磁流变阻尼器结构设计与能量采集效能仿真与试验

发布时间：2022-01-07 19:34

　　设计了一种集阻尼可控、位移自感应和振动能量采集功能于一体的自感应振动能量采集型磁流变阻尼器,对设计的单感应线圈式、双感应线圈式振动能量采集装置进行了电磁场仿真分析。搭建了试验测试系统,测试分析了单感应线圈式、双感应线圈式振动能量采集装置的能量采集效能,分析了弱导磁性不锈钢绕线架和不导磁PLA绕线架对能量采集效能的影响。测试结果表明,在幅值为7.5 mm、频率为4 Hz的正弦位移激励下,双感应线圈式振动能量采集装置采集的感应电压幅值为2.512 V、能量采集功率为1.5 W,其能量采集效能约为单感应线圈式的2倍;弱导磁性与不导磁绕线架的能量采集效能几乎相同。 

【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图1 位移自感应振动能量采集型磁流变阻尼器结构图

图2为双感应线圈式振动能量采集装置原理图，其中3组环形永磁铁和4个导磁的隔片共同组成定子，感应线圈1、2及绕线架共同组成动子。每组永磁铁包括4个N35型钕铁硼永磁铁;永磁铁之间通过隔片隔离;永磁铁和隔片通过固定销固定于支撑杆。采用不锈钢的绕线架外表面设置两个相同的绕线槽用于缠绕感应线圈1、2;感应线圈1、2两相布置，即当感应线圈1产生正向感应电压时，感应线圈2中产生相同大小的负向感应电压。MRD工作时活塞头带动感应线圈1、2轴向运动，切割永磁铁激发的磁力线。根据电磁感应定律，感应线圈1、2将产生感应电压，通过整流电路和储能电路可实现该感应电压采集。根据振动能量采集原理，为提高能量采集效能，可增加感应线圈的个数和提高感应线圈处的磁感应强度。为了研究能量采集效能与感应线圈数量的关系，在双感应线圈式的基础上设计了单感应线圈式振动能量采集装置，结构如图3所示。单感应线圈式结构与双感应线圈式类似，区别仅在于采用了2组永磁铁。在不影响感应线圈周围磁场强弱的前提下，这样不仅使得振动能量采集装置的轴向尺寸减小，同时减少了永磁铁的材料费用。为提高感应线圈处的磁感应强度，应使磁力线尽可能垂直穿过感应线圈，故绕线架的导磁性应尽可能弱。为研究振动能量采集效能与绕线架导磁性能的关系，在采用不锈钢绕线架(弱导磁性)的基础上，同时加工了不导磁的PLA绕线架。

根据振动能量采集原理，为提高能量采集效能，可增加感应线圈的个数和提高感应线圈处的磁感应强度。为了研究能量采集效能与感应线圈数量的关系，在双感应线圈式的基础上设计了单感应线圈式振动能量采集装置，结构如图3所示。单感应线圈式结构与双感应线圈式类似，区别仅在于采用了2组永磁铁。在不影响感应线圈周围磁场强弱的前提下，这样不仅使得振动能量采集装置的轴向尺寸减小，同时减少了永磁铁的材料费用。为提高感应线圈处的磁感应强度，应使磁力线尽可能垂直穿过感应线圈，故绕线架的导磁性应尽可能弱。为研究振动能量采集效能与绕线架导磁性能的关系，在采用不锈钢绕线架(弱导磁性)的基础上，同时加工了不导磁的PLA绕线架。感应线圈采集的感应电压[23]可表示为

【参考文献】：
期刊论文
[1]位移差动自感式磁流变阻尼器设计与试验[J]. 胡国良,刘丰硕,刘浩,丁孺琦.  农业机械学报. 2017(11)
[2]功能集成型磁流变阻尼器设计与试验[J]. 胡国良,刘丰硕,卢昀.  农业机械学报. 2016(11)



本文编号：3575138