CN106678256B - 一种电动汽车磁电式自供电悬架减震器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车磁电式自供电悬架减震器，它在磁流变减震器结构的基础上与发电结构结合，利用电磁原理实现自供电功能，利用车辆行驶时来自路面的震动，活塞杆和减震器筒之间产生相对运动，减震器外部的励磁线圈切割活塞杆上永磁体形成的磁场，从而产生感应电动势，经过外部的控制系统为活塞内部的线圈供电，产生磁场，从而改变磁流变液的性质，达到改变减震器阻尼的效果。该结构具有体积小、质量轻、无需外部供电、结构可靠性高等优点。

Description

一种电动汽车磁电式自供电悬架减震器

技术领域

本发明属于半主动悬架的振动能量回收技术领域，具体涉及一种电动汽车磁电式自供电悬架减震器。

背景技术

智能化和集成化是车辆底盘控制系统的发展趋势，磁流变半主动悬架系统以其优异的性能，极大改善了车辆行驶的平顺性和操纵稳定性。近年来，随着人们对能源需求的不断增加以及全球能源短缺问题的不断加剧，自供能技术已成为各国学者研究和关注的热点,磁流变半主动悬架虽然能够有效地调整悬架系统减震器的阻尼，但是其需要外部供电,外部供电系统的增加会降低磁流变半主动悬架的可靠性和易用性。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种电动汽车磁电式自供电悬架减震器,解决现有技术不能自供能的问题，实现吸振功能的同时进行自供电。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种电动汽车磁电式自供电悬架减震器，包括磁流变减震单元、隔磁单元和发电单元；

所述的磁流变减震单元包括套筒、端盖、弹簧、线圈和活塞，所述的弹簧的一端连接在套筒上，所述的弹簧的另一端与端盖连接；所述的活塞设于套筒内，所述的线圈位于活塞上，所述的线圈随活塞一起在套筒内往复运动，进而产生磁场；

所述的隔磁单元包括隔磁块和导磁块，所述的隔磁块和导磁块均设于套筒内，所述的导磁块位于隔磁块的外侧面上；

所述的发电单元包括活塞杆、永磁体、励磁线圈和直线轴承，所述的活塞杆的一端安装在活塞上，所述的活塞杆的另一端安装在端盖上，所述的直线轴承安装在活塞杆上，所述的直线轴承外端与套筒端部连接，所述的励磁线圈位于套筒上；

所述的隔磁单元的隔磁块安装在活塞杆上，所述的永磁体设于隔磁单元的导磁块外侧面上；所述的隔磁单元安装在永磁体和活塞杆之间，通过隔磁块和导磁块使发电单元和磁流变减振单元形成两个独立的磁路；

所述的活塞杆内部设有空腔，所述的空腔用于放置导线，所述的活塞杆的腔壁上设有孔，所述的孔用于穿过导线，使永磁体切割励磁线圈产生的感应电压通过电路产生电能，进而为磁流变减震单元供电。

本发明具有如下区别技术特征：

所述的活塞杆上设有限位环。

所述的套筒上加工有多个均布的槽，所述的励磁线圈置于槽中。

所述的端盖上加工有螺纹孔，所述的活塞杆的另一端通过螺纹孔螺旋安装在端盖上。

所述的套筒包括第一套筒和第二套筒，所述的端盖包括第一端盖和第二端盖；

所述的第二套筒套接在第一套筒外侧面上，所述的槽位于第二套筒上，所述的弹簧的一端套接在第二套筒外侧面上，所述的弹簧的另一端连接第二端盖，所述的第一端盖套装在第二端盖内。

所述的活塞外侧面上加工有沟槽，所述的线圈置于沟槽中。

所述的隔磁块和导磁块均为环状，所述的导磁块套装在隔磁块的外侧面上。

所述的活塞采用具有高电阻的聚四氟乙烯材料。

本发明的有益效果体现在：

(1)本发明集供电与减振功能于一体的磁流变减振器，不仅能实现汽车振动能量的回收、节约能源，还能提高系统的可靠性，扩大其工程应用范围。

(2)本发明的减震器不仅能自主调整减震器的阻尼，还能够利用发电单元将减震器内部活塞杆与套筒之间的相对移动转化为电能，为自身的磁流变减震器供电。

附图说明

图1是本发明电动汽车磁电式自供电悬架减震器的整体图。

图2是本发明电动汽车磁电式自供电悬架减震器的剖视图。

图3是本发明电动汽车磁电式自供电悬架减震器内部活塞杆结构图。

附图中各标号的含义：(1-1)-套筒，(1-2)-端盖，(1-3)-弹簧，(1-4)-线圈，(1-5)-活塞；

(2-1)-隔磁块，(2-2)-导磁块；

(3-1)-活塞杆，(3-2)-永磁体，(3-3)-励磁线圈，(3-4)-直线轴承；

(1-1-1)-槽，(1-1-2)-第一套筒，(1-1-3)-第二套筒，(1-2-1)第一端盖，(1-2-2)-第二端盖；

(3-1-1)-空腔，(3-1-2)-孔，(3-1-3)-限位环，(1-5-1)-沟槽。

以下结合附图与具体实施方式对本发明进一步解释说明。

具体实施方式

本发明的自供电磁流变减振器具有减振和馈能(即自供电)两个功能属性，由磁流变减振单元、隔磁单元和发电单元构成。

本发明的发电单元主要由活塞杆3-1、永磁体3-2和励磁线圈3-3组成，发电单元与磁流变减震单元同轴设计，将发电单元的励磁线圈3-3(定子)嵌套在磁流变减震单元的套筒1-1外部，永磁体3-2(动子)与活塞杆3-1连接，利用活塞杆3-1与套筒1-1间的相对运动产生动子与定子的相对运动；这样在轴线安装空间受限的情况下充分利用径向空间将发电单元与减振单元集成为一体，并且发电单元与减振单元共用相对运动部件，使结构更加紧凑。

本发明的隔磁单元安装在发电单元永磁体3-2和活塞杆3-1之间，通过隔磁块2-1和导磁块2-2的合理分布及尺寸设置，使发电单元和磁流变减振单元形成两个独立的磁路，并有效阻止两个磁场的相互干扰。

本发明的活塞杆3-1上的限位环3-1-3用于固定隔磁单元和永磁体3-2。

本发明的活塞1-5外侧面上加工有沟槽1-5-1，线圈1-4置于沟槽中，对线圈起到定位作用。

活塞1-5采用具有高电阻的聚四氟乙烯材料，可以消除涡流损耗。

本发明的活塞杆3-1内部设有空腔3-1-1，该空腔用于放置导线，利用车辆行驶时来自路面的震动，永磁体3-2切割励磁线圈3-3产生的电流通过导线传输至电源，再通过整流电路转化成稳定的电流后，传输至减震单元的线圈1-4，使减振单元阻尼通道产生磁场形成磁流变效应，从而产生可控的阻尼力来控制车辆的振动，则实现了自供电功能。

本发明充分考虑了减震器的发电能力、减振性能、可安装性和可制造性等综合性能。

实施例1

本实施例给出一种电动汽车磁电式自供电悬架减震器，包括：磁流变减震单元、隔磁单元和发电单元；

磁流变减震单元包括套筒1-1、端盖1-2、弹簧1-3、线圈1-4和活塞1-5，弹簧1-3的一端连接在套筒1-1上，弹簧1-3的另一端与端盖1-2连接；活塞1-5设于套筒1-1内，线圈1-4位于活塞1-5上，线圈1-4随活塞1-5一起在套筒1-1内往复运动，进而产生磁场；

套筒1-1包括第一套筒1-1-2和第二套筒1-1-3，端盖1-2包括第一端盖1-2-1和第二端盖1-2-2；

第二套筒1-1-3套接在第一套筒1-1-2外侧面上，第二套筒1-1-3上加工有多个均匀分布的槽1-1-1，励磁线圈3-3置于槽1-1-1中，弹簧1-3的一端套接在第二套筒1-1-3外侧面上，弹簧1-3的另一端连接第二端盖1-2-2，第一端盖1-2-1套装在第二端盖1-2-2内。

隔磁单元包括隔磁块2-1和导磁块2-2，隔磁块2-1和导磁块2-2均设于套筒1-1内，隔磁块2-1和导磁块2-2均为环状，导磁块2-2套装在隔磁块2-1的外侧面上。

发电单元包括活塞杆3-1、永磁体3-2、励磁线圈3-3和直线轴承3-4，活塞杆3-1的一端螺旋安装在活塞1-5上，端盖1-2上加工有螺纹孔，活塞杆3-1的另一端通过螺纹孔螺旋安装在端盖1-2上，直线轴承3-4安装在活塞杆3-1上，直线轴承3-4外端与套筒1-1端部连接，励磁线圈3-3位于套筒1-1上；

隔磁单元的隔磁块2-1安装在活塞杆3-1上，永磁体3-2设于隔磁单元的导磁块2-2外侧面上；隔磁单元安装在永磁体3-2和活塞杆3-1之间，通过隔磁块2-1和导磁块2-2使发电单元和磁流变减振单元形成两个独立的磁路；

活塞杆3-1内部设有空腔3-1-1，空腔3-1-1用于放置导线，所述的活塞杆3-1的腔壁上设有孔3-1-2，孔3-1-2用于穿过导线，使永磁体3-2切割励磁线圈3-3产生的感应电压通过电路产生电能，进而为磁流变减震单元供电。

活塞杆3-1上设有限位环3-1-3；活塞1-5外侧面上加工有沟槽1-5-1，所述的线圈1-4置于沟槽1-5-1中，活塞1-5采用具有高电阻的聚四氟乙烯材料。

本发明的工作过程：

减震器作为车辆悬架系统的重要组成部分，通过减震器与悬架连接后组成完成的悬架系统安装在车辆上。本发明的电动汽车磁电式自供电悬架减震器，在车辆行驶过程中，路面的震动传递到减震器，减震器外部的弹簧1-3能够将路面的震动转化为弹簧1-3的压缩与伸长，从而带动减震器内部活塞杆3-1的直线运动。活塞杆3-1与减震器套筒1-1之间产生轴线方向的相对运动。活塞杆3-1的运动带动固接在活塞杆上的永磁体3-2以及活塞1-5和线圈1-4的运动；永磁体3-2与套筒1-1外部的励磁线圈3-3之间的相对运动能够产生感应电动势，进一步产生电流。电流通过外部调整电路后，利用导线，通过活塞杆3-1内部的孔3-1-2，将电流传递到活塞1-5上的线圈1-4中，实现自供能；通电后线圈1-4产生的磁场会改变套筒1-1内部充满的磁流变液的阻尼特性，磁场越强，磁流变液的阻尼越大。活塞1-5在随着活塞杆3-1在充满磁流变液的套筒1-1内部运动时，就能够利用磁流变液的阻尼将活塞的运动吸收、减弱，从而实现减震器减震、吸能的功能。

Claims (8)

1.一种电动汽车磁电式自供电悬架减震器，其特征在于：包括磁流变减震单元、隔磁单元和发电单元；

所述的磁流变减震单元包括套筒(1-1)、端盖(1-2)、弹簧(1-3)、线圈(1-4)和活塞(1-5)，所述的弹簧(1-3)的一端连接在套筒(1-1)上，所述的弹簧(1-3)的另一端与端盖(1-2)连接；所述的活塞(1-5)设于套筒(1-1)内，所述的线圈(1-4)位于活塞(1-5)上，所述的线圈(1-4)随活塞(1-5)一起在套筒(1-1)内往复运动，进而产生磁场；

所述的隔磁单元包括隔磁块(2-1)和导磁块(2-2)，所述的隔磁块(2-1)和导磁块(2-2)均设于套筒(1-1)内，所述的导磁块(2-2)位于隔磁块(2-1)的外侧面上；

所述的发电单元包括活塞杆(3-1)、永磁体(3-2)、励磁线圈(3-3)和直线轴承(3-4)，所述的活塞杆(3-1)的一端安装在活塞(1-5)上，所述的活塞杆(3-1)的另一端安装在端盖(1-2)上，所述的直线轴承(3-4)安装在活塞杆(3-1)上，所述的直线轴承(3-4)外端与套筒(1-1)端部连接，所述的励磁线圈(3-3)位于套筒(1-1)上；

所述的隔磁单元的隔磁块(2-1)安装在活塞杆(3-1)上，所述的永磁体(3-2)设于隔磁单元的导磁块(2-2)外侧面上；所述的隔磁单元安装在永磁体(3-2)和活塞杆(3-1)之间，通过隔磁块(2-1)和导磁块(2-2)使发电单元和磁流变减振单元形成两个独立的磁路；

所述的活塞杆(3-1)内部设有空腔(3-1-1)，所述的空腔(3-1-1)用于放置导线，所述的活塞杆(3-1)的腔壁上设有孔(3-1-2)，所述的孔(3-1-2) 用于穿过导线，使永磁体(3-2)切割励磁线圈(3-3)产生的感应电压通过电路产生电能，进而为磁流变减震单元供电。

2.如权利要求1所述的电动汽车磁电式自供电悬架减震器，其特征在于：所述的活塞杆(3-1)上设有限位环(3-1-3)。

3.如权利要求1所述的电动汽车磁电式自供电悬架减震器，其特征在于：所述的套筒(1-1)上加工有多个均布的槽(1-1-1)，所述的励磁线圈(3-3)置于槽(1-1-1)中。

4.如权利要求1所述的电动汽车磁电式自供电悬架减震器，其特征在于：所述的端盖(1-2)上加工有螺纹孔，所述的活塞杆(3-1)的另一端通过螺纹孔螺旋安装在端盖(1-2)上。

5.如权利要求3所述的电动汽车磁电式自供电悬架减震器，其特征在于：所述的套筒(1-1)包括第一套筒(1-1-2)和第二套筒(1-1-3)，所述的端盖(1-2)包括第一端盖(1-2-1)和第二端盖(1-2-2)；

所述的第二套筒(1-1-3)套接在第一套筒(1-1-2)外侧面上，所述的槽(1-1-1)位于第二套筒(1-1-3)上，所述的弹簧(1-3)的一端套接在第二套筒(1-1-3)外侧面上，所述的弹簧(1-3)的另一端连接第二端盖(1-2-2)，所述的第一端盖(1-2-1 )套装在第二端盖(1-2-2)内。

6.如权利要求1所述的电动汽车磁电式自供电悬架减震器，其特征在于：所述的活塞(1-5)外侧面上加工有沟槽(1-5-1)，所述的线圈(1-4)置于沟槽(1-5-1)中。

7.如权利要求1所述的电动汽车磁电式自供电悬架减震器，其特征在于：所述的隔磁块(2-1)和导磁块(2-2)均为环状，所述的导磁块(2-2)套装在隔磁块(2-1)的外侧面上。

8.如权利要求1所述的电动汽车磁电式自供电悬架减震器，其特征在于：所述的活塞(1-5)采用具有高电阻的聚四氟乙烯材料。