阅读说明：本技术 自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器 (Self-shielding magnetic structure active suspension electromagnetic actuator ) 是由 邓召学 李旭 刘天琴 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器,包括具有轴孔状通孔的初级装配和装配于初级装配通孔内的次级装配；所述初级装配包括套筒、贴合套筒内周设置的筒形电枢芯及嵌装于所述筒形电枢芯内的线圈绕组；所述次级装配包括支撑轴、沿轴向套设于支撑轴外的双层筒形永磁体；所述双层筒形永磁体包括内层永磁体和套设于内层永磁体外的外层永磁体；内层永磁体由多个轴向环形永磁体III与多个导磁圆环背铁交替设置形成,并相邻轴向环形永磁体III间充磁方向相反；外层永磁体采用哈尔巴赫磁化阵列；利于增加磁力线聚集效应与自屏蔽性,提高作动器推力密度,具有响应速度块、控制精度高等优点,利于提高行车平顺性及操作稳定性,且装配简单方便。(The invention provides a self-shielding magnetic structure active suspension electromagnetic actuator, which comprises a primary assembly with a shaft hole-shaped through hole and a secondary assembly assembled in the primary assembly through hole; the primary assembly comprises a sleeve, a cylindrical armature core attached to the inner periphery of the sleeve and a coil winding embedded in the cylindrical armature core; the secondary assembly comprises a support shaft and a double-layer cylindrical permanent magnet sleeved outside the support shaft along the axial direction; the double-layer cylindrical permanent magnet comprises an inner permanent magnet and an outer permanent magnet sleeved outside the inner permanent magnet; the inner layer permanent magnet is formed by alternately arranging a plurality of axial annular permanent magnets III and a plurality of magnetic conductive annular back irons, and the magnetizing directions of the adjacent axial annular permanent magnets III are opposite; the outer layer permanent magnet adopts a Halbach magnetized array; the magnetic force line aggregation effect and the self-shielding property are favorably increased, the thrust density of the actuator is improved, the advantages of high response speed block and control precision are realized, the driving smoothness and the operation stability are favorably improved, and the assembly is simple and convenient.)

自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器

技术领域

本发明涉及车辆主动悬架领域，具体涉及一种自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器。

背景技术

主动悬架系统是近年来发展起来的一种新型悬架系统，具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架系统会产生一个与惯性力相对抗的力，以减小车身垂直位置变化。

主动悬架作动器的设计对主动控制的效果起到至关重要的作用。传统的主动悬架作动器多采用液压结构或者采用旋转电机加滚珠丝杆的方式，但都存在结构复杂、可靠性差、响应慢等问题。电磁作动器作为主动悬架系统的力发生装置，近年来发展迅猛，但电磁作动器普遍存在磁体结构磁通密度低、作动器峰值推力小等缺陷。因此，寻求特殊磁体结构以增加磁力线聚集效应与自屏蔽特性、提高作动器推力密度显得尤为重要。

基于以上问题，本发明提供一种自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器。该自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器利于增加磁力线聚集效应与自屏蔽性，利于提高作动器推力密度，具有响应速度块、控制精度高的优点，利于提高行车的平顺性及操作稳定性，且装配简单方便。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器，利于增加磁力线聚集效应与自屏蔽性，利于提高作动器推力密度及提高作动器推力峰值，具有响应速度块、控制精度高的优点，利于提高行车的平顺性及操作稳定性，且装配简单方便。

本发明的自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器，包括具有轴孔状通孔的初级装配和装配于所述初级装配的通孔内的次级装配；所述初级装配包括套筒、贴合所述套筒内周设置的筒形电枢芯及嵌装于所述筒形电枢芯内的线圈绕组；所述次级装配包括支撑轴、沿轴向套设于所述支撑轴外的双层筒形永磁体；所述双层筒形永磁体包括内层永磁体和套设于所述内层永磁体外的外层永磁体；所述内层永磁体由多个轴向环形永磁体III与多个导磁圆环背铁交替设置形成，并相邻轴向环形永磁体III间的充磁方向相反；所述外层永磁体采用哈尔巴赫磁化阵列；所述初级装配相当于外层定子，次级装配相当于内层动子，通过内层动子的双层永磁体的设置，利于激发外层定子产生的磁通量通过定向导磁的外层哈尔巴赫阵列永磁体传至定向导磁的内层永磁体后再传回外层哈尔巴赫阵列永磁体，而不会在传至外层哈尔巴赫阵列永磁体后传递至支撑轴，利于避免传至支撑轴里造成的磁通量损耗，而多个轴向环形永磁体III与多个导磁圆环背铁交替设置，利于引导磁通路以保证相对的磁通路不会造成相互干涉，利于提高外层哈尔巴赫阵列永磁体的自屏蔽特性，有效抑制磁漏现象的发生，利于磁力线的聚集，利于提高行车的平顺性及操作稳定性；而外层永磁体采用哈尔巴赫阵列永磁体，利于增加永磁体与线圈绕组产生磁场相互作用的区域空间，利于增加气隙磁通密度及提高作动器推力峰值；此处的轴向对应于支撑轴的轴向；所述电枢芯优选为电枢铁芯；所述内层永磁体、外层永磁体、导磁环形背铁、支撑轴的材质的选择属于现有技术，如所述内层永磁体和外层永磁体的材质为钕铁硼材质，所述支撑轴的材质为非导磁热处理强化铝合金材质，所述导磁环形背铁的材质为导磁性能良好的硅钢材质，在此不再赘述。

进一步，所述外层永磁体由多个轴向截面为梯形结构的环形永磁体I和环形永磁体II沿轴向交替排列组成，并相邻环形永磁体I和环形永磁体II间沿轴向贴合设置；利于减小外层永磁体运动的轴向力，降低发生高速过载情况时外层永磁体由于轴向挤压过大而引起断裂脱落的可能性；此处的轴向对应于支撑轴的轴向；

进一步，所述环形永磁体I轴向截面的梯形长底边靠近轴向环形永磁体III侧设置并梯形长底边与对应的轴向环形永磁体III的轴向长度相等；所述环形永磁体II轴向截面的梯形短底边靠近导磁圆环背铁侧设置并梯形短底边与对应的导磁圆环背铁的轴向长度相等；所述环形永磁体II对应线圈绕组设置；利于磁通量通过外层哈尔巴赫阵列永磁体传至内层永磁体后再传回外层哈尔巴赫阵列永磁体时相对的磁通路间不会造成相互干涉，利于提高外层哈尔巴赫阵列永磁体的自屏蔽特性，有效抑制磁漏现象的发生，利于增加永磁体与线圈绕组产生磁场相互作用的区域空间，利于增加磁力线的聚集密度及提高作动器推力峰值；此处的径向、轴向对应于支撑轴的径向、轴向；

进一步，所述环形永磁体I由多个类扇形结构的磁块I拼接组成并各磁块I均对应形成两个拼接面；所述磁块I的其中一个拼接面上设置有轴向通槽I并所述轴向通槽I的槽底径向宽度大于槽口径向宽度，并相邻磁铁I对应配合的拼接面上适形设置有凸出部I并沿轴向***轴向通槽I内，用于形成相邻磁块I间沿轴向的***装配；优选所述环形永磁体I由三个120°角弧度的磁块I拼接而成，利于在一定程度上降低环形永磁体I的制造加工难度，同时，所述环形永磁体I的磁块I间的燕尾式嵌入式连接装配方式，利于大大降低装配工艺的复杂性及利于保证装配过程中支撑轴的圆柱度公差；此处的径向、轴向对应于支撑轴的径向、轴向；

进一步，所述环形永磁体II由多个类扇形结构的磁块II拼接组成并各磁块II均对应形成两个拼接面；所述磁块II的其中一个拼接面上设置有轴向通槽II并所述轴向通槽II的槽底径向宽度大于槽口径向宽度，并相邻磁铁II对应配合的拼接面上适形设置有凸出部II并沿轴向***轴向通槽II内，用于形成相邻磁块II间沿轴向的***装配；优选所述环形永磁体II由三个120°角弧度的磁块II拼接而成，利于在一定程度上降低环形永磁体II的制造加工难度，同时，所述环形永磁体II的磁块II间的燕尾式嵌入式连接装配方式，利于大大降低装配工艺的复杂性及利于保证装配过程中支撑轴的圆柱度公差；

进一步，所述初级装配与次级装配间的装配间隙为0.5mm至2mm，优选为1mm；所述初级装配与次级装配间的装配间隙即所述初级装配的通孔内周与外层永磁体间的间隙；利于提高装配结构的稳固性；此处的径向、轴向对应于支撑轴的径向、轴向；

进一步，所述初级装配和次级装配通过轴向两端设置的端盖夹紧固定并两端的端盖与次级装配间均设置有直线轴承，用于次级装配相对初级装配的直线往复运动；利于对初级装配及次级装配的轴向限位，利于次级装配相对初级装配的直线往复运动的作用的发挥；所述轴向两端的端盖上均设置有安装孔，对应地，所述初级装配的端部对应设置有安装孔，用于端盖于初级装配上的安装，所述轴向两端的端盖与初级装配的固定连接属于现有技术，如通过螺钉或螺栓连接，在此不再赘述；此处的轴向是指支撑轴的轴向；

进一步，所述次级装配的驱动端套设有端盖I，所述次级装配的自由端盖设于端盖II；所述端盖I设置有用于次级装配的驱动端穿过的通孔，利于次级装配的驱动端穿过端盖形成与相应部件的连接，以传递推动力；所述次级装配的自由端与端盖II间设置有缓冲块，并缓冲块与端盖II顶端间预留一定间隙，所述缓冲块的径向尺寸大于初级装配的通孔尺寸，用于次级装配相对初级装配直线往复运动时的轴向限位；所述缓冲块优选固定于次级装配上；所述缓冲块设置于次级装配的端部并与端盖II的顶端间具有一定间隙，利于次级装配相对初级装配作直线往复运动的轴向缓冲；优选所述缓冲块沿径向向外设置有环形凸出部，用于在次级装配相对初级装配作直线往复运动时，形成对自由端对应的次级装配的径向内侧的缓冲抵住，及利于次级装配相对初级装配直线往复运动时的轴向限位；所述端盖I沿轴向外端还设置有盖板，端盖I与盖板间的固定连接属于现有技术，如通过螺钉或螺栓连接，在此不再赘述；所述端盖I与次级装配也就是外层永磁体间还设置有环形密封圈，所述环形密封圈设置于对应端的盖板和直线轴承间，利于轴向密封；此处的轴向和径向对应于支撑轴的轴向和径向；

进一步，所述次级装配的驱动端端部设置有吊环结构I；所述端盖II的外顶端设置有吊环结构II；所述吊环结构I和吊环结构II的设置，利于形成与车身及车轮的连接；

进一步，所述线圈绕组为多个并沿轴向间隔设置于电枢芯内；所述电枢芯由多个定子冲片叠压夹紧而成并设置有多个用于容纳线圈绕组的空间；所述线圈绕组的径向外端设置有绝缘挡圈；所述线圈绕组为采用叠绕组镶线方式的三相交流电源激励的双层线圈绕组；所述定子冲片由冷冲加工的冷轧硅钢片制成，优选采用厚0.5mm且冲有齿、槽的DR530硅钢片制成；所述定子冲片的外周缘具有冲片毛刺，所述冲片毛刺长度≤0.05mm；利于保证加工精度。

本发明的有益效果是：本发明的自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器，通过内层外层永磁体双层结构及内层外层永磁体本身的结构及装配设置，利于增加永磁体与通电线圈绕组产生磁场相互作用的区域空间，利于引导磁通路以保证相对的磁通路不会相互干涉，利于增加磁力线聚集效应与自屏蔽性，利于提高作动器推力密度及提高作动器推力峰值，具有响应速度块、控制精度高的优点，利于提高行车的平顺性及操作稳定性，且装配简单方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的次级装配结构示意图；

图3为本发明的次级装配对应环形永磁铁I设置处的横截面示意图；

图4为本发明的磁块I结构示意图；

图5为本发明的磁块II结构示意图；

图6为本发明的磁力线分布示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的次级装配结构示意图；图3为本发明的次级装配对应环形永磁铁I设置处的横截面示意图，图4为本发明的结构示意图，图5为本发明的结构示意图，图6为本发明的磁力线分布示意图，如图所示：本实施例的自屏蔽性磁体结构主动悬架电磁作动器，包括具有轴孔状通孔22的初级装配和装配于所述初级装配的通孔22内的次级装配；所述初级装配包括套筒1、贴合所述套筒1内周设置的筒形电枢芯23及嵌装于所述筒形电枢芯23内的线圈绕组5；所述次级装配包括支撑轴17、沿轴向套设于所述支撑轴17外的双层筒形永磁体；所述双层筒形永磁体包括内层永磁体和套设于所述内层永磁体外的外层永磁体；所述内层永磁体由多个轴向环形永磁体III9与多个导磁圆环背铁8交替设置形成，并相邻轴向环形永磁体III9间的充磁方向相反；所述外层永磁体采用哈尔巴赫磁化阵列；所述外层永磁体包括多个环形永磁铁I7和环形永磁体II6；所述初级装配相当于外层定子，次级装配相当于内层动子，通过内层动子的双层永磁体的设置，利于激发外层定子产生的磁通量通过定向导磁的外层哈尔巴赫阵列永磁体传至定向导磁的内层永磁体后再传回外层哈尔巴赫阵列永磁体，而不会在传至外层哈尔巴赫阵列永磁体后传递至支撑轴里，利于避免传至支撑轴造成的磁通量损耗，而多个轴向环形永磁体III9与多个导磁圆环背铁8交替设置，利于引导磁通路以保证相对的磁通路不会造成相互干涉，利于提高外层哈尔巴赫阵列永磁体的自屏蔽特性，有效抑制磁漏现象的发生，利于磁力线的聚集，利于提高行车的平顺性及操作稳定性；外层永磁体采用哈尔巴赫阵列永磁体，利于增加永磁体与线圈绕组5产生磁场相互作用的区域空间，利于增加气隙磁通密度及提高作动器推力峰值；此处的轴向对应于支撑轴17的轴向；所述电枢芯23优选为电枢铁芯；所述内层永磁体、外层永磁体、导磁环形背铁8、支撑轴17的材质的选择属于现有技术，如所述内层永磁体和外层永磁体的材质为钕铁硼材质，所述支撑轴17的材质为非导磁热处理强化铝合金材质，所述导磁环形背铁8的材质为导磁性能良好的硅钢材质，在此不再赘述。

本实施例中，所述外层永磁体由多个轴向截面为梯形结构的环形永磁体I7和环形永磁体II6沿轴向交替排列组成，并相邻环形永磁体I7和环形永磁体II6间沿轴向贴合设置；利于减小外层永磁体运动的轴向力，降低发生高速过载情况时外层永磁体由于轴向挤压过大而引起断裂脱落的可能性；此处的轴向对应于支撑轴17的轴向。

本实施例中，所述环形永磁体I7轴向截面的梯形长底边靠近轴向环形永磁体III9侧设置并梯形长底边与对应的轴向环形永磁体III9的轴向长度相等；所述环形永磁体II6轴向截面的梯形短底边靠近导磁圆环背铁8侧设置并梯形短底边与对应的导磁圆环背铁8的轴向长度相等；所述环形永磁体II6对应线圈绕组5设置；利于磁通量通过外层哈尔巴赫阵列永磁体传至内层永磁体后再传回外层哈尔巴赫阵列永磁体时相对的磁通路间不会造成相互干涉，利于提高外层哈尔巴赫阵列永磁体的自屏蔽特性，有效抑制磁漏现象的发生，利于增加永磁体与线圈绕组5产生磁场相互作用的区域空间，利于增加磁力线的聚集密度及提高作动器推力峰值；此处的径向、轴向对应于支撑轴的径向、轴向。

本实施例中，所述环形永磁体I7由多个类扇形结构的磁块I71拼接组成并各磁块I71均对应形成两个拼接面；所述磁块I的其中一个拼接面上设置有轴向通槽I711并所述轴向通槽I711的槽底径向宽度大于槽口径向宽度，并相邻磁铁I71对应配合的拼接面上适形设置有凸出部I712并沿轴向***轴向通槽I711内，用于形成相邻磁块I71间沿轴向的***装配；优选所述环形永磁体I7由三个120°角弧度的磁块I71拼接而成，利于在一定程度上降低环形永磁体I7的制造加工难度，同时，所述环形永磁体I7的磁块I71间的燕尾式嵌入式连接装配方式，利于大大降低装配工艺的复杂性及利于保证装配过程中支撑轴17的圆柱度公差；此处的径向、轴向对应于支撑轴17的径向、轴向。

本实施例中，所述环形永磁体II6由多个类扇形结构的磁块II61拼接组成并各磁块II61均对应形成两个拼接面；所述磁块II61的其中一个拼接面上设置有轴向通槽II611并所述轴向通槽II611的槽底径向宽度大于槽口径向宽度，并相邻磁铁II61对应配合的拼接面上适形设置有凸出部II612并沿轴向***轴向通槽II611内，用于形成相邻磁块II61间沿轴向的***装配；优选所述环形永磁体II6由三个120°角弧度的磁块II61拼接而成，利于在一定程度上降低环形永磁体II6的制造加工难度，同时，所述环形永磁体II6的磁块II61间的燕尾式嵌入式连接装配方式，利于大大降低装配工艺的复杂性及利于保证装配过程中次级装配的圆柱度公差。

本实施例中，所述初级装配与次级装配间的装配间隙为0.5mm至2mm，优选为1mm；所述初级装配与次级装配间的装配间隙即所述初级装配的通孔20内周与外层永磁体间的间隙；利于提高装配结构的稳固性；此处的径向、轴向对应于支撑轴17的径向、轴向。

本实施例中，所述初级装配和次级装配通过轴向两端设置的端盖夹紧固定并两端的端盖与次级装配间均设置有直线轴承(包括端盖I2对应端设置的直线轴承15和端盖II10对应端设置的直线轴承19)，用于次级装配相对初级装配的直线往复运动；利于对初级装配及次级装配的轴向限位，利于次级装配相对初级装配的直线往复运动的作用的发挥；所述轴向两端的端盖上均设置有安装孔，对应地，所述初级装配的端部对应设置有安装孔，用于端盖于初级装配上的安装，所述轴向两端的端盖与初级装配的固定连接属于现有技术，如通过螺钉或螺栓连接(如端盖I2对应端设置螺栓16和端盖II10对应端设置螺栓18)，在此不再赘述；此处的轴向是指支撑轴17的轴向。

本实施例中，所述次级装配的驱动端套设有端盖I2，所述次级装配的自由端盖设于端盖II10；所述端盖I2设置有用于次级装配的驱动端穿过的通孔，利于次级装配的驱动端穿过端盖I2形成与相应部件的连接，以传递推动力；所述次级装配的自由端与端盖II10间设置有缓冲块11，并缓冲块11与端盖II10顶端间预留一定间隙，所述缓冲块10的径向尺寸大于初级装配的通孔尺寸，用于次级装配相对初级装配直线往复运动时的轴向限位；所述缓冲块11优选固定于次级装配上；所述缓冲块11设置于次级装配的端部并与端盖II10的顶端间具有一定间隙，利于次级装配相对初级装配作直线往复运动的轴向缓冲；优选所述缓冲块11沿径向向外设置有环形凸出部21，用于在次级装配相对初级装配作直线往复运动时，形成对自由端对应的次级装配的径向内侧的缓冲抵住，及利于次级装配相对初级装配直线往复运动时的轴向限位；所述端盖I2沿轴向外端还设置有盖板20，端盖I2与盖板20间的固定连接属于现有技术，如通过螺钉或螺栓14连接，在此不再赘述；所述端盖I2与次级装配也就是外层永磁体间还设置有环形密封圈1，所述环形密封圈1设置于对应端的盖板20和直线轴承15间，利于轴向密封；此处的轴向和径向对应于支撑轴17的轴向和径向。

本实施例中，所述次级装配的驱动端端部设置有吊环结构I13；所述端盖II10的外顶端设置有吊环结构II12；所述吊环结构I13和吊环结构II12的设置，利于形成与车身及车轮的连接。

本实施例中，所述线圈绕组5为多个并沿轴向间隔设置于电枢芯23内；所述电枢芯23由多个定子冲片叠压夹紧而成并设置有多个用于容纳线圈绕组5的空间；所述线圈绕组5的径向外端设置有绝缘挡圈4；所述线圈绕组5为采用叠绕组镶线方式的三相交流电源激励的双层线圈绕组5；所述定子冲片由冷冲加工的冷轧硅钢片制成，优选采用厚0.5mm且冲有齿、槽的DR530硅钢片制成；所述定子冲片的外周缘具有冲片毛刺，所述冲片毛刺长度≤0.05mm；利于保证加工精度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。