CN205446527U - 一种外置式大功率馈能的磁流变阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种外置式大功率馈能的磁流变阻尼器，主要由馈能装置、隔磁套筒、上端盖、下端盖、外套筒及阻尼器活塞等组成。馈能装置外置于阻尼器缸体外，通过磁铁固定环将7个永磁铁和6个隔片固定安装在阻尼器缸体上。活塞杆的上下运动将带动感应线圈绕线架往复运动；在永磁铁作用下，缠绕在感应线圈绕线架上的感应线圈将产生交流电，通过整流电路转换成直流电后，可直接用于激励线圈的直流供电，产生可控阻尼力；另外，转换后的直流电也可储存在储能电路中，从而真正实现振动机械能的能量采集。本实用新型集馈能功能及阻尼力可控于一体，结构简单；外置式馈能装置采集能量效率高，特别适合应用于断电等特殊情况下的减振系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种外置式大功率馈能的磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变阻尼器所具有的毫秒级响应速度、大控制范围和大阻尼力输出的特点，使得它成为工业应用领域优秀的半主动执行器件。目前，磁流变阻尼器已广泛应用在建筑物及桥梁的减振抗震系统、铁路机车车辆及汽车悬架系统的减振等方面。但是，现有的磁流变阻尼器需要可调的磁场激励，这需要外部电源输入。而在一些特殊场合，比如偏远地区，电力很难送达；或由于自然灾害等原因导致供电难以持续保证，这些因素将限制磁流变阻尼器的应用领域。
公开号为CN200710034309.2的中国发明专利“一种自供电磁流变智能减振系统”将结构振动的传感器与磁流变阻尼器的供电电源集成到小型永磁式直流电机上，通过布置在减振器外侧的齿条齿轮传动的方式来驱动直流发电机发电，从而给磁流变阻尼器供电。但其局限性比较明显，由于发电装置为机械传动装置，导致发电效率低，发电量小,并且对工作环境要求较高。公开号为CN101550982A的中国发明专利“一种自供电磁流变阻尼器”提出一种一多叶片蝶形电磁式机械能量采集器，能量采集器安装在磁流变阻尼器的活塞底部。但该结构也有一定的局限性，由于磁流变液较稠，导致叶片转速比较慢，产生的电能不足以实现对阻尼器中的励磁线圈供电。
基于此，有必要提出一种外置式大功率馈能的磁流变阻尼器，实现对振动机械能的高效采集，并有效缩小阻尼器的外形尺寸，提高能量采集效率，以满足对阻尼器中的励磁线圈供电。
发明内容
为了克服背景技术所述磁流变阻尼器存在的问题及满足磁流变阻尼器的实际使用要求，本实用新型提供一种外置式大功率馈能的磁流变阻尼器。该阻尼器通过隔磁套筒和磁铁固定环将顺序安装的7个永磁铁和6个隔片固定安装在阻尼器缸体上；缠绕在感应线圈绕线架上的感应线圈由9个独立线圈组成，活塞杆的上下运动将带动感应线圈绕线架往复运动；在永磁铁作用下，感应线圈在往复运动中会产生交流电，通过整流电路将产生的交流电转换成单相直流电，从而可直接用于活塞绕线槽内的激励线圈的直流供电，产生可供阻尼力；另外，转换后的直流电也可储存在储能电路中，从而真正实现振动机械能的能量采集及回收利用。本实用新型集能量采集及阻尼力可控于一体，通过将馈能装置外置于隔磁套筒周围，结构简单，空间利用合理；同时可有效提高振动能量采集效率和发电功率，满足对阻尼器中的励磁线圈供电。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：锁紧螺母I(1)、活塞杆(2)、螺钉I(3)、下端盖(4)、隔磁套筒(5)、感应线圈绕线架(6)、隔片(7)、阻尼器缸体(8)、密封圈I(9)、密封圈II(10)、上端盖(11)、吊耳(12)、螺钉II(13)、浮动活塞(14)、磁铁固定环(15)、永磁铁(16)、锁紧螺母II(17)、激励线圈(18)、阻尼器活塞(19)、密封圈III(20)、密封圈Ⅳ(21)以及感应线圈(22)；感应线圈绕线架(6)底部中间加工有圆形通孔，活塞杆(2)下端外表面与感应线圈绕线架(6)圆形通孔内表面间隙配合；活塞杆(2)下端加工有台肩，可轴向固定感应线圈绕线架(6)；活塞杆(2)下端头部加工有外螺纹，活塞杆(2)和感应线圈绕线架(6)通过锁紧螺母I(1)固定连接；下端盖(4)中间加工有圆形通孔，活塞杆(2)外表面与下端盖(4)圆形通孔内表面间隙配合；活塞杆(2)与下端盖(4)圆形通孔之间通过密封圈Ⅳ(21)进行密封；活塞杆(2)上端部与带有通孔的阻尼器活塞(19)过渡配合；活塞杆(2)上端加工有台阶，可轴向固定阻尼器活塞(19)；活塞杆(2)上端头部加工有外螺纹，阻尼器活塞(19)与活塞杆(2)通过锁紧螺母II(17)固定连接；激励线圈(18)缠绕在阻尼器活塞(19)的绕线槽内；下端盖(4)加工有6个周向均匀分布的通孔，阻尼器缸体(8)下端面加工有6个周向均匀分布的螺纹孔，下端盖(4)可通过螺钉I(3)与阻尼器缸体(8)固定连接；下端盖(4)外圆周表面与阻尼器缸体(8)内表面间隙配合，下端盖(4)与阻尼器缸体(8)通过密封圈III(20)进行密封；阻尼器缸体(8)上端面加工有6个周向均匀分布的螺纹孔，上端盖(11)加工有6个周向均匀分布通孔，阻尼器缸体(8)与上端盖(11)通过螺钉II(13)进行紧固连接；上端盖(11)外圆周表面与阻尼器缸体(8)内表面间隙配合，上端盖(11)与阻尼器缸体(8)通过密封圈II(10)进行密封；阻尼器缸体(8)外圆周表面与隔磁套筒(5)内圆周表面过渡配合；隔磁套筒(5)通过上端盖(11)和下端盖(4)轴向固定；永磁铁(16)中间加工有圆形通孔，永磁铁(16)圆形通孔内表面与隔磁套筒(5)外表面过渡配合；隔片(7)中间加工有圆形通孔，隔片(7)圆形通孔内表面与隔磁套筒(5)外表面过渡配合；隔片(7)安装在隔磁套筒(5)上，永磁铁(16)下端面与隔磁套筒(5)底端的上端面紧密结合；6个隔片(7)和7个永磁铁(16)按照顺序依次安装在隔磁套筒(5)上，并通过磁铁固定环(15)压紧固定；磁铁固定环(15)中间加工有螺纹通孔，磁铁固定环(15)与隔磁套筒(5)通过螺纹固定连接；感应线圈绕线架(6)上加工有9个绕线槽；感应线圈(22)缠绕在感应线圈绕线架(6)的绕线槽内；感应线圈绕线架(6)内表面与隔磁套筒(5)外表面间隙配合；阻尼器缸体(8)内表面与浮动活塞(14)外表面间隙配合，阻尼器缸体(8)与浮动活塞(14)通过密封圈I(9)进行密封；吊耳(12)内表面加工有内螺纹，可与加工有外螺纹的上端盖(11)紧固连接。隔磁套筒(5)由不导磁材料制成；永磁铁(16)、感应线圈(22)、感应线圈绕线架(6)、隔片(7)、磁铁固定环(15)分别由导磁材料制成；永磁铁(16)、感应线圈(22)、隔磁套筒(5)、感应线圈绕线架(6)、隔片(7)、磁铁固定环(15)共同组成馈能装置；馈能装置产生的磁力线通过永磁铁(16)的N极进入隔片(7)及感应线圈绕线架(6)，到达感应线圈(22)外侧，再通过感应线圈绕线架(6)返回永磁铁(16)的S极，形成闭合磁路；感应线圈(22)由9个独立线圈组成，分别缠绕于感应线圈绕线架(6)的9个绕线槽内；感应线圈(22)在往复运动中产生交流电，可通过整流电路将交流电转换为单相直流电，直接用于激励线圈(18)的直流供电，产生可供阻尼力；转换后的直流电也可储存在储能电路中。感应线圈(22)的两根引线A0和A1分别由感应线圈绕线架(6)下端部的引线槽(201)，经由活塞杆(2)的引线孔(102)和阻尼器活塞(19)的引线孔(101)进入激励线圈(18)的绕线槽内。浮动活塞(14)、阻尼器活塞(19)和阻尼器缸体(8)之间围成封闭容腔II，封闭容腔II内填充磁流变液；阻尼器活塞(19)、阻尼器缸体(8)和下端盖(4)之间围成封闭容腔III，封闭容腔III内填充磁流变液；浮动活塞(14)、阻尼器缸体(8)和上端盖(11)之间围成封闭容腔I，封闭容腔I内填充有压缩气体；当阻尼器缸体(8)沿轴向方向上下运动时，填充磁流变液的封闭容腔II和III的体积会发生相应变化，此时浮动活塞(14)通过上下浮动来实现体积补偿。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：
（1）本实用新型馈能装置通过隔磁套筒和磁铁固定环将顺序安装的7个永磁铁和6个隔片固定安装在阻尼器缸体上；缠绕在感应线圈绕线架上的感应线圈由9个独立线圈组成，活塞杆的上下运动将带动感应线圈绕线架往复运动；在永磁铁作用下，感应线圈在往复运动中将产生较大的交流电，通过整流电路将产生的交流电转换成直流电，从而可直接用于活塞绕线槽内的激励线圈的直流供电，产生足够的可控阻尼力。本实用新型可使磁流变阻尼器发电功率大幅提高，磁流变阻尼器不依靠外部能源就能正常工作，从而进一步提高了磁流变阻尼器的应用范围。
（2）本实用新型馈能过程中转换的直流电也可储存在储能电路中，从而真正实现振动机械能的能量采集及回收利用。
（3）本实用新型集能量采集及阻尼力可控于一体，通过将馈能装置外置于阻尼器缸体外，结构简单，空间利用合理，增加了感应线圈的匝数，从而有效增加了磁流变阻尼器的发电效率。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型永磁铁及隔片结构布置示意图。
图3是本实用新型感应线圈中单个独立线圈的引线示意图。
图4是本实用新型磁流变液液流通道示意图。
图5是本实用新型激励线圈及感应线圈中磁力线分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型包括锁紧螺母I1、活塞杆2、螺钉I3、下端盖4、隔磁套筒5、感应线圈绕线架6、隔片7、阻尼器缸体8、密封圈I9、密封圈II10、上端盖11、吊耳12、螺钉II13、浮动活塞14、磁铁固定环15、永磁铁16、锁紧螺母II17、激励线圈18、阻尼器活塞19、密封圈III20、密封圈Ⅳ21以及感应线圈22。
图2所示是本实用新型永磁铁16及隔片7结构布置示意图。永磁铁16以N极-S极相向，S极-N极相向的结构布置，6个隔片7和7个永磁铁16按照顺序依次安装在隔磁套筒5上，并通过磁铁固定环15压紧；磁铁固定环15与隔磁套筒5通过螺纹刚性连接。
图3所示是本实用新型感应线圈22中单个独立线圈的引线示意图。感应线圈22由9个独立线圈组成，分别缠绕于感应线圈绕线架6绕线槽内。感应线圈绕线架6设有9个绕线槽，按串联的方式缠绕，感应线圈22的引线A0和A1分别由感应线圈绕线架6的引线槽201，经由活塞杆2的引线孔102和阻尼器活塞19的引线孔101引入激励线圈18中。
图4所示是本实用新型磁流变液液流通道示意图。浮动活塞14、阻尼器活塞19和阻尼器缸体8之间围成封闭容腔II，封闭容腔II内填充磁流变液；阻尼器活塞19、阻尼器缸体8和下端盖4之间围成封闭容腔III，封闭容腔III内填充磁流变液；浮动活塞14、阻尼器缸体8和上端盖11之间围成封闭容腔I，封闭容腔I内填充有压缩气体；当阻尼器缸体8沿轴向方向上下运动时，填充磁流变液的封闭容腔II和III的体积会发生相应变化，此时浮动活塞14通过上下浮动来实现体积补偿。
图5所示是本实用新型激励线圈18及感应线圈22中磁力线分布示意图。感应线圈22中产生的磁力线通过永磁铁16的N极进入隔片7及感应线圈绕线架6，到达感应线圈22外侧，再通过感应线圈绕线架6返回永磁铁16的S极，形成闭合磁路。
感应线圈22由9个独立线圈组成，分别缠绕于感应线圈绕线架6绕线槽内；由于感应线圈22在往复运动中产生交流电，可通过整流电路将交流电转换为单相直流电。
激励线圈18中产生的磁力线通过阻尼器活塞19，经过液流通道中的磁流变液，到达阻尼器缸体9，再经过液流通道返回阻尼器活塞19，形成闭合磁路。
本实用新型工作原理如下：
当存在外部激励时，活塞杆2沿轴向相对阻尼器缸体作相对运动，带动感应线圈绕线架6作往复运动，在永磁铁16磁场的作用下，缠绕在感应线圈绕线架6中的感应线圈22在往复运动中切割磁感线，产生交流电，通过整流电路将产生的交流电转换成直流电，从而可直接用于激励线圈18的直流供电。通过给激励线圈18供电，产生磁场，改变阻尼器活塞19与外套筒8之间形成的阻尼间隙内的磁流变液的屈服强度，产生可控阻尼力，从而完成振动机械能量回收，实现大功率馈能的功能。
如果激励线圈18由外部电源供电时，工作过程中采集转换过来的直流电也可储存在储能电路中。
Claims (4)
1.一种外置式大功率馈能的磁流变阻尼器，其特征在于包括：锁紧螺母I(1)、活塞杆(2)、螺钉I(3)、下端盖(4)、隔磁套筒(5)、感应线圈绕线架(6)、隔片(7)、阻尼器缸体(8)、密封圈I(9)、密封圈II(10)、上端盖(11)、吊耳(12)、螺钉II(13)、浮动活塞(14)、磁铁固定环(15)、永磁铁(16)、锁紧螺母II(17)、激励线圈(18)、阻尼器活塞(19)、密封圈III(20)、密封圈Ⅳ(21)以及感应线圈(22)；感应线圈绕线架(6)底部中间加工有圆形通孔，活塞杆(2)下端外表面与感应线圈绕线架(6)圆形通孔内表面间隙配合；活塞杆(2)下端加工有台肩，可轴向固定感应线圈绕线架(6)；活塞杆(2)下端头部加工有外螺纹，活塞杆(2)和感应线圈绕线架(6)通过锁紧螺母I(1)固定连接；下端盖(4)中间加工有圆形通孔，活塞杆(2)外表面与下端盖(4)圆形通孔内表面间隙配合；活塞杆(2)与下端盖(4)圆形通孔之间通过密封圈Ⅳ(21)进行密封；活塞杆(2)上端部与带有通孔的阻尼器活塞(19)过渡配合；活塞杆(2)上端加工有台阶，可轴向固定阻尼器活塞(19)；活塞杆(2)上端头部加工有外螺纹，阻尼器活塞(19)与活塞杆(2)通过锁紧螺母II(17)固定连接；激励线圈(18)缠绕在阻尼器活塞(19)的绕线槽内；下端盖(4)加工有6个周向均匀分布的通孔，阻尼器缸体(8)下端面加工有6个周向均匀分布的螺纹孔，下端盖(4)可通过螺钉I(3)与阻尼器缸体(8)固定连接；下端盖(4)外圆周表面与阻尼器缸体(8)内表面间隙配合，下端盖(4)与阻尼器缸体(8)通过密封圈III(20)进行密封；阻尼器缸体(8)上端面加工有6个周向均匀分布的螺纹孔，上端盖(11)加工有6个周向均匀分布通孔，阻尼器缸体(8)与上端盖(11)通过螺钉II(13)进行紧固连接；上端盖(11)外圆周表面与阻尼器缸体(8)内表面间隙配合，上端盖(11)与阻尼器缸体(8)通过密封圈II(10)进行密封；阻尼器缸体(8)外圆周表面与隔磁套筒(5)内圆周表面过渡配合；隔磁套筒(5)通过上端盖(11)和下端盖(4)轴向固定；永磁铁(16)中间加工有圆形通孔，永磁铁(16)圆形通孔内表面与隔磁套筒(5)外表面过渡配合；隔片(7)中间加工有圆形通孔，隔片(7)圆形通孔内表面与隔磁套筒(5)外表面过渡配合；隔片(7)安装在隔磁套筒(5)上，永磁铁(16)下端面与隔磁套筒(5)底端的上端面紧密结合；6个隔片(7)和7个永磁铁(16)按照顺序依次安装在隔磁套筒(5)上，并通过磁铁固定环(15)压紧固定；磁铁固定环(15)中间加工有螺纹通孔，磁铁固定环(15)与隔磁套筒(5)通过螺纹固定连接；感应线圈绕线架(6)上加工有9个绕线槽；感应线圈(22)缠绕在感应线圈绕线架(6)的绕线槽内；感应线圈绕线架(6)内表面与隔磁套筒(5)外表面间隙配合；阻尼器缸体(8)内表面与浮动活塞(14)外表面间隙配合，阻尼器缸体(8)与浮动活塞(14)通过密封圈I(9)进行密封；吊耳(12)内表面加工有内螺纹，可与加工有外螺纹的上端盖(11)紧固连接。
2.根据权利要求1所述的一种外置式大功率馈能的磁流变阻尼器，其特征在于：隔磁套筒(5)由不导磁材料制成；永磁铁(16)、感应线圈(22)、感应线圈绕线架(6)、隔片(7)、磁铁固定环(15)分别由导磁材料制成；磁力线通过永磁铁(16)的N极进入隔片(7)及感应线圈绕线架(6)，到达感应线圈(22)外侧，再通过感应线圈绕线架(6)返回永磁铁(16)的S极，形成闭合磁路；感应线圈(22)由9个独立线圈组成，分别缠绕于感应线圈绕线架(6)的9个绕线槽内；感应线圈(22)在往复运动中产生交流电，可通过整流电路将交流电转换为单相直流电，直接用于激励线圈(18)的直流供电，产生可供阻尼力；转换后的直流电也可储存在储能电路中。
3.根据权利要求1所述的一种外置式大功率馈能的磁流变阻尼器，其特征在于：感应线圈(22)的两根引线A0和A1分别由感应线圈绕线架(6)下端部的引线槽(201)，经由活塞杆(2)的引线孔(102)和阻尼器活塞(19)的引线孔(101)进入激励线圈(18)的绕线槽内。
4.根据权利要求1所述的一种外置式大功率馈能的磁流变阻尼器，其特征在于：浮动活塞(14)、阻尼器活塞(19)和阻尼器缸体(8)之间围成封闭容腔II，封闭容腔II内填充磁流变液；阻尼器活塞(19)、阻尼器缸体(8)和下端盖(4)之间围成封闭容腔III，封闭容腔III内填充磁流变液；浮动活塞(14)、阻尼器缸体(8)和上端盖(11)之间围成封闭容腔I，封闭容腔I内填充有压缩气体；当阻尼器缸体(8)沿轴向方向上下运动时，填充磁流变液的封闭容腔II和III的体积会发生相应变化，此时浮动活塞(14)通过上下浮动来实现体积补偿。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160810 Termination date: 20170331 |
|
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