[发明专利]一种应用于汽车悬架系统的压电式能量回收装置

说明书

本发明公开了一种应用于汽车悬架系统的压电式振动能量回收装置。采用旋转式结构，整体结构紧凑，安装方便。其由运动转化部件和能量转化部件组成，运动转化部件实现车身与车轮之间的直线运动向旋转运动的转化，能量转化部件实现振动能量向电能的转化。采用能量密度高的压电材料，解决了能量转换效率低的问题。利用磁力使压电片产生形变，减小了因摩擦而导致的振动能量损失。将压电片与定子磁条数量设置为转子磁条数量的二倍，使得旋转运动过程中压电片可获得连续而周期的磁力，提高了能量回收效率。具有较高的实用与推广价值。

技术领域

本发明属于汽车能量回收技术领域，具体为一种应用于汽车悬架系统上的压电式振动能量回收装置。

背景技术

能源危机、石油短缺和环境污染等问题给汽车工业的发展带来了巨大挑战。在汽车发展过程中，如何提高汽车能量利用率一直是研究的热点问题。为了提高汽车能效和燃油经济性，汽车损失能量的回收利用对当前汽车工业的发展具有非常重要的意义。对于车辆而言，热量、制动能量和振动能量是能量回收的主要目标。

悬架系统作为车辆底盘的重要组成部分，在支撑车身、吸收路面振动、集中车辆主要振动能量等方面起着关键作用。悬架系统能量回收装置可以作为车载交流发电机的补充，所回收的振动能量可以给车辆蓄电池充电，为相关负载提供动力。目前，车辆悬架系统能量回收装置存在能量密度小，振动能量消散和能量回收效率低等问题。

发明内容

本发明针对现有振动能量回收装置存在能量转化效率低的问题，提出了一种应用于汽车悬架系统中的新型振动能量回收装置，具有结构简单，传动可靠性高，使用寿命长和能量回收率高等优点。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种应用于汽车悬架系统的压电式能量回收装置，包括运动转化部件和能量转化部件，运动转化部件包括下吊环、上吊环、滚珠丝杠、丝杠螺母和筒状的下壳体，能量转化部件包括转子、筒状的上壳体、转子磁条、定子磁条和压电片，下吊环又包括上端开口的筒体和筒体下方的吊环，上吊环又包括下端开口的盖体和盖体上方的吊环，运动转化部件实现车身与车轮之间的直线运动向旋转运动的转化，能量转化部件实现振动能量向电能的转化。下壳体内上部安装有轴承，滚珠丝杠的上端安装在轴承内，丝杠螺母与滚珠丝杠配合安装，下吊环的筒体上端从下壳体下方伸入后与丝杠螺母固定，固定后滚珠丝杠下轴端位于下吊环的筒体内，上壳体与下壳体固定，滚珠丝杠的上端和位于上壳体内的转子固定，转子的外部圆周面上均匀设置有轴向的转子磁条，上壳体内圆周面上固定有轴向的压电片，压电片上还装有定子磁条，转子磁条和定子磁条相对的一侧同极性，上吊环的盖体固定在上壳体上方，滚珠丝杠、轴承与转子的旋转轴重合，下吊环的直线运动方向与滚珠丝杠轴线方向重合。

使用时，上吊环与车身连接，下吊环与车桥连接，振动能量回收装置与减振器并联安装。下壳体固定不动时，下吊环的直线运动带动丝杠螺母进行直线运动，丝杠螺母通过滚珠将直线运动转变为丝杠的旋转运动，丝杠将旋转运动传递给转子。转子磁条与定子磁条由于同极相斥产生对压电片的挤压力，当转子旋转时，斥力在压电片极化方向上的分力近似呈周期性正弦变化，极化方向的分力使压电片发生形变，实现机械振动能量向电能的转化。压电片两电极通过导线将产生的电能导出，通过收集电路可以给车辆蓄电池充电，为相关负载提供动力。

上述的一种应用于汽车悬架系统的压电式能量回收装置，丝杠下端端部安装有限位板，限制下吊环的最长直线行程。

上述的一种应用于汽车悬架系统的压电式能量回收装置，在下壳体内安装有第一防撞垫，第一防撞垫位于丝杠螺母的上方，下吊环的筒体内安装有第二防撞垫，第二防撞垫位于限位板的上方，防止下吊环在行程中与下壳体和限位板发送碰撞损坏设备。

上述的一种应用于汽车悬架系统的压电式能量回收装置，在下壳体腔内安装有密封圈，可以防止回收装置内部进入粉尘，影响回收装置使用。

上述的一种应用于汽车悬架系统的压电式能量回收装置，转子与滚珠丝杠上端通过花键连接。