分體式電磁耦合離合器及以其作動(dòng)力的電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分體式電磁耦合離合器及以其作動(dòng)力的電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，屬于電機(jī)及汽車轉(zhuǎn)向控制領(lǐng)域。分體式電磁耦合離合器包括主電機(jī)和副電機(jī)，主電機(jī)固定在固定端上，主電機(jī)和副電機(jī)通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸同軸連接。主電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，副電機(jī)為直流永磁無刷電機(jī)。主電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和副電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸連接，形成共軸轉(zhuǎn)子。電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向油泵，在發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向油泵之間連接有分體式電磁耦合離合器，其輸入端與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，輸出端與轉(zhuǎn)向油泵連接，分體式電磁耦合離合器上連接輸出控制模塊。本發(fā)明解決了液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)高能耗、固定助力特性和高速時(shí)轉(zhuǎn)向路感差的問題；改善了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。
【專利說明】分體式電磁耦合離合器及以其作動(dòng)力的電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電機(jī)及汽車轉(zhuǎn)向控制領(lǐng)域，涉及一種分體式電磁耦合離合器和用分體式電磁稱合離合器作動(dòng)力傳輸?shù)碾娍匾簤恨D(zhuǎn)向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和高等級(jí)公路網(wǎng)的快速發(fā)展，作為長(zhǎng)途公路客運(yùn)和物流運(yùn)輸主力裝備的重型車輛的產(chǎn)銷規(guī)模也快速增長(zhǎng)，重型車輛的節(jié)能、安全、環(huán)保問題日益受到重視。傳統(tǒng)重型車輛的助力轉(zhuǎn)向采用的是液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向油泵產(chǎn)生壓力油，轉(zhuǎn)向油泵與車輛液壓轉(zhuǎn)向齒輪相連接。由于發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵，只要發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行，它也連續(xù)不斷地運(yùn)行；由于液壓油一直循環(huán)地通過轉(zhuǎn)向齒輪，導(dǎo)致連續(xù)不斷的損耗。重型車輛在較高車速下行駛時(shí)，由于轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)速不能隨車速變化而變化導(dǎo)致路感明顯減弱，直接危害車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。
[0003]一種獲得轉(zhuǎn)向助力隨車速可變的方案是利用電液比例閥，改善了重型車輛高速行駛的轉(zhuǎn)向操縱性，但未能解決轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的高能耗問題。這種方案可以利用旁通比例閥和步進(jìn)電機(jī)旁通閥來獲得隨車速可變的助力；這種方案還可以利用組合電磁閥來調(diào)節(jié)旁通流量，進(jìn)而可根據(jù)車速變化控制電磁閥的組合方式以改變液壓助力。上述新方案都是從控制液壓回路旁通流量的角度實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力可變，從而改善車輛高速工況的轉(zhuǎn)向路感，但在車輛運(yùn)行的大部分時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)向油泵一直處于高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，液壓系統(tǒng)的溢流損失和節(jié)流損失無法避免，因此不能降低轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗。
[0004]另外一種獲得按需提供助力的方案是利用磁流變液聯(lián)軸器，把它集成在附屬驅(qū)動(dòng)和液壓助力轉(zhuǎn)向泵之間，從而提供一種方法來直接控制由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)速。磁流變液聯(lián)軸器通過控制由驅(qū)動(dòng)軸傳遞給助力轉(zhuǎn)向泵的轉(zhuǎn)矩來提供連續(xù)可調(diào)的轉(zhuǎn)速。這個(gè)方案的主要缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)差功率，轉(zhuǎn)差功率在聯(lián)軸器內(nèi)產(chǎn)生熱量損耗，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的效率不高。
[0005]綜上可知，目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)乘用車和輕型商用車的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已開展了大量研究工作，而針對(duì)重型車輛液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究還很少，已成功應(yīng)用于乘用車和輕型商用車的多種新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不能滿足重型車輛的使用要求，國(guó)內(nèi)外針對(duì)重型車輛所研究開發(fā)的新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只解決了高速工況的轉(zhuǎn)向路感差的問題，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的高能耗問題尚未解決。因此，必須采用新的技術(shù)路線探求適合重型車輛特點(diǎn)并能有機(jī)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向操縱性與節(jié)能要求的新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的理論方法和技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種基于改進(jìn)型電磁轉(zhuǎn)差離合器的分體式電磁耦合離合器，采用這種分體式電磁耦合離合器可以明顯改善重型車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。與傳統(tǒng)的電磁轉(zhuǎn)差離合器系統(tǒng)相比，分體式電磁稱合離合器的效率得到了明顯地改善，并且同時(shí)可以獲得隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可變的助力特性，從而提高了車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。
[0007]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
分體式電磁耦合離合器，包括主電機(jī)和副電機(jī)，主電機(jī)固定在固定端上，主電機(jī)和副電機(jī)通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸同軸連接。
[0008]主電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，外轉(zhuǎn)子通過與其固定連接的凸緣部件以及連接于凸緣部件和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸之間的軸承與內(nèi)轉(zhuǎn)子形成可共同繞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，內(nèi)轉(zhuǎn)子上設(shè)置有內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組，外轉(zhuǎn)子上設(shè)有與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組相匹配的外轉(zhuǎn)子繞組。
[0009]副電機(jī)為直流永磁無刷電機(jī),包括殼體、定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，定子固定在殼體上，殼體固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸固定連接，并與定子保持同心，轉(zhuǎn)子上設(shè)有永磁體，定子上設(shè)有與永磁體相匹配的定子繞組，主電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和副電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸連接，形成共軸轉(zhuǎn)子。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述共軸轉(zhuǎn)子為分體式結(jié)構(gòu)，即所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸包括主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸和副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子通過鍵連接與副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸連接在一起共同旋轉(zhuǎn)，副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸與殼體通過軸承連接，副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸可以相對(duì)殼體旋轉(zhuǎn)，主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸與副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器機(jī)械連接，形成分段式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述共軸轉(zhuǎn)子為一體式結(jié)構(gòu)，即所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸為主、副電機(jī)共用的一體式的轉(zhuǎn)軸，內(nèi)轉(zhuǎn)子通過鍵連接與轉(zhuǎn)軸連接在一起共同旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子通過鍵連接與轉(zhuǎn)軸連接在一起共同旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸通過軸承與殼體相連，并可以相對(duì)殼體旋轉(zhuǎn)。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓周面沿軸向開有外轉(zhuǎn)子齒槽，所述外轉(zhuǎn)子繞組設(shè)置于外轉(zhuǎn)子齒槽內(nèi)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子為隱極式內(nèi)轉(zhuǎn)子或凸極式內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述隱極式內(nèi)轉(zhuǎn)子的外圓周面沿軸向開有內(nèi)轉(zhuǎn)子齒槽，內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子齒槽內(nèi)，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組和外轉(zhuǎn)子形成沿徑向的磁通結(jié)構(gòu)，所述凸極式內(nèi)轉(zhuǎn)子的外圓周面沿軸向設(shè)有凸出的磁極，內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組集中置放于凸出的磁極上。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述定子的內(nèi)圓周面沿軸向開有定子齒槽，所述定子繞組設(shè)置于定子齒槽內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子上的永磁體和定子形成沿徑向的磁通結(jié)構(gòu)。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子可以做成4極的結(jié)構(gòu)也可以根據(jù)相應(yīng)的工作需求做成6極的或者更多極的結(jié)構(gòu)。
[0015]以上述分體式電磁I禹合離合器作動(dòng)力的電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向油、轉(zhuǎn)閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸和轉(zhuǎn)向盤，在發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向油泵之間連接有所述分體式電磁耦合離合器，分體式電磁耦合離合器的輸入端通過皮帶輪和皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，輸出端與轉(zhuǎn)向油泵連接，在所述分體式電磁耦合離合器上還連接有輸出控制模塊。
[0016]進(jìn)一步，所述輸出控制模塊包括用于檢測(cè)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的第一傳感器、用于檢測(cè)共軸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的第二傳感器，與外轉(zhuǎn)子繞組相連的第一逆變器，與定子繞組相連的第二逆變器，蓄電池和控制內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組的電機(jī)控制單元，電機(jī)控制單元接收來自第一傳感器和第二傳感器的轉(zhuǎn)速信號(hào)，同時(shí)接收車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)踏板位置等信號(hào)，產(chǎn)生合適的電流提供給內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組和合適的電壓提供給定子繞組，從而提供可變的轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)速和可變的轉(zhuǎn)向助力。
[0017]本發(fā)明的有益效果是: 本發(fā)明分體式電磁耦合離合器對(duì)于傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向有很好的兼容性，因?yàn)橹灰言撓到y(tǒng)集成在發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向油泵之間，再把諸如車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)踏板位置等等信號(hào)輸入給電機(jī)控制單元，用于產(chǎn)生通給勵(lì)磁線圈的電流和定子繞組的電壓，從而改變轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到改善重型車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是分體式電磁耦合離合器在液壓助力轉(zhuǎn)向中的布置示意圖；
圖2是分體式電磁耦合離合器原理示意圖；
圖3是具有分段式轉(zhuǎn)軸的分體式電磁耦合離合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是具有一體式轉(zhuǎn)軸的分體式電磁耦合離合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是具有隱極式磁極的主電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是具有凸極式磁極的主電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是具有表面凸出式永磁體的副電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是具有表面嵌入式永磁體的副電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、發(fā)動(dòng)機(jī)；2、皮帶輪；3、皮帶；4、外轉(zhuǎn)子；041、外轉(zhuǎn)子繞組；042、外轉(zhuǎn)子齒槽；043、外轉(zhuǎn)子鐵心；5、共軸轉(zhuǎn)子；051、內(nèi)轉(zhuǎn)子；0511、內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組；0512、內(nèi)轉(zhuǎn)子齒槽；0513、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心；0514、主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸；052、轉(zhuǎn)子；0521、永磁體；0522、轉(zhuǎn)子鐵心；0523、副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸；053、聯(lián)軸器;054、轉(zhuǎn)軸;6、定子;061、定子繞組;062、定子齒槽;063、定子鐵心;7、殼體；8、轉(zhuǎn)向油泵；9、第二傳感器；10、輸出控制模塊；101、第二逆變器；102、電機(jī)控制單元；103、蓄電池；104、第一逆變器；11、第一傳感器；12、軸承；13、固定端；14、第一凸緣部件；15、緊固螺栓；16、第二凸緣部件；21、主電機(jī)；22、副電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0020]如圖1、2所示為把分體式電磁耦合離合器運(yùn)用到液壓助力轉(zhuǎn)向中具體實(shí)施例，分體式電磁稱合離合器的主電機(jī)21通過皮帶3與發(fā)動(dòng)機(jī)I輸出軸上的皮帶輪2相連,主電機(jī)21和副電機(jī)22機(jī)械連接，副電機(jī)22與液壓泵8機(jī)械相連。外轉(zhuǎn)子繞組041通過電刷引出并連接到第一逆變器104上，第一逆變器104同時(shí)與蓄電池103與電機(jī)控制單元102電氣連接，電機(jī)控制單元102輸出電流給內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組0511，并與第二逆變器101電氣連接，第二逆變器101與定子繞組061相連。電機(jī)控制單元102接收來自第一傳感器11和第二傳感器9的轉(zhuǎn)速信號(hào)，同時(shí)接收車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)踏板位置等等信號(hào)，產(chǎn)生合適的電流提供給內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組0511和定子繞組061，從而可以提供可變的轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)速和可變的轉(zhuǎn)向助力。
[0021]如圖3所示，具有分段式轉(zhuǎn)軸的分體式電磁耦合離合器包括主、副電機(jī)兩個(gè)電機(jī)，主電機(jī)21包括外轉(zhuǎn)子4、內(nèi)轉(zhuǎn)子051和第一凸緣部件14、第二凸緣部件16。外轉(zhuǎn)子4通過第一凸緣部件14和第二凸緣部件16與內(nèi)轉(zhuǎn)子051形成同心可旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，外轉(zhuǎn)子和凸緣部件通過緊固螺栓15相連，通過軸承12，外轉(zhuǎn)子4和內(nèi)轉(zhuǎn)子051可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)并且保持在同心的狀態(tài)，并且主電機(jī)21固定在固定端13上，內(nèi)轉(zhuǎn)子051通過鍵連接與內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸0514連接在一起共同旋轉(zhuǎn)。副電機(jī)22包括殼體7、定子6和轉(zhuǎn)子052，定子6固定在殼體7上并保持固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)子052與定子6保持同心，轉(zhuǎn)子052上裝置有永磁體0521，轉(zhuǎn)子052通過鍵連接與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸0523連接在一起共同旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸0523通過軸承12與殼體7可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸0514與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸0523通過聯(lián)軸器053機(jī)械連接在一起，從而形成分段式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸。
[0022]如圖4所示，具有一體式轉(zhuǎn)軸的分體式電磁耦合離合器包括主、副電機(jī)兩個(gè)電機(jī)，主電機(jī)21包括殼體7、外轉(zhuǎn)子4、內(nèi)轉(zhuǎn)子051、第一凸緣部件14、第二凸緣部件16和轉(zhuǎn)軸054。外轉(zhuǎn)子4通過第一凸緣部件14和第二凸緣部件16與內(nèi)轉(zhuǎn)子051形成同心可旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，通過軸承12，外轉(zhuǎn)子4和內(nèi)轉(zhuǎn)子051可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)并且保持在同心的狀態(tài)，并且主電機(jī)21固定在殼體7上，內(nèi)轉(zhuǎn)子051通過鍵連接與轉(zhuǎn)軸054連接在一起共同旋轉(zhuǎn)。副電機(jī)包括殼體7、定子6和轉(zhuǎn)子052，定子6固定在殼體7上并保持固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)子052與定子保持同心，轉(zhuǎn)子052上裝置有永磁體0521，轉(zhuǎn)子052通過鍵連接與轉(zhuǎn)軸054連接在一起共同旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸054通過軸承12與殼體7可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸054為主、副電機(jī)共用，并做成一體式結(jié)構(gòu)。
[0023]如圖5、6所示，外轉(zhuǎn)子4和內(nèi)轉(zhuǎn)子051組成的主電機(jī)。如圖5所示，主電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子做成隱極式內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，由內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組0511、內(nèi)轉(zhuǎn)子齒槽0512和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心0513組成，隱極式內(nèi)轉(zhuǎn)子做成圓柱形，氣隙為均勻；圖6所示的主電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子做成凸極式內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，由由內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組0511和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心0513組成；主電機(jī)的外轉(zhuǎn)子均是由外轉(zhuǎn)子繞組041、外轉(zhuǎn)子齒槽042和外轉(zhuǎn)子鐵心043組成。
[0024]如圖7、8所示，定子6和轉(zhuǎn)子052組成的副電機(jī)。如圖7所示，副電機(jī)的轉(zhuǎn)子052上的永磁體0521是表面凸出式，由永磁體0521和轉(zhuǎn)子鐵心0522組成；如圖8所示，副電機(jī)的轉(zhuǎn)子052上的永磁體0521是表面嵌入式，由永磁體0521和轉(zhuǎn)子鐵心0522組成；副電機(jī)的定子均是由定子繞組061、定子齒槽062、定子鐵心063組成。外轉(zhuǎn)子鐵心043、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心0513的位置如圖5和圖6所示；轉(zhuǎn)子鐵心0522、定子鐵心063的位置如圖7和圖8所
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[0025]本發(fā)明共分體式電磁耦合離合器的控制方法如下:
本發(fā)明分體式電磁I禹合離合器運(yùn)行工況一，對(duì)于轉(zhuǎn)向工況，主要分為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)向工況和中高速轉(zhuǎn)向工況。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)向工況下，主電機(jī)21的頻率由發(fā)動(dòng)機(jī)I轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向油泵8泵軸轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，這時(shí)電機(jī)控制單元102通過調(diào)節(jié)通給內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組0511的勵(lì)磁電流和通給定子繞組061的電壓，使主電機(jī)21轉(zhuǎn)矩和副電機(jī)22轉(zhuǎn)矩共同作用產(chǎn)生足夠的助力來滿足轉(zhuǎn)向助力的要求。在中高速轉(zhuǎn)向工況下，電機(jī)控制單元102同樣可以通過控制通給內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組0511勵(lì)磁電流和通給定子繞組061的電壓產(chǎn)生足夠的助力提供給轉(zhuǎn)向油泵8，從而有良好的轉(zhuǎn)向輕便性。
[0026]本發(fā)明分體式電磁耦合離合器運(yùn)行工況二，在直線行駛的工況下，此時(shí)，我們應(yīng)該減小轉(zhuǎn)向油泵8的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向助力，并使轉(zhuǎn)向助力處于一個(gè)合適的位置，這樣既可以大大地提高燃油經(jīng)濟(jì)性并且可以使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有較好的路感，提高行駛安全性。為了達(dá)到上述的目的，我們通過電機(jī)控制單元102減小通給內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組0511的勵(lì)磁電流，使主電機(jī)21的電磁轉(zhuǎn)矩不足以帶動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵8，此時(shí)，由于所需的助力較小，我們可以由主電機(jī)21和副電機(jī)22各自提供一半的轉(zhuǎn)向助力，同時(shí)主電機(jī)21作為發(fā)電機(jī)使用，這樣就可以達(dá)到上述目的。
[0027]綜上所述，本發(fā)明一種分體式電磁耦合離合器，由共軸的主、副電機(jī)組成。主電機(jī)是一個(gè)改進(jìn)型的電磁轉(zhuǎn)差離合器，把傳統(tǒng)的電磁轉(zhuǎn)差離合器的電樞做成可以嵌放三相繞組的結(jié)構(gòu)，并稱之為外轉(zhuǎn)子，同時(shí)外轉(zhuǎn)子外圓周做成齒狀，用于與發(fā)動(dòng)機(jī)形成皮帶輪傳動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子做成隱極式磁極或者凸極式磁極。副電機(jī)為直流永磁無刷電機(jī)，定子裝設(shè)三相繞組，轉(zhuǎn)子上裝置永磁體，永磁體有兩種裝置方式，一種是表面凸出式，一種是表面嵌入式。主、副電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器連接在一起，或者兩者的轉(zhuǎn)軸做成一體式的。
[0028]本分體式電磁耦合離合器的主電機(jī)由內(nèi)、外轉(zhuǎn)子組成，外轉(zhuǎn)子是輸入軸，內(nèi)轉(zhuǎn)子是輸出軸。副電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子作為輸出軸。主電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和副電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)軸機(jī)械剛性連接在一起作為整個(gè)系統(tǒng)的輸出軸與轉(zhuǎn)向油泵相連。在主電機(jī)中，內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁力線從磁極的N極出發(fā)，穿過外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的氣隙，沿著外轉(zhuǎn)子的磁軛到達(dá)磁極的S極對(duì)應(yīng)的外轉(zhuǎn)子部分，再穿過外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的氣隙，到達(dá)磁極的S極，再沿著轉(zhuǎn)子的磁軛回到N極，形成一個(gè)閉合回路。在副電機(jī)中，轉(zhuǎn)子上永磁體磁力線從永磁體N極出發(fā)，徑向穿過定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙，沿著定子的磁軛到達(dá)另一相鄰永磁體S體上方并徑向穿過定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙到達(dá)該永磁體的S極，再從這一永磁體的N極出發(fā)沿轉(zhuǎn)子的磁軛回到原來的永磁體的S極，形成一個(gè)閉合回路。通過控制勵(lì)磁線圈的電流和定子繞組來控制整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。
[0029]在上述分體式電磁耦合離合器中，主電機(jī)外轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓周面沿著軸向開有齒槽，在齒槽內(nèi)設(shè)置有三相繞組，隱極式內(nèi)轉(zhuǎn)子的外圓周面上沿著軸向開有齒槽，上述勵(lì)磁線圈就設(shè)置于齒槽內(nèi)，凸極式內(nèi)轉(zhuǎn)子做成帶有凸出的磁極，勵(lì)磁線圈集中置放于凸出的磁極上。副電機(jī)定子的內(nèi)圓周面沿著軸向開有齒槽，上述定子繞組設(shè)置于齒槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子上裝置有用于產(chǎn)生磁通的永磁體。
[0030]主電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，既作發(fā)電機(jī)也作電動(dòng)機(jī)使用，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)以轉(zhuǎn)速差作為發(fā)電機(jī)的發(fā)電轉(zhuǎn)速，同時(shí)又帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子以內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)。副電機(jī)主要用于把主電機(jī)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能作用在轉(zhuǎn)軸上，從而把主電機(jī)原來消耗掉的轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)化成電能并加在輸出軸上，所以提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率。同時(shí)，我們可以控制這部分電能，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
[0031]分體式電磁耦合離合器還包括輸出控制模塊，輸出控制模塊在重型車輛需要轉(zhuǎn)向時(shí)讓轉(zhuǎn)向油泵以較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，從而可以提供較大的轉(zhuǎn)向助力；輸出控制模塊在重型車輛直行時(shí)讓轉(zhuǎn)向油泵以較低的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在提供必需的液壓力的同時(shí)讓轉(zhuǎn)向油泵在更低的壓力條件下運(yùn)行，所以大大地減少了液壓泵的寄生損耗，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。由于當(dāng)不需要轉(zhuǎn)向助力時(shí)，泵會(huì)在更低的壓力條件下工作，這段時(shí)間超過90%的時(shí)間，因而運(yùn)用分體式電磁耦合離合器的電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加了泵的壽命，這也是本發(fā)明的一大優(yōu)勢(shì)。
[0032]在這個(gè)電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，上述輸出控制模塊包括檢測(cè)輸入端轉(zhuǎn)速的第一傳感器、檢測(cè)輸出端轉(zhuǎn)速的第二傳感器，與外轉(zhuǎn)子繞組連接的電源電路，與勵(lì)磁繞組和定子繞組連接的電機(jī)控制單元，上述第一傳感器、第二傳感器和電源電路均與電機(jī)控制單元連接，電機(jī)控制單元能接收第一傳感器和第二傳感器傳輸?shù)碾娦盘?hào)并進(jìn)行分析處理，同時(shí)根據(jù)所要求的行駛工況，電機(jī)控制單元輸出相應(yīng)的電流控制上述的分體式電磁耦合離合器。
[0033]在上述用分體式電磁耦合離合器的電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，所述的電源電路包括與外轉(zhuǎn)子繞組相連的第一逆變器和與第一逆變器相連的蓄電池，電機(jī)控制單元通過第二逆變器和副電機(jī)定子繞組相連，同時(shí)直接與勵(lì)磁繞組相連。當(dāng)液壓泵需要較大的轉(zhuǎn)矩時(shí)，給勵(lì)磁繞組提供較大的勵(lì)磁電流同時(shí)給定子繞組通合適的電流，主、副電機(jī)兩者產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩合成為轉(zhuǎn)向油泵所需的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)向油泵需要較小的轉(zhuǎn)矩時(shí)，給勵(lì)磁繞組提供較小的勵(lì)磁電流，主、副電機(jī)共同提供轉(zhuǎn)矩給轉(zhuǎn)向油泵。通過改變通給定子繞組的電流，我們可以得到隨車速可變的轉(zhuǎn)向助力。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.分體式電磁耦合離合器，其特征在于，包括主電機(jī)(21)和副電機(jī)(22)，主電機(jī)(21)固定在固定端(13)上,主電機(jī)(21)和副電機(jī)(22)通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸同軸連接； 主電機(jī)(21)相當(dāng)于一個(gè)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括外轉(zhuǎn)子(4)、內(nèi)轉(zhuǎn)子(051)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，外轉(zhuǎn)子(4)通過與其固定連接的凸緣部件(14)以及連接于凸緣部件和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸之間的軸承(12)與內(nèi)轉(zhuǎn)子(051)形成可共同繞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，內(nèi)轉(zhuǎn)子(051)上設(shè)置有內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組(0511)，外轉(zhuǎn)子(4)上設(shè)有與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組(0511)相匹配的外轉(zhuǎn)子繞組(041)； 副電機(jī)為直流永磁無刷電機(jī)，包括殼體(7 )、定子(6 )、轉(zhuǎn)子(052 )和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸,定子(6 )固定在殼體(7 )上，殼體(7 )固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)子(052 )與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸固定連接，并與定子(6 )保持同心，轉(zhuǎn)子(052)上設(shè)有永磁體(0521)，定子(6)上設(shè)有與永磁體(0521)相匹配的定子繞組 (061)，主電機(jī)(21)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(051)和副電機(jī)的轉(zhuǎn)子(052)通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸連接，形成共軸轉(zhuǎn)子(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式電磁耦合離合器，其特征在于，所述共軸轉(zhuǎn)子(5)為分體式結(jié)構(gòu)，即所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸包括主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(0514)和副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(0523 )，轉(zhuǎn)子(052 )通過鍵連接與副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(0523)連接在一起共同旋轉(zhuǎn)，副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(0523)與殼體(7)通過軸承(12)連接，副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(0523)可以相對(duì)殼體(7)旋轉(zhuǎn)，主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(0514)與副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(0523)通過聯(lián)軸器(053)機(jī)械連接，形成分段式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式電磁耦合離合器，其特征在于，所述共軸轉(zhuǎn)子(5)為一體式結(jié)構(gòu)，即所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸為主、副電機(jī)共用的一體式的轉(zhuǎn)軸(054)，內(nèi)轉(zhuǎn)子(051)通過鍵連接與轉(zhuǎn)軸(054)連接在一起共同旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子(052)通過鍵連接與轉(zhuǎn)軸(054)連接在一起共同旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸(054)通過軸承(12)與殼體(7)相連，并可以相對(duì)殼體(7)旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分體式電磁耦合離合器，其特征在于，所述外轉(zhuǎn)子(4)的內(nèi)圓周面沿軸向開有外轉(zhuǎn)子齒槽(042)，所述外轉(zhuǎn)子繞組(041)設(shè)置于外轉(zhuǎn)子齒槽(042)內(nèi)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(051)為隱極式內(nèi)轉(zhuǎn)子或凸極式內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述隱極式內(nèi)轉(zhuǎn)子的外圓周面沿軸向開有內(nèi)轉(zhuǎn)子齒槽(0512)，內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組(0511)設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子齒槽(0512)內(nèi)，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組(0511)和外轉(zhuǎn)子(4)形成沿徑向的磁通結(jié)構(gòu)，所述凸極式內(nèi)轉(zhuǎn)子的外圓周面沿軸向設(shè)有凸出的磁極，內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組(0511)集中置放于凸出的磁極上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分體式電磁耦合離合器，所述定子(6)的內(nèi)圓周面沿軸向開有定子齒槽(062)，所述定子繞組(061)設(shè)置于定子齒槽(062)內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子(052)上的永磁體(0521)和定子(6)形成沿徑向的磁通結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分體式電磁耦合離合器，其特征在于，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(051)可以做成4極的結(jié)構(gòu)也可以根據(jù)相應(yīng)的工作需求做成6極的或者更多極的結(jié)構(gòu)。
7.以權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述分體式電磁耦合離合器作動(dòng)力的電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(I)、轉(zhuǎn)向油泵(8)、轉(zhuǎn)閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸和轉(zhuǎn)向盤，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)(I)和轉(zhuǎn)向油泵(8)之間連接有權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的分體式電磁耦合離合器，分體式電磁耦合離合器的輸入端通過皮帶輪(2)和皮帶(3)與發(fā)動(dòng)機(jī)(I)連接，輸出端與轉(zhuǎn)向油泵(8)連接，在所述分體式電磁耦合離合器上還連接有輸出控制模塊(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的以權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述分體式電磁耦合離合器作動(dòng)力的電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出控制模塊(10)包括用于檢測(cè)外轉(zhuǎn)子(4)轉(zhuǎn)速的第一傳感器(11)、用于檢測(cè)共軸轉(zhuǎn)子(5)轉(zhuǎn)速的第二傳感器(9)，與外轉(zhuǎn)子繞組(041)相連的第一逆變器(104)，與定子繞組(061)相連的第二逆變器(101)，蓄電池(103)和控制內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組(0511)與定子繞組(061)的電機(jī)控制單元(102)，電機(jī)控制單元(102)接收來 自第一傳感器(11)和第二傳感器(9)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，同時(shí)接收車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)踏板位置等信號(hào)，產(chǎn)生合適的電流提供給內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組(0511)和合適的電壓提供給定子繞組(061)，從而提供可變的轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)速和可變的轉(zhuǎn)向助力。
【文檔編號(hào)】B62D5/04GK103633813SQ201310559212
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】江浩斌, 徐哲, 唐斌, 趙回 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)