一种线性运动无超调电磁助力装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种线性运动无超调电磁助力装置，属于机电控制技术领域。本发明专利技术包括手动把手、手动受力液压管、受力传感器、位置传感器、电磁助力导轨、电控板、电控供电线、蓄电池、信号线、U形电磁铁线圈供电线、手动推杆滑槽、手动把手基座、液压传力活塞；手动受力液压管两端设有液压传力活塞，受力传感器、位置传感器分别通过信号线与电控板连接，电控板通过U形电磁铁线圈供电线与电磁助力导轨相连。本发明专利技术不使用电机，无需把运动指令传递给电动机，这就完全消除了超调；手动把手通过受力液压管与推力输出端直接连接，实现了人与工作端面的直接联系，手感强烈，操控实时精准；结构极其简单，可靠性高，降低了制造成本，极具市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种线性运动无超调电磁助力装置
本专利技术涉及一种线性运动无超调电磁助力装置，属于机电控制
。
技术介绍
目前线性运动助力主要采用机械液压助力和电动助力两类。机械液压助力系统:机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对运动系统施加辅助作用力，从而实现助力运动。液压助力中，油泵是必备部件，它可以将输入的发动机机械能转化为油液的压力，无形中就被消耗了一部分能量，因而能耗比较高；液压系统的管路结构非常复杂，各种控制油液的阀门数量繁多，后期的保养维护需要成本；整套油路经常保持高压状态，使用寿命也会受到影响，这些都是机械液压助力系统的缺点所在。其优势有:控制臂与助力臂之间全部是机械部件连接，操控精准，信息反馈丰富；技术成熟，可靠性高，平均制造成本低。机械液压助力大幅消耗动力源能量，所以人们在此基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力运动系统。电子液压助力的原理与机械液压助力基本相同，不同的是油泵由电动机驱动，同时助力力度可变。电控单元可根据获取数据通过控制转向控制阀的开启程度改变油液压力，从而实现助力力度的大小调节。电子液压助力拥有机械液压助力的大部分优点，同时还降低了能耗，反应也更加灵敏，转向助力大小也能根据转角、车速等参数自行调节，更加人性化。不过引入了很多电子单元，其制造、维修成本也会相应增加，使用稳定性也不如机械液压式的牢靠。电动助力运动系统:在这套系统里不再有油液、管路，取而代之的是直接干脆的电子线路和设备，主要组件有电控单元、位置传感器、转矩传感器、电动机等等，其原理是:传感器把采集到的位置、运动速度、受力信息输送给ECU，ECU决定电动机的旋转方向和助力电流大小，把指令传递给电动机，电动机将辅助动力施加到运动系统中，这样实时调整的转向助力便得以实现。由于电子部件较多，系统稳定性、可靠性都不如机械式部件；由于决定电动机的旋转方向和助力电流大小，把指令传递给电动机，控制程序成为电动助力转向系统核心技术，很难完全消除超调，该系统隔离了操控者与实际运动的直接联系，使得感知信息匮乏；且成本较高等等，这些都是电动助力系统的劣势所在。具有电子助力的优势，又有液压助力的路感，同时结构简单，成本低，这样兼具多向优点的助力装置是市场急需的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:提供一种线性运动无超调电磁助力装置，采用电磁助力导轨来实现转向助力，克服现有机械液压助力系统能耗比较高、管路结构非常复杂、各种控制油液的阀门数量繁多、电动助力系统中该系统隔离了人与实际运动的直接联系、存在超调等缺陷，避免两类助力系统存在的诸多缺点。本专利技术技术方案是:一种线性运动无超调电磁助力装置，包括手动把手1、手动受力液压管2、受力传感器3、位置传感器4、电磁助力导轨5、电控板6、电控供电线7、蓄电池8、信号线9、U形电磁铁线圈供电线20、手动推杆滑槽26、手动把手基座29、液压传力活塞30 ;手动把手I与手动受力液压管2相连，受力传感器3转轴和位置传感器4安置于手动推杆滑槽26上的手动把手基座29内，手动把手基座29与电磁助力导轨5之间设置手动受力液压管2，手动受力液压管2两端设有液压传力活塞30，受力传感器3、位置传感器4分别通过信号线9与电控板6连接，电控板6通过U形电磁铁线圈供电线20与电磁助力导轨5相连，蓄电池8与电控供电线7相连。所述电磁助力导轨5包括U形电磁铁10、U形电磁铁固定槽14、推力滑块磁齿15、推力滑块17、推力输出端18、推力滑块磁齿线圈供电线21 ；电磁助力导轨5装有U形电磁铁固定槽14，该固定槽固定在主力设备机体之上，U形电磁铁固定槽14内设有U型电磁铁10，U型电磁铁10上缠绕U型电磁铁线圈，导轨均分设有A、B两类U型电磁铁线圈，A类线圈分别是奇数项L1、L3、L5、…L2n+1，B类U型电磁铁线圈分别是偶数项L2、L4、L6、…、L2n，两类线圈根据位置信号轮流通电后产生U型电磁铁线圈N极12和U型电磁铁线圈S极13，共计2XnX2X2个磁极，所有磁极均分导轨，n的取值范围根据导轨的长度来确定U型电磁铁(n取值越密，控制越精密)，电磁助力导轨5的直径根据U型电磁铁尺寸来确定，U型电磁铁10的尺寸则根据助力的强度来确定，推力滑块17上装有多个推力滑块磁齿15，推力滑块17的下面设有推力输出端18，电控板6与推力滑块磁齿线圈供电线21连接。所述推力滑块磁齿15的数量根据助力的强度来确定，推力滑块磁齿15和U形电磁铁10之间的间隙小于3mm ;推力滑块磁齿15的宽度小于U型电磁铁磁极的间隔，推力滑块磁齿为电磁铁，具有组合结构，推力滑块17上设置m组推力滑块磁齿15，每一组磁齿的电磁线圈为同一根绕向相反的两线圈构成，形成一对磁力相反的电磁铁，推力滑块17上下设置推力滑块滑动滚珠16，推力滑块磁齿线圈供电线21吊挂在挂线滑杆11之下，U形电磁铁线圈供电线20位于电磁铁线圈供电线线管19内。所述位置传感器4包括触发叶片22，霍尔集成块23、霍尔传感器24、导板25、手动推杆滑槽26、位置霍尔传感器磁铁27 ;手动`推杆滑槽26位于位置传感器4的底部，手动推杆滑槽26内安装有位置霍尔传感器磁铁27，位置霍尔传感器磁铁27条状排列，传感器磁铁数量为4n，均分手动推杆滑槽26，相邻永磁铁极性互为相反，霍尔传感器24设置向下凹槽，位置霍尔传感器磁铁27处于凹槽内，霍尔传感器24设置在手动推杆滑槽26上方、其内横向设置导板25，触发叶片22设置在弧形凹槽一侧，触发叶片22后面设置霍尔集成块23，受力传感器3由安装在手动把手基座29前后的压电转换器件构成，与霍尔传感器24连接。所述液压传力活塞30外面设有液压传力活塞缸31，液压传力活塞缸31与手动把手基座29连接为一体，液压传力活塞30通过连接杆与手动把手I连接，液压传力活塞缸31与液压传力活塞30之间的压力或拉力就能存在于手动把手基座29和手动把手I之间，操控者就能感受到推力输出端18通过液压传力活塞30传递过来的力，F=PS, S为活塞截面积，P为推力输出端压强，推力输出端18的输出端设有工作端面32,推力输出端18和工作端面32之间设有弹性元件33，推力输出端18将推力或拉力通过弹性元件33传递给受力体，手动把手I能够通过手动受力液压管2直接感受到受力体施加的反作用力。所述电控板6包括两路信号放大电路，U形电磁铁10的A类L2n+1线圈与B类L2n电磁铁线圈并联，构成一组完备的U形电磁铁10电磁铁线圈，该组线圈中的A类L2n+1线圈输入端与三极管Ta2n射极相连通，该组线圈中的B类L2n电磁铁线圈输入端与三极管Tb2n射极相连通，该组所有线圈的输出端连通接地，每一组电磁铁线圈由相邻m+1个A类U形电磁铁线圈和相邻m个B类U形电磁铁线圈并联构成，推力滑块磁齿15总计m组磁齿线圈并联，其中磁齿线圈为绕向相反的两线圈串联构成，电源正负极之间设置有电容C。如图7-8所示，在工作过程中，电控板6包括两路信号放大电路，分别用于放大受力信号和位置信号，位置信号需整理放大成为方波电压，对应位置霍尔传感器磁铁27的排列形式，相邻方波电压相反，幅值相等，受本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性运动无超调电磁助力装置，其特征在于：包括手动把手（1）、手动受力液压管（2）、受力传感器（3）、位置传感器（4）、电磁助力导轨（5）、电控板（6）、电控供电线（7）、蓄电池（8）、信号线（9）、U形电磁铁线圈供电线（20）、手动推杆滑槽（26）、手动把手基座（29）、液压传力活塞（30）；手动把手（1）与手动受力液压管（2）相连，受力传感器（3）转轴和位置传感器（4）安置于手动推杆滑槽（26）上的手动把手基座（29）内，手动把手基座（29）与电磁助力导轨（5）之间设置手动受力液压管（2），手动受力液压管（2）两端设有液压传力活塞（30），受力传感器（3）、位置传感器（4）分别通过信号线（9）与电控板（6）连接，电控板（6）通过U形电磁铁线圈供电线（20）与电磁助力导轨（5）相连，蓄电池（8）与电控供电线（7）相连。

【技术特征摘要】
1.一种线性运动无超调电磁助力装置，其特征在于:包括手动把手(I)、手动受力液压管(2)、受力传感器(3)、位置传感器(4)、电磁助力导轨(5)、电控板(6)、电控供电线(7)、蓄电池(8)、信号线(9)、U形电磁铁线圈供电线(20)、手动推杆滑槽(26)、手动把手基座(29)、液压传力活塞(30);手动把手(I)与手动受力液压管(2)相连，受力传感器(3)转轴和位置传感器(4)安置于手动推杆滑槽(26)上的手动把手基座(29)内，手动把手基座(29)与电磁助力导轨(5)之间设置手动受力液压管(2)，手动受力液压管(2)两端设有液压传力活塞(30)，受力传感器(3)、位置传感器(4)分别通过信号线(9)与电控板(6)连接，电控板(6)通过U形电磁铁线圈供电线(20)与电磁助力导轨(5)相连，蓄电池(8)与电控供电线(7)相连。2.根据权利要求1所述的线性运动无超调电磁助力装置，其特征在于:所述电磁助力导轨(5)包括U形电磁铁(10)、U形电磁铁固定槽(14)、推力滑块磁齿(15)、推力滑块(17)、推力输出端(18)、推力滑块磁齿线圈供电线(21);电磁助力导轨(5)装有U形电磁铁固定槽(14)，该固定槽固定在主力设备机体之上，U形电磁铁固定槽(14)内设有U型电磁铁(10)，U型电磁铁(10 )上缠绕U型电磁铁线圈，导轨均分设有A、B两类U型电磁铁线圈，两类线圈根据位置信号轮流通电后产生U型电磁铁线圈N极(12)和U型电磁铁线圈S极(13)，推力滑块(17)上装有多个推力滑块磁齿(15)，推力滑块(17)的下面设有推力输出端(18)，电控板(6)与推力滑块磁齿线圈供电线(21)连接。3.根据权利要求1或2所述的线性运动无超调电磁助力装置，其特征在于:所述推力滑块磁齿(15)具有组合结构，推力滑块(17)上设置m组推力滑块磁齿(15)，推力滑块(17)上下设置推力滑块滑动滚珠(16)，推力滑块磁齿线圈供电线(21)吊挂在挂线滑杆(11)之下...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蜀乔，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：