雙級混合式磁油節能減震器

宋新宇 劉樹龍 楊柳 楊尚宇

摘 要：通過對近幾年的汽車磁電減震器的分析，設計了一種雙級混合式磁油節能減振器。該減振器在普通減振器的基礎上，把環形磁鐵、纏繞線圈的鼠籠等發電設備集中于缸筒中，根據道路情況的不同，自動調整并形成最優磁油阻尼，減少車身晃動和傾斜，達到高效吸振的目的，通過光耦傳感器檢測活塞桿的位置，二級減振由電磁繼電器控制線圈的開閉，實現壓縮比伸張反應快的效果，并且利用了封閉缸筒的磁屏蔽性能有效地防止了磁泄漏，最大程度上回收原本被浪費掉的振動能。

關鍵詞：節能;減震器;汽車

引言

國內現有一種具有能量轉換功能的汽車磁電減振器，但是現有汽車磁電減振器不具有能量回收的功能或者回收率非常低。鑒于傳統減振器振動能不可回收的缺點，我們在傳統減振器的基礎上進行了改良，設計了一種汽車減振裝置和電壓轉換裝置“節能磁油雙級混合式減振器”，用來回收浪費掉的汽車振動能。它解決了現有汽車減振器無能量回收功能或者回收率低的問題。汽車磁電減振器的外定子是圓筒形，內定子是圓柱形，內定子和外定子固定在定子端蓋上，內定子位于外定子的腔體內，內定子繞組和外定子繞組組成星形連接的三相繞組，圓筒形的振子上間隔固定有極靴和永久磁鋼，振子插入內定子與外定子之間的環形腔體內，并與內定子、外定子之間都留有氣隙，定子繞組的四個端子通過接線端引出;與汽車磁電減振器配合使用的電壓轉換器的輸入端子與汽車磁電減振器的接線端相對應，整流電路將輸入的三相交流電轉換成直流電壓輸出。

1結構設計

汽車磁電減振器的外定子是圓筒形，內定子是圓柱形，內定子和外定子固定在定子端蓋上，內定子位于外定子的腔體內，內定子繞組和外定子繞組均是星形連接的三相繞組，圓筒形的振子上間隔固定有極靴和永久磁鋼，振子插入內定子與外定子之間的環形腔體內，并與內定子、外定子之間都留有氣隙，定子繞組的六個端子通過接線端引出;

1.1油針的結構設計

設計的基于磁流變原理的減震器結構如 圖 1 所示。該減震器的油針使用的是光滑表面圓錐 形結構，其作用是在活塞運動時，油針可以在運動行 程中改變油孔的面積，從而達到根據行程調節阻尼 力的目的。 針對這種油針阻尼力變化不大的缺點，本文根據流體力學阻尼力產生機理，即油針在阻尼通導中 往復運動時，在阻尼通道上下壓差的作用下，磁流變 液在流經阻尼槽后，其體積膨脹，速度也會降低，加 之矩形截面內漩渦的耗散作用，動能轉化為熱量，從 而實現增加阻尼力的作用。通過以上分析，本文設計 了兩種不同結構的、帶有周向環槽的圓錐形和圓柱 形油針，其結構如表 1 所示。

圖1減震器結構圖

表1三種油針設計方案

1.2與汽車磁電減振器配合使用的電壓轉換器的輸入端子與汽車磁電減振器的接線端相對應，整流電路將輸入的三相交流電轉換成直流電壓輸出。

3.磁流變減振器中沒有細小的閥門結構，也不是通過液體的流動阻力達到減振效果。

1.3兩活塞桿壓縮時，光耦傳感器得到一個信號，然后控制電磁繼電器將“下發電機”線圈斷開，實現下活塞桿壓縮無磁阻，快速壓縮，此時只有“上發電機”發電;伸張時光耦傳感器再把“下發電機”的線圈閉合，實現緩慢伸張，兩個“直線發電機”都發電，然后將電能儲存。

2減振原理：

2.1平路行駛時 （行程：0—20mm）——一級減振，汽車振動幅度小，減振器壓縮力小，此時只有上活塞桿上下振動，僅靠磁減振，雙向發電將汽車振動能轉化成電能然后給蓄電池充電;

2.2顛簸路行駛時（行程：20—100mm）——二級減振，設定速度和位置閥值，汽車行駛在顛簸小的路面時，速度和位置閥值小于設定值，減振器的節能發電機處于“發電”狀態，此時汽車振動幅度較大、減振器受壓縮力較大，上下活塞桿都振動，執行“磁+油”減振。

汽車行駛在顛簸大的路面時，速度和位置閥值大于設定值，減振器的節能發電機處于“電動機”工作狀態，增加運動阻尼，減小車身振幅，使行車更加舒適。如圖1

3 結論

隨著磁流變技術綜合性能的不斷提高， 磁流變 液這一智能流體材料將會在汽車上大量應用， 預計 在本世紀初將會出現以智能流體為標志的汽車時 代。智能流體將使汽車結構發生重大變化 。磁流變 液減振器在隔離發動機振動， 衰減路面不平度的沖 擊和改善駕駛員座椅的振動品質方面大顯身手， 使 汽車行駛平順性得到很大的提高， 車內噪聲也將大 大降低;基于磁流流變技術在車身結構振動主動控 制系統既能夠有效調控駕駛員和乘員放腳空間底板 以及轉向盤等局部構件的振動水平， 使乘員倍感舒 適， 又可以主動控制車內主要結構板件的振動形態 和振動強度， 有效改善車內的聲學品質。可見， 日 趨成熟的磁流技術可以在汽車上廣泛應用， 并導致 汽車結構的重大變化。

參考文獻：

[1]祝世興，盧銘濤，楊永剛，田靜，陳幫.飛機起落架磁流變減震器的設計與試驗研究（英文）[J].機床與液壓，2014，42（18）：36-45.

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[3]盧銘濤. 飛機起落架磁流變減震器的設計與試驗研究[D].中國民航大學，2013.

[4]賈玉紅，武曉娟.磁流變緩沖器在起落架上的應用[J].飛機設計，2007（02）：41-45.

作者簡介：

宋新宇（1998-），男，山東省煙臺市人，學士，研究方向：機械電子工程

劉樹龍（1983-），男，山東省臨沂人，碩士，副教授，研究方向：軟件工程

楊柳（1999-），男，山東省臨沂市人，學士，研究方向：機械工程技術

楊尚宇（1999—），男，山東省濟寧人，本科學士，研究方向：機械工程技術

該項目由青島黃海學院創新創業項目《雙級混合式磁油節能減震器》（X202013320094）支持。

（青島黃海學院? ?青島? ?266427）