背景技术：
传统汽车减震器耗散的振动能数量可观，具有回收价值，而国内外对纯电动汽车用再生减震器能量捕获装置及其控制技术的研究还处于起步阶段，高效馈能型减震器的技术进步对提高纯电动车的续航里程、建设资源节约型和环境友好型社会具有重要意义。永磁直线电机运动方式符合车辆悬架往复振动特征，是动能-电能的最佳转换装置，同时其结构紧凑，符合汽车轻量化发展的潮流。但车辆悬架的振幅与频率的时变性对电磁再生减震器提出了更高的设计要求，以实现悬架动能的高效转换和高动力学性能。因此，需要发明一种新型能量再生回馈型直线电磁减震器。
技术实现要素：
发明目的：本发明目的是克服目前电磁减震器能量捕获效率低、动力学性能不足的问题，提供一种能量高转换效率、高动力学性能、小体积、小重量的再生减震器。
技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：
一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，其特征在于：该减震器包括一体化电机/变压器、pwm整流器、固态变压器和蓄电池；
一体化电机/变压器由单相高频变压器和单相圆筒型永磁直线发电机组成；单相高频变压器还作为固态变压器的一部分与多个igbt开关构成固态变压器；
一体化电机/变压器中的单相圆筒型永磁直线发电机的输出连接pwm整流器，pwm整流器连接固态变压器,固态变压器连接蓄电池。
单相圆筒型永磁直线发电机的运动部件随着车辆悬架振动输出频率和幅值都是时变的交流电；该交流电经pwm整流器整流后输出直流电压；经过控制八个igbt开关的通断状态，同时经过高频变压器的能量隔离传输，将pwm整流器输出的直流电压变成更高或更低的直流电压，给蓄电池充电，通过控制充电功率的大小和单相圆筒型永磁直线发电机电流的大小，实现能量回收和电磁阻尼减震。
单相圆筒型永磁直线发电机由电机线圈、次级轴、多个永磁体和多个铁极构成；单相高频变压器由铁心、多个初级线圈和多个次级线圈组成；
次级轴穿过铁心中心的轴向通孔且能沿着该通孔相对于铁心做轴向移动；电机线圈沿周向布置在铁心的壁内，一个初级线圈和一个次级线圈相互靠近设置为一组线圈组，沿铁心的轴向布置多组线圈组；
永磁体和铁极交替套在次级轴上，相邻永磁体的充磁方向相异，它们共同组成了发电机的运动部件。(所谓相邻的就是与自己离的最近的永磁体，因为每两个永磁体之间都有一个铁极，所以相邻永磁体并不是指紧密接触的两个相邻的相邻永磁体。
铁心的壁上开设多个周向槽和多个轴向槽；周向槽中嵌有电机线圈,周向槽的开口开在铁心的内壁；轴向槽中嵌有初级线圈和次级线圈；铁心的材料为高频损耗小、导磁性能良好的材料。
铁心的材料选择软磁复合材料(smc)，或非晶合金、或纳米晶等材料。
所述的初级线圈、次级线圈和电机线圈由多匝电磁线绕制而成；初级线圈和次级线圈都与电机线圈垂直，初级线圈和次级线圈套住电机线圈。
初级线圈与次级线圈的数量相同，均为n；电机线圈与周向槽的数量相同，为z；当n能被数a整除时，有b＝n/a，则n个初级线圈或n个次级线圈可以连接成b串a并结构，按照b串a并规则联结的n个初级线圈和n个次级线圈分别组成了单相高频变压器的初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组中的a、b取值可以相同，也可以不同；同理，z个电机线圈也可按如此规则处理联结，构成单相圆筒型永磁直线发电机的电枢绕组。(如图7所示，所谓b串a并，就n个线圈中分为a个并联支路，每个并联支路中由b个线圈串联而成！)
通有电流的初级线圈和次级线圈在铁心中产生的变压器磁力线沿铁心的周向分布；通有电流的电机线圈在铁心中产生的电机磁力线为径向-轴向的闭合曲线；变压器磁力线与电机磁力线垂直正交。(如图9所示！)
本发明具体优点效果如下：
一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，减震器包括一体化电机/变压器、pwm整流器、固态变压器、蓄电池组成；一体化电机/变压器中的单相圆筒型永磁直线发电机是将汽车悬架的动能转化为电能的装置，输出交流电；pwm整流器与单相圆筒型永磁直线发电机的电枢绕组相连接，将电机输出的交流电整流成直流电；一体化电机/变压器中的单相高频变压器是电压变换元件，它与八个igbt开关组成了固态变压器，将pwm整流器输出的直流电变换成与蓄电池电压等级相匹配的直流电；pwm整流器与固态变压器共同实现了高电压转换比，如将10v电压转换为300v直流电压。
固态变压器输出的直流电在给蓄电池充电时，通过控制充电功率的大小和单相圆筒型永磁直线发电机电流的大小，实现能量回收和电磁阻尼减震。
一体化电机/变压器由铁心、初级线圈、次级线圈、电机线圈组成；其中铁心、多个电机线圈、次级轴、多个永磁体和多个铁极构成了单相圆筒型永磁直线发电机；铁心、多个初级线圈、多个次级线圈构成了单相高频变压器；单相圆筒型永磁直线发电机和单相高频变压器共用一个铁心，只是各自的绕组独立。
永磁体和铁极间隔套在次级轴上，相邻永磁体的充磁方向相异，它们共同组成了单相圆筒型永磁直线发电机的运动部件，随着悬架往复振动，永磁体产生的磁力线切割电机线圈，产生感生电动势，多个电机线圈串、并联组合构成电枢绕组，共同输出电压。
一体化电机/变压器的铁心材料必须高频损耗小、导磁性能良好，可以选择软磁复合材料(smc)，或非晶合金、或纳米晶等材料；铁心上开设多个周向槽和多个轴向槽；周向槽中嵌有电机线圈；轴向槽中嵌有初级线圈和次级线圈。
单相高频变压器的初级线圈和次级线圈，以及单相圆筒型永磁直线发电机的电机线圈由多匝电磁线绕制而成；初级线圈、次级线圈和电机线圈根据需要可以各自进行串、并联组合，分别组成单相高频变压器的初级绕组和次级绕组、单相圆筒型永磁直线发电机的电枢绕组；初级线圈和次级线圈都与电机线圈相垂直放置。
单相圆筒形直线发电机与单相高频变压器的磁力线特征是：通有电流的初级线圈和次级线圈在铁心中产生的变压器磁力线沿圆周向分布；通有电流的电机线圈在铁心中产生的电机磁力线为径向辐射分布；两者的磁力线垂直正交。
综上，该一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器将发电机和高频变压器复合为一体，共用铁心，节约了材料和体积，符合汽车轻量化的要求。
这种再生减震器引入了固态变压器，彻底解决了电压转换比低、效率低的问题，提高了悬架动能的捕获效率。
附图说明：
图1是本发明的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器的原理框图；
图2是本发明的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器四分之三局部三维图；
图3是本发明的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器结构组成图；
图4是本发明的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器结构爆炸图；
图5是本发明的一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器铁心图；
图6是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器一体化电机/变压器的线圈图
图7是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器高频变压器的初级、次级绕组(线圈连接)图
图8是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器单相高频变压器图
图9是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器单相圆筒型永磁直线发电机图
图10是一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器高频变压器的电枢绕组(线圈连接)图
附图标记说明：
1.一体化电机/变压器、2.pwm整流器、3.固态变压器、4.igbt开关、5.蓄电池、6.单相高频变压器、7.单相圆筒型永磁直线发电机、8.铁心、9.初级线圈、10.次级线圈、11.电机线圈、12.次级轴、13.永磁体、14.铁极、15.周向槽、16.轴向槽、17.变压器磁力线、18.电机磁力线、19.初级绕组、20.初级绕组、21.电枢绕组。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：
一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器，该减震器包括一体化电机/变压器1、pwm整流器2、固态变压器3和蓄电池5；
一体化电机/变压器1由单相高频变压器6和单相圆筒型永磁直线发电机7组成；单相高频变压器6还作为固态变压器3的一部分与多个igbt开关4构成固态变压器3；
一体化电机/变压器1中的单相圆筒型永磁直线发电机7的输出连接pwm整流器2，pwm整流器2连接固态变压器3,固态变压器3连接蓄电池5。
单相圆筒型永磁直线发电机7的运动部件随着车辆悬架振动输出频率和幅值都是时变的交流电；该交流电经pwm整流器2整流后输出直流电压；经过控制八个igbt开关4的通断状态，同时经过高频变压器6的能量隔离传输，将pwm整流器2输出的直流电压变成更高或更低的直流电压，给蓄电池5充电，通过控制充电功率的大小和单相圆筒型永磁直线发电机7电流的大小，实现能量回收和电磁阻尼减震。
单相圆筒型永磁直线发电机7由电机线圈11、次级轴12、多个永磁体13和多个铁极14构成；单相高频变压器6由铁心8、多个初级线圈9和多个次级线圈10组成；
次级轴12穿过铁心8中心的轴向通孔且能沿着该通孔相对于铁心8做轴向移动；电机线圈11沿周向布置在铁心8的壁内，一个初级线圈9和一个次级线圈10相互靠近设置为一组线圈组，沿铁心8的轴向布置多组线圈组；
永磁体13和铁极14交替套在次级轴12上，相邻永磁体13的充磁方向相异，它们共同组成了发电机的运动部件。(所谓相邻的就是与自己离的最近的永磁体13，因为每两个永磁体13之间都有一个铁极14，所以相邻永磁体13并不是指紧密接触的两个相邻的相邻永磁体14)。
铁心8的壁上开设多个周向槽15和多个轴向槽16；周向槽15中嵌有电机线圈11,周向槽15的开口开在铁心8的内壁；轴向槽16中嵌有初级线圈9和次级线圈10；铁心8的材料为高频损耗小、导磁性能良好的材料。
铁心8的材料选择软磁复合材料(smc)，或非晶合金、或纳米晶等材料。
所述的初级线圈9、次级线圈10和电机线圈11由多匝电磁线绕制而成；初级线圈9和次级线圈10都与电机线圈11垂直，初级线圈9和次级线圈10套住电机线圈11。
初级线圈9与次级线圈10的数量相同，均为n；电机线圈11与周向槽15的数量相同，为z；当n能被数a整除时，有b＝n/a，则n个初级线圈9或n个次级线圈10可以连接成b串a并结构，按照b串a并规则联结的n个初级线圈9和n个次级线圈10分别组成了单相高频变压器6的初级绕组19和次级绕组20，初级绕组19和次级绕组20中的a、b取值可以相同，也可以不同；同理，z个电机线圈11也可按如此规则处理联结，构成单相圆筒型永磁直线发电机7的电枢绕组21。(如图7所示，所谓b串a并，就n个线圈中分为a个并联支路，每个并联支路中由b个线圈串联而成！)
通有电流的初级线圈9和次级线圈10在铁心8中产生的变压器磁力线17沿铁心8的周向分布；通有电流的电机线圈11在铁心8中产生的电机磁力线18为径向-轴向的闭合曲线；变压器磁力线17与电机磁力线18垂直正交。(如图9所示！)
下面结合附图进行进一步的详细说明：
如图1所示，一种固态变压器复合圆筒形直线发电机的再生减震器包括一体化电机/变压器1、pwm整流器2、固态变压器3、蓄电池5；一体化电机/变压器1由单相高频变压器6和单相圆筒型永磁直线发电机7组成；igbt开关4和单相高频变压器6构成了固态变压器3。
一体化电机/变压器1中的单相圆筒型永磁直线发电机7是将汽车悬架的动能转化为电能的装置，输出交流电；pwm整流器2与单相圆筒型永磁直线发电机7的电枢绕组21相连接，将电机输出的交流电整流成直流电；一体化电机/变压器1中的单相高频变压器6是电压变换元件，它与八个igbt开关4组成了固态变压器3，将pwm整流器2输出的直流电变换成与蓄电池5电压等级相匹配的直流电；pwm整流器2与固态变压器3共同实现了高电压转换比，如将10v电压转换为300v直流电压。固态变压器3输出的直流电在给蓄电池5充电时，通过控制igbt开关4的占空比实现充电功率的大小和单相圆筒型永磁直线发电机7电流的大小的控制，实现能量回收和电磁阻尼减震。
如图2、图3、图4所示，一体化电机/变压器1由铁心8、初级线圈9、次级线圈10、电机线圈11、永磁体13、铁极14和次级轴12组成；永磁体13和铁极14间隔套在次级轴12上，相邻永磁体13的充磁方向相异(如图3箭头所示)，它们共同组成了单相圆筒型永磁直线发电机7的运动部件。
如图5所示，铁心8上开设多个周向槽15和多个轴向槽16，铁心8的材料必须高频损耗小、导磁性能良好，可以选择软磁复合材料(smc)，或非晶合金、或纳米晶等材料。
如图1、图6、图7所示，初级线圈9、次级线圈10和电机线圈11由多匝电磁线绕制而成；初级线圈9、次级线圈10和电机线圈11根据需要各自进行串、并联组合，分别组成了单相高频变压器6的初级绕19和次级绕组20、单相圆筒型永磁直线发电机7的电枢绕组21；如图7中初级线圈9两串5并构成初级绕19，次级线圈10串联构成次级绕组20；初级线圈9和次级线圈10都与电机线圈11垂直。
如图8所示，铁心8、多个初级线圈9、多个次级线圈10组成了单相高频变压器6，轴向槽16中嵌有初级线圈9和次级线圈10；通有电流的初级线圈9和次级线圈10在铁心8中产生的变压器磁力线17沿周向分布。
如图9所示，铁心8、多个电机线圈11、次级轴12、多个永磁体13和多个铁极14组成了单相圆筒型永磁直线发电机7；永磁体13和铁极14间隔套在次级轴12上，相邻永磁体13的充磁方向相异，它们共同组成了发电机的运动部件；通有电流的电机线圈11在铁心8中产生的电机磁力线18为径向辐射分布；变压器磁力线17与电机磁力线18垂直正交。