[發(fā)明專利]自供電自感應(yīng)磁流變阻尼器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110151336.4
• 申請日: 2011-06-03
• 公開（公告）號: CN102287474A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡紅生;蔣學(xué)爭;王炅;王娟
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半主動磁流變振動控制技術(shù)，具體說就是一種自供電自感應(yīng)磁流變阻尼器。

背景技術(shù)

磁流變阻尼器是一種以智能材料磁流變液為工作介質(zhì)的半主動控制阻尼器，通過對輸入電流的控制，使其加載在磁流變液上的電磁場強(qiáng)度發(fā)生改變，進(jìn)而可以在幾十毫秒時間范圍內(nèi)是磁流變液的流變性能發(fā)生變化，實現(xiàn)流體和半固體之間的轉(zhuǎn)變，從而能夠提供可控阻尼力。相比于常規(guī)的液壓阻尼器，磁流變阻尼器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、阻尼力大、動態(tài)范圍廣、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，既具有被動控制的可靠性，又具有主動控制的傳輸可調(diào)性，正逐漸應(yīng)用于汽車工程、建筑工程、航空航天等領(lǐng)域的振動控制，并取得了良好的控制效果。目前關(guān)于磁流變阻尼器的理論研究已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域，其理論模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)控制技術(shù)等都已經(jīng)有了非常豐富的設(shè)計經(jīng)驗。然而與其理論技術(shù)的蓬勃發(fā)展相比，磁流變減振技術(shù)離大規(guī)模的工程應(yīng)用還有很大的距離，常規(guī)液壓減振器仍然是目前抗振防震的主要選擇。這是由很多原因造成的，其中磁流變阻尼器的應(yīng)用成本和可靠性是制約其廣泛應(yīng)用的兩個主要原因。利用磁流變阻尼器構(gòu)建智能振動控制系統(tǒng)的時候，需要配備電源設(shè)備給磁流變阻尼器供電以產(chǎn)生控制磁流變液的電磁場，同時還需要另外配備力傳感器設(shè)備來測量外界振動力，以便根據(jù)外界振動力的變化來調(diào)整輸入到活塞線圈上的電流大小，實現(xiàn)對外界振動的智能控制。而在實際工程應(yīng)用過程中，外部電源設(shè)備和力傳感器設(shè)備不但使整個振動控制系統(tǒng)變的復(fù)雜化，降低磁流變智能振動系統(tǒng)的可靠性，而且會大大地增加應(yīng)用成本，這些都將阻礙磁流變振動能技術(shù)的大規(guī)模工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的針對普通磁流變振動控制系統(tǒng)需要外部電源設(shè)備以及阻尼力檢測設(shè)備的不足，提出一種不需要外部電源輸入，同時可以自感知外界振動力的自供電自感應(yīng)磁流變阻尼器，其包括磁流變部分、永磁直線發(fā)電部分、壓電阻尼力感應(yīng)部分和電能信號控制模塊。在外界振動作用下，自供能自感應(yīng)磁流變阻尼器能夠利用永磁直線發(fā)電部分收集電能，同時壓電阻尼力感應(yīng)部分在外界振動力作用下將產(chǎn)生電荷，并且產(chǎn)生的電荷量與外界振動力的大小成正比；通過電能信號控制模塊對永磁直線發(fā)電部分收集的電能進(jìn)行存儲控制，并對壓電阻尼力感應(yīng)部分產(chǎn)生的電荷進(jìn)行分析處理，預(yù)測外界振動力的大小，然后根據(jù)外界振動力的大小來調(diào)整輸入到磁流變阻尼器活塞線圈上的電流大小，從而實現(xiàn)對外界振動的閉環(huán)智能控制，實現(xiàn)磁流變阻尼器的自供能自感應(yīng)功能。

一種自供電自感應(yīng)磁流變阻尼器，包括連接桿、上端蓋、定子、第一導(dǎo)向套、磁極、永磁體、電磁線圈、活塞桿、連接端蓋、第二導(dǎo)向套、密封件、缸體、繞有線圈的活塞、底端蓋、電荷信號線、底端耳環(huán)、壓電電極、壓電片、橡膠片、氣囊、導(dǎo)線和電能信號控制模塊。缸體與連接端蓋以及氣囊之間充滿磁流變液，氣囊用以補(bǔ)償活塞桿進(jìn)出缸體所造成的缸體內(nèi)空間體積的變化；活塞安裝在缸體內(nèi)，活塞桿一端與活塞固定，活塞桿的另一端通過連接端蓋伸出缸體外；永磁體和磁極套裝在活塞桿伸出缸體的一端，并通過外連接桿固定起來，可以隨著外連接桿和活塞桿一起運(yùn)動；定子通過連接端蓋固定在缸體上，電磁線圈繞制在定子內(nèi)部凹槽內(nèi)；兩塊壓電電極分別覆蓋在壓電片的上下兩個表面，橡膠片覆蓋在上下兩塊壓電電極上，底端耳環(huán)將壓電片、壓電電極和橡膠片固定連接在底部端蓋上；電荷信號線將壓電電極和電能信號控制模塊的第一輸入端連接，導(dǎo)線將繞制在定子內(nèi)的電磁線圈和電能信號控制模塊的第二輸入端連接，同時電能信號控制模塊的輸出端通過導(dǎo)線和磁流變阻尼器的活塞上的線圈連接。

本發(fā)明自供能自感應(yīng)磁流變阻尼器工作時，外部連接桿推動活塞桿上下往復(fù)運(yùn)動，也就帶動永磁體在定子內(nèi)部做上下往復(fù)運(yùn)動。永磁體在定子內(nèi)部的運(yùn)動會引起繞制在定子凹槽內(nèi)的電磁線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。同時，在活塞桿在缸體內(nèi)運(yùn)動時，作用在活塞桿上的力將通過缸體施加到壓電片上，壓電片受力產(chǎn)生電荷。由壓電材料的正壓電效應(yīng)可知，壓電材料在壓力作用下產(chǎn)生的電荷量與壓力大小成正比。將壓電片產(chǎn)生的電荷和電磁線圈切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢輸入到電能信號控制模塊上，電能信號控制模塊將對電磁線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢進(jìn)行存儲控制處理，然后施加到磁流變阻尼器的活塞線圈上面，并且施加到活塞線圈里面的電流大小受壓電片產(chǎn)生的電荷值控制。所以，當(dāng)外界振動力大的時候，壓電片產(chǎn)生的電荷量就大，因此施加到磁流變阻尼器上的電流就大，阻尼器提供的阻尼力就大，從而實現(xiàn)對外界振動的智能控制，同時無需外接電能輸入。

本發(fā)明技術(shù)方案實現(xiàn)的有益效果：