[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

摘要

本发明公开了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，包括上吊耳、防尘罩、下吊耳、液压减振器、混合励磁机构，液压减振器提供不变粘性阻尼系数，混合励磁机构提供可调电磁阻尼力，并将振动能量转化为电能进行储存。同时提供一种尺寸确定方法，根据额定要求确定液压减振器选型，推导出电磁阻尼力表达式，利用粒子群优化算法确定混合励磁机构初步尺寸，进行有限元分析，优化气隙长度等，并确定最终尺寸。本发明将液压减振器与混合励磁的圆筒直线电机集成，实现阻尼力可调，并在工作过程中回收能量，结构简单，协调车辆悬架隔振性与馈能性，并兼具Fail‑safe功能；另外尺寸确定方法步骤明确、实施简单、优化结果明显，具有较强实践性。

主权项

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。