铁心；5、共轴转子；051、内转子；0511、内转子绕组；0512、内转子齿槽；0513、内转子铁心；0514、主转子转轴；052、转子；0521、永磁体；0522、转子铁心；0523、副转子转轴；053、联轴器;054、转轴;6、定子;061、定子绕组;062、定子齿槽;063、定子铁心;7、壳体；8、转向油泵；9、第二传感器；10、输出控制模块；101、第二逆变器；102、电机控制单元；103、蓄电池；104、第一逆变器；11本文档来自技高网...
【技术保护点】
分体式电磁耦合离合器，其特征在于，包括主电机（21）和副电机（22），主电机（21）固定在固定端（13）上，主电机（21）和副电机（22）通过转子转轴同轴连接；主电机（21）相当于一个双转子电机，包括外转子（4）、内转子（051）和转子转轴，外转子（4）通过与其固定连接的凸缘部件（14）以及连接于凸缘部件和转子转轴之间的轴承（12）与内转子（051）形成可共同绕转子转轴旋转的结构，内转子（051）上设置有内转子绕组（0511），外转子（4）上设有与所述内转子绕组（0511）相匹配的外转子绕组（041）；副电机为直流永磁无刷电机，包括壳体（7）、定子（6）、转子（052）和转子转轴，定子（6）固定在壳体（7）上，壳体（7）固定不动，转子（052）与转子转轴固定连接，并与定子（6）保持同心，转子（052）上设有永磁体（0521），定子（6）上设有与永磁体（0521）相匹配的定子绕组（061），主电机（21）的内转子（051）和副电机的转子（052）通过转子转轴连接，形成共轴转子（5）。
【技术特征摘要】
1.分体式电磁耦合离合器，其特征在于，包括主电机(21)和副电机(22)，主电机(21)固定在固定端(13)上,主电机(21)和副电机(22)通过转子转轴同轴连接； 主电机(21)相当于一个双转子电机，包括外转子(4)、内转子(051)和转子转轴，外转子(4)通过与其固定连接的凸缘部件(14)以及连接于凸缘部件和转子转轴之间的轴承(12)与内转子(051)形成可共同绕转子转轴旋转的结构，内转子(051)上设置有内转子绕组(0511)，外转子(4)上设有与所述内转子绕组(0511)相匹配的外转子绕组(041)； 副电机为直流永磁无刷电机，包括壳体(7 )、定子(6 )、转子(052 )和转子转轴,定子(6 )固定在壳体(7 )上，壳体(7 )固定不动，转子(052 )与转子转轴固定连接，并与定子(6 )保持同心，转子(052)上设有永磁体(0521)，定子(6)上设有与永磁体(0521)相匹配的定子绕组 (061)，主电机(21)的内转子(051)和副电机的转子(052)通过转子转轴连接，形成共轴转子(5)。2.根据权利要求1所述的分体式电磁耦合离合器，其特征在于，所述共轴转子(5)为分体式结构，即所述转子转轴包括主转子转轴(0514)和副转子转轴(0523 )，转子(052 )通过键连接与副转子转轴(0523)连接在一起共同旋转，副转子转轴(0523)与壳体(7)通过轴承(12)连接，副转子转轴(0523)可以相对壳体(7)旋转，主转子转轴(0514)与副转子转轴(0523)通过联轴器(053)机械连接，形成分段式结构的转子转轴。3.根据权利要求1所述的分体式电磁耦合离合器，其特征在于，所述共轴转子(5)为一体式结构，即所述转子转轴为主、副电机共用的一体式的转轴(054)，内转子(051)通过键连接与转轴(054)连接在一起共同旋转，转子(052)通过键连接与转轴(054)连接在一起共同旋转，转轴(054)通过轴承(12)与壳体(7)相连，并可以相对壳体(7)旋转。4.根据权利要求1或2或3所述的分体式电磁耦合离合器，其特征在于，所述外转子(4)的内圆周面沿轴向开有外转子齿槽(042)，所述外转子绕...
【专利技术属性】
技术研发人员：江浩斌，徐哲，唐斌，赵回，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。