一种线型电磁阻尼器及其控制方法与流程

本发明涉及电磁阻尼器技术领域，具体涉及一种线型电磁阻尼器及其控制方法。

背景技术：

当磁铁从一个闭合回路铝管中间穿过时，磁铁会受到与重力方向相反的作用力。因为磁铁会使铝管得磁生电，铝管相当于闭合回路，使得反向电动势来阻碍磁铁下落的速度，形成缓冲。该现象的理论来自与楞次定律的“来拒去留”，根据公式e＝blv(公式解释：e为感应电动势，l为线圈的电感量，b为磁铁感应的强度，v为速度)。当感应线圈和磁铁强度为常数，当速度v越快，那么感应电动势e就越大，感应电压越高，磁铁的缓冲阻碍就愈大。由于是闭合回路，当感应电动势e越大，同时反电动势也越大。

现有的缓存器包括直线液压缓冲器、电机式非通电电磁缓冲器、插电式电磁缓冲器等等。所述直线液压缓冲器的缺点为：液压缓冲器生产要求工艺复杂；受温度影响严重，北方室外基本不能使用；机械磨损严重，时间长容易坏。所述含有弹簧的直线液压缓冲器的缺点为：容易出现弹簧损坏、完全非弹性形变的现象。所述电机式非通电电磁缓冲器的缺点为：接拿电机来做减速的结构复杂，容易损坏；直线式的非通电电磁缓冲器不能多级或者柔性调节缓冲。所述插电式电磁缓冲器的缺点为：必须通电才能工作，由通电产生的磁来产生缓冲力，只能把缓冲做到一个调节等级。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种线型电磁阻尼器及其控制方法，以解决上述背景技术中的缺点。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种线型电磁阻尼器包括线型感应线圈单元、线型磁体单元、导轨、移动组件和缓冲控制单元；

所述线型感应线圈单元或所述线型磁体单元设置于所述导轨的底部内；所述移动组件设置于所述导轨上且与所述导轨动配合；所述线型磁体单元或所述线型感应线圈单元设置于所述移动组件的底部下；所述缓冲控制单元与所述线型感应线圈单元连接；当所述线型感应线圈单元与线型磁体单元相对位移且发生电磁切割磁力线时，所述线型感应线圈单元向缓冲控制单元输出感应信号；

所述线型磁体单元用于使线型感应线圈单元切割所述线型磁体单元产生的磁力线；

所述导轨用于使移动组件沿着导轨的导向进行移动；

所述缓冲控制单元用于接收所述线型感应线圈单元产生的电信号，并实现缓冲阻力可调。

进一步地，所述线型感应线圈单元为直线条型感应线圈单元、曲线条型感应线圈单元或弧线条型感应线圈单元；所述线型磁体单元为直线条型磁体单元、曲线条型磁体单元或弧线条型磁体单元。

进一步地，所述线型感应线圈单元包括n个线圈组合；所述线圈组合包括从左到右依次呈线型排列的第一相感应线圈、第二相感应线圈和第三相感应线圈；各个线圈组合的第一相感应线圈的一个线端依次串联连接；各个线圈组合的第二相感应线圈的一个线端依次串联连接；各个线圈组合的第三相感应线圈的一个线端依次串联连接；位于所述线型感应线圈单元一端的线圈组合的第一相感应线圈的另一个线端、第二相感应线圈的另一个线端与第三相感应线圈的另一个线端电性短接。

进一步地，所述线型磁体单元包括n个极性相间取反的依次呈线型排列的磁体；第奇数个磁体位于所述线型磁体单元一侧面的一端为正极，第偶数个磁体位于所述线型磁体单元一侧面的一端为负极。

进一步地，所述导轨为中空槽型结构；所述导轨于高度方向的顶部设有与移动组件进行滑动/滚动配合的导向结构。

进一步地，所述移动组件包括门板和多个安装于门板底部的滑轮机构；各个滑轮机构与所述导轨进行滚动导向配合。

进一步地，所述缓冲控制单元包括三相整流电路模块；位于所述线型感应线圈单元另一端的线圈组合为信号输出线圈组合；所述三相整流电路模块的交流输入侧分别与所述信号输出线圈组合的第一相感应线圈的另一个线端、所述信号输出线圈组合的第二相感应线圈的另一个线端、所述信号输出线圈组合的第三相感应线圈的另一个线端电性连接。

进一步地，所述缓冲控制单元还包括由若干个二极管依次串联而成的二极管串联组；所述二极管串联组的负极末端接地；所述二极管串联组的正极末端与所述三相整流电路模块的直流输出侧电性连接。

进一步地，所述缓冲控制单元还包括总开关；所述三相整流电路模块的直流输出侧、所述总开关、所述二极管串联组的正极末端依次串联连接；所述总开关用于控制串联电路的通断。

进一步地，所述缓冲控制单元还包括至少一个短接开关；所述二极管串联组包括至少一个调级二极管组；所述调级二极管组由所述二极管串联组中的若干个依次串联连接的二极管组成；所述调级二极管组与所述短接开关一一对应地并联连接。

进一步地，所述缓冲控制单元还包括mcu模块、信号处理电路模块、pwm控制开关模块和电源稳压滤波电路模块；所述信号处理电路模块的信号输入侧分别与对应的所述信号输出线圈组合的第一相感应线圈的另一个线端、所述信号输出线圈组合的第二相感应线圈的另一个线端、所述信号输出线圈组合的第三相感应线圈的另一个线端电性连接；所述电源稳压滤波电路模块分别与所述mcu模块、所述三相整流电路模块的直流输出侧进行电性连接；所述二极管串联组的负极末端通过所述pwm控制开关模块接地；所述pwm控制开关模块的控制端与mcu模块电性连接。

进一步地，所述缓冲控制单元还包括调节信号输入电路模块；所述调节信号输入电路模块与mcu模块电性连接；所述调节信号输入电路模块用于向mcu模块输入可调节的模拟信号。

一种线型电磁阻尼器的控制方法，应用于如上所述的线型电磁阻尼器，该控制方法包括以下步骤：

s1，读取所述线型感应线圈单元的输出电信号；

s2，通过所述线型感应线圈单元的输出电信号识别所述移动单元的移动速度及方向；

s3，根据所述移动单元的移动速度及方向，控制所述缓冲控制单元对地导通的电压阈值及所述缓冲控制单元对地导通的开关状态。

本发明的有益效果为：

本发明的一种线型电磁阻尼器，通过缓冲控制单元控制线型感应线圈单元对地的导通，使线型感应线圈单元对线型磁体单元的缓冲力可调，既可以调节线型磁体单元本发明获得缓冲力的速度阈值，又可以多级或柔性调节线型磁体单元获得的缓冲力的大小。本发明具有结构简单、无需额外增加电源、部件之间的摩擦力小、部件不容易损坏、产品的使用寿命高，维护成本低、环境适应力强的优点。

附图说明

图1为本发明的一种线型电磁阻尼器的立体示意图；

图2为本发明的一种线型电磁阻尼器的结构剖视示意图；

图3为本发明的一种线型电磁阻尼器的左视图；

图4为本发明的一种线型电磁阻尼器的结构原理图；

图5为本发明的缓冲控制单元的电路原理图；

图6为本发明的线型感应线圈单元输出的交流波形图；

图7为本发明的线型感应线圈单元的绕组连接原理图；

图8为本发明的一种线型电磁阻尼器的控制方法的工作流程图；

附图标记说明：

线型感应线圈单元——1；线型磁体单元——2；导轨——3；移动组件——4；缓冲控制单元——5；线圈组合——11；第一相感应线圈——111；第二相感应线圈——112；第三相感应线圈——113；磁体——21；门板——41；滑轮机构——42；三相整流电路模块——51；二极管串联组——52；调级二极管组——521；总开关——53；短接开关——54；mcu模块——55；信号处理电路模块——56；pwm控制开关模块——57；电源稳压滤波电路模块——58；调节信号输入电路模块——59。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例1

如图1-5所示，一种线型电磁阻尼器包括线型感应线圈单元1、线型磁体单元2、导轨3、移动组件4和缓冲控制单元5；

所述线型感应线圈单元1设置于所述导轨3的底部内；所述移动组件4设置于所述导轨3上且与所述导轨3动配合；所述线型磁体单元2设置于所述移动组件4的底部下；所述缓冲控制单元5与所述线型感应线圈单元1连接；当所述线型感应线圈单元1与线型磁体单元2相对位移且发生电磁切割磁力线时，所述线型感应线圈单元1向缓冲控制单元5输出感应信号；

所述线型磁体单元2用于在移动过程中使线型感应线圈单元1切割所述线型磁体单元2产生的磁力线；

所述导轨3用于使移动组件4沿着导轨3的导向进行移动；

所述移动组件4用于使所述线型磁体单元2移动；

所述缓冲控制单元5用于接收所述线型感应线圈单元1产生的电信号，并实现缓冲阻力可调。

实施例2

实施例2为实施例1的进一步优化；

如图1-5所示，所述线型感应线圈单元1为直线条型感应线圈单元、曲线条型感应线圈单元或弧线条型感应线圈单元；所述线型磁体单元2为直线条型磁体单元、曲线条型磁体单元或弧线条型磁体单元。

实施例3

实施例3为实施例1的进一步优化；

如图1-5所示，所述线型感应线圈单元1包括n个线圈组合11；各个线圈组合11从左到右依次呈线型设置于所述导轨3的底部内；所述线圈组合11包括从左到右依次呈线型排列的第一相感应线圈111、第二相感应线圈112和第三相感应线圈113；各个线圈组合11的第一相感应线圈111的一个线端依次串联连接；各个线圈组合11的第二相感应线圈112的一个线端依次串联连接；各个线圈组合11的第三相感应线圈113的一个线端依次串联连接；位于所述线型感应线圈单元1一端的线圈组合11的第一相感应线圈111的另一个线端、第二相感应线圈112的另一个线端与第三相感应线圈113的另一个线端电性短接。

实施例4

实施例4为实施例1-3中任意一个实施例的进一步优化；

如图1-5所示，所述线型磁体单元2包括n个极性相间取反的依次呈线型排列的磁体21；第奇数个磁体21位于所述线型磁体单元2一侧面的一端为正极，第偶数个磁体21位于所述线型磁体单元2一侧面的一端为负极。

实施例5

实施例5为实施例1的进一步优化；

如图1-5所示，所述导轨3为中空槽型结构；所述导轨3于长度方向的一侧部的内槽底面设有所述线型感应线圈单元1；所述导轨3于高度方向的顶部设有与移动组件4进行滑动/滚动配合的导向结构。

实施例6

实施例6为实施例1或3的进一步优化；

如图1-5所示，所述移动组件4包括门板41和多个安装于门板41底部的滑轮机构42；各个滑轮机构42与所述导轨3进行滚动导向配合。

实施例7

实施例7为实施例2的进一步优化；

如图2、图5、图6、图7所示，所述缓冲控制单元5包括三相整流电路模块51；位于所述线型感应线圈单元1另一端的线圈组合11为信号输出线圈组合11；所述三相整流电路模块51的交流输入侧分别与所述信号输出线圈组合11的第一相感应线圈111的另一个线端、所述信号输出线圈组合11的第二相感应线圈112的另一个线端、所述信号输出线圈组合11的第三相感应线圈113的另一个线端电性连接。

实施例8

实施例8为实施例7的进一步优化；

如图2、图5、图6、图7所示，所述缓冲控制单元5还包括由若干个二极管依次串联而成的二极管串联组52；所述二极管串联组52的负极末端接地；所述二极管串联组52的正极末端与所述三相整流电路模块51的直流输出侧电性连接。

实施例9

实施例9为实施例8的进一步优化；

如图2、图5、图6、图7所示，所述缓冲控制单元5还包括总开关53；所述三相整流电路模块51的直流输出侧、所述总开关53、所述二极管串联组52的正极末端依次串联连接；所述总开关53用于控制串联电路的通断。

实施例10

实施例10为实施例8的进一步优化；

如图2、图5、图6、图7所示，所述缓冲控制单元5还包括至少一个短接开关54；所述二极管串联组52包括至少一个调级二极管组；所述调级二极管组由所述二极管串联组52中的若干个依次串联连接的二极管组成；所述调级二极管组与所述短接开关54一一对应地并联连接。

实施例11

实施例11为实施例8的进一步优化；

如图2、图5、图6、图7所示，所述缓冲控制单元5还包括mcu模块55、信号处理电路模块56、pwm控制开关模块57和电源稳压滤波电路模块58；所述信号处理电路模块56的信号输入侧分别与对应的所述信号输出线圈组合11的第一相感应线圈111的另一个线端、所述信号输出线圈组合11的第二相感应线圈112的另一个线端、所述信号输出线圈组合11的第三相感应线圈113的另一个线端电性连接；所述电源稳压滤波电路模块58分别与所述mcu模块55、所述三相整流电路模块51的直流输出侧进行电性连接；所述二极管串联组52的负极末端通过所述pwm控制开关模块57接地；所述pwm控制开关模块57的控制端与mcu模块55电性连接。

实施例12

实施例12为实施例11的进一步优化；

如图2、图5、图6、图7所示，所述缓冲控制单元5还包括调节信号输入电路模块59；所述调节信号输入电路模块59与mcu模块55电性连接；调节信号输入电路模块59包括可调电阻r13，用于向mcu模块55输入可调节的模拟信号。

实施例13

实施例13为实施例11的进一步优化；

如图2、图5、图6、图7所示，各个短接开关54由mcu模块55控制开关状态；优选地，所述短接开关54为继电器。

实施例14

如图2、图8所示，一种线型电磁阻尼器的控制方法，应用于以上任意一个实施例的线型电磁阻尼器，该控制方法包括以下步骤：

s1，读取所述线型感应线圈单元1的输出电信号；

s2，通过所述线型感应线圈单元1的输出电信号识别所述移动单元4的移动速度及方向；

s3，根据所述移动单元4的移动速度及方向，控制所述缓冲控制单元5对地导通的电压阈值及所述缓冲控制单元5对地导通的开关状态。

实施例15

实施例15为实施例14的进一步优化；

如图2、图6、图8所示，于s2中，通过所述线型感应线圈单元1的输出电信号的电压值识别所述移动单元4的移动速度；以及通过所述线型感应线圈单元1的输出电信号的交流正弦波最高位次序，识别所述移动单元4的移动方向。

实施例16

实施例16为实施例14的进一步优化；

如图2、图6、图8所示，于s3中，根据所述移动单元4的移动速度，通过设置与线型感应线圈单元1串联连接的二极管/二极管组的导通电压值从而控制所述缓冲控制单元5对地导通的电压阈值。

实施例17为实施例14的进一步优化；

如图2、图6、图8所示，于s3中，所述缓冲控制单元5对地导通的开关状态包括开关通断状态以及开关频率状态。

实施例17

一种线型电磁阻尼器包括线型感应线圈单元、线型磁体单元、导轨、移动组件和缓冲控制单元；

所述所述线型磁体单元设置于所述导轨的底部内；所述移动组件设置于所述导轨上且与所述导轨动配合；所述线型感应线圈单元设置于所述移动组件的底部下；所述缓冲控制单元与所述线型感应线圈单元连接；当所述线型感应线圈单元与线型磁体单元相对位移且发生电磁切割磁力线时，所述线型感应线圈单元向缓冲控制单元输出感应信号；

所述线型磁体单元用于使线型感应线圈单元切割所述线型磁体单元产生的磁力线；

所述导轨用于使移动组件沿着导轨的导向进行移动；

所述移动组件用于使所述线型感应线圈单元移动；

所述缓冲控制单元用于接收所述线型感应线圈单元产生的电信号，并实现缓冲阻力可调。

实施例18

实施例18为实施例17的进一步优化；

所述线型感应线圈单元为直线条型感应线圈单元、曲线条型感应线圈单元或弧线条型感应线圈单元；所述线型磁体单元为直线条型磁体单元、曲线条型磁体单元或弧线条型磁体单元。

实施例19

实施例19为实施例17的进一步优化；

所述线型感应线圈单元包括n个线圈组合；各个线圈组合从左到右依次呈线型设置于所述移动组件的底部下；所述线圈组合包括从左到右依次呈线型排列的第一相感应线圈、第二相感应线圈和第三相感应线圈；各个线圈组合的第一相感应线圈的一个线端依次串联连接；各个线圈组合的第二相感应线圈的一个线端依次串联连接；各个线圈组合的第三相感应线圈的一个线端依次串联连接；位于所述线型感应线圈单元一端的线圈组合的第一相感应线圈的另一个线端、第二相感应线圈的另一个线端与第三相感应线圈的另一个线端电性短接。

实施例20

实施例20为实施例17-19中任意一个实施例的进一步优化；

所述线型磁体单元包括n个极性相间取反的依次呈线型排列的磁体；第奇数个磁体位于所述线型磁体单元一侧面的一端为正极，第偶数个磁体位于所述线型磁体单元一侧面的一端为负极。

实施例21

实施例21为实施例17的进一步优化；

所述导轨为中空槽型结构；所述导轨于长度方向的一侧部的内槽底面设有所述线型磁体单元；所述导轨于高度方向的顶部设有与移动组件进行滑动/滚动配合的导向结构。

实施例22

实施例22为实施例17或19的进一步优化；

所述移动组件包括门板和多个安装于门板底部的滑轮机构；各个滑轮机构与所述导轨进行滚动导向配合。

实施例23

实施例23为实施例18的进一步优化；

所述缓冲控制单元包括三相整流电路模块；位于所述线型感应线圈单元另一端的线圈组合为信号输出线圈组合；所述三相整流电路模块的交流输入侧分别与所述信号输出线圈组合的第一相感应线圈的另一个线端、所述信号输出线圈组合的第二相感应线圈的另一个线端、所述信号输出线圈组合的第三相感应线圈的另一个线端电性连接。

实施例24

实施例24为实施例23的进一步优化；

所述缓冲控制单元还包括由若干个二极管依次串联而成的二极管串联组；所述二极管串联组的负极末端接地；所述二极管串联组的正极末端与所述三相整流电路模块的直流输出侧电性连接。

实施例25

实施例25为实施例24的进一步优化；

所述缓冲控制单元还包括总开关；所述三相整流电路模块的直流输出侧、所述总开关、所述二极管串联组的正极末端依次串联连接；所述总开关用于控制串联电路的通断。

实施例26

实施例26为实施例24的进一步优化；

所述缓冲控制单元还包括至少一个短接开关；所述二极管串联组包括至少一个调级二极管组；所述调级二极管组由所述二极管串联组中的若干个依次串联连接的二极管组成；所述调级二极管组与所述短接开关一一对应地并联连接。

实施例27

实施例27为实施例24的进一步优化；

所述缓冲控制单元还包括mcu模块、信号处理电路模块、pwm控制开关模块和电源稳压滤波电路模块；所述信号处理电路模块的信号输入侧分别与对应的所述信号输出线圈组合的第一相感应线圈的另一个线端、所述信号输出线圈组合的第二相感应线圈的另一个线端、所述信号输出线圈组合的第三相感应线圈的另一个线端电性连接；所述电源稳压滤波电路模块分别与所述mcu模块、所述三相整流电路模块的直流输出侧进行电性连接；所述二极管串联组的负极末端通过所述pwm控制开关模块接地；所述pwm控制开关模块的控制端与mcu模块电性连接。

实施例28

实施例28为实施例27的进一步优化；

所述缓冲控制单元还包括调节信号输入电路模块；所述调节信号输入电路模块与mcu模块电性连接。

实施例30

一种线型电磁阻尼器的控制方法，应用于以上任意一个实施例的线型电磁阻尼器，该控制方法包括以下步骤：

s1，读取所述线型感应线圈单元的输出电信号；

s2，通过所述线型感应线圈单元的输出电信号识别所述移动单元的移动速度及方向；

s3，根据所述移动单元的移动速度及方向，控制所述缓冲控制单元对地导通的电压阈值及所述缓冲控制单元对地导通的开关状态。

实施例31

实施例31为实施例30的进一步优化；

于s2中，通过所述线型感应线圈单元的输出电信号的电压值识别所述移动单元的移动速度；以及通过所述线型感应线圈单元的输出电信号的交流正弦波最高位次序，识别所述移动单元的移动方向。

实施例32

实施例32为实施例30的进一步优化；

于s3中，根据所述移动单元的移动速度，通过设置与线型感应线圈单元串联连接的二极管/二极管组的导通电压值从而控制所述缓冲控制单元对地导通的电压阈值。

实施例33为实施例30的进一步优化；

于s3中，所述缓冲控制单元对地导通的开关状态包括开关通断状态以及开关频率状态。

本发明的工作过程具体如下：

如图5所示，所述线型感应线圈单元安装在固定导轨内，线型磁体单元安装在移动组件下(反之，线型磁体单元安装在固定导轨内，线型磁体单元安装在移动组件下)移动组件(可以是活动门)在推拉的过程中，线型磁体单元和所述线型感应线圈单元进行电磁感应切割，所述线型感应线圈单元产生三相交流电(如图6所示)，首先由三相交流电由三相整流电路模块(具体为三相桥式全波整流结构，由d1-d6整流二极管组成)将交流电转为直流电，然后经过保险电阻r1后，通过反向二极管d7，给电源稳压滤波电路模块的滤波电路充电，电源稳压滤波电路模块的稳压电路开始工作，给电源稳压滤波电路模块的电容c12充电，当电容c12充满后电源稳压滤波电路模块的芯片u1开始工作，开始通过信号处理电路模块来检测uwv三相电的高位次序来分辨拉动的方向，(这样就可以做到拉动和推动缓冲起作用，也可以做到单独拉动或者是推动减速缓冲起作用)，通过信号处理电路模块检测到移动组件的移动方向后，转换后成pwm占空比输出，来调pwm控制开关模块q1的导通值，只要总开关闭合，那么线型电磁阻尼器工作，线圈回路接通，反向二极管d7阻止电容c10和电容c12电流反流，直到电容c10和电容c12的电压低于mcu模块工作电压后，pwm控制开关模块q1主动断开，这时候重复之前工作周期(q1的导通时间由mcu模块设定的)。

如图5所示，所述二极管串联组中的每个二极管有0.7-0.5v压降，开关543使四个二极管功能失效(被并联短接)，开关542使三个二极管失效(被并联短接)，开关541使两个二极管功能失效(被并联短接)；如果pwm控制开关模块57和总开关53导通，开关543断开，开关542断开，开关541断开，二极管的压降是0.7，九个串联连接的二极管组的压降为0.7x9＝6.3v，那么线型感应线圈单元电磁感应切割线型磁体单元的磁力线产生高于6.3v以上的电压会被释放到地线回路上，从而产生缓冲阻尼；如果pwm控制开关模块57和总开关53导通并且开关543断开，开关542断开，开关541闭合，七个串联连接的二极管组的压降为0.7x(9-2)＝4.9v，那么线型感应线圈单元电磁感应切割线型磁体单元的磁力线产生高于4.9v以上的电压会被释放到地线回路上，从而产生缓冲阻尼；如果pwm控制开关模块57和总开关53导通，开关543断开，开关541断开，开关542闭合，六个串联连接的二极管组的压降为0.7x(9-3)＝4.2v电压，那么线型感应线圈单元电磁感应切割线型磁体单元的磁力线产生高于4.2v以上的电压会被释放到地线回路上，从而产生缓冲阻尼。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。