CN214578562U - 一体式电磁馈能隔振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种一体式电磁馈能隔振器。其特征在于，所述电磁馈能隔振器包括基于Halbach永磁阵列的动圈式电磁直线执行器，隔振器导杆，上、下端盖，密封盖，上、下吊耳。电磁直线执行器的永磁体表贴在外磁轭内侧，线圈分为减振线圈组与馈能线圈组，线圈骨架、内磁轭与活塞杆通过螺栓连接，外磁轭的上下两端设有端盖，下端盖内设润滑件。本实用新型在充分发挥电磁馈能隔振器主动控制性能优势的同时，回收振动能量弥补主动控制消耗的电能，解决主动隔振器结构尺寸、减振性能以及能量消耗之间的矛盾问题。一体式电磁馈能隔振器具有功率密度高，能量消耗少，控制精度高，行程模块化等特点，有效提升隔振器的整体性能。

Description

一体式电磁馈能隔振器

技术领域

本实用新型属于隔振技术领域，具体涉及一种一体式电磁馈能隔振器。

背景技术

目前主流的电磁馈能隔振器采用减振与馈能分时复用，在市场化进程中面临着一些共性基础问题：结构尺寸、减振性能以及能量消耗之间的矛盾，增加了电磁馈能隔振器设计过程的复杂性。为进一步加快新能源汽车、高端智能装备等领域的发展，电磁馈能隔振器在动态性能、能量消耗、控制精度与工作稳定性等性能上亟待突破。

现有的专利技术中，一种复合式馈能型隔振器（专利申请号：201810408935.1，授权公告号：CN 108928203 A），包括车体，减振弹簧，磁流变阻尼器、车轮、电磁执行器机械传动机构、电机、电机驱动电源接头、电机编码器接口以及减速器，所述车体下端设有磁流变阻尼器，所述磁流变阻尼器下端安装有车轮，所述磁流变阻尼器上装配有有弹簧，所述车体下端设有电磁执行器机械传动结构，所述电磁执行器机械传动机构右端安装有减速器，所述减速器右端设有电机，所述电机右端镶嵌着电机驱动电源接口以及电机编码器接口，所述电机编码器接口下方设有电机驱动电源接口，所述磁流变阻尼器右侧安装有电磁执行器机械传动机构，所述磁流变阻尼器与电磁执行器机械传动机构并联在一起。该专利技术隔振器内结构复杂，功率密度低，制造成本高。

现有专利技术中，一种基于麦弗逊式结构的电磁直线馈能悬架（专利号：201810405428.2，授权公布号：CN 108638780 A），包括动圈式电磁直线执行器、悬架隔振器以及悬架弹簧，动圈式电磁直线执行器与悬架隔振器串联，并设置于悬架弹簧内部，与悬架弹簧并联。该专利技术通过弹簧与动圈式电磁直线执行器并联，可以实现减振馈能分时复用功能。但一组线圈只可实现馈能功能，仅通过弹簧实现减振功能，难以满足隔振器的工作带宽。

发明内容

本实用新型将减振与馈能功能在结构上进行集成设计，提出一种基于动圈式电磁直线执行器的一体式电磁馈能隔振器新构型。动圈式电磁直线执行器以电磁线圈为动子，该机构将音圈电机的原理应用到隔振器上，电磁线圈处于内外永磁体形成的均匀气隙磁场内，通过控制线圈内电流的大小来实现隔振器的主动控制，通过外接馈能电路，对振动能量进行回收。在充分发挥电磁馈能隔振器主动控制性能优势的同时，回收振动能量弥补主动控制消耗的电能，解决主动隔振器结构尺寸、减振性能以及能量消耗之间的矛盾问题。一体式电磁馈能隔振器拥有三种工作模式，馈能模式、减振模式、减振-馈能混合模式，可以根据振动工况进行多模式切换。一体式电磁馈能隔振器功率密度高，能量消耗少，控制精度高，行程模块化，有效提升隔振器的整体性能。

一体式电磁馈能隔振器，包括减隔振器导杆（1）、润滑件（2）、永磁阵列（3）、线圈（4）、线圈骨架（5）、外磁轭（6）、上端盖（7）、密封端盖（8）、下端盖（9）、内磁轭（10）、吊耳（11），其特征包括：所述的永磁阵列（3）为Halbach永磁阵列层，由轴向充磁永磁体（3.1）和径向充磁永磁体（3.2）相互交替紧贴排列构成，永磁体表贴在外磁轭（6）内侧，内磁轭（10）与外磁轭（6）通过下端盖（9）实现轴向固定，其间存在气隙，外磁轭（6）与上端盖（7）、下端盖（9）、润滑件（2）同轴联结，作初级。所述线圈（4）绕在线圈骨架（5）的凹槽中，并与隔振器的导杆（1）相连，可在永磁阵列（3）构成的磁场中做往复直线运动，作次级，线圈骨架（5）为一端开放的圆筒形环槽状结构，内磁轭（10）为一端开放的圆筒形结构，内磁轭（10）与线圈骨架（5）通过螺栓连接。

所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于所述线圈（4）由减振线圈绕组（4.1）和馈能线圈绕组（4.2）组成。减振线圈绕组（4.1）由正向绕组线圈及反向绕组线圈组成，相邻绕组的线圈缠绕方向相反，正向绕组数为2组，反向绕组数为2组，线圈①和线圈③串联构成第一相绕组，线圈②和线圈④串联构成第二相绕组，两相绕组内的线圈绕向相反。馈能线圈绕组（4.2）由正向绕组和反向绕组构成，相邻绕组的线圈缠绕方向相反，正向绕组为两组，反向绕组为两组，线圈⑤和线圈⑦串联构成第一相绕组，线圈⑥和线圈⑧串联构成第二相绕组，两相绕组内的线圈绕向相反。Halbach永磁阵列（3）中径向充磁永磁体数目为m个，轴向充磁永磁体数目相等且为（m+1）个。通过电流换相向，实现稳定的电磁力的输出和感应电流能量的回收，配合拼接不同个数的永磁体组，实现行程模块化。

所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于所述的下端盖（9）轴心处设有润滑件（2），润滑件（2）上设有密封端盖（8），密封端盖（8）与下端盖（9）通过螺栓按照周布式进行固定连接，下端盖（9）与外磁轭（6）通过螺栓固定连接。

所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于所述内磁轭（10）与外磁轭（6）间的气隙宽度远大于线圈（4）与永磁阵列（3）之间的气隙宽度。

所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于对轴向充磁永磁体（3.1）和径向充磁永磁体（3.2）进行拼接，通过对减振线圈组（4.1）和馈能线圈组（4.2）加入电流换向过程，实现行程模块化。

本实用新型一体式电磁馈能隔振器，采用基于Halbach永磁阵列增强气隙磁场强度，提升动圈式直线执行器的功率密度，将馈能与减振功能高度集成，做成一体式电磁馈能隔振器，回收振动能量弥补主动控制消耗的电能，解决主动隔振器结构尺寸、减振性能以及能量消耗之间的矛盾问题。配有三种工作模式，馈能模式、减振模式、减振-馈能混合模式。本实用新型提出的新型电磁馈能隔振器，采用一体化集成设计，融合了电磁直线执行器的技术优势，具有能量自供给、功率密度大、响应速度快、控制精度高以及行程模块化等优点。

本实用新型一体式电磁馈能隔振器将减振与馈能功能在结构上进行集成设计，从而实现高效的振动抑制与利用。隔振器的导杆、内磁轭以及线圈骨架通过螺栓连接，外磁轭内永磁阵列按照Halbach阵列排放，外磁轭两端设有端盖，下端盖内设润滑件。结构紧凑。保证减振模式下低功耗，同时提高了馈能模式下的能量回收。

本实用新型一体式电磁馈能隔振器，鉴于动圈式直线电机的快速相应，精确控制，在其加入了电流换向过程。该电磁直线执行器处于减振模式下时，减振线圈组只有一相绕组通电，次级线圈由垂向磁场向轴向磁场运动过程中，每经过其自身长度的3/5，便进行一次换向，保证了通电线圈始终处于匀强磁场中。电磁力的大小由线圈电流决定，电流的方向决定了电磁力的方向。动圈式电磁直线执行器在馈能模式下，馈能线圈通过在匀强磁场内切割磁感线，产生感应电动势，经外接电路到能量存储单元。当车辆处于路况良好的情况下，减振线圈组与馈能线圈组同时工作，实现减振-馈能的混合模式。

本实用新型一体式电磁馈能隔振器结构集成度高，实现了能量自供给，功率密度大，响应速度快，控制精度高，行程模块化，有效提升隔振器的整体性能。投入产业化应用后会产生巨大的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型一体式电磁馈能隔振器的结构示意图。

图2为本实用新型一体式电磁馈能隔振器线圈分组示意图。

图3为本实用新型一体式电磁馈能隔振器单模式下的电流换向示意图。

图4为本实用新型一体式电磁馈能隔振器多工作模式切换示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1至2所示，一体式电磁馈能隔振器，包括隔振器导杆（1）、润滑件（2）、永磁阵列（3）、线圈（4）、线圈骨架（5）、外磁轭（6）、上端盖（7）、密封端盖（8）、下端盖（9）、内磁轭（10）、吊耳（11），其特征包括：所述的永磁阵列（3）为Halbach永磁阵列层，由轴向充磁永磁体（3.1）和径向充磁永磁体（3.2）相互交替紧贴排列构成，永磁体表贴在外磁轭（6）内侧，内磁轭（10）与外磁轭（6）通过下端盖（9）实现轴向固定，其间存在气隙，外磁轭（6）与上端盖（7）、下端盖（9）、润滑件（2）同轴联结，作初级。所述线圈（4）绕在线圈骨架（5）的凹槽中，并与隔振器的导杆（1）相连，可在永磁阵列（3）构成的磁场中做往复直线运动，作次级，线圈骨架（5）为一端开放的圆筒形环槽状结构，内磁轭（10）为一端开放的圆筒形结构，内磁轭（10）与线圈骨架（5）通过螺栓连接。

所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于所述线圈（4）由减振线圈绕组（4.1）和馈能线圈绕组（4.2）组成。减振线圈绕组（4.1）由正向绕组线圈及反向绕组线圈组成，相邻绕组的线圈缠绕方向相反，正向绕组数为2组，反向绕组数为2组，线圈①和线圈③串联构成第一相绕组，线圈②和线圈④串联构成第二相绕组，两相绕组内的线圈绕向相反。馈能线圈绕组（4.2）由正向绕组和反向绕组构成，相邻绕组的线圈缠绕方向相反，正向绕组为两组，反向绕组为两组，线圈⑤和线圈⑦串联构成第一相绕组，线圈⑥和线圈⑧串联构成第二相绕组，两相绕组内的线圈绕向相反。Halbach永磁阵列（3）中径向充磁永磁体数目为m个，轴向充磁永磁体数目相等且为（m+1）个。通过电流换向，实现稳定的电磁力输出和能量回收，配合拼接不同个数的永磁体组，实现行程模块化。

所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于所述的下端盖（9）轴心处设有润滑件（2），润滑件（2）上设有密封端盖（8），密封端盖（8）与下端盖（9）通过螺栓按照周布式进行固定连接，下端盖（9）与外磁轭（6）通过螺栓固定连接。

所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于所述内磁轭（10）与外磁轭（6）间的气隙宽度远大于线圈（4）与永磁阵列（3）之间的气隙宽度。

所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于对轴向充磁永磁体（3.1）和径向充磁永磁体（3.2）进行拼接，通过对减振线圈组（4.1）和馈能线圈组（4.2）加入电流换向过程，实现行程模块化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一体式电磁馈能隔振器，包括隔振器导杆（1）、润滑件（2）、永磁阵列（3）、线圈（4）、线圈骨架（5）、外磁轭（6）、上端盖（7）、密封端盖（8）、下端盖（9）、内磁轭（10）、吊耳（11），其特征包括：所述的永磁阵列（3）为Halbach永磁阵列层，由轴向充磁永磁体（3.1）和径向充磁永磁体（3.2）相互交替紧贴排列构成，永磁体表贴在外磁轭（6）内侧，内磁轭（10）与外磁轭（6）通过下端盖（9）实现轴向固定，其间存在气隙，外磁轭（6）与上端盖（7）、下端盖（9）、润滑件（2）同轴连接，作初级；所述线圈（4）绕在线圈骨架（5）的凹槽中，并与隔振器的导杆（1）相连，可在永磁阵列（3）构成的磁场中做往复直线运动，作次级，线圈骨架（5）为一端开放的圆筒形环槽状结构，内磁轭（10）为一端开放的圆筒形结构，内磁轭（10）与线圈骨架（5）通过螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于所述线圈（4）由减振线圈绕组（4.1）和馈能线圈绕组（4.2）组成；减振线圈绕组（4.1）由正向绕组线圈及反向绕组线圈组成，相邻绕组的线圈缠绕方向相反，正向绕组数为2组，反向绕组数为2组；线圈①和线圈③串联构成第一相绕组，线圈②和线圈④串联构成第二相绕组，两相绕组内的线圈绕向相反；馈能线圈绕组（4.2）由正向绕组和反向绕组构成，相邻绕组的线圈缠绕方向相反，正向绕组为两组，反向绕组为两组；线圈⑤和线圈⑦串联构成第一相绕组，线圈⑥和线圈⑧串联构成第二相绕组，两相绕组内的线圈绕向相反；Halbach永磁阵列（3）中径向充磁永磁体数目为m个，轴向充磁永磁体数目相等且为（m+1）个；通过电流换向，实现稳定的电磁力输出和能量回收，配合拼接不同个数的永磁体组，实现行程模块化。

3.根据权利要求1所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于所述的下端盖（9）轴心处设有润滑件（2），润滑件（2）上设有密封端盖（8），密封端盖（8）与下端盖（9）通过螺栓按照周布式进行固定连接，下端盖（9）与外磁轭（6）通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求1所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于所述内磁轭（10）与外磁轭（6）间的气隙宽度远大于线圈（4）与永磁阵列（3）之间的气隙宽度。

5.根据权利要求1所述的一体式电磁馈能隔振器，其特征在于对轴向充磁永磁体（3.1）和径向充磁永磁体（3.2）进行拼接，通过对减振线圈组（4.1）和馈能线圈组（4.2）加入电流换向过程，实现行程模块化。

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