[發明專利]一種可回收結構運動能量的磁流變制動器

有效

• 申請號: 201910694807.2
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110360248B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 黃惠;邱華超;劉曉陽;杜恒;駱清;陳昌林
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: F16D57/00
• 分類號: F16D57/00;F16D61/00;F16D65/78
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

本發明涉及一種可回收結構運動能量的磁流變制動器，包括制動軸、用于產生勵磁磁場的制動器定子結構以及能量回收模塊，制動軸為中部具有環形制動部的屮字型結構，且其環形制動部嵌設于制動器定子結構中，環形制動部與制動器定子結構之間充滿磁流變液，制動軸在環形制動部的前后側位置分別經軸承與制動器定子結構轉動連接，并在兩者的連接處設置有防止磁流變液泄露的密封圈，能量回收模塊包括隔磁套筒以及設于其內的定子繞組、永磁體和轉子磁軛，以當制動軸帶動轉子磁軛及永磁體旋轉時，產生與定子繞組切割的旋轉磁場，在定子繞組中產生可以向外輸出的感應電流。該磁流變制動器不僅可以回收結構運動能量，而且結構緊湊，適用限制小。

技術領域

本發明涉及磁流變制動器技術領域，具體涉及一種可回收結構運動能量的磁流變制動器。

背景技術

在環境污染、能源短缺的大背景下，節能研究一直是機械產品技術創新的重點，傳統的節能研究主要集中在提高動力元件能量傳遞效率和動力系統匹配性能兩方面，并取得了很好的效果。伴隨著磁流變液這一新型智能材料的發展，新型磁流變液器件也層出不窮，如制動器、離合器、減振器、阻尼器、密封裝置和拋光裝置等。而對于磁流變器件來說，主要是考慮將器件的工作機械旋轉能量或者震動能量通過一定的方式轉化為電能進行再利用。

磁流變制動器不同于傳統的制動依靠機械部件的剛性摩擦消耗制動能量，它以磁流變液作為制動的介質，以磁流變液在磁場下產生的粘度和剪切屈服應力來制動，制動力的大小可根據磁場的強度進行快速控制，具有制動力矩穩定、響應速度快、噪聲小等優點。自磁流變制動器問世以來，其機械結構設計、控制方法以及散熱系統的集成是國內外學者研究的主要方向，也取得了一定的成果。隨著研究的推進，也發現了新的問題，即磁流變制動器的制動力控制、制動軸非制動狀態下的旋轉機械能的損耗及斷電保護問題。為實現對磁流變制動器制動力的控制，需要外加勵磁磁場，但由于目前磁流變液制動器的外加磁場基本上采用的是向線圈中通入勵磁電流的方式產生，因此磁流變液制動器需要配置可靠的供電系統，例如在采用磁流變制動器的汽車，蓄電池不僅要給其他設備供電，還要給制動器線圈供電，若蓄電池損壞或無電，將使磁流變制動器缺乏斷電自保護，造成安全隱患。清華大學的劉旭輝等提出將磁流變液制動器與具有自增力作用的楔形機構相結合的思路，通過力傳遞機構將磁流變液制動器的力矩輸出轉化為楔形增力機構的輸入力實現制動，并通過與車輪軸平行布置的發電機進行制動能量回收，為磁流變液在車用制動器領域的應用提供了一個可行方案。而這種方式需要增加外部結構，使整個制動裝置龐大，不符合車輛要求內部結構小而精的思想。福州大學的陳凱峰等提出基于磁流變效應的自保護型電梯制動器，在傳統磁流變效應制動器基礎上添加了永磁體結構進行輔助制動，具有斷電自保護功能，以及緊急情況共同制動作用，達到增大制動器制動力矩的效果。雖然達到了自保護功能，但沒有對制動軸非制動狀態下的旋轉機械能的損耗作出改進。當然，還有較多基于磁流變效應的自保護或自供能的阻尼器，但都是運用壓電材料或者拘泥于直線運動方式發電，效率不高。

目前來看，在一些沒辦法配置外接電源的場合磁流變制動器無法使用；在存在電源但是突然發生斷電的情況時，磁流變制動器會失效；并且多數科研人員集中研究制動力的提高，忽略了磁流變制動器的制動軸非制動狀態下的旋轉機械能的損耗；現有磁流變制動器的結構較大，不能很好地適應對安裝空間有限制的場所。這些原因都在一定程度上限制了磁流變制動技術的工程應用。因此需要一種可以對結構運動能量進行回收的磁流變制動器，將制動軸非制動狀態下的旋轉機械能轉變成電能，以利用回收的電能由外設能量收集裝置存儲，作為磁流變制動裝置的外部備用能源。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可回收結構運動能量的磁流變制動器，該磁流變制動器不僅可以回收結構運動能量，而且結構緊湊，適用限制小。