一種汽車永磁減震和循環(huán)能源發(fā)電裝置探究

1、一種汽車永磁減震和循環(huán)能源發(fā)電裝置探【摘要】闡述所設(shè)計(jì)的汽車永磁減震循環(huán)能源發(fā) 電結(jié)構(gòu)原理，采用在減震中各永磁體的相互作用使發(fā)電線圈 產(chǎn)生磁通量的變化從而通過(guò)整流器對(duì)車內(nèi)蓄電池進(jìn)行充電， 充電后的汽車再度行進(jìn)繼續(xù)帶動(dòng)永磁體重復(fù)作用的創(chuàng)新型 環(huán)保循環(huán)能源發(fā)電減震結(jié)構(gòu)，不僅解決了汽車在行進(jìn)中的顛 簸減震問(wèn)題，又進(jìn)行了能源循環(huán)利用轉(zhuǎn)換，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為 電能，從而為汽車提供了用電，達(dá)到了節(jié)省并且充分利用能 源的目的?！娟P(guān)鍵詞】汽車永磁減震器；永磁電線圈供電；循環(huán)能 源1背景及意義汽車作為現(xiàn)代社會(huì)中人們出門的必備工具，不僅在人民 的生產(chǎn)和生活中扮演著重要角色，而且也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱 產(chǎn)業(yè)之一。減震器是車

2、輛懸掛系統(tǒng)中重要的阻尼元件，它對(duì) 于車輛的平順性和安全性都有重要的作用1 o汽車行進(jìn)時(shí) 的減震效果，不僅影響了人們?cè)诔俗嚂r(shí)的感受而且也影 響到了汽車的其他機(jī)件的耗損度和壽命?，F(xiàn)有的減震器中， 比較常見(jiàn)的有液壓減震器，充氣式減震器，彈簧式減震器， 橡膠式減震器。液壓減震器利用車架與車橋做往復(fù)相對(duì)運(yùn) 動(dòng)，活塞在減震器的缸筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，殼體內(nèi)的油液在反復(fù) 運(yùn)動(dòng)后會(huì)造成乳化現(xiàn)象；充氣式減震器很好的避免了上述缺 點(diǎn)，但是它對(duì)于油封的要求很高，充氣工藝復(fù)雜，不易維修, 當(dāng)缸筒受外界較大沖擊而變化時(shí)，則不能工作；傳統(tǒng)的彈簧 式減震器則會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期使用導(dǎo)致減震失效，并且在使用過(guò)程 中噪聲不斷增大；橡膠式減震

3、器，則是使用壽命短，耐鹽霧 和腐蝕性差。永磁減震作為一種新興的減震器發(fā)展方向，具 有舒適，平穩(wěn)，減震效果好，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)得到了眾多 關(guān)注和發(fā)展。在此次設(shè)計(jì)中不僅考慮到了要利用永磁體在汽 車上實(shí)現(xiàn)較好的減震效果，而且又設(shè)計(jì)進(jìn)行了能源循環(huán)轉(zhuǎn) 換，將顛簸減震中設(shè)備產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了電能，電能帶 動(dòng)汽車前進(jìn)，繼續(xù)產(chǎn)生機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)了能源的有效利用。2設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。2. 1永磁減震器永磁減震器包括外殼體，內(nèi)主滑柱，外上永磁體，外下永磁體，內(nèi)主磁體，上止滑彈簧，下止滑彈簧，上滑導(dǎo)柱和 發(fā)電線圈，車體連接上滑導(dǎo)柱，上滑導(dǎo)柱連接上止彈簧，并 且最終與外殼體相連，外殼體內(nèi)的內(nèi)主滑柱內(nèi)部的

4、上滑導(dǎo)孔 與上述上滑導(dǎo)柱相迎合，外上磁體（磁極方向?yàn)樯蟦ts） 纏繞在外殼體最上端，外殼體中間部分外部纏繞發(fā)電線圈, 外殼體的最下端連接外下磁鐵（磁極方向?yàn)樯蟦ts）。 如圖所示1.車體；2.上滑導(dǎo)柱；3.上止彈簧；4.外殼體;5上滑導(dǎo)孔；6外上磁體；7內(nèi)磁體；&發(fā)電線圈；9外下 磁體；10下止彈簧；11下連接體；12輪胎；13.電路控制 器；14.整流器；15內(nèi)主滑柱；16蓄電池。本減震器可以在行車過(guò)程中，通過(guò)同級(jí)相斥的原理，起 到減震作用，在此過(guò)程中，對(duì)永磁鐵的矯頑力要求明顯降低, 對(duì)于不同減震要求，可以選擇不同矯頑力的永磁鐵，甚至可 以選用高居里溫度的永磁鐵。2. 2電磁發(fā)電裝置

5、電磁發(fā)電裝置包括電路控制器、整流器和蓄電池，三者 通過(guò)感應(yīng)線圈，連接成一個(gè)完整的電路，利用感應(yīng)線圈將機(jī) 械能轉(zhuǎn)換為電能。2.3永磁減震與循環(huán)能源發(fā)電裝置永磁減震器通過(guò)感應(yīng)線圈與電路相連接，當(dāng)汽車行進(jìn)并 且產(chǎn)生顛簸的時(shí)候有輪胎通過(guò)下連接體將上下運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)， 傳遞到本裝置外殼體，外殼體與內(nèi)主滑柱產(chǎn)生上下滑動(dòng)，在 起到減震作用的同時(shí)，感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電流通過(guò)整流器后儲(chǔ) 存在蓄電池中，形成一個(gè)永磁減震與循環(huán)能源發(fā)電系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利，專利號(hào)為： 201310066776. 9。3理論設(shè)計(jì)計(jì)算4工作原理閉合導(dǎo)體與磁極發(fā)生切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于閉合導(dǎo) 體所穿透的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生

6、感生電流，這 一電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)阻礙兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。其阻力大小正 比于磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等物理量。汽車在前進(jìn)中產(chǎn)生顛簸，顛簸產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是經(jīng)過(guò)輪胎通過(guò)下連接體將運(yùn)動(dòng)傳送給外殼體，導(dǎo)致外殼體向上運(yùn)動(dòng)，此 時(shí)上揚(yáng)的內(nèi)主滑柱在車體本身自重通過(guò)上滑導(dǎo)柱以及上止 彈簧的壓制作用下保持原位，而外殼體則連帶著纏繞在殼體 本身上的外上磁體及外下磁體一起向上做移位，這樣原本是 保持異性相吸狀態(tài)的內(nèi)主此題和外磁體發(fā)生了變化，運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中內(nèi)主磁體的s、n極與外上磁體、外下磁體的s、n極發(fā) 生同性相斥，抑制外殼體向上運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)磁極和彈簧作 用將其復(fù)位，與此同時(shí)通過(guò)發(fā)電線圈的磁通總量卻發(fā)生了變 化，其變

7、化率與外殼體的移動(dòng)速度及幅度成正比。發(fā)電線圈 切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)電路控制器和整流器構(gòu)成 回路，對(duì)蓄電池充電。當(dāng)外殼體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其作用原理與向上運(yùn)動(dòng)時(shí)相同。本設(shè)計(jì)中，永磁鐵的材料使用鎖鐵硼，屬第三代稀土永 磁材料，具有體積小、重量輕和磁性強(qiáng)的特點(diǎn)，其產(chǎn)品檔次 高、附加值高、運(yùn)用領(lǐng)域尖端。其高能量密度的優(yōu)點(diǎn)使鐵鐵 硼永磁材料在現(xiàn)代工業(yè)和電子技術(shù)中獲得了廣泛應(yīng)用。欽鐵 硼現(xiàn)已成為支撐現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的重要材料之一。專家預(yù) 計(jì)在未來(lái)20-30年里，難有替代欽鐵硼的磁性材料出現(xiàn)2。本裝置屬于能源發(fā)電循環(huán)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，在汽車前進(jìn)的過(guò)程 中，顛簸產(chǎn)生的機(jī)械能通過(guò)電磁能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存在蓄電 池中，

8、電能帶動(dòng)汽車前進(jìn)的過(guò)程中產(chǎn)生顛簸，又將產(chǎn)生切割 磁感線的運(yùn)動(dòng)，從而形成一個(gè)循環(huán)轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)。5定性試驗(yàn)定性試驗(yàn)（一）如圖2所示。試驗(yàn)時(shí)：兩磁體為10w揚(yáng)聲器的圓形永磁鐵氧體，直徑 為：外徑10cm,內(nèi)徑2.5cm,中間導(dǎo)軌為無(wú)磁性高分子材料, 上置重物為普通石塊。試驗(yàn)結(jié)果：（1）當(dāng)a的重量增加時(shí)，e下降，d減小；（2）當(dāng)a的重量下降時(shí)，b上升，d增大；（3）當(dāng)a=x （某重量），d二某中間點(diǎn)，b二某中間位置。定性試驗(yàn)（二）如圖3所示。永磁減震與發(fā)電試驗(yàn)：試驗(yàn)條件：上、下磁體為10w揚(yáng)聲器的圓形永磁鐵氧體, 直徑為：外徑10cm,內(nèi)徑2.5cm,內(nèi)永磁體為鐵氧體磁棒， 直徑2.4cm；發(fā)電線圈為=

9、0.35漆包銅線，線圈匝徑為6cm, 匝數(shù)為2500匝；負(fù)載為1.5v, 150ma小燈泡。試驗(yàn)結(jié)果：（1）當(dāng)動(dòng)輪在外力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)凸輪 帶動(dòng)外殼上下動(dòng)作，阻尼作用十分明顯；當(dāng)開(kāi)關(guān)k閉合時(shí)，阻尼作用變大，小燈泡閃亮。6創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用a. 永磁材料為高磁性鎖鐵硼，如使用超導(dǎo)材料效果更 佳。b. 永磁強(qiáng)度及發(fā)電線圈線徑、匝數(shù)應(yīng)與汽車的重量有 關(guān)。c. 對(duì)純電動(dòng)汽車而言，如4個(gè)輪胎均安此裝置，可大幅 提高汽車的續(xù)駛里程。d. 以磁代油，以電磁場(chǎng)瞬時(shí)消能減震代替油摩擦滯時(shí)消 能減震，本質(zhì)上解決了傳統(tǒng)減震器漏油失效的困境。e. 根據(jù)路況，自動(dòng)調(diào)整阻尼，以減少車身晃動(dòng)和傾斜， 滿足舒適性和平穩(wěn)性f. 以震消震，利用震動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，形成 最優(yōu)磁阻尼，達(dá)到平穩(wěn)消能吸震的目的。g. 電磁場(chǎng)工作區(qū)間呈懸浮狀態(tài)，關(guān)鍵部件采用采用耐 磨，耐蝕，高強(qiáng)度的特殊材質(zhì)制造，正常使用壽命是傳統(tǒng)油 壓減震器的3倍以上。h. 減震效果好，延長(zhǎng)了變速箱，車輪，轉(zhuǎn)向器，輪胎等 部件及整車的使用壽命。i. 緊急制動(dòng)時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)能量可通過(guò)電磁場(chǎng)的能 量轉(zhuǎn)化迅速消耗掉，控制輪胎緊貼路面，明顯提高制動(dòng)效率, 急剎時(shí)穩(wěn)定性好，駕乘更安全。j. 通過(guò)理論分析及定性試