[发明专利]一种电磁式惯容装置

说明书

本发明公开了一种电磁式惯容装置，利用流体在细长螺旋管中的流动惯性实现惯容的动力学特性，同时利用直线电机连接的外端电网络，可使得电磁式惯容装置实现“馈能”、“被动控制”和“主动控制”三种不同工作模式。“馈能”模式下可有效地实现系统的振动能量回收；“被动控制”模式下可将复杂的机械网络通过电网络进行模拟实现，同时实现复杂机电网络的一体化集成设计；“主动控制”模式下可将电磁式惯容作为力发生器对振动系统进行调谐控制。本发明所提出的电磁式惯容装置包含一体式与分体式两种实现方案，可实现复杂的系统阻抗输出，其受非线性因素影响较小，且动态性能优越，可有效地节省安装空间并实现振动能量的回收。

技术领域

本发明属于工程隔振领域，尤其涉及一种新型电磁式惯容器装置。

背景技术

作为承载车身重力与缓冲路面不平度冲击的总成装置，悬架的优劣对车辆的行驶性能有着重要的影响作用。为突破传统机械隔振系统“质量-弹簧-阻尼器”(Mass-Spring-Damper)性能提升的瓶颈，解决质量块元件的单端点问题，惯容器应运而生。由此形成的新型机械隔振网络“惯容器-弹簧-阻尼器”(Inerter-Spring-Damper)展现出了极大的隔振潜力并已在诸多隔振领域得到证实。

国内外研究中，多种性能优良的ISD网络隔振结构被提出并验证其有效的隔振优势。根据新机电相似性理论，惯容器对应于电网络中的电容元件，目前较为常见的惯容器实现形式有滚珠丝杠式、齿轮齿条式和液压-泵式，其背隙、摩擦力等非线性因素对其实用性能影响较大。流体惯容器利用流体通过细长螺旋管产生的惯性效应实现惯容的动力学特性，由于其结构简单，可以将惯容及阻尼耦合设计为一体式装置，被广泛采用。然而，更为复杂的机械式网络结构难以作为一体式结构进行融合设计。

发明内容

为了克服现有技术中存在不足，依据机电相似性理论，为实现复杂机电网络的一体化融合设计目的，本发明提出一种可实现复杂阻抗形式的电磁式惯容装置。由于机械结构阻抗固结不可改变，采用改变电学阻抗的方案实现对复合阻抗的调整，且其作用机理简单，受非线性因素影响较小，性能稳定。除此以外，本发明提供的电磁式惯容装置可实现“馈能”、“被动控制”和“主动控制”三种不同工作模式。“馈能”模式下可有效地实现系统的振动能量回收；“被动控制”模式下可将复杂的机械网络通过电网络进行模拟实现，同时实现复杂机电网络的一体化集成设计；“主动控制”模式下可将电磁式惯容作为力发生器对振动系统进行调谐控制，极大地拓宽应用范围。

为实现上述发明目的所采用的技术手段实现为：

一种电磁式惯容装置，包括上吊耳、电机缸筒、绕组、动子磁极、支撑端面、液压缸上工作腔、液压缸活塞、液压缸下工作腔、活塞杆、下吊耳、螺旋管、阻尼孔、动子磁轭、电机定子、电机工作腔、动子轴；

所述上吊耳与电机缸筒连接，电机缸筒的内侧壁沿轴向呈圆形矩阵固定有电机定子，电机定子内均布有绕组，动子磁极与动子磁轭均固定在动子轴上，动子轴从电机工作腔伸入液压缸上工作腔；所述动子轴从电机工作腔伸出与活塞杆焊接连成一体；

所述液压缸活塞将液压缸分为液压缸上工作腔、液压缸下工作腔，液压缸活塞上开有阻尼孔；所述螺旋管和液压缸上工作腔、液压缸下工作腔螺旋包围式连接，或者螺旋管外置在液压缸上工作腔、液压缸下工作腔一侧，所述液压缸上工作腔上端设有支撑端面，支撑端面下端位于螺旋管上端口的上方；所述下吊耳与活塞杆焊接为一体。

进一步，当所述螺旋管和液压缸上工作腔、液压缸下工作腔螺旋包围式连接时，所述液压缸上工作腔与螺旋管上端口连通，所述液压缸下工作腔与螺旋管下端口连通。

进一步，所述上吊耳与下吊耳之间产生相对压缩或拉伸运动时，下吊耳与活塞杆推动液压缸活塞向上或向下运动，由于液压缸上工作腔、液压缸下工作腔和螺旋管内布满不可压缩油液，油液受推力作用经由液压缸上工作腔、螺旋管上端口、螺旋管、螺旋管下端口和液压缸下工作腔进行往复流动，流体在螺旋管中的流动作用形成惯容器。