一种一体化电机离合器耦合执行器的制作方法

本发明涉及机电控制系统技术领域，尤其涉及的是一种一体化电机离合器耦合执行器。

背景技术：

电机和离合器的结合在工程实际中运用广泛，电机是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩；离合器类似于开关，接合或断离动力传递作用，离合器机构其主动部分与从动部分可以暂时分离，又可以逐渐接合，并且在传动过程中还要有可能相对转动。传统的电机和离合器结合一般是通过联轴器相连，这样会导致传动装置的轴向距离过长，产生一定幅度的振动，从而导致机构运转不稳定。且在传统的执行器中，选用的大多是非可控式离合器，在需要保持执行器长时间压紧的情况下，传统的执行器中的电机往往可能发生堵转，从而过热烧毁。

随着电动车技术与智能驾驶技术的发展，在车辆模块化、集成化、电子化、供能高压化的趋势驱动下，乘用车制动系统朝着电子化方向发展。电液复合制动系统越来越得到普及。它成为了传统液压制动系统到电子制动系统的一种有效的过渡方案。但线控制动技术才是未来制动系统的发展趋势，液压回路系统将被彻底取代，线控制动系统布局相对简单，且系统响应时间短，明显缩短制动距离。目前，线控制动系统还不太成熟，离普及还有很长的一段路。电控机械制动系统(electromechanicalbrakesystem，简称emb)成为各大汽车厂商研究的热门。emb存在的一个很大的问题就是电机在“堵转”的恶劣环境下工作，因此对电机的可靠性要求特别高，且执行机构中机械零件还比较多、结构也很复杂，成本过高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种一体化电机离合器耦合执行器，以期实现既能避免电机堵转过热的现象，又能避免因执行器轴向尺寸过长而产生振动的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种一体化电机离合器耦合执行器，包括外壳体，所述外壳体内部设置有电机、行星轮系和可控离合器，所述电机和可控离合器在外壳体内部呈前后排布设置；

所述电机包括内外套接的电机定子和电机转子，所述电机定子为内设空腔的空心结构且固定在外壳体内部，所述电机转子前端设有端面板，所述电机转子的端面板中心孔处固定设置有法兰盘，所述法兰盘转动支承在外壳体的前端板中心孔处；所述法兰盘中心固定有一根同轴的电机输出轴，所述行星轮系嵌设在电机定子的空腔内，所述电机输出轴的后端伸入至电机定子的空腔内，且行星轮系的太阳轮固定套装在电机输出轴的后端；

所述可控离合器的输入端向前伸入至电机定子的空腔内并与行星轮系的行星架固定连接，所述可控离合器的输出端转动支承在外壳体的后端板中心孔处，所述可控离合器能调控其输入端与输出端之间的滑差；

所述电机输出轴、太阳轮、可控离合器的输入端、可控离合器的输出端均同轴设置。

进一步的，所述可控离合器采用磁粉离合器、磁流变离合器、电流变离合器、电磁离合器中的其中一种。

进一步的，所述外壳体的前端板、外壳体的后端板、电机转子的端面板上均开有多个散热孔。

进一步的，所述电机定子为空心的环状结构，所述电机定子的内孔中在靠近前端面的部位设有向内凸出的安装凸缘，所述行星轮系的齿圈位于电机定子的内孔中且固定安装在安装凸缘右端面上。

进一步的，所述法兰盘通过第一轴承转动支承在外壳体的前端板中心孔处。

进一步的，所述可控离合器的输出端通过第二轴承转动支承在外壳体的后端板中心孔处。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明提供的一种一体化电机离合器耦合执行器，由于有可控离合器的加入，该可控离合器能调控其输入端与输出端之间的滑差，利用可控离合器断开电机与执行器末端的刚性连接，以减小折算到执行器末端的惯量，可在长时间堵转的情况下维持转矩，可控离合器的输入端及与其连接行星轮系和电机仍继续运动以提供剪切作用，从而避免了传统机电系统因负载过大而发生电机堵转过热的现象。

2、本发明提供的一种一体化电机离合器耦合执行器，其在电机与可控离合器之间设置有行星轮系，一般可控离合器的额定转速不是太高，若将其直接与电机相连，满足不了执行器的输出要求，且较高的转速易损坏可控离合器，将行星轮系置于中间起到减速增扭的效果，使得可控离合器在额定转速以下能平稳工作。

3、本发明提供的一种一体化电机离合器耦合执行器，将电机设计为中空结构，并将整个行星轮系以及可控离合器的一部分置于电机的中空结构内，能明显缩短整个执行器的周向尺寸，能有效避免因执行器轴向尺寸过长而产生振动的问题，从而保证了整个执行器运转的稳定性。

附图说明

图1是本发明的立体图。

图2是本发明的剖面图。

图3是本发明的立体爆炸图。

图4是本发明的电机定子与齿圈配合的爆炸图。

图5是本发明的行星轮系的立体图。

图6是本发明的外壳前盖与法兰盘、电机输出轴之间的装配爆炸图。

图中标号：1.外壳前盖，2.外壳本体，3.电机转子，4.电机线圈，5.电机定子，6.端面板，7.法兰盘，8.第一轴承，9.电机输出轴，10.空腔，11.连接键，12.太阳轮，13.行星轮，14.行星架，15.齿圈，16.安装凸缘，17.磁粉离合器，18.第二轴承，19.散热孔。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图6，本实施例公开了一种一体化电机离合器耦合执行器，包括外壳体，外壳体由外壳本体2和外壳前盖1构成，外壳本体2前侧敞口处设置外壳前盖1，外壳前盖1与外壳本体2之间通过螺纹连接的方式实现连接。外壳体内部设置有电机、行星轮系和可控离合器，电机和可控离合器在外壳体内部呈前后排布设置。

电机包括内外套接的电机定子5和电机转子3，电机定子5和电机转子3之间设有电机线圈4。电机定子5为内设空腔10的空心结构且固定在外壳体内部，电机转子3前端设有端面板6，电机转子3的端面板6中心孔处固定设置有法兰盘7，法兰盘7与电机转子3的端面板6之间通过螺栓固定连接。法兰盘7通过第一轴承8转动支承在外壳体的前端板中心孔处，外壳体的外壳前盖1即为外壳体的前端板；法兰盘7中心固定有一根同轴的电机输出轴9，电机输出轴9通过连接键11与法兰盘7连接，行星轮系嵌设在电机定子5的空腔10内，电机输出轴9的后端伸入至电机定子5的空腔10内，且行星轮系的太阳轮12固定套装在电机输出轴9的后端。

行星轮系包括一个太阳轮12、三个行星轮13、一个行星架14、一个齿圈15。电机定子5为空心的环状结构，电机定子5的内孔中在靠近前端面的部位设有向内凸出的安装凸缘16，行星轮系的齿圈15位于电机定子5的内孔中且固定安装在安装凸缘16右端面上，通过多个螺钉分别穿过安装凸缘16上的多个安装孔后旋紧在齿圈15的螺纹孔中，实现齿圈15与安装凸缘16的固定连接。

可控离合器的输入端向前伸入至电机定子5的空腔10内并与行星轮系的行星架14固定连接，可控离合器的输出端通过第二轴承18转动支承在外壳体的后端板中心孔处，可控离合器能调控其输入端与输出端之间的滑差。电机输出轴9、太阳轮12、可控离合器的输入端、可控离合器的输出端均同轴设置。可控执行器的输出端作为整个执行器的输出端。

外壳体的前端板、外壳体的后端板、电机转子3的端面板6上均开有多个散热孔19，以便外壳体内电机和可控离合器散热。

可控离合器可采用磁粉离合器17、磁流变离合器、电流变离合器、电磁离合器中的其中一种。以下以可控离合器采用磁粉离合器17为例来进行说明，磁粉离合器17包括励磁线圈、内转子、外转子和金属外壳组，内转子、外转子分别对应磁粉离合器17的输出端和输入端，内、外两个转子之间留有缝隙，缝隙中填充具有高导磁率和高耐热性的合金磁粉。在磁粉离合器17没通电流的情况下，磁粉离合器17的输入端随着电机旋转，腔内磁粉由于向心力被均匀甩在外转子内壁，此时内转子和外转子之间无相互作用，此时磁粉离合器17的输入端与输出端处于分离状态。当给磁粉离合器17的励磁线圈通以励磁电流时，磁粉离合器17壳内产生磁通，腔内磁粉沿着磁通方向产生磁粉链，磁粉离合器17的输出端通过磁粉与工作面间、磁粉与磁粉之间的摩擦力和磁粉链间的抗剪切力传递转矩。

将该执行器应用在电动汽车的线控制动系统中时，该执行器的输出端与丝杆相连，丝杆的转动将引起螺母的直线运动。当螺母与固定的障碍物接触并压紧后者时，螺母无法前进，丝杆与执行器输出端亦无法继续转动。若欲维持螺母对固定障碍物的压紧，传统的执行器往往使电机在堵转的状态下维持转矩输出，但这容易使得电机过热烧毁。本申请的执行器利用磁粉合器中磁粉的特殊性质，使执行器输出端与丝杆在停转的状态下仍有转矩输出，故螺母能持续压紧固定的障碍物，同时，磁粉离合器17的输入端及与之相连的电机仍需继续旋转以提供剪切速率作为转矩来源；并且，螺母施加在固定障碍物上的力可通过改变磁粉离合器17的励磁电流来实时调节。

工作时，该执行器的动力传递流程为：

给电机通以电流，绕在电机定子5上的电机线圈4产生旋转磁场作用于电机转子3上，形成磁电动力旋转扭矩，通过法兰盘7将扭矩传递给电机输出轴9，电机输出轴9带动行星轮系里的太阳轮12转动，太阳轮12通过行星轮系将转矩通过行星轮13传递到行星架14上，这样电机产生的转速和转矩通过行星轮系达到减速增扭的效果。磁粉离合器17的输入端与行星轮系的行星架14固定连接传递扭矩。最后，给磁粉离合器17的励磁线圈通以励磁电流，磁粉离合器17的内转子和外转子产生相互作用的力，将转矩由磁粉离合器17的输入端传递到输出端，通过调节励磁电流的大小来控制磁粉沿磁通方向形成磁粉链的抗剪切力大小，从而控制磁粉离合器17传递扭矩的大小。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。