专利名称：电磁悬架系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合用于缓冲车辆的振动的电磁悬架。
背景技术：
通常，在汽车等车辆中，在车身侧与各车轴侧之间设置有缓冲器。作为这种缓冲器，已知的是使用平板形的线性电机(linear motor)的电磁悬架(例如,參照专利文献I 3特开平9-121529号公报、特开2006-74987号公报、及特开2010-141978号公报)。现有技术的电磁悬架构成为，在成为平板状的可动件的两面上设置磁铁，同时，设置由面对可动件的两面的多个磁极组成的电枢。
但是，在现有技术的电磁悬架中，尽管其构成为由电枢的磁极夹持可动件，因此可使电磁悬架相对于可动件的延伸方向伸縮，但不能使可动件和电枢相对旋转。另ー方面，在将电磁悬架搭载于汽车等车辆的情况下，根据车辆的几何学，在除作为电磁悬架的行程方向的上、下方向之外的方向上力也产生作用。例如在将电磁悬架用于汽车前轮的情况下，电磁悬架需要与在转弯处的方向盘的转向角相配合地旋转。另外，例如在越过路面的突起的情况或在车辆滚动(roll)的情况下，除行程(stroke)方向的カ对电磁悬架产生作用之外，与行程方向正交的横方向的力(下面称为横向力)也产生作用。这样，根据车辆的行驶条件，除对行程方向之外的方向还有复杂的カ产生作用，因此，存在很难简单地将电磁悬架用于平板形的线性电机的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而设立的，本发明的目的在于提供能够易于适用于车辆的电磁悬架。本发明的电磁悬架具备安装于第一被安装体的壳体；固定并配置于该壳体内的至少ー个可动件或至少ー个电枢的一方；以及可移动地配置于所述壳体内的至少ー个可动件或至少ー个电枢的另一方。所述可动件具有平面状配置的多个磁鉄。所述电枢具有相对于所述可动件可相对移动地平面状配置的多个磁扱。在可移动地配置于所述壳体内的所述可动件或电枢的另一方上设置有沿所述相对移动方向延伸的杆。该杆构成为贯通设置于所述壳体的导杆并伸出至所述壳体的外部，从而可安装于第二被安装体。该电磁悬架设置有允许所述第一被安装体和第二被安装体相对旋转的旋转机构。根据本发明的一方面，所述至少一个可动件包含两个可动件，该两个可动件固定于所述壳体内。另外，所述至少一个磁铁含有多个磁铁，各可动件在其两面具有平面状配置的多个磁鉄。所述电枢可移动地配置于所述壳体内，所述两个可动件的两面上分別具有对置的多个磁扱。所述杆可旋转地连接到所述电枢中所述两个可动件之间的部分。
图I是表示本发明第一实施方式的电磁悬架得的纵剖面图。
图2是从图I中的箭头II-II方向观察的横剖面图。图3是从图I中的箭头III-III方向观察的横剖面图。图4是表示本发明第二实施方式的电磁悬架的纵剖面图。图5是从图4中的箭头V-V方向观察的横剖面图。图6是从图4中的箭头VI-VI方向观察的横剖面图。图7是表示本发明的第三实施方式的电磁悬架的纵剖面图。图8是从图7中的箭头VIII-VIII方向观察的横剖面图。 图9是将本发明第四实施方式的电磁悬架的主要部分放大表示的纵剖面图。图10是将图9中的可动件以单体表示的右侧面图。图11是从图10中的箭头XI-XI方向看到的横剖面图。图12是将本发明第五实施方式的电磁悬架的主要部分放大表示的纵剖面图。图13是从图12中的箭头XIII-XIII方向看到的横剖面图。图14是将本发明第六实施方式的电磁悬架的主要部分放大表示的纵剖面图。图15是将本发明第七实施方式的电磁悬架的主要部分放大表示的横剖面图。图16是将本发明第八实施方式的电磁悬架的主要部分放大表示的纵剖面图。
具体实施例方式下面，按照附图详细地说明本发明的实施方式的电磁悬架。图I 图3表不本发明的第一实施方式。图中，电磁悬架I由壳体2、可动件3、电枢7、杆13等构成。壳体2形成为例如横截面为大致方形的方筒状，其内部收容有可动件(磁性部件)3及电枢7。壳体2由沿成为行程方向的轴方向延伸的筒部2A、设置于筒部2A的一端侧的安装部2B、设置于筒部2A的另一端侧的导杆支承部2C构成。安装部2B形成为方形的平板状，同时，安装于作为一方的被安装体的车辆的弹簧下构件A(例如车轴)上。导杆支承部2C形成为沿轴方向延伸的圆筒状，其内部安装有后述的导杆14。另外，后述的车辆的弹簧上构件B (例如车身)为另一方被安装体，杆13的前端侧安装于弹簧上构件B。可动件3形成为平板状，沿壳体2向轴方向(图I中的上、下方向)延伸。可动件3由使用磁性体平板状形成的轭4、平板状配置于该轭4的表面及背面的多个永久磁铁5构成。此时，在行程方向(轴方向)相邻的两个永久磁铁5例如互为反极性。另外，在本说明书中，“可动件”是指相对于电枢可相对地移动，包含“可动”的用语。在可动件3的一端侧安装有由例如弾性材料等组成的挡块6。挡块6可接触地设置于安装部2B，缓和电磁悬架I收缩时的冲击。可动件3的另一端侧连接到后述的杆13。而且，可动件3在壳体2内沿轴方向可移动地配置。电枢7由磁极8、线圈9及铁芯10构成。磁极8与可动件3的表面及背面对置地平面状配置有多个。具体而言，与可动件3的表面对置地设置有三个磁极8，同时，这三个磁极8沿轴方向并列配置。同样，与可动件3的背面对置地设置有三个磁极8，同时，这三个磁极8沿轴方向并列配置。另外，各磁极8形成为向与可动件3的表面或背面正交的方向延伸的方柱状，在其外周卷绕有线圈9。另外，磁极8的个数不限于图示的个数，可根据设计规格等适当设定。
磁极8与线圈9以可动件3为中心配置于厚度方向(图I的纸面的左、右方向)的两侧。即，表面侧的磁极8及线圈9与背面侧的磁极8及线圈9按照夹持可动件3的方式配置。在此，与可动件3的厚度方向对置的两个线圈9为同相。另ー方面，在行程方向(轴方向)相邻的两个线圈9在电角度上具有各120度的相位差的方式配置。由此，共六个线圈9每两个一相地分为三相。例如，图2中沿轴方向排列的三个电枢7中，最上段的电枢7所包含的两个线圈9为U相，中段的电枢7所包含的两个线圈9为V相,最下段的电枢7所包含的两个线圈9为W相。同相的两个线圈9可以串联安装布线，也可以并联安装布线。布线方法可根据驱动电源侧的电压及电流规格适当选择。多个磁极8通过铁芯10彼此连接。铁芯10形成为横截面为方形的方筒状，并安装有多个磁极8。铁芯10固定于壳体2上。在铁芯10上沿行程方向分开地安装有在厚度方向夹持可动件3的多个支承构件 11。另外，在铁芯10上沿行程方向分开地安装有在宽度方向(图I的纸面前、后方向)夹持可动件3的多个支承构件12。支承构件11、12由安装于铁芯10的旋转轴11A、12A、可旋转地安装于该旋转轴11A、12A的转子11B、12B组成，构成滑动机构。而且，支承构件11、12允许可动件3和电枢7相对于行程方向相对移动。另外，支承构件11保持有可动件3和电枢7之间的厚度方向的空隙。另外，支承构件11、12由滚动轴承构成。有时高速下的微振幅对电磁悬架I产生作用，滚动轴承偏向磨损，音及振动増大。在该情况下，转子11B、12B的外周可以使用烧制有聚氨酯等树脂的滚动轴承，也可以使用滑动轴承构成。杆13经由旋转机构16连接到可动件3，并与可动件3 —同沿轴方向位移。杆13形成为沿轴方向延伸的圆柱状，基端侧安装有旋转机构16，同时，前端侧通过导杆支承部2C突出至壳体2的外部。杆13的前端侧安装于作为另一方被安装体的车辆的弹簧上构件B (例如车身)。另外，导杆支承部2C上安装有导杆14作为横向力支承机构。导杆14例如由套筒轴承构成，允许杆13向轴方向位移，同时，承受作用于杆13的横向力。另外，导杆14不限于套筒轴承，例如也可以由滚动轴承构成。在导杆支承部2C上，比导杆14位于前端侧位置安装有0形圈等密封件15。密封件15防止来自外部的水、尘土等的进入，为保护可动件3及电枢7的部件。而且，杆13贯通导杆14及密封件15配置。旋转机构16安装于可动件3的另一端侧，同吋，连接杆13与可动件3。旋转机构16例如利用角接触球轴承构成，允许杆13以沿行程方向的轴为中心旋转。另外，旋转机构16不限于角接触球轴承，只要允许杆13旋转，则也可以为其它结构。另外，在车辆等构造上对旋转角度存在制约的情况下，也可以对壳体2及杆13施加表示安装位置及旋转限度的标记(marking)。另外，旋转机构16安装于杆13的外径侧。在此，在壳体2的内部，位于导杆支承部2C的周围设置有由例如弾性材料等组成的挡块17。挡块17可接触地设置于旋转机构16,缓和电磁悬架I伸出时的冲击。本实施方式的电磁悬架I具有如上述的结构，接着对其作动进行说明。在使电磁悬架I介于车辆的弹簧下构件A与弹簧上构件B之间的情况下，除了行程方向的カ产生作用之外，根据车辆的几何学对行程方向之外复杂的力也产生作用。例如在车辆上、下方向发生振动的情况下，在电磁悬架I上力沿行程方向产生作用。根据该力，可动件3与电枢7相对移动。此时，通过在线圈9流过任意电流，能够调整电磁悬架I的阻尼力，从而能够提高车辆的舒适性及操纵稳定性。另外，也可以构成为在电磁悬架I上设置行程传感器，使用该行程传感器控制流过线圈9的电流。该情况下，行程传感器检测电枢7与可动件3之间的绝对位置、或相对位置及电角度。由此，驱动电路(未图示)能够根据电角度向线圈9供给获得所期望的阻尼力的最佳电流。 另ー方面，例如在转弯处操纵方向盘的情况下，除行程方向之外的カ对电磁悬架I产生作用。具体而言，由于具有根据方向盘操作使轮胎的朝向根据行进方向改变的必要性，因此，在弹簧下构件A与弹簧上构件B之间产生相对旋转，绕轴旋转的方向的カ对电磁悬架I产生作用。此时，弹簧下构件A与弹簧上构件B之间的相对旋转由设置于可动件3与杆13之间的旋转机构16担当，可动件3及电枢7相对于杆13旋转。另外，例如在越过路面的突起的情况及车辆滚动的情况下，与行程方向正交的横向カ对电磁悬架I产生作用。该横向力作用于杆13,同时,经由导杆14传递给壳体2。由此，横向カ不对可动件3和电枢7产生作用，能够降低可动件3与电枢7因横向力的影响而接触的可能性。这样,根据第一实施方式，由于在电磁悬架I上设置有旋转机构16,所以弹簧上构件B和弹簧下构件A之间可进行相对旋转，能够不改变现有的车辆构造就将电磁悬架I适用于通用的车辆。另外，由于旋转机构16设置于杆13和可动件3的连接部，因此，能够通过旋转机构16允许杆13和可动件3的相对旋转。而且，由于能够将旋转机构16收容于壳体2内，因此，能够保护旋转机构16不受来自外部的水、泥、尘土等影响。另外，由于导杆14成为支承横向力的横向力支承机构，因此，作用于杆13的横向力能够经由导杆14由壳体2支承。因此，横向カ不对可动件3和电枢7产生作用，能够降低可动件3和电枢7接触的可能性。其结果能够降低在行驶时伴随可动件3和电枢7接触产生不愉快的声音、因接触时的冲击设置于电枢7的线圈9断线导致电磁悬架I的功能降低、因接触时的冲击设置于可动件3的永久磁铁5断裂导致性能降低的可能性，从而能够提高电磁悬架I的可靠性。另外，由于壳体2形成为横截面为方形形状，因此，能够易于将成为平板状的可动件3和与可动件3的两面对置的电枢7的磁极8收容于壳体2内。而且，能够使可动件3、电枢7的磁极8等形成为加工容易的平板状，从而能够提高生产率。该情况下，电磁悬架I的横截面的外形为方形，在相对旋转的情况下，需要确保最大与电磁悬架I的对角线相当的外径、或其以上的空间。因此，为了弹簧下构件A与弹簧上构件B之间的金属件及电缆、轮胎等不互相干扰，例如在截面为长方形的情况下，也可以通过将长方形的长边配置于车辆的行进方向，并与轮胎一同改变电磁悬架I的朝向来避免干扰。在截面为正方形的情况下，可以将任何ー边配置于车辆的行进方向。而且，由于在可动件3与电枢7之间配置有多个支承构件11、12，因此，通过这两个支承构件11、12能够允许可动件3与电枢7沿行程方向相对移动。另外，设置于可动件3的厚度方向的两侧的支承构件11由于保持可动件3与电枢7之间的厚度方向的空隙，因此，能够通过支承构件11防止可动件3和电枢7的接触。接着，图4 图6表不本发明的第二实施方式。第二实施方式的特征在于,在壳体内固定两个可动件，同时，设置相对于该可动件可移动的电枢，在该电枢中两个可动件之间的部分连接设置可旋转的杆。第二实施方式的电磁悬架21由壳体22、可动件23、电枢26、杆32等构成。壳体22形成为例如横截面为大致方形的方筒状，其内部收容有可动件23及电枢26。与第一实施方式的壳体2同样，壳体22由筒部22A、安装部22B及导杆支承部22C构成。安装部22B安装于作为一方被安装体的车辆的弹簧下构件。导杆支承部22C形成为沿轴方向延伸的圆筒状，其内部安装有后述的导杆33。 可动件23形成为平板状，沿壳体22向轴方向(图4的纸面中上、下方向)延伸。可动件23由使用磁性体平板状的轭24、平板状配置于该轭24的表面及背面的多个永久磁铁25构成。此时,在行程方向(轴方向)相邻的两个永久磁铁25例如互为反极性。另外，可动件23位于壳体22内且在互相平行的状态下设置有两个，并且固定于壳体22。具体而言，可动件23的轴方向的一端侧经由固定构件23A固定于安装部22B，另ー端侧经由固定构件23B固定于导杆支承部22C。电枢26由磁极27、线圈28及铁芯29构成。磁极27与一方可动件23的表面及背面对置地平面状配置有多个，同吋，与另一方可动件23的表面及背面对置地平面状配置有多个。具体而言，与一方可动件23的表面对置地设置有三个磁极27，同时，这三个磁极27沿轴方向并列配置。另外，与一方可动件23的背面对置地设置有三个磁极27，同吋，这三个磁极27沿轴方向并列配置。同样，在另一方可动件23的两面侧也分别对置设置有各三个磁极27。而且，各磁极27形成为向与可动件23的表面或背面正交的方向延伸的方柱状，其外周卷绕有线圈28。另外，磁极27的个数不限定于图示的个数，可根据设计规格等适当设定。磁极27及线圈28按照分别夹持两个可动件23的方式配置。而且，在可动件23的厚度方向对置的4个线圈28为同相。另ー方面，在行程方向(轴方向)相邻的两个线圈28以电角度上具有各120度的相位差的方式配置。由此，共12个线圈2每4个ー相地分为三相。例如，在图4中，最上段的两个电枢26包含的4个线圈28为U相，中段的两个电枢26所包含的4个线圈28为V相，最下段的两个电枢26所包含的4个线圈28为W相。同相的4个线圈28可以按串联方式布线，也可以按并联方式布线。布线方法可以根据驱动电源侧的电压及电流规格而适当选择。多个磁极27通过铁芯29彼此连接。铁芯29形成为横截面为方形的方筒状，并安装有多个磁极27。电枢26位于壳体22内且相对于壳体22及可动件23可移动地配置。在铁芯29上沿行程方向分开地安装有在厚度方向夹持可动件23的多个支承构件30，同时，沿行程方向分开地安装有在宽度方向(在图4的纸面中前、后方向)夹持可动件23的多个支承构件31。而且，支承构件30、31与第一实施方式的支承构件11、12大致同样地构成，构成允许可动件23和电枢26相对于行程方向相对移动的滑动机构。另外，支承构件30保持有可动件23和电枢26之间的厚度方向的空隙。杆32经由旋转机构35连接到电枢26的另一端侧，并与电枢26 —同沿轴方向位移。杆32形成为沿轴方向延伸的圆柱状，基端侧安装有旋转机构35，同时，前端侧通过导杆支承部22C突出至壳体22的外部。杆32的前端侧安装于作为另一方被安装体的车辆的弹簧上构件。另外，在导杆支承部22C上安装有导杆33作为横向力支承机构。导杆33与第一实施方式的导杆14大致同样地构成，允许杆32沿轴方向位移，同时，支承作用于杆32的横向力。而且，在导杆支承部22C上，比导杆33位于前端侧位置安装有0形圈等密封件34。旋转机构35安装于电枢26的另一端侧，同时连接杆32和电枢26。旋转机构35与第一实施方式的旋转机构16大致同样地构成，允许杆32以沿行程方向的轴为中心旋转。另外，在壳体22的内部，位于轴方向的两端侧设置有由例如弹性材料等组成的挡块36、37。挡块36可接触地设置于电枢26的一端侧，缓和电磁悬架21收缩时的冲击。另 一方面，挡块37可接触地设置于电枢26的另一端侧，缓和电磁悬架21伸出时的冲击。另夕卜，也可以按照在壳体22的内部位于导杆支承部22C的周围方式设置缓和电磁悬架21伸出时的旋转机构35的冲击的挡块。这样，在第二实施方式中，能够获得与第一实施方式大致相同的作用效果。通常，在电磁悬架中，为了确保舒适性和操纵稳定性而寻求高推力化。另外，为了使车辆的行驶时的振动能量高效地再生，优选在使三相线圈短路的情况下产生的相对于行程速度的抵抗力较大，即电磁悬架的阻尼系数较大。与此相对，在第二实施方式的电磁悬架21中，在壳体22内固定两个可动件23，同时，设置相对于该可动件23可移动的电枢26。因此,与第一实施方式相比，能够增加与电枢26对置的可动件23的表面积，井能够增大推力及阻尼系数。另外，由于将电枢26配置于电磁悬架21的中心线，因此,能够经由旋转机构35将杆32配置于电枢26的中心部分。因此，壳体22使轴方向的长度尺寸缩短，且可成为简单的构造，从而能够使电磁悬架21的总长度缩短。由此，通过提高向车辆的搭载性，及将总长度缩短的量添加到电枢26及可动件23的总长度上，从而可提高性能及延长行程长，进而可确保车辆的行程及提高电磁悬架21的性能。接着，图7及图8表示本发明的第三实施方式。第三实施方式的特征在于，其构成为相对于多个磁极卷绕共用的线圈。第三实施方式的电磁悬架41由壳体42、可动件43、电枢46、杆52等构成。壳体42形成为例如横截面为大致方形的方筒状，其内部收容有可动件43及电枢46。与第二实施方式的壳体22同样，壳体42由筒部42A、安装部42B及导杆支承部42C构成。安装部42B安装于作为一方被安装体的车辆的弹簧下构件。导杆支承部42C形成为沿轴方向延伸的圆筒状，其内部安装有后述的导杆53。可动件43形成为平板状，沿壳体42向轴方向(图7的纸面中上、下方向)延伸。可动件43由使用磁性体平板状形成的轭44、平板状配置于该轭44的表面及背面的多个永久磁铁45构成。此时，在行程方向(轴方向)相邻的两个永久磁铁45例如互为反极性。另外，与第二实施方式的可动件23大致同样地，可动件43位于壳体42内且在互相平行的状态下设置有两个，同时，其两端侧利用固定构件43A、43B固定于壳体42。电枢46由磁极47、线圈48及铁芯49构成。磁极47与一方可动件43的表面及背面对置地平面状多个配置，同吋，与另一方可动件43的表面及背面对置地平面状多个配置。具体而言,与一方可动件43的表面对置地设置有12个磁极47,同时,这12个磁极47沿轴方向并列配置。另外，与一方可动件43的背面对置地设置有12个磁极47，同时，这12个磁极47沿轴方向并列配置。同样地，在另一方可动件43的两面侧也分别对置地设置有各12个磁极47。在此，沿轴方向排列的12个磁极47，每4个ー组分为三組。在各组的4个磁极47上卷绕共用的线圈48。另外，在各组沿轴方向相邻的两个磁极47间的间距设定为例如相对于轴方向从永久磁铁45的N极到下ー个N极间的距离T p，即以相对于在轴方向相邻的两个永久磁铁45间的间距的大致2倍的值为基准进行设定。因此，磁极47间的间距可以设定为距离T p，以降低作用于电枢46与可动件43之间的推力脉动为目的，也可以设定为从距离T p偏移例如相当于电角度5度或10度等任意的角度。另外，磁极47的个数不限定 于图示的个数，可根据设计规格等适当设定。磁极47及线圈48按照分别夹持两个可动件43的方式进行配置。而且，在可动件43的厚度方向对置的4个线圈48为同相。另ー方面，在行程方向(轴方向)相邻的两个线圈48按照具有电角度各120度的相位差的方式配置。由此，共12个线圈48每4个ー相地分为三相。例如，图7中，最上段的两个电枢46所包含的4个线圈48为U相，中段的两个电枢46所包含的4个线圈48为V相，最下段的两个电枢46所包含的4个线圈48为W相。同相的4个线圈48可以按串联方式布线，也可以按并联方式布线。布线方法可以根据驱动电源侧的电压及电流规格适当选择。多个磁极47通过铁芯49彼此连接。铁芯49形成为横截面为方形的方筒状，并安装有多个磁极47。电枢46位于壳体42内并相对于壳体42及可动件43可移动地配置。在铁芯49上沿行程方向离间地安装有在厚度方向夹持可动件43的多个支承构件50，同时，沿行程方向离间地安装有在宽度方向(图7中的前、后方向)夹持可动件43的多个支承构件51。而且，支承构件50、51与第一实施方式的支承构件11、12大致同样地构成，构成允许可动件43和电枢46相对于行程方向相对移动的滑动机构。另外，支承构件50保持有可动件43与电枢46之间的厚度方向的空隙。杆52经由旋转机构55连接到电枢46的另一端侧，与电枢46 —同向轴方向位移。杆52形成为沿轴方向延伸的圆柱状,基端侧安装有旋转机构55,同时,前端侧通过导杆支承部42C突出至壳体42的外部。杆52的前端侧安装于作为另一方被安装体的车辆的弹簧上构件。另外,在导杆支承部42C上安装有导杆53作为横向力支承机构。导杆53与第一实施方式的导杆14大致同样地构成,允许杆52向轴方向位移，同时，支承作用于杆52的横向力。而且，在导杆支承部42C上，比导杆53位于前端侧位置安装有密封件54。旋转机构55安装于电枢46的另一端侧，同时,连接杆52与电枢46。旋转机构55与第一实施方式的旋转机构16几乎同样地构成，允许杆52以沿行程方向的轴为中心旋转。另外，在壳体42的内部设置有位于轴方向的两端侧位置且由例如弾性材料等组成的挡块56、57。而且，在电枢46上安装有行程传感器58。行程传感器58由例如对安装部42B和电枢46之间的直线距离进行测定的电位计构成,测定电枢46和可动件43之间的相对位置关系。因此，能够基于行程传感器58获得的信息向线圈48供给最佳电流。另外，行程传感器58不限定于电位计，只要能够测定电枢46和可动件43之间的相对位置、或绝对位置的传感器即可，例如检测霍尔元件、激光位移计，或者也可以检测滚动轴承的旋转角度。这样，在第三实施方式中，也能够获得与第一、第二实施方式大致相同的作用效果。特别是，在第三实施方式中，由于其构成为相对于4个磁极47卷绕共用的线圈48，因此，能够增大电磁悬架41的阻尼系数。对该效果进行具体地说明。通常，在电磁悬架中，为了使车辆的行驶时的振动能量高效地再生，优选的是，相对于在使三相线圈短路的情况下产生的行程速度的抵抗力较大，即电磁悬架的阻尼系数C较大。该阻尼系数C通过下面的算式I求得，与反电动势常数Ke成正比，电阻值R平方 成反比例。C ニS卩，优选电阻值R小反电动势常数Ke大的磁悬架。在此，卷绕n次的线圈产生的反向电压e采用法拉第的电磁感应法则通过算式2算出。
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(It假设交链磁通Cp以振幅Cpm，角速度CO (CO = 2 31 f)变为正弦波状(Cp =CpmCOSCOt )，
则反向电压的大小E通过下面的数3式算出。
ClI_E : 1— I!l^ 11 m ^l8SIil CW11 = Ii 2 m I
Cl I.通过算式3，増大反向电压的方法有以下几种选择，増加线圈的匝数n、提高频率f、増大交链磁通Cp的振幅9m。其中，线圈的匝数n受电磁悬架的外形尺寸的制约，交链磁通数受永久磁铁的保持力及残留磁通密度与永久磁铁及磁极之间的空隙的制約。另ー方面，频率f可根据电枢和可动件的设计变更，为了増大阻尼系数C，优选的是较高的频率。但是，为了提高频率f，需要増加电枢及可动件的磁极，在将电磁悬架的外形尺寸设为固定的情况下，减小线圈及永久磁铁每ー个的尺寸，来増加数量。此时，由于永久磁铁为机械加工零件，因此，减小尺寸较为容易，若减小线圏，则有每一个线圈的绝缘物所占的体积增大，有空间系数低下性能降低的顾虑。除此之外，由于线圈间的接线数也増加，因此，电枢的制作性降低。从以上的方面考虑，本实施方式在多个(4个)磁极47上卷绕共用的线圈48。由此，使电磁悬架41的外形尺寸保持与第二实施方式相同大小，同时，提高磁通变化的频率并增大阻尼系数C。接着，图9 图11表示本发明的第四实施方式。第四实施方式的特征在于，其构成为将可动件的永久磁铁安装于由非磁性体组成的磁铁固定构件。另外，在第四实施方式中，对与上述的第三实施方式相同的构成要素附加相同的符号，省略其说明。第四实施方式的电磁悬架61与第三实施方式的电磁悬架41大致同样地构成。但是，可动件62构成为将由磁性体组成的磁铁连结构件63通过两个永久磁铁64夹持的同时埋入由梯状的非磁性体组成的磁铁固定构件65。而且，可动件62通过电枢46的磁极47及线圈48夹持。这样，在第四实施方式中，也能够获得与第三实施方式大致相同的作用效果。在第三实施方式中，可动件43构成为使永久磁铁45和由磁性体组成的轭44的两面贴合。该情况下，通过使由磁性体组成的轭44介于永久磁铁45之间，能够以较少的磁铁量模拟较大的磁铁。但是，磁性体的使用量增多，作用于电枢46和可动件43之间的吸引力増大，可动件43的挠曲及对支承构件50的负荷増大。与此相对，在第四实施方式中，由于采用由非磁性体组成的磁铁固定构件65形成可动件62，因此，能够减少在可动件62的磁性体的使用量，降低作用于电枢7和可动件62之间的吸引力，也减轻对支承构件50的负荷。另外，由于维持可动件62的刚性所需的强度也降低，因此，可动件62变薄，可实现小型、轻量化。
而且，在第三实施方式的可动件43中，从表面侧的永久磁铁45产生的磁通分为经由轭44朝向在厚度方向上对置的背面侧的永久磁铁45的磁通和朝向在轴方向上相邻的永久磁铁45的磁通两个路径。其中，朝向在轴方向上相邻的永久磁铁45的磁通成为漏磁通而不利于推力。与此相对，在第四实施方式中，在由非磁性体组成的磁铁固定构件65上安装有永久磁铁64。因此，从表面侧的永久磁铁64产生的磁通经由以磁性体组成的磁铁连结构件63流入背面侧的永久磁铁64。另ー方面，由于在轴方向相邻的永久磁铁64之间配置有由非磁性体组成的磁铁固定构件65，因此，与第三实施方式相比，朝向在轴方向上相邻的永久磁铁64的磁通減少。其结果，漏磁通降低从而推力及阻尼系数提高。另外，在第四实施方式中，以将可动件62用于与第三实施方式相同的电磁悬架61的情况为例进行了说明，但也可用于第一、第二实施方式的电磁悬架1、21。接着，图12及图13表示本发明的第五实施方式。第五实施方式的特征在于，其构成为在沿可动件的厚度方向层叠的多个线圈之间形成布线用空间，在该布线用空间内安装线圈用布线。另外，在第五实施方式中，对与上述的第三实施方式相同的构成要素附加相同的符号，省略其说明。第五实施方式的电磁悬架71与第三实施方式的电磁悬架41大致同样地构成。另夕卜，电枢72与第三实施方式的电枢46大致同样地构成，由磁极73、线圈74及铁芯75构成。在此，磁极73及线圈74在可动件43的厚度方向四段配置。在电枢72上形成有位于这4段线圈74中的第二段和第三段之间并沿轴方向延伸的布线用空间76。在布线用空间76内配置用于对线圈74供电的布线77。另外，杆52设为具有贯通轴方向的贯通孔78的中空构造，并经由贯通孔78，布线77被导出至外部。这样，在第五实施方式中，也能够获得与第三实施方式大致相同的作用效果。在第五实施方式中，由于在沿可动件43的厚度方向层叠的多个线圈74间形成布线用空间76，且在该布线用空间76内设置布线77，因此，能够在电枢72的内部进行线圈74和布线77的连接。因此，在制造时容易进行绝缘检查，同时，能够经由杆52内的贯通孔78等在外部取出布线77。其结果是，尽可能将布线77设为从外部看不见的构造，能够从外部保护所有布线77，不必顾虑弄错而将布线77断线。另外，在第五实施方式中，以用于与第三实施方式相同的电磁悬架71的情况进行了说明，但也可以适用于第二、第四实施方式的电磁悬架21、61。
接着，图14表示本发明的第六实施方式。第六实施方式的特征在于，其构成为在线圈和可动件之间配置磁极。另外，在第六实施方式中，对与上述的第三实施方式相同的构成要素附加相同的符号，省略其说明。第六实施方式的电磁悬架81与第三实施方式的电磁悬架41大致同样地构成。另夕卜，电枢82与第三实施方式的电枢46大致同样地构成，其由磁极83、线圈85及铁芯86构成。在此，沿轴方向排列的6个磁极83通过连结部84彼此连结，同时，连结部84构成为轴方向的长度尺寸比6个磁极83小。由此，在连结部84的轴方向的两侧形成有凹部84A,同时，在凹部84A安装有线圈85。其结果，在线圈85和可动件43之间配置磁极83。另外，卷绕共通的线圈85的磁极83的个数可以为2个以上的多个，也可以为I个。磁极83的个数可根据设计规格等适当设定。这样，在第六实施方式中，也能够获得与第三实施方式大致相同的作用效果。在第六实施方式中，由于在线圈85和可动件43之间配置有磁极83，因此，与线圈85对置的永久 磁铁45也有利于推力。因此，能够实现电磁悬架81的小型化、轻量化、高推力化、高阻尼系数化。另外，由于在线圈85和可动件43之间配置有磁极83，因此，容易保持线圈85，且能够降低线圈85和可动件43接触的可能性。因此，在可动件43弯曲并与电枢82接触的情况下，可动件43也不会与线圈85接触，能够防止线圈85的断线或短路，从而能够提高可靠性。另外，在第六实施方式中，以用于与第三实施方式相同的电磁悬架81的情况为例进行了说明，但也可以适用于第一、第二、第四、第五实施方式的电磁悬架1、21、61、71。接着，图15表示本发明的第七实施方式。第七实施方式的特征在于，其构成为将电磁悬架设为截面为圆形的外形形状。另外，在第七实施方式中，对与上述的第二实施方式相同的构成要素附加相同的符号，省略其说明。第七实施方式的电磁悬架91与第二实施方式的电磁悬架21大致同样地构成。但是，截面圆形地形成壳体92及电枢93。在此，电枢93由磁极94、95、线圈96、97及铁芯98构成。内径侧的磁极94被两个可动件23夹持并配置于内径侧。外径侧的磁极95配置于作为两个可动件23的厚度方向外侧的外径侧。磁极94、95通过铁芯98互相连接。在内径侧的磁极94上卷绕内径侧的线圈96，在外径侧的磁极95上卷绕外径侧的线圈97。另外，外径侧的磁极95的宽度尺寸(图15的纸面的上、下方向的尺寸)比内径侧的磁极94的宽度尺寸小。同样地，外径侧的线圈97的宽度尺寸比内径侧的线圈96的宽度尺寸小。另外，内径侧的线圈96和外径侧的线圈97的高度尺寸及宽度尺寸可设定为任意值，为了使线圈96、97间的磁通势一致，也可以构成为将匝数设为相同的值仅尺寸不同。另夕卜，由干与外径侧的线圈97相比内径侧的线圈96与铁芯98相接的面积较少、散热性能较差，因此，也可以使内径侧的线圈96的匝数比外径侧的线圈97的匝数減少。该情况下，也可以将内径侧的线圈96減少的量的匝数追加给外径侧的线圈97。这样，在第七实施方式中，也能够获得与第二实施方式大致相同的作用效果。在第七实施方式中，由于将电磁悬架91设为截面为圆形的外形形状，因此，与截面为方形形状的情况相比，无需考虑电磁悬架91的安装方向，就能够提高安装作业性。另外，能够在电磁悬架91的外周侧安装线圈弹簧，与线圈弹簧一体构造化容易。另外，在第七实施方式中，以用于与第二实施方式相同的电磁悬架91的情况为例进行说明，但也可以适用于第一、第三乃至第六实施方式的电磁悬架1、41、61、71、81。接着，图16表示本发明的第八实施方式。第八实施方式的特征在于，其构成为在被两个可动件夹持的多个磁极上卷绕共用的线圈。另外，在第八实施方式中，对与上述的第三实施方式相同的构成要素附加相同的符号，省略其说明。第八实施方式的电磁悬架101与第三实施方式的电磁悬架41大致同样地构成。电枢102由磁极103、105、线圈107、108及铁芯109构成。内径侧的磁极103被两个可动件43夹持并配置于内径侧。另外，与一方可动件43对置的三个磁极103和与另ー 方可动件43对置的三个磁极103，通过连结部104连结。在连结部104卷绕线圈107。外径侧的磁极105配置于作为两个可动件43的厚度方向外侧的外径侧。另外，沿轴方向排列的三个磁极105通过连结部106互相连结，同时，在通过连结部106连结的三个磁极105上卷绕共用的线圈108。磁极103、105通过铁芯109彼此连接。这样，在第八实施方式中也能够获得与第三实施方式大致相同的作用效果。在第八实施方式中，沿厚度方向4段层叠的磁极103、105中，在位于中段(第二段及第三段)的磁极103上卷绕有共用的线圈107，因此，与每段设置线圈的情况相比，能够削减线圈107的个数。因此，中段的线圈107有不易散热的趋势，但能够降低线圈107的发热量。另外，在中段的线圈107的发热成为问题的情况下，减少线圈107的匝数进而减少线圈107的发热量，也能够进行发热的均等化。另外，在第一实施方式中，其为使用I个可动件3的构成，但也可以为使用2个以上可动件的构成。另外，在第二 第八实施方式中，其为使用两个可动件23、43、62的构成，但可以为使用I个可动件的构成，也可以为使用3个以上可动件的构成。另外，在上述各实施方式中，其构成为旋转机构16、35、55收容于壳体2、22、42、92内的结构。但是，本发明不限于此，例如可以设置设于杆的前端(突出端)的旋转机构，也可以为在壳体的筒体与安装部之间设置旋转机构的结构。另外，在上述各实施方式中，其构成为将壳体2、22、42、92安装于弹簧下构件，同时，将杆13、32、52安装于弹簧上构件。但是，本发明不限于此，也可以构成为将壳体安装于弹簧上构件的同时将杆安装于弹簧下构件。根据上述实施方式的电磁悬架，采用上述构成能够容易在车辆中使用。尽管在上述细节中仅论述了本发明的ー些优选实施方式，但本领域技术人员应该理解，在不显著地脱离本发明的新教导和优点的范围内，许多改进是可能的。因此，所有这类改进都包括在本发明的范围内。2011年2月28日申请的全部公开的包含说明书、权利要求书、附图及摘要的日本专利申请2011-041765，在此全部作为參考而引用于本申请。
权利要求
1.ー种电磁悬架,其具备 安装于第一被安装体㈧的壳体(2 ;22 ；42 ；92)； 固定并配置于该壳体内的至少ー个可动件(3 ；23 ；43 ；62)或至少ー个电枢(7 ；26 ；46 ；72 ；82 ；93 ；102)的一方；以及 可移动地配置于所述壳体内的至少ー个可动件或至少ー个电枢的另一方， 所述可动件具有平面状配置的多个磁铁(5 ；25 ；45 ;64)， 所述电枢具有相对于所述可动件可相对移动地平面状配置的多个磁极(8 ；27 ；47 ；73 ；83 ；94 ；95 ；103 ；105)， 在可移动地配置于所述壳体内的所述可动件或电枢的另一方设置有沿所述相对移动 方向延伸的杆(13 ；32 ;52)， 该杆构成为贯通设置于所述壳体的导杆(14 ；33 ；53)井伸出至所述壳体的外部，从而可安装于第二被安装体(B)， 所述电磁悬架设置有允许所述第一被安装体和第二被安装体的相对旋转的旋转机构(16 ；35 ；55)。
2.如权利要求I所述的电磁悬架， 所述旋转机构设置于所述杆和可移动地配置于所述壳体内的所述可动件或电枢的另一方的连接部。
3.如权利要求I或2所述的电磁悬架， 在所述壳体内固定配置所述可动件， 所述杆连接到所述电枢。
4.如权利要求I所述的电磁悬架， 所述至少一个可动件包含两个可动件，该两个可动件固定于所述壳体内， 所述至少一个磁铁包含多个磁铁，各可动件在其两面具有平面状配置的多个磁鉄， 所述电枢可移动地配置于所述壳体内，具有分别面向所述两个可动件的两面的多个磁扱， 所述杆可旋转地连接到所述电枢中所述两个可动件之间的部分。
5.如权利要求4所述的电磁悬架， 允许所述第一被安装体和所述第二被安装体的相对旋转的所述旋转机构设置于所述杆和所述电枢之间的连接部。
6.如权利要求I至5的任何一项所述的电磁悬架， 所述导杆具有作为支承与所述杆的延长方向正交的方向的横向力的横向力支承机构的功能。
7.如权利要求I至6的任何一项所述的电磁悬架， 所述壳体的横截面为方形形状。
8.如权利要求I至7的任何一项所述的电磁悬架， 在所述可动件和所述电枢之间，配置多个滑动机构(11、12;30、31 ;50、51)。
全文摘要
本发明公开了电磁悬架，其具备安装于第一被安装体的壳体、固定并配置于该壳体内的可动件或电枢的一方、可移动地配置于所述壳体内的可动件或电枢的另一方，在可移动地配置于所述壳体内的所述可动件或电枢的另一方上设置有沿所述相对移动方向延伸的杆，该杆构成为贯通设置于所述壳体的导杆并伸出至所述壳体的外部，可安装于第二被安装体，其设置有允许所述第一被安装体和第二被安装体相对旋转的旋转机构。
文档编号H02K41/03GK102651600SQ20121004391
公开日2012年8月29日 申请日期2012年2月24日 优先权日2011年2月28日
发明者内海典之, 李友行 申请人:日立汽车系统株式会社