[发明专利]一种新能源车用惯性馈能装置及工作方法

权利要求书

1.一种新能源车用惯性馈能装置，其特征在于，包括上吊耳(1)，下吊耳(14)，联轴器(17)，丝杠(19)，电机缸筒(2)，电机工作腔(22)，工作腔体内部的直线电机中有直线电机动子磁轭(20)、直线电机定子(21)、绕组(3)、动子磁极(4)、动子轴(23)；所述电机缸筒(2)下端有外壳体(13)，外壳体内部有旋转电机的旋转电机壳体(16)，旋转电机转子轴(12)，旋转电机中心转子(10)，旋转电机定子(11)；

所述上吊耳(1)与电机缸筒(2)焊接为一体，电机缸筒(2)的内侧壁沿径向呈圆形矩阵固定有直线电机定子(21)，直线电机定子(21)内均布有绕组(3)，动子磁极(4)与直线电机动子磁轭(20)均固定在动子轴(23)上，动子轴(23)从电机工作腔(22)伸出与丝杆(19)焊接连成一体，所述丝杆(19)与旋转电机动子轴(12)经联轴器(17)连接；

所述外壳体(13)内部设有旋转电机壳体(16)，旋转电机壳体(16)固定在外壳体(13)内壁上，所述旋转电机壳体(16)内部设有旋转电机转子轴(12)，旋转电机转子轴(12)周围设有旋转电机中心转子(10)，且旋转电机中心转子(10)固定在旋转电机转子轴(12)上；旋转电机定子(11)固定在旋转电机壳体(16)上；

所述动子轴(23)可在电机工作腔(22)内做径向直线往复运动，旋转电机转子轴(12)与固结的旋转电机中心转子(10)可在旋转电机壳体(16)内做旋转运动；下吊耳(14)与外壳体(13)焊接为一体；

所述丝杠(19)与丝杠螺母(5)相啮合，丝杠螺母(5)经由丝杠螺母安装螺栓(6)固定在电机缸筒(2)的下端。

2.根据权利要求1所述的一种新能源车用惯性馈能装置，其特征在于，还包括法兰安装螺栓(7)，所述法兰安装螺栓(7)将端盖(8)固定安装在丝杠(19)延伸出外壳体(13)的上端。

3.根据权利要求2所述的一种新能源车用惯性馈能装置，其特征在于，所述端盖(8)内部安装有角接触球轴承(18)，轴承内环与丝杠(19)相配合连接，可共同旋转。

4.根据权利要求3所述的一种新能源车用惯性馈能装置，其特征在于，还包括旋转电机上端盖轴承(9)和旋转电机下端盖轴承(15)，所述旋转电机上端盖轴承(9)和旋转电机下端盖轴承(15)分别与旋转电机转子轴(12)相配合安装于旋转电机壳体(16)的上端与下端。

5.根据权利要求1所述的一种新能源车用惯性馈能装置，其特征在于，所述上吊耳(1)与隔振系统上端点相铰接，下吊耳(14)与隔振系统下端点相铰接。

6.根据权利要求1所述的一种新能源车用惯性馈能装置的工作方法，其特征在于，包括以下三种工作模式：

当直线电机和旋转电机处于馈能状态时，利用上吊耳(1)，下吊耳(14)之间的相对运动使直线电机和旋转电机均处于发电状态，产生的端电压可以通过外端能量回收电路相连接，对系统的振动能量进行回收，用于其他控制系统的能量输入，此时新能源车用惯性馈能装置工作在“馈能工作模式”；

当直线电机和旋转电机处于被动控制状态时，所述直线电机产生的电磁推力F_a可表示为：

式中，s为拉氏复变量，F_a(s)是直线电机产生的电磁推力F_a的拉氏变换，v(s)是上吊耳和下吊耳之间的相对速度的拉氏变换，k_a为直线电机的电动势系数，k_t为推力系数，R_a为直线电机等效电阻，L_a为直线电机等效电感，Z_a(s)为直线外接电路阻抗；

所述旋转电机产生的电磁转矩转换为轴向力F_b可表示为：

式中，F_b(s)是旋转电机产生的电磁转矩转换为轴向力F_b的拉氏变换，J是旋转电机转子的转动惯量，p为滚珠丝杠的导程，K_e为旋转电机的电动势常数，K_t为旋转电机转矩常数，R_e为旋转电机的等效内阻，L_e为旋转电机的电感，Z_e(s)为旋转电机外端电路的阻抗表达式；

所述一种新能源车用惯性馈能装置产生的电磁阻尼力F的表达式为：

F(s)是一种新能源车用惯性馈能装置产生的电磁阻尼力F的拉氏变换，通过改变直线电机的外端阻抗Z_a(s)和旋转电机的外端电路阻抗Z_e(s)均能实现对装置阻尼力的改变，拓宽了所能实现的复杂网络阻抗的范围，提升装置的隔振性能，此时新能源车用惯性馈能装置工作在“被动控制模式”；

当直线电机和旋转电机处于主动控制状态时，可通过直线电机或旋转电机外接电路控制电流，根据设计的控制策略对振动系统进行主动调谐控制，实现对振动系统的主动控制，此时新能源车用惯性馈能装置工作在“主动控制模式”。