一种馈能式磁流变液能量吸收器制造技术

本发明专利技术公开了一种馈能式磁流变液能量吸收器，其特征是由可控阻尼力机构、馈能机构以及自适应供电电路构成；可控阻尼力机构由励磁外壳与运动转换机构同轴装配组成，运动转换机构包括了转换机构套筒、滚珠丝杆、励磁转子以及推力轴承；励磁外壳与上端盖、馈能机构外壳连接并形成充满磁流变液的封闭空间；馈能机构是在馈能机构外壳中，利用发电机上套筒和发电机下套筒同轴装配发电机，以转动的连接套筒驱动发电机实现馈能；馈能机构的馈能输出端与可控阻尼力机构的供电输入端之间设置自适应供电电路电连接。本发明专利技术实现了磁流变液的高效利用，实现磁流变液能量吸收器的自适应供电功能。

Energy feeding type magneto rheological fluid energy absorber

The invention discloses a regenerative MRF energy absorber, which is characterized by the controllable damping force mechanism, feedback mechanism and adaptive power supply circuit; controllable damping force excitation mechanism is composed of a shell and the motion conversion mechanism of coaxial assembly, motion conversion mechanism includes a switching mechanism sleeve, ball screw, and the rotor excitation thrust bearing; excitation shell and the end cover, feeding mechanism housing is connected and form a closed space with magnetorheological fluid; feeding mechanism is in feed mechanism shell, using the generator generator with the shaft sleeve and the sleeve is allotted to connect the motor drives the generator fed sleeve can rotate the feed mechanism; the energy feedback between the power supply input end and the output end of the controllable damping force mechanism provided with adaptive power supply circuit. The invention realizes the efficient use of the magnetorheological fluid, and realizes the adaptive power supply function of the magneto rheological fluid energy absorber.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能量收集和振动/冲击控制系统用执行器，更具体地说是一种馈能式磁流变液能量吸收器。
技术介绍
冲击与振动存在于各个领域并且不可避免，例如：地面车辆行驶在不平路面、飞行器的降落冲击、建筑物遭遇地震波、机械设备和工作仪器产生的振颤等。这些振动/冲击对人们的工作和生活造成了不良的影响。使用能量吸收器即减振器，有于吸收并缓冲振动和冲击，不仅保证机械设备、仪器系统在运行时的稳定性和安全性，而且还能提升车辆、飞行器等载运工具提供给负载或乘员的舒适性。传统的基于智能材料磁流变液的能量吸收器，能够在几个毫秒内提供几千牛顿到几百千牛顿的阻尼力，实现振动/冲击的有效控制，在汽车工程、土木工程、航空航天、火炮以及医学器械等领域中得到了一定的研究与应用。但是，传统的基于磁流变液的半主动执行器目前必须解决以下几个棘手的问题才能够大范围进入商业市场。第一，居高不下的磁流变液价格是普通液压油的几十倍以上，传统的磁流变液能量吸收器多数是基于液压式能量吸收器的结构进行改造，磁流变液使用量与液压油相当，最终制造的磁流变液能量吸收器的成本却是液压式能量吸收器的几十倍以上。例如应用于桥梁建筑的磁流变液能量吸收器体积庞大并且实际活动行程较短，导致能量吸收器内填充的磁流变液大半处于闲置状态，使用量大且使用效率低下(小于0.4vol％)。第二，磁流变液半主动系统需要额外配置供电电源，增加系统复杂程度的同时还占用了额外的安装空间，这使得磁流变液能量吸收器很难顺利应用于汽车悬架或者其他内部空间有限的应用环境。第三，系统控制器和状态反馈传感器是大多数传统磁流变液半主动系统必须配置的模块，复杂的控制策略对应了复杂的控制模块，复杂的控制模块势必造成系统的成本、系统的复杂程度以及安装空间需求的相应增加，系统的可靠性也会相应降低。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述现有技术所存在的不足，提供一种馈能式磁流变液能量吸收器，以期实现磁流变液的高效利用，摆脱对额外供电电源依赖的结构，能实现磁流变液能量吸收器的自适应供电功能。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术馈能式磁流变液能量吸收器的结构特点是由可控阻尼力机构、馈能机构以及自适应供电电路构成；所述可控阻尼力机构由筒状励磁外壳与运动转换机构同轴装配组成，所述励磁外壳与上端盖、馈能机构外壳共同形成充满磁流变液的封闭空间，在所述励磁外壳的筒壁中埋置有绕线定子，所述运动转换机构由转换机构套筒、滚珠丝杆、励磁转子以及推力轴承同轴装配而成，所述励磁转子的外圆周面与励磁外壳的内表面形成有工作间隙，所述励磁转子与励磁外壳可形成相对旋转运动；所述励磁转子的一端与滚珠丝杆中的螺母固定连接，另一端与连接套筒固定连接，所述连接套筒的另一端伸向馈能机构所在一侧；所述滚珠丝杆是由转换机构套筒、连接套筒以及推力轴承共同支承，使所述励磁转子与励磁外壳保持为同轴；所述馈能机构是在所述馈能机构外壳中，利用发电机上套筒和发电机下套筒同轴装配发电机，以转动的连接套筒驱动发电机实现馈能；设置自适应供电电路在馈能机构的馈能输出端与可控阻尼力机构的供电输入端之间电连接，实现馈能式磁流变液能量吸收器的自适应供电功能。本专利技术馈能式磁流变液能量吸收器的结构特点也在于：在所述可控阻尼力机构中：所述励磁外壳的两端分别设置为内螺纹段，两端的内螺纹段分别用于固定连接上端盖和馈能机构外壳；在所述励磁外壳的中段沿励磁外壳的圆周方向均布若干个绕线定子，所述绕线定子与励磁外壳为一体结构，相邻两个绕线定子上的定子线圈绕向相反，利用所述定子线圈产生作用于磁流变液的磁场，所述励磁外壳采用高导磁材料。本专利技术馈能式磁流变液能量吸收器的结构特点也在于：所述运动转换机构中的推力轴承为两只，其中一只设置在上端盖与转换机构套筒之间，另一只设置在连接套筒与馈能机构外壳之间。本专利技术馈能式磁流变液能量吸收器的结构特点也在于：在所述馈能机构中，所述发电机的定子由硅钢片叠加而成并与馈能机构外壳固连；所述发电机的转子由磁钢和磁钢套制成且中心设置有便于滚珠丝杆通行的通孔；在发电机转子的一端固定连接发电机上套筒，在发电机转子的另一端固定连接发电机下套筒，利用发电机上套筒、发电机下套筒以及径向定位轴承将所述发电机与馈能机构外壳同轴装配，所述发电机上套筒与连接套筒固定连接。本专利技术馈能式磁流变液能量吸收器的结构特点也在于：所述自适应供电电路包括：在馈能机构的馈能输出端与可控阻尼力机构的供电输入端之间设置可调电阻，利用可调电阻改变磁流变液能量吸收器的电流的幅值范围并实现自适应供电功能；在馈能机构的馈能输出端设置有频压转换器，频压转换器的输出端设置有位移/速度观测器，所述频压转换器用于检测所述馈能机构馈能电压的频率并输出给所述位移/速度观测器，所述位移/速度观测器用于获得所述馈能式磁流变液能量吸收器中滚珠丝杆的轴向相对运动位移或相对速度状态。本专利技术为解决技术问题还可以采用如下技术方案：本专利技术馈能式磁流变液能量吸收器的结构特点是：由可控阻尼力机构、机械式整流机构、馈能机构以及外部储能及供电电路构成；所述可控阻尼力机构由筒状励磁外壳与运动转换机构同轴装配组成，所述励磁外壳与上端盖、馈能机构外壳共同形成充满磁流变液的封闭空间，在所述励磁外壳的筒壁中埋置有绕线定子，所述运动转换机构由转换机构套筒、滚珠丝杆、励磁转子以及推力轴承同轴装配而成，所述励磁转子的外圆周面与励磁外壳的内表面形成有工作间隙，所述励磁转子与励磁外壳可形成相对旋转运动；所述励磁转子的一端与滚珠丝杆中的螺母固定连接，另一端与连接套筒固定连接，所述连接套筒的另一端伸向馈能机构所在一侧；所述滚珠丝杆是由转换机构套筒、连接套筒以及推力轴承共同支承，使所述励磁转子与励磁外壳保持为同轴；所述馈能机构是在所述馈能机构外壳中，利用发电机上套筒和发电机下套筒同轴装配发电机，以转动的连接套筒驱动发电机实现馈能；所述机械式整流机构是由两组行星齿轮系叠加并配合单向离合轴承所构成，设置在连接套筒与发电机之间，利用所述机械式整流机构实现运动速度的放大和输出电压整流的双重功能；设置外部储能及供电电路在馈能机构的馈能输出端与可控阻尼力机构的供电输入端之间电连接，实现馈能式磁流变液能量吸收器的自供电功能。本专利技术馈能式磁流变液能量吸收器的结构特点也在于：所述机械式整流机构中的两组行星齿轮系分别是第一行星系和第二行星系，所述单向离合轴承分别第一单向离合轴承和第二单向离合轴承；所述第一行星系的行星架与第二行星系的齿圈固定连接，第一单向离合轴承设置在第一行星系的太阳轮与发电机上套筒之间，所述第二单向离合轴承设置在第二行星系的太阳轮与发电机上套筒之间，所述发电机上套筒与发电机转子同步转动；设置与所述连接套筒固定连接的输入套筒，所述输入套筒与所述第一行星系的行星架固定连接，作为所述机械式整流机构的输入端；设置两组行星齿轮系的传动比大小相等且大于1；i13=n1n3=1+z2z1---(1)]]>i12,=n1,n2,=-z2,z1,---(2)]]>式中：i13为第一行星系传动比；为第二行星系的传动比；n1和z1分别为第一行星系中太阳轮的转速和齿数；n3和z3分别为第一行星系中行星架的转速和齿数；和分别为第二行星系中太阳轮的转速和齿数；和分别为第二行星系中齿圈的转速和齿数；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种馈能式磁流变液能量吸收器，其特征是：由可控阻尼力机构(1)、馈能机构(20)以及自适应供电电路(22)构成；所述可控阻尼力机构(1)由筒状励磁外壳(4)与运动转换机构同轴装配组成，所述励磁外壳(4)与上端盖(2)、馈能机构外壳(6)共同形成充满磁流变液的封闭空间，在所述励磁外壳(4)的筒壁中埋置有绕线定子，所述运动转换机构由转换机构套筒(3)、滚珠丝杆(5)、励磁转子(15)以及推力轴承(16)同轴装配而成，所述励磁转子(15)的外圆周面与励磁外壳(4)的内表面形成有工作间隙，所述励磁转子(15)与励磁外壳(4)可形成相对旋转运动；所述励磁转子(15)的一端与滚珠丝杆(5)中的螺母固定连接，另一端与连接套筒(7)固定连接，所述连接套筒(7)的另一端伸向馈能机构(20)所在一侧；所述滚珠丝杆(5)是由转换机构套筒(3)、连接套筒(7)以及推力轴承(16)共同支承，使所述励磁转子(15)与励磁外壳(4)保持为同轴；所述馈能机构(20)是在所述馈能机构外壳(6)中，利用发电机上套筒(8)和发电机下套筒(9)同轴装配发电机(19)，以转动的连接套筒(7)驱动发电机(19)实现馈能；设置自适应供电电路(22)在馈能机构(20)的馈能输出端与可控阻尼力机构(1)的供电输入端之间电连接，实现馈能式磁流变液能量吸收器的自适应供电功能。...

【技术特征摘要】
1.一种馈能式磁流变液能量吸收器，其特征是：由可控阻尼力机构(1)、馈能机构(20)以及自适应供电电路(22)构成；所述可控阻尼力机构(1)由筒状励磁外壳(4)与运动转换机构同轴装配组成，所述励磁外壳(4)与上端盖(2)、馈能机构外壳(6)共同形成充满磁流变液的封闭空间，在所述励磁外壳(4)的筒壁中埋置有绕线定子，所述运动转换机构由转换机构套筒(3)、滚珠丝杆(5)、励磁转子(15)以及推力轴承(16)同轴装配而成，所述励磁转子(15)的外圆周面与励磁外壳(4)的内表面形成有工作间隙，所述励磁转子(15)与励磁外壳(4)可形成相对旋转运动；所述励磁转子(15)的一端与滚珠丝杆(5)中的螺母固定连接，另一端与连接套筒(7)固定连接，所述连接套筒(7)的另一端伸向馈能机构(20)所在一侧；所述滚珠丝杆(5)是由转换机构套筒(3)、连接套筒(7)以及推力轴承(16)共同支承，使所述励磁转子(15)与励磁外壳(4)保持为同轴；所述馈能机构(20)是在所述馈能机构外壳(6)中，利用发电机上套筒(8)和发电机下套筒(9)同轴装配发电机(19)，以转动的连接套筒(7)驱动发电机(19)实现馈能；设置自适应供电电路(22)在馈能机构(20)的馈能输出端与可控阻尼力机构(1)的供电输入端之间电连接，实现馈能式磁流变液能量吸收器的自适应供电功能。2.根据权利要求1所述的馈能式磁流变液能量吸收器，其特征是：在所述可控阻尼力机构(1)中：所述励磁外壳(4)的两端分别设置为内螺纹段，两端的内螺纹段分别用于固定连接上端盖(2)和馈能机构外壳(6)；在所述励磁外壳(4)的中段沿励磁外壳(4)的圆周方向均布若干个绕线定子，所述绕线定子与励磁外壳(4)为一体结构，相邻两个绕线定子上的定子线圈(14)绕向相反，利用所述定子线圈(14)产生作用于磁流变液的磁场，所述励磁外壳(4)采用高导磁材料。3.根据权利要求1或2所述的馈能式磁流变液能量吸收器，其特征是：所述运动转换机构中的推力轴承(16)为两只，其中一只设置在上端盖(2)与转换机构套筒(3)之间，另一只设置在连接套筒(7)与馈能机构外壳(6)之间。4.根据权利要求1所述馈能式磁流变液能量吸收器，其特征是：在所述馈能机构(20)中，所述发电机(19)的定子由硅钢片叠加而成并与馈能机构外壳(6)固连；所述发电机(19)的转子由磁钢和磁钢套制成且中心设置有便于滚珠丝杆通行的通孔；在发电机转子的一端固定连接发电机上套筒(8)，在发电机转子的另一端固定连接发电机下套筒(9)，利用发电机上套筒(8)、发电机下套筒(9)以及径向定位轴承(17)将所述发电机(19)与馈能机构外壳(6)同轴装配，所述发电机上套筒(8)与连接套筒(7)固定连接。5.根据权利要求1所述的馈能式磁流变液能量吸收器，其特征是：所述自适应供电电路(22)包括：在馈能机构(20)的馈能输出端与可控阻尼力机构(1)的供电输入端之间设置可调电阻(221)，利用可调电阻(221)改变磁流变液能量吸收器的电流的幅值范围并实现自适应供电功能；在馈能机构(20)的馈能输出端设置有频压转换器(222)，频压转换器(222)的输出端设置有位移/速度观测器(223)，所述频压转换器(222)用于检测所述馈能机构(20)馈能电压的频率并输出给所述位移/速度观测器(223)，所述位移/速度观测器(223)用于获得所述馈能式磁流变液能量吸收器中滚珠丝杆的轴向相对运动位移或相对速度状态。6.一种馈能式磁流变液能量吸收器，其特征是：由可控阻尼力机构(...

【专利技术属性】
技术研发人员：白先旭，邹棋，钱立军，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34