[發明專利]壓電與電磁感應雙重饋能式磁流變減振裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201610814626.5
• 申請日: 2016-09-10
• 公開（公告）號: CN106286685B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 寇發榮;張冬冬
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于磁流變減振器技術領域，具體涉及一種壓電與電磁感應雙重饋能式磁流變減振裝置及其控制方法。

背景技術

磁流變液是智能材料中的一個重要分支，具有特殊的物理效應，在外磁場作用下能在瞬間(毫秒級)發生液一固兩相相互轉換，即從自由流動液體轉變為半固體，呈現可控的流變效應，而且該變化是可逆的。鑒于此，由于利用磁流變液制成的磁流變減振器，具有響應快、阻尼力大、能量需求小、機構簡單、耐久性好、阻尼力可以實現無級可調、在控制系統失效的情況下仍可充當被動減振器件等優點，從而在土木、橋梁、車輛懸架上等行業得到了前所未有的發展。

在車輛磁流變半主動懸架系統中，磁流變減振器是最為核心的部件之一，其性能的優劣，直接影響著車輛的安全性與操縱穩定性，但必須有外部電源為其供電，以產生所需實時阻尼力控制時的磁場，從而通過控制輸入電流的大小，來改變磁場的強弱，達到實時控制所需阻尼力的目的，對外部電能需求，一方面，增加了磁流變半主動懸架系統的電能消耗，另一方面，一旦電能供給出現問題，對于磁流變減振器正常的工作，將產生巨大不穩定性的影響，車輛在行駛過程中由路面不平產生的振動能量，大部分都被減減振系統以各種形式耗散掉，并最終被轉化為熱能和摩擦能浪費掉了。有研究表明，一輛3500磅的車輛在2cm、3Hz路面不平度工況下，四個減振器能產生1.3kW的能量，可見這部分能量是比較大的，反言之，如能把車輛行駛過程中有由路面不平引起的大部分振動能量回收利用，不僅能給磁流變減振器提供電能、提高系統可靠性、安全性和穩定性，從而賦予系統自供電功能，而且可以把多余的電能儲存起來，供給車輛上的其他耗電設備，進一步降低了系統成本，為磁流變減振系統技術的推廣應用向前邁進了一大步。

近年來，車輛振動能量回收成為一個關注度很高的研究領域，但幾乎全部處于理論嘗試和試驗驗證的階段。S.B Choi利用齒輪齒條機構提出了一種饋能磁變減振器的設計方案，當懸架系統在一階固有頻率工況激勵下，饋能功率達28W，但增加了中間部件饋能效率較低，而且當處在工作在比較惡劣的環境時，容易產生沖擊，從而損壞零部件，影響減振饋能減振性能；王代華等利用電磁感應原理，將饋能裝置集成在磁流變減振器中，實現了磁流變減振器的振動能量回收，但感應線圈與勵磁線圈相對運動幅度較小，磁通量變化較慢，能量回收效率很低；Jung利用磁感應能量收集裝置給磁流變阻尼器供電，在初步試驗基礎之上，達到了預期的控制效果，但沒有把能量收集裝置與磁流變阻尼集成為一個整體，占用空間較大。

申請號為201310471102.7的中國發明專利公開了一種自供電磁流變阻尼器，主要包括缸筒、定位筒、補償單元、空心線圈和永磁體等，其永磁體設置在空心線圈的內腔并與所述補償單元固定，當活塞往復運動時，補償單元帶動永磁體在空心線圈的內腔往復運動將機械能轉化為電能，一方面補償單元的位移形成較短，產生的能量有限，不能滿足提供實時阻尼力所需的電能，另一方面其產生的阻尼力有限，不能適應所需大阻尼的工況，同時其補償室所起的補償作用不能改變，當然也不能起到變相改變剛度的目的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種壓電與電磁感應雙重饋能式磁流變減振裝置，其結構簡單，實現方便且成本低，使用操作方便，具有壓電與電磁感應雙重饋能的功能，既實現了改變阻尼的作用，又達到了改變剛度的目的，減振性能好，安全性高，實用性強，便于推廣使用。