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技术领域

本发明属于汽车配件技术领域，涉及一种主动轮内直线电机式减振器。

背景技术

直线电机是旋转电机在结构方面的一种变形，它可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开，然后拉平演变而成。随着自动控制技术和微型计算机的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度提出了更高的要求，在这种情况下，传统的旋转电机再加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置，已经远不能满足现代控制系统的要求，为此，世界许多国家都在研究、发展和应用直线电机，使得直线电机的应用领域越来越广。

目前广泛应用的油-气类主动减振器存在结构复杂，效率低，功率密度小和污染大等问题，直线电机减振器将电能转化为机械能，实现了机械结构的简化，提高了效率，而且作动力可以随意调节，并能够进行能量回收。

目前用直线电机减振器由于受悬架安装空间的限制，导致其在车上运用极少。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种主动轮内直线电机式减振器，该直线电机减振器主要包括电机减振器、车轮、被动悬架弹簧和被动阻尼器，具有作动力可调、被动能量回收，体积小，行程大等特点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种主动轮内直线电机式减振器，该直线电机减振器包括电机减振器、车轮、被动悬架弹簧和被动阻尼器；

所述电机减振器通过支架安装于车轮内，电机减振器包括外围隔磁套筒、端盖、动子、定子、自润滑定位轴承和支架；

所述动子包括环形动子铁芯、绕组线圈、霍尔传感器，动子铁芯内圈有环形凹槽和动子齿；环形凹槽内放置上下两层三相绕组线圈，动子齿中间有横向小孔，相邻凹槽的同层绕组线圈通过横向小孔串联；所述动子齿的齿面有小槽，槽内设置有霍尔传感器，传感器的信号输出线经横向小孔与绕组线圈一起经端盖的小孔穿出与外围电路连接；

所述定子包括环形径内充磁永磁体、环形右侧充磁永磁体、环形径外充磁永磁体、环形左侧充磁永磁体、环形定子导磁背铁和柱形支撑轴；定子导磁背铁采用过盈配合安装于 支撑轴的表面；环形径内充磁永磁体、环形右侧充磁永磁体、环形径外充磁永磁体、环形左侧充磁永磁体以上述顺序循环排列的方式粘贴在定子导磁背铁的表面上；

所述外围隔磁套筒采用过盈配合安装于动子的表面，所述端盖在圆周方向均匀分布有6个通孔，连接螺栓穿过通孔将端盖安装于动子的两端，所述自润滑定位轴承的左右两端卡在端盖和动子齿之间，自润滑定位轴承上下面分别为动子和定子，用于对动子和定子进行同心定位，保证动子可以沿着定子直线运动；

所述动子与车身连接，并与安装在车轮外的被动悬架弹簧和被动阻尼器并联连接。

进一步，所述环形径内充磁永磁体、环形右侧充磁永磁体、环形径外充磁永磁体、环形左侧充磁永磁体以极性相互交替的方式排列。

进一步，所述自润滑定位轴承有2个，自润滑定位轴承的左右两端分别卡在端盖和2、9号动子齿之间。

进一步，所述环形径内充磁永磁体和环形径外充磁永磁体由4片瓦片状弧形永磁体组成；环形径内充磁永磁体和环形径外充磁永磁体的每个瓦片状弧形永磁体分别进行径内充磁和径外充磁；环形右侧充磁永磁体和环形左侧充磁永磁体为整体环形永磁体；环形右侧充磁永磁体和环形左侧充磁永磁体分别进行右侧充磁和左侧充磁。

进一步，所述动子采用9槽10极分数槽结构。

进一步，所述动子与定子之间的间隙为1mm。

进一步，所述霍尔传感器有3个，分别设置在2、4、6号动子齿齿面的小槽内。

进一步，所述柱形支撑轴为非导磁高强度铝合金材料。

进一步，所述定子导磁背铁为导磁性能好的硅钢材料。

进一步，所述动子铁芯采用冷轧硅钢片叠至而成。

本发明的有益效果在于：本发明所提供的一种主动轮内直线电机式减振器，主要包括电机减振器、车轮、被动悬架弹簧和被动阻尼器；电机减振器通过支架安装于车轮内，并与安装在车轮外的被动悬架弹簧和被动阻尼器并联连接。本发明提供的一种主动轮内直线电机式减振器，具有作动力可调、被动能量回收，体积小，行程大等特点。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明所述的车用轮内主动悬架用直线电机减振器；

图2为电机减振器结构示意图；

图3为电机减振器端部剖视图与端盖侧视图；

图4为电机减振器动子结构剖视图；

图5为电机减振器定子结构剖视图；

图6为电机减振器环状永磁体径内充磁与右侧充磁结构示意图；

图7为电机减振器环状永磁体径外充磁与左侧充磁结构示意图；

其中，1为车轮，2为定子，3为动子，4为车身，5为被动阻尼器，6为被动悬架弹簧，7为外围隔磁套筒，8为端盖，9为连接螺栓，10为绕组，11为支架，12为自润滑定位轴承，13为环形径内充磁永磁体，14环形右侧充磁永磁体，15环形径外充磁永磁体，16为环形左侧充磁永磁体，17为环形定子导磁背铁，18为柱形支撑轴，19为环形动子铁芯，20为霍尔传感器，21为端盖小孔，22动子齿中的横向小孔，23为动子齿，24为动子铁芯内圈的环形凹槽，25为动子齿面小槽。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明所提供的一种主动轮内直线电机式减振器，该直线电机减振器包括电机减振器、车轮1、被动悬架弹簧6和被动阻尼器5，车用轮内主动悬架用直线电机减振器的结构如图1所示。

图2为电机减振器结构，电机减振器通过支架11安装于车轮内，电机减振器包括外围隔磁套筒7、端盖8、动子3、定子2、自润滑定位轴承12和支架11。

外围隔磁套筒7采用过盈配合安装于动子3的表面，用于保护动子硅钢片不受损伤以及防止动子漏磁；端盖8通过连接螺栓9安装于动子3的两端，对起自润滑定位轴承12进行轴向定位，同时具有防污和防腐蚀作用；图3为电机减振器端部剖视图，电机减振器的端盖8在圆周方向以60°设置有6个通孔，连接螺栓9穿过通孔将端盖8安装于动子3的两端，端盖对自润滑定位轴承12一侧进行定位，动子齿2，9号齿对自润滑定位轴承12另一侧两端进行定位，自润滑定位轴承12的左右两端卡在端盖8和动子齿23之间，自润滑定位轴承12上下面分别为动子3和定子2，自润滑定位轴承12用于对动子3和定子2进行同心定位，保证动子3可以沿着定子直线运动，保证气隙厚度。动子3与定子2之间的间隙为1mm。电机减振器采用内定子、外动子的动圈结构，动子3通过自润滑定位轴承12可以沿定子2上下滑动，左右两端采用定位轴承保证动子3和定子2同心，减少轴承对永磁体的损伤，增加了减振器行程、降低了减振器体积与质量，提高了主动轮内部空间利用率。

其中，动子包括环形动子铁芯19、绕组线圈10、霍尔传感器20，图4为电机减振器动子结构剖视图。动子铁芯内圈有环形凹槽24和动子齿23；动子铁芯19采用涡流损耗较小的冷轧硅钢片叠至而成，动子采用9槽10极分数槽结构，通过增加极数减小齿数减小动子长度，满足低速、小体积的设计；环形凹槽24内放置上下两层三相绕组线圈10，动子齿23中间有横向小孔22，相邻凹槽的同层绕组线圈10通过横向小孔22串联；所述动子齿2、4、6号的齿面有小槽25，3个霍尔位置传感器布置于所开槽内，传感器的信号输出线经横向小孔22与绕组线圈10一起经端盖的小孔21穿出与外围电路连接。通过控制输入绕组电流的大小可以调节电磁作动力的大小，减振力的要求；还可以对绕组中感应电动势产生的电流经过滤波、整流、逆变，给蓄电池充电，对能量进行回收。通过齿打孔，实现各相绕组串联连线和传感器的内部布置，简化减振器结构，缩小了体积。

定子2包括环形径内充磁永磁体13、环形右侧充磁永磁体14、环形径外充磁永磁体15、环形左侧充磁永磁体16、环形定子导磁背铁17和柱形支撑轴18，图5为电机减振器定子结构剖视图。定子导磁背铁17采用过盈配合安装于柱形支撑轴18的表面，定子的柱形支撑轴为非导磁高强度铝合金材料，保证作动器运动提供足够的强度和刚度，同时利于降低质量和永磁体的散热，提高作动器耐温性和可靠性；定子导磁背铁为导磁性能良好的硅钢材料。永磁体用金属胶粘于粘贴在定子导磁背铁17的表面上；所述定子2固定在支架11上。永磁体以一定规律顺序且极性相互交替的方式粘贴在定子导磁背铁17的表面上。环形径内充磁永磁体13、环形右侧充磁永磁体14、环形径外充磁永磁体15、环形左侧充磁永磁体16以所述顺序循环排列，如图5所示，使得环形内侧磁场削弱，保证定子内部自屏蔽特性，减小永磁体内部材料对减振器性能特性的影响，同时环形外侧磁场加强，提高与线圈作用磁场，增加减振器力学特性及馈能电压。如图6和图7所示，环形径内充磁永磁体13和环形径外充磁永磁体15由4片瓦片状弧形永磁体组成；环形径内充磁永磁体13和环形径外充磁永磁体15的每个瓦片状弧形永磁体分别进行径内充磁和径外充磁；环形右侧充磁永磁体14和环形左侧充磁永磁体16为整体环形永磁体；环形右侧充磁永磁体14和环形左侧充磁永磁体16分别进行右侧充磁和左侧充磁。

动子3与车身4连接，并与安装在车轮外的被动悬架弹簧6和被动阻尼器5并联连接。在路面激励下，动子3沿定子2直线运动，在有限的空间内既能让动子绕组和定子永磁体对应气隙磁场充分接触，最大程度发挥作动器的性能，又能实现动子向上和向下两个方向移动，增加悬架的行程。通过外围电路控制通入绕组线圈的电流，产生电磁作动力，定子和动子相对运动过程中，绕组切割永磁体产生的磁感线，在绕组线圈中产生感应电动势， 因此电磁减振器可以发电，实现能量回收。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。