CN112644694B - 一种电磁能量转化液压刹车集成装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种电磁能量转化液压刹车集成装置，所述集成装置设置在起落架主轴和机轮之间，所述集成装置包括固定盘、磁性发电组件和液压刹车组件，所述固定盘与所述起落架主轴的下端固定连接，所述固定盘与所述机轮之间通过转轴可转动连接，所述磁性发电组件和所述液压刹车组件设置在所述固定盘与所述机轮之间；本公开通过设置磁性发电组件和液压刹车组件，在飞机进行着陆时，在着陆的过程中将飞机自身的动能转化为电能，并通过电能驱动液压刹车组件提供刹车压力，在无源输入的情况下，实现了刹车功能。

Description

一种电磁能量转化液压刹车集成装置
技术领域
本公开涉及飞机刹车领域，尤其涉及一种电磁能量转化液压刹车集成装置。
背景技术
刹车过程是一种能量的耗散过程，采用适当的方式快速耗散掉这些能量就可以缩短着陆的滑跑距离，实现快速制动的目标。目前飞机采用的刹车方式包括气动刹车、传统长管路液压刹车、机械刹车等结构。对于气动刹车，存在刹车力度较轻(刹车压力不高)及发热严重的问题；对于传统长管路液压刹车，存在“跑冒滴漏”清洁程度差维修困难等问题；对于机械刹车，存在卡死难解除的关键问题。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种电磁能量转化液压刹车集成装置。
根据本公开的一种电磁能量转化液压刹车集成装置，所述集成装置设置在起落架主轴和机轮之间，所述集成装置包括固定盘、磁性发电组件和液压刹车组件，所述固定盘与所述起落架主轴的下端固定连接，所述固定盘与所述机轮之间通过转轴可转动连接，所述磁性发电组件和所述液压刹车组件设置在所述固定盘与所述机轮之间；
所述磁性发电组件包括电磁发电机，所述电磁发电机固定设置在所述固定盘与所述机轮之间；
所述液压刹车组件包括液压组件和刹车组件，所述液压组件与所述固定盘固定连接，所述液压组件的电源输入端与所述电磁发电机的电源输出端电连接，所述刹车组件设置在所述固定盘与所述机轮之间，所述液压组件驱动所述刹车组件动作。
具体地，所述电磁发电机包括电磁定子和电磁动子，所述电磁动子固定设置在所述机轮的轮毂上，所述电磁定子固定设置在所述固定盘上，且所述电磁定子与所述电磁动子对应设置。
优选地，所述磁性发电组件还包括调理电路和蓄能电容，所述调理电路设置在所述电磁发电机的电源输出端与所述液压组件的电源输入端之间，所述蓄能电容与所述电磁发电机并联连接。
具体地，所述刹车组件包括刹车盘和制动装置，所述刹车盘与所述机轮的轮毂固定连接，所述制动装置与所述液压组件的动作端固定连接，所述刹车盘和所述制动装置对应设置。
优选地，所述固定盘、所述机轮、所述电磁定子、所述电磁动子和所述刹车盘均同轴设置，所述电磁定子和所述制动装置设置在所述固定盘的外侧面，所述电磁动子和所述刹车盘设置在所述机轮的轮毂内侧面。
具体地，所述液压组件包括电机、液压泵、油箱、刹车控制组件和作动器，所述电机的电源输入端与所述调理电路的电源输出端电连接，所述电机的转矩输出端与所述液压泵的转矩输入端连接，所述液压泵的液压油输入端通过低压油路与所述油箱连通，所述液压泵的液压油输出端通过高压油路和所述刹车控制组件与所述作动器连通，所述刹车控住组件与所述油箱之间设置有回油油路，所述作动器的动作端与所述制动装置连接。
具体地，所述刹车控制组件包括刹车控制***和至少两个刹车控制阀，所述刹车控制阀与所述刹车控制***电连接，两个所述刹车控制阀分别设置在所述高压油路和所述回油油路上。
进一步，所述液压组件还包括蓄能器和安全阀，所述蓄能器设置在所述高压油路上，所述安全阀设置在所述高压油路和所述低压油路之间，且所述安全阀与所述高压油路的连接点为所述蓄能器的后方。
具体地，所述起落架主轴与所述固定盘的内侧面固定连接，所述起落架主轴与所述固定盘的中轴线垂直设置。
根据本公开的至少一个实施方式，本公开通过设置磁性发电组件和液压刹车组件，在飞机进行着陆时，在着陆的过程中将飞机自身的动能转化为电能，并通过电能驱动液压刹车组件提供刹车压力，在无源输入的情况下，实现了刹车功能。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是根据本公开所述的一种电磁能量转化液压刹车集成装置的结构框图。
图2是根据本公开所述的一种电磁能量转化液压刹车集成装置的主视图。
图3是根据本公开所述的一种电磁能量转化液压刹车集成装置的***图。
附图标记：1-起落架主轴，2-液压刹车组件，3-电磁动子，4-电磁定子，5-机轮，6-轮毂，7-固定盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
如图1所示，一种电磁能量转化液压刹车集成装置，包括固定盘7、磁性发电组件和液压刹车组件2，磁性发电组件包括磁性装置动子(电磁动子3)、磁性装置定子(电磁定子4)、电容(蓄能电容)；液压刹车组件2包括电机、液压泵、油箱、蓄能器、安全阀、刹车控制器和作动器。
如图2所示，一种电磁能量转化液压刹车集成装置，集成装置设置在起落架主轴1和机轮5之间，固定盘7与起落架主轴1的下端固定连接，固定盘7与机轮5之间通过转轴可转动连接，磁性发电组件和液压刹车组件2设置在固定盘7与机轮5之间，起落架主轴1与固定盘7的内侧面固定连接，起落架主轴1与固定盘7的中轴线垂直设置。
磁性发电组件(部分元件)、蓄能电容、电机、液压泵、蓄能器、油箱、刹车控制阀、安全阀等设计成一个集成的液压包依附于起落架上。
飞机着陆时自身的动能大，通过磁性发电组件将飞机的动能转化为电能输送到高集成化的液压包中，最终提供MPa级别的刹车压力，实现快速刹车的目的，替代长管路的能量输送，减轻飞机自身重量。
磁性发电组件包括电磁发电机、调理电路和蓄能电容，电磁发电机固定设置在固定盘7与机轮5之间，调理电路设置在电磁发电机的电源输出端与液压组件的电源输入端之间，蓄能电容与电磁发电机并联连接。
电磁发电机包括电磁定子4和电磁动子3，电磁动子3固定设置在机轮5的轮毂6上，电磁定子4固定设置在固定盘7上，且电磁定子4与电磁动子3对应设置。
电磁动子3贴附于机轮5的轮毂6之上，随机轮5一同旋转，作为电磁发电机的动子，电磁定子4(采用线圈缠绕的固定形式)固定在固定盘7上，面向电磁动子3。
机轮5高速转动时，通过电磁感应现象产生的随机轮5转速变化的直流电压，电磁发电机并联蓄能电容。
当发电能力充足时，进行两部分供给，一部分储存到蓄能电容中，另一部分直接输送到液压组件中进行使用。
当发电能力不足时，之前储存在蓄能电容的能量进行放电，输送到液压组件中进行使用。
在液压刹车组件2中，由液压组件带动刹车组件动作，实现飞机的减速刹车能力，该装置具有体积小、无能源输入的优点。
液压刹车组件2包括液压组件和刹车组件，液压组件与固定盘7固定连接，液压组件的电源输入端与电磁发电机的电源输出端电连接，刹车组件设置在固定盘7与机轮5之间，液压组件驱动刹车组件动作。
刹车组件包括刹车盘和制动装置，刹车盘与机轮5的轮毂6固定连接，制动装置与液压组件的动作端固定连接，刹车盘和制动装置对应设置。
液压组件包括电机、液压泵、油箱、刹车控制组件和作动器，电机的电源输入端与调理电路的电源输出端电连接，电机的转矩输出端与液压泵的转矩输入端连接，液压泵的液压油输入端通过低压油路与油箱连通，液压泵的液压油输出端通过高压油路和刹车控制组件与作动器连通，刹车控住组件与油箱之间设置有回油油路，作动器的动作端与制动装置连接。
刹车控制组件包括刹车控制***和至少两个刹车控制阀，刹车控制阀与刹车控制***电连接，两个刹车控制阀分别设置在高压油路和回油油路上。
当刹车控制组件判定可以进行刹车时，电机驱动液压泵工作，液压泵将油箱内的液压油泵入刹车控制组件，通过刹车控制组件将高压油输入作动器，通过作动器带动制动装置动作，通过制动装置与刹车盘之间的摩擦实现刹车操作。
制动装置可以为制动钳、制动片等刹车制动装置。
刹车完成后，通过刹车控制组件将作动器内的液压油回流至油箱内，实现刹车的松开。
刹车控制阀只为其中的一种实施例，也可以通过其它的阀门组件来实现对作动器的控制，例如四通伺服阀等。
液压组件还包括蓄能器和安全阀，蓄能器设置在高压油路上，安全阀设置在高压油路和低压油路之间，且安全阀与高压油路的连接点为蓄能器的后方。
通过设置蓄能器和安全阀，可以提前进行蓄能操作，提升刹车效率，同时可以通过安全阀将压力过高的液压油回流至油箱，避免作动器被损坏。
固定盘7、机轮5、电磁定子4、电磁动子3和刹车盘均同轴设置，电磁定子4和制动装置设置在固定盘7的外侧面，电磁动子3和刹车盘设置在机轮5的轮毂6内侧面。
通过将各部件同轴设置，可以避免出现切向力，影响转轴以及各部件的工作效率。
下面结合图1、图2和图3对上述整体集成装置的工作流程进行说明：
高速工况：当飞机落地时，在刚落地的几秒时间内是不会进行刹车操作的，机轮5会充分的旋转起来，此时本公开的电磁定子4和电磁动子3相对运动，在电磁感应的原理下进行发电。
虽然没有进行刹车操作，液压刹车组件2没有作动，但是电磁发电机所产生的电能已经存入到并联的蓄能电容当中。
当轮速持续稳定后，刹车控制***判断可以进行刹车，此时刹车控制***控制向液压组件输送电能，磁性发电组件产生的输出电压通过调理电路设定在电机恒定工作点，满足电机带动液压泵工作的需要。
刹车控制阀也同时开启，整个装置的液压部分闭环，并开始供压，压力推动作动器对制动装置施加作用力，使制动装置挤压摩擦刹车盘，多余的流量通过固定的安全阀进行溢流，同时设计蓄能器使刹车控制阀开启时产生的波动平稳下来。最终作动器挤压刹车盘产生制动力矩，使得飞机快速的停下来。
低速工况：当飞机速度下降，机轮5的转速低于磁性发电装置的发电转速时，调理电路进行切换能量输入，切换到蓄能电容进行单独的放电，满足电机的需求，实现让飞机停下的能力。
本共开利用飞机落地时的刹车逻辑过程和刹车中机轮5与固定盘7的相对运动，通过非接触的方式——电磁特性设计的磁性发电组件转化为电能进行使用，做到了无源输入。
对于高速着陆过程前期，磁性发电装置发电能力强，多出来的能量通过与其并联的蓄能电容进行储存，同时还可以满足电机需要的电能。当轮速逐渐降低时，切断磁性发电组件的供应，完全使用蓄能电容进行放电，满足电机需要的电压，能量的利用率更高。
整个装置和原有零件没有运动级别的配合，安全性高，液压部分的结构是完全封闭、集成化的形式，解决了传统液压管路运送能量的，泄露问题和管路重量问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (6)

1.一种电磁能量转化液压刹车集成装置，其特征在于，所述集成装置设置在起落架主轴和机轮之间，所述集成装置包括固定盘、磁性发电组件和液压刹车组件，所述固定盘与所述起落架主轴的下端固定连接，所述固定盘与所述机轮之间通过转轴可转动连接，所述磁性发电组件和所述液压刹车组件设置在所述固定盘与所述机轮之间；
所述磁性发电组件包括电磁发电机，所述电磁发电机固定设置在所述固定盘与所述机轮之间；
所述液压刹车组件包括液压组件和刹车组件，所述液压组件与所述固定盘固定连接，所述液压组件的电源输入端与所述电磁发电机的电源输出端电连接，所述刹车组件设置在所述固定盘与所述机轮之间，所述液压组件驱动所述刹车组件动作；
所述磁性发电组件还包括调理电路和蓄能电容，所述调理电路设置在所述电磁发电机的电源输出端与所述液压组件的电源输入端之间，所述蓄能电容与所述电磁发电机并联连接；
所述刹车组件包括刹车盘和制动装置，所述刹车盘与所述机轮的轮毂固定连接，所述制动装置与所述液压组件的动作端固定连接，所述刹车盘和所述制动装置对应设置；
所述液压组件包括电机、液压泵、油箱、刹车控制组件和作动器，所述电机的电源输入端与所述调理电路的电源输出端电连接，所述电机的转矩输出端与所述液压泵的转矩输入端连接，所述液压泵的液压油输入端通过低压油路与所述油箱连通，所述液压泵的液压油输出端通过高压油路和所述刹车控制组件与所述作动器连通，所述刹车控制组件与所述油箱之间设置有回油油路，所述作动器的动作端与所述制动装置连接。
2.如权利要求1所述的一种电磁能量转化液压刹车集成装置，其特征在于，所述电磁发电机包括电磁定子和电磁动子，所述电磁动子固定设置在所述机轮的轮毂上，所述电磁定子固定设置在所述固定盘上，且所述电磁定子与所述电磁动子对应设置。
3.如权利要求2所述的一种电磁能量转化液压刹车集成装置，其特征在于，所述固定盘、所述机轮、所述电磁定子、所述电磁动子和所述刹车盘均同轴设置，所述电磁定子和所述制动装置设置在所述固定盘的外侧面，所述电磁动子和所述刹车盘设置在所述机轮的轮毂内侧面。
4.如权利要求1所述的一种电磁能量转化液压刹车集成装置，其特征在于，所述刹车控制组件包括刹车控制***和至少两个刹车控制阀，所述刹车控制阀与所述刹车控制***电连接，两个所述刹车控制阀分别设置在所述高压油路和所述回油油路上。
5.如权利要求1所述的一种电磁能量转化液压刹车集成装置，其特征在于，所述液压组件还包括蓄能器和安全阀，所述蓄能器设置在所述高压油路上，所述安全阀设置在所述高压油路和所述低压油路之间，且所述安全阀与所述高压油路的连接点为所述蓄能器的后方。
6.如权利要求3所述的一种电磁能量转化液压刹车集成装置，其特征在于，所述起落架主轴与所述固定盘的内侧面固定连接，所述起落架主轴与所述固定盘的中轴线垂直设置。
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