[發明專利]一種自供能磁流變阻尼器及其工作方法

在審

• 申請號: 201710911442.5
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107701644A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 陳淑梅;魏佳興;林宏磊;黃惠;杜恒
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于磁流變阻尼器領域，具體涉及一種自供能形式的磁流變阻尼器及其工作方法。

背景技術

阻尼器為提供運動的阻力、耗減運動能量的裝置。阻尼器的工作原理是會產生一種使外力衰減的反力,稱為阻尼力(或減震力)，延緩運動狀態的衰減。磁流變阻尼器是近年來發展的新型阻尼器，磁流變阻尼器因具有能耗低、出力大、回應快等優點,已成為結構振動控制新一代的高性能減振裝置。目前，磁流變液阻尼器在國內外已經進入工程應用階段，主要是用于建筑、機械和汽車結構等領域。美、德、日等國家在磁流變阻尼器的研制和應用上處于領先地位。高層建筑和大型橋梁受自然界因素影響易產生振動，利用磁流變液可以制造阻尼力可調的阻尼器，以實現振動的半主動控制，通過改變自身特性來適應不斷變化的振動情況，其通過傳感器檢測被測物的動力反應及載荷信息，反饋給控制單元，通過控制單元來控制減振機構的剛度及阻尼的改變，從而很好的適應不斷變化的振動情況。國內雖然對于磁流變技術的研究晚于國外，但是近年來取得了明顯的進步，國產的磁流變液及阻尼器已經進入了工程試驗與試用階段。哈爾濱工業大學的歐進萍等研制的磁流變阻尼器成功安裝于山東濱州黃河公路大橋上的部分斜拉索，還成功地應用于渤海某平臺。香港理工大學的倪一清等將磁流變阻尼器應用于洞庭湖大橋上，以控制斜拉索的風雨振現象，取得了良好的效果。重慶大學的廖昌榮等研制了汽車用磁流變阻尼器并進行了試驗測試，取得了不錯的成果。

目前,磁流變阻尼器在理論與試驗研究方面都取得了很大的進展，但磁流變控制系統需要配置供電電源、傳感器及控制器等設備方可工作，這導致整個系統可靠性降低，在一定程度上限制了磁流變減振技術的工程應用，在一些沒辦法配置外接電源的場合磁流變阻尼器無法使用，在存在電源但是突然發生斷電的情況時，磁流變阻尼器會失效。所以需要可以對結構運動能量進行回收的磁流變阻尼器，在斷電的情況下保證阻尼器的可靠性。現有磁流變阻尼器的結構較大，在對安裝空間有限制的場所，不能很好的適應，所以需要一個既可靠，又可以有很強適應性的阻尼器。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本發明所要解決的技術問題是提供一種自供能磁流變阻尼器及其工作方法，不僅不需要外部電源輸入，可以應用在無外接電源的場所，而且結構簡單、適應性強。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種自供能磁流變阻尼器，包括中空的活塞桿、磁流變阻尼器系統和能量回收系統，所述能量回收系統包括固設在活塞桿內部的感應線圈套，感應線圈套內設置有磁環軸，活塞桿遭受的外部沖擊使得磁環軸與感應線圈套相對運動產生磁感線切割進而產生感應電流為磁流變阻尼器系統提供工作電源。

進一步地，磁環軸在感應線圈套中的一端，磁環軸上套設有多個永磁體，磁環軸的另一端連接有端蓋；所述的磁環軸上的各個永磁體通過磁體隔環隔開，并且相鄰的兩個永磁體的N-S極布置方向相反；感應線圈套相鄰的兩個線圈槽中的感應線圈繞向相反。

進一步地，磁環軸所述另一端通過螺紋連接固定在端蓋上，磁環軸所述一端的永磁體和磁體隔環與磁環軸均采用過渡配合，所述另一端采用軸肩定位，所述一端通過螺栓鎖緊固定。

進一步地，所述磁流變阻尼器系統包括左活塞、線圈活塞、右活塞、缸筒，左活塞、線圈活塞、右活塞依次安裝在活塞桿上，左活塞、右活塞上安裝有密封圈，線圈活塞上套有勵磁線圈，左活塞、線圈活塞、右活塞、活塞桿外壁、缸筒內壁形成的空間內填充磁流變液，勵磁線圈與感應線圈套上面纏繞的導線相連接。

進一步地，左活塞、線圈活塞、右活塞與活塞桿均為過盈配合,左活塞、右活塞和線圈活塞在活塞桿上設置為移動式。

進一步地，端蓋、缸筒、活塞桿、左活塞、右活塞及磁環軸選用DT4純鐵；感應線圈套選用非磁性材料。

進一步地，自供能磁流變阻尼器的工作方法，（1）沒有沖擊時，活塞桿的位置不會發生移動，能量回收系統就不會發生切割磁感線運動，也就不會產生感應電流，整個磁流變阻尼器處在靜止狀態；（2）活塞桿遭受外部沖擊時，活塞桿產生位移，與活塞桿連接的感應線圈套和磁環軸上的永磁體發生相對運動，發生切割磁感線運動，產生感應電流，感應電流經過整流電路，接入到磁流變阻尼器系統中，作為磁流變阻尼器系統的電源部分，電流輸入到磁流變阻尼器系統的勵磁線圈中，產生磁場，磁流變液在磁場作用下發生固化，固化后的磁流變液與缸筒之間存在剪切應力，由左活塞、右活塞的截面積與線圈活塞的截面積差在左活塞和右活塞上形成的液體壓力，剪切應力和液體壓力之和為該磁流變阻尼器的輸出力。