一种轮毂驱动汽车用气体机电惯容器馈能装置

本发明涉及工程隔振，特别是一种轮毂驱动汽车用气体机电惯容器馈能装置。

背景技术：

1、英国剑桥大学教授malcolm c.smith于2002年首次提出惯容器这一概念，较好地解决了机械系统和电路系统之间无法进行充分类比这一难题；从惯容概念出发，第二类机电相似理论，将质量元件和接地电容元件之间的对应性转化为惯容元件和一般电容元件之间对应性，这一对应性推动了机电相似理论研究的深入；

2、螺旋式液体惯容在“design and modelling of a fluid inerter”一文中提到，其存在的缺点是液压缸内的液体与液压缸壁存在粘性摩擦，力f做的功不能全部转化为螺旋铜管内液体运动的动能，有一部分要转化为液压缸内液体的动能，这些缺点导致螺旋式液体惯容的非线性程度较高，不适用于对惯容的线性程度要求较高的情形；专利cn109083967a提出了一种螺旋式气体惯容，拓展惯容器应用范围，使惯容器非线性程度减小，使得它比较适合对惯容的线性程度要求较高的情形，但其惯质系数不可调，不能满足企业的使用需求；

3、鉴于上述情况，有必要对现有的惯容加以改进，使其能够满足对惯容惯质系数调节使用的需要。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有螺旋式气体惯容的惯质系数无法调节的为题，基于此将惯容及阻尼耦合设计为一体式装置，有效地降低了惯容的非线性程度，提高惯容器的惯质系数，同时，创新性提出了连接气体惯容与直线电机的耦合设计，并提高惯容器的惯质比，对含惯容器机械网络设计理论作了进一步的改进，具体为一种轮毂驱动汽车用气体机电惯容器馈能装置。

2、实现上述目的本发明的技术方案为，一种轮毂驱动汽车用气体机电惯容器馈能装置，包括气体式惯容器、与气体式惯容器连接的直线电机，所述气体式惯容器与直线电机之间还设有缓冲行程室，所述气体式惯容器的上方焊接有上吊环，所述直线电机的下方焊接有下吊环。

3、对本技术方案的进一步补充，所述气体式惯容器包括气缸筒壁、滑动安装于气缸筒壁内的活塞、与活塞固定连接的活塞杆、设置于气缸筒壁外表面的螺旋铜管，所述活塞将气缸筒壁分为气缸上工作腔和气缸下工作腔且两者为互不相通的独立腔体，所述螺旋铜管靠近上吊环一端为螺旋上端口且远离一端为螺旋下端口，所述螺旋上端口与气缸上工作腔内部连通，所述螺旋下端口与气缸下工作腔内部连通，所述螺旋铜管的管内距离螺旋上端口、螺旋下端口一段距离处分别布置液塞，螺旋铜管内位于两个液塞中间装有液压油；所述气缸筒壁内位于活塞、螺旋铜管的下方设有水平隔板将气缸下工作腔与缓冲行程室隔开，所述活塞杆设置于气缸上工作腔、气缸下工作腔、罐体中心位置，所述活塞杆的上端与上吊环焊接为一体且其下端穿过水平隔板与缓冲行程室、直线电机连接。

4、对本技术方案的进一步补充，所述活塞上设有多个阻尼孔。

5、对本技术方案的进一步补充，所述缓冲行程室包括设置于隔板下方的行程室、与活塞杆固定连接的第一缓冲块、设置于第一缓冲块上的第一连杆销、与第一连杆销连接的第一连杆、与第一连杆连接的曲柄销、与曲柄销连接的曲柄、与曲柄连接的铰轴、与铰轴连接的铰轴座、与曲柄销连接的第二连杆、与第二连杆连接的第二连杆销、与第二连杆销连接的第二缓冲块、设置于行程室与直线电机之间的第一支撑端面，所述第一缓冲块通过第一连杆销与第一连杆铰接，所述第二缓冲块通过第二连杆销与第二连杆铰接，所述曲柄通过曲柄销与第一连杆和第二连杆铰接；所述第二缓冲块与活塞杆固定连接。

6、对本技术方案的进一步补充，所述铰轴设置于铰轴座的中心位置，所述铰轴座的两端通过螺栓固定在行程室的缸壁上。

7、对本技术方案的进一步补充，所述铰轴座呈v字形。

8、对本技术方案的进一步补充，所述第一连杆、第二连杆前后对称设有两个且曲柄设置于对称的两个第一连杆、第二连杆之间。

9、对本技术方案的进一步补充，所述曲柄处于与第一连杆销、第二连杆销对称的中间位置时,曲柄的对称轴线与第一缓冲块、第二缓冲块的对称中心线重合,且该对称轴线与总机构的轴心线垂直；所述曲柄以水平位置为起点，在行程止点位置时,所述第一连杆、第二连杆的对称轴线与总机构轴心线的的角度达到最大。

10、对本技术方案的进一步补充，所述直线电机包括电机缸筒、电机工作腔、定子线圈、绕组线圈、动子磁极、动子轴，所述动子轴的一端穿过电机缸筒、第一支撑端面与活塞杆焊接为一体，所述动子轴与电机缸筒之间产生相对直线运动。

11、对本技术方案的进一步补充，所述电机缸筒的下方还设有第二支撑端面，所述动子轴穿过第二支撑端面及电机缸筒的下表面与下吊环焊接为一体。

12、进一步地，本装置通过直线电机可以工作于如下三种工作模式：

13、馈能模式：电机动子相对于电机定子运动的情况下，即动子磁极与定子线圈中的绕组线圈产生相对运动，动子在不断移动过程中，经过线圈磁通方向会发生翻转改变，在线圈中感应到交流电势，通过对系统振动能量回收，由外端电路为其他控制系统提供能量输入；

14、被动控制模式：外端电路是由电阻电感，电容构成的无外加能源控制网络，端电压施加到无源网络时，无源网络电阻抗与机械网络机械阻抗相等，实现对系统消能减震；

15、主动控制模式：外端电路提供电源并给直线电机提供动力，此时气体式惯容器是力发生器，与所设计缓冲行程室配合，实现了振动系统的主动调谐控制和系统振动抑制。

16、其有益效果在于，本发明所述的轮毂驱动汽车用气体机电惯容器馈能装置，由气体机电惯容器和直线电机耦合而成，利用螺旋铜管中流体的的流动惯性来实现惯容器的作用效果，与液体惯容相比具有更高的线性程度；其螺旋铜管内的液压油仅在两个液塞内，即液压油在一定范围内流动，不会流入气缸，粘滞效应减弱的同时，极大程度降低了动力损耗；

17、本发明设计的缓冲行程室中，第一连杆和第二连杆的轴线与装置轴线的夹角小，行程工作过程中气压缸活塞的压力作用于缸体的径向分力较小，降低了相关零部件在结构及强度等方面的设计要求，缓冲装置布置方案，合理利用了水平部分空间，可有效地节省安装空间，因此设置该连杆机构使得整个惯容器的稳定性更高；并且方案中的曲柄双连杆运动副基本为面接触的低副，磨损轻，寿命长，可适应冲击载荷大的工作环境；在动子轴运动规律不变的情况下，因为轴与连杆运动的不等速性，可通过调节曲柄与连杆的尺寸，可以增大或减少惯容装置的惯质表现形式；本连杆机构通过与阻尼元件，弹性元件的配合使用，相较原始单轴的布置具有简单，轻量化等特点，更利于整个惯容器能量的回收；

18、并且本发明通过直线电机,可包含下列3种工作模式中:(1)馈能模式;(2)被动控制模式;(3)主动控制模式；"馈能"模式下通过对系统振动能量回收，由外端电路为其他控制系统提供能量输入;"被动控制"模式下能够对复杂的机械网络进行集成设计, 在外源无端网络的作用下，消能减震；“主动控制”模式下气体式惯容器作为力发生器，通过控制电机，实现系统阻抗线性化，结构化。