自供电、自传感的磁流变体阻尼器.pdf

摘要
申请专利号：	CN201010257348.0	申请日：	2010.08.05
公开号：	CN102374255A	公开日：	2012.03.14
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):F16F 9/53申请日:20100805\|\|\|公开
IPC分类号：	F16F9/53	主分类号：	F16F9/53
申请人：	香港中文大学
发明人：	廖维新; 陈超
地址：	中国香港新界
优先权：
专利代理机构：	北京英赛嘉华知识产权代理有限责任公司 11204	代理人：	余朦;王艳春
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内容摘要

公开一种自供电、自传感的MR阻尼装置，包括：MR阻尼器部件，具有缓冲活塞组件和减震缸，所述缓冲活塞组件能够在外部激励下相对于所述减震缸移动；发电部件，根据所述缓冲活塞组件的移动产生电压信号；控制单元，根据所产生的电压信号估算所述移动的速度，以基于所估算的速度输出阻尼驱动电流；以及，传感部件，具有至少一个用于产生MR流体场强的线圈，其中所述传感部件接收阻尼驱动电流来改变所述场强，从而控制MR阻尼器部件提供可调节的阻尼力。

权利要求书

1：一种自供电、自传感的 MR 阻尼装置，包括： MR 阻尼器部件，具有缓冲活塞组件和减震缸，所述缓冲活塞组件能够在外部激励下相对于所述减震缸移动；发电部件，根据所述缓冲活塞组件的移动产生电压信号；控制单元，根据所产生的电压信号估算所述移动的速度，以基于所估算的速度输出阻尼驱动电流；以及传感部件，具有至少一个用于产生 MR 流体场强的线圈，其中所述传感部件接收所述阻尼驱动电流来改变所述场强，从而控制所述 MR 阻尼器部件提供可调节的阻尼力。
2：如权利要求 1 所述的装置，其中所述 MR 阻尼器部件位于所述发电部件的内侧。
3：如权利要求 2 所述的装置，其中，所述发电部件与所述 MR 阻尼器部件同心，且位于所述 MR 阻尼器部件的外侧。
4：如权利要求 1 所述的装置，其中，所述发电部件包括内部组件和外部组件，所述内部组件和所述外部组件分别连接至所述缓冲活塞组件和所述减震缸。
5：如权利要求 1 所述的装置，其中，在所述发电部件和所述 MR 阻尼器部件之间设置有磁场互动组件。
6：如权利要求 1 所述的装置，其中，所述控制单元进一步包括：传感估算器，从所述电压信号中提取速度信息；以及控制单元，根据所提取的速度信息产生指令电压。
7：如权利要求 1 所述的装置，其中，所述 MR 阻尼器部件提供空腔，其中，所述空腔和所述缓冲活塞组件的位置被设计成能够限定出至少一个工作区域。
8：如权利要求 7 所述的装置，其中所述活塞组件具有至少一个磁场发生器，用于产生作用于 MR 流体的磁场。
9：如权利要求 5 所述的装置，其中，所述磁场互动组件进一步包括无磁性磁通屏蔽层和高导磁磁通导引层。
10：如权利要求 1 所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括：内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组和高导磁间隔片以形成具有槽的结构。
11：如权利要求 10 所述的装置，其中所述外部组件进一步包括位于所述线圈绕组外侧的高导磁壳体以及高导磁间隔片。
12：如权利要求 1 所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括：内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组以形成无槽结构，所述外部组件进一步具有位于所述线圈绕组外侧的高导磁壳体。
13：如权利要求 1 所述的装置，其中所述传感部件进一步包括：高导磁外部缸体；径向磁化环形磁体，附接至所述外部缸体；缠线筒，附接至所述外部缸体、并具有置于所述变化的场强中的线圈；高导磁杆，相对所述外部缸体可移动；高导磁间隔片，同心地安装在所述杆上；以及 2 无磁性磁通屏蔽段，安装在所述杆和所述 MR 阻尼器部件之间。
14：如权利要求 1 所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括：内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组和高导磁间隔片以形成具有槽的结构，所述外部组件在所述线圈 - 间隔片组的外侧还具有高导磁壳体。
15：如权利要求 1 所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括：内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组以形成无槽结构，并具有位于所述线圈绕组外侧的高导磁壳体。
16：如权利要求 1 所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括：内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；无磁性弹性件，连接至所述内部组件；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组和高导磁间隔片以形成具有槽的结构，所述外部组件在所述线圈 - 间隔片组的外侧还具有高导磁壳体。
17：如权利要求 1 所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括：内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；无磁性弹性件，连接至所述内部组件；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组以形成无槽结构，并具有位于所述线圈绕组外侧的高导磁壳体。
18：如权利要求 1 所述的装置，其中所述传感部件进一步包括：高导磁外部缸体；高导磁杆，能够相对所述外部缸体移动；缠线筒，附接至所述外部缸体、并具有置于所述变化的场强中的线圈；高导磁圈，同心地安装在所述高导磁杆上；以及无磁性磁通屏蔽段，安装在所述高导磁杆和所述 MR 阻尼器部件之间。
19：一种电路，包括：传感估算器，被配置以接收电压信号，并从所接收的电压信号提取速度信息；以及控制单元，被配置以根据所提取的速度信息产生指令电压。
20：一种用于从发电部件的电压中提取相对速度信息的方法，其中，所述发电部件包括第一组件和第二组件，所述方法包括：使所述第一组件相对于所述第二组件移动以产生模拟电压；将所述模拟电压转换成数字信号；以及从所述数字信号中提取相对速度信息。
21：如权利要求 20 所述的方法，其中，所述发电部件包括多极线性电磁发电部件。
22：如权利要求 21 所述的方法，其中，所述提取的步骤进一步包括：从所述数字信号中获得所述速度的绝对值；假设每个所述绝对值具有两个不同的符号以获得两个可能速度；以及从所述可能速度中选择一个速度。

说明书

自供电、自传感的磁流变体阻尼器
    技术领域本申请涉及自供电、自传感的磁流变 (MR) 阻尼设备，以及涉及用于在 MR 阻尼设备中从发电机部件的电压中提取相对速度信息方法。
     背景技术对于当今高速发展的动力系统而言，振动控制至关重要。在磁场应用中，磁流变 (MR) 流体是一种智能材料，其能够在几毫秒内，从自由流动状态向半固体状态快速、可逆且可调谐地转变。因为 MR 流体在电子控件与机械装置 / 系统之间提供了简单且快速的响应界面，所以 MR 流体非常有望用于半主动振动控制。MR 阻尼器的优点非常具有吸引力，例如可控的阻尼力、宽的操作温度范围、快速响应和低能耗。
     图 1 示出了基于半主动控制系统的典型 MR 阻尼器。如图 1 所示，在现有 MR 阻尼系统中，需要分离或单独的电源 60 和动态传感器 64。电源 60 用于激活 MR 阻尼器 62 中的电磁线圈向 MR 流体提供磁场。传感器 64 用于测试动态响应，动态响应可包括构件 (plant)61
     在 MR 阻尼器 62 中的位移或速度。系统控制器 66 使用表示速度的测定信号来确定控制动作。现有 MR 阻尼系统还包括阻尼器控制器 67，阻尼器控制器 67 基于来自系统控制器 66 的测定信号生成电压指令，然后，将所生成的指令施加于电流驱动器 68。
     在现有 MR 阻尼系统中，当 MR 阻尼器 67 的两端在外部激励下相对彼此移动时，来自 MR 阻尼器的机械能将装化为热能，且所转化的热能将被耗散。例如，在汽车的日常使用中，仅有 10-16％的燃料用于驱动汽车以克服来自道路摩擦和空气的阻力。当汽车在不规则的路上行驶时，大量的燃料能被浪费掉。另外，由于分离的电源 ( 电池 ) 的寿命有限，因此需要充电和替换。这还增加了 MR 阻尼系统的安装空间、重量和成本。
     而且，为了充分利用 MR 阻尼器的可控阻尼特点，在现有 MR 阻尼系统中需要额外的速度 / 位移传感器来测试 MR 阻尼器两端相对速度 / 位移。通常，额外的传感器分离地平行于 MR 阻尼器。额外的动态传感器增加了 MR 系统的安装空间、重量和成本。另外，分离传感器与 MR 阻尼系统之间的连接器还降低了系统的可靠性。发明内容本申请提供一种用于振动减缓系统的理想技术方案。在外部激振下，根据本申请的实施方式的自供电、自传感的 MR 阻尼器将自动产生需要的阻尼力，而不需要外部电源和传感器。
     在一个实施方式中，提供一种自供电、自传感的 MR 阻尼装置，包括：
     MR 阻尼器部件，具有缓冲活塞组件和减震缸，所述缓冲活塞组件能够在外部激励下相对于所述减震缸移动；
     发电部件，根据所述缓冲活塞组件的移动产生电压信号；
     控制单元，根据所产生的电压信号估算所述移动的速度，以基于所估算的速度输出阻尼驱动电流；
     传感部件，具有至少一个用于产生 MR 流体场强的线圈，其中所述传感部件接收阻尼电流来改变所述场强，从而控制所述 MR 阻尼器部件以提供可调节的阻尼力。
     根据上述 MR 阻尼装置，来自 MR 阻尼器的一部分磁能可被转化为用于 MR 阻尼系统自身的电能，而不是仅仅作为热能被浪费掉。而且，上述 MR 阻尼装置还可在没有外部传感器的情况下测试 MR 阻尼器两端之间的相对速度 / 位移。因此，不再需要现有 MR 阻尼系统中的分离的电源和动态传感器。该阻尼系统还可获得很多优点，例如能量存储、尺寸和重量减小、低成本以及低维护。而且，通过从系统中去掉分离装置和分离装置的连接器从而改进该 MR 阻尼系统的可靠性。
     另外，本申请通过利用传感功能还提供系统动力信息。在 MR 阻尼系统中，动力信息可用于提供控制功能。该传感功能适用于不同的控制算法。通过使用不同的控制算法，上述装置可在宽广应用范围中具有优异的性能、例如，车辆悬浮、建造和修复。
     所述 MR 阻尼器部件、发电部件和传感部件不是简单的组合。相反，这三个部件共用一些空间和构件。上述的技术方案还涉及在三个构件中的运动和磁场干涉。另外，还为磁场干涉设计特定的构件。附图说明
     图 1 示出基于半主动控制系统的典型 MR 阻尼器；
     图 2 示出根据本申请一个实施方式的自供电、自传感的 MR 阻尼器；
     图 3 示出图 2 的部分的放大图，示出其机械结构的细节；
     图 4 示出根据本申请另一实施方式的自供电、自传感的 MR 阻尼器；
     图 5A 示出图 3 的部分的放大图，示出其具有槽的多极发电部件的细节；
     图 5B 示出根据本申请一个实施方式的多极无槽的发电部件；
     图 6 示出根据本申请一个实施方式的自供电、自传感的 MR 阻尼器的电气部件；
     图 7 示出根据本申请一个实施方式的速度提取传感机构；
     图 8 示出根据本申请一个实施方式的 MR 阻尼器部件和发电部件的磁场分布；
     图 9A 示出根据本申请一个实施方式的基于弹性件的、具有槽的多极发电部件
     图 9B 示出根据本申请一个实施方式的基于弹性件多极无槽的发电部件；
     图 10 示出根据本申请一个实施方式的具有基于弹性件多极无槽的发电部件的机械部件和移动间隔片速度传感部件；
     图 11A 示出图 10 的放大图，示出根据本申请一个实施方式的移动间隔片速度传感部件的细节；
     图 11B 示出根据本申请一个实施方式的移动间隔片速度传感部件；以及
     图 12 示出根据本申请一个实施方式的 MR 阻尼器部件和移动间隔片速度传感部件的磁场分布。具体实施方式
     下面将参照附图描述本申请的实施方式。
     图 2 示出了根据本申请一个实施方式的自供电、自传感的 MR 阻尼器 79。如图所示， MR 阻尼器 79 具有单端 MR 阻尼器结构，该结构包括具有槽的多极发电部件。阻尼器 79通过利用速度提取算法来执行传感功能，该速度提取算法从发电部件的信号中提取速度信息。这意味着 MR 阻尼器 79 的传感部件与 MR 阻尼器 79 的发电部件共用同一机械构件。
     如图 2 所示， MR 阻尼器 79 包括电气部件 76 和机械部件 78。下面将首先描述机械部件 78。
     参照图 3，在该图中示出了根据本申请一个实施方式的机械部件 78。机械部件 78 可包括 MR 阻尼器部件 84 和发电部件 86。发电部件 86 可为具有槽的多极线性发电部件。如图所示，发电部件 86 与 MR 阻尼器部件 84 同心，且径向地位于 MR 阻尼器部件 84 的外侧。即， MR 阻尼器部件 84 在发电部件 86 内侧。一方面，与现有的轴向、外侧布局相比，这样的布局具有更小的轴向尺寸 ( 长度 )，从而当轴向安装空间 ( 长度 ) 有限时，这样的布局非常有用。另一方面，机械部件 78 的最有用的部分是用于生成磁场和电场的外部分；且机械部件 78 的内侧通常用于固定，并且没有外部分重要。由于 MR 阻尼器部件 84 设置在内侧，因此，相比现有的轴向外侧布局，能更好地利用机械部件 78 的内侧空间，从而使得 MR 阻尼器部件 84 的空间和构件得以充分利用。发电部件 86 的发电能力可显著增加，而仅增加少许尺寸 ( 直径 )。
     MR 阻尼器 84 可包括液压缸 106，液压缸 106 通常由高导磁材料制成，例如低碳钢。在该实施方式中，液压缸 106 提供圆柱空腔 116 用来容纳流体，例如 MR 流体、空气、油和 / 或其他液体或材料 / 构件。通过在液压缸 106 两端的两个无磁性罩体 100 和 114 使液压缸 106 闭合。这些部件装配在一起形成部分闭合的组件。 MR 阻尼器部件 84 还可包括至少一个活塞杆 96。活塞杆 96 通过在罩体 100 和 114 上的两个中心孔滑动地装配入液压缸 106 中。活塞杆 96 是无磁性的。密封件 98A 位于活塞杆 96 周围并为活塞杆 96 提供支撑，密封件 98A 可以是垫圈、 O 形环、润滑剂、轴承和 / 或复合密封器。另外，活塞杆 96 为可轴向滑动的，且不接触罩体 110 和 114，并且活塞杆 96 进一步密封空腔 116 中的 MR 流体。
     MR 阻尼器部件 84 还可包括通过螺栓或焊接连接至活塞杆 96 的活塞组件 104。活塞组件 104 通过密封件 98A 的导引可在液压缸 106 中轴向移动，并保持在液压缸 106 中心，或对准液压缸 106。活塞组件 104 优选地由高导磁材料制作，并具有至少一个卷轴和线圈绕组。在该实施方式中示出了一个线圈绕组 108。MR 阻尼器部件 84 还包括一个杆状容积补偿器。在该实施方式中，采用具有浮动活塞 158 的蓄电器 160。
     液压缸 106 的内壁 ( 直径 ) 与活塞 104 的外壁 ( 直径 ) 之间的缝隙形成工作区域，即，环形流体孔 109。线圈绕组 108 产生影响流体孔 109 中 MR 流体的磁场。当活塞杆 96 在外部激励下移动时， MR 流体将流经环形孔 109。
     在该实施方式中，线圈绕组 108 可形成为螺线管线圈用来产生磁场。线圈绕组 108 通过导线 92 与电气部件 76 相互连接。导线 92 通过活塞 104 和活塞杆 96 中的导线孔伸出穿过阻尼器部件。当电流施加至线圈绕组 108 时，产生磁场从而固化环形孔 109 中的 MR 流体。然后增加环形孔 109 中的 MR 流体的场强，从而增加 MR 阻尼器部件 84 的阻尼力。通过调节线圈绕组 108 的输入电流，可控制 MR 阻尼器部件 84 的阻尼力。活塞杆 96 具有螺杆，螺杆的端部与上部连接器 90A 紧密接合。
     图 4 示出根据本申请另一实施方式的自供电、自传感 MR 阻尼器。在该实施方式中， MR 阻尼器的、具有槽的多极发电部件具有双端 MR 阻尼器结构。与图 2 和图 3 所示的单端
     MR 阻尼器结构不同，双端结构具有两个活塞杆 70 和 71。作为示例，活塞杆 70 和 71 具有相同的直径，因此包含 MR 流体的空腔 72 体积没有发生变化。在该实施方式中，不需要杆状容积补偿器、蓄电器或其他相似装置。
     发电部件 86 可具有至少四种不同的构造。用于示出图 3 的部分的图 5A 示出了具有槽的多极线性发电机 86。通常，如上所述，发电机 86 与 MR 阻尼器部件 84 同心且径向地位于 MR 阻尼器部件 84 外侧。术语 “多极” 是指发电部件 86 具有多组特别排列地永磁体和线圈。一方面，多组永磁体和线圈的具体布局使得每个线圈中产生的电力可得到充分利用。另一方面，该布局可使得磁通量在控制的通路中通过，这样可减小磁漏并提高磁场的强度。这两方面使多极发电部件 86 具有高的发电效率。
     如图 5A 所示，发电部件 86 包括内部 86A 和外部 86B。内部 86A 包括至少一个极片和永磁体。在图 5A 中示出四个永磁体和五个极片。内部 86A 还可包括由无磁性材料形成的磁通屏蔽层 154、高导磁系统导引层 140 和支承板 138。内部 86A 的组件通过螺栓或销 93 穿过连接盖 94 附接至活塞杆 96。因此，内部 86A 的组件可与活塞杆 96 一起移动。
     在该实施方式中，由稀土元素制成的环形永磁体 150A ～ C 可被径向磁化或轴向磁化。相邻的磁体 150A ～ C 的磁性相反。出于说明的目的，如图所示的永磁体 150A ～ C 被轴向磁化。永磁体 150A ～ C 成对地堆叠，使得相反的磁动势驱动磁通通过在外部 86B 中分段的间隔片 142。永磁体 150A ～ C 之间配置有安装在磁通屏蔽层 154 上的高导磁的极片 152。当环形磁体被径向磁化时，相应地，极片 152 的材料变为无磁性的，磁通屏蔽层 154 变为高导磁的且磁通导引层 140 变为无磁性的。外部 86B 可包括至少一个线圈绕组和至少一个间隔片。图 5 示出了十一个线圈绕组 144 和十二个间隔片。线圈绕组 144 间配置有高导磁的间隔片 142。线圈绕组 144 和间隔片 142 形成外部 86B 中的有槽结构。外部 86B 的内壁与内部 86A 的外壁之间的缝隙形成发电部件 86 的工作区域。间隔片 142 用于增加工作游隙 151 的磁通密度，从而产生高电能。
     外部 86B 通过螺栓 135 附接至 MR 阻尼器部件 84 的汽缸盖 114。因此，外部 86B 的组件可与液压缸 106 一起移动。在一个实施方式中，外部 86B 还可包括高导磁壳体 136 和锁扣装置 156。
     特别设计的磁通屏蔽层 154 和磁通导引层 140 用于使发电部件 86 的磁场和阻尼器部件 84 的相互干扰减至最小，从而解决发电机 86 和阻尼器部件 84 之间的集成问题。
     导轨 112 连接至罩体 114，且表面光洁度低。导轨 112 滑动地装配入内部组件 86A，且当导轨 112 与活塞杆 96 一起移动时，确保内部组件 86A 位于适当的中心。
     图 5A 中用虚线示出磁通路。因为内部组件 86A 和外部组件 86B 分别连接至活塞杆 96 和 MR 阻尼器部件 84 的液压缸 106，因此，在激振器作用下，活塞杆 96 和液压缸 106 之间的相对运动还可导致内部组件 86A 和外部组件 86B 之间的相对线性运动。外部组件 86B 中的线圈绕组 144 和磁体 150A ～ C 之间的相对运动将提供穿过线圈绕组 144 的变化的磁链，从而在其中产生电能。不同类别或形状的线圈绕组可根据每个线圈绕组的电压方向相互连接以得到最大的电能。通过导线 102 将电能输出至电气部件 76。
     图 5B 示出发电部件的另一种构造，多极无槽的发电部件 180。多极无槽的线性发电机 180 和如图 5A 所示的具有槽的多极线性发电机 86 的区别在于，在无槽构造中两个相邻线圈之间没有间隔片 142。对于多极无槽线性发电机 180 而言，线圈 182 和 184 依次排
     列，而没有被具有高导磁的间隔片分隔。磁通量将直接穿过线圈 182。对于图 5A 所示的有槽发电机 86，磁通量将穿过间隔片 142。与有槽发电机 86 相比，该无槽发电机 180 具有较低的发电能力、简单结构和较小的齿槽定位力。
     下面，将参照图 6 和图 7 描述电气部件 76。
     图 6 示出根据本申请一个实施方式的自供电、自传感的 MR 阻尼器 79 的电气部件 76。根据机械部件 78 生成电气部件 76 的输入 AC 电压。输出可为用于阻尼线圈 108 的驱动电流，用以激活用于固化 MR 流体的磁场。电气部件 76 包括 MR 阻尼驱动电路、传感处理电路、能量获取电路和控制器，下面将进行描述。
     能量获取电路可包括电源调节电路 494、能量存储装置 490 和智能调节器 488。电源调节电路 494 耦合至能源存储装置 490，并且具有至少三个功能。一个功能是通过桥式整流器和 / 或例如三倍频器的电压倍增器将 AC 电压调整为 DC 电压。第二功能是升高输入电压从而高于二极管的正向电压降。第三功能是匹配能源存储装置 490 的充电曲线。例如，如果充电电压超过超级电容的额定电压，则超级电容可能失效。能源存储装置 490 可为可充电电池、电容或超级电容。如果获取的电能太小，那么能源存储装置 490 积累获取能源，用于间歇使用。利用智能调节器 488 将接收的电压调节至适于存储的值，且其中的物理电路可是 DC-DC 电路。控制器 486 为电气部件 76 的重要构件。控制器 486 接收来自传感估算器 244( 稍后进行描述 ) 的速度传感信号。对于复杂的应用，控制器 486 还可接收一些外部传感信号。控制器 486 采用一些容易且有效的测试来运行特定控制算法，并生成电压指令，该电压指令可感应 MR 阻尼器期望的阻尼力。控制器 486 还控制电源切换模块 484 的状态。电流驱动器 482 通过电源切换器 484 接收电压输出指令。电源切换器 484 将打开或关闭所生成的电能和电流驱动器 482 之间的连接。操作电流驱动器 482 将来自控制器 486 的模拟电压形式的输入指令转换为相应的电流。将电流驱动器 482 的输出电流应用于线圈 108。
     传感估算器 244 接收来自发电部件 86 的 AC 电力信号或来自机械部件 78 的传感电压，并输出 MR 阻尼器 78 的两端的相对速度。如果传感估算器 244 接收来自机械部件 78 的与相对速度成比例的传感电压，那么传感估算器 244 可为模拟放大器。可选地，如果传感估算器 244 接收来自发电部件的 AC 电力信号，则传感估算器 244 可为运行估算算法 242 的数字处理器，并且具有 A/D 和 / 或 D/A 转换器。
     图 7 示出了根据本申请一个实施方式配置在传感估算器 244 中的速度传感算法 242。速度提取机构 240 将发电部件的电压的一部分用作初始传感电压，然后传感估算器 244 利用该算法 242 处理该电压。速度提取机构 240 可利用来自具有槽的多极发电机 86 或多极无槽发电机 180 的电压。为了说明的目的，在此采用图 5A 所示的具有槽的、多极线性发电机。
     自供电、自传感 MR 阻尼器两端之间的相对速度与内部 86A 与外部 86B 之间的相对速度相同。两个相邻线圈 141 和 144 的生成电压可用于速度提取，根据下列等式获得内部 86A 和外部 86B 之间的相对速度：
     其中 E1 和 E2 分别是线圈 141 和 144 的生成电压， N 是线圈的匝数， φg 是空气隙磁通，是磁极距， z 是相对位移， dz/dt 是相对速度。
     传感算法 242 提供提取准确速度信息的方法。首先，向传感估算器 244 输入结构参数，然后根据等式 (2) 计算电压以获得速度的绝对值。然后假设绝对值具有两个不同符号以获得两个可能的速度。然后，通过等式 (1) 选择正确的速度。因此，可通过传感估算器 244 的即时处理算法 242 得到相对速度 dz/dt。虽然该方法需要即时信号处理，但是不需要分离的机械部件 78，并且减小了自供电、自传感 MR 阻尼器的尺寸。该方法适用于多极线性电磁发电部件，且可用于不同的应用，而不仅是用于本实施方式所示的 MR 阻尼器系统。
     图 8 示出了 MR 阻尼器部件 84 和发电部件 86 的磁场分布。通过有限的单元分析可获得这些磁场分布。因为发电部件 86 和 MR 阻尼器部件 84 具有各自的磁场分布，同时共用一些共用空间，因此应该减小发电部件 86 和 MR 阻尼器 84 之间的磁通干涉。在一些实施方式中，为磁场相互作用设计一些特定构件。磁通屏蔽层 154 和磁通导引层 140 将用于使发电部件 86 和 MR 阻尼器部件 84 之间的相互磁场干涉减至最小。图 8 示出发电部件 86 的磁场 170 和 MR 阻尼器部件 84 的磁场 172。如图所示，有效地阻止了磁场 170 和 172 的相互磁场干涉。
     图 9A 示出了根据本申请另一个实施方式的基于弹性件具有槽的多极发电部件 190。发电机 190 可采用特定的激发频率。基于弹性件的具有槽的多极线性发电机 190 和具有槽的多极线性发电机 86 的区别在于，基于弹性件的发电机 190 的内部 190A 附接至弹性件 194，弹性件 194 通过焊接或压接依次附接至罩体 196。因此，内部 190A 还通过弹性件 194 可与罩体一起活动。导轨 192 连接至罩体 196，且滑动地装配内部 190A，从而在内部 190A 移动时确保内部 190A 在适当的中心。基于弹性件的发电机 190 的外部 190B 还附接至罩体 196。特别为振动频率而设计弹性件 194 的刚性。当罩体 196 在外部激励下移动时，外部激励将使内部 190A 和外部 190b 之间发生相对运动。与有槽的发电机 86 相似，术语 “有槽” 是指在相邻两个线圈 197 和 199 之间具有间隔片 198。
     图 9B 示出根据本申请另一个实施方式的基于弹性件的多极无槽的线性发电机 200。发电机 200 可采用特定振动频率。基于弹性件的多极无槽的线性发电机 200 与基于弹性件的具有槽的多极发电部件 190 的区别在于，在无槽构造中两个相邻线圈 204 和 206 之间没有间隔片 198。对于基于弹性件的无槽的发电机 200，线圈 204 和 206 依次排列，而没有被具有高导磁间隔片分隔。
     基于弹性件的发电机 190 和 200 的构造不能与速度提取机构 240 一起工作。因此，当自供电、自传感的 MR 阻尼器使用基于弹性件的发电部件 190 或 200 时，需要其他传感方法。可以使用两种另外的传感方法，并需要分离的机械构件，即移动磁体速度传感部件和移动间隔片速度传感部件。图 10 示出这两种传感方法。
     图 10 示出的机械部件具有基于弹性件的多极无槽发电部件 200 和移动间隔片速度传感部件 82。出于说明的目的，机械部件 220 包括多极无槽发电部件 200 和移动间隔片速度传感部件 82。罩体的基础激振将使多极无槽发电机 200 产生电能。
     图 11A 是图 10 的部分放大图，其示出了移动磁体速度传感部件的更多细节。通常，传感理论基于电磁理论。如图 11A 所示，高导磁外部液压缸 118 通过螺栓 115 附接至罩体 114，因此可与低端连接器 223B 一起移动。多层线圈 130 缠绕在外部液压缸 118 内侧的缠线管 128 上。为装配方便，设置了无磁性板 126。
     径向磁化的环形磁体 134 固定在外部液压缸 118 的顶面。还设置有无磁性钢板 132，无磁性钢板 132 通过干涉配合附接至外部液压缸 118 定位环形磁体 134。磁体 134 的磁性可与图 11A 所示的相反。
     高导磁活塞杆 120 可滑动地穿过磁体 134 的中心孔，通过密封构件 98B 保持位于中心。活塞杆 120 还附接至无磁性磁通屏蔽部 110。特殊设计的磁通屏蔽部 110 使速度传感部件 82 和 MR 阻尼器部件 222 的磁场的相互干涉最小，从而解决速度传感部件 82 和 MR 阻尼器部件 222 之间的集成问题。活塞杆 120 的另一端附接有高导磁垫圈 122。
     缠线筒 128 的内壁 ( 直径 ) 与垫圈 122 的外壁之间的缝隙 129 形成速度传感部件 82 的工作区域。图 11A 的虚线示出主磁通路。如图所示，主磁通路是闭合的磁路，其路径从磁体 134 出发通过外液压缸 118、线圈 130、缠线圈 128 和缝隙 129、垫圈 122 活塞杆 120 到达磁体 134。虚线还指示出另一个漏磁通路，但是漏磁通对传感的影响很小。如果主磁通路的钢构件的磁阻是可忽视的，则该位置主磁路的总磁阻是独立的，但是受控于空气隙。因此，当活塞杆 120 和外部液压缸 118 之间发生相对线性运动时，通过线圈 130 的磁通保持稳定。磁通路线闭合的线圈 130 的匝数将随着该移动而变化。线圈 130 均匀地缠绕。因此，通过线圈 130 的总磁漏与移动位移成比例。根据法拉第电磁感应定律，线圈 130 中产生的电压与活塞杆 120 和外液压缸 118 之间的相对速度成比例，因此传感电压与连接器 223A 和 223B 之间的相对速度成比例。通过导线将传感电压输出至电气部件 76。
     图 11B 示出速度传感部件移动磁体构造 210 的另一种构造。通常，移动磁体的构造 210 的原则与移动间隔片的构造 82 相似。移动间隔片的构造 82 与移动磁体的构造 210 的主要区别在于，在移动磁体的构造 210 中径向磁化的环形磁体 216 与活塞杆 212 一起移动，而在移动间隔片的构造 82 中高导磁空间 122 与活塞杆 120 一起移动。磁体 216 附接至环形垫圈 214，环形垫圈 214 通过螺栓固定至活塞杆 212。通过虚线示出主磁路，且线圈 220 的感应电压与活塞杆和外部液压缸 218 之间的相对速度成比例。
     图 12 示出乐 MR 阻尼器部件和移动间隔片速度传感部件的磁场之间的区别。当使用本申请描述的实施方式中的移动间隔片的构造 82 和移动磁体的构造 210 时，速度传感部件和 MR 阻尼器部件之间的磁场干涉应该被认为是不同的应用。
     除非不兼容，否则与具体方案共同描述的结构元件、整体、特征、构件、组成或组合、在本文中公开的实施方式、实施或示例应该理解为适用于在本文中描述的任何其他方案、实施方式、实施或示例。除了由至少一些相互排斥的特征和 / 或步骤组成的组合之外，本申请公开的所有特征 ( 包括任一权利要求、摘要和附图 ) 和 / 或所公开的方法或过程的所有步骤，可以以任何方式组合。本发明不限于上述实施方式的细节，而是包括本说明书中公开的结构元件 ( 包括任何权利要求、摘要和附图 ) 中任何一个新颖构件、或新颖的组合，或所公开的任何方法的步骤中新颖的步骤、或新颖的组合。
     参考文献
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     上述引用的所有文献通过引用并入本文。

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1、10申请公布号CN102374255A43申请公布日20120314CN102374255ACN102374255A21申请号201010257348022申请日20100805F16F9/5320060171申请人香港中文大学地址中国香港新界72发明人廖维新陈超74专利代理机构北京英赛嘉华知识产权代理有限责任公司11204代理人余朦王艳春54发明名称自供电、自传感的磁流变体阻尼器57摘要公开一种自供电、自传感的MR阻尼装置，包括MR阻尼器部件，具有缓冲活塞组件和减震缸，所述缓冲活塞组件能够在外部激励下相对于所述减震缸移动；发电部件，根据所述缓冲活塞组件的移动产生电压信号；控制单元，根据所产生。

2、的电压信号估算所述移动的速度，以基于所估算的速度输出阻尼驱动电流；以及，传感部件，具有至少一个用于产生MR流体场强的线圈，其中所述传感部件接收阻尼驱动电流来改变所述场强，从而控制MR阻尼器部件提供可调节的阻尼力。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图12页CN102374260A1/2页21一种自供电、自传感的MR阻尼装置，包括MR阻尼器部件，具有缓冲活塞组件和减震缸，所述缓冲活塞组件能够在外部激励下相对于所述减震缸移动；发电部件，根据所述缓冲活塞组件的移动产生电压信号；控制单元，根据所产生的电压信号估算所述移动的速度，以基于所估算的速度输出。

3、阻尼驱动电流；以及传感部件，具有至少一个用于产生MR流体场强的线圈，其中所述传感部件接收所述阻尼驱动电流来改变所述场强，从而控制所述MR阻尼器部件提供可调节的阻尼力。2如权利要求1所述的装置，其中所述MR阻尼器部件位于所述发电部件的内侧。3如权利要求2所述的装置，其中，所述发电部件与所述MR阻尼器部件同心，且位于所述MR阻尼器部件的外侧。4如权利要求1所述的装置，其中，所述发电部件包括内部组件和外部组件，所述内部组件和所述外部组件分别连接至所述缓冲活塞组件和所述减震缸。5如权利要求1所述的装置，其中，在所述发电部件和所述MR阻尼器部件之间设置有磁场互动组件。6如权利要求1所述的装置，其中，所述。

4、控制单元进一步包括传感估算器，从所述电压信号中提取速度信息；以及控制单元，根据所提取的速度信息产生指令电压。7如权利要求1所述的装置，其中，所述MR阻尼器部件提供空腔，其中，所述空腔和所述缓冲活塞组件的位置被设计成能够限定出至少一个工作区域。8如权利要求7所述的装置，其中所述活塞组件具有至少一个磁场发生器，用于产生作用于MR流体的磁场。9如权利要求5所述的装置，其中，所述磁场互动组件进一步包括无磁性磁通屏蔽层和高导磁磁通导引层。10如权利要求1所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组和高导磁间隔片以形成具有槽的结构。11。

5、如权利要求10所述的装置，其中所述外部组件进一步包括位于所述线圈绕组外侧的高导磁壳体以及高导磁间隔片。12如权利要求1所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组以形成无槽结构，所述外部组件进一步具有位于所述线圈绕组外侧的高导磁壳体。13如权利要求1所述的装置，其中所述传感部件进一步包括高导磁外部缸体；径向磁化环形磁体，附接至所述外部缸体；缠线筒，附接至所述外部缸体、并具有置于所述变化的场强中的线圈；高导磁杆，相对所述外部缸体可移动；高导磁间隔片，同心地安装在所述杆上；以及权利要求书CN102374255ACN1023742。

6、60A2/2页3无磁性磁通屏蔽段，安装在所述杆和所述MR阻尼器部件之间。14如权利要求1所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组和高导磁间隔片以形成具有槽的结构，所述外部组件在所述线圈间隔片组的外侧还具有高导磁壳体。15如权利要求1所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组以形成无槽结构，并具有位于所述线圈绕组外侧的高导磁壳体。16如权利要求1所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；无磁性弹性件，连接至所述内部。

7、组件；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组和高导磁间隔片以形成具有槽的结构，所述外部组件在所述线圈间隔片组的外侧还具有高导磁壳体。17如权利要求1所述的装置，其中，所述发电部件进一步包括内部组件，具有至少一组环形永磁体和极片；无磁性弹性件，连接至所述内部组件；以及外部组件，具有至少一组线圈绕组以形成无槽结构，并具有位于所述线圈绕组外侧的高导磁壳体。18如权利要求1所述的装置，其中所述传感部件进一步包括高导磁外部缸体；高导磁杆，能够相对所述外部缸体移动；缠线筒，附接至所述外部缸体、并具有置于所述变化的场强中的线圈；高导磁圈，同心地安装在所述高导磁杆上；以及无磁性磁通屏蔽段，安装在所述高导磁杆和所述。

8、MR阻尼器部件之间。19一种电路，包括传感估算器，被配置以接收电压信号，并从所接收的电压信号提取速度信息；以及控制单元，被配置以根据所提取的速度信息产生指令电压。20一种用于从发电部件的电压中提取相对速度信息的方法，其中，所述发电部件包括第一组件和第二组件，所述方法包括使所述第一组件相对于所述第二组件移动以产生模拟电压；将所述模拟电压转换成数字信号；以及从所述数字信号中提取相对速度信息。21如权利要求20所述的方法，其中，所述发电部件包括多极线性电磁发电部件。22如权利要求21所述的方法，其中，所述提取的步骤进一步包括从所述数字信号中获得所述速度的绝对值；假设每个所述绝对值具有两个不同的符号以。

9、获得两个可能速度；以及从所述可能速度中选择一个速度。权利要求书CN102374255ACN102374260A1/8页4自供电、自传感的磁流变体阻尼器技术领域0001本申请涉及自供电、自传感的磁流变MR阻尼设备，以及涉及用于在MR阻尼设备中从发电机部件的电压中提取相对速度信息方法。背景技术0002对于当今高速发展的动力系统而言，振动控制至关重要。在磁场应用中，磁流变MR流体是一种智能材料，其能够在几毫秒内，从自由流动状态向半固体状态快速、可逆且可调谐地转变。因为MR流体在电子控件与机械装置/系统之间提供了简单且快速的响应界面，所以MR流体非常有望用于半主动振动控制。MR阻尼器的优点非常具有吸引。

10、力，例如可控的阻尼力、宽的操作温度范围、快速响应和低能耗。0003图1示出了基于半主动控制系统的典型MR阻尼器。如图1所示，在现有MR阻尼系统中，需要分离或单独的电源60和动态传感器64。电源60用于激活MR阻尼器62中的电磁线圈向MR流体提供磁场。传感器64用于测试动态响应，动态响应可包括构件PLANT61在MR阻尼器62中的位移或速度。系统控制器66使用表示速度的测定信号来确定控制动作。现有MR阻尼系统还包括阻尼器控制器67，阻尼器控制器67基于来自系统控制器66的测定信号生成电压指令，然后，将所生成的指令施加于电流驱动器68。0004在现有MR阻尼系统中，当MR阻尼器67的两端在外部激励。

11、下相对彼此移动时，来自MR阻尼器的机械能将装化为热能，且所转化的热能将被耗散。例如，在汽车的日常使用中，仅有1016的燃料用于驱动汽车以克服来自道路摩擦和空气的阻力。当汽车在不规则的路上行驶时，大量的燃料能被浪费掉。另外，由于分离的电源电池的寿命有限，因此需要充电和替换。这还增加了MR阻尼系统的安装空间、重量和成本。0005而且，为了充分利用MR阻尼器的可控阻尼特点，在现有MR阻尼系统中需要额外的速度/位移传感器来测试MR阻尼器两端相对速度/位移。通常，额外的传感器分离地平行于MR阻尼器。额外的动态传感器增加了MR系统的安装空间、重量和成本。另外，分离传感器与MR阻尼系统之间的连接器还降低了系。

12、统的可靠性。发明内容0006本申请提供一种用于振动减缓系统的理想技术方案。在外部激振下，根据本申请的实施方式的自供电、自传感的MR阻尼器将自动产生需要的阻尼力，而不需要外部电源和传感器。0007在一个实施方式中，提供一种自供电、自传感的MR阻尼装置，包括0008MR阻尼器部件，具有缓冲活塞组件和减震缸，所述缓冲活塞组件能够在外部激励下相对于所述减震缸移动；0009发电部件，根据所述缓冲活塞组件的移动产生电压信号；0010控制单元，根据所产生的电压信号估算所述移动的速度，以基于所估算的速度输出阻尼驱动电流；说明书CN102374255ACN102374260A2/8页50011传感部件，具有至少。

13、一个用于产生MR流体场强的线圈，其中所述传感部件接收阻尼电流来改变所述场强，从而控制所述MR阻尼器部件以提供可调节的阻尼力。0012根据上述MR阻尼装置，来自MR阻尼器的一部分磁能可被转化为用于MR阻尼系统自身的电能，而不是仅仅作为热能被浪费掉。而且，上述MR阻尼装置还可在没有外部传感器的情况下测试MR阻尼器两端之间的相对速度/位移。因此，不再需要现有MR阻尼系统中的分离的电源和动态传感器。该阻尼系统还可获得很多优点，例如能量存储、尺寸和重量减小、低成本以及低维护。而且，通过从系统中去掉分离装置和分离装置的连接器从而改进该MR阻尼系统的可靠性。0013另外，本申请通过利用传感功能还提供系统动力。

14、信息。在MR阻尼系统中，动力信息可用于提供控制功能。该传感功能适用于不同的控制算法。通过使用不同的控制算法，上述装置可在宽广应用范围中具有优异的性能、例如，车辆悬浮、建造和修复。0014所述MR阻尼器部件、发电部件和传感部件不是简单的组合。相反，这三个部件共用一些空间和构件。上述的技术方案还涉及在三个构件中的运动和磁场干涉。另外，还为磁场干涉设计特定的构件。附图说明0015图1示出基于半主动控制系统的典型MR阻尼器；0016图2示出根据本申请一个实施方式的自供电、自传感的MR阻尼器；0017图3示出图2的部分的放大图，示出其机械结构的细节；0018图4示出根据本申请另一实施方式的自供电、自传感。

15、的MR阻尼器；0019图5A示出图3的部分的放大图，示出其具有槽的多极发电部件的细节；0020图5B示出根据本申请一个实施方式的多极无槽的发电部件；0021图6示出根据本申请一个实施方式的自供电、自传感的MR阻尼器的电气部件；0022图7示出根据本申请一个实施方式的速度提取传感机构；0023图8示出根据本申请一个实施方式的MR阻尼器部件和发电部件的磁场分布；0024图9A示出根据本申请一个实施方式的基于弹性件的、具有槽的多极发电部件0025图9B示出根据本申请一个实施方式的基于弹性件多极无槽的发电部件；0026图10示出根据本申请一个实施方式的具有基于弹性件多极无槽的发电部件的机械部件和移动间。

16、隔片速度传感部件；0027图11A示出图10的放大图，示出根据本申请一个实施方式的移动间隔片速度传感部件的细节；0028图11B示出根据本申请一个实施方式的移动间隔片速度传感部件；以及0029图12示出根据本申请一个实施方式的MR阻尼器部件和移动间隔片速度传感部件的磁场分布。具体实施方式0030下面将参照附图描述本申请的实施方式。0031图2示出了根据本申请一个实施方式的自供电、自传感的MR阻尼器79。如图所示，MR阻尼器79具有单端MR阻尼器结构，该结构包括具有槽的多极发电部件。阻尼器79说明书CN102374255ACN102374260A3/8页6通过利用速度提取算法来执行传感功能，该速。

17、度提取算法从发电部件的信号中提取速度信息。这意味着MR阻尼器79的传感部件与MR阻尼器79的发电部件共用同一机械构件。0032如图2所示，MR阻尼器79包括电气部件76和机械部件78。下面将首先描述机械部件78。0033参照图3，在该图中示出了根据本申请一个实施方式的机械部件78。机械部件78可包括MR阻尼器部件84和发电部件86。发电部件86可为具有槽的多极线性发电部件。如图所示，发电部件86与MR阻尼器部件84同心，且径向地位于MR阻尼器部件84的外侧。即，MR阻尼器部件84在发电部件86内侧。一方面，与现有的轴向、外侧布局相比，这样的布局具有更小的轴向尺寸长度，从而当轴向安装空间长度有限。

18、时，这样的布局非常有用。另一方面，机械部件78的最有用的部分是用于生成磁场和电场的外部分；且机械部件78的内侧通常用于固定，并且没有外部分重要。由于MR阻尼器部件84设置在内侧，因此，相比现有的轴向外侧布局，能更好地利用机械部件78的内侧空间，从而使得MR阻尼器部件84的空间和构件得以充分利用。发电部件86的发电能力可显著增加，而仅增加少许尺寸直径。0034MR阻尼器84可包括液压缸106，液压缸106通常由高导磁材料制成，例如低碳钢。在该实施方式中，液压缸106提供圆柱空腔116用来容纳流体，例如MR流体、空气、油和/或其他液体或材料/构件。通过在液压缸106两端的两个无磁性罩体100和11。

19、4使液压缸106闭合。这些部件装配在一起形成部分闭合的组件。0035MR阻尼器部件84还可包括至少一个活塞杆96。活塞杆96通过在罩体100和114上的两个中心孔滑动地装配入液压缸106中。活塞杆96是无磁性的。密封件98A位于活塞杆96周围并为活塞杆96提供支撑，密封件98A可以是垫圈、O形环、润滑剂、轴承和/或复合密封器。另外，活塞杆96为可轴向滑动的，且不接触罩体110和114，并且活塞杆96进一步密封空腔116中的MR流体。0036MR阻尼器部件84还可包括通过螺栓或焊接连接至活塞杆96的活塞组件104。活塞组件104通过密封件98A的导引可在液压缸106中轴向移动，并保持在液压缸10。

20、6中心，或对准液压缸106。活塞组件104优选地由高导磁材料制作，并具有至少一个卷轴和线圈绕组。在该实施方式中示出了一个线圈绕组108。MR阻尼器部件84还包括一个杆状容积补偿器。在该实施方式中，采用具有浮动活塞158的蓄电器160。0037液压缸106的内壁直径与活塞104的外壁直径之间的缝隙形成工作区域，即，环形流体孔109。线圈绕组108产生影响流体孔109中MR流体的磁场。当活塞杆96在外部激励下移动时，MR流体将流经环形孔109。0038在该实施方式中，线圈绕组108可形成为螺线管线圈用来产生磁场。线圈绕组108通过导线92与电气部件76相互连接。导线92通过活塞104和活塞杆96中。

21、的导线孔伸出穿过阻尼器部件。当电流施加至线圈绕组108时，产生磁场从而固化环形孔109中的MR流体。然后增加环形孔109中的MR流体的场强，从而增加MR阻尼器部件84的阻尼力。通过调节线圈绕组108的输入电流，可控制MR阻尼器部件84的阻尼力。活塞杆96具有螺杆，螺杆的端部与上部连接器90A紧密接合。0039图4示出根据本申请另一实施方式的自供电、自传感MR阻尼器。在该实施方式中，MR阻尼器的、具有槽的多极发电部件具有双端MR阻尼器结构。与图2和图3所示的单端说明书CN102374255ACN102374260A4/8页7MR阻尼器结构不同，双端结构具有两个活塞杆70和71。作为示例，活塞杆7。

22、0和71具有相同的直径，因此包含MR流体的空腔72体积没有发生变化。在该实施方式中，不需要杆状容积补偿器、蓄电器或其他相似装置。0040发电部件86可具有至少四种不同的构造。用于示出图3的部分的图5A示出了具有槽的多极线性发电机86。通常，如上所述，发电机86与MR阻尼器部件84同心且径向地位于MR阻尼器部件84外侧。术语“多极”是指发电部件86具有多组特别排列地永磁体和线圈。一方面，多组永磁体和线圈的具体布局使得每个线圈中产生的电力可得到充分利用。另一方面，该布局可使得磁通量在控制的通路中通过，这样可减小磁漏并提高磁场的强度。这两方面使多极发电部件86具有高的发电效率。0041如图5A所示，。

23、发电部件86包括内部86A和外部86B。内部86A包括至少一个极片和永磁体。在图5A中示出四个永磁体和五个极片。内部86A还可包括由无磁性材料形成的磁通屏蔽层154、高导磁系统导引层140和支承板138。内部86A的组件通过螺栓或销93穿过连接盖94附接至活塞杆96。因此，内部86A的组件可与活塞杆96一起移动。0042在该实施方式中，由稀土元素制成的环形永磁体150AC可被径向磁化或轴向磁化。相邻的磁体150AC的磁性相反。出于说明的目的，如图所示的永磁体150AC被轴向磁化。永磁体150AC成对地堆叠，使得相反的磁动势驱动磁通通过在外部86B中分段的间隔片142。永磁体150AC之间配置有。

24、安装在磁通屏蔽层154上的高导磁的极片152。当环形磁体被径向磁化时，相应地，极片152的材料变为无磁性的，磁通屏蔽层154变为高导磁的且磁通导引层140变为无磁性的。0043外部86B可包括至少一个线圈绕组和至少一个间隔片。图5示出了十一个线圈绕组144和十二个间隔片。线圈绕组144间配置有高导磁的间隔片142。线圈绕组144和间隔片142形成外部86B中的有槽结构。外部86B的内壁与内部86A的外壁之间的缝隙形成发电部件86的工作区域。间隔片142用于增加工作游隙151的磁通密度，从而产生高电能。0044外部86B通过螺栓135附接至MR阻尼器部件84的汽缸盖114。因此，外部86B的组件。

25、可与液压缸106一起移动。在一个实施方式中，外部86B还可包括高导磁壳体136和锁扣装置156。0045特别设计的磁通屏蔽层154和磁通导引层140用于使发电部件86的磁场和阻尼器部件84的相互干扰减至最小，从而解决发电机86和阻尼器部件84之间的集成问题。0046导轨112连接至罩体114，且表面光洁度低。导轨112滑动地装配入内部组件86A，且当导轨112与活塞杆96一起移动时，确保内部组件86A位于适当的中心。0047图5A中用虚线示出磁通路。因为内部组件86A和外部组件86B分别连接至活塞杆96和MR阻尼器部件84的液压缸106，因此，在激振器作用下，活塞杆96和液压缸106之间的相对。

26、运动还可导致内部组件86A和外部组件86B之间的相对线性运动。外部组件86B中的线圈绕组144和磁体150AC之间的相对运动将提供穿过线圈绕组144的变化的磁链，从而在其中产生电能。不同类别或形状的线圈绕组可根据每个线圈绕组的电压方向相互连接以得到最大的电能。通过导线102将电能输出至电气部件76。0048图5B示出发电部件的另一种构造，多极无槽的发电部件180。多极无槽的线性发电机180和如图5A所示的具有槽的多极线性发电机86的区别在于，在无槽构造中两个相邻线圈之间没有间隔片142。对于多极无槽线性发电机180而言，线圈182和184依次排说明书CN102374255ACN10237426。

27、0A5/8页8列，而没有被具有高导磁的间隔片分隔。磁通量将直接穿过线圈182。对于图5A所示的有槽发电机86，磁通量将穿过间隔片142。与有槽发电机86相比，该无槽发电机180具有较低的发电能力、简单结构和较小的齿槽定位力。0049下面，将参照图6和图7描述电气部件76。0050图6示出根据本申请一个实施方式的自供电、自传感的MR阻尼器79的电气部件76。根据机械部件78生成电气部件76的输入AC电压。输出可为用于阻尼线圈108的驱动电流，用以激活用于固化MR流体的磁场。电气部件76包括MR阻尼驱动电路、传感处理电路、能量获取电路和控制器，下面将进行描述。0051能量获取电路可包括电源调节电路。

28、494、能量存储装置490和智能调节器488。电源调节电路494耦合至能源存储装置490，并且具有至少三个功能。一个功能是通过桥式整流器和/或例如三倍频器的电压倍增器将AC电压调整为DC电压。第二功能是升高输入电压从而高于二极管的正向电压降。第三功能是匹配能源存储装置490的充电曲线。例如，如果充电电压超过超级电容的额定电压，则超级电容可能失效。能源存储装置490可为可充电电池、电容或超级电容。如果获取的电能太小，那么能源存储装置490积累获取能源，用于间歇使用。利用智能调节器488将接收的电压调节至适于存储的值，且其中的物理电路可是DCDC电路。0052控制器486为电气部件76的重要构件。。

29、控制器486接收来自传感估算器244稍后进行描述的速度传感信号。对于复杂的应用，控制器486还可接收一些外部传感信号。控制器486采用一些容易且有效的测试来运行特定控制算法，并生成电压指令，该电压指令可感应MR阻尼器期望的阻尼力。控制器486还控制电源切换模块484的状态。电流驱动器482通过电源切换器484接收电压输出指令。电源切换器484将打开或关闭所生成的电能和电流驱动器482之间的连接。操作电流驱动器482将来自控制器486的模拟电压形式的输入指令转换为相应的电流。将电流驱动器482的输出电流应用于线圈108。0053传感估算器244接收来自发电部件86的AC电力信号或来自机械部件78。

30、的传感电压，并输出MR阻尼器78的两端的相对速度。如果传感估算器244接收来自机械部件78的与相对速度成比例的传感电压，那么传感估算器244可为模拟放大器。可选地，如果传感估算器244接收来自发电部件的AC电力信号，则传感估算器244可为运行估算算法242的数字处理器，并且具有A/D和/或D/A转换器。0054图7示出了根据本申请一个实施方式配置在传感估算器244中的速度传感算法242。速度提取机构240将发电部件的电压的一部分用作初始传感电压，然后传感估算器244利用该算法242处理该电压。速度提取机构240可利用来自具有槽的多极发电机86或多极无槽发电机180的电压。为了说明的目的，在此采。

31、用图5A所示的具有槽的、多极线性发电机。0055自供电、自传感MR阻尼器两端之间的相对速度与内部86A与外部86B之间的相对速度相同。两个相邻线圈141和144的生成电压可用于速度提取，根据下列等式获得内部86A和外部86B之间的相对速度0056说明书CN102374255ACN102374260A6/8页900570058其中E1和E2分别是线圈141和144的生成电压，N是线圈的匝数，G是空气隙磁通，是磁极距，Z是相对位移，DZ/DT是相对速度。0059传感算法242提供提取准确速度信息的方法。首先，向传感估算器244输入结构参数，然后根据等式2计算电压以获得速度的绝对值。然后假设绝对值具。

32、有两个不同符号以获得两个可能的速度。然后，通过等式1选择正确的速度。因此，可通过传感估算器244的即时处理算法242得到相对速度DZ/DT。虽然该方法需要即时信号处理，但是不需要分离的机械部件78，并且减小了自供电、自传感MR阻尼器的尺寸。该方法适用于多极线性电磁发电部件，且可用于不同的应用，而不仅是用于本实施方式所示的MR阻尼器系统。0060图8示出了MR阻尼器部件84和发电部件86的磁场分布。通过有限的单元分析可获得这些磁场分布。因为发电部件86和MR阻尼器部件84具有各自的磁场分布，同时共用一些共用空间，因此应该减小发电部件86和MR阻尼器84之间的磁通干涉。在一些实施方式中，为磁场相互。

33、作用设计一些特定构件。磁通屏蔽层154和磁通导引层140将用于使发电部件86和MR阻尼器部件84之间的相互磁场干涉减至最小。图8示出发电部件86的磁场170和MR阻尼器部件84的磁场172。如图所示，有效地阻止了磁场170和172的相互磁场干涉。0061图9A示出了根据本申请另一个实施方式的基于弹性件具有槽的多极发电部件190。发电机190可采用特定的激发频率。基于弹性件的具有槽的多极线性发电机190和具有槽的多极线性发电机86的区别在于，基于弹性件的发电机190的内部190A附接至弹性件194，弹性件194通过焊接或压接依次附接至罩体196。因此，内部190A还通过弹性件194可与罩体一起活。

34、动。导轨192连接至罩体196，且滑动地装配内部190A，从而在内部190A移动时确保内部190A在适当的中心。基于弹性件的发电机190的外部190B还附接至罩体196。特别为振动频率而设计弹性件194的刚性。当罩体196在外部激励下移动时，外部激励将使内部190A和外部190B之间发生相对运动。与有槽的发电机86相似，术语“有槽”是指在相邻两个线圈197和199之间具有间隔片198。0062图9B示出根据本申请另一个实施方式的基于弹性件的多极无槽的线性发电机200。发电机200可采用特定振动频率。基于弹性件的多极无槽的线性发电机200与基于弹性件的具有槽的多极发电部件190的区别在于，在无槽。

35、构造中两个相邻线圈204和206之间没有间隔片198。对于基于弹性件的无槽的发电机200，线圈204和206依次排列，而没有被具有高导磁间隔片分隔。0063基于弹性件的发电机190和200的构造不能与速度提取机构240一起工作。因此，当自供电、自传感的MR阻尼器使用基于弹性件的发电部件190或200时，需要其他传感方法。可以使用两种另外的传感方法，并需要分离的机械构件，即移动磁体速度传感部件和移动间隔片速度传感部件。图10示出这两种传感方法。0064图10示出的机械部件具有基于弹性件的多极无槽发电部件200和移动间隔片速度传感部件82。出于说明的目的，机械部件220包括多极无槽发电部件200和。

36、移动间隔片速度传感部件82。罩体的基础激振将使多极无槽发电机200产生电能。说明书CN102374255ACN102374260A7/8页100065图11A是图10的部分放大图，其示出了移动磁体速度传感部件的更多细节。通常，传感理论基于电磁理论。如图11A所示，高导磁外部液压缸118通过螺栓115附接至罩体114，因此可与低端连接器223B一起移动。多层线圈130缠绕在外部液压缸118内侧的缠线管128上。为装配方便，设置了无磁性板126。0066径向磁化的环形磁体134固定在外部液压缸118的顶面。还设置有无磁性钢板132，无磁性钢板132通过干涉配合附接至外部液压缸118定位环形磁体13。

37、4。磁体134的磁性可与图11A所示的相反。0067高导磁活塞杆120可滑动地穿过磁体134的中心孔，通过密封构件98B保持位于中心。活塞杆120还附接至无磁性磁通屏蔽部110。特殊设计的磁通屏蔽部110使速度传感部件82和MR阻尼器部件222的磁场的相互干涉最小，从而解决速度传感部件82和MR阻尼器部件222之间的集成问题。活塞杆120的另一端附接有高导磁垫圈122。0068缠线筒128的内壁直径与垫圈122的外壁之间的缝隙129形成速度传感部件82的工作区域。图11A的虚线示出主磁通路。如图所示，主磁通路是闭合的磁路，其路径从磁体134出发通过外液压缸118、线圈130、缠线圈128和缝隙。

38、129、垫圈122活塞杆120到达磁体134。虚线还指示出另一个漏磁通路，但是漏磁通对传感的影响很小。如果主磁通路的钢构件的磁阻是可忽视的，则该位置主磁路的总磁阻是独立的，但是受控于空气隙。因此，当活塞杆120和外部液压缸118之间发生相对线性运动时，通过线圈130的磁通保持稳定。磁通路线闭合的线圈130的匝数将随着该移动而变化。线圈130均匀地缠绕。因此，通过线圈130的总磁漏与移动位移成比例。根据法拉第电磁感应定律，线圈130中产生的电压与活塞杆120和外液压缸118之间的相对速度成比例，因此传感电压与连接器223A和223B之间的相对速度成比例。通过导线将传感电压输出至电气部件76。00。

39、69图11B示出速度传感部件移动磁体构造210的另一种构造。通常，移动磁体的构造210的原则与移动间隔片的构造82相似。移动间隔片的构造82与移动磁体的构造210的主要区别在于，在移动磁体的构造210中径向磁化的环形磁体216与活塞杆212一起移动，而在移动间隔片的构造82中高导磁空间122与活塞杆120一起移动。磁体216附接至环形垫圈214，环形垫圈214通过螺栓固定至活塞杆212。通过虚线示出主磁路，且线圈220的感应电压与活塞杆和外部液压缸218之间的相对速度成比例。0070图12示出乐MR阻尼器部件和移动间隔片速度传感部件的磁场之间的区别。当使用本申请描述的实施方式中的移动间隔片的构。

40、造82和移动磁体的构造210时，速度传感部件和MR阻尼器部件之间的磁场干涉应该被认为是不同的应用。0071除非不兼容，否则与具体方案共同描述的结构元件、整体、特征、构件、组成或组合、在本文中公开的实施方式、实施或示例应该理解为适用于在本文中描述的任何其他方案、实施方式、实施或示例。除了由至少一些相互排斥的特征和/或步骤组成的组合之外，本申请公开的所有特征包括任一权利要求、摘要和附图和/或所公开的方法或过程的所有步骤，可以以任何方式组合。本发明不限于上述实施方式的细节，而是包括本说明书中公开的结构元件包括任何权利要求、摘要和附图中任何一个新颖构件、或新颖的组合，或所公开的任何方法的步骤中新颖的步。

41、骤、或新颖的组合。0072参考文献00731第5,251,729号美国专利说明书CN102374255ACN102374260A8/8页1100742第7,308,975号美国专利00753第5,313,160号美国专利00764第11/891,234号美国申请00775第2004100406736号中国申请00786第2005200101935号中国申请00797第2006100708398号中国申请00808第2007100343092号中国申请00819DHWANGANDTWANG，“PRINCIPLE，DESIGNANDMODELINGOFANINTEGRATEDRELATIVEDIS。

42、PLACEMENTSELFSENSINGMAGNETORHEOLOGICALDAMPERBASEDONELECTROMAGNETICINDUCTION，”SMARTMATERIALSANDSTRUCTURES，VOL18，09502520PP，SEP20090082上述引用的所有文献通过引用并入本文。说明书CN102374255ACN102374260A1/12页12图1说明书附图CN102374255ACN102374260A2/12页13图2说明书附图CN102374255ACN102374260A3/12页14图3说明书附图CN102374255ACN102374260A4/12页15图。

43、4说明书附图CN102374255ACN102374260A5/12页16图5A图5B说明书附图CN102374255ACN102374260A6/12页17图6说明书附图CN102374255ACN102374260A7/12页18图7说明书附图CN102374255ACN102374260A8/12页19图8说明书附图CN102374255ACN102374260A9/12页20图9A图9B说明书附图CN102374255ACN102374260A10/12页21图10说明书附图CN102374255ACN102374260A11/12页22图11A图11B说明书附图CN102374255ACN102374260A12/12页23图12说明书附图CN102374255A。

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