1 引言
1.1 课题研究的背景与意义
随着社会的发展、人民生活水平的提高以及高速公路网的大量建设，车速不断提高，人们对汽车的舒适性和安全性的要求也越来越高。悬架系统作为汽车中的重要组成部分，它对汽车的平顺性、操纵稳定性、通用性及汽车寿命等多种使用性能有很大影响。传统的被动悬架系统由于难以兼顾平顺性和操稳性之间的内在矛盾，因此效果有限。对于半主动悬架系统而言，由于不能提供主动力，仅能消耗能量，故其在平顺性与操稳性方面远不及主动悬架系统。而电磁主动悬架由于其响应速度快，控制精度高等特点，确保主动悬架良好性能，同时可利用电磁感应原理，在一定工况下将汽车振动能量转换为电能，保证车辆动力学性能，降低能耗成为了国内外研究热点。
在对车辆主动悬架系统的研究中，对于控制算法的研究成果已颇为丰富，而对于动悬架系统的关键部件即作动器方面的研究还显得较为缺乏，对电磁主动悬架而言，作动器实质是一台电机，目前的研究也大多针对电机本身的输出特性等方面，而将其应用于悬架的研究仍有缺失。所以本文针对上述问题，设计一款圆筒型永磁同步直线电机，输出稳态力，并基于其给出作动器的设计方案。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内现状
因内关于主动悬架系统的研究起步较晚，尤其对电磁式主动悬架的研究整体仍处于控制原理分析和仿真分析阶段，对作动器结构性能方面研究较少，部分学者试制了主动悬架原理样机，并进行了相应的台架试验。
2008年，上海交通大学的喻凡教授[1]提出了一种滚珠丝杠式电磁主动悬架的创新设计方案，其中对电机作动器进行了设计。然后将某车型的半独立式后悬架作为试验对象，对其滚珠丝杠作动器的弹性元件、无刷电机等主要组成部分进行了设计与校核，通过理论分析与模拟仿真推导了该作动器的力学性能。并对其做了样机特性试验。
2010年，吉林大学的于长淼[2]针对目前电磁馈能阻尼器存在能量利用率低的问题，提出了一种新型双超越离合器式电磁馈能阻尼器。该结构由滚珠丝杠、超越离合器、行星齿轮机构和发电机等及部分组成，这种阻尼器可通过滚珠丝杠结构将直线运动转化为电机转子的单行旋转运动。同时利用遗传算法对电磁馈能系统的主要参数进行了计算与优化。该悬架系统在被动模式下可实现非对称阻尼、半主动阻尼特性，有效的提高了馈能效率。
2011年，重庆大学的邓兆祥教授[3]提出了一种直线电机式电磁直线作动器，该新型电磁直线作动器省去了机械转换结构，利用直线电机的工作原理可以实现电能与机械能直接转换。分别送离散有限元与集总动力学两种角度建立该作动器模型，对直线电磁悬架的结构参数对电磁力的影响进行了分析，并试制了电磁作动器，进行了电磁作动器的力学特性实验，验证了该模型的正确性，从而为电磁式主动悬架作动器的开发设计提供了一种新思路，但该作动器输出电磁力波动较大的问题没有很好解决。
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