[发明专利]一种齿轮齿条式机电惯质馈能装置

说明书

本发明公开了一种齿轮齿条式机电惯质馈能装置，采用直线电机、旋转电机和齿轮齿条机构相耦合的结构形式，可实现“馈能”、“被动控制”和“主动控制”三种不同工作模式。其中，“馈能”模式下可有效地实现系统的振动能量回收，具有更高的能量回收效率；“被动控制”模式下可将复杂的机械网络通过直线电机和旋转电机外端电网络进行模拟实现，同时实现复杂机电网络的一体化集成设计；“主动控制”模式下可将齿轮齿条式惯性馈能装置作为力发生器对振动系统进行调谐控制。本发明所述的新型齿轮齿条式惯性馈能装置动态性能优越，具有多种工作模式，可实现复杂的系统阻抗输出，和有效地节省安装空间并实现振动能量的回收。

技术领域

本发明属于工程隔振领域，尤其涉及一种齿轮齿条式机电惯质馈能装置。

背景技术

作为承载车身重力与缓冲路面不平度冲击的总成装置，悬架的优劣对车辆的行驶性能有着重要的影响作用。为突破传统机械隔振系统“质量-弹簧-阻尼器”(Mass-Spring-Damper)性能提升的瓶颈，解决质量块元件的单端点问题，惯容器应运而生。由此形成的新型机械隔振网络“惯容器-弹簧-阻尼器”(Inerter-Spring-Damper)展现出了极大的隔振潜力并已在诸多隔振领域得到证实。

国内外研究中，多种性能优良的ISD网络隔振结构被提出并验证其有效的隔振优势。根据新机电相似性理论，惯容器对应于电网络中的电容元件，目前较为常见的惯容器实现形式有滚珠丝杠式、齿轮齿条式和液压-泵式。但是，单纯的机械网络元件较为复杂，难以在工程实践中得到应用。随着汽车电动化和节能化的加速推进，新能源汽车成为了汽车工程领域的研究热点。如何在新能源汽车行驶过程中实现能量回收，同时可有效改善悬架系统的隔振性能，成为新能源汽车底盘的核心技术。

发明内容

本发明的目的是：提出一种齿轮齿条式机电惯质馈能装置，可实现新能源车辆行驶过程中的振动能量回收，同时实现复杂悬架结构的一体化设计，可有效改善悬架系统的隔振性能，实现节能减排的同时，提升新能源汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。

为实现上述发明目的所采用的技术手段实现为：

一种齿轮齿条式机电惯质馈能装置，包括上吊耳(1)，下吊耳(7)，工作壳体(14)，以及工作壳体(14)内部的电机工作腔(2)，电机缸筒(3)，直线电机定子(4)，绕组(5)，大齿轮(6)，动子轴(8)，动子磁极(9)，直线电机动子磁轭(10)，齿条(11)，小齿轮(12)，中齿轮(13)，工作壳体(14)，平键(15)，旋转电机定子(17)，旋转电机中心转子(18)，旋转电机转子轴(19)，外壳体(20)，旋转电机壳体(21)，支架(23)；

所述电机缸筒(3)的内侧壁沿径向呈圆形矩阵固定有直线电机定子(4)，直线电机定子(4)内均布有绕组(5)，动子磁极(9)与直线电机动子磁轭(10)均固定在动子轴(8)上，上吊耳(1)与动子轴(8)上端焊接为一体，动子轴(8)下端从电机工作腔(2)伸出与齿条(11)焊接连成一体；所述齿条(11)与小齿轮(12)通过啮合连接；所述小齿轮(12)与大齿轮(6)固结为一体，可同轴共同旋转，且大齿轮(6)与中齿轮(13)相啮合转动；

所述外壳体(20)内部设有旋转电机壳体(21)，旋转电机壳体(21)固定在外壳体(20)内壁上，所述旋转电机壳体(21)内部设有旋转电机转子轴(19)，旋转电机转子轴(19)周围设有旋转电机中心转子(18)，且旋转电机中心转子(18)固定在旋转电机转子轴(19)上；旋转电机定子(17)固定在旋转电机壳体(21)上；所述外壳体(20)通过支架(23)与工作壳体(14)焊接为一体，位置相对静止，且中齿轮(13)通过平键(15)与旋转电机转子轴(19)连接，可同轴转动；下吊耳(7)与工作壳体(14)焊接为一体。

进一步，还包括旋转电机上端盖轴承(16)和旋转电机下端盖轴承(22)，所述旋转电机上端盖轴承(16)和旋转电机下端盖轴承(22)分别与旋转电机转子轴(19)相配合安装于旋转电机壳体(21)的左端与右端。