CN108631545A - 一种锐角磁力与自发电组合阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锐角磁力与自发电组合阻尼器，包括同轴心设置的外层、中间层和内层，外层和中间层之间适于相对旋转，以形成锐角磁力阻尼器和自发电阻尼器中的其中一种；中间层和内层之间适于相对旋转，以形成锐角磁力阻尼器和自发电阻尼器中的其中另外一种；外层、中间层和内层中的转动部分共同与转轴连接形成旋转机构；自发电阻尼器所产生的电选择性地供给到锐角磁力阻尼器中的锐角磁力励磁线圈，形成励磁电流而产生锐角磁力阻尼力。本发明对锐角磁力阻尼与自发电阻尼进行组合，具有自供电的性能，还能利用锐角磁力在低速时产生较大阻尼力的特性满足慢速运动时需要阻尼大的要求，可省去变速装置，简化结构，降低成本。

Description

一种锐角磁力与自发电组合阻尼器

技术领域

本发明涉及电磁阻尼技术领域及健身器材领域，具体涉及一种锐角磁力与自发电组合阻尼器，该组合阻尼器可应用于健身设备、汽车缓速器、航母阻拦装置等需要阻尼技术的设备中。

背景技术

现有技术的锐角磁力阻尼器虽然在低转速时能产生较大阻尼(是电涡流产生阻尼的2倍)，但弱点是需要外供电源。锐角磁力阻尼器的相关现有技术可参见2014年12月12日申请，并于2015年3月11日公布的申请号为CN201410763115.6的中国发明专利申请，该专利申请的全部内容以引用的方式结合到本文中，成为本文的一部分。

另一方面，现有的自发电阻尼器虽然具有自供电的功能，但在低转速时产生阻尼力很小，不能满足健身者在慢速动作时需要大阻力的要求。

而且，现有技术中健身器材阻尼器产生的阻尼力较小，需要一级或多级变速装置，才能达到阻尼的要求，这样就会造成健身器的结构复杂故障多，制造成本增大。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种锐角磁力与自发电组合阻尼器，对锐角磁力阻尼与自发电阻尼进行组合，具有体积小、阻尼力大的优点，又具有自供电的性能，还能利用锐角磁力在低速时产生较大阻尼力的特性满足慢速运动时需要阻尼大的要求，可省去变速装置，简化结构，降低成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种锐角磁力与自发电组合阻尼器，包括同轴心设置的外层、中间层和内层，其中外层和中间层之间适于相对旋转，以形成锐角磁力阻尼器和自发电阻尼器中的其中一种；中间层和内层之间适于相对旋转，以形成锐角磁力阻尼器和自发电阻尼器中的其中另外一种；外层、中间层和内层中的转动部分共同与转轴连接形成旋转机构；且自发电阻尼器所产生的电选择性地供给到锐角磁力阻尼器中的锐角磁力励磁线圈，形成励磁电流而产生锐角磁力阻尼力。

根据本发明的一个实施例，外层、中间层和内层分别形成外定子、中转子、内定子，其中：

外定子以外圈为基础，从外向内延伸出若干对发电感应磁极，构成发电电枢；

中转子以外圈为基础结构，在外圈的外层设有若干对向外凸起的发电励磁体，在外圈的内层设有若干个从外向内延展的V型结构；

内定子包含有内圈，从内圈向外延伸出若干对锐角磁力励磁体，锐角磁力励磁体上绕有锐角磁力励磁线圈。

根据本发明的一个实施例，各个相邻V型结构的相邻两臂连接处组成感应磁极，且各个感应磁极之间链接形成内圈封闭结构。

根据本发明的一个实施例，发电感应磁极的数量为12对；发电励磁体的数量为14对；V型结构的数量为12个，锐角磁力励磁体的数量为5对。

根据本发明的一个实施例，发电励磁体与发电感应磁极组成三相4极发电电路，各相的极相组均由两个发电感应磁极组成，且两个发电感应磁极上的绕组产生的感应电动势为串联电路。

根据本发明的一个实施例，外层、中间层和内层分别形成外转子、中定子、内转子，其中：

外转子包含有外圈，从外圈向内凸起若干对发电励磁体；

中定子中间具有一环型圈，以环型圈为基础结构，向外延展出若干对发电感应磁极，并向内延伸出若干对锐角磁力励磁体，锐角磁力励磁体包含锐角磁力励磁线圈；

内转子包含有内圈，并从内圈向外延展出若干个V型结构。

根据本发明的一个实施例，各个相邻V型结构的相邻两臂连接处组成感应磁极，且各个感应磁极之间链接形成外圈封闭结构。

根据本发明的一个实施例，发电感应磁极的数量为12对；发电励磁体的数量为14对；锐角磁力励磁体的数量为6对，V型结构的数量为9个。

根据本发明的一个实施例，包括电路自动切换装置，其设置为：当自发电阻尼器所产生的电流达到设定阈值时，经整流后对蓄电池充电，而不输送到锐角磁力励磁线圈；当自发电阻尼器所产生的电流小于设定阈值时，发电电流和蓄电池电流并联输送到锐角磁力励磁线圈，从而产生锐角磁力阻尼力，对自发电阻尼器所产生的阻尼力进行补充。

根据本发明的一个实施例，电路自动切换装置包括：a、自发电发电电路、整流电路、蓄电瓶、继电器线圈串联组成的电源供电电路；b、自发电发电电路、整流电路、蓄电池、锐角磁力励磁线圈、开关串联组成的给锐角磁力励磁线圈供电电路；c、开关、弹簧和继电器组成自动切换电路；当电流达到设定阈值时，继电器吸引开关上的磁铁使开关克服弹簧力而打开；当电流小于设定阈值时，弹簧力使开关关闭。

本发明将锐角磁力阻尼和自发电阻尼各自的优势组合为一体结构，它既具有体积小、阻尼力大的优点，又具有自供电的性能，还能利用锐角磁力在低速时产生较大阻尼力的特性满足慢速运动时需要阻尼大的要求。

由于体积小阻尼力大，本发明的组合阻尼器可以安装在各种健身器材上，健身者用脚或手直接驱动组合阻尼器，就能满足健身者所需要的阻尼力大小的要求，省去变速装置，简化结构，降低成本。

本发明组合阻尼器应用到汽车缓速器和航母阻拦装置等大型阻尼技术场合中，它还具有现有技术电磁阻尼器都不具备的技术特点。它应用在汽车缓速器行业中的特点如下：

(1)它能形成一个能源转换封闭的系统，自发电装置给锐角磁力阻尼器供电，这样它既不需要外界系统的供电，也不需要外界系统的蓄电，对汽车而言，省去一个大容量的蓄电装置，减轻汽车的体重是具有经济意义的。

(2)它产生阻尼力的效果远高于现有技术电磁阻尼器，其原因是，它能利用外界系统动能在自己的封闭系统中复次产生更多的阻尼力。具体地说，自发电装置发电要产生阻尼力，供电给锐角磁力阻尼器，锐角磁力阻尼器在励磁电流的作用下，再次产生阻尼力。这样就能使组合阻尼器具有复次产生阻尼力的功能。

组合阻尼器应用在航母阻拦装置中其技术特点显得更优越，原因是，舰载机着陆时，具有260公里以上的时速，体重30吨，跑道长100米左右，着陆时间仅为2-3秒钟，可想而知，阻尼器在短短两三秒钟要承担多大的负荷量，如果采用现有技术电磁阻尼器，需要供电或蓄电，或消耗掉电需要一个庞大的装置，采用能源转换封闭系统的本发明技术则不需要外界供电或蓄电，在技术上具有明显的优越性。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1是本发明第一实施例锐角磁力与自发电组合阻尼器结构示意图；

图2是本发明第一实施例锐角磁力与自发电组合阻尼器的外定子结构示意图；

图3是本发明第一实施例锐角磁力与自发电组合阻尼器的中转子结构示意图；

图4是本发明第一实施例锐角磁力与自发电组合阻尼器的内定子结构示意图；

图5是本发明第二实施例锐角磁力与自发电组合阻尼器结构示意图；

图6是本发明第二实施例锐角磁力与自发电组合阻尼器的外转子结构示意图；

图7是本发明第二实施例锐角磁力与自发电组合阻尼器的中定子结构示意图；

图8是本发明第二实施例锐角磁力与自发电组合阻尼器的内转子结构示意图；

图9是本发明简易三相四极及各相极相组线路连接方法示意图；

图10是本发明自动切换装置电路示意图。

具体实施方式

为方便叙述，以下将“锐角磁力与自发电组合阻尼器”简称为“组合阻尼器”。

在第一实施例的组合阻尼器10中，采用V型结构203和发电励磁体202组合为中转子200的技术方案，分别设有外定子100、中转子200和内定子300，如图1所示；在第二实施例组合阻尼器40中，采用外转子400、内转子600、中定子500的技术方案，如图5所示，具体实施方式分别叙述如下：

参见图1-图4，该第一实施例组合阻尼器10由三层结构构成，第一层外定子100是发电电枢，硅钢片材料制造，从外圈101向内延伸24个发电感应磁极102，三相绕组按照简易三相4极连接方法(后面详细说明)，分别绕制在24个发电感应磁极柱形铁芯上。第二层中转子200与转轴连接成旋转机构，也是获得阻尼力的重要装置，它以一个环型圈(或外圈)201为基础结构，环型圈201外层粘结着28片永磁铁作为发电励磁体202，供发电励磁。从环型圈201向内延展12个V型结构203。各个相邻V型结构203的相邻两臂连接处组成感应磁极204，且各个感应磁极204之间链接形成内圈封闭结构205。中转子材料采用电工纯铁或钢铁材料一体铸造成型。第三层内定子300有一个内圈301，从内圈301向外延伸10个锐角磁力励磁体302，材料是硅钢片冲压制作，采用电流励磁，便于调节阻尼力的大小。

参见图5-图8，是第二实施例组合阻尼器40，由三层组合结构构成，第一层是外转子400，外转子400是一个钢质的环型圈401，环型圈401的内层粘贴着28个发电励磁体402。第二层是中定子500，材料是硅钢片叠加而成，中间设有一个环型圈501，从环型圈501的外层向外延展着24个发电感应磁极502，从环型圈501的内层向内延伸着12个锐角磁力励磁体503，锐角磁力励磁体503采用电流励磁，便于调节锐角磁力阻尼力的大小。第三层是内转子600，由内转子600的内圈601向外延展着9个V型结构602组成，材料是电工纯铁或钢铁材料一体铸造成型。各个相邻V型结构602的相邻两臂6021、6022连接处组成感应磁极603，且各个感应磁极603之间链接形成外圈封闭结构604。

在第一实施例和第二实施例中发电感应磁极102、502均为24个，发电感应励磁体202、402均为28个，它们组合后按照常规技术手段应接成6相4极发电电路，本发明中采用了一种简易连接线路技术手段，将6相4极发电电路连接成3相4极发电电路，简化了自发电输出及整流电路。

具体实施方法是，以A相为例说明，由A1、A2、A3、A4四个极相组组成A相，如图9所示，各极相组均由两个发电感应磁极组成，该两个发电感应磁极上的绕组所产生感应电动势为串联电路。

图9中标示的箭头表示各极相组某瞬间的电流方向，图9中注明各极相组的头T、尾W，目的便于各极相组连线方法的叙述。例如A相的具体连线方法：A1的头为A相输出的一端，A1的尾与A2的尾连接，A2的头与A3的头连接，A3的尾与A4的尾连接，A4的头为A相输出的另一端。

为了解决，组合阻尼器在低转速情况下发电量不足导致产生的阻尼力很小的困难，本发明设计一套电路自动切换装置，如图10所示(图10电路中只画出与自动切换相关电路)主体结构由三相自发电、三相全波(桥式)整流、蓄电池E、继电器线圈组成电源供电电路；由弹簧S、开关K、继电器J组成电路自动切换电路；由蓄电池E、开关K、锐角磁力励磁线圈L组成锐角磁力励磁供电电路。电路自动切换原理为：当自发电量较大时，自发电源经整流向蓄电池E充电，充电电流通过继电器线圈产生磁力吸引开关K上的电磁铁，使开关打开，锐角磁力励磁线圈L无电流不工作。当自发电量较小时，弹簧S对开关K的拉力大于继电器J的吸引力，开关K被接通，锐角磁力励磁线圈L有电流通过，产生一个锐角磁力阻尼力，弥补此时自发电阻尼力的不足，达到满足健身者在慢速动作时也能得到较大阻尼力的要求。

本发明的组合阻尼器具有如下技术特点：

参见图3和图8，第一实施例和第二实施例中的V型结构，各V型结构相邻两臂组成感应磁极，而感应磁极与感应磁极之间连接为封闭结构。这一技术方法改善了原有锐角磁力阻尼器(请参见2014年12月12日申请，并于2015年3月11日公布的申请号为CN201410763115.6的中国发明专利申请)防止振动效果不佳的缺陷，通过这一技术方法改善后的锐角磁力阻尼器工作无振动，动感非常顺滑。

参见图1和图5第一实施例和第二实施例中的中转子或中定子，它们都是双层工作，内层产生锐角磁力阻尼力，外层产生自发电阻尼力，工作时根据健身者的需要可选择单层工作，也可选择双层工作。由于本组合阻尼器是双层产生阻尼力，其阻尼力远大于同体积单层阻尼器，安装在各种健身器上时，可以采用直接驱动的技术方法，省去变速装置，降低成本。

参见图9，发电感应磁极为24个，发电励磁体为28个，组成简易3相4极自发电电路。而这一3相简易技术转速为214转/分时，发电频率就能达到50HF。通过组合阻尼器样机证明，该技术方案效果良好，直接用脚踏板驱动组合阻尼器，转速为60-100转/分时，发电量达120W-260W，产生的自发电阻尼力就能满足健身者的需要。加上前面所述的电路自动切换装置具备的技术，从根本解决了健身阻尼器在低转速时阻尼力不足的难题。

本发明组合阻尼器应用到汽车缓速器和航母阻拦装置等大型阻尼技术场合中，它还具有现有技术电磁阻尼器都不具备的技术特点。它应用在汽车缓速器行业中的特点如下：

(1)它能形成一个能源转换封闭的系统，自发电装置给锐角磁力阻尼器供电，这样它既不需要外界系统的供电，也不需要外界系统的蓄电，对汽车而言，省去一个大容量的蓄电装置，减轻汽车的体重是具有经济意义的。

(2)它产生阻尼力的效果远高于现有技术电磁阻尼器，其原因是，它能利用外界系统动能在自己的封闭系统中复次产生更多的阻尼力。具体地说，自发电装置发电要产生阻尼力，供电给锐角磁力阻尼器，锐角磁力阻尼器在励磁电流的作用下，再次产生阻尼力。这样就能使组合阻尼器具有复次产生阻尼力的功能。

组合阻尼器应用在航母阻拦装置中其技术特点显得更优越，原因是，舰载机着陆时，具有260公里以上的时速，体重30吨，跑道长100米左右，着陆时间仅为2-3秒钟，可想而知，阻尼器在短短两三秒钟要承担多大的负荷量，如果采用现有技术电磁阻尼器，需要供电或蓄电，或消耗掉电需要一个庞大的装置，采用能源转换封闭系统的本发明技术则不需要外界供电或蓄电，在技术上具有明显的优越性。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，包括同轴心设置的外层、中间层和内层，其中：

所述外层和中间层之间适于相对旋转，以形成锐角磁力阻尼器和自发电阻尼器中的其中一种；

所述中间层和内层之间适于相对旋转，以形成锐角磁力阻尼器和自发电阻尼器中的其中另外一种；

所述外层、中间层和内层中的转动部分共同与转轴连接形成旋转机构；

所述自发电阻尼器所产生的电选择性地供给到所述锐角磁力阻尼器中的锐角磁力励磁线圈，形成励磁电流而产生锐角磁力阻尼力。

2.根据权利要求1所述的锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，所述外层、中间层和内层分别形成外定子、中转子、内定子，其中：

所述外定子以外圈为基础，从外向内延伸出若干对发电感应磁极，构成发电电枢；

所述中转子以外圈为基础结构，在外圈的外层设有若干对向外凸起的发电励磁体，在外圈的内层设有若干个从外向内延展的V型结构；

所述内定子包含有内圈，从内圈向外延伸出若干对锐角磁力励磁体，所述锐角磁力励磁体上绕有所述锐角磁力励磁线圈。

3.根据权利要求2所述的锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，各个相邻V型结构的相邻两臂连接处组成感应磁极，且各个感应磁极之间链接形成内圈封闭结构。

4.根据权利要求2所述的锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，所述发电感应磁极的数量为12对；所述发电励磁体的数量为14对；所述V型结构的数量为12个，所述锐角磁力励磁体的数量为5对。

5.根据权利要求4所述的锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，所述发电励磁体与所述发电感应磁极组成三相4极发电电路，各相的极相组均由两个发电感应磁极组成，且两个发电感应磁极上的绕组产生的感应电动势为串联电路。

6.根据权利要求1所述的锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，所述外层、中间层和内层分别形成外转子、中定子、内转子，其中：

所述外转子包含有外圈，从外圈向内凸起若干对发电励磁体；

所述中定子中间具有一环型圈，以环型圈为基础结构，向外延展出若干对发电感应磁极，并向内延伸出若干对锐角磁力励磁体，所述锐角磁力励磁体上绕有所述锐角磁力励磁线圈；

所述内转子包含有内圈，并从内圈向外延展出若干个V型结构。

7.根据权利要求6所述的锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，各个相邻V型结构的相邻两臂连接处组成感应磁极，且各个感应磁极之间链接形成外圈封闭结构。

8.根据权利要求6所述的锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，所述发电感应磁极的数量为12对；所述发电励磁体的数量为14对；所述锐角磁力励磁体的数量为6对，所述V型结构的数量为9个。

9.根据权利要求1所述的锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，包括电路自动切换装置，其设置为：当所述自发电阻尼器所产生的电流达到设定阈值时，经整流后对蓄电池充电，而不输送到所述锐角磁力励磁线圈；当所述自发电阻尼器所产生的电流小于设定阈值时，发电电流和蓄电池电流并联输送到所述锐角磁力励磁线圈，从而产生锐角磁力阻尼力，对所述自发电阻尼器所产生的阻尼力进行补充。

10.根据权利要求9所述的锐角磁力与自发电组合阻尼器，其特征在于，所述电路自动切换装置包括：a、自发电发电电路、整流电路、蓄电瓶、继电器线圈串联组成的电源供电电路；b、自发电发电电路、整流电路、蓄电池、锐角磁力励磁线圈、开关串联组成的给锐角磁力励磁线圈供电电路；c、开关、弹簧和继电器组成自动切换电路；当电流达到设定阈值时，继电器吸引开关上的磁铁使开关克服弹簧力而打开；当电流小于设定阈值时，弹簧力使开关关闭。