CN103527703A - 自供电磁流变减振器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种自供电磁流变减振器，包括内部填充磁流变液的减振器缸体，和设置在所述减振器缸体内的导流板I、导流板II、用于产生电能的能量采集模块，其中能量采集模块为叶片型电磁式机械能量采集器，导流板I和导流板II相互扣合形成置物空间，能量采集模块的叶片位于所述置物空间内，且导流板I和导流板II均设置有至少一个供磁流变液流过的流道，本发明实施例利用导流板的聚流作用，提高流动的磁流变液对叶片的冲击力，进而提高机械能的采集效率。

Description

自供电磁流变减振器

技术领域

本发明涉及磁流变减振技术领域，尤其涉及一种自供电磁流变减振器。

背景技术

传统的减振器多采用液压伺服或机械调节的方式，因此具有结构复杂、能耗大、频响低等缺陷，而磁流变减振器由于具有响应速度快、功耗低、调节范围大等特性，而被广泛研究和应用，但是磁流变减振器由于需要由外接电源供电，因此需要额外铺设电缆，直接导致磁流变减振器经过长期工作后可靠性难以保证，制约了磁流变减振器的发展。

因此，国内外相关学者相继提出了多种自供能的磁流变减振器，其主要原理是在磁流变减振器内部利用永磁铁上下切割磁力线产生感应电动势为磁流变减振器的励磁线圈供电；例如：公开号为101550982的中国发明专利申请公布说明书中，公开了一种自供电磁流变阻尼结构，其结构大致包括：多片叶轮、碟形磁电换能器，碟形磁电能器安装在活塞下端，多片叶轮安装在碟形磁电换能器的碟形转子上，并位于磁流变液的流动路径上，当磁流变液冲击叶片时，叶轮将流体的冲刷转变为碟形转子的转动，从而改变碟形定子上线圈的磁通量，产生电能，但是该种结构采用的叶轮设置方式存在机械能采集效率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自供电磁流变减振器，可以提高流动的磁流变液对叶片的冲击力，进而提高机械能的采集效率。

本发明提供了一种自供电磁流变减振器，包括内部填充磁流变液的减振器缸体，和设置在所述减振器缸体内的用于产生电能的能量采集模块，所述能量采集模块为叶片型电磁式机械能量采集器，还包括设置在所述减振器缸体内的导流板I和导流板II，所述导流板I和导流板II相互扣合形成置物空间，所述能量采集模块的叶片位于所述置物空间内，且所述导流板I和导流板II均设置有至少一个供磁流变液流过的流道。

进一步，所述导流板I、导流板II均为冲击式导流板。

进一步，所述导流板I、导流板II上的流道一个为顺时针方向设置，一个为逆时针方向设置。

进一步，所述导流板I、导流板II均为贯流式导流板，且所述导流板I、导流板II上的流道为圆环形流道。

进一步，当所述自供电磁流变减振器竖向安装时，所述能量采集模块位于所述减振器缸体的底部。

进一步，还包括：能量管理模块和励磁线圈，所述能量管理模块和励磁线圈通过螺旋导线连接，所述能量管理模块用于对所述能量采集模块产生的电能进行存储和管理且通过控制输至所述励磁线圈的电流大小控制所述自供电磁流变减振器的阻尼力。

进一步，所述能量采集模块还包括：转轴、永磁铁和电磁线圈，所述叶片和永磁铁分别设置在所述转轴的两端，当所述磁流变液推动所述叶片旋转时，所述转轴带动永磁铁做切割磁力线转动，所述电磁线圈产生电能输至所述能量管理模块。

进一步，还包括固定板、内套筒和内套筒端盖，所述固定板上设置有导流孔I，且所述固定板固定在减振器缸体内，所述内套筒的一端支撑在所述固定板上，另一端由内套筒端盖密封，所述转轴通过轴承固定在所述内套筒上，所述转轴设置有永磁铁的一端位于所述内套筒内，所述电磁线圈轴向固定于内套筒中，所述能量管理模块设置在所述内套筒端盖上，且在所述内套筒端盖上设置有引线孔，所述螺旋导线一端与所述能量管理模块连接，另一端穿过所述引线孔连接至所述励磁线圈。

进一步，所述内套筒端盖的端面上还设置有凹槽，用于在所述自供电磁流变减振器的压缩行程中容纳所述螺旋导线。

进一步，还包括用于存储磁流变液和空气的储油缸，所述减振器缸体的两端设置压紧端盖和设有导流孔II的底座，所述储油缸的两端由上端盖和下端盖密封，所述减振器缸体设置在所述储油缸内部，且所述减振器缸体和储油缸之间通过所述上端盖和底座之间的固定、下端盖和压紧端盖之间的固定而固定。

本发明的有益效果：

本发明中，产生电能的能量采集模块采用叶片型电磁式机械能量采集器，其叶片的转动速率直接关系着机械能的采集效率，然而叶片由磁流变液冲击而转动，因此将叶片置于相互扣合的导流板I、II形成的置物空间中的结构，可以利用导流板I、II的聚流效果提高对叶片的冲击力，使得叶片转速更快，从而提高机械能的采集效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是双筒式自供电磁流变减振器的实施例的结构示意图。

图2是双筒式自供电磁流变减振器能量采集和能量管理模块部分的实施例的结构示意图。

图3（a）和（b）分别是是图1中冲击式导流板I、II的实施例的结构示意图。

图4（a）和（b）分别是图2中贯流式导流板I、II的实施例的结构示意图。

具体实施方式

在下面实施方式中，主要以双筒式自供电磁流变减振器为例对本发明的发明点进行说明，所谓双筒是指减振器缸体和储油缸，其中减振器缸体设置在储油缸内，在减振器缸体内填充磁流变液，在储油缸内填充磁流变液和空气，这样磁流变液就可以在储油缸和减振器缸体之间流动，从而补偿活塞杆的体积。显然本发明的发明点并不仅局限于应于在双筒式的结构中，例如：可以应用于采用氮气室对活塞杆体积进行补偿的单筒结构中。

下述中，图1是双筒式自供电磁流变减振器的实施例的结构示意图。图2是双筒式自供电磁流变减振器能量采集和能量管理模块部分的实施例的结构示意图。

如图1和2所示，本实施例提供的双筒式自供电磁流变减振器包括：减振器缸体20和储油缸19。其中，减振器缸体20内填充磁流变液17，储油缸19内填充磁流变液17和空气。减振器缸体20的两端设置压紧端盖24和底座2，储油缸19的两端设置上端盖25和下端盖1，减振器缸体20和储油缸19之间通过下端盖1和底座2，上端盖25和压紧端盖24而连接。设置在压紧端盖24和上端盖25之间的弹簧26用于保证两者之间的预紧力。另外储油缸19的上端部由防尘罩18提供防尘保护，防尘罩18可以是焊接在活塞杆27上，活塞杆27的设置方式在后续补充。为了保证磁流变液能在减振器缸体20和储油缸19之间顺利流动，在底座2上可以设置至少一个导流槽。

在减振器缸体20内部设置有能量采集模块、能量管理模块10、励磁线圈14、活塞15和活塞杆27等结构。

其中，能量采集模块主要用于产生电能，实现自供电，在本实施例中，能量采集模块可以为叶片型电磁式机械能量采集器，也就是说能量采集模块是通过叶片的旋转实现对磁力线的切割而产生电能，其具体结构可以采用背景技术中述及的公开号为101550982的中国发明专利申请公布说明书公开的结构，也可以采用如图1所示的结构，或者其它类似的结构，但它们的共同点均是需要设置一个叶片，该叶片由磁流变液的流动而带动旋转。

其中，能量采集模块主要包括叶片4，叶片4可以采用图1中的冲击式叶片结构，也可以采用图2中的贯流式叶片结构。在减振器缸体20内设置有两块导流板，分别是导流板I36和导流板II37，导流板I36和导流板II37相互扣合形成置物空间，叶片4即位于该置物空间内，且导流板I36和导流板II37均设置有至少一个供磁流变液流过的流道。具体的，导流板I36、导流板II37可以为冲击式导流板，如图1和图3（a）、（b）所示，导流板I36、导流板II37上分别设置流道I361、流道II371，且流道I361为逆时针方向设置，流道II371为顺时针方向设置，这样可以保证叶片在活塞的往复运动过程中均保持转向不变，从而进一步提高能量采集效率。当然，导流板I36、导流板II37也可以采用图2和图4（a）、（b）所示的贯流式导流板，并且在导流板I36、导流板II37上分别设置的流道I361和流道II371设置为圆环形流道。

如图1所示，当自供电磁流变减振器竖向安装时，能量采集模块（主要指叶片）位于所述减振器缸体的底部,这样通过叶片的转动，可以改善磁流变液的沉降现象。

其中，能量采集模块还包括转轴29、永磁铁8和电磁线圈9，其中叶片4和永磁铁8分别设置在转轴的两端，电磁线圈9设置在永磁铁8的周向，当磁流变液推动叶片4旋转时，转轴29带动永磁铁8做切割磁力线转动，电磁线圈9产生电能输至能量管理模块10。具体的，转轴29通过密封轴承7和卡簧30、31固定于内套筒11中，密封轴承7通过O型密封圈32、33密封以减少油液污染；固定板6和导流板I、II通过定压紧螺环3和定位套筒5固定于减振器缸体20内部，导流板I36和转轴29之间使用O型密封圈I35密封；电磁线圈9按一定规律绕制并装在内套筒11中，内套筒11用多个内六角螺钉34与固定板6连接固定，并通过密封轴承7和内套筒端盖12上的O型密封圈II28密封；内套筒端盖12上有小孔和凹槽，分别用于管理电路的引出和减振器在压缩行程中容纳螺旋导线13。

能量管理模块10有能量的存储和管理控制功能，固定安装于内套筒端盖12上，从内套筒端盖12上的小孔引出，并使用树脂对小孔填充密封。

本实施例中，励磁线圈14绕制在活塞15上，并与能量管理模块10引出的螺旋导线13相连，并与活塞导向座16安装于活塞杆27上，骨架密封圈23和导向座22通过定位套21和压紧端盖24固定于减振器缸体20内部。

本实施例的工作原理是，减振器两端两个关节轴承与负载连接，焊接有防尘罩的活塞杆朝上。在压缩行程时，当用于汽车上时，是指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞向下移动。减振器缸体内被伸进的活塞杆占去了一部分空间，因而需要一部分磁流变液从减振器缸体流进储油缸。磁流变液从减振器缸体中经过导液板I，沿导液板I上的流道冲刷叶片，带动连接在转轴另一端的永磁铁转动，从而改变电磁线圈的磁通量产生电能。磁流变液后沿导液板II上的流道流出，最后流入储油缸中。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动，由于活塞杆伸出减振器缸体，使减振器缸体内腔产生一真空度，需要一部分磁流变液从储油缸流进减振器缸体。磁流变液从储油缸中经过导流板II，沿导流板II上的流道冲刷叶片，带动连接在转轴另一端的永磁铁转动，从而改变电磁线圈的磁通量产生电能。磁流变液后沿导流板I上的流道流出，最后流入减振器缸体中。实际工作过程中，减振器高速拉伸和压缩，使得磁流变液以较高速度冲刷叶片产生电能。安装在内套筒中的能量管理模块，对上述过程中产生的电能进行存储和管理，通过螺旋导线输出控制电流，从而控制减振器阻尼力的大小。具有结构紧凑，能量采集效率高，阻尼力控制准确和有效改善磁流变液沉降的优点，可较好的实现自供电功能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种自供电磁流变减振器，包括内部填充磁流变液的减振器缸体，和设置在所述减振器缸体内的用于产生电能的能量采集模块，所述能量采集模块为叶片型电磁式机械能量采集器，其特征在于：还包括设置在所述减振器缸体内的导流板I和导流板II，所述导流板I和导流板II相互扣合形成置物空间，所述能量采集模块的叶片位于所述置物空间内，且所述导流板I和导流板II均设置有至少一个供磁流变液流过的流道。

2.如权利要求1所述的自供电磁流变减振器，其特征在于：所述导流板I、导流板II均为冲击式导流板。

3.如权利要求2所述的自供电磁流变减振器，其特征在于：所述导流板I、导流板II上的流道一个为顺时针方向设置，另一个为逆时针方向设置。

4.如权利要求1所述的自供电磁流变减振器，其特征在于：所述导流板I、导流板II均为贯流式导流板，且所述导流板I、导流板II上的流道为圆环形流道。

5.如权利要求1所述的自供电磁流变减振器，其特征在于：当所述自供电磁流变减振器竖向安装时，所述能量采集模块位于所述减振器缸体的底部。

6.如权利要求1-5中任一项所述的自供电磁流变减振器，其特征在于：还包括：能量管理模块和励磁线圈，所述能量管理模块和励磁线圈通过螺旋导线连接，所述能量管理模块用于对所述能量采集模块产生的电能进行存储和管理并通过控制输至所述励磁线圈的电流大小控制所述自供电磁流变减振器的阻尼力。

7.如权利要求6中所述的自供电磁流变减振器，其特征在于：所述能量采集模块还包括：转轴、永磁铁和电磁线圈，所述叶片和永磁铁分别设置在所述转轴的两端，当所述磁流变液推动所述叶片旋转时，所述转轴带动永磁铁做切割磁力线转动，所述电磁线圈产生电能输至所述能量管理模块。

8.如权利要求7所述的自供电磁流变减振器，其特征在于：还包括固定板、内套筒和内套筒端盖，所述固定板上设置有导流孔I，且所述固定板固定在减振器缸体内，所述内套筒的一端支撑在所述固定板上，另一端由内套筒端盖密封，所述转轴通过轴承固定在所述内套筒上，所述转轴设置有永磁铁的一端位于所述内套筒内，所述电磁线圈轴向固定于内套筒中，所述能量管理模块设置在所述内套筒端盖上，且在所述内套筒端盖上设置有引线孔，所述螺旋导线一端与所述能量管理模块连接，另一端穿过所述引线孔连接至所述励磁线圈。

9.如权利要求6所述的自供电磁流变减振器，其特征在于：所述内套筒端盖的端面上还设置有凹槽，用于在所述自供电磁流变减振器的压缩行程中容纳所述螺旋导线。

10.如权利要求1-5中任一项所述的自供电磁流变减振器，其特征在于：还包括用于存储磁流变液和空气的储油缸，所述减振器缸体的两端设置压紧端盖和设有导流孔II的底座，所述储油缸的两端由上端盖和下端盖密封，所述减振器缸体设置在所述储油缸内部，且所述减振器缸体和储油缸之间通过所述上端盖和底座之间的固定、下端盖和压紧端盖之间的固定而固定。

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