CN100420874C - 一种内流式电磁流变流体阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内流式电磁流变流体阻尼器,由上导磁体、下导磁体、电磁螺线管组成;上导磁体和下导磁体同轴嵌套设置后,分别组成设置所述电磁螺线管的窗口空间和对电磁流变流体实施节流的轴向磁隙空间;上导磁体的磁极部分、下导磁体的磁极部分以及其组成的磁隙空间分别位于所述电磁螺线管的内腔并且所形成的磁隙空间的母线沿电磁螺线管内腔的轴线长度方向延伸布置;电磁流变流体沿所述磁隙空间的母线方向并且保持与所述磁隙空间内磁力线垂直而流动。
Description
技术领域
本发明涉及一种内流式电磁流变流体阻尼器,属流体传动与控制行业,尤其是机械设备的振动控制用主动半主动减振器及其中的电磁流变流体节流阻尼装置。
背景技术
采用类同技术的美国专利US6823895Magnetorheological Fluid Device(磁流变流体装置)中,为了克服现有电磁螺线管内腔内置电磁流变流体节流装置设置困难、密封困难、空间尺寸小和加工困难等一系列问题,将电磁流变流体节流装置设置在电磁螺线管的外面;中国专利CN00262699.3是将电磁流变流体节流装置设置在电磁螺线管的两侧;以上两专利都没有在电磁螺线管的内腔体内设置可控阻尼的电磁流变流体节流装置。
众所周知,通电螺线管内腔的磁力线最密集,并且磁场最强。充分利用该有限空间设计电磁流变流体节流装置对于设计人员而言确实是一大挑战,这在设计小缸径(如缸径在40mm左右)的减振器和电磁流变流体节流阀时,显得尤其突出,而该缸径系列的减振器的需求量最大,从而有着巨大的市场潜力。
发明内容
继承发明人系列专利的一贯指导思想,本发明企图在降低内式结构加工成本,妥善处理相关密封技术,充分利用有限空间设置电磁流变流体节流装置,有限尺寸限制下合理设计电螺线管的窗口面积大小,可靠引线等方面入手,提出本发明一种内流式电磁流变流体阻尼器,其主要内容是在电磁螺线管内部沿其轴线长度方向设置磁隙空间,使电磁流变流体通过该磁隙空间垂直于磁力线而流动,通过改变电磁螺线管的电流大小,调节该磁隙空间内的磁场强度,从而改变流经该磁隙空间内电磁流变流体的流量和压差大小,实现对于该电磁流变流体阻尼的连续控制。
实现上述任务的解决方案是:一种内流式电磁流变流体阻尼器,由上导磁体90、下导磁体30、电磁螺线管80组成;其特征在于:上导磁体90和下导磁体30同轴嵌套设置后,分别组成设置所述电磁螺线管80的窗口空间和对电磁流变流体实施节流的轴向磁隙空间50;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60以及其组成的磁隙空间50分别位于所述电磁螺线管80的内腔并且所形成的磁隙空间50的母线沿电磁螺线管80内腔的轴线长度方向延伸布置;电磁流变流体沿所述磁隙空间50的母线方向并且保持与所述磁隙空间50内磁力线垂直而流动;使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入其磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60中有一个是磁极N极,另一个是磁极S极;所述的上导磁体90和其磁极部分70是一体或者是紧固连接的分体结构;所述的下导磁体30和其磁极部分60也是一体或者是紧固连接的分体结构。
实现使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入下导磁体30的磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路的措施是将上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30和下导磁体30的磁极部分60隔磁,防止使所述磁隙空间50发生磁短路;其隔磁的具体措施之一是在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位采用隔磁垫40隔磁,并且可以保护电磁螺线管80,防止电磁流变体进入电磁螺线管80线层间通过引线孔泄漏;其隔磁的具体措施之二是取消如上具体措施之一中的隔磁垫40,在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位形成气隙,使该气隙的磁阻是所述磁隙空间50磁阻的两倍以上;其隔磁的具体措施之三是如上具体措施之一和具体措施之二的混合.
通过在形成所述磁隙空间50的上导磁体90的磁极部分70和下导磁体30的磁极部分60间设置隔磁材料,如隔磁不锈钢螺旋弹簧丝150,进一步将所述磁隙空间50设置成环流磁隙空间,或者螺旋环流磁隙空间160,所述电磁流变流体沿该螺旋环流磁隙空间流动,从而增加电磁流变流体的流通路程长度以及提高所述磁隙空间50和所述螺旋环流磁隙空间160内的磁场强度,达到提高电磁流变效应的目的.
本发明的优点是:在有限尺寸限制下可以使电螺线管的窗口面积最大化;在电螺线管内腔尺寸限制下,充分利用有效磁隙空间;在保持同等通流面积前提下,有效利用电磁能,提高磁隙内磁场强度;降低了传统内式结构的加工、装配成本;妥善处理了相关密封和可靠引线的问题;若在磁隙空间内设置隔磁材料,如隔磁不锈钢螺旋弹簧丝,可以将所述磁隙空间分割成螺旋环流磁隙空间,所述电磁流变流体沿该螺旋环流磁隙空间流动,从而增加电磁流变流体的流通路程长度以及提高所述磁隙空间内的磁场强度,达到提高电磁流变效应的目的。
附图说明
图1,一种内流式电磁流变流体阻尼器(带隔磁垫)
图2,一种内流式电磁流变流体阻尼器(带气隙隔磁垫)
图3,一种内流式电磁流变流体阻尼器及采用该阻尼器的减振器活塞。
图4一种内流式电磁流变流体阻尼器及采用该原理的电磁流变流体液压阀
图5一种内流式电磁流变流体阻尼器及采用该原理的螺旋环流式电磁流变流体液压阀
图6螺旋环流式电磁流变流体液压阀的下导磁体和隔磁不锈钢螺旋弹簧丝
图7采用一种内流式电磁流变流体阻尼器的减振器
图8一种内流式电磁流变流体阻尼器及采用该原理的电磁流变流体液压阀系统
下面参照图1-图8详述实现以上一种内流式电磁流变流体阻尼器的具体措施。
具体实施方式
参照图1一种内流式电磁流变流体阻尼器(带隔磁垫)和图2一种内流式电磁流变流体阻尼器(带气隙隔磁垫)。电磁流变流体从入口2进入所述内流式电磁流变流体阻尼器,进入轴向磁隙空间50后受到节流,其后沿流线120流出;
一种内流式电磁流变流体阻尼器,由上导磁体90、下导磁体30、电磁螺线管80组成;其特征在于:上导磁体90和下导磁体30同轴嵌套设置后,分别组成设置所述电磁螺线管80的窗口空间和对电磁流变流体实施节流的轴向磁隙空间50;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60以及其组成的磁隙空间50分别位于所述电磁螺线管80的内腔并且所形成的磁隙空间50的母线沿电磁螺线管80内腔的轴线长度方向延伸布置;电磁流变流体沿所述磁隙空间50的母线方向并且保持与所述磁隙空间50内磁力线垂直而流动;使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入其磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60中有一个是磁极N极,另一个是磁极S极。
实现使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入下导磁体30的磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路的措施是将上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30和下导磁体30的磁极部分60隔磁,防止使所述磁隙空间50发生磁短路;
参考图1,其隔磁的具体措施之一是在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位采用隔磁垫40隔磁,并且可以保护电磁螺线管80,防止电磁流变体进入电磁螺线管80线层间通过引线孔泄漏;
参考图2,其隔磁的具体措施之二是取消如上具体措施之一中的隔磁垫40,在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位形成气隙,使该气隙的磁阻是所述磁隙空间50磁阻的两倍以上;
其隔磁的具体措施之三是如上具体措施之一和具体措施之二的混合。
参照图3一种内流式电磁流变流体阻尼器及采用该阻尼器的减振器活塞和图7采用该阻尼器的减振器;
图3中,所述的下导磁体30和其磁极部分60是紧固连接的分体结构,活塞杆10的头部充当下导磁体30的磁极部分60,在活塞杆10上开有流道20,在下导磁体30上开有安装密封和导向的密封导向件170的槽;图7中,图3所示的活塞装入缸筒180内形成减振器;
一种内流式电磁流变流体阻尼器,由上导磁体90、下导磁体30、电磁螺线管80组成;其特征在于:上导磁体90和下导磁体30同轴嵌套设置后,分别组成设置所述电磁螺线管80的窗口空间和对电磁流变流体实施节流的轴向磁隙空间50;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60以及其组成的磁隙空间50分别位于所述电磁螺线管80的内腔并且所形成的磁隙空间50的母线沿电磁螺线管80内腔的轴线长度方向延伸布置;电磁流变流体沿所述磁隙空间50的母线方向并且保持与所述磁隙空间50内磁力线垂直而流动;使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入其磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60中有一个是磁极N极,另一个是磁极S极;所述的上导磁体90和其磁极部分70是一体或者是紧固连接的分体结构;所述的下导磁体30和其磁极部分60也是一体或者是紧固连接的分体结构.
实现使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入下导磁体30的磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路的措施是将上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30和下导磁体30的磁极部分60隔磁,防止使所述磁隙空间50发生磁短路;其隔磁的具体措施之一是在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位采用隔磁垫40隔磁,并且可以保护电磁螺线管80,防止电磁流变体进入电磁螺线管80线层间通过引线孔泄漏;其隔磁的具体措施之二是取消如上具体措施之一中的隔磁垫40,在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位形成气隙,使该气隙的磁阻是所述磁隙空间50磁阻的两倍以上;其隔磁的具体措施之三是如上具体措施之一和具体措施之二的混合。
所述电磁螺线管80通过引线100与引线柱110连接,其后通过活塞杆上的中心孔引出。
参考图4和图8:
图4一种内流式电磁流变流体阻尼器及采用该原理的电磁流变流体液压阀,其中,电磁流变流体从入口2进入该阀,通过流道20后进入磁隙空间50后,沿流线120经过节流后从出口140流出,其中下导磁体30的磁极部分60是插入件10的一部分;
图8一种内流式电磁流变流体阻尼器及采用该原理的电磁流变流体液压阀系统,其中,电动机8带动液压油泵4转动使从油箱6吸入电磁流变流体,然后从入口2进入该阀,通过流道20后进入磁隙空间50后,沿流线120经过节流后从出口140流回油箱,其中下导磁体30的磁极部分60是插入件10的一部分;
一种内流式电磁流变流体阻尼器,由上导磁体90、下导磁体30、电磁螺线管80组成;其特征在于:上导磁体90和下导磁体30同轴嵌套设置后,分别组成设置所述电磁螺线管80的窗口空间和对电磁流变流体实施节流的轴向磁隙空间50;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60以及其组成的磁隙空间50分别位于所述电磁螺线管80的内腔并且所形成的磁隙空间50的母线沿电磁螺线管80内腔的轴线长度方向延伸布置;电磁流变流体沿所述磁隙空间50的母线方向并且保持与所述磁隙空间50内磁力线垂直而流动;使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入其磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60中有一个是磁极N极,另一个是磁极S极;所述的上导磁体90和其磁极部分70是一体或者是紧固连接的分体结构;所述的下导磁体30和其磁极部分60也是一体或者是紧固连接的分体结构.
实现使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入下导磁体30的磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路的措施是将上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30和下导磁体30的磁极部分60隔磁,防止使所述磁隙空间50发生磁短路;其隔磁的具体措施之一是在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位采用隔磁垫40隔磁,并且可以保护电磁螺线管80,防止电磁流变体进入电磁螺线管80线层间通过引线孔泄漏;其隔磁的具体措施之二是取消如上具体措施之一中的隔磁垫40,在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位形成气隙,使该气隙的磁阻是所述磁隙空间50磁阻的两倍以上;其隔磁的具体措施之三是如上具体措施之一和具体措施之二的混合。
参考图6和图5:
图6螺旋环流式电磁流变流体液压阀的磁极部分60和隔磁不锈钢螺旋弹簧丝150,其中,隔磁不锈钢螺旋弹簧丝150固定在磁极部分60之上,隔磁不锈钢螺旋弹簧丝150位于磁隙空间50中并且将其分为螺旋环流磁隙空间160,电磁流变流体可以通过该螺旋环流磁隙空间160螺旋环流;
图5一种内流式电磁流变流体阻尼器及采用该原理的螺旋环流式电磁流变流体液压阀,其中,电磁流变流体从入口2进入该阀,通过流道20后进入由隔磁不锈钢螺旋弹簧丝150在磁隙空间50中形成的螺旋环流磁隙空间160螺旋环流,其后,沿流线120经过节流后从出口140流出,其中下导磁体30磁极部分60是插入件10的一部分;
一种内流式电磁流变流体阻尼器,由上导磁体90、下导磁体30、电磁螺线管80组成;其特征在于:上导磁体90和下导磁体30同轴嵌套设置后,分别组成设置所述电磁螺线管80的窗口空间和对电磁流变流体实施节流的轴向磁隙空间50;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60以及其组成的磁隙空间50分别位于所述电磁螺线管80的内腔并且所形成的磁隙空间50的母线沿电磁螺线管80内腔的轴线长度方向延伸布置;电磁流变流体沿所述磁隙空间50的母线方向并且保持与所述磁隙空间50内磁力线垂直而流动;使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入其磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路;上导磁体90的磁极部分70、下导磁体30的磁极部分60中有一个是磁极N极,另一个是磁极S极;所述的上导磁体90和其磁极部分70是一体或者是紧固连接的分体结构;所述的下导磁体30和其磁极部分60也是一体或者是紧固连接的分体结构。
实现使电磁螺线管80的磁力线130首先通过下导磁体30后进入下导磁体30的磁极部分60,然后穿越所述磁隙空间50后进入上导磁体90的磁极部分70,其后与下导磁体30形成磁力线闭合回路的措施是将上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30和下导磁体30的磁极部分60隔磁,防止使所述磁隙空间50发生磁短路;其隔磁的具体措施之一是在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位采用隔磁垫40隔磁,并且可以保护电磁螺线管80,防止电磁流变体进入电磁螺线管80线层间通过引线孔泄漏;其隔磁的具体措施之二是取消如上具体措施之一中的隔磁垫40,在上导磁体90的磁极部分70分别与下导磁体30的结合部位以及与下导磁体30的磁极部分60的结合部位形成气隙,使该气隙的磁阻是所述磁隙空间50磁阻的两倍以上;其隔磁的具体措施之三是如上具体措施之一和具体措施之二的混合.
通过在形成所述磁隙空间50的上导磁体90的磁极部分70和下导磁体30的磁极部分60间设置隔磁材料,如隔磁不锈钢螺旋弹簧丝150,进一步将所述磁隙空间50设置成环流磁隙空间,或者螺旋环流磁隙空间160,所述电磁流变流体沿该螺旋环流磁隙空间流动,从而增加电磁流变流体的流通路程长度以及提高所述磁隙空间50和所述螺旋环流磁隙空间160内的磁场强度,达到提高电磁流变效应的目的.
显然,对于同行业专家们而言,本发明不仅仅局限于以上实施例。
Claims (3)
1. 一种内流式电磁流变流体阻尼器,由上导磁体(90)、下导磁体(30)、电磁螺线管(80)组成;其特征在于:上导磁体(90)和下导磁体(30)同轴嵌套设置后,分别组成设置所述电磁螺线管(80)的窗口空间和对电磁流变流体实施节流的轴向磁隙空间(50);上导磁体(90)的磁极部分(70)、下导磁体(30)的磁极部分(60)以及其组成的磁隙空间(50)分别位于所述电磁螺线管(80)的内腔并且所形成的磁隙空间(50)的母线沿电磁螺线管(80)内腔的轴线长度方向延伸布置;电磁流变流体沿所述磁隙空间(50)的母线方向并且保持与所述磁隙空间(50)内磁力线垂直而流动;使电磁螺线管(80)的磁力线(130)首先通过下导磁体(30)后进入其磁极部分(60),然后穿越所述磁隙空间(50)后进入上导磁体(90)的磁极部分(70),其后与下导磁体(30)形成磁力线闭合回路;上导磁体(90)的磁极部分(70)、下导磁体(30)的磁极部分(60)中有一个是磁极N极,另一个是磁极S极;所述的上导磁体(90)和其磁极部分(70)是一体或者是紧固连接的分体结构;所述的下导磁体(30)和其磁极部分(60)也是一体或者是紧固连接的分体结构。
2. 根据权利要求1所述的一种内流式电磁流变流体阻尼器,其特征是:实现使电磁螺线管(80)的磁力线(130)首先通过下导磁体(30)后进入下导磁体(30)的磁极部分(60),然后穿越所述磁隙空间(50)后进入上导磁体(90)的磁极部分(70),其后与下导磁体(30)形成磁力线闭合回路的措施是将上导磁体(90)的磁极部分(70)分别与下导磁体(30)和下导磁体(30)的磁极部分(60)隔磁,防止使所述磁隙空间(50)发生磁短路;其隔磁的具体措施之一是在上导磁体(90)的磁极部分(70)分别与下导磁体(30)的结合部位以及与下导磁体(30)的磁极部分(60)的结合部位采用隔磁垫(40)隔磁,并且保护电磁螺线管(80),防止电磁流变体进入电磁螺线管(80)线层间通过引线孔泄漏;其隔磁的具体措施之二是取消如上具体措施之一中的隔磁垫(40),在上导磁体(90)的磁极部分(70)分别与下导磁体(30)的结合部位以及与下导磁体(30)的磁极部分(60)的结合部位形成气隙,使该气隙的磁阻是所述磁隙空间(50)磁阻的两倍以上。
3. 根据权利要求1所述的一种内流式电磁流变流体阻尼器,其特征是:通过在形成所述磁隙空间(50)的上导磁体(90)的磁极部分(70)和下导磁体(30)的磁极部分(60)间设置隔磁材料,进一步将所述磁隙空间(50)设置成环流磁隙空间(160),所述电磁流变流体沿该环流磁隙空间流动,从而增加电磁流变流体的流通路程长度以及提高所述磁隙空间(50)和所述环流磁隙空间(160)内的磁场强度,达到提高电磁流变效应的目的。
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磁流变减振器优化的设计计算. 许永兴,曹民.上海交通大学学报,第38卷第8期. 2004 |
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磁流变阻尼器设计中的基本问题分析. 王乾龙,王炅,李延成.机床与液压,第2004卷第11期. 2004 |
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Publication number | Publication date |
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CN1862053A (zh) | 2006-11-15 |
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