專利名稱：基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器,能夠?qū)⒒厥盏哪芰肯蜍囕d電瓶充電，向車載用電器供能或者用于懸架的振動主動控制，屬于振動能量回收技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的汽車懸架減震器利用流體粘性阻尼吸收并且耗散垂直方向運動的動能，其本質(zhì)是一種能量消耗的部件，汽車在路面行駛過程中甚至有多達(dá)20%至40%的發(fā)動機輸出功率消耗于此類傳統(tǒng)減震器。因此，從節(jié)能環(huán)保方面考慮饋能減震器是以后發(fā)展的趨勢。當(dāng)前有一些學(xué)者開始著手于汽車懸掛饋能減震器的研究，主要分為液壓式和電磁式兩種工作方式，然而具有實用性的不多。其原因是液壓式饋能減震器造價高，體積和自重較大，回收的能量不便于再次利用，同時液壓式饋能減震器的遲滯和密封問題也對其應(yīng)用有不利影響；電磁式饋能減震器又可主要分為旋轉(zhuǎn)電機式和直線電機式，旋轉(zhuǎn)電機式需要一套相對復(fù)雜的傳動結(jié)構(gòu)將垂直方向的振動轉(zhuǎn)化為電機旋轉(zhuǎn)運動，因此機械摩擦損耗較大，容易產(chǎn)生故障，影響壽命，而目前已經(jīng)提出的直線電機式電磁饋能減震器結(jié)構(gòu)簡單可靠，但是又存在結(jié)構(gòu)內(nèi)磁場強度不強等缺點，影響其能量回收性能。

實用新型內(nèi)容為了克服傳統(tǒng)減震器的能量損耗以及一般饋能減震器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能量回收性能不高的缺點，本實用新型提出了一種的基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器，該減震器不僅具有直線電機式減震器的所有優(yōu)點，同時還能取消結(jié)構(gòu)內(nèi)部永磁體之間的磁軛，減小永磁體體積，具有更好的能量回收性能，結(jié)構(gòu)簡單可靠。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:—種基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器，包括Halbach永磁陣列、線圈繞組、彈簧、內(nèi)筒、外筒、與內(nèi)筒固定連接的內(nèi)筒端蓋、以及與外筒固定連接的外筒端蓋，內(nèi)筒與外筒密封同軸設(shè)置且可相對移動，Halbach永磁陣列套設(shè)固定在內(nèi)筒上，外筒包括內(nèi)部的線圈安裝槽和外筒軸肩，線圈繞組設(shè)置在線圈安裝槽內(nèi)；彈簧串在內(nèi)筒外，位于內(nèi)筒端蓋與外筒軸肩之間；所述Halbach永磁陣列由不同極化方向的環(huán)形永磁鐵組成。所述外筒端蓋上開設(shè)開孔，同時外筒端蓋內(nèi)固聯(lián)有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿插入內(nèi)筒內(nèi)部導(dǎo)向槽中，導(dǎo)向桿接近外筒端蓋的一端開設(shè)導(dǎo)向桿空氣通道，并且與外筒端蓋上的開孔連通。所述內(nèi)筒端蓋上設(shè)置內(nèi)筒端蓋空氣通道。布置于外筒槽內(nèi)的相間隔的線圈繞組接入同一個全波整流橋中，余下的相間隔的線圈繞組接入另一個全波整流橋中，其中一個整流橋的另外的極性為正的引腳和另一個整流橋的另外的極性為負(fù)的引腳連接串聯(lián)，兩個整流橋余下的兩個引腳通過導(dǎo)線引出，作為整個系統(tǒng)感應(yīng)電動勢的輸出端。[0009]所述繞組線圈根據(jù)不同位置為依次排布的0°相位線圈繞組、90°相位線圈繞組、180°相位線圈繞組和270°相位線圈繞組。本實用新型的有益效果是，可以在控制懸架振動傳遞的同時，回收傳統(tǒng)懸架減震器中耗散的能量，供給車載用電器或者用于振動主動控制；并且由于Halbach永磁陣列相較其他永磁陣列的磁場更強、磁場強度單邊加強等優(yōu)點，可以將減震器做得更輕更小、能量回收性能更好。

圖1是本實用新型基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型中Halbach永磁陣列發(fā)電原理圖；圖3是本實用新型基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器的發(fā)電整流電路。圖中:1.內(nèi)筒端蓋,2.內(nèi)筒端蓋空氣通道,3.Halbach永磁陣列,4.內(nèi)筒,5.彈簧，6.密封圈，7.外筒，8.線圈繞組，8-1.0°相位線圈繞組，8-2.90°相位線圈繞組，8-3.180°相位線圈繞組，8-4.270°相位線圈繞組，9.外筒端蓋，10.緩沖墊，11.導(dǎo)向桿空氣通道，12.導(dǎo)向桿，13.0°和180°相位全橋整流電路，14.90°和270°相位全橋整流電路。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例，對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步進(jìn)行闡述。在圖1中，將Halbach永磁陣列3的圓柱孔套入內(nèi)筒4的安裝位置；內(nèi)筒端蓋I與內(nèi)筒4固聯(lián)，將Halbach永磁陣列3軸向固定在內(nèi)筒4上，通?？梢圆捎寐菁y連接；內(nèi)筒端蓋空氣通道2可以保證內(nèi)筒4和外筒7相對運動過程中腔內(nèi)的空氣能夠排出；外筒端蓋9與外筒7固聯(lián)，在其連接位置上方安裝緩沖墊10 ;外筒端蓋9上固聯(lián)有導(dǎo)向桿12 ;導(dǎo)向桿12接近外筒端蓋9的一端開導(dǎo)向桿空氣通道11，并且與外筒端蓋9上的開孔連通，可以保證減震器工作中外筒7腔內(nèi)的空氣能夠排出；線圈繞組8安裝在外筒7內(nèi)部的線圈安裝槽中；彈簧5串在內(nèi)筒4上,一端受約束于內(nèi)筒端蓋I或者內(nèi)筒4的軸肩，令一端受約束于外筒7上的軸肩；內(nèi)筒4裝入外筒7腔內(nèi)，導(dǎo)向桿12插入內(nèi)筒4內(nèi)部導(dǎo)向槽中，以此保證減震器工作中內(nèi)筒4和外筒7基本只產(chǎn)生軸向相對運動；外筒7與內(nèi)筒4接觸處的槽內(nèi)安裝密封圈6，防止塵土雜物進(jìn)入減震器腔內(nèi)。在圖2所示Halbach永磁陣列發(fā)電原理中，Halbach永磁陣列3周圍布置的線圈繞組8根據(jù)不同位置可以分為依次排布的0°相位線圈繞組8-1、90°相位線圈繞組8-2、180°相位線圈繞組8-3和270°相位線圈繞組8-4，當(dāng)Halbach永磁陣列3與線圈繞組8產(chǎn)生軸向的相對運動時,線圈繞組8中產(chǎn)生不同相位的感應(yīng)電動勢。在圖3所示的饋能減震器發(fā)電整流電路中，0°相位線圈繞組8-1和180°相位線圈繞組8-3串聯(lián)，接入0°和180°相位全橋整流電路13 ；90°相位線圈繞組8_2和270°相位線圈繞組8-4串聯(lián)，接入90°和270°相位全橋整流電路14 ；0°和180°相位全橋整流電路13與90°和270°相位全橋整流電路14串聯(lián)，由剩余兩個節(jié)點引出的分別為電壓輸出的正極和負(fù)極，可以接入后續(xù)處理電路給車載電瓶充電，向車載用電器供電或者用于懸架振動主動控制。
權(quán)利要求1.一種基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器,其特征在于:包括Halbach永磁陣列、線圈繞組、彈簧、內(nèi)筒、外筒、與內(nèi)筒固定連接的內(nèi)筒端蓋、以及與外筒固定連接的外筒端蓋，內(nèi)筒與外筒密封同軸設(shè)置且可相對移動，Halbach永磁陣列套設(shè)固定在內(nèi)筒上，夕卜筒包括內(nèi)部的線圈安裝槽和外筒軸肩，線圈繞組設(shè)置在線圈安裝槽內(nèi)；彈簧串在內(nèi)筒外，位于內(nèi)筒端蓋與外筒軸肩之間；所述Halbach永磁陣列由不同極化方向的環(huán)形永磁鐵組成。
2.如權(quán)利要求1所述基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器，其特征在于:所述外筒端蓋上開設(shè)開孔，同時外筒端蓋內(nèi)固聯(lián)有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿插入內(nèi)筒內(nèi)部導(dǎo)向槽中，導(dǎo)向桿接近外筒端蓋的一端開設(shè)導(dǎo)向桿空氣通道，并且與外筒端蓋上的開孔連通。
3.如權(quán)利要求1或2所述基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器,其特征在于:所述內(nèi)筒端蓋上設(shè)置內(nèi)筒端蓋空氣通道。
4.如權(quán)利要求3所述基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器，其特征在于:布置于外筒槽內(nèi)的相間隔的線圈繞組接入同一個全波整流橋中，余下的相間隔的線圈繞組接入另一個全波整流橋中，其中一個整流橋的另外的極性為正的引腳和另一個整流橋的另外的極性為負(fù)的引腳連接串聯(lián)，兩個整流橋余下的兩個引腳通過導(dǎo)線引出，作為整個系統(tǒng)感應(yīng)電動勢的輸出端。
5.如權(quán)利要求4所述基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器,其特征在于:所述繞組線圈根據(jù)不同位置為依次排布的0°相位線圈繞組、90°相位線圈繞組、180°相位線圈繞組和270°相位線圈 繞組。
專利摘要本實用新型公開了一種基于Halbach永磁陣列的電磁式饋能減震器，它是在軟磁材料的帶槽外筒中布置多組線圈繞組，由導(dǎo)線引出接入整流電路；在內(nèi)筒上安裝由不同極化方向的環(huán)形永磁體構(gòu)成的Halbach永磁陣列；內(nèi)筒和外筒之間由彈簧連接。當(dāng)該減震器安裝于行駛中的汽車懸架上時，受車橋或車輪傳遞的路面振動激勵作用，內(nèi)筒和外筒間產(chǎn)生軸向的相對位移，外筒中的線圈繞組磁鏈產(chǎn)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于Halbach永磁陣列具有顯著的單邊加強特性，磁感應(yīng)強度增強一側(cè)的磁場成正弦分布并且高次諧波小，因而該減震器體積、質(zhì)量均較小，能量回收性能好。
文檔編號F16F6/00GK203082102SQ20122071039
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者任龍, 周金波, 陳仁文 申請人:南京航空航天大學(xué)