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专利号: 2021109965880
申请人: 安徽工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-07-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种带扭振主动抑制功能的轮边永磁直驱传动装置,其特征在于:它包括大功率永磁电机(1)通过相互连接的传动轴Ⅰ(5)和传动轴Ⅱ(7)与车辆的轮毂(8)通过等速万向节相连接,其中大功率永磁电机(1)与传动轴Ⅰ(5)之间设有十字联轴器(3),十字联轴器(3)两端分别设有法兰Ⅰ(2)和法兰Ⅱ(4),十字联轴器(3)通过法兰Ⅰ(2)与大功率永磁电机(1)的输出轴连接,通过法兰Ⅱ(4)与传动轴Ⅰ(5)连接,传动轴Ⅰ(5)与传动轴Ⅱ(7)之间设有扭振抑制装置(6),扭振抑制装置(6)与传动轴Ⅰ(5)之间设有输入法兰(9),扭振抑制装置(6)与传动轴Ⅱ(7)之间设有输出法兰(10),

所述的扭振抑制装置(6)包括相互匹配的盘状结构的左外壳(6‑1)和右外壳(6‑2),左外壳(6‑1)和右外壳(6‑2)之间通过法兰连接,其中左外壳(6‑1)内侧等间距设有三个扇形凹槽,三个扇形凹槽之间分别设有三个弧形导槽(6‑10),扇形凹槽与弧形导槽(6‑10)形成环形高潮结构,三个弧形导槽(6‑10)与三个扇形凹槽连接处设有台阶面(6‑11),左外壳(6‑

1)和右外壳(6‑2)之间设有用以补偿左外壳(6‑1)与输出法兰(10)之间的转角差的传动模块(11),所述的传动模块(11)包括传动连接件(6‑3)、永磁体套筒Ⅰ(6‑4)、压缩弹簧Ⅰ(6‑5)、环形永磁体(6‑6)、线圈单元(6‑7)、永磁体套筒Ⅱ(6‑8)、压缩弹簧Ⅱ(6‑9),其中传动连接件(6‑3)有三个,每个传动连接件(6‑3)均设置在弧形导槽(6‑10)上,弧形导槽(6‑10)与传动连接件(6‑3)底部配合,传动连接件(6‑3)位于左外壳(6‑1)内弧形导槽(6‑10)的一侧设有永磁体套筒Ⅰ(6‑4),另一侧设有永磁体套筒Ⅱ(6‑8),永磁体套筒Ⅱ(6‑8)与永磁体套筒Ⅰ(6‑4)结构完全相同,永磁体套筒Ⅰ(6‑4)和永磁体套筒Ⅱ(6‑8)的端部设有凸台(6‑12),凸台(6‑12)位置与台阶面(6‑11)匹配,所述三个传动连接件(6‑3)通过两侧的永磁体套筒Ⅱ(6‑8)与永磁体套筒Ⅰ(6‑4)端部连接有三个环形永磁体(6‑6),从而使三个传动连接件(6‑

3)与三个环形永磁体(6‑6)形成环状结构,其中永磁体套筒Ⅰ(6‑4)上设有压缩弹簧Ⅰ(6‑5),永磁体套筒Ⅱ(6‑8)上设有压缩弹簧Ⅱ(6‑9),所述环形永磁体(6‑6)上分别设有三个线圈单元(6‑7),线圈单元(6‑7)缠绕在由硅钢片构成的环形永磁体(6‑6)上,三个线圈单元(6‑

7)由一根导线缠绕构成,环形永磁体(6‑6)的硅钢片固定在左外壳(6‑1)上;所述右外壳(6‑

2)上设有三个与传动连接件(6‑3)位置匹配的镂空,镂空允许传动连接件(6‑3)在其中移动以实现转交差补偿,传动连接件(6‑3)从镂空中伸出部分的端部与输出法兰(10)螺钉连接,从而使左外壳(6‑1)与输出法兰(10)之间存在用于补偿转角差的弹性余量。

2.根据权利要求1所述带扭振主动抑制功能的轮边永磁直驱传动装置,其特征在于:所述永磁体套筒Ⅰ(6‑4)与永磁体套筒Ⅱ(6‑8)平面上设有联接孔(6‑13),的环形永磁体(6‑6)与永磁体套筒Ⅰ(6‑4)、永磁体套筒Ⅱ(6‑8)配合连接形成环状结构时,环形永磁体(6‑6)两个端面与永磁体套筒Ⅱ(6‑8)与永磁体套筒Ⅰ(6‑4)上联接孔(6‑13)的底面接触。

3.根据权利要求1所述带扭振主动抑制功能的轮边永磁直驱传动装置,其特征在于:所述的环形永磁体(6‑6)与永磁体套筒Ⅰ(6‑4)、永磁体套筒Ⅱ(6‑8)安装配合时,设置在永磁体套筒Ⅰ(6‑4)上的压缩弹簧Ⅰ(6‑5)以及设置在永磁体套筒Ⅱ(6‑8)上的压缩弹簧Ⅱ(6‑9)处于留有余量的压缩状态,而使传动连接件(6‑3)在弧形导槽(6‑10)中留有一定的移动余量。

4.根据权利要求1所述的带扭振主动抑制功能的轮边永磁直驱传动装置,其特征在于:所述的永磁体套筒Ⅰ(6‑4)、永磁体套筒Ⅱ(6‑8)与左外壳(6‑1)内的弧形导槽(6‑10)之间通过弧形结构的石墨钢套轴承进行安装配合。

5.根据权利要求1所述带扭振主动抑制功能的轮边永磁直驱传动装置,其特征在于:其中大功率永磁电机(1)连接有角度编码器Ⅰ,轮毂(8)连接有角度编码器Ⅱ,所述角度编码器Ⅰ和角度编码器Ⅱ顺序通过数据采集卡(12)、信号处理模块(13)、D/A转换模块(16)与电源模块(15)连接,电源模块(15)给线圈单元(6‑7)中线圈供直流电。

6.根据权利要求1所述带扭振主动抑制功能的轮边永磁直驱传动装置,其特征在于:其中轮边驱动永磁直驱传动装置(17)的大功率永磁电机(1)设置在车辆底部盘的托臂(18)下方,托臂(18)连接有托板(19),托板(19)下面联接悬架系统(20),支撑架(21)上穿过悬架系统(20)中的两组减震器以支撑悬架系统(20),支撑架(21)与轮边驱动永磁直驱传动装置(17)中的传动轴Ⅱ(7)通过轴承联接。

7.一种使用上述任一权利要求所述的带扭振主动抑制功能的轮边永磁直驱传动装置的工作方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1、将轮边驱动永磁直驱传动装置(17)通过车辆悬架系统安装在客车底盘上,并且将大功率永磁电机(1)通过托臂(18)和托板(19)安装在悬架系统的上方,减小非簧载质量;

步骤2、在大功率永磁电机(1)与轮毂(8)上分别设置角度编码器Ⅰ和角度编码器Ⅱ,利用数据采集卡(12)采集角度编码器Ⅰ和角度编码器Ⅱ输出信号,并经信号处理模块(13)得到大功率永磁电机(1)的转角与轮毂(8)的转角值;

步骤3、传动轴Ⅱ(7)与轮毂(8)通过等速万向节联接,两者转速相同,因此通过输出法兰(10)与传动轴Ⅱ(7)固定联接的传动连接件(6‑3)转角即与轮毂(8)转角相等;固定扭振抑制装置(6)的左外壳(6‑1),通过电源模块(15)给线圈单元(6‑7)通大小线性变化的直流电,通过角度编码器Ⅱ实时检测任意传动连接件(6‑3)的转角,绘制输入电流值与传动连接件(6‑3)转角的关系曲线,并通过最小二乘法数据拟合,得到输入电流值与传动连接件(6‑

3)转角的线性代数关系;

步骤4、利用左外壳(6‑1)与输出法兰(10)之间的弹性连接,将传动轴Ⅰ(5)和传动轴Ⅱ(7)的扭振进行转移;电机驱动将传动轴Ⅰ时,由于输出法兰(10)与传动连接件(6‑3)连接,左外壳(6‑1)与输出法兰(10)之间产生转角差,传动连接件(6‑3)在左外壳(6‑1)内可以活动,以大功率永磁电机(1)输出轴转角为期望转角值,利用信号处理模块(13)得到轮毂(8)的瞬时转角值,计算期望转角值与瞬时转角值的差值,控制模块(14)基于步骤3中输入电流值与传动连接件(6‑3)转角的线性代数关系构建,并通过差值运算得到线圈单元(6‑7)的输入电流值,经D/A转换模块(16)驱动电源模块(15)控制线圈单元(6‑7)产生感应磁场,与环形永磁体(6‑6)固有磁场相互作用,产生电磁作用力,驱动传动连接件(6‑3)运动,补偿左外壳(6‑1)与输出法兰(10)之间的转角差,具体的线圈单元(6‑7)相对左外壳(6‑1)固定不动,线圈单元(6‑7)与环形永磁体(6‑6)之间产生电磁作用力,使环形永磁体(6‑6)相对于左外壳(6‑1)转动,环形永磁体(6‑6)推动永磁体套筒Ⅱ(6‑8),继而推动传动连接件(6‑3)运动,最终实现左外壳(6‑1)和输出法兰(10)的相对转动,通过利用扭振抑制装置(6)抑制轮边驱动永磁直驱传动系统的扭振,同时保证轮毂(8)足够的驱动转矩。