一种自供电磁流变阻尼器制造技术

本发明专利技术提出一种自供电磁流变阻尼器，其包括磁流变阻尼器和振动能量采集器、能量储存管理模块。能量采集器是一多叶片碟型电磁式机械能量采集器，安装在所述磁流变阻尼器的活塞底部，它由多片叶轮和碟形磁电换能器组成，碟形磁电换能器安装在活塞上，多片叶轮安装在碟形磁电换能器的转子上，碟形磁电换能器所产生的能量由定子上的线圈引出。碟形磁电换能器的输出线连接到能量储存管理模块，能量储存管理模块的输出接到磁流变阻尼器的励磁线圈。工作时磁流变液冲击叶片，叶轮将流体的冲刷转变为稀土永磁体镶嵌的碟形转子的转动，改变碟形定子上线圈的磁通量，从而实现机械能高效采集，且极大地缩小换能器的体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁流变阻尼器技术。
技术介绍
磁流变阻尼器的结构如图1所示，当被控对象振动时，活塞杆1和活塞4在工作缸6内移动，工作缸6内充满磁流变液，由于液体具有连续性 和不可压縮性，根据Navier-Stokes方程，代入磁流变液的本构方程，可 以推算出在活塞4和工作缸内筒3 (2是工作缸外筒)之间的狭窄的阻尼 通道两端存在巨大的压力差。在压力作用下，磁流变液将在阻尼器工作腔 内高速流动。当线圈5通入励磁电流，在阻尼通道及周围将产生磁场，磁 流变液流过这些地方其剪切屈服应力将发生改变，阻尼通道两端的压力差 也会改变，从而引起阻尼器的阻尼力发生改变。通常磁流变阻尼器的电能都是通过外部提供，如在汽车上是由蓄电池 供电，电源线的引出破坏了磁流变阻尼器的密封性，容易造成漏油、导线 折断等问题，容易导致磁流阻尼器失效。另外，磁流变阻尼器依赖于外部 电源的供给，在一些无法提供外部电源的场合不能工作，如果外部供电出 现故障，也会导致磁流变阻尼器无法工作。基于以上不足，近年来，本领域的研究者也提出了自供能的技术解决方案，美国专利(US20080053763)提出了一种永磁动铁式的原理性结构，利用弹簧振子上的永磁体上下切割磁力线产生感应电动势为磁流变阻尼器供电，由于该方案体积庞大、能量转换效率低，难以集成到磁流变阻尼器内部，并提供足够的电能供磁流变阻尼器工作，并且该专利还未涉及能量的储存和管理，存在诸多的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提出一种自供电 磁流变阻尼器，实现机械能的高效采集，并縮小换能器的体积。 本专利技术的技术方案如下--种自供电磁流变阻尼器，其由磁流变阻尼器和振动能量采集器组 成；所述能量采集器是一多叶片碟型电磁式机械能量采集器，安装在所述 磁流变阻尼器的活塞底部，它由多片叶轮和碟形磁电换能器组成，碟形磁 电换能器安装在活塞上，多片叶轮安装在碟形磁电换能器的转子上，碟形 磁电换能器所产生的能量由定子上的线圈引出。所述碟形磁电换能器的转子是采用永磁体延径向按磁极不同交替镶 嵌在软体磁性底板上构成，定子铁心是由带状硅钢片巻制的环形结构，其 上固定电枢绕组，在电枢绕组之间充满环氧树脂。磁流变液冲击叶片，叶轮将流体的冲刷转变为稀土永磁体镶嵌的碟 形转子的转动，改变碟形定子上线圈的磁通量，从而实现机械能高效采集， 而且极大地縮小了换能器的体积。能量储存管理模块由能量储存器和能量管理器两部分组成，能量储 存器由超级电容或可充电电池组成，包括主储能器和盈余电能存储器，储 存由磁电换能器产生的电能；能量管理器控制能量储存器的充放电，对电 能的整流、滤波、储存及释放进行管理；能量储存管理模块的输出端经过 控制开关与磁流变阻尼器中的励磁线圈输入端相连。能量管理器包括倍压 整流电路、电能分配电路、辅助补充电能控制电路和电能需求分配控制算 法模块。能量储存管理模块主要实现主储能器有效地充放电，从碟形磁电换 能器产生的交流电，首先经过主要由整流器D和电容C组成的倍压整流电路，完成AC-DC整流、滤波、增加直流电压的大小，然后将直流电储存到主储能器中，来完成电能的储存。根据传感器的检测信号及主储能器的电压信号，进行数据分析和计算，来调节电流、控制能量分配和开关开启，最终将调节好的电流加载到磁流变阻尼器的励磁线圈，来满足磁流变阻尼器工作的需要。根据能量分配结果，对于每次放电剩余的电能可存储起来，根据电能需求分配控制算法信号通过辅助补充电能控制电路进行主储能器与盈余电能存储器电能的互补。且盈余电能存储器来为电能需求分配控制算法电路与开关控制电路单独供电，来满足整个电能控制模块稳定工附图说明图l是磁流变阻尼器的结构示意图2是本自供电磁流变阻尼器的结构示意图3A是其中多叶片碟型电磁式机械能量采集器示意图3B是图3A的A向视图4是磁电换能器转子和定子的示意图； 图5是能量存储管理模块框图6是三倍压整流存储电路图。具体实施例方式参见图2，本自供电磁流变阻尼器由磁流变阻尼器和振动能量采集器组成，能够实现磁流变阻尼器的工作电源自己供给。振动能量采集器采用多叶片碟形电磁式结构，见图3A和图3B，振动能量采集器由多片叶轮8 和碟形磁电换能器7组成，安装在磁流变阻尼器的活塞4底部，磁流变阻 尼器的其它结构与图l基本是一样的，9是增加的限位装置。碟形磁电换 能器7的转子72和定子71的结构见图4，永磁材料选择高磁能积、高矫 顽力的稀土永磁体，如Nd-Fe-B稀土永磁体(最大磁能积已达到 50MGOe )，永磁体延转子径向按磁极不同交替的镶嵌在软体磁性底板上， 蝶形定子铁心是由带状硅钢片巻制的环形结构，为了固定电枢绕组73和 提供更好的散热条件，在电枢绕组73之间充满环氧树脂。这种碟形结构 的磁电换能器，转换效率、高散热性好，而且便于实现阵列结构。经测算， 阻尼器活塞运动处于0.6m/s时，流体流速可达4m/s，能量采集器输出功 率可达到5W以上，能够满足磁流变阻尼器的工作需求。参见图5和图6，能量储存管理模块由能量储存器和能量管理器两部 分组成，能量储存器由超级电容或可充电电池组成，包括主储能器和盈余 电能存储器，储存由磁电换能器产生的电能；能量管理器控制能量储存器 的充放电，对电能的整流、滤波、储存及释放进行管理；能量储存管理模 块的输出端经过控制开关与磁流变阻尼器中的励磁线圈输入端相连。能量 管理器包括倍压整流电路、电能分配电路、辅助补充电能控制电路和电能 需求分配控制算法模块。碟形磁电换能器产生的交流电，在充放电控制系统统一管理下，先 经过由电容d、 C2、 C3和整流器Dh D2、 D3组成的三倍整流器的整流、滤 波及电压放大，使得交流电转变成超级电容器C4所能接受的直流电，来 实现电流的存储(参见图6)。再根据检测信号及主储能器的电压信号进行数据融合来判断电能的需求与分配，进而发出控制信号，调节输出直流 电流，并将输出的直流电流与磁流变阻尼器的励磁线圈的输入端相连接， 来满足磁流变阻尼器达到最优工作状态的需要。将每次放电剩余的电能存 储于盈余电能存储器中，一方面可根据电能需求分配控制算法模块通过辅 助补充电能控制电路与主储能器进行能量互补；另一方面该盈余电能存储 器可向电能需求分配控制算法电路与开关控制电路供电，来保证电能放电 控制系统的稳定性。权利要求1、一种自供电磁流变阻尼器，其包括磁流变阻尼器和振动能量采集器；其特征在于所述能量采集器是一多叶片碟型电磁式机械能量采集器，安装在所述磁流变阻尼器的活塞(4)底部，它由多片叶轮(8)和碟形磁电换能器(7)组成，碟形磁电换能器(7)安装在活塞(4)下端，多片叶轮(8)安装在碟形磁电换能器(7)的碟形转子(72)上，并位于磁流变液的流动路径上，磁流变液冲击叶片，叶轮(8)将流体的冲刷转变为碟形转子(72)的转动，改变碟形定子(71)上线圈的磁通量，从而实现机械能高效采集；所述自供电磁流变阻尼器还有能量储存管理模块，所述碟形磁电换能器(7)的输出线连接到能量储存管理模块，能量储存管理模块的输出接到磁流变阻尼器的励磁线圈(5)。2、 根据权利要求l所述的自供电磁流变阻尼器，其特征在于所述 碟形磁电换能器的蝶形转子(72)是采用永磁体延径向按磁极不同交替镶 嵌在软体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自供电磁流变阻尼器，其包括磁流变阻尼器和振动能量采集器；其特征在于：所述能量采集器是一多叶片碟型电磁式机械能量采集器，安装在所述磁流变阻尼器的活塞（４）底部，它由多片叶轮（８）和碟形磁电换能器（７）组成，碟形磁电换能器（７）安装在活塞（４）下端，多片叶轮（８）安装在碟形磁电换能器（７）的碟形转子（７２）上，并位于磁流变液的流动路径上，磁流变液冲击叶片，叶轮（８）将流体的冲刷转变为碟形转子（７２）的转动，改变碟形定子（７１）上线圈的磁通量，从而实现机械能高效采集；所述自供电磁流变阻尼器还有能量储存管理模块，所述碟形磁电换能器（７）的输出线连接到能量储存管理模块，能量储存管理模块的输出接到磁流变阻尼器的励磁线圈（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余淼，李敏，王四棋，董小闵，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]