CN110360248B - 一种可回收结构运动能量的磁流变制动器 - Google Patents

一种可回收结构运动能量的磁流变制动器 Download PDF

Info

Publication number
CN110360248B
CN110360248B CN201910694807.2A CN201910694807A CN110360248B CN 110360248 B CN110360248 B CN 110360248B CN 201910694807 A CN201910694807 A CN 201910694807A CN 110360248 B CN110360248 B CN 110360248B
Authority
CN
China
Prior art keywords
brake
stator winding
magnetorheological
shaft
brake shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910694807.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110360248A (zh
Inventor
黄惠
邱华超
刘晓阳
杜恒
骆清
陈昌林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201910694807.2A priority Critical patent/CN110360248B/zh
Publication of CN110360248A publication Critical patent/CN110360248A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110360248B publication Critical patent/CN110360248B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/002—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders comprising a medium with electrically or magnetically controlled internal friction, e.g. electrorheological fluid, magnetic powder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D61/00—Brakes with means for making the energy absorbed available for use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/78—Features relating to cooling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

本发明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。

Description

一种可回收结构运动能量的磁流变制动器
技术领域
本发明涉及磁流变制动器技术领域，具体涉及一种可回收结构运动能量的磁流变制动器。
背景技术
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。
发明内容
本发明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，本发明的技术方案是：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，本发明具有以下有益效果：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是本发明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发明作进一步的详细说明。
本发明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旋转时，产生与定子绕组12切割的旋转磁场，在定子绕组12中产生可以向外输出的感应电流。
在本实施例中，制动器定子结构2主要由缸体16、磁轭17、励磁线圈18、后端盖19和隔磁环20构成，磁轭17及设于其内的励磁线圈18设置于环形制动部4外周部，以产生励磁磁场，磁轭17的前、后端部分别与缸体16、后端盖19固定连接，缸体16在环形制动部4的前侧位置经轴承6与制动轴1转动连接，后端盖19在环形制动部4的后侧位置经轴承7与制动轴1转动连接。制动器前部设有前端盖8，隔磁套筒11外周部与缸体16内周部固定连接，缸体16前端部与前端盖8固定连接，前端盖8经轴承21与制动轴1转动连接。
为了便于散热，隔磁套筒11和缸体16上开设有若干贯通的叶片状通风孔22，前端盖8上也开设有叶片状端盖通风孔23，以产生空气流通。当转子磁轭14旋转时，带动空气流通循环，实现降温功能。
在本实施例中，制动轴1在定子绕组12的前后侧位置均设有转子磁轭14，位于定子绕组12前、后侧的转子磁轭14在制动轴1的一旁侧对向设有朝向定子绕组12且磁极相反的N、S极永磁体，在制动轴1的另一旁侧对向设有朝向定子绕组12且磁极相反的S、N极永磁体，以当制动轴1带动转子磁轭14及永磁体13旋转时，产生与定子绕组12切割的旋转磁场。转子磁轭14通过键24与制动轴1固定连接。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

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。
3.根据权利要求2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，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。
4.根据权利要求3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。
5.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。
6.根据权利要求5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，所述转子磁轭通过键与制动轴固定连接。
CN201910694807.2A 2019-07-30 2019-07-30 一种可回收结构运动能量的磁流变制动器 Active CN110360248B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910694807.2A CN110360248B (zh) 2019-07-30 2019-07-30 一种可回收结构运动能量的磁流变制动器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910694807.2A CN110360248B (zh) 2019-07-30 2019-07-30 一种可回收结构运动能量的磁流变制动器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110360248A CN110360248A (zh) 2019-10-22
CN110360248B true CN110360248B (zh) 2020-12-25

Family

ID=68222676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910694807.2A Active CN110360248B (zh) 2019-07-30 2019-07-30 一种可回收结构运动能量的磁流变制动器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110360248B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10201007A (ja) * 1997-01-16 1998-07-31 Nittetsu Semiconductor Kk 搬送ロボット
US5842547A (en) * 1996-07-02 1998-12-01 Lord Corporation Controllable brake
JP2002320364A (ja) * 2001-04-18 2002-10-31 Kochi Univ Of Technology 永久磁石発電機
JP2005312173A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Narita Giken Kk 発電機
CN101709690A (zh) * 2009-10-26 2010-05-19 陈国宝 垂直轴恒速风力发电机
CN101825146A (zh) * 2010-04-27 2010-09-08 谭和平 自适应磁流变离合器
CN102130551A (zh) * 2010-01-18 2011-07-20 陈国宝 双定子磁浮式永磁发电机
CN104500641A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 青岛理工大学 一种基于磁流变弹性体的双转子自供电减震器
CN106395672A (zh) * 2016-12-15 2017-02-15 福州大学 基于磁流变效应的具有自动保护功能的电梯制动装置及方法
CN107448536A (zh) * 2017-09-19 2017-12-08 福州大学 一种可回收能量的自传感磁流变液阻尼器及其控制方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5842547A (en) * 1996-07-02 1998-12-01 Lord Corporation Controllable brake
JPH10201007A (ja) * 1997-01-16 1998-07-31 Nittetsu Semiconductor Kk 搬送ロボット
JP2002320364A (ja) * 2001-04-18 2002-10-31 Kochi Univ Of Technology 永久磁石発電機
JP2005312173A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Narita Giken Kk 発電機
CN101709690A (zh) * 2009-10-26 2010-05-19 陈国宝 垂直轴恒速风力发电机
CN102130551A (zh) * 2010-01-18 2011-07-20 陈国宝 双定子磁浮式永磁发电机
CN101825146A (zh) * 2010-04-27 2010-09-08 谭和平 自适应磁流变离合器
CN104500641A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 青岛理工大学 一种基于磁流变弹性体的双转子自供电减震器
CN106395672A (zh) * 2016-12-15 2017-02-15 福州大学 基于磁流变效应的具有自动保护功能的电梯制动装置及方法
CN107448536A (zh) * 2017-09-19 2017-12-08 福州大学 一种可回收能量的自传感磁流变液阻尼器及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110360248A (zh) 2019-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101701573B (zh) 一种水平轴磁悬浮风力发电机
CN106505763A (zh) 一种机车轴端永磁同步发电机
CN102437675A (zh) 磁悬浮飞轮储能装置
CN103935232B (zh) 基于双转子电机的电动轮及其控制方法
US20200114752A1 (en) Wheel hub motor for electric vehicle
CN203903743U (zh) 一种悬臂式的永磁同步曳引机
CN108712009A (zh) 一种立式永磁悬浮飞轮储能电池
CN110360248B (zh) 一种可回收结构运动能量的磁流变制动器
CN108340769A (zh) 一种外转子轮毂电机电动汽车驱动制动一体化装置
CN102684367B (zh) 一种大容量高效率磁悬浮飞轮储能装置
CN103199631A (zh) 利用涡动能量的转子储能系统及储能方法
CN202798333U (zh) 汽车传动轴发电机
CN203180653U (zh) 利用涡动能量的转子储能系统
CN201553026U (zh) 混合动力车轮边驱动装置
RU2264307C2 (ru) Гибридный силовой агрегат
CN106712444A (zh) 一种外转子开关磁阻轮毂电机
CN205744295U (zh) 一种小型垂直轴磁悬浮风力发电机
CN209982297U (zh) 30kW小型自励无刷取力发电机
CN201039064Y (zh) 嵌套式永磁同步电机伺服系统
CN108521193A (zh) 一种外转子轮毂电机电动汽车驱动制动一体化方法
CN102810960A (zh) 电动轿车外转子发电机
Howe et al. Flywheel peak power buffer for electric/hybrid vehicles
CN201113676Y (zh) 内置无刷直流电机的电动车轮
CN201001074Y (zh) 一种车用发电机
CN106059185B (zh) 一种涡流制动与取能发电一体化的电磁刹车电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant