固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器制造技术

固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，该减震器包括一体化电机/变压器、PWM整流器、固态变压器和蓄电池；这种再生减震器引入了固态变压器，彻底解决了电压转换比低、效率低的问题，提高了悬架动能的捕获效率。

【技术实现步骤摘要】
固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器
：本专利技术属于减震领域，尤其涉及能量再生回馈型直线电磁减震器。
技术介绍
：传统汽车减震器耗散的振动能数量可观，具有回收价值，而国内外对纯电动汽车用再生减震器能量捕获装置及其控制技术的研究还处于起步阶段，高效馈能型减震器的技术进步对提高纯电动车的续航里程、建设资源节约型和环境友好型社会具有重要意义。永磁直线电机运动方式符合车辆悬架往复振动特征，是动能-电能的最佳转换装置，同时其结构紧凑，符合汽车轻量化发展的潮流。但车辆悬架的振幅与频率的时变性对电磁再生减震器提出了更高的设计要求，以实现悬架动能的高效转换和高动力学性能。因此，需要专利技术一种新型能量再生回馈型直线电磁减震器。
技术实现思路
：专利技术目的：本专利技术目的是克服目前电磁减震器能量捕获效率低、动力学性能不足的问题，提供一种能量高转换效率、高动力学性能、小体积、小重量的再生减震器。技术方案：本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，其特征在于：该减震器包括一体化电机/变压器、PWM整流器、固态变压器和蓄电池；一体化电机/变压器由单相高频变压器和单相圆筒型永磁直线发电机组成；单相高频变压器还作为固态变压器的一部分与多个IGBT开关构成固态变压器；一体化电机/变压器中的单相圆筒型永磁直线发电机的输出连接PWM整流器，PWM整流器连接固态变压器,固态变压器连接蓄电池。单相圆筒型永磁直线发电机的运动部件随着车辆悬架振动输出频率和幅值都是时变的交流电；该交流电经PWM整流器整流后输出直流电压；经过控制八个IGBT开关的通断状态，同时经过高频变压器的能量隔离传输，将PWM整流器输出的直流电压变成更高或更低的直流电压，给蓄电池充电，通过控制充电功率的大小和单相圆筒型永磁直线发电机电流的大小，实现能量回收和电磁阻尼减震。单相圆筒型永磁直线发电机由电机线圈、次级轴、多个永磁体和多个铁极构成；单相高频变压器由铁心、多个初级线圈和多个次级线圈组成；次级轴穿过铁心中心的轴向通孔且能沿着该通孔相对于铁心做轴向移动；电机线圈沿周向布置在铁心的壁内，一个初级线圈和一个次级线圈相互靠近设置为一组线圈组，沿铁心的轴向布置多组线圈组；永磁体和铁极交替套在次级轴上，相邻永磁体的充磁方向相异，它们共同组成了发电机的运动部件。(所谓相邻的就是与自己离的最近的永磁体，因为每两个永磁体之间都有一个铁极，所以相邻永磁体并不是指紧密接触的两个相邻的相邻永磁体。铁心的壁上开设多个周向槽和多个轴向槽；周向槽中嵌有电机线圈,周向槽的开口开在铁心的内壁；轴向槽中嵌有初级线圈和次级线圈；铁心的材料为高频损耗小、导磁性能良好的材料。铁心的材料选择软磁复合材料(SMC)，或非晶合金、或纳米晶等材料。所述的初级线圈、次级线圈和电机线圈由多匝电磁线绕制而成；初级线圈和次级线圈都与电机线圈垂直，初级线圈和次级线圈套住电机线圈。初级线圈与次级线圈的数量相同，均为n；电机线圈与周向槽的数量相同，为Z；当n能被数a整除时，有b＝n/a，则n个初级线圈或n个次级线圈可以连接成b串a并结构，按照b串a并规则联结的n个初级线圈和n个次级线圈分别组成了单相高频变压器的初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组中的a、b取值可以相同，也可以不同；同理，Z个电机线圈也可按如此规则处理联结，构成单相圆筒型永磁直线发电机的电枢绕组。(如图7所示，所谓b串a并，就n个线圈中分为a个并联支路，每个并联支路中由b个线圈串联而成！)通有电流的初级线圈和次级线圈在铁心中产生的变压器磁力线沿铁心的周向分布；通有电流的电机线圈在铁心中产生的电机磁力线为径向-轴向的闭合曲线；变压器磁力线与电机磁力线垂直正交。(如图9所示！)本专利技术具体优点效果如下：一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，减震器包括一体化电机/变压器、PWM整流器、固态变压器、蓄电池组成；一体化电机/变压器中的单相圆筒型永磁直线发电机是将汽车悬架的动能转化为电能的装置，输出交流电；PWM整流器与单相圆筒型永磁直线发电机的电枢绕组相连接，将电机输出的交流电整流成直流电；一体化电机/变压器中的单相高频变压器是电压变换元件，它与八个IGBT开关组成了固态变压器，将PWM整流器输出的直流电变换成与蓄电池电压等级相匹配的直流电；PWM整流器与固态变压器共同实现了高电压转换比，如将10V电压转换为300V直流电压。固态变压器输出的直流电在给蓄电池充电时，通过控制充电功率的大小和单相圆筒型永磁直线发电机电流的大小，实现能量回收和电磁阻尼减震。一体化电机/变压器由铁心、初级线圈、次级线圈、电机线圈组成；其中铁心、多个电机线圈、次级轴、多个永磁体和多个铁极构成了单相圆筒型永磁直线发电机；铁心、多个初级线圈、多个次级线圈构成了单相高频变压器；单相圆筒型永磁直线发电机和单相高频变压器共用一个铁心，只是各自的绕组独立。永磁体和铁极间隔套在次级轴上，相邻永磁体的充磁方向相异，它们共同组成了单相圆筒型永磁直线发电机的运动部件，随着悬架往复振动，永磁体产生的磁力线切割电机线圈，产生感生电动势，多个电机线圈串、并联组合构成电枢绕组，共同输出电压。一体化电机/变压器的铁心材料必须高频损耗小、导磁性能良好，可以选择软磁复合材料(SMC)，或非晶合金、或纳米晶等材料；铁心上开设多个周向槽和多个轴向槽；周向槽中嵌有电机线圈；轴向槽中嵌有初级线圈和次级线圈。单相高频变压器的初级线圈和次级线圈，以及单相圆筒型永磁直线发电机的电机线圈由多匝电磁线绕制而成；初级线圈、次级线圈和电机线圈根据需要可以各自进行串、并联组合，分别组成单相高频变压器的初级绕组和次级绕组、单相圆筒型永磁直线发电机的电枢绕组；初级线圈和次级线圈都与电机线圈相垂直放置。单相圆筒形直线发电机与单相高频变压器的磁力线特征是：通有电流的初级线圈和次级线圈在铁心中产生的变压器磁力线沿圆周向分布；通有电流的电机线圈在铁心中产生的电机磁力线为径向辐射分布；两者的磁力线垂直正交。综上，该一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器将发电机和高频变压器复合为一体，共用铁心，节约了材料和体积，符合汽车轻量化的要求。这种再生减震器引入了固态变压器，彻底解决了电压转换比低、效率低的问题，提高了悬架动能的捕获效率。附图说明：图1是本专利技术的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器的原理框图；图2是本专利技术的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器四分之三局部三维图；图3是本专利技术的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器结构组成图；图4是本专利技术的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器结构爆炸图；图5是本专利技术的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器铁心图；图6是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器的线圈图图7是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器高频变压器的初级、次级绕组(线圈连接)图图8是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器单相高频变压器图图9是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器单相圆筒型永磁直线发电机图图10是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，其特征在于：该减震器包括一体化电机/变压器(1)、PWM整流器(2)、固态变压器(3)和蓄电池(5)；一体化电机/变压器(1)由单相高频变压器(6)和单相圆筒型永磁直线发电机(7)组成；单相高频变压器(6)还作为固态变压器(3)的一部分与多个IGBT开关(4)构成固态变压器(3)；一体化电机/变压器(1)中的单相圆筒型永磁直线发电机(7)的输出连接PWM整流器(2)，PWM整流器(2)连接固态变压器(3),固态变压器(3)连接蓄电池(5)。

【技术特征摘要】
1.一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，其特征在于：该减震器包括一体化电机/变压器(1)、PWM整流器(2)、固态变压器(3)和蓄电池(5)；一体化电机/变压器(1)由单相高频变压器(6)和单相圆筒型永磁直线发电机(7)组成；单相高频变压器(6)还作为固态变压器(3)的一部分与多个IGBT开关(4)构成固态变压器(3)；一体化电机/变压器(1)中的单相圆筒型永磁直线发电机(7)的输出连接PWM整流器(2)，PWM整流器(2)连接固态变压器(3),固态变压器(3)连接蓄电池(5)。2.根据权利要求1所述的固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，其特征在于：单相圆筒型永磁直线发电机(7)的运动部件随着车辆悬架振动输出频率和幅值都是时变的交流电；该交流电经PWM整流器(2)整流后输出直流电压；经过控制八个IGBT开关(4)的通断状态，同时经过高频变压器(6)的能量隔离传输，将PWM整流器(2)输出的直流电压变成更高或更低的直流电压，给蓄电池(5)充电，通过控制充电功率的大小和单相圆筒型永磁直线发电机(7)电流的大小，实现能量回收和电磁阻尼减震。3.根据权利要求1所述的固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，其特征在于：单相圆筒型永磁直线发电机(7)由电机线圈(11)、次级轴(12)、多个永磁体(13)和多个铁极(14)构成；单相高频变压器(6)由铁心(8)、多个初级线圈(9)和多个次级线圈(10)组成；次级轴(12)穿过铁心(8)中心的轴向通孔且能沿着该通孔相对于铁心(8)做轴向移动；电机线圈(11)沿周向布置在铁心(8)的壁内，一个初级线圈(9)和一个次级线圈(10)相互靠近设置为一组线圈组，沿铁心(8)的轴向布置多组线圈组；永磁体(13)和铁极(14)交替套在次级轴(12)上，相邻永磁体(13)的充磁方向相异，它们共同组成了发电机的运动部件。4.根据权利要求3所述的固态变压器复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭兵，窦娆，李瑞泽，董婷，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21