[發(fā)明專利]具有壓電能量回收功能的磁流變阻尼器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610005861.8
• 申請(qǐng)日: 2016-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN105546020A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳仁文;任龍;夏樺康;于杰;鄒盼盼;張笑笑;周秦邦;黃斌;唐杰;劉川;徐錦婷;余小慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F9/53
• 分類號(hào): F16F9/53;F16F9/32;F16F9/36
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及阻尼器能量回收領(lǐng)域，具體是一種具有壓電能量回收功能的磁流變阻尼器。

背景技術(shù)

磁流變液是一種可控流體，在磁場(chǎng)的作用下能夠迅速地實(shí)現(xiàn)液體粘度、流動(dòng)性的轉(zhuǎn)變，利用這一特性，磁流變液阻尼器可以通過連續(xù)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)可控阻尼力的連續(xù)可調(diào)。因此，磁流變液阻尼器正在逐漸取代傳統(tǒng)阻尼器，在汽車懸架、土木結(jié)構(gòu)等工程領(lǐng)域日益廣泛應(yīng)用。在磁流變液阻尼器的工作過程中，需要外部電源供電，一般通過改變安裝在活塞上的勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流強(qiáng)度，改變活塞周圍空間的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)流孔附近磁流變液粘度的調(diào)節(jié)，改變阻尼器阻尼大小，外界環(huán)境輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能耗散。在公知的一些文獻(xiàn)中，一些學(xué)者開始著手于阻尼器能量的回收利用研究，通常采用磁電感應(yīng)的方式將阻尼器活塞相對(duì)缸筒運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，應(yīng)用于阻尼器的自傳感供電或者勵(lì)磁線圈的輔助供電。然而，傳統(tǒng)阻尼器的油液一般具有抗磁性，磁電轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜；特別地，磁流變阻尼器中的磁流變液的粘度對(duì)磁場(chǎng)改變敏感，磁電能量回收子系統(tǒng)的直接引入必然導(dǎo)致阻尼器阻尼和勵(lì)磁電流關(guān)系模型的改變，增加了系統(tǒng)的非線性因素，因此磁電能量回收子系統(tǒng)與磁流變阻尼器必須隔離，阻尼器設(shè)計(jì)也較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有的磁流變阻尼器能量回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差的缺點(diǎn)，提出了一種具有壓電能量回收功能的磁流變液阻尼器，能夠較大地降低阻尼器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，提高可靠性。

本發(fā)明包括活塞氣缸和壓電能量回收電路，所述的活塞氣缸包括缸筒，缸筒中密封有磁流變液；阻尼器活塞桿與活塞頭固聯(lián)伸入缸筒中進(jìn)行活塞運(yùn)動(dòng)，活塞頭和缸筒側(cè)壁之間留有節(jié)流孔，其中活塞頭上固定有勵(lì)磁線圈，缸筒底部固定有壓電元件，壓電元件與壓電能量回收電路連接，壓電元件的極化方向?yàn)閐33。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的磁流變液通過上端蓋密封在缸筒內(nèi)，上端蓋中心開有活塞孔，阻尼器活塞桿穿過活塞孔伸入缸筒內(nèi)，阻尼器活塞桿和活塞孔之間設(shè)有密封圈。

當(dāng)活塞頭在缸筒中向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)擠壓活塞頭下方的磁流變液，對(duì)缸筒內(nèi)表面的壓電元件產(chǎn)生壓力；當(dāng)活塞頭在缸筒中向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用于壓電元件表面的壓力又會(huì)釋放。因而，在阻尼器工作狀態(tài)下活塞頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，作用于壓電元件的壓力會(huì)不斷變化，從而在壓電元件表面產(chǎn)生變化的電荷，通過一定的能量回收電路即可將壓力能轉(zhuǎn)化為電能回收，應(yīng)用于磁流變阻尼器的自傳感供電或者勵(lì)磁線圈的輔助供電中。

本發(fā)明有益效果在于：可以將簡(jiǎn)單的壓電元件應(yīng)用于磁流變阻尼器的能量回收，并且將回收的能量用于自傳感供電或者勵(lì)磁線圈的輔助供電，從而降低阻尼器的能耗；另一方面，壓電元件不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)磁流變液的粘度產(chǎn)生影響，不需要與磁流變阻尼器的磁流變液缸筒隔離，大大簡(jiǎn)化了能量回收式磁流變液阻尼器結(jié)構(gòu)，提高了阻尼器的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是壓電能量回收原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括活塞氣缸和壓電能量回收電路，所述的活塞氣缸包括缸筒6，缸筒6中密封有磁流變液；阻尼器活塞桿1與活塞頭3固聯(lián)伸入缸筒6中進(jìn)行活塞運(yùn)動(dòng)，活塞頭3和缸筒6側(cè)壁之間留有節(jié)流孔5，其中活塞頭3上固定有勵(lì)磁線圈4，缸筒6底部固定有壓電元件7，壓電元件7與壓電能量回收電路連接，壓電元件7的極化方向?yàn)閐33。。

所述的磁流變液通過上端蓋2密封在缸筒6內(nèi)，上端蓋2中心開有活塞孔，阻尼器活塞桿1穿過活塞孔伸入缸筒6內(nèi)，阻尼器活塞桿1和活塞孔之間設(shè)有密封圈。

壓電能量回收原理圖如圖2所示，當(dāng)活塞頭3在缸筒6中向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)擠壓活塞頭3下方的磁流變液，對(duì)缸筒6內(nèi)表面的壓電元件7產(chǎn)生壓力；當(dāng)活塞頭3在缸筒6中向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用于壓電元件7表面的壓力又會(huì)釋放。因而，在阻尼器工作狀態(tài)下活塞頭3往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，作用于壓電元件7的壓力會(huì)不斷變化，從而在壓電元件7表面產(chǎn)生變化的電荷，通過一定的能量回收電路即可將壓力能轉(zhuǎn)化為電能回收，應(yīng)用于磁流變阻尼器的自傳感供電或者勵(lì)磁線圈的輔助供電中。

本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。