專利名稱：永磁直線發(fā)電機(jī)、磁流變阻尼器及其磁流變減振系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及永磁直線發(fā)電機(jī)，還涉及磁流變阻尼器以及具有磁流變阻尼器的磁流變減振系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源是人類社會(huì)生存和發(fā)展的必需品，高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)使得能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為21世紀(jì)國(guó)際關(guān)鍵詞。如何緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源及環(huán)境之間的矛盾，新能源給我們提供了一種新的選擇。隨著人們對(duì)新能源和環(huán)境的關(guān)注，可直接利用物體的機(jī)械振動(dòng)發(fā)電的永磁直線發(fā)電機(jī)成為研究的熱點(diǎn)。振動(dòng)無處不在，如活塞的運(yùn)動(dòng)、車輛的抖動(dòng)、人行走時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，甚至健身娛樂器械中產(chǎn)生的上下運(yùn)動(dòng)等，這些都可以作為永磁直線發(fā)電機(jī)的動(dòng)力來源。永磁直線發(fā)電機(jī)可以代替電池等其他需要低能量供給的工業(yè)系統(tǒng)，同時(shí)也可以直接給大型設(shè)備供電，如車輛、壓縮機(jī)等。相比于其他的振動(dòng)發(fā)電機(jī)，永磁直線發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、無污染、體積多變和可以持續(xù)提供高效電能等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊?，F(xiàn)有技術(shù)的永磁直線發(fā)電機(jī)是由纏繞電磁線的定子和一個(gè)可以在定子內(nèi)腔中做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的永磁體組成，其定子大多是無槽式或者矩形槽結(jié)構(gòu)。這種永磁直線發(fā)電機(jī)中永磁體的磁力線只有一部分能夠穿透電磁線圈參與發(fā)電，永磁體的磁場(chǎng)利用率比較低，這就會(huì)大大地影響永磁直線發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，使得發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)體笨重。因此，現(xiàn)有技術(shù)下的永磁直線發(fā)電機(jī)存在發(fā)電效率低下，永磁體磁場(chǎng)利用率不高的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有的永磁直線發(fā)電機(jī)發(fā)電效率低下，永磁體磁場(chǎng)利用率不高的問題。為解決上述問題，本發(fā)明永磁直線發(fā)電機(jī)包括定子、連接桿和若干永磁體，定子包括具有伸縮口的容納腔，容納腔內(nèi)壁上間隔設(shè)置有若干凸齒，每一凸齒的頂端相對(duì)兩側(cè)分別沿容納腔的軸線方向延伸形成側(cè)齒，所述凸齒和側(cè)齒由導(dǎo)磁率材料構(gòu)成且相鄰的凸齒和側(cè)齒形成容納電磁線圈的凹槽；連接桿位于所述定子的容納腔內(nèi)，具有從所述伸縮口伸出的第一連接端；若干永磁體與所述連接桿連接，相鄰的永磁體之間設(shè)置有磁極?？蛇x地，所述凸齒和凸齒的導(dǎo)磁材料是高導(dǎo)磁材料。可選地，凸齒具有相對(duì)的凸齒面，側(cè)齒具有相對(duì)的二延伸面、與延伸面連接且平行于凸齒面的第一連接面以及垂直于凸齒面且與所述第一連接面連接的第二連接面，所述二延伸面分別與相應(yīng)的凸齒面連接且與凸齒面形成呈角的度數(shù)在90度-160度之間?？蛇x地，相鄰兩永磁體的磁極化方向相反?？蛇x地，所述連接桿由不導(dǎo)磁材料制成?？蛇x地，所述不導(dǎo)磁材料是鋁合金?？蛇x地，所述定子和磁極由高導(dǎo)磁率材料構(gòu)成。本發(fā)明還提供一種磁流變阻尼器，該阻尼器包括具有活塞桿的缸體，該缸體的空腔內(nèi)充滿磁流變液，所述活塞桿連接有位于空腔內(nèi)的饒有線圈的活塞還包括永磁直線發(fā)電機(jī)包括定子、連接桿和若干永磁體，定子包括具有伸縮口的容納腔，容納腔內(nèi)壁上間隔設(shè)置有若干凸齒，每一凸齒的頂端相對(duì)兩側(cè)分別沿容納腔的軸線方向延伸形成側(cè)齒，所述凸齒和側(cè)齒由導(dǎo)磁率材料構(gòu)成且相鄰的凸齒和側(cè)齒形成容納電磁線圈的凹槽；連接桿位于所述定子的容納腔內(nèi)，具有從所述伸縮口伸出的第一連接端；若干永磁體與所述連接桿連接，相鄰的永磁體之間設(shè)置有磁極，該永磁直線發(fā)電機(jī)的連接桿與所述活塞桿連接?？蛇x地，所述凸齒和凸齒的導(dǎo)磁材料是高導(dǎo)磁材料。可選地，凸齒具有相對(duì)的凸齒面，側(cè)齒具有相對(duì)的二延伸面、與延伸面連接且平行于凸齒面的第一連接面以及垂直于凸齒面且與所述第一連接面連接的第二連接面，所述二延伸面分別與相應(yīng)的凸齒面連接且與凸齒面形成呈角的度數(shù)在90度-160度之間?？蛇x地，相鄰兩永磁體的磁極化方向相反。可選地，所述連接桿由不導(dǎo)磁材料制成?？蛇x地，所述不導(dǎo)磁材料是鋁合金。可選地，所述定子和磁極由高導(dǎo)磁率材料構(gòu)成。本發(fā)明還提供一種磁流變減振系統(tǒng)，該磁流變減振系統(tǒng)包括所述的磁流變阻尼器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明永磁直線發(fā)電機(jī)的定子空腔內(nèi)壁上間隔設(shè)置有若干凸齒，每一凸齒的頂端相對(duì)兩側(cè)分別沿容納腔軸線方向延伸形成側(cè)齒，這樣，側(cè)齒和凸齒組成T形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得更多的磁力線穿過空氣氣隙形成閉環(huán)回路，提高永磁體磁場(chǎng)利用率，增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值，發(fā)電率高。2、所述凸齒面和延伸面呈90度-160度角設(shè)置，這樣，1)減小凸齒面和延伸面之間的應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；2)實(shí)際加工比較容易實(shí)現(xiàn)；3)可以最大化地穿過永磁體磁力線，提高發(fā)電率。3、由于相鄰永磁體的磁極化方向相反且相鄰永磁體之間設(shè)置有磁極，所以，磁力線因同極相斥，而被密集壓縮并正交垂直地穿過空氣氣隙，這就可以減小磁力線實(shí)際穿過的空氣隙厚度，從而可以增強(qiáng)發(fā)電磁場(chǎng)強(qiáng)度，提高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值。4、所述連接桿由不導(dǎo)磁材料制成，所以，可以杜絕磁力線通過連接桿形成閉合回路，減小了磁力線的泄漏，也可以增加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值。5、所述定子和磁極由導(dǎo)磁率構(gòu)成，特別是高導(dǎo)磁材料構(gòu)成，可以使得更多的磁力線通過定子形成回路，從而，增加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。6、所述密封裝置由不導(dǎo)磁材料構(gòu)成，這樣，進(jìn)行了隔磁化處理，減小了電磁兼容性 (EMI)永磁體對(duì)磁流變阻尼器的影響。7、由于本發(fā)明的磁流變阻尼器包括本發(fā)明的永磁直線發(fā)電機(jī)，所以，不需要額外配置電源輸入設(shè)備，將變得更加簡(jiǎn)潔，因此特別適用于空間有限和供電不便的應(yīng)用場(chǎng)所。同時(shí)由于省去了額外的電源輸入設(shè)備，將大大地降低磁流變振動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用成本。


圖1是本發(fā)明永磁直線發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中A部分的局部放大圖；圖3是本發(fā)明磁場(chǎng)仿真的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使得本發(fā)明的目的、功效及技術(shù)方案淺顯易懂，下面特例舉實(shí)施例并配合

。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的永磁直線發(fā)電機(jī)包括定子3、連接桿4、若干永磁體5和若干磁極6。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1，定子3在本實(shí)施例中是由高導(dǎo)磁率材料構(gòu)成的圓柱形結(jié)構(gòu)，比如，電磁純鐵DT4E。具有相對(duì)的第一表面和第二表面，容納腔31從第一表面貫穿第二表面， 所述伸縮口 32為所述容納腔31貫穿第二表面形成，具體的是所述容納腔31具有第一端口 311，該第一端口 311塞有導(dǎo)向塞2，所述伸縮口 32是導(dǎo)向塞2的穿孔。容納腔31呈圓柱形，其內(nèi)壁上間隔設(shè)置有若干高導(dǎo)磁率材料的凸齒33，具體的，每一凸齒33以容納腔31 的軸線B為軸線而繞容納腔31的內(nèi)壁一周。凸齒33的頂端分別沿軸線方向延伸形成側(cè)齒 34，這樣，凸齒33和側(cè)齒34形成T形結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參閱圖2并結(jié)合圖1，凸齒33具有相對(duì)的凸齒面331，側(cè)齒34具有相對(duì)的二延伸面341、與延伸面341連接且平行于凸齒面331的第一連接面342以及垂直于凸齒面331 且與所述第一連接面342連接的第二連接面343。所述延伸面341與凸齒33的凸齒面331 呈90度-160度角設(shè)置，比如，135度角，這樣，1)減小凸齒面和延伸面之間的應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；2)實(shí)際加工比較容易實(shí)現(xiàn)；3)可以最大化地穿過永磁體磁力線，提高發(fā)電率。 相鄰的凸齒33和側(cè)齒34形成容納電磁線圈的凹槽35，比如，圖2中右側(cè)第一個(gè)凸齒33，凸齒33左側(cè)的側(cè)齒34，第二個(gè)凸齒33，第二個(gè)凸齒33右側(cè)的側(cè)齒34形成容納電磁線圈的凹槽35，所述左右是以圖2的圖示方向?yàn)榛鶞?zhǔn)。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1，連接桿4由不導(dǎo)磁材料制成，比如，鋁合金。該連接桿4具有從所述伸縮口 32伸出的第一連接端41。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1，若干永磁體5與連接桿4連接，相鄰永磁體5之間設(shè)置有磁極6， 這樣，磁極6的相對(duì)兩表面分別與相鄰的永磁體5的表面接觸。相鄰兩永磁體5的極化方向相反，比如，圖1中，從左往右的第一個(gè)永磁體5的極化方向和第二個(gè)永磁體5的極化方向相反，第二個(gè)永磁體5和第三個(gè)永磁體5的極化方向相反。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1，所述定子3具有相對(duì)于伸縮口 32的端口 35，所述磁流變阻尼器還包括定子連接環(huán)36，該定子連接環(huán)36固定于所述端口 35。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1和圖3，直線發(fā)電機(jī)在發(fā)電時(shí)，外界的振動(dòng)使得連接桿4來回運(yùn)動(dòng)， 連接桿4上的永磁體5始終位于容納腔31內(nèi)并使得永磁體5也就在容納腔31內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 從而，位于凸齒33和側(cè)齒34構(gòu)成的凹槽內(nèi)的電磁線圈切割永磁體5產(chǎn)生的磁力線而產(chǎn)生電能。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1和圖3，圖3是采用凸齒33和側(cè)齒34構(gòu)成的T形齒的實(shí)際磁力線回路仿真圖，永磁體5產(chǎn)生的磁力線要穿過空氣隙、定子3和電磁線圈形成磁力線回路，而電磁線圈的磁導(dǎo)率和空氣一樣低，屬于不導(dǎo)磁材料，因此大部分磁力線無法穿過電磁線圈， 采用凸齒33和側(cè)齒34構(gòu)成的T形結(jié)構(gòu)后，由于其由高磁導(dǎo)率材料制成，因此可以“引導(dǎo)”絕大部分的磁力線穿過定子3形成磁力線回路，增大了磁力線與定子3的接觸面積而可以使永磁體5產(chǎn)生的磁力線大部分通過側(cè)齒34和凸齒33，只有少部分通過電磁線圈，從而， 很好的利用了永磁體5磁場(chǎng)，杜絕了磁漏，可以有效地提高永磁體5磁場(chǎng)的利用率，增加了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，提高發(fā)電量。同時(shí)由于連接永磁體5的連接桿4采用不導(dǎo)磁的鋁桿，從而“逼迫”永磁體5產(chǎn)生的磁力線穿過空氣隙和電磁線圈形成回路，最大化地利用永磁體5磁場(chǎng)， 提高發(fā)電量和發(fā)電效率，進(jìn)一步提高了永磁體5的磁場(chǎng)利用率，增加了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，提高了發(fā)電量。當(dāng)然，從上述過程可以知道，當(dāng)本發(fā)明用于磁流變阻尼器時(shí)，只要能夠使得連接桿 4往復(fù)運(yùn)動(dòng)，就可以使得磁流變阻尼器自動(dòng)供電，不需要額外配置電源輸入設(shè)備，將變得更加簡(jiǎn)潔，因此特別適用于空間有限和供電不便的應(yīng)用場(chǎng)所。同時(shí)由于省去了額外的電源輸入設(shè)備，將大大地降低磁流變振動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用成本。當(dāng)然，本發(fā)明還提供一種磁流變減振系統(tǒng)，該減振系統(tǒng)由所述的永磁直線發(fā)電機(jī)供電。
權(quán)利要求
1.一種永磁直線發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括定子、連接桿和若干永磁體，定子包括具有伸縮口的容納腔，容納腔內(nèi)壁上間隔設(shè)置有若干凸齒，每一凸齒的頂端相對(duì)兩側(cè)分別沿容納腔的軸線方向延伸形成側(cè)齒，所述凸齒和側(cè)齒由導(dǎo)磁率材料構(gòu)成且相鄰的凸齒和側(cè)齒形成容納電磁線圈的凹槽；連接桿位于所述定子的容納腔內(nèi)，具有從所述伸縮口伸出的第一連接端； 若干永磁體與所述連接桿連接，相鄰的永磁體之間設(shè)置有磁極。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁直線發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述凸齒和凸齒的導(dǎo)磁材料是高導(dǎo)磁材料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的永磁直線發(fā)電機(jī)，其特征在于，凸齒具有相對(duì)的凸齒面，側(cè)齒具有相對(duì)的二延伸面、與延伸面連接且平行于凸齒面的第一連接面以及垂直于凸齒面且與所述第一連接面連接的第二連接面，所述二延伸面分別與相應(yīng)的凸齒面連接且與凸齒面形成呈角的度數(shù)在90度-160度之間。
4.如權(quán)利要求1所述的永磁直線發(fā)電機(jī)，其特征在于，相鄰兩永磁體的磁極化方向相反。
5.如權(quán)利要求1所述的永磁直線發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述連接桿由不導(dǎo)磁材料制成。
6.如權(quán)利要求5所述的永磁直線發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述不導(dǎo)磁材料是鋁合金。
7.如權(quán)利要求1所述的永磁直線發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述定子和磁極由高導(dǎo)磁率材料構(gòu)成。
8.—種磁流變阻尼器，包括具有活塞桿的缸體，該缸體的空腔內(nèi)充滿磁流變液，所述活塞桿連接有位于空腔內(nèi)的饒有線圈的活塞，特征在于，還包括權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的永磁直線發(fā)電機(jī)，該永磁直線發(fā)電機(jī)的連接桿與所述活塞桿連接。
9.一種磁流變減振系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求8所述的磁流變阻尼器。
全文摘要
一種永磁直線發(fā)電機(jī)、電磁流變阻尼器及磁流變減振系統(tǒng)，其中，永磁直線發(fā)電機(jī)包括定子、連接桿和若干永磁體，定子包括具有伸縮口的容納腔，容納腔內(nèi)壁上間隔設(shè)置有若干凸齒，每一凸齒的頂端相對(duì)兩側(cè)分別沿容納腔的軸線方向延伸形成側(cè)齒，所述凸齒和側(cè)齒由導(dǎo)磁率材料構(gòu)成且相鄰的凸齒和側(cè)齒形成容納電磁線圈的凹槽；連接桿位于所述定子的容納腔內(nèi)，具有從所述伸縮口伸出的第一連接端；若干永磁體與所述連接桿連接，相鄰的永磁體之間設(shè)置有磁極。本發(fā)明側(cè)齒和凸齒設(shè)計(jì)使得更多的磁力線穿過空氣氣隙形成閉環(huán)回路，提高永磁體磁場(chǎng)利用率，增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值，發(fā)電率高。
文檔編號(hào)H02K35/02GK102223049SQ20111015133
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者王娟, 王炅, 胡紅生, 蔣學(xué)爭(zhēng) 申請(qǐng)人:嘉興學(xué)院