专利名称：具有能量转换功能的汽车磁电减震器及其电压转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车行进中产生的震动能量的回收装置。
背景技术：
汽车在行驶过程中，路面通过车轮作用于车架或车身与车桥间受到震动， 产生上下往复相对运动的震动能量，现有的汽车液力减震器能够将震动能量 进行衰减，然后转化成热能散发到大气中，对所衰减的震动能量不能够回收 利用。另外，所述液力减震器是利用油液作为吸收和转化汽车震动能量的介 质，因此存在易渗漏油液、使用寿命短、易燃、易爆、易污染环境等问题。
现有技术中的单圆筒直线电机结构的电磁减震器，能够将输入的震动能 量转化为电能，实现了能量的回收，但，该种减震器的能量转换效率低，并 且该种减震器的技术还处于理论阶段，该种减震器的产品还处于初研阶段， 难以产业化和推广应用。
实用新型内容
为了解决现有的液力减震器不能够实现能量回收，以及现有的单圆筒直 线电机结构的电磁减震器的能量转化效率低、不能够产业化的问题，本实用 新型提出了一种具有能量转换功能的汽车磁电减震器及其电压转换器。
本实用新型所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器包括定子、振子、 定子端盖、振子端盖和接线端，所述定子包括外定子和内定子，所述外定子 是圆筒形，所述外定子的内侧壁上固定有外定子绕组，定子端盖固定在外定 子的上端，内定子是圆柱形，所述内定子位于外定子的腔体内，并且与所述 外定子同轴，所述内定子的上端固定在定子端盖上，所述内定子的外侧壁固 定有内定子绕组，振子是圆筒形，并且所述振子的下部圆筒直径小于上部圆 筒的直径，上部圆筒的内侧壁上间隔固定有多个极靴和永久磁钢，并且每个 永久磁钢的极化方向相同，所述振子插入内定子与外定子之间的环形腔体内， 并且所述振子的上部圆筒全部位于所述环形腔体内，振子和内定子、外定子 之间滑动连接，并且所述振子的上部圆筒与内定子绕组、外定子绕组之间留 有气隙，振子端盖固定在振子的下部圆筒的端部，接线端固定在外定子的外侧壁上；外定子绕组和所述内定子绕组的同相绕组串联后星形连接形成三相 绕组，所述三相绕组的中心点与接线端的N端连接，所述三相绕组的三个末 端分别连接接线端的U端、V端和W端。
与上述汽车磁电减震器配合使用的电压转换器，包括输入端子和整流电 路，所述输入端子有四个输入端，分别为U端、V端、W端和N端，整流 电路包括六个整流二极管、四个电容、 一个压敏电阻、电感、滤波电容、限 流电位器和保护二极管，第一个二极管的阳极连接输入端子的U端，所述第 一个二极管的阴极同时连接第三个电容的一端和第四个二极管的阳极，所述 第三个电容的另一端连接输入端子的N端；第二个二极管的阳极连接输入端 子的V端，所述第二个二极管的阴极同时连接第二个电容的一端和第五个二 极管的阳极，所述第二个电容的另一端连接输入端子的N端，第三个二极管 的阳极连接输入端子的W端，所述第三个二极管的阴极同时连接第一个电容 的一端和第六个二极管的阳极，所述第一个电容的另一端连接输入端子的N 端，所述第四个二极管的阴极同时连接第五个二极管的阴极、第六个二极管 的阴极、压敏电阻的一端、电感的一端和第四个电容的一端，所述第四个电 容的另一端和所述压敏电阻的另一端同时连接输入端子的N端；所述电感的 另一端同时连接第五电容的一端和限流电位器的一端，所述第五电容的另一 端连接输入端子的N端，所述限流电位器的另一端连接保护二极管的阳极， 所保护二极管的阴极是正极输出端，输入端子的N端是负极输出端。
本实用新型的优点有
本实用新型的具有能量转换功能的汽车磁电减震器利用电磁力替代传统 的液力减震器的阻尼力作为吸收和转化震动能量的介质，因此，它节省了传 统的液力减震器要求高密闭性的液力传递部件，降低了加工制造成本，避免 了传统的液力减震器易渗漏油液，使用寿命短，易燃，易爆，易污染环境的 弊端，将有害的震动能量，转化成有利的电能供给本车其它用电器使用，降 低了本车油耗，减少了废气排放，保护了环境，磁电减震器是用电磁力作为 吸收和转化震动能量的执行器件。传统的电控悬架普遍采用通过电动机或电 磁铁以及压电原件机构调节液力减震器的阻尼孔截面的大小，改变油液产生 的阻尼力大小，阻尼转换机构结构复杂，与其相比，本实用新型的这种汽车磁电减震器具有执行速度快捷，性能平稳舒适优越，运行安全可靠，结构简 单，维修简便，容易实现大批量生产制造。
本实用新型的电压转换器与本实用新型的汽车磁电减震器配合使用，能 够将汽车磁电减震器转换的电能回收利用，即可实现提高汽车同比油耗的续 驶里程，增加节能环保等优点，又可作为该汽车进一步升级配备驱动器实现 提高该汽车底盘的通过性的执行机构。很小的投入即可更大程度的提高了汽 车的性价比。
图1是本实用新型的具有能量转换功能的汽车磁电减震器的结构示意
图，图2是具体实施方式
二中所述的汽车磁电减震器的结构示意图，图3是 本实用新型的汽车磁电减震器应用时的装配位置示意图。图4是本实用新型 的汽车磁电减震器的电压转换器的电路结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一本实施方式所述的具有能量转换功能的汽车磁电减 震器包括定子、振子5、定子端盖l、振子端盖16和接线端3，所述定子包 括外定子8和内定子12，所述外定子8是圆筒形，所述外定子8的内侧壁上 固定有外定子绕组9，定子端盖1固定在外定子8的上端，内定子12是圆柱 形，所述内定子12位于外定子8的腔体内，并且与所述外定子8同轴，所述 内定子12的上端固定在定子端盖1上，所述内定子12的外侧壁固定有内定 子绕组ll，振子5是圆筒形，并且所述振子5的下部圆筒直径小于上部圆筒 的直径，上部圆筒的内侧壁上间隔固定有多个极靴6和永久磁钢7，并且每 个永久磁钢7的极化方向相同，所述振子5插入内定子12与外定子8之间的 环形腔体内，并且所述振子5的上部圆筒全部位于所述环形腔体内，振子5 和内定子12、外定子8之间滑动连接，并且所述振子5的上部圆筒与内定子 绕组ll、外定子绕组9之间留有气隙，振子端盖16固定在振子5的下部圆 筒的端部，接线端3固定在外定子8的外侧壁上；外定子绕组9和所述内定 子绕组11的同相绕组串联后星形连接形成三相绕组，所述三相绕组的中心点 与接线端3的N端连接，所述三相绕组的三个末端分别连接接线端3的U端、 V端和W端。本实施方式的接线端3为电能信号的输入/输出端，在实际应用的时候，
当需要输出电能的时候，该接线端3与整流电路的输入端相连接；当需要输
入驱动控制信号的时候，该接线端3与驱动器的输出信号端相连接。
本实施方式的外定子绕组9可以通过环氧树脂固封在外定子8的磁轭上。 本实施方式的内定子绕组11通过环氧树脂固封在内定子12的磁轭上。 本实施方式的外定子8、内定子12与定子端盖之间都采用螺纹连接。 本实施方式的极靴6与永久磁钢7通过厌氧胶粘固在振子5的内侧壁上。 本实施方式的振子端盖16与振子5之间采用螺纹连接。 本实施方式所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器具有可逆性，即 可以将震动能量转换成电能，还可以通过电能控制输出所需要的电磁阻尼力。 当将接线端3与现有的电机驱动装置的驱动输出信号连接时，就能够通过调 节电磁回路阻抗可直接实现更快速的执行电子悬架控制单元ECU经传感器 采集的各种相关信号适时处理后发出的信号，使车轮上下跳动时减震器压缩 冲程和伸张冲程双向阻尼力的调节，可实现汽车弯道行驶时大半径侧与小半 径侧，减震器阻尼力度的调整，减小由于离心力造成的车体外倾的现象，提 高汽车的驾驶安全性和舒适性。当将接线端3与整流电路相连接的时候，就 可以将三相绕组中产生的电能调节后输出。
本实施方式所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器在应用的时候， 参见图4所示，所述汽车磁电减震器17固定安装在汽车悬架系统中，安装方 式与现有的汽车磁电减震器的安装方式相同，具体安装方式为将本实施方 式所述的汽车磁电减震器17与弹性元件19并联固定在车轮30的车桥或悬架 20与车架18之间，所述汽车磁电减震器17的定子端盖1与车轮30的车桥 或悬架20连接，所述汽车磁电减震器17的振子端盖16与车架18连接，汽 车磁电减震器17的接线端3与整流调压电路24的输入端连接，所述整流调 压电路24的输出端连接受电器或者储电装置23。
在汽车行进的过程中，由于路面的不平整导致车体的颠簸，使得车轮30 与车架18之间产生上下往复的相对运动，进而带动本实施方式的汽车磁电减 震器17的振子端盖16与定子端盖1的往复的相对运动，使得振子5与定子 之间产生往复的相对运动，即振子5不断地在快速压縮冲程(车身和车桥相互靠近)和伸张冲程(车身和车桥相互远离)之间往复震动，内定子绕组ll
和外定子绕组9不断地切割振子5产生的磁力线，使得在内定子绕组11和外 定子绕组9中获得瞬时的交变电能，进而产生电磁阻尼力起到减振的作用， 定子上的绕组将电磁阻尼力转换成电能，通过接线端子输出。
具体实施方式
二本实施方式所述的具有能量转换功能的汽车磁电减
震器是在具体实施方式
一的基础之上，增加了外定子铁芯91和内定子铁芯 111，所述外定子铁芯91和内定子铁芯111均是由多个环形铁芯单元组成， 所述外定子铁芯91的多个环形铁芯单元间隔均匀的固定在外定子8的内侧壁 上，外定子绕组9嵌入所述多个环形铁芯单元的中间，所述内定子铁芯lll 的多个环形铁芯单元间隔均匀的固定在内定子12的外侧壁上，内定子绕组 11嵌入所述多个环形铁心单元中间。
具体实施方式
三本实施方式所述的具有能量转换功能的汽车磁电减 震器是在具体实施方式
一或二的基础之上，增加了上缓冲垫2和下缓冲垫14， 上缓冲垫2固定在定子端盖1上，并位于外定子8和内定子12之间，下缓冲 垫14与所述上缓冲垫2相对应固定在外定子8和内定子12之间形成的腔体 的底部。
本实施方式增加的上缓冲垫2和下缓冲垫14能够防止震动幅度过大的时 候，振子5的上部圆筒与定子之间产生硬性撞击，提高减震性能、增加产品 的使用寿命。 '
具体实施方式
四本实施方式所述的具有能量转换功能的汽车磁电减 震器是在具体实施方式
一、二或三的基础之上，增加了振子导向轴承4，所 述振子导向轴承4固定在振子5的上部圆筒的外侧壁上端部，所述振子5与 外定子8通过所述振子导向轴承4滑动连接。
本实施方式增加的振子导向轴承4能够使振子12在运行过程中与外定子 8之间的气隙保持不变，使工作性能更稳定。
具体实施方式
五本实施方式所述的具有能量转换功能的汽车磁电减 震器是在具体实施方式
一、二、三或四的基础之上，增加了内定子导向轴承 15，所述内定子导向轴承15固定在内定子12的下部外侧壁上，振子5与内 定子12通过所述内定子导向轴承15滑动连接。本实施方式增加的内定子导向轴承15能够使振子12在运行过程中与内 定子之间的气隙保持不变，使工作性能更稳定。
具体实施方式
六本实施方式所述的是与具体实施方式
一至五任一实 施方式所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器配合使用的电压转换器，
本实施方式所述的电压转换器包括输入端子21和整流电路22，所述输入端 子21有四个输入端，分别为U端、V端、W端和N端，整流电路22包括 六个整流二极管、四个电容、 一个压敏电阻RY1、电感L、滤波电容C5、限 流电位器Rl和保护二极管D8，第一个二极管Dl的阳极连接输入端子21的 U端，所述第一个二极管D1的阴极同时连接第三个电容C3的一端和第四个 二极管D4的阳极，所述第三个电容C3的另一端连接输入端子21的N端； 第二个二极管D2的阳极连接输入端子21的V端，所述第二个二极管D2的 阴极同时连接第二个电容C2的一端和第五个二极管D5的阳极，所述第二个 电容C2的另一端连接输入端子21的N端，第三个二极管D3的阳极连接输 入端子21的W端，所述第三个二极管D3的阴极同时连接第一个电容Cl的 一端和第六个二极管D6的阳极，所述第一个电容Cl的另一端连接输入端子 21的N端，所述第四个二极管D4的阴极同时连接第五个二极管D5的阴极、 第六个二极管D6的阴极、压敏电阻RY1的一端、电感L的一端和第四个电 容C4的一端，所述第四个电容C4的另一端和所述压敏电阻RY1的另一端 同时连接输入端子21的N端；所述电感L的另一端同时连接第五个电容C5 的一端和限流电位器R1的一端，所述第五个电容C5的另一端连接输入端子 21的N端，所述限流电位器R1的另一端连接保护二极管D8的阳极，所述 保护二极管D8的阴极是正极输出端，输入端子21的N端是负极输出端。
在实际应用的时候，本实施方式的电压转换器的输入端子21的U端、V 端、W端和N端分别与具体实施方式
一至五中任一实施方式所述的汽车磁电 减震器的接线端的对应端相连接，再将本实施方式的正极输出端和负极输出 端分别连接到蓄能设备23的正极和负极，所述蓄能设备23 —般是车载蓄电 池，或者电瓶。
本实施方式中的第一个电容Cl至第三个电容C3起到倍压整流的作用， 整流后的电能暂存于第四滤波电容C4中，第一压敏电阻RY1对整流后的电压信号起到消峰限压保护的作用。
本实施方式中的电感L起到平波、抑制电压信号突变的作用。 本实施方式中的保护二极管D8能够防止储能设备23中的电能反向流回 到整流电路中。
在实际应用的时候，可以通过调整本实施方式中的限流电位器R1，实现 调整本实施方式的电压转换器的输出功率的大小，以便于适应不同储能设备 23的充电需要，同时还实现了对电磁阻尼力大小的调整。
本实施方式的电压转换器与具体实施方式
一至五任一实施方式所述的汽 车磁电减震器配合使用，实现了汽车震动能量回收再利用目的。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
六所述的电压转换器的 区别在于，采用晶闸管G1替换限流电位器R1，所述晶闸管G1的源极连接 电感L的一端，所述晶闸管G1的漏极连接保护二极管D8的阳极。
本实施方式通过晶闸管G1来实现控制输出电流的大小的功能，在实际 应用的时候，通过调整控制晶闸管G1的导通与关断的脉冲信号的占空比， 达到控制本实施方式所述的电压转换器的输出功率的大小，使输出电流的可 控性更强。根据车体的实际情况，可以将晶闸管Gl的栅极与车原有的电子 悬架控制单元ECU的控制输出端连接，实现自动调整的功能。
权利要求1、具有能量转换功能的汽车磁电减震器，其特征在于它包括定子、振子(5)、定子端盖(1)、振子端盖(16)和接线端(3)，所述定子包括外定子(8)和内定子(12)，所述外定子(8)是圆筒形，所述外定子(8)的内侧壁上固定有外定子绕组(9)，定子端盖(1)固定在外定子(8)的上端，内定子(12)是圆柱形，所述内定子(12)位于外定子(8)的腔体内，并且与所述外定子(8)同轴，所述内定子(12)的上端固定在定子端盖(1)上，所述内定子(12)的外侧壁固定有内定子绕组(11)，振子(5)是圆筒形，并且所述振子(5)的下部圆筒直径小于上部圆筒的直径，上部圆筒的内侧壁上间隔固定有多个极靴(6)和永磁钢(7)，并且所述永磁钢(7)的极化方向相同，所述振子(5)插入内定子(12)与外定子(8)之间的环形腔体内，并且所述振子(5)的上部圆筒全部位于所述环形腔体内，振子(5)和内定子(12)、外定子(8)之间滑动连接，并且所述振子(5)的上部圆筒与内定子绕组(11)、外定子绕组(9)之间留有气隙，振子端盖(16)固定在振子(5)的下部圆筒的端部，接线端(3)固定在外定子(8)的外侧壁上；外定子绕组(9)和所述内定子绕组(11)的同相绕组串联后星形连接形成三相绕组，所述三相绕组的中心点与接线端(3)的N端连接，所述三相绕组的三个末端分别连接接线端(3)的U端、V端和W端。
2、 根据权利要求1所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器，其特征在于所述外定子绕组(9)通过环氧树脂固封在外定子(8)的磁轭上，所述内定子绕组(11)通过环氧树脂固封在内定子(12)的磁轭上，所述极靴(6)与永磁钢(7)通过厌氧胶粘固在振子(5)的内侧壁上。
3、 根据权利要求1所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器，其特征在于所述外定子(8)、内定子(12)与定子端盖之间都采用螺纹连接。
4、 根据权利要求1所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器，其特征在于所述振子端盖(16)与振子(5)之间采用螺纹连接。
5、 根据权利要求1所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器，其特征在于它增加了外定子铁芯(91)和内定子铁芯(111)，所述外定子铁芯(91)和内定子铁芯(111)均是由多个环形铁芯单元组成，所述外定子铁芯(91)的多个环形铁芯单元间隔均匀的固定在外定子(8)磁轭的内侧壁上，外定子绕组(9)嵌入所述多个环形铁芯单元的中间，所述内定子铁芯(111)的多个环形铁芯单元间隔均匀的固定在内定子的磁轭的外侧壁上，内定子绕组(11)嵌入所述多个环形铁芯单元中间。
6、 根据权利要求1所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器，其特征在于它增加了上缓冲垫(2)和下缓冲垫(14)，上缓冲垫(2)固定在定子端盖(1)上，并位于外定子(8)和内定子(12)之间，下缓冲垫(14)与所述上缓冲垫(2)相对应固定在外定子(8)和内定子(12)之间形成的腔体的底部。
7、 根据权利要求1所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器，其特征在于它增加了振子导向轴承(4)，所述振子导向轴承(4)固定在振子(5)的上部圆筒的外侧壁上端部，所述振子(5)与外定子(8)通过所述振子导向轴承(4)滑动连接。
8、 根据权利要求1所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器，其特征在于它增加了内定子导向轴承(15),所述内定子导向轴承(15)固定在内定子(12)的下部外侧壁上，振子(5)与内定子(12)通过所述内定子导向轴承(15)滑动连接。
9、 与权利要求1至8任一权利要求所述的具有能量转换功能的汽车磁电减震器配合使用的电压转换器，其特征在于它包括输入端子(21)和整流电路(22)，所述输入端子(21)有四个输入端，分别为U端、V端、W端和N端，整流电路(22)包括六个整流二极管、四个电容、 一个压敏电阻(RY1)、电感(L)、滤波电容(C5)、限流电位器(Rl)和保护二极管(D8)，第一个二极管(Dl)的阳极连接输入端子(21)的U端，所述第一个二极管(Dl)的阴极同时连接第三个电容(C3)的一端和第四个二极管(D4)的阳极，所述第三个电容(C3)的另一端连接输入端子(21)的N端；第二个二极管(D2)的阳极连接输入端子(21)的V端，所述第二个二极管(D2)的阴极同时连接第二个电容(C2)的一端和第五个二极管(D5)的阳极，所述第二个电容(C2)的另一端连接输入端子(21)的N端，第三个二极管(D3)的阳极连接输入端子(21)的W端，所述第三个二极管(D3)的阴极同时连接第一电容(Cl)的一端和第六个二极管(D6)的阳极，所述第一电容(Cl)的另一端连接输入端子(21)的N端，所述第四个二极管(D4)的阴极同时连接第 五个二极管(D5)的阴极、第六个二极管(D6)的阴极、压敏电阻(RY1) 的一端、电感(L)的一端和第四个电容(C4)的一端，所述第四个电容(C4) 的另一端和所述压敏电組(RY1)的另一端同时连接输入端子(21)的N端； 所述电感(L)的另一端同时连接第五电容(C5)的一端和限流电位器(Rl) 的一端，所述第五电容(C5)的另一端连接输入端子(21)的N端，所述限 流电位器(Rl)的另一端连接保护二极管(D8)的阳极，所保护二极管(D8) 的阴极是正极输出端，输入端子(21)的N端是负极输出端。
10、根据权利要求9所述的电压转换器，其特征在于它采用晶闸管(G1) 替换限流电位器(Rl)，所述晶闸管(Gl)源极连接电感(L)的一端，所述 晶闸管(Gl)的漏极连接保护二极管(D8)的阳极。
专利摘要具有能量转换功能的汽车磁电减震器及其电压转换器，涉及一种汽车减震装置和电压转换装置。它解决了现有汽车减震器无能量回收功能或者回收率低的问题。汽车磁电减震器的外定子是圆筒形，内定子是圆柱形，内定子和外定子固定在定子端盖上，内定子位于外定子的腔体内，内定子绕组和外定子绕组组成星形连接的三相绕组，圆筒形的振子上间隔固定有极靴和永久磁钢，振子插入内定子与外定子之间的环形腔体内，并与内定子、外定子之间都留有气隙，定子绕组的四个端子通过接线端引出；与汽车磁电减震器配合使用的电压转换器的输入端子与汽车磁电减震器的接线端相对应，整流电路将输入的三相交流电转换成直流电压输出。本实用新型适用于各种汽车的减震系统。
文档编号H02M7/06GK201344225SQ200920098919
公开日2009年11月11日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者刘永利, 许中昕, 许泽生 申请人:许中昕