采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行能量采集的磁流變阻尼器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行能量采集的磁流變阻尼器，主要由內(nèi)層磁鐵組、外層磁鐵組、感應(yīng)線圈、勵(lì)磁線圈、端蓋、外套筒、阻尼器缸體及活塞等組成。固定在連接桿上的內(nèi)層磁鐵組和固定連接在活塞桿上的外層磁鐵組在外界激勵(lì)下一起作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，纏繞在支撐桿繞線架上的感應(yīng)線圈由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生交流電,通過整流電路可直接用于勵(lì)磁線圈的直流供電,產(chǎn)生可控阻尼力；轉(zhuǎn)換后的直流電也可直接儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電路中,實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量采集。本發(fā)明采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行振動(dòng)能量采集，輸出電壓大，發(fā)電效率高；同時(shí)集能量采集及阻尼力可控于一體,結(jié)構(gòu)緊湊；特別適合應(yīng)用于斷電等特殊情況下的半主動(dòng)減振系統(tǒng)。
【專利說明】
采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行能量采集的磁流變阻尼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種磁流變阻尼器，尤其涉及一種采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行能量采集的磁流變阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁流變阻尼器是一種廣泛應(yīng)用于半主動(dòng)控制系統(tǒng)中的新型智能阻尼器件。它主要是通過給阻尼器活塞繞線槽內(nèi)的激勵(lì)線圈施加一定大小的電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，使得液流通道內(nèi)的磁流變液屈服強(qiáng)度發(fā)生變化，從而動(dòng)態(tài)改變輸出阻尼力。
[0003]磁流變阻尼器所具有的毫秒級(jí)響應(yīng)速度、大控制范圍和大阻尼力輸出的特點(diǎn)，使得它成為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)秀的半主動(dòng)執(zhí)行器件。目前，磁流變阻尼器已在建筑物及橋梁的減振抗震系統(tǒng)、鐵路機(jī)車車輛及汽車懸架半主動(dòng)系統(tǒng)的減振等方面取得廣泛應(yīng)用。使用磁流變阻尼器的目的是緩沖振動(dòng)，而在實(shí)際工作中，來自阻尼器的運(yùn)動(dòng)損耗也是能量損耗的一個(gè)重大因素;然而傳統(tǒng)磁流變阻尼器并不具有能量采集功能，不能使工作部件產(chǎn)生的振動(dòng)能得到有效的回收利用，因此研究一種可以采集阻尼器運(yùn)動(dòng)中損耗的能量，將外界環(huán)境的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能，并供給磁流變阻尼器自身工作使用，一直是人們期待解決的重要課題。傳統(tǒng)阻尼器受到結(jié)構(gòu)和功能的限制，無法實(shí)現(xiàn)能量回收利用，只能任由能量隨零件的運(yùn)動(dòng)散失，不符合可持續(xù)發(fā)展的理念，也不滿足經(jīng)濟(jì)效益最大化的工業(yè)生產(chǎn)需求，對(duì)磁流變阻尼器的應(yīng)用和推廣造成很大局限性。
[0004]目前能量采集型磁流變阻尼器已經(jīng)受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，公開號(hào)為CN101550982A的中國(guó)發(fā)明專利“一種自供電磁流變阻尼器”提出一種一多葉片蝶形電磁式機(jī)械能量采集器，能量采集器安裝在磁流變阻尼器的活塞底部。但該結(jié)構(gòu)也有一定的局限性，由于磁流變液較稠，導(dǎo)致葉片轉(zhuǎn)速比較慢，產(chǎn)生的電能不足以實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼器中的勵(lì)磁線圈供電。公開號(hào)為CN200710034309.2的中國(guó)發(fā)明專利“一種自供電磁流變智能減振系統(tǒng)”將結(jié)構(gòu)振動(dòng)的傳感器與磁流變阻尼器的供電電源集成到小型永磁式直流電機(jī)上，通過布置在減振器外側(cè)的齒條齒輪傳動(dòng)的方式來驅(qū)動(dòng)直流發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而給磁流變阻尼器供電。但其局限性比較明顯，由于發(fā)電裝置布置在阻尼器外側(cè)，導(dǎo)致整個(gè)減振系統(tǒng)體積龐大，并且對(duì)工作環(huán)境要求較高。
[0005]國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)直線電機(jī)發(fā)電原理，采用磁鐵和感應(yīng)線圈制成能量采集回收裝置的發(fā)電效率較高，具有廣闊的研究前景。公開號(hào)為CN204755715 U的中國(guó)發(fā)明專利“一種集成能量回收裝置的磁流變阻尼器”提出一種由單層環(huán)形磁鐵和感應(yīng)線圈組合而成的能量回收裝置，并集成在傳統(tǒng)磁流變阻尼器中。當(dāng)單層環(huán)形磁鐵與感應(yīng)線圈發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)線圈切割磁感線，產(chǎn)生電能。但是這種能量回收裝置由于受到阻尼器體積限制，磁鐵組沒有得到合理布置，產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度有限，輸出電壓小，產(chǎn)生的電能也比較小，使回收的振動(dòng)能量不足以實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼器中的勵(lì)磁線圈自供給。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服【背景技術(shù)】所述磁流變阻尼器存在的問題及滿足磁流變阻尼器實(shí)際使用要求，本發(fā)明提供一種采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行能量采集的磁流變阻尼器，主要由內(nèi)層磁鐵組、外層磁鐵組、感應(yīng)線圈、勵(lì)磁線圈、端蓋、外套筒、阻尼器缸體及活塞等組成。固定在連接桿上的內(nèi)層磁鐵組和固定連接在活塞桿上的外層磁鐵組在外界激勵(lì)下一起作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，纏繞在支撐桿繞線架上的感應(yīng)線圈由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生交流電，通過整流電路可直接用于勵(lì)磁線圈的直流供電，產(chǎn)生可控阻尼力；轉(zhuǎn)換后的直流電也可以直接儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電路中，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量采集。本發(fā)明采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行振動(dòng)能量采集，輸出電壓大，發(fā)電效率高；同時(shí)，本發(fā)明集振動(dòng)能量采集及阻尼力可控于一體，雙層磁鐵布置方式性能優(yōu)越，空間利用合理，結(jié)構(gòu)緊湊，有效減少了阻尼器的整體結(jié)構(gòu)尺寸。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括:支撐桿繞線架(1)、下端蓋(2)、浮動(dòng)活塞(3)、螺釘1(4)、密封圈1(5)、擋板(6)、螺釘Π (7)、勵(lì)磁線圈(8)、活塞(9)、外套筒
(10)、外層隔片(II)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)、活塞桿(14)、感應(yīng)線圈(15)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)、內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)、螺釘ΙΠ( 18)、上端蓋(19)、緊固片1(20)、連接桿(21)、內(nèi)層隔片(22)、密封圈Π (23)、緊固銷(24)、阻尼器缸體
(25)、緊固片Π (26)、密封圈ΙΠ (27)、密封圈IV(28)、密封圈V (29)、密封圈VK30)、密封圈W(31)以及鎖緊螺母(32);下端蓋(2)與阻尼器缸體(25)通過螺釘1(4)剛性固定連接;下端蓋(2)中間加工有圓形通孔，支撐桿繞線架(I)與下端蓋(2)圓形通孔間隙配合，兩者通過密封圈W(31)進(jìn)行密封;支撐桿繞線架(I)下端頭部加工有外螺紋，可與鎖緊螺母(32)螺紋連接;支撐桿繞線架(I)與下端蓋(2)通過鎖緊螺母(32)固定連接;浮動(dòng)活塞(3)中間加工有圓形通孔，浮動(dòng)活塞(3)圓形通孔內(nèi)表面與支撐桿繞線架(I)外表面間隙配合，并通過密封圈VK30)進(jìn)行密封;浮動(dòng)活塞(3)外表面與阻尼器缸體(25)內(nèi)表面間隙配合，并通過密封圈I
(5)進(jìn)行密封;緊固銷(24)上端部和下端部分別加工有外螺紋，緊固片Π (26)上端面加工有螺紋孔，緊固銷(24)下端部與緊固片Π (26)通過螺紋固定連接；內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(I 6)和內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(I 7)分別加工有圓形通孔；內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)和內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)圓形通孔內(nèi)表面分別與緊固銷(24)外表面過渡配合;裝配時(shí)，先把內(nèi)層隔片(22)安裝在緊固銷(24)上，內(nèi)層隔片(22)下端面和緊固片Π (26)上端面緊密結(jié)合;再把內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)安裝在緊固銷(24)上，內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)下端面和內(nèi)層隔片(22)上端面緊密結(jié)合;接著把內(nèi)層隔片(22)安裝在緊固銷(24)上，內(nèi)層隔片(22)下端面和內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)上端面緊密結(jié)合;然后把內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)安裝在緊固銷(24)上，內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)下端面和內(nèi)層隔片(22)上端面緊密結(jié)合;按照上面的安裝方式，再把內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵
(16)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)置徑向N-S磁極磁鐵
(17)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)置徑向S-N磁極磁鐵
(16)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)依次安裝在緊固銷(24)上;連接桿(21)下端面加工有螺紋孔，緊固銷(24)上端部與連接桿(21)螺紋緊固連接;通過緊固片Π (26)、緊固銷(24)和連接桿(21)的螺紋緊固連接，可將4片內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)、4片內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)和8片內(nèi)層隔片(22)固定安裝在連接桿(21)上，形成內(nèi)層磁鐵組;連接桿
(21)上端外表面加工有外螺紋；上端蓋(19)下端面加工有螺紋孔，連接桿(21)與上端蓋
(19)通過螺紋連接固定在一起;支撐桿繞線架(I)上端外表面加工有9個(gè)繞線槽，感應(yīng)線圈(15)纏繞在支撐桿繞線架(I)繞線槽內(nèi)；活塞桿(14)中間加工有圓形通孔，支撐桿繞線架
(I)外表面與活塞桿(14)圓形通孔內(nèi)表面間隙配合;活塞桿(14)下端加工有臺(tái)肩，活塞(9)內(nèi)表面與活塞桿(14)下端外表面過渡配合，并通過密封圈ΙΠ(27)進(jìn)行密封;活塞(9)通過活塞桿(14)下端部的臺(tái)肩進(jìn)行軸向定位;擋板(6)中間加工有圓形通孔，活塞桿(14)下端面加工有螺紋孔，擋板(6)與活塞桿(14)通過螺釘Π (7)緊固連接;擋板(6)與支撐桿繞線架(I)間隙配合，并通過密封圈V(29)進(jìn)行密封;擋板(6)與活塞(9)通過密封圈IV(28)進(jìn)行密封；活塞(9)外側(cè)面加工有繞線槽，勵(lì)磁線圈(8)纏繞在活塞(9)的繞線槽內(nèi)；外層隔片(11)、夕卜層徑向N-S磁極磁鐵(12)以及外層徑向S-N磁極磁鐵(13)分別加工有圓形通孔；外層隔片
(II)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)以及外層徑向S-N磁極磁鐵(13)圓形通孔內(nèi)表面分別與活塞桿(14)外表面過渡配合;裝配時(shí)，先把外層徑向N-S磁極磁鐵(12)安裝在活塞桿(14)上，外層徑向N-S磁極磁鐵(12)下端面和活塞桿(14)臺(tái)階端面緊密結(jié)合;再把外層隔片(11)安裝在活塞桿(14)上，外層隔片(11)下端面和外層徑向N-S磁極磁鐵(12)上端面緊密結(jié)合;接著把外層徑向N-S磁極磁鐵(12)安裝在活塞桿(14)上，外層徑向N-S磁極磁鐵(12)下端面和外層隔片(11)上端面緊密結(jié)合;然后把外層徑向S-N磁極磁鐵(13)安裝在活塞桿(14)上，夕卜層徑向S-N磁極磁鐵(13)下端面和外層隔片(11)上端面緊密結(jié)合;按照上面的安裝方式，再把外層隔片(U)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)、外層隔片(11)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層隔片(U)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層隔片(11)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)、夕卜層隔片(U)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)、外層隔片(11)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層隔片(11)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層隔片(11)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)依次安裝在活塞桿(14)上;緊固片1(20)下端面壓緊外層徑向S-N磁極磁鐵(13)上端面;緊固片1(20)內(nèi)表面加工有內(nèi)螺紋，活塞桿(14)上端外表面加工有外螺紋，活塞桿(14)上端外表面可與緊固片1(20)通過螺紋連接固定在一起;緊固片1(20)上端面加工有6個(gè)周向均勻布置的螺紋孔，上端蓋(19)表面加工有6個(gè)周向均勻布置的螺紋通孔，上端蓋(19)和緊固片1(20)可通過螺釘ΠΚ18)固定連接;通過緊固片1(20)和活塞桿(14)臺(tái)階端面的軸向固定，可將6片外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、5片外層徑向S-N磁極磁鐵(13)和10片外層隔片(11)固定安裝在活塞桿(14)上，形成外層磁鐵組;外套筒(10)內(nèi)表面分別與活塞桿(14)外表面和緊固片I
(20)外表面過渡配合;外套筒(10)通過上端蓋(19)與緊固片1(20)的螺紋連接軸向固定;夕卜套筒(10)與阻尼器缸體(25)間隙配合，并通過密封圈Π (23)進(jìn)行密封;活塞(9)和活塞桿
(14)在外部激勵(lì)下作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)內(nèi)層磁鐵組和外層磁鐵組也一起作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)的N極中產(chǎn)生的磁力線通過感應(yīng)線圈(15)，進(jìn)入外層徑向S-N磁極磁鐵(13)的S極，由外層徑向S-N磁極磁鐵(13)的N極通過外套筒(10)進(jìn)入外層徑向N-S磁極磁鐵(12)的S極，再從外層徑向N-S磁極磁鐵(12)的N極通過感應(yīng)線圈(I5)中進(jìn)入內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)的S極，然后由內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)的N極通過內(nèi)層隔片(22)到達(dá)內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)的S極，形成閉合回路;在內(nèi)層磁鐵組和外層磁鐵組共同作用下，纏繞在支撐桿繞線架(I)的感應(yīng)線圈(15)由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生交流電，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量采集的目的。支撐桿繞線架(I)、外套筒(10)、外層隔片(11)、活塞桿(14)、連接桿(21)、內(nèi)層隔片
(22)、緊固銷(24)以及阻尼器缸體(25)由不導(dǎo)磁材料制成；內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)、內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(I7)、外層徑向N-S磁極磁鐵(I2)和外層徑向S-N磁極磁鐵(I3)由導(dǎo)磁材料制成。感應(yīng)線圈(15)由兩組獨(dú)立線圈組成，分別纏繞于支撐桿繞線架(I)繞線槽內(nèi)；支撐桿繞線架(I)設(shè)有9個(gè)繞線槽，其中一組獨(dú)立線圈分別從繞線槽②、④、⑥及⑧中按串聯(lián)的方式纏繞，兩根引線^和如由支撐桿繞線架(I)的引線槽(101)進(jìn)入支撐桿繞線架(I)下端部的引線槽(102)，然后從支撐桿繞線架(I)的引線孔(103)引出；另外一組獨(dú)立線圈分別從繞線槽①、③、⑤、⑦及⑨中按串聯(lián)的方式纏繞，兩根引線Bi和B2由支撐桿繞線架(I)的引線槽(101)進(jìn)入支撐桿繞線架(I)下端部的引線槽(102)，然后從支撐桿繞線架(I)的引線孔(103)引出；勵(lì)磁線圈(8)的引線&、(:2通過活塞(9)的引線槽(201)進(jìn)入活塞桿(14)的引線孔(202)，然后通過活塞桿(14)的引線槽從上端蓋(19)的引線孔(203)引出。
[0008]本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，具有的有益效果是:
(I)本發(fā)明通過緊固銷和緊固片將內(nèi)層磁鐵組固定在連接桿上，通過緊固片將外層磁鐵組固定在活塞桿上，活塞桿和活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)層磁鐵組和外層磁鐵組一起作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng);在雙層磁鐵作用下，纏繞在支撐桿繞線架上的感應(yīng)線圈由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生交流電，通過整流電路轉(zhuǎn)化成直流電后，可直接用于活塞繞線槽內(nèi)的勵(lì)磁線圈的直流供電，產(chǎn)生可控阻尼力。
[0009](2)本發(fā)明采用內(nèi)層磁鐵組和外層磁鐵組構(gòu)成振動(dòng)發(fā)電裝置，由于采用雙層磁鐵布置方式，相比單層磁鐵布置的振動(dòng)發(fā)電裝置，極大的增加了發(fā)電磁場(chǎng)強(qiáng)度，輸出電壓大，發(fā)電效率高。
[0010](3)本發(fā)明感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換成直流電，可直接給磁流變阻尼器的勵(lì)磁線圈供電，從而使得磁流變阻尼器不依靠外部能源就能正常工作，從而進(jìn)一步提高了磁流變阻尼器的應(yīng)用范圍；轉(zhuǎn)換后的直流電也可儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電路中，從而真正實(shí)現(xiàn)振動(dòng)機(jī)械能的能量采集及回收利用。
[0011](4)本發(fā)明集振動(dòng)能量采集及阻尼力可控于一體，雙層磁鐵布置方式好，空間利用合理，結(jié)構(gòu)緊湊，有效減少了阻尼器的整體結(jié)構(gòu)尺寸；另外，本發(fā)明可在較低的工作電流下提供較高的阻尼力，使得磁流變阻尼器的整體功耗較小，能量利用效率較高。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明內(nèi)層磁鐵組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明外層磁鐵組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明感應(yīng)線圈及激勵(lì)線圈中磁力線分布示意圖。
[0016]圖5是圖4的P部放大圖。
[0017]圖6是本發(fā)明感應(yīng)線圈引線不意圖。
[0018]圖7是本發(fā)明勵(lì)磁線圈引線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
如圖1所示，本發(fā)明包括支撐桿繞線架1、下端蓋2、浮動(dòng)活塞3、螺釘14、密封圈15、擋板
6、螺釘Π 7、勵(lì)磁線圈8、活塞9、外套筒10、外層隔片11、外層徑向N-S磁極磁鐵12、外層徑向S-N磁極磁鐵13、活塞桿14、感應(yīng)線圈15、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵16、內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵17、螺釘ΙΠ18、上端蓋19、緊固片120、連接桿21、內(nèi)層隔片22、密封圈Π 23、緊固銷24、阻尼器缸體25、緊固片Π26、密封圈ΙΠ27、密封圈IV28、密封圈V29、密封圈VI30、密封圈VII31以及鎖緊螺母32。
[0020]圖2是本發(fā)明內(nèi)層磁鐵組結(jié)構(gòu)布置示意圖。通過緊固片Π26、緊固銷24和連接桿21的螺紋緊固連接，可將4片內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵16、4片內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵17和8片內(nèi)層隔片22固定安裝在連接桿21上，形成內(nèi)層磁鐵組。
[0021]圖3是本發(fā)明外層磁鐵組結(jié)構(gòu)布置示意圖。通過緊固片120和活塞桿14臺(tái)階端面的軸向固定，可將6片外層徑向N-S磁極磁鐵12、5片外層徑向S-N磁極磁鐵13和10片外層隔片11固定安裝在活塞桿14上，形成外層磁鐵組。
[0022]圖4所示是本發(fā)明感應(yīng)線圈15及勵(lì)磁線圈8中磁力線分布示意圖。圖5所示為圖4的P部放大圖。內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵16的N極中產(chǎn)生的磁力線通過感應(yīng)線圈15，進(jìn)入外層徑向S-N磁極磁鐵13的S極，由外層徑向S-N磁極磁鐵13的N極通過外套筒10進(jìn)入外層徑向N-S磁極磁鐵12的S極，再從外層徑向N-S磁極磁鐵12的N極通過感應(yīng)線圈15中進(jìn)入內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵17的S極，然后由內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵17的N極通過內(nèi)層隔片22到達(dá)內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵16的S極，形成閉合回路;在內(nèi)層磁鐵組和外層磁鐵組共同作用下，纏繞在支撐桿繞線架I的感應(yīng)線圈15由于電磁感應(yīng)將產(chǎn)生交流電，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量采集的目的。
[0023]感應(yīng)線圈15由兩組獨(dú)立線圈組成，分別纏繞于支撐桿繞線架I繞線槽內(nèi)；兩組獨(dú)立線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓可表示為:
ei=Em( ω t)(I)
e2=Em(ot-180°)(2)
公式(I)和(2)中Em為最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，ω為激振頻率。
[0024]由于感應(yīng)線圈15在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生交流電，可通過整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
[0025]勵(lì)磁線圈8中產(chǎn)生的磁力線通過活塞9，經(jīng)過液流通道中的磁流變液，到達(dá)阻尼器缸體25，再經(jīng)過液流通道返回活塞9，形成閉合磁路。
[0026]圖6所示為本發(fā)明感應(yīng)線圈引線示意圖。感應(yīng)線圈15由兩組獨(dú)立線圈組成，分別纏繞于支撐桿繞線架I繞線槽內(nèi)。支撐桿繞線架I設(shè)有9個(gè)繞線槽，其中一組獨(dú)立線圈分別從繞線槽②、④、⑥及⑧中按串聯(lián)的方式纏繞，兩根引線AjPA2由支撐桿繞線架I的引線槽101進(jìn)入支撐桿繞線架I下端部的引線槽102，然后從支撐桿繞線架I的引線孔103引出阻尼器;另外一組獨(dú)立線圈分別從繞線槽①、③、⑤、⑦及⑨中按串聯(lián)的方式纏繞，兩根引線BjPB2由支撐桿繞線架I的引線槽101進(jìn)入支撐桿繞線架I下端部的引線槽102，然后從支撐桿繞線架I的引線孔103引出。
[0027]圖7所示為本發(fā)明勵(lì)磁線圈引線示意圖。勵(lì)磁線圈8的兩根引線&和(:2通過活塞9的引線槽201進(jìn)入活塞桿14的引線孔202，然后通過活塞桿14的引線槽從上端蓋19的引線孔203引出。
[0028]本發(fā)明工作原理如下:
當(dāng)存在外部激勵(lì)時(shí)，活塞桿14沿軸向方向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)內(nèi)層磁鐵組和外層磁鐵組一起作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。在雙層磁鐵作用下，纏繞在支撐桿繞線架I中的感應(yīng)線圈15在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中將產(chǎn)生交流電，通過整流電路將產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，從而可直接用于活塞9繞線槽內(nèi)的勵(lì)磁線圈8的直流供電。通過給勵(lì)磁線圈8供電，產(chǎn)生磁場(chǎng)，改變活塞9與阻尼器缸體25之間形成的阻尼間隙內(nèi)的磁流變液屈服強(qiáng)度，產(chǎn)生可控阻尼力，從而完成振動(dòng)機(jī)械能量回收利用。
[0029]如果勵(lì)磁線圈8由外部電源直接供電時(shí)，采集轉(zhuǎn)換過來的直流電也可儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電路中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行能量采集的磁流變阻尼器，其特征在于包括:支撐桿繞線架(I)、下端蓋(2)、浮動(dòng)活塞(3)、螺釘1(4)、密封圈1(5)、擋板(6)、螺釘Π (7)、勵(lì)磁線圈(8)、活塞(9)、外套筒(10)、外層隔片(11)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)、活塞桿(I4)、感應(yīng)線圈(15)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)、內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)、螺釘ΙΠ(18)、上端蓋(19)、緊固片1(20)、連接桿(21)、內(nèi)層隔片(22)、密封圈Π(23)、緊固銷(24)、阻尼器缸體(25)、緊固片Π(26)、密封圈ΙΠ(27)、密封圈IV(28)、密封圈￥(29)、密封圈￥1(30)、密封圈\1(31)以及鎖緊螺母(32);下端蓋(2)與阻尼器缸體(25)通過螺釘1(4)剛性固定連接;下端蓋(2)中間加工有圓形通孔，支撐桿繞線架(I)與下端蓋(2)圓形通孔間隙配合，兩者通過密封圈W(31)進(jìn)行密封;支撐桿繞線架(I)下端頭部加工有外螺紋，可與鎖緊螺母(32)螺紋連接;支撐桿繞線架(I)與下端蓋(2)通過鎖緊螺母(32)固定連接;浮動(dòng)活塞(3)中間加工有圓形通孔，浮動(dòng)活塞(3)圓形通孔內(nèi)表面與支撐桿繞線架(I)外表面間隙配合，并通過密封圈VK30)進(jìn)行密封;浮動(dòng)活塞(3)外表面與阻尼器缸體(25)內(nèi)表面間隙配合，并通過密封圈1(5)進(jìn)行密封;緊固銷(24)上端部和下端部分別加工有外螺紋，緊固片Π (26)上端面加工有螺紋孔，緊固銷(24)下端部與緊固片Π (26)通過螺紋固定連接；內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(I6)和內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(I7)分別加工有圓形通孔；內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)和內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)圓形通孔內(nèi)表面分別與緊固銷(24)外表面過渡配合；裝配時(shí)，先把內(nèi)層隔片(22)安裝在緊固銷(24)上，內(nèi)層隔片(22)下端面和緊固片Π(26)上端面緊密結(jié)合;再把內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)安裝在緊固銷(24)上，內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)下端面和內(nèi)層隔片(22)上端面緊密結(jié)合;接著把內(nèi)層隔片(22)安裝在緊固銷(24)上，內(nèi)層隔片(22)下端面和內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)上端面緊密結(jié)合;然后把內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)安裝在緊固銷(24)上，內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)下端面和內(nèi)層隔片(22)上端面緊密結(jié)合;按照上面的安裝方式，再把內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)置徑向N-S磁極磁鐵(17)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)置徑向S-N磁極磁鐵(16)、內(nèi)層隔片(22)、內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)依次安裝在緊固銷(24)上;連接桿(21)下端面加工有螺紋孔，緊固銷(24)上端部與連接桿(21)螺紋緊固連接;通過緊固片Π (26)、緊固銷(24)和連接桿(21)的螺紋緊固連接，可將4片內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)、4片內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)和8片內(nèi)層隔片(22)固定安裝在連接桿(21)上，形成內(nèi)層磁鐵組;連接桿(21)上端外表面加工有外螺紋;上端蓋(19)下端面加工有螺紋孔，連接桿(21)與上端蓋(19)通過螺紋連接固定在一起;支撐桿繞線架(I)上端外表面加工有9個(gè)繞線槽，感應(yīng)線圈(15)纏繞在支撐桿繞線架(I)繞線槽內(nèi)；活塞桿(14)中間加工有圓形通孔，支撐桿繞線架(I)外表面與活塞桿(14)圓形通孔內(nèi)表面間隙配合;活塞桿(14)下端加工有臺(tái)肩，活塞(9)內(nèi)表面與活塞桿(14)下端外表面過渡配合，并通過密封圈ΙΠ(27)進(jìn)行密封;活塞(9)通過活塞桿(14)下端部的臺(tái)肩進(jìn)行軸向定位;擋板(6)中間加工有圓形通孔，活塞桿(14)下端面加工有螺紋孔，擋板(6)與活塞桿(14)通過螺釘Π (7)緊固連接;擋板(6)與支撐桿繞線架(I)間隙配合，并通過密封圈V(29)進(jìn)行密封;擋板(6)與活塞(9)通過密封圈IV(28)進(jìn)行密封;活塞(9)外側(cè)面加工有繞線槽，勵(lì)磁線圈(8)纏繞在活塞(9)的繞線槽內(nèi)；外層隔片(11)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)以及外層徑向S-N磁極磁鐵(13)分別加工有圓形通孔;外層隔片(U)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)以及外層徑向S-N磁極磁鐵(13)圓形通孔內(nèi)表面分別與活塞桿(14)外表面過渡配合；裝配時(shí)，先把外層徑向N-S磁極磁鐵(12)安裝在活塞桿(14)上，外層徑向N-S磁極磁鐵(12)下端面和活塞桿(14)臺(tái)階端面緊密結(jié)合;再把外層隔片(11)安裝在活塞桿(14)上，外層隔片(11)下端面和外層徑向N-S磁極磁鐵(12)上端面緊密結(jié)合;接著把外層徑向N-S磁極磁鐵(12)安裝在活塞桿(14)上，外層徑向N-S磁極磁鐵(12)下端面和外層隔片(11)上端面緊密結(jié)合;然后把外層徑向S-N磁極磁鐵(13)安裝在活塞桿(14)上，外層徑向S-N磁極磁鐵(13)下端面和外層隔片(11)上端面緊密結(jié)合；按照上面的安裝方式，再把外層隔片(11)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)、外層隔片(11)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層隔片(11)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層隔片(11)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)、外層隔片(11)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)、外層隔片(11)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層隔片(11)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、外層隔片(11)、外層徑向S-N磁極磁鐵(13)依次安裝在活塞桿(14)上;緊固片1(20)下端面壓緊外層徑向S-N磁極磁鐵(13)上端面;緊固片1(20)內(nèi)表面加工有內(nèi)螺紋，活塞桿(14)上端外表面加工有外螺紋，活塞桿(14)上端外表面可與緊固片1(20)通過螺紋連接固定在一起;緊固片1(20)上端面加工有6個(gè)周向均勻布置的螺紋孔，上端蓋(19)表面加工有6個(gè)周向均勻布置的螺紋通孔，上端蓋(19)和緊固片1(20)可通過螺釘ΙΠ(18)固定連接;通過緊固片1(20)和活塞桿(14)臺(tái)階端面的軸向固定，可將6片外層徑向N-S磁極磁鐵(12)、5片外層徑向S-N磁極磁鐵(13)和10片外層隔片(11)固定安裝在活塞桿(14)上，形成外層磁鐵組;外套筒(10)內(nèi)表面分別與活塞桿(14)外表面和緊固片1(20)外表面過渡配合;外套筒(10)通過上端蓋(19)與緊固片1(20)的螺紋連接軸向固定;外套筒(10)與阻尼器缸體(25)間隙配合，并通過密封圈Π (23)進(jìn)行密封;活塞(9)和活塞桿(14)在外部激勵(lì)下作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)內(nèi)層磁鐵組和外層磁鐵組也一起作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)的N極中產(chǎn)生的磁力線通過感應(yīng)線圈(15)，進(jìn)入外層徑向S-N磁極磁鐵(13)的S極，由外層徑向S-N磁極磁鐵(13)的N極通過外套筒(10)進(jìn)入外層徑向N-S磁極磁鐵(12)的S極，再從外層徑向N-S磁極磁鐵(12)的N極通過感應(yīng)線圈(15)中進(jìn)入內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)的S極，然后由內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)的N極通過內(nèi)層隔片(22)到達(dá)內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)的S極，形成閉合回路;在內(nèi)層磁鐵組和外層磁鐵組共同作用下，纏繞在支撐桿繞線架(I)的感應(yīng)線圈(15)由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生交流電，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量采集的目的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行能量采集的磁流變阻尼器，其特征在于:支撐桿繞線架(I)、外套筒(10)、外層隔片(11)、活塞桿(14)、連接桿(21)、內(nèi)層隔片(22)、緊固銷(24)以及阻尼器缸體(25)由不導(dǎo)磁材料制成；內(nèi)層徑向S-N磁極磁鐵(16)、內(nèi)層徑向N-S磁極磁鐵(17)、外層徑向N-S磁極磁鐵(12)和外層徑向S-N磁極磁鐵(13)由導(dǎo)磁材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用雙層磁鐵和感應(yīng)線圈進(jìn)行能量采集的磁流變阻尼器，其特征在于:感應(yīng)線圈(15)由兩組獨(dú)立線圈組成，分別纏繞于支撐桿繞線架(I)繞線槽內(nèi)；支撐桿繞線架(I)設(shè)有9個(gè)繞線槽，其中一組獨(dú)立線圈分別從繞線槽②、④、⑥及⑧中按串聯(lián)的方式纏繞，兩根引線^和如由支撐桿繞線架(I)的引線槽(101)進(jìn)入支撐桿繞線架(I)下端部的引線槽(102)，然后從支撐桿繞線架(I)的引線孔(103)引出；另外一組獨(dú)立線圈分別從繞線槽①、③、⑤、⑦及⑨中按串聯(lián)的方式纏繞，兩根引線BjPB2由支撐桿繞線架(I)的引線槽(101)進(jìn)入支撐桿繞線架(I)下端部的引線槽(102)，然后從支撐桿繞線架(I)的引線孔(103)引出；勵(lì)磁線圈(8)的引線&、(:2通過活塞(9)的引線槽(201)進(jìn)入活塞桿(14)的引線孔(202)，然后通過活塞桿(14)的引線槽從上端蓋(19)的引線孔(203)引出。
【文檔編號(hào)】F16F9/32GK105840719SQ201610344787
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月22日
【發(fā)明人】胡國(guó)良, 劉豐碩, 鐘芳, 盧昀, 李衛(wèi)華
【申請(qǐng)人】華東交通大學(xué)