[发明专利]一种基于混合励磁的半主动馈能悬架减振器及其尺寸确定方法

权利要求书

1.一种基于混合励磁的半主动馈能悬架减振器的尺寸确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，推导出半主动馈能悬架减振器的电磁阻尼力与感应电动势的解析表达式；

步骤2)，根据半主动馈能悬架减振器的具体工况及技术要求确定半主动馈能悬架减振器的额定数据，并确定混合阻尼力调节范围，进行液压减振器(10)选型；

步骤3)，根据推导得出的半主动馈能悬架减振器的电磁阻尼力解析表达式，令直流励磁绕组(205)中的励磁电流为零，确定永磁体(203)的尺寸；根据直流励磁绕组(205)中的直流励磁电流输入范围，确定直流励磁绕组(205)的匝数与线径；

步骤4)，利用粒子群算法优化电机整体尺寸，取单位励磁电流提供的电磁阻尼力为目标函数，约束条件为：各部分磁密不超过磁密最大值，边界尺寸满足要求，励磁电流不超过3A，电磁阻尼力大于最小值；利用罚函数，将上述约束条件列入目标函数，粒子群算法设置参数包括：粒子群规模、学习因子、惯性权重、自变量以及迭代次数；

步骤5)，将得到的电机整体尺寸代入电磁阻尼力与感应电动势的解析表达式，得到半主动馈能悬架减振器的电磁阻尼力与回收能量解析值；

步骤6)，将步骤2)中的额定数据与步骤5)中计算得到的解析值进行比较，若满足设计要求则进行下一步，否则回到步骤3)；

步骤7)，在Ansoft仿真软件中，根据步骤3)及步骤4)中电机各部分的初定尺寸建立电机模型，仿真混合励磁直线电机，进行有限元分析，对比有限元值与步骤4)中计算得到的解析值，并进行混合励磁机构(20)的尺寸优化，优化的内容包括永磁体(203)的宽度、直流励磁绕组(205)的长度以及电机初级与电机次级之间的气隙长度；

步骤8)，得到优化后混合励磁机构(20)的尺寸，对比优化前后半主动馈能悬架减振器的性能，若没有明显优化，则回到步骤6)；

步骤9)，确定半主动馈能悬架减振器的最终尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合励磁的半主动馈能悬架减振器的尺寸确定方法，其特征在于，所述步骤1)中推导出的电磁阻尼力的解析表达式为：其中F_E为半主动馈能悬架减振器的电磁阻尼力，k_f为电磁阻尼力系数，k_v为绕组的电压系数，为电机次级与初级间相对速度，R_m为电机内阻，R_l为负载电路电阻。

3.根据权利要求1所述的一种基于混合励磁的半主动馈能悬架减振器的尺寸确定方法，其特征在于，所述步骤1)中推导出的感应电动势的解析表达式为：其中V_emf为半主动馈能悬架减振器的感应电动势，m为三相绕组(202)的匝数，r为三相绕组(202)的线径，A_m为永磁体(203)径向的截面面积，A_coil为三相绕组(202)径向的截面面积，B_m为永磁体(203)的磁感应强度，k_v为绕组的电压系数，为电机次级与初级间相对速度。

4.根据权利要求1所述的一种基于混合励磁的半主动馈能悬架减振器的尺寸确定方法，其特征在于，所述步骤9)确定半主动馈能悬架减振器的最终尺寸为铁芯(204)厚度τ_i＝5.7mm，永磁体(203)厚度τ_m＝10.5mm，三相绕组(202)宽度τ_c＝8.4mm，定子磁轭半径r_s＝33.55mm，三相绕组(202)外径r_c＝32.2mm，三相绕组(202)内径r_a＝29.2mm，永磁体(203)外径r_m＝28.2mm，永磁体(203)内径r_w＝22.2mm，直流励磁绕组(205)外径r_i＝19.2mm，直流励磁绕组(205)内径r_p＝4.2mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于混合励磁的半主动馈能悬架减振器的尺寸确定方法，其特征在于，所述步骤4)中粒子群算法参数设置为：粒子群规模为40，学习因子都取2，惯性权重都取0.9，自变量为4，迭代次数取500。