一种可在线连续控制惯容量的半主动惯容.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108964342A(43)申请公布日2018.12.07(21)申请号201810648784.7(22)申请日2018.06.22(71)申请人河海大学地址212050江苏省南京市江宁开发区佛城西路8号(72)发明人胡银龙王佳宁孙永辉李志华(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人徐莹(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)H02K7/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种可在线连续控制惯容量的半主动惯容(57)摘要本发明提供了一种可在线连续控制惯容量的半主动惯容，包括上下同轴连接的旋转飞轮和滚珠丝杠；旋转飞轮包括伺服电机、竖直的滑杆、套装在滑杆上且受伺服电机向下推动的受力推杆、连接受力推杆的底端且通过轴承安装在滑杆上的各个滑动臂、通过轴承安装在滑杆底端的各个固定臂以及与滑动臂、固定臂对应的杠杆调节臂，每个滑动臂的末端沿杠杆调节臂上的滑槽滑动，每个固定臂的末端与刚刚调节臂可转动连接，杠杆调节臂的底部固定有质量块，滚珠丝杠的顶端刚性连接固定臂的轴承座。本发明旋转飞轮采用省力杠杆原理在线改变质量块距转轴的距离，从而改变飞轮的转动惯量，通过在线控制旋转飞轮的转动惯量来改变存储在飞轮中的能量，从而实现惯容量的在线控制。CN108964342ACN108964342A权利要求书1/1页1.一种可在线连续控制惯容量的半主动惯容，其特征在于：包括上下同轴连接的旋转飞轮和滚珠丝杠；所述旋转飞轮包括伺服电机、竖直的滑杆、套装在滑杆上且受伺服电机向下推动的受力推杆、连接受力推杆的底端且通过轴承安装在滑杆上的各个滑动臂、通过轴承安装在滑杆底端的各个固定臂以及与滑动臂、固定臂对应的杠杆调节臂，每个滑动臂的末端沿杠杆调节臂上的滑槽滑动，每个固定臂的末端与刚刚调节臂可转动连接，所述杠杆调节臂的底部固定有质量块，滚珠丝杠的顶端刚性连接固定臂的轴承座。2.根据权利要求1所述的可在线连续控制惯容量的半主动惯容，其特征在于：所述滑动臂的长度小于固定臂的长度，杠杆调节臂上滑动臂与固定臂之间的距离大于固定臂与质量块之间的距离。3.根据权利要求1所述的可在线连续控制惯容量的半主动惯容，其特征在于：所述杠杆调节臂以滑杆为中心沿圆周方向等距设置，滑动臂和固定臂同理。4.根据权利要求1所述的可在线连续控制惯容量的半主动惯容，其特征在于：所述旋转飞轮还包括在线测量滑动臂与固定臂之间距离的距离传感器。5.根据权利要求1所述的可在线连续控制惯容量的半主动惯容，其特征在于：所述旋转飞轮和丝杠分别置于飞轮端外壳和丝杠外壳内，丝杠的顶端通过轴承穿过飞轮端外壳的底部与旋转飞轮连接。6.根据权利要求5所述的可在线连续控制惯容量的半主动惯容，其特征在于：所述丝杠上装有驱动其旋转的螺母，所述丝杠外壳的顶面与螺母刚性连接。2CN108964342A说明书1/4页一种可在线连续控制惯容量的半主动惯容技术领域[0001]本发明涉及一种惯容，具体涉及一种在线控制飞轮转动惯量的惯容。背景技术[0002]惯容是剑桥大学Smith教授提出的新型双端口机械元件，满足施加在两个端口的力与两个端口的相对加速度成正比的特性，其中比例系数称为惯容量，单位为千克。目前惯容已经有齿轮齿条式、滚珠丝杠式、液压式等不同实现方法，大多采用不同传动装置如齿轮齿条、滚珠丝杠、液压马达等驱动飞轮旋转的方式来实现惯容的特性。然而，这类实现方法得到的惯容实际上为无源元件(也称被动元件)，即惯容量无法在线调节。这意味着惯容加工并应用后，无法构成闭环控制系统，不能根据外界环境的变化自适应的调整惯容量，这极大地限制了基于惯容系统的性能。[0003]为进一步提升基于惯容系统的性能，半主动惯容的概念被提出，并定义为惯容量可在线调节的惯容。参照无源惯容的实现方法，半主动惯容的实现方法主要可分为两类，即在线控制传动装置传动比的方式和在线控制飞轮转动惯量式。在线控制传动比的方式虽然可以采用诸如汽车无极变速箱、行星齿轮箱、控制液压传动管道等方式实现，但实现方案过于复杂，不利于工程实际应用。在线控制飞轮转动惯量式可采用在线控制飞轮径向位置滑块的旋转半径手段来实现，但由于飞轮在高速旋转时，滑块会承受很大的离心力作用，这使得在线改变滑块径向位置需要较大的推力，消耗大量的能量，不适于应用在半主动控制系统中。发明内容[0004]发明目的：本发明的目的在于提出一种可在线连续控制惯容量的半主动惯容，通过在线控制杠杆机构的滑动臂与固定臂之间的距离，从而改变飞轮的转动惯量，进而在线控制惯容量。引入省力杠杆机构，可有效降低惯容高速旋转过程中惯容量调节所需的电机推力，从而达到节省能量的目的。[0005]技术方案：本发