1、钕铁硼永磁回转发电机既减小了发电机的转动惯量也节省了励磁电能。3.汽车振动能量回收发电减振器功用： 承载汽车的重量，吸收不平路面冲击，减轻车身的振动，提高汽车行驶的平顺性和乘坐的舒适性。发电仅仅是汽车振动能量回收发电悬架的辅助功能。当用电设备较多时，悬架发电机与原车载一起供电；当用电设备较少时，随着电压的升高原车载发电机自身的电压调节器控制励磁电流，减小原车载发电机的输出电流，电压继续升高原车载发电机逐渐退出工作，由悬架发电机独立供电。4.汽车振动能量回收发电减振器工作原理：a.减震发电机实物图：通过比较各类型电机的优缺点，选取了永磁直流发电机作汽车振动能量回收发电悬架的发电机。通过分析永磁材
2、料性能特点及对发电机性能的影响规律，选择了钕铁硼永磁材料作为发电机磁源。最后，根据永磁发电机的设计理论，对发电机的结构参数、性能参数及主要部件进行了设计计算。b.发电减振器组成及工作原理： （1）齿轮齿条：将车体的往复运动转变为旋转运动。 （2）冲击保护机构（定扭装置，如图2-9所示）：当车轮突然受到来自路面的冲击时，由于发电机转子和传动系统的机械惯性会产生很大的作用力，严重时可能会使齿轮齿条损坏，因此应该设计一个限制作用力的保护机构。 （3）换向机构：将驱动齿轮的正反向转动转变为单向转动。 （4）变速机构：驱动此轮的转速较低，而发电机的转速较高，因此需要一个变速机构。考虑到悬架的体积和传动比
3、，选用行星齿轮式变速机构。 （5）悬架发电机：发电机是能量转换的关键部件，它的转速受路况影响很大，有时可能工作在零电流转速之下，如果采用普通电励磁发电机，励磁电流是一个很大的浪费，因此选用永磁发电机。汽车震动能量回收发电悬架的安装图 当车体相对车轮向下运动时，驱动齿轮顺时针转动，单向离合器（前）工作，输入轴顺时针转动。传动路线为：齿条定扭装置锥齿轮1单向离合器（前）变速机构输入轴。同时转动经锥齿轮1、2传给3，锥齿轮3逆时针方向旋转，此时单向离合器2打滑空转； 当车体相对车轮向上振动时，驱动齿轮逆时针转动，此时单向离合器（前）打滑空转，转动经过锥齿轮1、2传到3，锥齿轮3顺时针转动，单向离合器
4、（后）工作，输入轴顺时针旋转。齿条定扭装置锥齿轮1锥齿轮2锥齿轮3单向离合器（后）变速机构输入轴； 可见无论车体向上还是向下震动，输入轴总是顺时针转动。在变速机构中，齿圈为固定件，输入轴和行星架为主动件，太阳轮为从动件。输入轴经变速机构加速后带动发电机旋转。发电机产生的交流电经整流器整流后输出，给蓄电池充电或供汽车电器设备使用。 c. 汽车减振器发电装置控制电路设计：由发电机的阻力距与输出电流成正比；发电机的电流输出特性曲线与我们较理想的悬架的阻尼力速度曲线相似。所以，汽车振动能量回收发电悬架用发电机作为阻尼器件，基本可以达到较理想的减振效果，再加上对发电机输出电流的控制可以实现悬架的阻尼力可
5、调。在阻尼力控制电路中需要检测的物理量有：齿条运动的方向、速度、受力（阻尼力）和发电机的输出电流。齿条的检测可以用简单的机械开关，可以用金属片应变传感器，还可以用压敏电阻传感器。机械开关结构简单，造价低，但可靠性较差并且安装也不太方便。金属应变片传感器，如图5-11所示，可以直接粘贴在齿条上使用，安装方便，并且可以同时检测齿条的运动方向和受力大小。压敏电阻传感器，灵敏度高，但造价高易损坏。因此，我们选用应变片式传感器作为检测齿条运动和受力的传感器。齿条的运动速度，可以通过检测发电机的转速来间接检测。发电机输出电流采用霍尔传感器进行检测。 阻尼力控制电路根据车辆和用户的需要可以设计两种电路。一种
6、是经济型电路（如图5-12），一种是智能型电路（如图5-14） 。其中表5-2各档位的输出电位和IC2输出方波的占空比。档位悬架状态伸张压缩输出电压（v）占空比（%）3档软91006502档中7755251档硬表5-2各档位的输出电位和IC2输出方波的占空比。d. 汽车减振器发电装置试验：如图所示。将发电机固定在车体上，齿条直接连接在车桥上，齿轮与发电机转子相连。齿轮与齿条啮合后，发电机及齿轮齿条机构整体成悬架的振动能量回收元件。齿轮齿条机构将车体与车桥间相对直线运动转变为发电机转子的转动。发电机将机械能转变为电能，之后将这部分能量传递给充电电路及动力总线，对电池充电或供其它电气设备使用。发电
7、机输出励磁扭矩，经齿轮齿条机构传动将扭矩转变为作用在车体与车桥间的阻尼力。 试验过程（如下图）。实验数据结果、对比图图11 原车减振器与减振器发电装置的吸收率对比图a.在中等硬度的减振模式时，减振器发电装置与原车减振器在吸收率上基本相同。如图11所示，左轮安装原车减振器，右轮安装减振器发电装置。经济型“软”模式吸收率 智能型“软”模式吸收率 经济型“中”模式吸收率 智能型“中”模式吸收率 经济型“硬”模式吸收率 智能型“硬”模式吸收率b. 经济型阻尼力控制电路和智能型阻尼力控制电路在吸收率上没有明显区别。如图12所示，“软”减振状态时吸收率为32%左右，“中”减振状态时吸收率为46%左右，“硬
8、”减振状态时吸收率为61%左右。经济型“软”模式发电电流经济型“中”模式发电电流经济型“硬”模式发电电流 智能型“软”模式发电电流 智能型“中”模式发电电流 智能型“硬”模式发电电流C.经济型电路的输出电流波形为方波；智能型电路的输出电流为由三角波组成的曲线，输出电流的最大值如表2所示。经济型控制电路的电流最大值要高于智能型控制电路，但是由于其电流不连续所以输出电量并不大。表2 各种模式下输出电流的最大值控制模式经济型最大输出电流16.5A16A智能型最大输出电流3.3A5.8A8.8A试验结论：本文在前期机械部分设计试验的基础上，提出了减振器发电装置的经济型控制策略和智能型控制策略，并对该装
9、置进行了减振性能和发电性能试验。试验表明：b.经济型阻尼力控制电路和智能型阻尼力控制电路在吸收率上没有明显区别。 “软”、“中”、“硬”三种减振模式下吸收率分别为32%、46%、61%左右。c.经济型控制电路的电流最大值要高于智能型控制电路，但是由于其电流不连续所以输出电量并不大。d.减振器发电装置的噪音较大,其主要来源于发电机和齿轮机构。可见，在这两种控制策略的控制下该装置不仅具有普通减振器的功能，而且阻尼力可调，并具有较强的发电能力。5.应用前景：自二十世纪七十年代起，国内外许多学者就开始了对汽车振动能量回收悬架的研究，已围绕有效回收振动能量和保证足够的减振性能等核心问题进行了探索和尝试,获得了一些有价值的成果,并在样机试制和试验验证上取得了较大进展。随着电控系统的日趋成熟以及控制策略的日益完善,电磁式振动能量回收悬架,将会成为具有实际性应用，这样对减少能源消耗和保护环境具有重要意义。
