[發明專利]一種車輛電磁懸架驅動用五相圓筒型容錯永磁直線作動器

有效

• 申請號: 201410255689.2
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104052234A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 周華偉;劉國海;陳龍;趙萬祥;謝穎;趙文祥;吉敬華
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種車輛電磁懸架領域，具體涉及一種電磁懸架驅動用五相圓筒型容錯永磁直線作動器。

背景技術

現有的車輛電磁懸架驅動電機一般采用旋轉電機和直線電機兩種。旋轉電機需借助齒輪齒條或滾珠絲桿傳動機構驅動懸架，而直線電機能直接驅動懸架，不需要中間傳動機構，具有響應速度快、效率高、控制精度高等優點。因此，相比旋轉電機，直線電機在電磁懸架中更具優勢。盡管直線感應電機具有低成本、高可靠性等優點，但存在效率和功率因數較低等不利因素。圓筒型直線永磁電機具有電樞和定子間零凈徑向力、無繞組端部、高功率密度/推力密度、高效率、優良的伺服性能等優點，適合電磁懸架使用。

盡管授權專利號為200410013577.2發明專利《車輛懸架回饋型電磁減振裝置》提到使用多相永磁同步直線發電機作為懸架的饋能裝置，但沒有考慮電機本體的容錯性能。申請專利號為201410018433.X發明專利《一種車輛懸架用電磁阻尼減振裝置》考慮了永磁直線電機本體的容錯性能，但目前汽車上一般安裝12V或24V的蓄電池；在轎車上，電磁懸架一般需作動器提供2.5kN的峰值推力，推力密度較高；另外，若電機推力脈動大，會引起懸架抖振。相比三相電機，多相電機具有可靠性高、轉矩脈動小、輸出功率大等優點，更適合低壓供電場合。

發明內容

根據車輛電磁懸架的特性及對驅動電機的性能要求，針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種推力密度大、推力脈動小、相與相之間的磁、熱耦合小、容錯性能高、定子渦流損耗小且繞組散熱性好的車輛電磁懸架驅動直線作動器。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種車輛電磁懸架驅動用五相圓筒型容錯永磁直線作動器，包括定子環、動子環以及支撐軸，所述的定子環由圓盤狀初級鐵芯和圓盤狀繞組組成，所述的初級鐵芯由相同的準E字形鐵芯沿軸向排列組成，所述的相鄰的準E字形鐵芯靠在一起的齒構成容錯齒，所述的繞組采用集中繞組，所述的繞組繞成圓盤狀鑲嵌在準E字形鐵芯槽中，所述的動子環包括永磁體，所述的動子環安裝在支撐軸上。

所述的永磁體為準Halbach陣列永磁體，所述的準Halbach陣列永磁體的磁場經初級鐵芯構成回路。

所述的支撐軸是不導磁的鋼管或鐵磁管。

所述的準E字形鐵芯圓盤由至少四個面積相等的準E字形扇形鐵芯組成，所述的準E字形扇形鐵芯由一個工字形扇形鐵芯和兩個L字形扇形鐵芯組成，所述的工字形扇形鐵芯位于兩個L字形扇形鐵芯中間。

所述的定子環由電工鐵或者軟磁材料坡莫合金制成。

所述五相圓筒型容錯永磁直線作動器，采用矢量解耦控制方法，脈沖寬度調制（PWM）采用載波PWM技術發波。

采用上述技術方案后，本發明具有以下有益效果：1.?車輛電磁懸架驅動作動器本身由于容錯齒的存在，使得作動器相與相之間的磁路相互獨立，當某相繞組故障時對其它相繞組影響甚小，提高了作動器的可靠性和帶故障運行的能力，實現了相與相之間的物理隔離和磁路解耦。

2.?采用五相作動器，提高了作動器推力密度，減小了作動器輸出推力脈動，抑制了作動器系統母線上的諧波電流，減小了母線支撐電容容值。在作動器故障時，配合合適的控制策略，能使作動器容錯運行，提高了作動器系統的可靠性。

3.?定子鐵芯采用工字形和L字形的配合，一方面便于繞組的安裝，另一方面增加了繞組和鐵心的接觸面積，提高了繞組的散熱性能。

4.?定子鐵芯圓環采用多片扇形組合，降低了鐵芯上的渦流損耗。

附圖說明

圖1為本發明的一種車輛電磁懸架驅動用五相圓筒型容錯永磁直線作動器結構示意圖。

圖2為本發明的一種車輛電磁懸架驅動用五相圓筒型容錯永磁直線作動器軸向剖面示意圖。

圖3為本發明所述的準E字形鐵芯結構示意圖。

圖4為本發明所述的準E字形扇形結構示意圖。

圖中：1、定子環；1-1、初級鐵芯；1-2、繞組；2、動子環；2-1、準Halbach陣列永磁體；3、支撐軸；4、準E字形鐵芯；4-1、準E字形扇形鐵芯；4-1-1、工字形扇形鐵芯；4-1-2、L字形扇形鐵芯；5、容錯齒。

具體實施方式

下面根據說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步的解釋。