一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，屬于機(jī)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型包括手動(dòng)把手、手動(dòng)受力液壓管、受力傳感器、位置傳感器、電磁助力導(dǎo)軌、電控板、電控供電線、蓄電池、信號(hào)線、U形電磁鐵線圈供電線、手動(dòng)推桿滑槽、手動(dòng)把手基座、液壓傳力活塞；受力傳感器、位置傳感器分別通過(guò)信號(hào)線與電控板連接，電控板通過(guò)U形電磁鐵線圈供電線與電磁助力導(dǎo)軌相連。本實(shí)用新型不使用電機(jī)，無(wú)需把運(yùn)動(dòng)指令傳遞給電動(dòng)機(jī)，這就完全消除了超調(diào)；手動(dòng)把手通過(guò)受力液壓管與推力輸出端直接連接，實(shí)現(xiàn)了人與工作端面的直接聯(lián)系，手感強(qiáng)烈，操控實(shí)時(shí)精準(zhǔn)；結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，可靠性高，降低了制造成本，極具市場(chǎng)前景。
【專利說(shuō)明】一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，屬于機(jī)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前線性運(yùn)動(dòng)助力主要采用機(jī)械液壓助力和電動(dòng)助力兩類。
[0003]機(jī)械液壓助力系統(tǒng):機(jī)械液壓助力系統(tǒng)的主要組成部分有液壓泵、油管、壓力流體控制閥、V型傳動(dòng)皮帶、儲(chǔ)油罐等等。這種助力方式是將一部分發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)化成液壓泵壓力，對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)施加輔助作用力，從而實(shí)現(xiàn)助力運(yùn)動(dòng)。液壓助力中，油泵是必備部件，它可以將輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為油液的壓力，無(wú)形中就被消耗了一部分能量，因而能耗比較高；液壓系統(tǒng)的管路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，各種控制油液的閥門數(shù)量繁多，后期的保養(yǎng)維護(hù)需要成本；整套油路經(jīng)常保持高壓狀態(tài)，使用壽命也會(huì)受到影響，這些都是機(jī)械液壓助力系統(tǒng)的缺點(diǎn)所在。其優(yōu)勢(shì)有:控制臂與助力臂之間全部是機(jī)械部件連接，操控精準(zhǔn)，信息反饋豐富；技術(shù)成熟，可靠性高，平均制造成本低。機(jī)械液壓助力大幅消耗動(dòng)力源能量，所以人們?cè)诖嘶A(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出了更節(jié)省能耗的電子液壓助力運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。電子液壓助力的原理與機(jī)械液壓助力基本相同，不同的是油泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)助力力度可變。電控單元可根據(jù)獲取數(shù)據(jù)通過(guò)控制轉(zhuǎn)向控制閥的開(kāi)啟程度改變油液壓力，從而實(shí)現(xiàn)助力力度的大小調(diào)節(jié)。電子液壓助力擁有機(jī)械液壓助力的大部分優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還降低了能耗，反應(yīng)也更加靈敏，轉(zhuǎn)向助力大小也能根據(jù)轉(zhuǎn)角、車速等參數(shù)自行調(diào)節(jié)，更加人性化。不過(guò)引入了很多電子單元，其制造、維修成本也會(huì)相應(yīng)增加，使用穩(wěn)定性也不如機(jī)械液壓式的牢靠。
[0004]電動(dòng)助力運(yùn)動(dòng)系統(tǒng):在這套系統(tǒng)里不再有油液、管路，取而代之的是直接干脆的電子線路和設(shè)備，主要組件有電控單元、位置傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、電動(dòng)機(jī)等等，其原理是:傳感器把采集到的位置、運(yùn)動(dòng)速度、受力信息輸送給ECU，ECU決定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流大小，把指令傳遞給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)將輔助動(dòng)力施加到運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，這樣實(shí)時(shí)調(diào)整的轉(zhuǎn)向助力便得以實(shí)現(xiàn)。由于電子部件較多，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性都不如機(jī)械式部件；由于決定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流大小，把指令傳遞給電動(dòng)機(jī)，控制程序成為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)核心技術(shù)，很難完全消除超調(diào)，該系統(tǒng)隔離了操控者與實(shí)際運(yùn)動(dòng)的直接聯(lián)系，使得感知信息匱乏；且成本較高等等，這些都是電動(dòng)助力系統(tǒng)的劣勢(shì)所在。
[0005]具有電子助力的優(yōu)勢(shì)，又有液壓助力的路感，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，這樣兼具多向優(yōu)點(diǎn)的助力裝置是市場(chǎng)急需的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，采用電磁助力導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力，克服現(xiàn)有機(jī)械液壓助力系統(tǒng)能耗比較高、管路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、各種控制油液的閥門數(shù)量繁多、電動(dòng)助力系統(tǒng)中該系統(tǒng)隔離了人與實(shí)際運(yùn)動(dòng)的直接聯(lián)系、存在超調(diào)等缺陷，避免兩類助力系統(tǒng)存在的諸多缺點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型技術(shù)方案是:一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，包括手動(dòng)把手1、手動(dòng)受力液壓管2、受力傳感器3、位置傳感器4、電磁助力導(dǎo)軌5、電控板6、電控供電線7、蓄電池8、信號(hào)線9、U形電磁鐵線圈供電線20、手動(dòng)推桿滑槽26、手動(dòng)把手基座29、液壓傳力活塞30 ;手動(dòng)把手I與手動(dòng)受力液壓管2相連，受力傳感器3轉(zhuǎn)軸和位置傳感器4安置于手動(dòng)推桿滑槽26上的手動(dòng)把手基座29內(nèi)，手動(dòng)把手基座29與電磁助力導(dǎo)軌5之間設(shè)置手動(dòng)受力液壓管2，手動(dòng)受力液壓管2兩端設(shè)有液壓傳力活塞30，受力傳感器3、位置傳感器4分別通過(guò)信號(hào)線9與電控板6連接，電控板6通過(guò)U形電磁鐵線圈供電線20與電磁助力導(dǎo)軌5相連，蓄電池8與電控供電線7相連。[0008]所述電磁助力導(dǎo)軌5包括U形電磁鐵10、U形電磁鐵固定槽14、推力滑塊磁齒15、推力滑塊17、推力輸出端18、推力滑塊磁齒線圈供電線21 ；電磁助力導(dǎo)軌5裝有U形電磁鐵固定槽14，該固定槽固定在主力設(shè)備機(jī)體之上，U形電磁鐵固定槽14內(nèi)設(shè)有U型電磁鐵10，U型電磁鐵10上纏繞U型電磁鐵線圈，導(dǎo)軌均分設(shè)有A、B兩類U型電磁鐵線圈，A類線圈分別是奇數(shù)項(xiàng)L1、L3、L5、…L2n+1，B類U型電磁鐵線圈分別是偶數(shù)項(xiàng)L2、L4、L6、…、L2n，兩類線圈根據(jù)位置信號(hào)輪流通電后產(chǎn)生U型電磁鐵線圈N極12和U型電磁鐵線圈S極13，共計(jì)2XnX2X2個(gè)磁極，所有磁極均分導(dǎo)軌，η的取值范圍根據(jù)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度來(lái)確定U型電磁鐵(η取值越密，控制越精密)，電磁助力導(dǎo)軌5的直徑根據(jù)U型電磁鐵尺寸來(lái)確定，U型電磁鐵10的尺寸則根據(jù)助力的強(qiáng)度來(lái)確定，推力滑塊17上裝有多個(gè)推力滑塊磁齒15，推力滑塊17的下面設(shè)有推力輸出端18，電控板6與推力滑塊磁齒線圈供電線21連接。
[0009]所述推力滑塊磁齒15的數(shù)量根據(jù)助力的強(qiáng)度來(lái)確定，推力滑塊磁齒15和U形電磁鐵10之間的間隙小于3mm ;推力滑塊磁齒15的寬度小于U型電磁鐵磁極的間隔，推力滑塊磁齒為電磁鐵，具有組合結(jié)構(gòu)，推力滑塊17上設(shè)置m組推力滑塊磁齒15，每一組磁齒的電磁線圈為同一根繞向相反的兩線圈構(gòu)成，形成一對(duì)磁力相反的電磁鐵，推力滑塊17上下設(shè)置推力滑塊滑動(dòng)滾珠16，推力滑塊磁齒線圈供電線21吊掛在掛線滑桿11之下，U形電磁鐵線圈供電線20位于電磁鐵線圈供電線線管19內(nèi)。
[0010]所述位置傳感器4包括觸發(fā)葉片22，霍爾集成塊23、霍爾傳感器24、導(dǎo)板25、手動(dòng)推桿滑槽26、位置霍爾傳感器磁鐵27 ;手動(dòng)推桿滑槽26位于位置傳感器4的底部，手動(dòng)推桿滑槽26內(nèi)安裝有位置霍爾傳感器磁鐵27，位置霍爾傳感器磁鐵27條狀排列，傳感器磁鐵數(shù)量為4n，均分手動(dòng)推桿滑槽26，相鄰永磁鐵極性互為相反，霍爾傳感器24設(shè)置向下凹槽，位置霍爾傳感器磁鐵27處于凹槽內(nèi)，霍爾傳感器24設(shè)置在手動(dòng)推桿滑槽26上方、其內(nèi)橫向設(shè)置導(dǎo)板25，觸發(fā)葉片22設(shè)置在弧形凹槽一側(cè)，觸發(fā)葉片22后面設(shè)置霍爾集成塊23，受力傳感器3由安裝在手動(dòng)把手基座29前后的壓電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，與霍爾傳感器24連接。
[0011]所述液壓傳力活塞30外面設(shè)有液壓傳力活塞缸31，液壓傳力活塞缸31與手動(dòng)把手基座29連接為一體，液壓傳力活塞30通過(guò)連接桿與手動(dòng)把手I連接，液壓傳力活塞缸31與液壓傳力活塞30之間的壓力或拉力就能存在于手動(dòng)把手基座29和手動(dòng)把手I之間，操控者就能感受到推力輸出端18通過(guò)液壓傳力活塞30傳遞過(guò)來(lái)的力，F(xiàn)=PS, S為活塞截面積，P為推力輸出端壓強(qiáng)，推力輸出端18的輸出端設(shè)有工作端面32,推力輸出端18和工作端面32之間設(shè)有彈性元件33，推力輸出端18將推力或拉力通過(guò)彈性元件33傳遞給受力體，手動(dòng)把手I能夠通過(guò)手動(dòng)受力液壓管2直接感受到受力體施加的反作用力。
[0012]所述電控板6包括兩路信號(hào)放大電路，U形電磁鐵10的A類L2n+1線圈與B類L2n電磁鐵線圈并聯(lián)，構(gòu)成一組完備的U形電磁鐵10電磁鐵線圈，該組線圈中的A類L2n+1線圈輸入端與三極管Ta2n射極相連通，該組線圈中的B類L2n電磁鐵線圈輸入端與三極管Tb2n射極相連通，該組所有線圈的輸出端連通接地，每一組電磁鐵線圈由相鄰m+1個(gè)A類U形電磁鐵線圈和相鄰m個(gè)B類U形電磁鐵線圈并聯(lián)構(gòu)成，推力滑塊磁齒15總計(jì)m組磁齒線圈并聯(lián)，其中磁齒線圈為繞向相反的兩線圈串聯(lián)構(gòu)成，電源正負(fù)極之間設(shè)置有電容C。
[0013]如圖7-8所示，在工作過(guò)程中，電控板6包括兩路信號(hào)放大電路，分別用于放大受力信號(hào)和位置信號(hào)，位置信號(hào)需整理放大成為方波電壓，對(duì)應(yīng)位置霍爾傳感器磁鐵27的排列形式，相鄰方波電壓相反，幅值相等，受力傳感器3給出受力信號(hào)，輸入電控板6進(jìn)行放大，受力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓幅值的大小對(duì)應(yīng)于受力的大小，電壓的正負(fù)對(duì)應(yīng)受力的方向，利用全對(duì)稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)波進(jìn)行分離，正波電壓通過(guò)三極管Ta2、Ta4、…、Ta2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于正波電壓；負(fù)波電壓通過(guò)三極管Tb2、Tb4、…、Tb2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于負(fù)波電壓，采用m組推力滑塊磁齒15,每一組磁齒的電磁線圈為同一根繞向相反的兩線圈構(gòu)成，形成一對(duì)磁力相反的電磁鐵，若是正波電壓，打開(kāi)三極管Ta2、Ta4、…、Ta2n, A類U型電磁鐵的電磁線圈L1、L3、L5、…、L2n+1與B類U型電磁鐵的電磁線圈L2、L4、L6、…、L2n輪流通電，構(gòu)成電磁鐵，U形電磁鐵一側(cè)均為U形電磁鐵線圈N極12，另一側(cè)則為U形電磁鐵線圈S極13，共計(jì)有4個(gè)A類U形電磁線圈通電，U形電磁鐵之間的推力滑塊磁齒15的磁極為NS，對(duì)應(yīng)一側(cè)的磁極為N極,該磁齒處于兩N極之間,產(chǎn)生一個(gè)推力；對(duì)應(yīng)的另一側(cè)為S極，同樣,該磁齒處于兩S極之間，也產(chǎn)生一個(gè)推力，三組磁齒形成合力；若是負(fù)波電壓通過(guò)三極管Tb2、Tb4、…、Tb2n基極控制該三極管射極電流大小，電流方向相反，A類U型電磁鐵的電磁線圈L1、L3、L5、…、L2n+1與B類U型電磁鐵的電磁線圈L2、L4、L6、…、L2n輪流通電，則所有磁極反向，力的方向相反，在對(duì)應(yīng)U型電磁鐵的電磁線圈Li前反向設(shè)置一對(duì)二極管Di,保證該電磁線圈在一種電流狀況下工作，磁力的強(qiáng)弱決于磁齒線圈和U形線圈電流的大小，線圈電流又決定于受力傳感器3所受力的大小，受力傳感器3所受的力通過(guò)手動(dòng)受力液壓管2直接感受到受力體施加的反作用力。這樣的推力輸出端18助力嚴(yán)格正比于人施加在受力傳感器3上的力，既不會(huì)滯后也不會(huì)超前，這在原理上就杜絕了超調(diào)的產(chǎn)生。
[0014]位置信號(hào)被放大成為方波電壓，根據(jù)位置霍爾傳感器磁鐵27的排列形式，相鄰方波電壓相反，幅值相等，利用全對(duì)稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)方波進(jìn)行分離，正方波電壓控制三極管Tal、Ta3、-,Ta2n+1的開(kāi)啟和關(guān)斷，出現(xiàn)正方波打開(kāi)三極管，否則關(guān)斷，負(fù)方波電壓控制三極管Tbl、Tb3、…、Tb2n+1開(kāi)啟和關(guān)斷，出現(xiàn)負(fù)方波打開(kāi)三極管，否則關(guān)斷；這樣就讓相應(yīng)的電磁線圈處于工作狀態(tài)。方波信號(hào)傳感器采用的是霍爾傳感器24，霍爾信號(hào)發(fā)生器為有源器件，它需要提供電源才能工作，霍爾集成塊23的電源由電瓶提供?；魻柤呻娐份敵黾?jí)的集電極為開(kāi)路輸出形式，霍爾信號(hào)發(fā)生器有三根引出線，其中一根是電源輸入線，一根是霍爾信號(hào)輸出線，一根是接地線。當(dāng)電流通過(guò)放在磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體基片(稱霍爾元件)且電流方向和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，在垂直于電流和磁通的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上即產(chǎn)生一個(gè)電壓，這個(gè)電壓稱為霍爾電壓。霍爾電壓的高低與通過(guò)的電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比?；魻栃盘?hào)發(fā)生器的特點(diǎn):第一:工作可靠性高，霍爾信號(hào)發(fā)生器無(wú)磨損部件，不受灰塵、油污的影響，無(wú)調(diào)整部件，小型堅(jiān)固，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；第二:霍爾信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓信號(hào)與葉輪葉片的位置有關(guān)，但與葉輪葉片的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)它與磁通變化的速率無(wú)關(guān)，它與磁感應(yīng)信號(hào)發(fā)生器不同，它不受方向盤轉(zhuǎn)速的影響，使得三極管處于正確穩(wěn)定的工作狀態(tài)。這是電磁傳感器不具有的。這一特性正是本實(shí)用新型所需要的。
[0015]可采用市場(chǎng)出售的壓電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成受力傳感器3，將該受力傳感器3的輸出信號(hào)按要求進(jìn)行整理，即滿足電壓幅值的大小對(duì)應(yīng)于受力的大小，電壓的正負(fù)對(duì)應(yīng)受力方向。利用全對(duì)稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)波進(jìn)行分離，正波電壓通過(guò)三極管Ta2、Ta4、…、Ta2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于正波電壓；負(fù)波電壓通過(guò)三極管Tb2、Tb4、…、Tb2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于負(fù)波電壓。
[0016]位置信號(hào)通過(guò)奇數(shù)三極管控制打開(kāi)和關(guān)閉；受力信號(hào)通過(guò)偶數(shù)項(xiàng)的三極管來(lái)控制電流強(qiáng)弱，如圖7和圖8所示，從圖8中可以看出，產(chǎn)生A類電磁鐵線圈效應(yīng)通過(guò)奇數(shù)類Ta和Tb串接共同管控電磁線圈Li，奇數(shù)類三極管和偶數(shù)類三極管之間通過(guò)一對(duì)二極管Di分開(kāi)，產(chǎn)生B類電磁鐵線圈效應(yīng)通過(guò)偶數(shù)類Ta和Tb串接共同管控電磁線圈Li，由于二極管的單向?qū)ㄐ?，使得奇?shù)類Ta和Tb工作時(shí)線圈內(nèi)具有正電流，產(chǎn)生A類電磁鐵效應(yīng)；而偶數(shù)類Ta和Tb工作時(shí)線圈內(nèi)具有反電流，產(chǎn)生B類電磁鐵效應(yīng)。這里Ta類三極管負(fù)責(zé)何時(shí)打開(kāi)和關(guān)閉線圈電流；Tb類三極管負(fù)責(zé)線圈電流大小，兩者協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)電磁線圈Li的有序控制。
[0017]位置信號(hào)控制電磁線圈處于可工作狀態(tài)，受力信號(hào)控制電磁線圈的電流大小，SP決定助力受力的大小，兩者協(xié)調(diào)才能正確工作。
[0018]η是霍爾傳感器磁鐵27的數(shù)量，對(duì)于位置傳感器4而言，位移量由位置傳感器的長(zhǎng)度決定，位置傳感器安裝有η個(gè)位置霍爾傳感器磁鐵27，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，安裝的霍爾傳感器磁鐵27越多，若位置傳感器4的長(zhǎng)度為H，兩個(gè)傳感器磁鐵的間距為h，那么n=H/h。若霍爾傳感器磁鐵27的寬度為Λ h=0.3~lcm，兩個(gè)傳感器磁鐵的間距略寬于Λ h，則h= Δ h+0.1cm。由此根據(jù)位置傳感器的長(zhǎng)度H決定了 η的數(shù)量，H是由設(shè)備助力長(zhǎng)度確定，例如10-30cm。
[0019]m是推力滑塊17上裝有多個(gè)推力滑塊磁齒15的數(shù)量，m的數(shù)量由助理的大小確定，設(shè)每一推力滑塊磁齒15產(chǎn)生的電磁力為Fi，需要助力的力量是F=F1+F2+…+Fi+…+Fm，共計(jì)m個(gè)推力滑塊磁齒。
[0020]m與η的關(guān)系:U形電磁鐵固定槽14的長(zhǎng)度決定了設(shè)備助力移動(dòng)的長(zhǎng)度L，該長(zhǎng)度分布有η組A類及B類磁極，每一類磁極的數(shù)量等于m，即與推力滑塊磁齒15的磁極數(shù)量m對(duì)應(yīng)相等。每一組A類及B類磁極的組合長(zhǎng)度為Λ L，Λ L內(nèi)包含m對(duì)磁極，那么n=L/ Δ L。L的長(zhǎng)度由設(shè)備助力范圍長(zhǎng)度來(lái)確定。例如1-3米。運(yùn)動(dòng)范圍的擴(kuò)大:在位置傳感器4上移動(dòng)h，在U形電磁鐵固定槽14的移動(dòng)量就是AL，運(yùn)動(dòng)按比例放大，助力也按比例放大。例如如果采用上述比例，AL=10h。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型中采用電磁助力導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)助力，助力大小根據(jù)磁鐵數(shù)量和磁鐵大小設(shè)置；由于本實(shí)用新型沒(méi)有采用電動(dòng)機(jī)，因而無(wú)需把推拉狀態(tài)的指令傳遞給電動(dòng)機(jī)，通過(guò)控制程序控制電動(dòng)助力系統(tǒng)，這就完全消除超調(diào)，手動(dòng)把手通過(guò)受力液壓管與推力輸出端直接連接，實(shí)現(xiàn)了人與工作端面的直接聯(lián)系，手感強(qiáng)烈，操控精準(zhǔn)；避免了現(xiàn)有電動(dòng)助力系統(tǒng)電子部件較多，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性都不如機(jī)械式部件的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，提高了可靠性高，降低了制造成本。實(shí)現(xiàn)了輕便、節(jié)能、響應(yīng)迅速的目標(biāo)，兼具多種優(yōu)點(diǎn)，極具市場(chǎng)前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0022]圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型電磁助力導(dǎo)軌截面示意圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型電磁助力導(dǎo)軌A-A剖面俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本實(shí)用新型受力傳感器及位置傳感器俯視剖面示意圖；
[0026]圖5為本實(shí)用新型霍爾傳感剖視示意圖；
[0027]圖6為本實(shí)用新型手動(dòng)受力液壓管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7為本實(shí)用新型受力及位置信號(hào)放大電路原理圖；
[0029]圖8為本實(shí)用新型電磁助力系統(tǒng)電路原理圖。
[0030]圖1-8中各標(biāo)號(hào)為:1-手動(dòng)把手，2-手動(dòng)受力液壓管,3-受力傳感器,4-位置傳感器，5-電磁助力導(dǎo)軌，6-電控板，7-電控供電線，8-蓄電池,9-信號(hào)線，IO-U形電磁鐵，11-掛線滑桿，12-U形電磁鐵線圈N極,13-U形電磁鐵線圈S極,14-U形電磁鐵固定槽，15-推力滑塊磁齒，16-推力滑塊滑動(dòng)滾珠，17-推力滑塊，18-推力輸出端，19-電磁鐵線圈供電線線管，20-U形電磁鐵線圈供電線，21-推力滑塊磁齒線圈供電線，22-觸發(fā)葉片，23-霍爾集成塊，24-霍爾傳感器，25-導(dǎo)板，26-手動(dòng)推桿滑槽，27-位置霍爾傳感器磁鐵，28-手動(dòng)受力推桿滑動(dòng)滾珠，29-手動(dòng)把手基座，30-液壓傳力活塞，31-液壓傳力活塞缸，32-工作端面,33-彈性兀件。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0032]實(shí)施例1:如圖1-8所示，一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，包括手動(dòng)把手1、手動(dòng)受力液壓管2、受力傳感器3、位置傳感器4、電磁助力導(dǎo)軌5、電控板6、電控供電線7、蓄電池8、信號(hào)線9、U形電磁鐵線圈供電線20、手動(dòng)推桿滑槽26、手動(dòng)把手基座29、液壓傳力活塞30 ;手動(dòng)把手I與手動(dòng)受力液壓管2相連，受力傳感器3轉(zhuǎn)軸和位置傳感器4安置于手動(dòng)推桿滑槽26上的手動(dòng)把手基座29內(nèi)，手動(dòng)把手基座29與電磁助力導(dǎo)軌5之間設(shè)置手動(dòng)受力液壓管2，手動(dòng)受力液壓管2兩端設(shè)有液壓傳力活塞30，受力傳感器3、位置傳感器4分別通過(guò)信號(hào)線9與電控板6連接，電控板6通過(guò)U形電磁鐵線圈供電線20與電磁助力導(dǎo)軌5相連，蓄電池8與電控供電線7相連。
[0033]所述電磁助力導(dǎo)軌5包括U形電磁鐵10、U形電磁鐵固定槽14、推力滑塊磁齒15、推力滑塊17、推力輸出端18、推力滑塊磁齒線圈供電線21 ；電磁助力導(dǎo)軌5裝有U形電磁鐵固定槽14，該固定槽固定在主力設(shè)備機(jī)體之上，U形電磁鐵固定槽14內(nèi)設(shè)有U型電磁鐵10，U型電磁鐵10上纏繞U型電磁鐵線圈，導(dǎo)軌均分設(shè)有A、B兩類U型電磁鐵線圈，兩類線圈根據(jù)位置信號(hào)輪流通電后產(chǎn)生U型電磁鐵線圈N極12和U型電磁鐵線圈S極13，推力滑塊17上裝有多個(gè)推力滑塊磁齒15，推力滑塊17的下面設(shè)有推力輸出端18，電控板6與推力滑塊磁齒線圈供電線21連接。
[0034]實(shí)施例2:如圖1-8所示，一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，包括手動(dòng)把手1、手動(dòng)受力液壓管2、受力傳感器3、位置傳感器4、電磁助力導(dǎo)軌5、電控板6、電控供電線7、蓄電池8、信號(hào)線9、U形電磁鐵線圈供電線20、手動(dòng)推桿滑槽26、手動(dòng)把手基座29、液壓傳力活塞30 ;手動(dòng)把手I與手動(dòng)受力液壓管2相連，受力傳感器3轉(zhuǎn)軸和位置傳感器4安置于手動(dòng)推桿滑槽26上的手動(dòng)把手基座29內(nèi)，手動(dòng)把手基座29與電磁助力導(dǎo)軌5之間設(shè)置手動(dòng)受力液壓管2，手動(dòng)受力液壓管2兩端設(shè)有液壓傳力活塞30，受力傳感器3、位置傳感器4分別通過(guò)信號(hào)線9與電控板6連接，電控板6通過(guò)U形電磁鐵線圈供電線20與電磁助力導(dǎo)軌5相連，蓄電池8與電控供電線7相連。
[0035]所述電磁助力導(dǎo)軌5包括U形電磁鐵10、U形電磁鐵固定槽14、推力滑塊磁齒15、推力滑塊17、推力輸出端18、推力滑塊磁齒線圈供電線21 ；電磁助力導(dǎo)軌5裝有U形電磁鐵固定槽14，該固定槽固定在主力設(shè)備機(jī)體之上，U形電磁鐵固定槽14內(nèi)設(shè)有U型電磁鐵10，U型電磁鐵10上纏繞U型電磁鐵線圈，導(dǎo)軌均分設(shè)有A、B兩類U型電磁鐵線圈，兩類線圈根據(jù)位置信號(hào)輪流通電后產(chǎn)生U型電磁鐵線圈N極12和U型電磁鐵線圈S極13，推力滑塊17上裝有多個(gè)推力滑塊磁齒15，推力滑塊17的下面設(shè)有推力輸出端18，電控板6與推力滑塊磁齒線圈供電線21連接。
[0036]所述推力滑塊磁齒15具有組合結(jié)構(gòu)，推力滑塊17上設(shè)置m組推力滑塊磁齒15，推力滑塊17上下設(shè)置推力滑塊滑動(dòng)滾珠16，推力滑塊磁齒線圈供電線21吊掛在掛線滑桿11之下，U形電磁鐵線圈供電線20位于電磁鐵線圈供電線線管19內(nèi)。
[0037]所述位置傳感器4包括觸發(fā)葉片22，霍爾集成塊23、霍爾傳感器24、導(dǎo)板25、手動(dòng)推桿滑槽26、位置霍爾傳感器磁鐵27 ;手動(dòng)推桿滑槽26位于位置傳感器4的底部，手動(dòng)推桿滑槽26內(nèi)安裝有位置霍爾傳感器磁鐵27，位置霍爾傳感器磁鐵27條狀排列，均分手動(dòng)推桿滑槽26，霍爾傳感器24設(shè)置向下凹槽，位置霍爾傳感器磁鐵27處于凹槽內(nèi)，霍爾傳感器24設(shè)置在手動(dòng)推桿滑槽26上方、其內(nèi)橫向設(shè)置導(dǎo)板25，觸發(fā)葉片22設(shè)置在弧形凹槽一偵牝觸發(fā)葉片22后面設(shè)置霍爾集成塊23，受力傳感器3由安裝在手動(dòng)把手基座29前后的壓電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，與霍爾傳感器24連接。
[0038]實(shí)施例3:如圖1-8所示，一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，包括手動(dòng)把手1、手動(dòng)受力液壓管2、受力傳感器3、位置傳感器4、電磁助力導(dǎo)軌5、電控板6、電控供電線7、蓄電池8、信號(hào)線9、U形電磁鐵線圈供電線20、手動(dòng)推桿滑槽26、手動(dòng)把手基座29、液壓傳力活塞30 ;手動(dòng)把手I與手動(dòng)受力液壓管2相連，受力傳感器3轉(zhuǎn)軸和位置傳感器4安置于手動(dòng)推桿滑槽26上的手動(dòng)把手基座29內(nèi)，手動(dòng)把手基座29與電磁助力導(dǎo)軌5之間設(shè)置手動(dòng)受力液壓管2，手動(dòng)受力液壓管2兩端設(shè)有液壓傳力活塞30，受力傳感器3、位置傳感器4分別通過(guò)信號(hào)線9與電控板6連接，電控板6通過(guò)U形電磁鐵線圈供電線20與電磁助力導(dǎo)軌5相連，蓄電池8與電控供電線7相連。
[0039]所述電磁助力導(dǎo)軌5包括U形電磁鐵10、U形電磁鐵固定槽14、推力滑塊磁齒15、推力滑塊17、推力輸出端18、推力滑塊磁齒線圈供電線21 ；電磁助力導(dǎo)軌5裝有U形電磁鐵固定槽14，該固定槽固定在主力設(shè)備機(jī)體之上，U形電磁鐵固定槽14內(nèi)設(shè)有U型電磁鐵10，U型電磁鐵10上纏繞U型電磁鐵線圈，導(dǎo)軌均分設(shè)有A、B兩類U型電磁鐵線圈，兩類線圈根據(jù)位置信號(hào)輪流通電后產(chǎn)生U型電磁鐵線圈N極12和U型電磁鐵線圈S極13，推力滑塊17上裝有多個(gè)推力滑塊磁齒15，推力滑塊17的下面設(shè)有推力輸出端18，電控板6與推力滑塊磁齒線圈供電線21連接。
[0040]所述推力滑塊磁齒15具有組合結(jié)構(gòu)，推力滑塊17上設(shè)置m組推力滑塊磁齒15，推力滑塊17上下設(shè)置推力滑塊滑動(dòng)滾珠16，推力滑塊磁齒線圈供電線21吊掛在掛線滑桿11之下，U形電磁鐵線圈供電線20位于電磁鐵線圈供電線線管19內(nèi)。
[0041]所述位置傳感器4包括觸發(fā)葉片22，霍爾集成塊23、霍爾傳感器24、導(dǎo)板25、手動(dòng)推桿滑槽26、位置霍爾傳感器磁鐵27 ;手動(dòng)推桿滑槽26位于位置傳感器4的底部，手動(dòng)推桿滑槽26內(nèi)安裝有位置霍爾傳感器磁鐵27，位置霍爾傳感器磁鐵27條狀排列，均分手動(dòng)推桿滑槽26，霍爾傳感器24設(shè)置向下凹槽，位置霍爾傳感器磁鐵27處于凹槽內(nèi)，霍爾傳感器24設(shè)置在手動(dòng)推桿滑槽26上方、其內(nèi)橫向設(shè)置導(dǎo)板25，觸發(fā)葉片22設(shè)置在弧形凹槽一偵牝觸發(fā)葉片22后面設(shè)置霍爾集成塊23，受力傳感器3由安裝在手動(dòng)把手基座29前后的壓電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，與霍爾傳感器24連接。
[0042]所述液壓傳力活塞30外面設(shè)有液壓傳力活塞缸31，液壓傳力活塞缸31與手動(dòng)把手基座29連接為一體，液壓傳力活塞30通過(guò)連接桿與手動(dòng)把手I連接，推力輸出端18的輸出端設(shè)有工作端面32，推力輸出端18和工作端面32之間設(shè)有彈性元件33。
[0043]實(shí)施例4:如圖1-8所示，一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，包括手動(dòng)把手1、手動(dòng)受力液壓管2、受力傳感器3、位置傳感器4、電磁助力導(dǎo)軌5、電控板6、電控供電線7、蓄電池8、信號(hào)線9、U形電磁鐵線圈供電線20、手動(dòng)推桿滑槽26、手動(dòng)把手基座29、液壓傳力活塞30 ;手動(dòng)把手I與手動(dòng)受力液壓管2相連，受力傳感器3轉(zhuǎn)軸和位置傳感器4安置于手動(dòng)推桿滑槽26上的手動(dòng)把手基座29內(nèi)，手動(dòng)把手基座29與電磁助力導(dǎo)軌5之間設(shè)置手動(dòng)受力液壓管2，手動(dòng)受力液壓管2兩端設(shè)有液壓傳力活塞30，受力傳感器3、位置傳感器4分別通過(guò)信號(hào)線9與電控板6連接，電控板6通過(guò)U形電磁鐵線圈供電線20與電磁助力導(dǎo)軌5相連，蓄電池8與電控供電線7相連。
[0044]所述電磁助力導(dǎo)軌5包括U形電磁鐵10、U形電磁鐵固定槽14、推力滑塊磁齒15、推力滑塊17、推力輸出端18、推力滑塊磁齒線圈供電線21 ；電磁助力導(dǎo)軌5裝有U形電磁鐵固定槽14，該固定槽固定在主力設(shè)備機(jī)體之上，U形電磁鐵固定槽14內(nèi)設(shè)有U型電磁鐵10，U型電磁鐵10上纏繞U型電磁鐵線圈，導(dǎo)軌均分設(shè)有A、B兩類U型電磁鐵線圈，兩類線圈根據(jù)位置信號(hào)輪流通電后產(chǎn)生U型電磁鐵線圈N極12和U型電磁鐵線圈S極13，推力滑塊17上裝有多個(gè)推力滑塊磁齒15，推力滑塊17的下面設(shè)有推力輸出端18，電控板6與推力滑塊磁齒線圈供電線21連接。
[0045]所述推力滑塊磁齒15具有組合結(jié)構(gòu)，推力滑塊17上設(shè)置m組推力滑塊磁齒15，推力滑塊17上下設(shè)置推力滑塊滑動(dòng)滾珠16，推力滑塊磁齒線圈供電線21吊掛在掛線滑桿11之下，U形電磁鐵線圈供電線20位于電磁鐵線圈供電線線管19內(nèi)。
[0046]所述位置傳感器4包括觸發(fā)葉片22，霍爾集成塊23、霍爾傳感器24、導(dǎo)板25、手動(dòng)推桿滑槽26、位置霍爾傳感器磁鐵27 ;手動(dòng)推桿滑槽26位于位置傳感器4的底部，手動(dòng)推桿滑槽26內(nèi)安裝有位置霍爾傳感器磁鐵27，位置霍爾傳感器磁鐵27條狀排列，均分手動(dòng)推桿滑槽26，霍爾傳感器24設(shè)置向下凹槽，位置霍爾傳感器磁鐵27處于凹槽內(nèi)，霍爾傳感器24設(shè)置在手動(dòng)推桿滑槽26上方、其內(nèi)橫向設(shè)置導(dǎo)板25，觸發(fā)葉片22設(shè)置在弧形凹槽一偵牝觸發(fā)葉片22后面設(shè)置霍爾集成塊23，受力傳感器3由安裝在手動(dòng)把手基座29前后的壓電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，與霍爾傳感器24連接。
[0047]所述液壓傳力活塞30外面設(shè)有液壓傳力活塞缸31，液壓傳力活塞缸31與手動(dòng)把手基座29連接為一體，液壓傳力活塞30通過(guò)連接桿與手動(dòng)把手I連接，推力輸出端18的輸出端設(shè)有工作端面32，推力輸出端18和工作端面32之間設(shè)有彈性元件33。
[0048]所述電控板6包括兩路信號(hào)放大電路，U形電磁鐵10的A類L2n+1線圈與B類L2n電磁鐵線圈并聯(lián)，構(gòu)成一組完備的U形電磁鐵10電磁鐵線圈，該組線圈中的A類L2n+1線圈輸入端與三極管Ta2n射極相連通，該組線圈中的B類L2n電磁鐵線圈輸入端與三極管Tb2n射極相連通，該組所有線圈的輸出端連通接地，每一組電磁鐵線圈由相鄰m+1個(gè)A類U形電磁鐵線圈和相鄰m個(gè)B類U形電磁鐵線圈并聯(lián)構(gòu)成，推力滑塊磁齒15總計(jì)m組磁齒線圈并聯(lián)，其中磁齒線圈為繞向相反的兩線圈串聯(lián)構(gòu)成，電源正負(fù)極之間設(shè)置有電容C。
[0049] 上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，其特征在于:包括手動(dòng)把手(I)、手動(dòng)受力液壓管(2)、受力傳感器(3)、位置傳感器(4)、電磁助力導(dǎo)軌(5)、電控板(6)、電控供電線(7)、蓄電池(8)、信號(hào)線(9)、U形電磁鐵線圈供電線(20)、手動(dòng)推桿滑槽(26)、手動(dòng)把手基座(29)、液壓傳力活塞(30);手動(dòng)把手(I)與手動(dòng)受力液壓管(2)相連，受力傳感器(3)轉(zhuǎn)軸和位置傳感器(4)安置于手動(dòng)推桿滑槽(26)上的手動(dòng)把手基座(29)內(nèi)，手動(dòng)把手基座(29)與電磁助力導(dǎo)軌(5)之間設(shè)置手動(dòng)受力液壓管(2)，手動(dòng)受力液壓管(2)兩端設(shè)有液壓傳力活塞(30)，受力傳感器(3)、位置傳感器(4)分別通過(guò)信號(hào)線(9)與電控板(6)連接，電控板(6)通過(guò)U形電磁鐵線圈供電線(20)與電磁助力導(dǎo)軌(5)相連，蓄電池(8)與電控供電線(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，其特征在于:所述電磁助力導(dǎo)軌(5)包括U形電磁鐵(10)、U形電磁鐵固定槽(14)、推力滑塊磁齒(15)、推力滑塊(17)、推力輸出端(18)、推力滑塊磁齒線圈供電線(21);電磁助力導(dǎo)軌(5)裝有U形電磁鐵固定槽(14)，該固定槽固定在主力設(shè)備機(jī)體之上，U形電磁鐵固定槽(14)內(nèi)設(shè)有U型電磁鐵(10)，U型電磁鐵(10 )上纏繞U型電磁鐵線圈，導(dǎo)軌均分設(shè)有A、B兩類U型電磁鐵線圈，兩類線圈根據(jù)位置信號(hào)輪流通電后產(chǎn)生U型電磁鐵線圈N極(12)和U型電磁鐵線圈S極(13)，推力滑塊(17)上裝有多個(gè)推力滑塊磁齒(15)，推力滑塊(17)的下面設(shè)有推力輸出端(18)，電控板(6)與推力滑塊磁齒線圈供電線(21)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，其特征在于:所述推力滑塊磁齒(15)具有組合結(jié)構(gòu)，推力滑塊(17)上設(shè)置m組推力滑塊磁齒(15)，推力滑塊(17)上下設(shè)置推力 滑塊滑動(dòng)滾珠(16)，推力滑塊磁齒線圈供電線(21)吊掛在掛線滑桿(11)之下，U形電磁鐵線圈供電線(20)位于電磁鐵線圈供電線線管(19)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，其特征在于:所述位置傳感器(4)包括觸發(fā)葉片(22)，霍爾集成塊(23)、霍爾傳感器(24)、導(dǎo)板(25)、手動(dòng)推桿滑槽(26)、位置霍爾傳感器磁鐵(27);手動(dòng)推桿滑槽(26)位于位置傳感器(4)的底部，手動(dòng)推桿滑槽(26)內(nèi)安裝有位置霍爾傳感器磁鐵(27)，位置霍爾傳感器磁鐵(27)條狀排列，均分手動(dòng)推桿滑槽(26),霍爾傳感器(24)設(shè)置向下凹槽,位置霍爾傳感器磁鐵(27)處于凹槽內(nèi)，霍爾傳感器(24)設(shè)置在手動(dòng)推桿滑槽(26)上方，其內(nèi)橫向設(shè)置導(dǎo)板(25)，觸發(fā)葉片(22)設(shè)置在弧形凹槽一側(cè)，觸發(fā)葉片(22)后面設(shè)置霍爾集成塊(23)，受力傳感器(3)由安裝在手動(dòng)把手基座(29)前后的壓電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，與霍爾傳感器(24)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，其特征在于:所述液壓傳力活塞(30)外面設(shè)有液壓傳力活塞缸(31)，液壓傳力活塞缸(31)與手動(dòng)把手基座(29)連接為一體，液壓傳力活塞(30)通過(guò)連接桿與手動(dòng)把手(I)連接，推力輸出端(18)的輸出端設(shè)有工作端面(32)，推力輸出端(18)和工作端面(32)之間設(shè)有彈性元件(33)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性運(yùn)動(dòng)無(wú)超調(diào)電磁助力裝置，其特征在于:所述電控板(6)包括兩路信號(hào)放大電路，U形電磁鐵(10)的A類L2n+1線圈與B類L2n電磁鐵線圈并聯(lián)，構(gòu)成一組完備的U形電磁鐵(10)電磁鐵線圈，該組線圈中的A類L2n+1線圈輸入端與三極管Ta2n射極相連通，該組線圈中的B類L2n電磁鐵線圈輸入端與三極管Tb2n射極相連通，該組所有線圈的輸出端連通接地，每一組電磁鐵線圈由相鄰m+1個(gè)A類U形電磁鐵線圈和相鄰m個(gè)B類U形電磁鐵線圈并聯(lián)構(gòu)成，推力滑塊磁齒(15)總計(jì)m組磁齒線圈并聯(lián)，其中磁齒線圈為繞向相反的兩線圈 串聯(lián)構(gòu)成，電源正負(fù)極之間設(shè)置有電容C。
【文檔編號(hào)】B62D5/00GK203511756SQ201320667057
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】陳蜀喬 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)