發(fā)布時間：2019-10-16 17:22

【摘要】：針對汽車磁流變半主動懸架系統(tǒng)的開發(fā),設(shè)計了集供電與減振功能于一體的磁流變減振器。提出了基于準(zhǔn)Halbach陣列永磁體的直線發(fā)電機結(jié)構(gòu),并設(shè)計了組合隔磁結(jié)構(gòu),有效降低了磁流變減振器線圈磁場與永磁體磁場的相互干擾,實現(xiàn)了自供電磁流變減振器的集成設(shè)計。通過理論與試驗研究,探索了自供電磁流變減振器創(chuàng)新設(shè)計理論與方法。
【圖文】：

2自供電磁流變減振器結(jié)構(gòu)和工作原理本文所設(shè)計的自供電磁流變減振器由磁流變減振器、隔磁結(jié)構(gòu)、連接裝置、發(fā)電機和由浮動活塞與儲氣室構(gòu)成的體積補償裝置等5個部分組成，如圖1所示。該減振器的設(shè)計采用了空間共享原理：發(fā)電機采用直線式電機結(jié)構(gòu)，將發(fā)電機動子總成與活塞桿固連，發(fā)電機定子總成與缸筒固連，結(jié)構(gòu)更加緊湊；在發(fā)電機永磁體和減振器缸筒之間設(shè)計了組合隔磁結(jié)構(gòu)，通過隔磁和導(dǎo)磁材料的合理分布及尺寸設(shè)置，使發(fā)電機部分和磁流變減振器部分形成2個獨立的磁路，并有效阻止2個磁場的相互干擾；采用多級Halbach陣列永磁體作為發(fā)電機的勵磁源，相比單級永磁體結(jié)構(gòu)，多級結(jié)構(gòu)可以保證在同樣頻率和幅值的激勵下，線圈切割磁感線的次數(shù)更多，從而實現(xiàn)更高的饋能效率。圖1自供電磁流變減振器結(jié)構(gòu)在外界激勵下，活塞桿與缸筒產(chǎn)生相對運動，動子總成的永磁體切割定子總成發(fā)電線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，并通過能量回收電路產(chǎn)生電能存儲在儲能裝置中。與此同時，控制器根據(jù)傳感器輸入的振動信號進行半主動控制，輸出控制信號使儲能裝置向減振器內(nèi)的勵磁線圈通電，在減振器阻尼通道產(chǎn)生可控的磁場形成磁流變效應(yīng)，從而產(chǎn)生可控的阻尼力以減輕車輛的振動。如果通過發(fā)電機回收的電能能夠滿足半主動勵磁線圈的需要，那么磁流變懸架系統(tǒng)就可以實現(xiàn)自供電。3基于準(zhǔn)Halbach陣列的永磁直線發(fā)電機設(shè)計3.1永磁直線發(fā)電機工作性能分析由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，長l的導(dǎo)體在磁感應(yīng)強度為B的磁場中以速度v切割磁感線時所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=Blv（1）在短路情況下，導(dǎo)體中的最大電流為：I=VR=σBvAw（2）式中，V為導(dǎo)體兩端的電壓；R為導(dǎo)體的電阻；σ為導(dǎo)體的電導(dǎo)率；Aw為導(dǎo)體的橫截面積。結(jié)合式（1）和式（2）可得功率為：

2πBvDcAc3d2（6）功率為：P=π2σB2v2DcAc23（7）由式（7）可以看出，在電磁發(fā)電機的磁路設(shè)計過程中應(yīng)盡量采用高剩磁的永磁體和高磁導(dǎo)率的材料，使得氣隙具有較高的磁感應(yīng)強度，并在空間布局允許的情況下盡量加大繞組的直徑和橫截面積。3.2準(zhǔn)Halbach陣列永磁體特性分析永磁直線發(fā)電機按永磁體排列不同可以分為徑向充磁結(jié)構(gòu)、軸向充磁結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)Halbach陣列結(jié)構(gòu)，根據(jù)參考文獻[6]對3種結(jié)構(gòu)的分析，，本文的永磁直線發(fā)電機最適合采用準(zhǔn)Halbach陣列結(jié)構(gòu)。準(zhǔn)Halbach陣列結(jié)構(gòu)中（見圖2），磁力線主要在永磁體徑向外側(cè)形成閉合回路，無磁力線進入減振器部分，且徑向磁場和軸向磁場的相互疊加使得氣隙一側(cè)的磁場強度增大，另一側(cè)磁場強度降低，從而形成單邊磁場的磁屏蔽效應(yīng)。Halbach陣列永磁體的單邊磁場效應(yīng)非常適用于本文所設(shè)計的發(fā)電機，在增強了氣隙一側(cè)的磁感應(yīng)強度、提高了發(fā)電機功率密度的同時，降低了靠近減振器缸筒一側(cè)的磁場強度，從而可以在保證磁場互不干擾的情況下減小隔磁結(jié)構(gòu)的體積，減輕動子質(zhì)量，提高效率。圖2準(zhǔn)Halbach陣列連接裝置發(fā)電機磁流變減振器隔磁機構(gòu)浮動活塞儲氣室空氣間隙線圈外筒導(dǎo)磁筒軸向充磁永磁體隔磁筒磁流變減振器徑向充磁永磁體·設(shè)計開發(fā)·-22-汽車技術(shù)
【作者單位】： 重慶車輛檢測研究院國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心;
【基金】：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局科研項目(2014QK262) 重慶市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科研項目(CQZJKY2014013)
【分類號】：U463.335.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 蔣學(xué)爭;胡紅生;王炅;;基于電磁感應(yīng)能量捕獲技術(shù)的磁流變阻尼器研究[J];振動與沖擊;2012年13期

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 王戡;劉萬里;;集成永磁直線發(fā)電機的自供電磁流變減振器設(shè)計[J];汽車技術(shù);2016年07期

2 岳旭;劉淑蓮;楊禮康;孫海杰;;饋能型磁流變減振器的設(shè)計與仿真研究[J];機電工程;2015年08期

3 方月;;農(nóng)用車輛自適應(yīng)減振座椅懸架設(shè)計與仿真[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年07期

4 王其東;梅雪晴;;汽車半主動懸架的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年11期

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許永興,曹民;磁流變減振器優(yōu)化的設(shè)計計算[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2004年08期

2 孫景工;任旭東;高振海;牛福;段德光;;一種應(yīng)用于救護車輛的磁流變減振器的實驗研究[J];機床與液壓;2007年03期

3 劉韶慶;周孔亢;袁善發(fā);姚斌;賈永樞;;單筒磁流變減振器散熱性能研究[J];拖拉機與農(nóng)用運輸車;2008年02期

4 陳杰平;陳無畏;祝輝;朱茂飛;;單出桿汽車磁流變減振器設(shè)計與試驗[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2009年03期

5 段敏;蔣東升;王庚封;;基于混合工作模式的磁流變減振器工作性能仿真[J];遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年01期

6 鄒明森;凌麗;;汽車磁流變減振器的特性研究[J];科技風(fēng);2012年04期

7 郝泉成;于洪路;關(guān)鐵鷹;;汽車磁流變減振器的靜動態(tài)特性分析[J];長春工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年01期

8 閆占輝;關(guān)鐵鷹;;汽車磁流變減振器的靜動態(tài)特性分析(英文)[J];機床與液壓;2013年06期

9 張登友;唐銳;楊百煉;唐龍;羅順安;張平;趙光明;;車輛磁流變減振器溫度特性的試驗研究[J];客車技術(shù)與研究;2013年03期

10 余淼,廖昌榮,李立新,陳偉民,黃尚廉;磁流變減振器控制研究[J];化學(xué)物理學(xué)報;2001年05期

相關(guān)會議論文 前8條

1 王戡;鄭玲;;基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁流變減振器模型辨識研究[A];第六屆全國電磁流變液及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議程序冊及論文摘要集[C];2011年

2 徐姍;黃宜堅;;磁流變減振器的優(yōu)化設(shè)計[A];第六屆全國電磁流變液及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議程序冊及論文摘要集[C];2011年

3 熊超;呂建剛;張進秋;李勇;;履帶車輛磁流變減振器阻尼特性理論及實驗研究[A];第十一屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅰ卷[C];2002年

4 張思才;徐友鉅;廖昌榮;;微型汽車懸架系統(tǒng)磁流變減振器研究[A];四川省振動工程學(xué)會2002年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

5 嚴世榕;劉紹娜;;基于磁流變減振器的振動壓路機動力學(xué)控制仿真[A];2009系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

6 張進秋;歐進萍;熊超;呂建剛;;半主動懸掛系統(tǒng)磁流變減振器動力性能試驗[A];第八屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集摘要[C];2003年

7 易靖宇;黃宜堅;;磁流變減振器的AR雙譜分析[A];第六屆全國電磁流變液及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議程序冊及論文摘要集[C];2011年

8 祝世興;麻力;田靜;;間隙式節(jié)流通道磁流變液阻尼器研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（上）[C];2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 王劍鋒;磁流變減振器結(jié)構(gòu)優(yōu)化及半主動懸架控制策略研究[D];吉林大學(xué);2015年

2 劉韶慶;磁流變可調(diào)阻尼減振器的特性研究[D];江蘇大學(xué);2007年

3 陳杰平;基于磁流變減振器的汽車半主動懸架設(shè)計與控制研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

4 楊小衛(wèi);磁流變減振器磁路分析及磁流變半主動懸架控制策略研究[D];江蘇大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫鴻;磁流變減振器設(shè)計及控制系統(tǒng)仿真[D];吉林大學(xué);2006年

2 王戡;集成永磁直線發(fā)電機的汽車自供電磁流變減振器研究[D];重慶大學(xué);2013年

3 王勐;數(shù)控機床磁流變減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計[D];長春理工大學(xué);2014年

4 張亞東;自供能磁流變減振器能量平衡分析與實驗研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

5 岳旭;饋能型磁流變減振器設(shè)計與研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

6 魏燕;基于壓阻原理的磁流變減振器阻尼力傳感器研究[D];重慶大學(xué);2015年

7 潘杰鋒;磁流變減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化[D];重慶大學(xué);2010年

8 鐘銀輝;汽車磁流變減振器的分析與設(shè)計[D];重慶工學(xué)院;2008年

9 姜成林;集成相對速度自傳感磁流變減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化[D];重慶大學(xué);2013年

10 鄭福淼;泵式磁流變減振器設(shè)計及其在汽車中的仿真應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2014年

本文編號：2550086