[发明专利]压电与电磁感应双重馈能式磁流变减振装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于磁流变减振器技术领域，具体涉及一种压电与电磁感应双重馈能式磁流变减振装置及其控制方法。

背景技术

磁流变液是智能材料中的一个重要分支，具有特殊的物理效应，在外磁场作用下能在瞬间(毫秒级)发生液一固两相相互转换，即从自由流动液体转变为半固体，呈现可控的流变效应，而且该变化是可逆的。鉴于此，由于利用磁流变液制成的磁流变减振器，具有响应快、阻尼力大、能量需求小、机构简单、耐久性好、阻尼力可以实现无级可调、在控制系统失效的情况下仍可充当被动减振器件等优点，从而在土木、桥梁、车辆悬架上等行业得到了前所未有的发展。

在车辆磁流变半主动悬架系统中，磁流变减振器是最为核心的部件之一，其性能的优劣，直接影响着车辆的安全性与操纵稳定性，但必须有外部电源为其供电，以产生所需实时阻尼力控制时的磁场，从而通过控制输入电流的大小，来改变磁场的强弱，达到实时控制所需阻尼力的目的，对外部电能需求，一方面，增加了磁流变半主动悬架系统的电能消耗，另一方面，一旦电能供给出现问题，对于磁流变减振器正常的工作，将产生巨大不稳定性的影响，车辆在行驶过程中由路面不平产生的振动能量，大部分都被减减振系统以各种形式耗散掉，并最终被转化为热能和摩擦能浪费掉了。有研究表明，一辆3500磅的车辆在2cm、3Hz路面不平度工况下，四个减振器能产生1.3kW的能量，可见这部分能量是比较大的，反言之，如能把车辆行驶过程中有由路面不平引起的大部分振动能量回收利用，不仅能给磁流变减振器提供电能、提高系统可靠性、安全性和稳定性，从而赋予系统自供电功能，而且可以把多余的电能储存起来，供给车辆上的其他耗电设备，进一步降低了系统成本，为磁流变减振系统技术的推广应用向前迈进了一大步。

近年来，车辆振动能量回收成为一个关注度很高的研究领域，但几乎全部处于理论尝试和试验验证的阶段。S.B Choi利用齿轮齿条机构提出了一种馈能磁变减振器的设计方案，当悬架系统在一阶固有频率工况激励下，馈能功率达28W，但增加了中间部件馈能效率较低，而且当处在工作在比较恶劣的环境时，容易产生冲击，从而损坏零部件，影响减振馈能减振性能；王代华等利用电磁感应原理，将馈能装置集成在磁流变减振器中，实现了磁流变减振器的振动能量回收，但感应线圈与励磁线圈相对运动幅度较小，磁通量变化较慢，能量回收效率很低；Jung利用磁感应能量收集装置给磁流变阻尼器供电，在初步试验基础之上，达到了预期的控制效果，但没有把能量收集装置与磁流变阻尼集成为一个整体，占用空间较大。

申请号为201310471102.7的中国发明专利公开了一种自供电磁流变阻尼器，主要包括缸筒、定位筒、补偿单元、空心线圈和永磁体等，其永磁体设置在空心线圈的内腔并与所述补偿单元固定，当活塞往复运动时，补偿单元带动永磁体在空心线圈的内腔往复运动将机械能转化为电能，一方面补偿单元的位移形成较短，产生的能量有限，不能满足提供实时阻尼力所需的电能，另一方面其产生的阻尼力有限，不能适应所需大阻尼的工况，同时其补偿室所起的补偿作用不能改变，当然也不能起到变相改变刚度的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种压电与电磁感应双重馈能式磁流变减振装置，其结构简单，实现方便且成本低，使用操作方便，具有压电与电磁感应双重馈能的功能，既实现了改变阻尼的作用，又达到了改变刚度的目的，减振性能好，安全性高，实用性强，便于推广使用。