一种可回收结构运动能量的磁流变制动器制造技术

本发明专利技术涉及一种可回收结构运动能量的磁流变制动器，包括制动轴、用于产生励磁磁场的制动器定子结构以及能量回收模块，制动轴为中部具有环形制动部的屮字型结构，且其环形制动部嵌设于制动器定子结构中，环形制动部与制动器定子结构之间充满磁流变液，制动轴在环形制动部的前后侧位置分别经轴承与制动器定子结构转动连接，并在两者的连接处设置有防止磁流变液泄露的密封圈，能量回收模块包括隔磁套筒以及设于其内的定子绕组、永磁体和转子磁轭，以当制动轴带动转子磁轭及永磁体旋转时，产生与定子绕组切割的旋转磁场，在定子绕组中产生可以向外输出的感应电流。该磁流变制动器不仅可以回收结构运动能量，而且结构紧凑，适用限制小。

A kind of MRF Brake with recyclable structure motion energy

【技术实现步骤摘要】
一种可回收结构运动能量的磁流变制动器
本专利技术涉及磁流变制动器
，具体涉及一种可回收结构运动能量的磁流变制动器。
技术介绍
在环境污染、能源短缺的大背景下，节能研究一直是机械产品技术创新的重点，传统的节能研究主要集中在提高动力元件能量传递效率和动力系统匹配性能两方面，并取得了很好的效果。伴随着磁流变液这一新型智能材料的发展，新型磁流变液器件也层出不穷，如制动器、离合器、减振器、阻尼器、密封装置和抛光装置等。而对于磁流变器件来说，主要是考虑将器件的工作机械旋转能量或者震动能量通过一定的方式转化为电能进行再利用。磁流变制动器不同于传统的制动依靠机械部件的刚性摩擦消耗制动能量，它以磁流变液作为制动的介质，以磁流变液在磁场下产生的粘度和剪切屈服应力来制动，制动力的大小可根据磁场的强度进行快速控制，具有制动力矩稳定、响应速度快、噪声小等优点。自磁流变制动器问世以来，其机械结构设计、控制方法以及散热系统的集成是国内外学者研究的主要方向，也取得了一定的成果。随着研究的推进，也发现了新的问题，即磁流变制动器的制动力控制、制动轴非制动状态下的旋转机械能的损耗及断电保护问题。为实现对磁流变制动器制动力的控制，需要外加励磁磁场，但由于目前磁流变液制动器的外加磁场基本上采用的是向线圈中通入励磁电流的方式产生，因此磁流变液制动器需要配置可靠的供电系统，例如在采用磁流变制动器的汽车，蓄电池不仅要给其他设备供电，还要给制动器线圈供电，若蓄电池损坏或无电，将使磁流变制动器缺乏断电自保护，造成安全隐患。清华大学的刘旭辉等提出将磁流变液制动器与具有自增力作用的楔形机构相结合的思路，通过力传递机构将磁流变液制动器的力矩输出转化为楔形增力机构的输入力实现制动，并通过与车轮轴平行布置的发电机进行制动能量回收，为磁流变液在车用制动器领域的应用提供了一个可行方案。而这种方式需要增加外部结构，使整个制动装置庞大，不符合车辆要求内部结构小而精的思想。福州大学的陈凯峰等提出基于磁流变效应的自保护型电梯制动器，在传统磁流变效应制动器基础上添加了永磁体结构进行辅助制动，具有断电自保护功能，以及紧急情况共同制动作用，达到增大制动器制动力矩的效果。虽然达到了自保护功能，但没有对制动轴非制动状态下的旋转机械能的损耗作出改进。当然，还有较多基于磁流变效应的自保护或自供能的阻尼器，但都是运用压电材料或者拘泥于直线运动方式发电，效率不高。目前来看，在一些没办法配置外接电源的场合磁流变制动器无法使用；在存在电源但是突然发生断电的情况时，磁流变制动器会失效；并且多数科研人员集中研究制动力的提高，忽略了磁流变制动器的制动轴非制动状态下的旋转机械能的损耗；现有磁流变制动器的结构较大，不能很好地适应对安装空间有限制的场所。这些原因都在一定程度上限制了磁流变制动技术的工程应用。因此需要一种可以对结构运动能量进行回收的磁流变制动器，将制动轴非制动状态下的旋转机械能转变成电能，以利用回收的电能由外设能量收集装置存储，作为磁流变制动装置的外部备用能源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可回收结构运动能量的磁流变制动器，该磁流变制动器不仅可以回收结构运动能量，而且结构紧凑，适用限制小。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种可回收结构运动能量的磁流变制动器，包括制动轴、用于产生励磁磁场的制动器定子结构以及能量回收模块，所述制动轴为中部具有环形制动部的屮字型结构，且其环形制动部嵌设于制动器定子结构中，所述环形制动部与制动器定子结构之间充满磁流变液，所述制动轴在环形制动部的前后侧位置分别经轴承与制动器定子结构转动连接，并在两者的连接处设置有防止磁流变液泄露的密封圈，所述能量回收模块包括隔磁套筒以及设于其内的定子绕组、永磁体和转子磁轭，所述隔磁套筒套设于制动轴前段的外周部，所述隔磁套筒外周部与制动器定子结构固定连接，所述隔磁套筒内部与定子绕组固定连接，所述定子绕组经轴承与制动轴转动连接，所述永磁体固定于转子磁轭上，所述转子磁轭与制动轴固定连接，以当制动轴带动转子磁轭及永磁体旋转时，产生与定子绕组切割的旋转磁场，在定子绕组中产生可以向外输出的感应电流。进一步地，所述制动器定子结构主要由缸体、磁轭、励磁线圈和后端盖构成，所述磁轭及设于其内的励磁线圈设置于环形制动部外周部，以产生励磁磁场，所述磁轭的前、后端部分别与缸体、后端盖固定连接，所述缸体在环形制动部的前侧位置经轴承与制动轴转动连接，所述后端盖在环形制动部的后侧位置经轴承与制动轴转动连接。进一步地，包括前端盖，所述隔磁套筒外周部与缸体内周部固定连接，所述缸体前端部与前端盖固定连接，所述前端盖经轴承与制动轴转动连接。进一步地，所述隔磁套筒和缸体上开设有若干贯通的通风孔，所述前端盖上也开设有端盖通风孔，以产生空气流通。进一步地，所述制动轴在定子绕组的前后侧位置均设有转子磁轭，位于定子绕组前、后侧的转子磁轭在制动轴的一旁侧对向设有朝向定子绕组且磁极相反的N、S极永磁体，在制动轴的另一旁侧对向设有朝向定子绕组且磁极相反的S、N极永磁体，以当制动轴带动转子磁轭及永磁体旋转时，产生与定子绕组切割的旋转磁场。进一步地，所述转子磁轭通过键与制动轴固定连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：提供了一种可回收结构运动能量的磁流变制动器，将磁流变制动功能与能量回收功能相结合，实现了对制动轴非制动状态下旋转机械能的高效利用和回收。此外，充分考虑空间利用率，在现有磁流变制动器的基础上，将制动机构与能量回收模块两者耦合成一个整体，实现一体化设计，在不增加额外体积的情况下，对结构运动能量进行回收，从而可以在断电情况下提高制动器的可靠性。能量回收模块中采用的感应发电模式相比于机械式馈能装置、压电式馈能装置，在发电效率上有明显的提高，具有很强的实用性和广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例的结构示意图。图中，1-制动轴，2-制动器定子结构，3-能量回收模块，4-环形制动部，5-磁流变液，6-轴承，7-轴承，8-前端盖，9-密封圈，10-密封圈，11-隔磁套筒，12-定子绕组，13-永磁体，14-转子磁轭，15-轴承，16-缸体，17-磁轭，18-励磁线圈，19-后端盖，20-隔磁环，21-轴承，22-通风孔，23-端盖通风孔，24-键，25-底座。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提供一种可回收结构运动能量的磁流变制动器，如图1所示，包括制动轴1、用于产生励磁磁场的制动器定子结构2以及能量回收模块3。制动轴1为中部具有环形制动部4的屮字型结构，且其环形制动部4嵌设于制动器定子结构2中，环形制动部4与制动器定子结构2之间充满磁流变液5，制动轴1在环形制动部4的前后侧位置分别经轴承6、7与制动器定子结构2转动连接，并在两者的连接处设置有防止磁流变液泄露的密封圈9、10。能量回收模块3包括隔磁套筒11以及设于其内的定子绕组12、永磁体13和转子磁轭14，隔磁套筒套11设于制动轴1前段的外周部，隔磁套筒11外周部与制动器定子结构2固定连接，隔磁套筒1内部与定子绕组12固定连接，定子绕组12经轴承15与制动轴1转动连接，永磁体13固定于转子磁轭14上，转子磁轭14与制动轴1固定连接，以当制动轴1带动转子磁轭14及永磁体13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可回收结构运动能量的磁流变制动器，其特征在于，包括制动轴、用于产生励磁磁场的制动器定子结构以及能量回收模块，所述制动轴为中部具有环形制动部的屮字型结构，且其环形制动部嵌设于制动器定子结构中，所述环形制动部与制动器定子结构之间充满磁流变液，所述制动轴在环形制动部的前后侧位置分别经轴承与制动器定子结构转动连接，并在两者的连接处设置有防止磁流变液泄露的密封圈，所述能量回收模块包括隔磁套筒以及设于其内的定子绕组、永磁体和转子磁轭，所述隔磁套筒套设于制动轴前段的外周部，所述隔磁套筒外周部与制动器定子结构固定连接，所述隔磁套筒内部与定子绕组固定连接，所述定子绕组经轴承与制动轴转动连接，所述永磁体固定于转子磁轭上，所述转子磁轭与制动轴固定连接，以当制动轴带动转子磁轭及永磁体旋转时，产生与定子绕组切割的旋转磁场，在定子绕组中产生可以向外输出的感应电流。

【技术特征摘要】
1.一种可回收结构运动能量的磁流变制动器，其特征在于，包括制动轴、用于产生励磁磁场的制动器定子结构以及能量回收模块，所述制动轴为中部具有环形制动部的屮字型结构，且其环形制动部嵌设于制动器定子结构中，所述环形制动部与制动器定子结构之间充满磁流变液，所述制动轴在环形制动部的前后侧位置分别经轴承与制动器定子结构转动连接，并在两者的连接处设置有防止磁流变液泄露的密封圈，所述能量回收模块包括隔磁套筒以及设于其内的定子绕组、永磁体和转子磁轭，所述隔磁套筒套设于制动轴前段的外周部，所述隔磁套筒外周部与制动器定子结构固定连接，所述隔磁套筒内部与定子绕组固定连接，所述定子绕组经轴承与制动轴转动连接，所述永磁体固定于转子磁轭上，所述转子磁轭与制动轴固定连接，以当制动轴带动转子磁轭及永磁体旋转时，产生与定子绕组切割的旋转磁场，在定子绕组中产生可以向外输出的感应电流。2.根据权利要求1所述的一种可回收结构运动能量的磁流变制动器，其特征在于，所述制动器定子结构主要由缸体、磁轭、励磁线圈和后端盖构成，所述磁轭及设于其内的励磁线圈设置于环形制动部外周部，以产生励磁磁场，所述磁轭的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄惠，邱华超，刘晓阳，杜恒，骆清，陈昌林，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35