无需外接电源的磁流变减振器

摘要

一种无需外接电源的磁流变减振器，包括耳环、托盘、压电堆结构、下压盖、底端盖、气囊、缸体、绕有线圈的活塞、活塞杆、上端盖、弹簧、上压盖、锁紧件和电能调理模块。其中，弹簧的一端和压电发电装置连接，另一端和活塞杆连接在一起，当活塞杆在外界振动下沿着缸体上下运动的时候，将通过压迫弹簧机构将外力加载到压电发电装置上。在压力作用下，压电发电装置产生电能，电能调理模块将压电发电装置产生的高压交流电能转换成低压直流电能，并加载到活塞线圈上，产生激励磁场，使磁流变液固化，增大阻尼力，从而减小活塞杆的振动。与常规的磁流变阻尼器结构相比，本发明能捕获外界振动能给自身供电，构成自供能磁流变减振器系统。

权利要求

1.一种无需外接电源的磁流变减振器，其特征是耳环、托盘、压电堆结构、下压盖、底端盖、气囊、缸体、绕有线圈的活塞、活塞杆、密封塞、上端盖、弹簧、上压盖、锁紧件和电能调理模块；

所述的耳环一端依次穿设所述的托盘和所述的下压盖，并设于所述的底端盖内；

所述的缸体内充满了磁流变液，所述的绕有线圈的活塞安装在所述缸体内，其外周壁与所述的缸体之间留有磁流变液流动间隙；

所述的活塞杆的一端与所述的活塞一端固定，所述的活塞杆的另一端通过所述的密封塞和所述的上端盖从所述的缸体一端伸出；

所述的气囊设于底端盖，用来补偿活塞杆进出缸体所造成的缸体内的体积变化；

所述的锁紧件将所述的上压盖固定在所述的活塞杆上，所述的弹簧套设于所述的缸体外，两端分别卡设于所述的上压盖和所述的下压盖；

所述的压电堆结构设于所述的托盘内；

所述的压电堆结构、所述的电能调理模块与所述的活塞上的线圈通过导线依次连接。

2.根据权利要求1所述的无需外接电源的磁流变减振器，其特征是在所述的上端盖和所述的活塞杆之间设置导向套。

3.根据权利要求1所述的无需外接电源的磁流变减振器，其特征是所述的密封塞与所述的活塞杆之间设置密封件。

4.根据权利要求1所述的无需外接电源的磁流变减振器，其特征是所述的压电堆结构的极化方向沿着其轴向方向，受力方向也是沿着其轴向方向。

5.根据权利要求1所述的无需外接电源的磁流变减振器，其特征是所述的托盘内均匀分布3个所述的压电堆结构。

6.根据权利要求1所述的无需外接电源的磁流变减振器，其特征是所述的压电堆结构和所述的下压盖之间还放置垫片。

7.根据权利要求1所述的无需外接电源的磁流变减振器，其特征是所述的电能调理模块包括全桥整流和存储电容和直流稳压器，全桥整流和存储电容并联于直流稳压器。

说明书

无需外接电源的磁流变减振器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种磁流变减振器，具体涉及一种无需外接电源的磁流变减振器。

背景技术

[0002] 以磁流变液位工作介质的磁流变减振器是一种性能优良的半主动结构振动控制装置，其结构简单、响应快、动态范围大、耐久性好。作为新一代智能振动控制装置，磁流变减振器既具有被动控制的可靠性，有具有主动控制的强适应性，通过一定的控制规律可以达到与主动控制系统十分接近的控制效果，是一种具有很好工程应用前景的控制技术。磁流变液需要有磁场激励，磁流变减振器是通过给其活塞线圈施加固定电流产生的电磁场来激励磁流变液，实现阻尼力可调的目的。由于磁流变减振器工作时需要外界电能输入，这就会使得整个系统变得复杂化，增加了磁流变技术的应用成本，特别是在建筑工程等需要大量磁流变减振器联合控制的场所。同时，依靠外部电源输入也会减低磁流变减振器的可靠性，增加控制失效的风险。总的来说，依靠外界电源输入会使磁流变半主动控制系统变得复杂化，成本增加，可靠性减低，从而大大地阻碍了磁流变技术的大规模普及应用。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对普通磁流变减振器需要外部电源输入的不足，提出了一种无需外接电源输入的磁流变减振器，从功能上将压电材料和磁流变液结合起来，通过弹簧机构将外界振动力加载到压电发电装置上，利用压电材料的正压电效应收集外界环境振动能，将它转变成电能，并将电能施加到磁流变减振器活塞线圈上以激励磁流变液，实现变阻尼力的目的。

[0004] 一种无需外接电源的磁流变减振器，包括耳环、托盘、压电堆结构、下压盖、底端盖、气囊、缸体、绕有线圈的活塞、活塞杆、上端盖、弹簧、上压盖、锁紧件(如：螺帽)和电能调理模块；耳环一端依次穿设托盘和下压盖，并设于底端盖内；所述缸体内充满了磁流变液，绕有线圈的活塞安装在缸体内，绕有线圈的活塞外周壁与缸体之间留有磁流变液流动间隙；活塞杆的一端与活塞一端固定，活塞杆的另一端通过密封塞和上端盖从缸体一端伸出，气囊设于底端盖，用来补偿活塞杆进出缸体所造成的缸体内的体积变化。锁紧螺帽将上压盖固定在活塞杆上，弹簧套设于缸体外，两端分别卡设于上压盖和下压盖；压电堆结构设于托盘内；压电堆结构、电能调理模块与活塞上的线圈通过导线依次连接。

[0005] 为提高本发明磁流变减振器的密封性能，密封塞与活塞杆之间设置密封件以提高密封性能。在上端盖和活塞杆之间设置导向套便于以活塞杆的拉伸性能。

[0006] 压电堆结构的极化方向沿着其轴向方向，受力方向也是沿着其轴向方向。优选的，托盘内均匀分布3个压电堆结构。压电堆结构和下压盖之间还可放置垫片，用以减缓外接振动的冲击力，保护压电堆结构。

[0007] 电能调理模块包括全桥整流和存储电容和直流稳压器，全桥整流和存储电容并联于直流稳压器。压电堆结构与全桥整流连接，活塞上的线圈连接于直流稳压器。

[0008] 本发明磁流变减振器工作时，在外界振动作用下活塞杆沿着其轴向做上下往复运动，由于上压盖是和活塞杆固定在一起的，因此上压盖也随着活塞杆做上下往复运动，这就将压迫弹簧，并最终通过弹簧将压力加载到压电堆结构。根据压电材料的正压电效应，压电堆在压力的作用下将产生电能，电能调理模块将压电堆结构产生的高压交流电能转换成低压直流电能，并通过导线将电能加载到磁流变减振器活塞线圈上，产生电磁场，从而可以控制磁流变减振器输出阻尼力的大小。

[0009] 本发明技术方案实现的有益效果：

[0010] 本发明磁流变减振器由于不需要额外配置电源输入设备，将变得更加简洁，因此特别适用于空间有限和供电不便的应用场所。同时由于省去了额外电源输入设备，将大大地降低磁流变振动控制技术的应用成本，从而可以促进磁流变技术的进一步发展。

附图说明

[0011] 图1为本发明无需外接电源的磁流变减振器的结构示意图；

[0012] 图2为本发明无需外接电源的磁流变减振器压电堆结构的布置图；

[0013] 图3为本发明电能调理模块的内部电路示意图。

具体实施方式

[0014] 以下结合附图详细描述本发明的技术方案。

[0015] 如图1所示，本发明无需外接电源的磁流变减振器，包括耳环1、托盘2、压电堆结构3、下压盖4、底端盖5、气囊6、缸体7、绕有线圈的活塞8、活塞杆9、密封塞10、上端盖11、弹簧12、上压盖13、锁紧螺帽14和电能调理模块18。耳环1一端依次穿设托盘2和下压盖4，并设于底端盖5内；所述缸体7内充满了磁流变液，活塞8安装在缸体7内，活塞8外周壁与缸体7之间留有磁流变液流动间隙；活塞杆9的一端与活塞8一端固定，活塞杆9的另一端通过密封塞10和上端盖11从缸体7一端伸出，气囊6设于底端盖，用来补偿活塞杆9进出缸体7所造成的缸体7内的体积变化。锁紧螺帽14将上压盖13固定在活塞杆9上，弹簧12套设于缸体7外，两端分别卡设于上压盖13和下压盖4。压电堆结构3、电能调理模块18与活塞上的线圈通过导线依次连接。

[0016] 密封塞10与活塞杆9之间设置密封件16以提高密封性能。在上端盖11和活塞杆之间设置导向套15便于以活塞杆的拉伸性能。

[0017] 为了提高压电发电装置的发电量，使得产生的电能足够驱动磁流变阻尼器的活塞线圈产生电磁场，如图2所示，本发明采用了三个压电堆结构3共同作用来保证发电量，三个压电堆结构3均匀分布于托盘2内。

[0018] 同时由于在压力作用下压电堆结构3产生的电能具有高电压、低电流和交流变化的特性，因此需要通过电能调理模块18对产生的电能进行降压处理过后才能加载到磁流变阻尼器的活塞线圈上，电能调理模块18内部的电路简图如图3所示，包括全桥整流19和存储电容20和直流稳压器21，全桥整流19和存储电容20并联于直流稳压器21，压电堆结构3与全桥整流19连接，活塞上的线圈22连接于直流稳压器21。全桥整流19将压电堆结构3产生的交流电转换成大小不断变化的直流电，通过存储电容20的充放电可以将经全桥整流19出来的不断变化的直流电变成一个具有稳定电压的高压电能，直流稳压器21用来将高压直流电能转换成适合磁流变阻尼器活塞线圈利用的低压直流电能，并加载到活塞线圈之上产生控制磁流变液的电磁场，实现自供电的目的。

[0019] 本发明磁流变减振器工作时，在外界振动作用下活塞杆9沿着其轴向做上下往复运动，由于上压盖13是与活塞杆9固定在一起的，因此上压盖13也随着活塞杆做上下往复运动，这就将压迫弹簧12，并最终通过弹簧12将压力加载到压电堆结构3之上。根据压电材料的正压电效应，压电堆结构3在压力的作用下将产生电能，并且压电堆结构3产生的是高电压、低电流的交流电能，电能调理模块18将压电堆结构3产生的高压交流电能转换成低压直流电能，并通过导线17电能加载到磁流变减振器活塞线圈上，产生激励磁流变液的电磁场，控制磁流变减振器输出阻尼力的大小，从而实现磁流变减振器的智能自供电特征。