一种汽车永磁减震和循环能源发电装置探究

1、一种汽车永磁减震和循环能源发电装置探【摘要】阐述所设计的汽车永磁减震循环能源发 电结构原理，采用在减震中各永磁体的相互作用使发电线圈 产生磁通量的变化从而通过整流器对车内蓄电池进行充电， 充电后的汽车再度行进继续带动永磁体重复作用的创新型 环保循环能源发电减震结构，不仅解决了汽车在行进中的颠 簸减震问题，又进行了能源循环利用转换，将机械能转化为 电能，从而为汽车提供了用电，达到了节省并且充分利用能 源的目的。【关键词】汽车永磁减震器；永磁电线圈供电；循环能 源1背景及意义汽车作为现代社会中人们出门的必备工具，不仅在人民 的生产和生活中扮演着重要角色，而且也是国民经济的支柱 产业之一。减震器是车

2、辆悬挂系统中重要的阻尼元件，它对 于车辆的平顺性和安全性都有重要的作用1 o汽车行进时 的减震效果，不仅影响了人们在乘坐汽车时的感受而且也影 响到了汽车的其他机件的耗损度和寿命。现有的减震器中， 比较常见的有液压减震器，充气式减震器，弹簧式减震器， 橡胶式减震器。液压减震器利用车架与车桥做往复相对运 动，活塞在减震器的缸筒内往复运动，壳体内的油液在反复 运动后会造成乳化现象；充气式减震器很好的避免了上述缺 点，但是它对于油封的要求很高，充气工艺复杂，不易维修, 当缸筒受外界较大冲击而变化时，则不能工作；传统的弹簧 式减震器则会因为长期使用导致减震失效，并且在使用过程 中噪声不断增大；橡胶式减震

3、器，则是使用寿命短，耐盐雾 和腐蚀性差。永磁减震作为一种新兴的减震器发展方向，具 有舒适，平稳，减震效果好，使用寿命长等优点得到了众多 关注和发展。在此次设计中不仅考虑到了要利用永磁体在汽 车上实现较好的减震效果，而且又设计进行了能源循环转 换，将颠簸减震中设备产生的机械能转化为了电能，电能带 动汽车前进，继续产生机械能，实现了能源的有效利用。2设计方案本设计的结构图如图1所示。2. 1永磁减震器永磁减震器包括外壳体，内主滑柱，外上永磁体，外下永磁体，内主磁体，上止滑弹簧，下止滑弹簧，上滑导柱和 发电线圈，车体连接上滑导柱，上滑导柱连接上止弹簧，并 且最终与外壳体相连，外壳体内的内主滑柱内部的

4、上滑导孔 与上述上滑导柱相迎合，外上磁体（磁极方向为上nts） 缠绕在外壳体最上端，外壳体中间部分外部缠绕发电线圈, 外壳体的最下端连接外下磁铁（磁极方向为上nts）。 如图所示1.车体；2.上滑导柱；3.上止弹簧；4.外壳体;5上滑导孔；6外上磁体；7内磁体；&发电线圈；9外下 磁体；10下止弹簧；11下连接体；12轮胎；13.电路控制 器；14.整流器；15内主滑柱；16蓄电池。本减震器可以在行车过程中，通过同级相斥的原理，起 到减震作用，在此过程中，对永磁铁的矫顽力要求明显降低, 对于不同减震要求，可以选择不同矫顽力的永磁铁，甚至可 以选用高居里温度的永磁铁。2. 2电磁发电装置

5、电磁发电装置包括电路控制器、整流器和蓄电池，三者 通过感应线圈，连接成一个完整的电路，利用感应线圈将机 械能转换为电能。2.3永磁减震与循环能源发电装置永磁减震器通过感应线圈与电路相连接，当汽车行进并 且产生颠簸的时候有轮胎通过下连接体将上下运动的状态， 传递到本装置外壳体，外壳体与内主滑柱产生上下滑动，在 起到减震作用的同时，感应线圈产生的电流通过整流器后储 存在蓄电池中，形成一个永磁减震与循环能源发电系统。本设计已经申请国家发明专利，专利号为： 201310066776. 9。3理论设计计算4工作原理闭合导体与磁极发生切割磁感线的运动时，由于闭合导 体所穿透的磁通量发生变化，闭合导体会产生

6、感生电流，这 一电流所产生的磁场会阻碍两者的相对运动。其阻力大小正 比于磁体的磁感应强度、相对运动速度等物理量。汽车在前进中产生颠簸，颠簸产生的运动是经过轮胎通过下连接体将运动传送给外壳体，导致外壳体向上运动，此 时上扬的内主滑柱在车体本身自重通过上滑导柱以及上止 弹簧的压制作用下保持原位，而外壳体则连带着缠绕在壳体 本身上的外上磁体及外下磁体一起向上做移位，这样原本是 保持异性相吸状态的内主此题和外磁体发生了变化，运动过 程中内主磁体的s、n极与外上磁体、外下磁体的s、n极发 生同性相斥，抑制外壳体向上运动，并且通过磁极和弹簧作 用将其复位，与此同时通过发电线圈的磁通总量却发生了变 化，其变

7、化率与外壳体的移动速度及幅度成正比。发电线圈 切割磁力线产生感应电动势，通过电路控制器和整流器构成 回路，对蓄电池充电。当外壳体向下运动时，其作用原理与向上运动时相同。本设计中，永磁铁的材料使用锁铁硼，属第三代稀土永 磁材料，具有体积小、重量轻和磁性强的特点，其产品档次 高、附加值高、运用领域尖端。其高能量密度的优点使铁铁 硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用。钦铁 硼现已成为支撑现代电子信息产业的重要材料之一。专家预 计在未来20-30年里，难有替代钦铁硼的磁性材料出现2。本装置属于能源发电循环转化系统，在汽车前进的过程 中，颠簸产生的机械能通过电磁能转化为电能，储存在蓄电 池中，

8、电能带动汽车前进的过程中产生颠簸，又将产生切割 磁感线的运动，从而形成一个循环转化的系统。5定性试验定性试验（一）如图2所示。试验时：两磁体为10w扬声器的圆形永磁铁氧体，直径 为：外径10cm,内径2.5cm,中间导轨为无磁性高分子材料, 上置重物为普通石块。试验结果：（1）当a的重量增加时，e下降，d减小；（2）当a的重量下降时，b上升，d增大；（3）当a=x （某重量），d二某中间点，b二某中间位置。定性试验（二）如图3所示。永磁减震与发电试验：试验条件：上、下磁体为10w扬声器的圆形永磁铁氧体, 直径为：外径10cm,内径2.5cm,内永磁体为铁氧体磁棒， 直径2.4cm；发电线圈为=

9、0.35漆包铜线，线圈匝径为6cm, 匝数为2500匝；负载为1.5v, 150ma小灯泡。试验结果：（1）当动轮在外力作用下转动时，通过凸轮 带动外壳上下动作，阻尼作用十分明显；当开关k闭合时，阻尼作用变大，小灯泡闪亮。6创新点及应用a. 永磁材料为高磁性锁铁硼，如使用超导材料效果更 佳。b. 永磁强度及发电线圈线径、匝数应与汽车的重量有 关。c. 对纯电动汽车而言，如4个轮胎均安此装置，可大幅 提高汽车的续驶里程。d. 以磁代油，以电磁场瞬时消能减震代替油摩擦滞时消 能减震，本质上解决了传统减震器漏油失效的困境。e. 根据路况，自动调整阻尼，以减少车身晃动和倾斜， 满足舒适性和平稳性f. 以震消震，利用震动能量驱动磁场产生电磁场，形成 最优磁阻尼，达到平稳消能吸震的目的。g. 电磁场工作区间呈悬浮状态，关键部件采用采用耐 磨，耐蚀，高强度的特殊材质制造，正常使用寿命是传统油 压减震器的3倍以上。h. 减震效果好，延长了变速箱，车轮，转向器，轮胎等 部件及整车的使用寿命。i. 紧急制动时，瞬时产生的震动能量可通过电磁场的能 量转化迅速消耗掉，控制轮胎紧贴路面，明显提高制动效率, 急刹时稳定性好，驾乘更安全。j. 通过理论分析及定性试