[发明专利]一种压电驱动式液粘-永磁复合传动方法

权利要求书

1.一种压电驱动式液粘-永磁复合传动方法，其特征在于：包括如下三种传动方式：

传动方式一、液粘传动：液粘传动装置中输入工作油，对永磁传动装置中被动摩擦片内的电枢绕组断电，并且对输入装置膜厚调节单元的输入轴压电片和输出装置膜厚调节单元的输出轴压电片通电，产生的形变压缩输入轴弹簧和输出轴弹簧，从而带动输入轴活塞与输出轴活塞相向或相背移动，进而调节摩擦副间隙大小，依靠油膜的剪切作用来传递转矩；此时，液粘传动装置的传动转矩设为T₁；

传动方式二、永磁传动：液粘传动装置停止工作油输入，采用如下三种工作方式中的一种进行永磁传动：

第一种工作方式，间隙调节及转矩传递：对被动摩擦片内的电枢绕组施加恒定电流，当输入轴旋转时，主、被动摩擦片产生相对位移，电枢绕组在永磁体磁场的作用下产生感应磁场，感应磁场与永磁体磁场相互作用形成电磁转矩从而实现动力传递；当输入轴压电片与输出轴压电片通电发生变形后，导致主、被动摩擦片间的间隙大小发生变化，改变了二者之间的气隙磁通密度，最终实现传递转矩的调节；此时，永磁传动装置的传动转矩设为T₂；

第二种工作方式，电流调节及转矩传递：输入轴压电片和输出轴压电片同时断电，对被动摩擦片内的电枢绕组通电，其驱动负载的原理同第一种工作方式；通过调节电枢绕组的电流改变气隙磁通密度大小，最终实现传递转矩的调节；此时，永磁传动装置的传动转矩设为T₃；

第三种工作方式，间隙调节、电流调节及转矩传递：对输入轴压电片、输出轴压电片及被动摩擦片内的电枢绕组通电，改变主、被动摩擦片间的间隙大小，同时调节被动摩擦片内线圈的电流大小来实现整个装置传递转矩的调节；此时，永磁传动装置的传动转矩设为T₄，T₃＝T₄；传动方式三、复合传动：对输入轴压电片、输出轴压电片进行通电，同时，液粘传动装置工作油输入通道中输入工作油；永磁传动装置采用传动方式二中的第一种工作方式或第三种工作方式进行传递，实现液粘-永磁复合传动；此时，复合传动转矩设为T，则T＝T₁+T₂或T＝T₁+T₄。

2.根据权利要求1所述的压电驱动式液粘-永磁复合传动方法，其特征在于：传动方式一中，液粘传动装置的传动转矩T₁可表示为：

式中：μ是工作油液的动力粘度；r₁是摩擦片内径；r₂是摩擦片外径；h是摩擦副间隙；w₁是主动摩擦片角速度；w₂是被动摩擦片角速度；N表示液粘传动摩擦副的组数。

3.根据权利要求2所述的压电驱动式液粘-永磁复合传动方法，其特征在于：传动方式二中，永磁传动装置的传动转矩T₂、T₃和T₄的计算公式表示为：

其中：B是磁感应强度；I是被动摩擦片内线圈的电流值；R₁是永磁体内径；R₂是永磁体外径；k是铁心的磁导率；U是连接线圈的电源输出电压。

4.根据权利要求1或2或3所述的压电驱动式液粘-永磁复合传动方法，其特征在于：传动方式一适用于采矿、冶金、钢铁、汽车、工程机械中振动频率在25Hz以内，危险等级为I级或以下的危险工作环境；传动方式二适用于传动过程要求零泄漏的特殊工况领域；传动方式三适用于传递大功率高转矩动力的高端装备。

5.根据权利要求1所述的压电驱动式液粘-永磁复合传动方法，其特征在于：传动方式一中的液粘传动时，当输入轴压电片与输出轴压电片同时通电后，均发生形变，压缩输入轴弹簧和输出轴弹簧，带动输入轴活塞与输出轴活塞相向或相背移动，进而调节摩擦副中的油膜厚度，油膜厚度变化量δ的计算公式为：

式中：n₁为输入轴压电片数量；n₂为输出轴压电片数量；c₁为输入轴压电片的弹性模量；d₁为输入轴压电片压电常数，由压电片材料决定；U₁为输入轴压电片连接电源的输出电压；k₁为输入轴弹簧的弹性因数；c₂为输出轴压电片的弹性模量；d₂为输出轴压电片压电常数；U₂为输出轴压电片连接电源的输出电压；k₂为输出轴弹簧的弹性因数。