[发明专利]一种自供电磁流变阻尼器

说明书

技术领域

本发明属于磁流变阻尼器技术。

背景技术

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缩性，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。

发明内容

本发明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，并缩小换能器的体积。

本发明的技术方案如下：

一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卷制的环形结构，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，而且极大地缩小了换能器的体积。

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作。

附图说明

图1是磁流变阻尼器的结构示意图；

图2是本自供电磁流变阻尼器的结构示意图；

图3A是其中多叶片碟型电磁式机械能量采集器示意图；

图3B是图3A的A向视图；

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；

图6是三倍压整流存储电路图。

具体实施方式