CN202901152U - 能量回馈性磁流变减振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能量回馈性磁流变减振器，包括缸体，缸体内设有一个活塞，活塞与一个活塞杆相连，所述的活塞内设有一个电磁铁，所述的缸体设有磁流变液，缸体由活塞分割成上腔和下腔，上腔和下腔之间通过一个阻尼通道相连通，所述的缸体与一个振动能回馈装置相连，该振动能回馈装置包括壳体，壳体内设有一个电磁绕组以及相应的铁芯，电磁绕组内设有一个可上下振动的条形永磁铁。本实用新型具有结构简单、控制准确、节能减排的作用。

Description

能量回馈性磁流变减振器

技术领域

本实用新型涉及一种减振器，尤其是涉及一种磁流变减振器。 

背景技术

磁流变减振器因其阻尼力既具有主动减振系统的无级可控性，又在一定程度上具有被动结构的安全可靠性。磁流变减振器可实现阻尼的连续调节，而且具有响应频率高、阻尼变化明显、工作电压低、耗能少、调节装置结构简单、成本低等特点，故在流变阻尼调节半主动悬架中应用前景广阔，并且已经成为当前汽车工业研究和应用的热点之一。磁流变减振器的工作介质是磁流变液，其特征是屈服强度随着外加电磁场强度的增加而增加，即阻尼系数随电磁场的改变而改变 。因此，减振器的工作原理是利用可控的电磁场改变磁流变液的阻尼系数，根据不同的道路和行驶状况通过适当的控制策略达到自适应调节减振器工作阻尼力，从而在改善乘坐舒适性和操作稳定性。 

磁流变液是一种新型的智能材料，流变特性连续、可逆、迅速、易于控制，可以在工程上推广应用的领域十分广泛。目前的研究结果表明，磁流变技术能够在机械工程、汽车工程、自动控制、超精密加工、航空航天以及国防工程等领域推广应用。其中，磁流变技术应用于汽车半主动悬架是一个比较热门的技术。磁流变减振器工作原理是：由于外加磁场的作用，磁流变液的流变特性发生变化，导致流经磁流变减振器阻尼通道的磁流变液所产生的阻尼力发生变化。因此可以通过改变磁场强度的大小来改变磁流变减振器阻尼力的大小，从而达到智能减振的目的。国内方面，廖昌荣等人对于某型车用磁流变阻尼器进行了实验研究。胡红生等人研究了冲击载荷下的磁流变减振器结构设计与动态特性。 在国外，磁流变减振器已开始在汽车座椅、房屋抗震、桥梁减振和许多军事领域使用，如美国Lord公司开发的汽车减振器，全长15cm，有效磁流变体量为0．3mm ，电力消l5w，能使汽车座位振幅减少25％～ 50％。馈能式磁流变减振器结构的独特性势必决定其有独特的研究价值。 

磁流变减振器是基于磁流变液可控特性的一种新型可控减振器。通过调节励磁线圈中的电流获得不同强度的磁场，使磁流变液在外磁场作用下，其随机分布的磁化微粒的磁化运动方向大致平行于磁场方向，磁化运动使微粒首尾相连，形成链状结构或复杂的网状结构，从而使磁流变液的流变特性发生变化，改变减振器的阻尼力。 

磁流变减振器由活塞杆、工作缸、补偿室、活塞几部分组成。活塞将工作油缸分为上、下两腔，电磁线圈绕制在绕线架上被封存于活塞内部，通过空心活塞杆引出电源线。电磁线圈产生的磁场穿过位于活塞上的阻尼通道，采用不同的电流产生不同的磁场，进而调节阻尼通道之间的磁流变液的流动粘度，实现对阻尼力大小的控制。减振器的活塞杆在工作缸中往复运动，上下工作腔中的油液在阻尼通道中流动，当活塞杆作拉伸运动时，由于活塞杆的存在，自上流下来的磁流变液不足以充满下腔所增加的容积，以致于下工作腔产生负压区，所以需通过补偿室对下工作腔进行补偿。由于磁流变液在磁场作用下，其流动特性发生变化，从而实现了阻尼可调。 

压缩行程时：压力缸内的磁流变液由下腔通过阻尼通道流往上腔，此时通过外加电流使励磁线圈产生磁场对阻尼孔中的磁流变液作用，引起磁流变液粘度的变化，达到减振效果。 

伸张行程时：压力缸内的磁流变液由上腔通过阻尼通道流往下腔，同样，此时加外加电流，磁流变液粘度发生变化，达到减振的效果。 

磁流变减振器就是通过对间隙中油液的流量来控制减振器的活动，并且在磁饱和范围之内，通过电流对间隙液体的流量几乎可以无极变调减振器的减振 能力。 

但是，现有的磁流变减振器需要先获得一个车体振动的幅度和频率的信号，再通过该信号，由控制系统控制向其提供电流，从而实现磁流变液的粘度根据路况的变化而变化，这个系统较为复杂，万一出现信号传递和控制系统的故障，便不能完成对磁流变减振器的控制。同时，其在使用过程中也需要消耗大量的电能，这对于汽车电瓶来说是一个较大的负担。 

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的结构复杂，信号传递路线较长，容易出现故障，能量消耗量大等技术问题，提供一种结构简单，无须时行信号传递，根据路面情况自主进行电流的控制，并具有节能减排的较果。 

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种能量回馈性磁流变减振器，包括缸体，缸体内设有一个活塞，活塞与一个活塞杆相连，其特征在于所述的活塞内设有一个电磁铁，所述的缸体设有磁流变液，缸体由活塞分割成上腔和下腔，上腔和下腔之间通过一个阻尼通道相连通，所述的缸体与一个振动能回馈装置相连，该振动能回馈装置包括壳体，壳体内设有一个电磁绕组以及相应的铁芯，壳体上下分别设有一个相互对应的弹簧，两个弹簧分别与一个条形永磁铁的上下两端相连，所述的条形永磁铁处于所述的电磁绕组内，所述的电磁绕组的电能输出端与所述的电磁铁相连。 

车辆受到路面的冲击而产生振动，这种振动将持续到冲击能量完全耗尽为止。为了迅速衰减车架和车身振动，在现有汽车研制中，这部分汽车的振动能量以摩擦热能的形式散失掉了，造成了振动能量的浪费。 

机械振动能转化为电能所采用的方法一般有三种:电磁式，静电式和压电式。本设计采取电磁式。 

根据法拉第定律，附在振动质量块的下面的线圈在固定磁体产生的磁场中， 振动会使通过线圈的磁通量发生变化，产生感应电动势，电磁式振动发电机就是通过磁场将机械能转化为电能。 

本方案中，在外部激励下发电系统受迫振动，永磁铁随之上下运动，与绕组相对位置发生变化，进而引起绕组交链磁链的改变，导致绕组中产生交变的感应电动势，实现对电磁铁供电。当汽车行驶的路面变低不平时，汽车便会出现振动，这种振动通过上述结构产生电能，振动的频率越高，产生的电压越大，电磁铁的磁性越大，进而实现磁流变流的粘度越高。因此，本实用新型省去的复杂的控制系统，具有结构简单、控制准确、节能减排的作用。 

作为优选，所述的缸体的下部设有一个补偿装置，该补偿装置包括一个设于缸体内的浮动活塞，该浮动活塞的下侧为密封气室，该密封气室设有一个冲气口。减振器的活塞杆在工作缸中往复运动，上下工作腔中的油液在阻尼通道中流动，当活塞杆作拉伸运动时，由于活塞杆的存在，自上流下来的磁流变液不足以充满下腔所增加的容积，以致于下工作腔产生负压区，所以需通过补偿室对下工作腔进行补偿。  

作为优选，所述的缸体的上端设有一个导向密封装置，导向密封装置包括一个塞体和一个端盖，塞体的内孔设有一个环形槽体，环形槽体的下端设有导向环，导向环与所述的活塞杆间隙配合，环形槽体的上端设有挡油环，该挡油环，该导向密封装置与所述的活塞杆相适配，塞体的外侧设有密封圈，所述的端盖与活塞杆相适配的内孔内设有油封。在导向环的外端设有挡油环，挡油环存在的价值主要是解决导向器位置的内泄漏，直接保证低速阻尼力。活塞杆与导向减磨套为间隙配合，间隙小了，就不需要挡油环，但容易引起卡滞；间隙大了，内部泄露加大，在活塞上腔建立不起足够的压强（特别是低速时），导致力值偏小，加上挡油环可以解决。挡油环的结构设计，能防止过多的液压油撞击油封，大大减小了油封老化变形现象，从而保证了减振器的性能和各项技术要求。使其性能更加稳定，提高了减振器的质量和使用寿命。 

本实用新型的带来的有益效果是，解决了现有技术所存在的结构复杂，信号传递路线较长，容易出现故障，能量消耗量大等技术问题，实现了一种结构简单，无须时行信号传递，根据路面情况自主进行电流的控制，并具有节能减排的较果。 

附图说明

附图1是本实用新型的一种结构示意图； 

附图2是本实用新型的一种局部放大图。 

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。 

实施例：如图1、图2所示，本发明涉及一种能量回馈性磁流变减振器，包括缸体1，缸体1内设有一个活塞3，活塞3与一个活塞杆2相连，所述的活塞3内设有一个电磁铁4，所述的缸体1设有磁流变液，缸体由活塞分割成上腔5和下腔6，上腔5和下腔6之间通过一个阻尼通道相连通。缸体的上端设有一个导向密封装置，导向密封装置包括一个塞体15和一个端盖18，塞体15的内孔设有一个环形槽体，环形槽体的下端设有导向环16，导向环16与所述的活塞杆2间隙配合，环形槽体的上端设有挡油环17，该挡油环17与所述的活塞杆2相适配，塞体15的外侧设有密封圈19，所述的端盖18与活塞杆2相适配的内孔内设有油封20。缸体1的下部设有一个补偿装置，该补偿装置包括一个设于缸体内的浮动活塞8，该浮动活塞8的下侧为密封气室7，该密封气室7设有一个冲气口9。所述的缸体1与一个振动能回馈装置相连，该振动能回馈装置包括壳体10，壳体10内设有一个电磁绕组12以及相应的铁芯11，壳体上下分别设有一个相互对应的弹簧13，两个弹簧13分别与一个条形永磁铁14的上下两端相 连，所述的条形永磁铁处于所述的电磁绕组内，所述的电磁绕组的电能输出端与所述的电磁铁4相连。  

本实用新型在使用中，在外部激励下发电系统受迫振动，永磁铁随之上下运动，与绕组相对位置发生变化，进而引起绕组交链磁链的改变，导致绕组中产生交变的感应电动势，实现对电磁铁供电。当汽车行驶的路面变低不平时，汽车便会出现振动，这种振动通过上述结构产生电能，振动的频率越高，产生的电压越大，电磁铁的磁性越大，进而实现磁流变流的粘度越高。因此，本实用新型省去的复杂的控制系统，具有结构简单、控制准确、节能减排的作用。 

Claims (3)

1.一种能量回馈性磁流变减振器，包括缸体，缸体内设有一个活塞，活塞与一个活塞杆相连，其特征在于所述的活塞内设有一个电磁铁，所述的缸体设有磁流变液，缸体由活塞分割成上腔和下腔，上腔和下腔之间通过一个阻尼通道相连通，所述的缸体与一个振动能回馈装置相连，该振动能回馈装置包括壳体，壳体内设有一个电磁绕组以及相应的铁芯，壳体上下分别设有一个相互对应的弹簧，两个弹簧分别与一个条形永磁铁的上下两端相连，所述的条形永磁铁处于所述的电磁绕组内，所述的电磁绕组的电能输出端与所述的电磁铁相连。

2.根据权利要求1所述的能量回馈性磁流变减振器，其特征在于所述的缸体的下部设有一个补偿装置，该补偿装置包括一个设于缸体内的浮动活塞，该浮动活塞的下侧为密封气室，该密封气室设有一个冲气口。

3.根据权利要求1或2所述的能量回馈性磁流变减振器，其特征在于所述的缸体的上端设有一个导向密封装置，导向密封装置包括一个塞体和一个端盖，塞体的内孔设有一个环形槽体，环形槽体的下端设有导向环，导向环与所述的活塞杆间隙配合，环形槽体的上端设有挡油环，该挡油环与所述的活塞杆相适配，塞体的外侧设有密封圈，所述的端盖与活塞杆相适配的内孔内设有油封。

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