CN111022543A

CN111022543A - 一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器

Info

Publication number: CN111022543A
Application number: CN201911346617.8A
Authority: CN
Inventors: 马海青; 任毅; 王瑞红
Original assignee: Lanzhou Flight Control Co Ltd
Current assignee: Lanzhou Flight Control Co Ltd
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-04-17

Abstract

本发明属于有刷电机驱动控制技术，涉及一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，包括齿轮增速机构、力矩限制器、永磁无刷阻尼电机、可调功率电阻，所述的齿轮增速机构包括Z1Z2、Z3Z4、Z5Z6、Z7Z8、Z9Z10五级直齿传动，所述的力矩限制器位于Z3Z4、Z5Z6直齿传动之间，所述的Z9Z10直齿传动与永磁无刷阻尼电机连接，可调功率电阻与永磁无刷阻尼电机的电枢绕组连接，相比较液压阻尼器，使用寿命长，无漏油工况，在高低温环境中不会产生非指令性位移，结构简单、紧凑，便于空间布置，阻尼系数可调等一系列优点，阻尼系数调整更加方便，并且避免了阻尼器的局部过热，提高了产品寿命，消除了飞机的安全隐患。

Description

一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器

技术领域

本发明属于主飞控驾驶舱操纵领域，涉及对一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器。

背景技术

阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。使自由振动衰减的各种摩擦和其它阻碍作用，称之为阻尼。而安置在结构***中的“特殊”构件可以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置，称之为阻尼器。主要有液体阻尼器、气体阻尼器和电磁阻尼器三类。

利用阻尼来吸能减振在航空、航天、汽车等行业中已被广泛应用，在以往的飞机操纵***中广泛使用传统液压阻尼器来改善飞机的飞行品质，如图1所示，液压阻尼器主要零部件采用奥氏体不锈钢材料，所以防腐性能好；具有阻尼力大，动态响应时间短、摩擦阻力小等优点。

其工作原理是：液压阻尼器的工作过程可以用“刚柔相济”来描述，设备正常热膨胀时能随之缓慢移动，此时其几乎没有阻尼力，此时表现为“柔”；在载荷瞬变时液压阻尼器的阀门被激活，此时其产生出与振动力同样大小的反向阻力，扼制设备产生较大的振动，减少振幅，从而起到保护设备的作用，此时表现为“刚”。液压阻尼器是一种速度敏感性装置。当由力所引起的运动超过允许速度时，阻尼器将锁定、带载，并将速度限制在一个叫闭锁后速度或渗漏率的速度值。因此，正常工况下活塞杆速度V小于闭锁速度Vb，对设备的作用力很小，f＜FN；当发生瞬时冲击载荷时，V增大达到闭锁速度Vb时，液压油推动阀芯，使阀芯克服弹簧力关闭，液压油只能从阻尼小孔(节流阀)流过，形成阻尼力FN，使阻尼器闭锁。从而实现减振、抗振的目的。对于抗安全阀排汽型阻尼器，由于阀芯不设阻尼小孔，液压介质无法流动，因此，闭锁后速度Vb＝0，从而实现阻尼器对设备的持续拉力。

其缺点是：首先，其采用液压油作为其介质，故在高低温下会导致操纵***非指令性位移，导致飞控计算机错误信号输出，影响飞机安全。其次，液压阻尼器包含密封圈等结构，密封圈存在老化等问题，密封寿命相比较电磁阻尼器比较短。然后，液压阻尼器在应用过程中经常出现漏油等故障，对飞机驾驶舱操纵环境产生较大影响。最后，其阻尼系数在设计之初就已固定，无法在后续使用过程中进行调整，缺乏灵活性。

上述问题造成对产品密封性能有极高要求，密封圈的老化及漏油缩短了产品的使用寿命，高低温下的非指令性位移对飞机的安全飞行造成隐患，阻尼系数的无法调整，增加了其研制、生产成本。

发明内容

本发明的目的是：提出一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，以便消除液压阻尼器的非指令性位移、解决密封圈老化及漏油等问题，并且使用阻尼系数可调的阻尼器，延长产品的使用寿命，消除飞机的安全隐患。

本发明的技术方案是：

一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，包括齿轮增速机构、力矩限制器、永磁无刷阻尼电机、可调功率电阻，所述的齿轮增速机构包括Z1Z2、Z3Z4、Z5Z6、Z7Z8、Z9Z10五级直齿传动，所述的力矩限制器位于Z3Z4、Z5Z6直齿传动之间，所述的Z9Z10直齿传动与永磁无刷阻尼电机连接，可调功率电阻与永磁无刷阻尼电机的电枢绕组连接。

所述的力矩限制器是摩擦打滑力矩限制器。

所述的可调功率电阻通过电枢绕组引出线与永磁无刷阻尼电机的电枢绕组连接。

所述的可调功率电阻由Y型连接。

所述的可调功率电阻为滑动变阻器。

所述的每级直齿传动均包括两个相互啮合的齿轮。

所述的Z9Z10直齿传动与永磁无刷阻尼电机的输入轴连接

通过调节可调功率电阻阻值，实现永磁无刷阻尼电机阻尼系数的调节。

本发明的优点是：提出一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，永磁无刷阻尼电机使用的是无摩擦式电磁阻尼，相比较液压阻尼器，使用寿命长，无漏油工况，在高低温环境中不会产生非指令性位移，结构简单、紧凑，便于空间布置，阻尼系数可调等一系列优点。相比较电涡流阻尼器等电磁阻尼，因外电路使用了可调式功率电阻，阻尼系数调整更加方便，并且避免了阻尼器的局部过热，提高了产品寿命，消除了飞机的安全隐患。

附图说明

图1是传统液压阻尼器示意图；

图2是新型电磁阻尼器示意图；

图3是永磁无刷阻尼电机示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图2、图3，

一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，包括齿轮增速机构、力矩限制器、永磁无刷阻尼电机、可调功率电阻，所述的齿轮增速机构包括Z1Z2、Z3Z4、Z5Z6、Z7Z8、Z9Z10五级直齿传动，所述的力矩限制器位于Z3Z4、Z5Z6直齿传动之间，所述的Z9Z10直齿传动与永磁无刷阻尼电机连接，可调功率电阻通过电枢绕组引出线与永磁无刷阻尼电机的电枢绕组连接。

所述的力矩限制器是摩擦打滑力矩限制器，所述的可调功率电阻由Y型连接。所述的可调功率电阻为滑动变阻器，通过调节可调功率电阻阻值，实现永磁无刷阻尼电机阻尼系数的调节。

所述的每级直齿传动均包括两个相互啮合的齿轮。

所述的Z9Z10直齿传动与永磁无刷阻尼电机的输入轴连接。

本发明的电磁阻尼器，包括齿轮增速机构、力矩限制器、永磁无刷阻尼电机、可调功率电阻等组成。通过齿轮增速机构、力矩限制器将外界的运动传递至永磁无刷阻尼电机，永磁无刷阻尼电机使用电磁阻尼的工作原理，当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动的这种现象。

在磁场中转动的线圈，会产生感应电动势。线圈的外电路闭合，闭合线圈与磁极发生切割磁感线的运动时，由于闭合线圈所穿透的磁通量发生变化，闭合线圈会产生感应电流。磁场对感应电流将产生安培力，形成与原来转动方向相反的力偶矩，对线圈的转动起阻尼作用。

同时，闭合线圈外电路连接有可调功率电阻，在永磁无刷阻尼电机转轴转动，电机磁钢所产生磁场就会提供反向的阻尼转矩。永磁无刷阻尼电机的工作过程就是一个消耗能量的过程，并且连接有可调功率电阻，有一部分能量就会消耗在功率电阻，防止永磁无刷阻尼电机局部过热，提高其安全性。可以通过可调功率电阻调节闭合电路电阻阻值，继而调节感应电流大小，感应电流的大小就会影响永磁无刷阻尼电机的阻尼转矩和阻尼系数，故可以通过可调功率电阻调节永磁无刷阻尼电机的阻尼系数。

最后，在齿轮增速机构与永磁无刷阻尼电机之间增加了力矩限制器，当外界转速过高，力矩限制器摩擦打滑，保护阻尼电机。当永磁无刷阻尼电机和齿轮增速机构发生卡滞时，可以通过力矩限制器进行超控，提高飞机的安全性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，其特征在于：包括齿轮增速机构、力矩限制器、永磁无刷阻尼电机、可调功率电阻，所述的齿轮增速机构包括Z1Z2、Z3Z4、Z5Z6、Z7Z8、Z9Z10五级直齿传动，所述的力矩限制器位于Z3Z4、Z5Z6直齿传动之间，所述的Z9Z10直齿传动与永磁无刷阻尼电机连接，可调功率电阻与永磁无刷阻尼电机的电枢绕组连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，其特征在于：所述的力矩限制器是摩擦打滑力矩限制器。

3.根据权利要求1所述的一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，其特征在于：所述的可调功率电阻通过电枢绕组引出线与永磁无刷阻尼电机的电枢绕组连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，其特征在于：所述的可调功率电阻由Y型连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，其特征在于：所述的可调功率电阻为滑动变阻器。

6.根据权利要求1所述的一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，其特征在于：所述的每级直齿传动均包括两个相互啮合的齿轮。

7.根据权利要求1所述的一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，其特征在于：所述的Z9Z10直齿传动与永磁无刷阻尼电机的输入轴连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于永磁无刷阻尼电机的电磁阻尼器，其特征在于：通过调节可调功率电阻阻值，实现永磁无刷阻尼电机阻尼系数的调节。