磁懸浮電動汽車支承驅動系統的製作方法
2024-03-21 01:28:05
專利名稱：磁懸浮電動汽車支承驅動系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動汽車支承驅動系統，具體地，涉及一種磁懸浮電動汽車支承驅動系統。
背景技術：
伴隨全球經濟的發展，石油消耗量日益增加，石油作為不可再生資源，正變得日益緊缺。在城市中作為主要交通工具，例如公共運輸車輛、計程車輛以及私家車輛等循環往復在城市中行駛，它不僅消耗了大量的石油能源，而且石油的大量使用，排放出大量有害氣體，造成嚴重的環境汙染，有害於人們的身體健康。如果不及時解決這些不良問題，則會給城市居民的工作、學習、生活帶來無形的危害，有礙於城市物質文明的健康發展，因此電動汽車作為燃油汽車的替代運輸工具越來越受到人們的重視。但就現有的電動汽車而言，其驅動系統多套用燃油汽車的驅動系統，即動力源輸出動力，動力依次經離合器、減速器、差速器，到達行走終端(即車輪)。此種驅動系統，對於目前蓄電池容量偏小的電動汽車來說，如此多環節的動力傳遞，降低了電動汽車電能向機械能的轉換效率。鑑於現有技術的上述缺陷，需要提供一種新型的電動汽車支承驅動系統。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種新型的磁懸浮電動汽車支承驅動系統，以克服現有技術的上述問題，該磁懸浮電動汽車支承驅動系統能夠提高電動汽車電能向機械能的轉化效率，從而降低能耗，改善電動汽車的動力性能。上述目的通過如下技術方案實現磁懸浮電動汽車支承驅動系統，包括後輪磁懸浮支承驅動系統、前輪磁懸浮支承系統和檢測控制系統，所述後輪磁懸浮支承驅動系統包括軸向磁懸浮後差速器、動力磁懸浮軸承、後調速離合器、後半軸及固定於該後半軸的後車輪，其中所述軸向磁懸浮後差速器兩側對稱布置有所述動力磁懸浮軸承、後調速離合器、後半軸和後車輪；所述前輪磁懸浮支承系統包括軸向磁懸浮前差速器、徑向磁懸浮軸承、前調速離合器、前半軸及固定於該前半軸的前車輪，其中所述軸向磁懸浮前差速器兩側分別對稱布置有所述徑向磁懸浮軸承、前調速離合器、前半軸和前車輪；所述檢測控制系統包括控制器和傳感器，所述控制器包括機電協調控制器和懸浮驅動控制器，並通過線路連接於所述軸向磁懸浮後差速器、軸向磁懸浮前差速器、動力磁懸浮軸承、徑向磁懸浮軸承、後調速離合器和前調速離合器；所述徑向磁懸浮軸承和動力磁懸浮軸承的定子均固定於電動汽車的車架上，所述前半軸穿過相應的所述前調速離合器和所述徑向磁懸浮軸承的轉子中心， 並固定於該前調速離合器和徑向磁懸浮軸承的轉子，所述後半軸穿過相應的所述後調速離合器和所述動力磁懸浮軸承的轉子中心，並固定於該後調速離合器和動力磁懸浮軸承的轉子。通過上述技術方案，本實用新型的磁懸浮電動汽車支承驅動系統利用磁懸浮及電機技術將車身懸浮，使前後車輪的前、後半軸無摩擦、無磨損地支承車身，並驅動後半軸旋轉帶動車輪沿地面滾動行駛。而調速離合器的作用是電動汽在車靜止、啟動、慢速倒車、減速或制動，以及低速運行時實現直接摩擦支承車身，並可通過減速踏板控制支承的摩擦力大小，以控制汽車的運行速度。所述動力磁懸浮軸承的定子固定於車架上，後半軸穿過其轉子的中心與轉子固定，並在閉環控制系統控制下產生支承車身的磁懸浮力和驅動電動汽車運行的電磁轉矩。所述徑向磁懸浮軸承的定子固定於車架上，前半軸穿過其轉子的中心與該轉子固定，並在閉環控制系統控制下產生磁懸浮力懸浮支承電動汽車的車身。本實用新型的磁懸浮電動汽車支承驅動系統通過磁懸浮技術實現了半軸與車架之間實現無摩擦、 無磨損支承，並通過電磁轉矩直接驅動半軸旋轉以帶動車輪，縮短了傳動鏈，提高了驅動效率，從而顯著地降低了能耗，改善了電動汽車的動力性能。
圖1為本實用新型具體實施方式
的磁懸浮電動汽車支承驅動系統的原理示意圖。圖2為本實用新型具體實施方式
的徑向磁懸浮軸承和動力磁懸浮軸承的簡化示意圖。圖中1軸向磁懸浮後差速器；2動力磁懸浮軸承；3調速離合器；4半軸；5車輪； 6軸線磁懸浮前差速器；7徑向磁懸浮軸承；8控制器；9懸浮驅動控制器；10機電協調控制器；11定子；12轉子。
具體實施方式
以下結合附圖描述本實用新型磁懸浮電動汽車支承驅動系統的具體實施方式
。本實用新型的磁懸浮電動汽車支承驅動系統主要利用磁懸浮及無軸承電機技術將車身懸浮，使得固定車輪的半軸無摩擦、無磨損地支承車身，並驅動半軸旋轉以帶動車輪沿地面滾動行駛。如圖1所示，所述磁懸浮電動汽車支承驅動系統包括後輪磁懸浮支承驅動系統、 前輪磁懸浮支承系統和檢測控制系統。所述後輪磁懸浮支承驅動系統包括軸向磁懸浮後差速器1、動力磁懸浮軸承2 (即無軸承電機)、後調速離合器3、後半軸4及固定於該後半軸的後車輪5，其中所述軸向磁懸浮後差速器1兩側對稱布置有所述動力磁懸浮軸承2、後調速離合器3、後半軸4和後車輪5 ；所述前輪磁懸浮支承系統包括軸向磁懸浮前差速器6、徑向磁懸浮軸承7、前調速離合器3，前半軸4及固定於該前半軸的前車輪5，其中所述軸向磁懸浮前差速器6兩側對稱布置有所述徑向磁懸浮軸承7、前調速離合器3、前半軸4和前車輪 5 ；所述檢測控制系統包括控制器8和傳感器，所述控制器8包括機電協調控制器10和懸浮驅動控制器9，並通過線路連接於所述軸向磁懸浮後差速器1、軸向磁懸浮前差速器6、動力磁懸浮軸承2、徑向磁懸浮軸承7、後調速離合器3和前調速離合器3 ；其中所述徑向磁懸浮軸承7和動力磁懸浮軸承2的定子均固定於所述電動汽車的車架上，所述前半軸穿過相應的所述前調速離合器3和所述徑向磁懸浮軸承7的轉子中心，並固定於該前調速離合器和徑向磁懸浮軸承7的轉子，所述後半軸穿過相應的所述後調速離合器和所述動力磁懸浮軸承2的轉子中心，並固定於該後調速離合器和動力磁懸浮軸承2的轉子。參見圖2所示，該圖2簡化顯示本實用新型的徑向磁懸浮軸承7和動力磁懸浮軸承2 (即無軸承電機)的簡化示意圖，徑向磁懸浮軸承7和動力磁懸浮軸承的技術已經比較成熟，其主要包括定子11和轉子12，其中，動力磁懸浮軸承2 (即無軸承電機)主要是根據磁軸承與電機產生電磁力原理的相似性，把磁軸承中產生徑向力的繞組安裝在電機定子上，通過解耦控制實現對電機轉矩和徑向懸浮力的獨立控制。徑向磁懸浮軸承主要是利用磁力作用將轉子懸浮於空中，使轉子與定子之間沒有機械接觸。其原理是磁感應線與磁浮線成垂直，軸芯與磁浮線是平行的，所以轉子的重量就固定在運轉的軌道上，利用幾乎是無負載的軸芯往反磁浮線方向頂撐，形成整個轉子懸空，在固定運轉軌道上。所述軸向磁懸浮前、後差速器1，6的功能有兩個一是在閉環控制系統的控制下， 根據方向控制指令使差速器1，6兩側旋轉的半軸(車輪)實現差速旋轉；二是產生軸向磁懸浮力使差速器兩側的半軸(車輪)軸向懸浮並定位，防止半軸(車輪)軸向躥動。所述徑向磁懸浮軸承7的功能是在閉環控制系統的控制下，產生徑向磁懸浮力，將前輪半軸懸浮於磁懸浮軸承的中心，進而使車身支架與前輪半軸之間實現無摩擦、無磨損支承。所述動力磁懸浮軸承2 (或無軸承電機)具有磁懸浮軸承支承和電動機驅動的兩種功能。它既可以產生徑向磁懸浮力使半軸懸浮於磁懸浮軸承中心，使旋轉半軸與車身支架之間實現無摩擦、無磨損支承，又產生電磁轉矩直接驅動半軸旋轉帶動車輪沿地面滾動，縮短了傳動鏈，提高了驅動效率。所述前、後調速離合器3的作用是電動汽在車靜止、啟動、慢速倒車、減速或制動，以及低速運行時實現直接摩擦支承車身，並可通過減速踏板控制支承的摩擦力大小，以控制汽車的運行速度。磁懸浮電動汽車支承驅動系統的工作過程如下當電動汽車靜止未工作時，前後半軸4上的調速離合器3處於摩擦支承和制動半軸的狀態。當電動汽車啟動或慢速倒車時， 在閉環控制系統(即控制器8)作用下，徑向磁懸浮軸承7產生徑向磁懸浮力，動力磁懸浮軸承2 (無軸承電機)既產生徑向磁懸浮力又產生電磁轉矩，所述磁懸浮前、後差速器1，6產生軸向懸浮力，通過緩慢鬆開減速踏板控制前、後車輪的調速離合器，在電磁轉矩作用下後輪半軸緩慢加速旋轉，驅動電動汽車慢速行駛。在電動汽車需要懸浮運行(正常運行或高速運行)時，通過換檔操作使前後輪半軸上的低速調速離合器轉子處於自由狀態，將接觸摩擦支承切換為無摩擦的磁懸浮支承，由徑向磁懸浮軸承7和動力磁懸浮軸承2 (無軸承電機)產生的徑向磁懸浮力支承前後半軸，使電動汽車車身處於懸浮狀態。在汽車處於懸浮運行狀態時，通過加速踏板發出指令信號，由閉環控制系統控制動力磁懸浮軸承2 (無軸承電機)驅動後半軸增速旋轉，使電動汽車增速行駛；在汽車處於懸浮運行狀態時，通過減速踏板發出指令信號，由閉環控制系統控制動力磁懸浮軸承(或無軸承電機)驅動後輪半軸減速旋轉， 使電動汽車減速行駛。當電動汽車轉彎行駛時，在閉環控制系統的控制下，根據方向控制指令使磁懸浮差速器兩側的動力磁懸浮軸承(無軸承電機)差速旋轉，驅動半軸(車輪)實現差速旋轉以達到汽車轉彎的目的。由上描述顯然可見，本實用新型的磁懸浮電動汽車支承驅動系統利用磁懸浮及電機技術將車身懸浮，使前後車輪的前、後半軸4無摩擦、無磨損地支承車身，並驅動後半軸旋轉帶動車輪沿地面滾動行駛。而調速離合器3的作用是電動汽在車靜止、啟動、慢速倒車、減速或制動，以及低速運行時實現直接摩擦支承車身，並可通過減速踏板控制支承的摩擦力大小，以控制汽車的運行速度。所述動力磁懸浮軸承2的定子固定於車架上，後半軸穿過其轉子的中心與轉子固定，並在閉環控制系統控制下產生支承車身的磁懸浮力和驅動電動汽車運行的電磁轉矩。所述徑向磁懸浮軸承的定子固定於車架上，前半軸穿過其轉子的中心與該轉子固定，並在閉環控制系統控制下產生磁懸浮力懸浮支承電動汽車的車身。 在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，可以通過任何合適的方式進行任意組合，其同樣落入本實用新型所公開的範圍之內。同時，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。此外，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。本實用新型的保護範圍由權利要求限定。
權利要求1.磁懸浮電動汽車支承驅動系統，其特徵是，包括後輪磁懸浮支承驅動系統、前輪磁懸浮支承系統和檢測控制系統，所述後輪磁懸浮支承驅動系統包括軸向磁懸浮後差速器(1 )、 動力磁懸浮軸承(2)、後調速離合器、後半軸及固定於該後半軸的後車輪，其中所述軸向磁懸浮後差速器(1)兩側對稱布置有所述動力磁懸浮軸承(2)、後調速離合器、後半軸和後車輪；所述前輪磁懸浮支承系統包括軸向磁懸浮前差速器(6)、徑向磁懸浮軸承(7)、前調速離合器、前半軸及固定於該前半軸的前車輪，其中所述軸向磁懸浮前差速器(6)兩側分別對稱布置有所述徑向磁懸浮軸承(7)、前調速離合器、前半軸和前車輪；所述檢測控制系統包括控制器(8 )和傳感器，所述控制器(8 )包括機電協調控制器(10 )和懸浮驅動控制器(9 )， 並通過線路連接於所述軸向磁懸浮後差速器(1)、軸向磁懸浮前差速器(6)、動力磁懸浮軸承(2)、徑向磁懸浮軸承(7)、後調速離合器和前調速離合器；所述徑向磁懸浮軸承(7)和動力磁懸浮軸承(2)的定子均固定於電動汽車的車架上，所述前半軸穿過相應的所述前調速離合器和所述徑向磁懸浮軸承(7)的轉子中心，並固定於該前調速離合器和徑向磁懸浮軸承(7)的轉子，所述後半軸穿過相應的所述後調速離合器和所述動力磁懸浮軸承(2)的轉子中心，並固定於該後調速離合器和動力磁懸浮軸承(2)的轉子。
專利摘要磁懸浮電動汽車支承驅動系統，包括後輪磁懸浮支承驅動系統、前輪磁懸浮支承系統和檢測控制系統，其中後輪磁懸浮支承驅動系統包括軸向磁懸浮後差速器(1)、動力磁懸浮軸承(2)、後調速離合器、後半軸及後車輪，前輪磁懸浮支承系統包括軸向磁懸浮前差速器(6)、徑向磁懸浮軸承(7)、前調速離合器、前半軸及前車輪，檢測控制系統包括控制器(8)和傳感器。本實用新型的磁懸浮電動汽車支承驅動系統通過磁懸浮技術實現了半軸與車架之間實現無摩擦、無磨損支承，並通過電磁轉矩直接驅動半軸旋轉以帶動車輪，縮短了傳動鏈，提高了驅動效率，從而顯著地降低了能耗，改善了電動汽車的動力性能。
文檔編號B60K17/12GK202053908SQ20112009824
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者張丹, 曾勵, 沈輝 申請人:揚州大學