一种缓冲发电装置

技术领域

本发明涉及缓冲发电领域，具体涉及一种缓冲发电装置。

背景技术

随着科技的发展，在车辆悬挂、空间对接等领域中，如何解决直线往复运动过程中的冲击制动问题，降低冲击对机械装置的伤害，是国内外学者研究关注的重点。针对冲击制动问题，可以通过采用粘滞、粘弹性阻尼器，以及电磁、电涡流阻尼器等装置进行缓冲制动，但这些装置存在控制难度大，能量最终转化为热能消耗，能量利用率低等问题。

相比于传统的粘滞、粘弹性阻尼器，电磁阻尼器在产生阻尼力的过程中，定子和动子没有接触，不影响系统的动态响应和材料属性；而相对于电涡流阻尼器，电磁阻尼器在可外接能量回收电路，将机械能转换为电能回收，电涡流阻尼器只能将能量转换为热能消耗。此外，电磁阻尼器还具有噪声小、维护方便、系统寿命长、工作原理简单、控制方便、可靠性高，以及对环境不会造成污染等优点。由于其优越的性能和特点，电磁阻尼器在抑制振动、车辆悬挂系统、空间对接机构、高速列车的制动、传动系统等工程领域中的应用非常广泛。

根据电磁感应定理可知，当导电材料和磁场发生相对运动时，会在导电材料中感应出涡流，并且该涡流会激发感应磁场。又由楞次定律可知，该感应磁场的作用是阻碍导电材料与主磁场的相对运动，即对导电材料施加一个阻尼力。此外，由于导电材料自身的电阻不为零，根据欧姆定律，产生的电能将以热能的形式耗散。

电磁阻尼器就是基于上述原理的电磁装置，电磁阻尼器的动子相当于主磁场源，定子则包含导电材料。动子磁场与定子的相对运动在定子导体中感应出电流，该电流与主磁场相互作用产生阻尼力。从能量转换的角度来看，首先电磁阻尼器动子的机械能转化为次级导体中的电能，然后次级导体中的电能再变成热能释放到空气或冷却液中。

电磁阻尼器根据动子激励源的不同，可以分为电励磁电磁阻尼器、永磁式电磁阻尼器、混合励磁电磁阻尼器三种类型。另外，电磁阻尼器根据其主磁通磁路的不同，还可以分为直线电磁阻尼器、轴向电磁阻尼器和径向电磁阻尼器。其中永磁式电磁阻尼器的结构较简单，而电励磁电磁阻尼器和混合励磁电磁阻尼器产生的磁场强度更大，因而产生的电磁阻力的效果更好。

目前，国内外有大量的研究人员和工程师投入对永磁式电磁阻尼器的原理和应用的研究，但有许多的问题仍未解决。针对用于火炮后座的永磁式电磁阻尼器的总体方案设计、动力学特性、能量回收特性、温度场特性和电磁振动特性五个方面对其关键技术进行研究，但并未提供一种实际的用于制动装置的永磁式电磁阻尼器的具体机械结构(黄通.电磁式新型反后坐装置关键技术研究[D].中北大学,2020.)。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提出一种缓冲发电装置，以解决在直线运动装置中冲击制动的问题，在制动缓冲的同时，产生的电能也可以通过电力回收装置进行存储，然后供其他用电器使用电能。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种缓冲发电装置，包括动子、定子、线圈；所述定子包括外壳、第一端盖、第二端盖、位于外壳内的硅钢片、线圈骨架，所述硅钢片设置第一端盖上，线圈骨架设置在硅钢片上，所述线圈缠绕在线圈骨架上；所述动子包括铁芯，以及位于铁芯上的第一永磁体、隔环，所述第一永磁体、隔环间隔排列。

作为一种优选，第一端盖开设有用于放置及固定所述硅钢片的凹槽。

作为一种优选，所述第一端盖、第二端盖及硅钢片通过端面卡环进行连接。

作为一种优选，所述硅钢片设有用于放置及固定线圈骨架的槽，线圈缠绕在线圈骨架上。

作为一种优选，所述第一端盖、第二端盖通过螺栓安装在外壳两侧。

作为一种优选，所述第一端盖以及铁芯端部均设有外螺纹。

作为一种优选，所述线圈骨架为圆环形线圈骨架。

作为一种优选，所述第一永磁体及隔环为圆环形。

作为一种优选，所述第一永磁体及隔环间隔排列，并且相邻的第一永磁体磁性方向相反排列。

作为一种优选，所述动子铁芯通过外螺纹与其他动轴装置连接后，将第一永磁体及隔环轴向固定在铁芯上。

与现有技术对比，本发明的本发明的有益效果是：

本发明通过螺纹连接，可将发电装置外接到车辆悬挂、空间对接等装置，在直线运动的系统中，带动动子运动，通过动子切割线圈，从而产生电能，并将电能通过线圈接入电力回收装置负载进行收集，同时线圈中产生的电流也会与动子上的永磁体产生互斥，进而达到制动力缓冲的效果。本发明将外接系统需要制动的部分进行能量回收，同时达到缓冲的目的。

附图说明

为进一步说明该发明的技术手段，将本发明的原理，目的，特点等更加通俗易懂的呈现，下面将举实施例，并辅以配图；

图1为本发明缓冲发电装置的结构示意图；

图2为本发明缓冲发电装置实施例1定子结构的剖视图；

图3为本发明缓冲发电装置动子结构的剖视图；

图4为本发明缓冲发电装置实施例2定子结构的剖视图；

图中：1-动子铁芯；2-第一永磁体；3-隔环；4-第一端盖；5-铝合金外壳；6-硅钢片；7-线圈骨架；8-线圈；9-端面卡环；10-第二端盖；11-第一定位管；12-套筒；13-第二永磁体；14-隔块；15-第二定位管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，以下将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例1

如图1所示的一种缓冲发电装置，包括动子和定子；所述动子包括动子铁芯1、第一永磁体2、隔环3，所述第一永磁体2与隔环3间隔排列，第一永磁体2与隔环3通过动子铁芯1固定在同一轴线上，并且动子铁芯1一端有阶梯头部，另一端带有外螺纹，如图2所示，动子可与其他动轴装置进行螺纹连接，定子和动子是保证同心的位置关系，其他装置轴体带动动子运动，而定子保持不动，动轴装置运动时可以带动整个动子进行直线运动。

如图3所示，缓冲发电装置的定子包括第一端盖4、铝合金外壳5、位于外壳5内的硅钢片6、线圈骨架7、线圈8、端面卡环9、第二端盖10；所述第一端盖4为第一端盖。所述第一端盖4通过外螺纹可以其他动轴装置的外壳进行螺纹连接，铝合金外壳5提供周向外壳固定，并且其他动轴装置通过螺栓可与第一端盖4、第二端盖10进行连接固定。

所述硅钢片6为梳状硅钢片，在第一端盖4的周向上均匀分布，若干片硅钢片6周向排序，通过第一端盖4的槽口进行固定连接，并且，硅钢片6槽口最左端通过端面卡环9进行轴向及周向固定，同时每片硅钢片6开若干个槽，每个槽放置一个线圈骨架7，并且线圈骨架7上缠绕线圈8，通过槽间每个槽线圈8也可以进行连通。

装配缓冲发电装置时，将所述第一永磁体2、隔环3间隔排列在动子铁芯1上，通过动子铁芯1轴向固定，并且动子铁芯1通过螺纹与其他装置轴体进行螺纹连接，从而达到动子轴向固定的效果。定子放入第一端盖4通过槽将若干个硅钢片6卡住，以及用端面卡环9固定住硅钢片6，然后将缠绕好的线圈骨架7与线圈8卡入硅钢片6上的槽内，并且将铝合金外壳5套入已装配好的其他动轴装置，最后将铝合金外壳5与第一端盖4、第二端盖10通过螺栓固定连接好，完成装配。

缓冲发电装置运行时，其他装置轴体带动缓冲发电装置定子匀速直线运动，当所述第一永磁体2产生的磁感线被线圈8切割时，会在线圈8中产生感应电动势，而线圈8产生的电能通过外接储能装置进行电能回收，并且当电路回路产生电流时，同时会与第一永磁体2产生的磁场相互作用，从而产生电磁阻力，达到缓冲以及能量回收的效果。

实施例2

如图4所示的一种缓冲发电装置包括动子和定子；所述动子包括带螺纹第一定位管11、套筒12、第二永磁体13、隔块14、第二定位管15；所述第一定位管11为带螺纹定位管；所述第二永磁体13与隔块14间隔排列，通过套筒12固定在同一轴线上，套筒12与第一定位管14、第二定位管15过盈配合而固定，第一定位管11带有外螺纹，动子可与其他动轴装置进行螺纹连接，动轴装置运动时可以带动整个动子进行直线运动。

如图3所示，缓冲发电装置的定子包括，第一端盖4、铝合金外壳5、硅钢片6、线圈骨架7、线圈8、端面卡环9、第二端盖10。所述第一端盖4通过外螺纹，可以其他动轴装置的外壳进行螺纹连接，铝合金外壳5提供周向外壳固定，并通过螺栓可与第一端盖4、第二端盖10进行连接固定。所述硅钢片6在第一端盖4的周向上均匀分布，若干片硅钢片6周向排序，通过第一端盖4的槽口进行固定连接，并且，硅钢片6槽口最左端通过端面卡环9进行轴向及周向固定，同时每片硅钢片6开若干个槽，每个槽放置一个线圈骨架7，并且线圈骨架7上缠绕线圈8，通过槽间每个槽线圈8也可以进行连通。

装配缓冲发电装置时，将所述第二永磁体13、隔块14间隔排列装入套筒12轴向固定，套筒12两端与第一定位管11、第二定位管15过盈配合，并且第一定位管11通过螺纹与其他装置轴体进行螺纹连接，从而达到动子轴向固定的效果。定子第一端盖4通过槽将若干个硅钢片6卡住，以及用端面卡环9固定住，然后将缠绕好的线圈骨架7与线圈8卡入硅钢片槽内，并且将铝合金外壳5套入已装配好的装置，最后将铝合金外壳5与第一端盖4、第二端盖10通过螺栓固定连接好，完成装配。

缓冲发电装置运行时，其他装置轴体带动缓冲发电装置定子往复直线运动，当所述第二永磁体13产生的磁感线被线圈8切割时，会在线圈8中产生感应电动势，而线圈8产生的电能通过外接储能装置进行电能回收，并且当电路回路产生电流时，同时会与第二永磁体13产生的磁场相互作用，从而产生电磁阻力，达到缓冲以及能量回收的效果。

实施例3

如图1所示的一种缓冲发电装置，包括动子和定子；所述动子包括动子铁芯1、第一永磁体2、隔环3，所述第一永磁体2与隔环3间隔排列，第一永磁体2与隔环3通过动子铁芯1固定在同一轴线上，并且动子铁芯1一端有阶梯头部，另一端带有外螺纹，如图2所示，动子可与其他动轴装置进行螺纹连接，动轴装置运动时可以带动整个动子进行直线运动。

如图3所示，缓冲发电装置的定子包括第一端盖4、铝合金外壳5、硅钢片6、线圈骨架7、线圈8、端面卡环9、第二端盖10。所述第一端盖4通过外螺纹，可以其他动轴装置的外壳进行螺纹连接，铝合金外壳5提供周向外壳固定，并且其他动轴装置通过螺栓可与第一端盖4、第二端盖10进行连接固定。所述第一端盖4与第二端盖10均为铝合金端盖。

所述硅钢片6在第一端盖4的周向上均匀分布，12片硅钢片6周向排序，通过第一端盖4的槽口进行固定连接，并且，硅钢片6槽口最左端通过端面卡环9进行轴向及周向固定，同时每片硅钢片6开9个槽，每个槽放置一个线圈骨架7，并且线圈骨架7上缠绕线圈8，通过槽间每个槽线圈8也可以进行连通。每片硅钢片6开的槽为方形槽，所述线圈骨架7为圆环形线圈骨架。

装配缓冲发电装置时，将所述第一永磁体2、隔环3间隔排列在动子铁芯1上，通过动子铁芯1轴向固定，并且动子铁芯1通过螺纹与其他装置轴体进行螺纹连接，从而达到动子轴向固定的效果。定子第一端盖4通过槽将12个硅钢片6卡住，以及用端面卡环9固定住硅钢片6，然后将缠绕好的线圈骨架7与线圈8卡入硅钢片6上的槽内，并且将铝合金外壳5套入已装配好的其他动轴装置，最后将铝合金外壳5与第一端盖4、第二端盖10通过螺栓固定连接好，完成装配。

缓冲发电装置运行时，其他装置轴体带动缓冲发电装置定子匀速直线运动，当所述第一永磁体2产生的磁感线被线圈8切割时，会在线圈8中产生感应电动势，而线圈8产生的电能通过外接储能装置进行电能回收，并且当电路回路产生电流时，同时会与第一永磁体2产生的磁场相互作用，从而产生电磁阻力，达到缓冲以及能量回收的效果。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。