CN101832356A

CN101832356A - 自适应双控磁流变阻尼器

Info

Publication number: CN101832356A
Application number: CN 201010135466
Authority: CN
Inventors: 谭晓婧; 唐睿旻; 何方; 朱真怡; 曹永德; 钟鑫; 韩娜; 李芮; 栾子隽; 栾晨雨; 刘姝言; 谭和平
Original assignee: 谭晓婧
Current assignee: Chongqing Materials Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: CN101832356B

Abstract

本发明公开了一种自适应双控磁流变阻尼器，自适应双控磁流变阻尼器由工作缸、芯部带大小孔的活塞、活塞杆和内置直线发电机构成，活塞中部绕有两组励磁线圈；当活塞杆推动活塞在工作缸内运动时，将带动固定在活塞大孔底部的内置直线发电机的动子在定子内作直线运动而产生电能，该电能送到活塞的一组励磁线圈，使自适应双控磁流变阻尼器的活塞产生磁场而产生阻尼力；由于其内置直线发电机输出的电能与活塞在工作缸内运动的速度成正比，因此，自适应双控磁流变阻尼器能根据其活塞的运动速度自动调节其输出的阻尼力的大小；自适应双控磁流变阻尼器还可以通过外部的控制电源对自适应双控磁流变阻尼器活塞上的另一组励磁线圈进行控制。

Description

自适应双控磁流变阻尼器

技术领域

本发明属于一种磁流变阻尼器，具体涉及一种自适应双控磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变阻尼器是一种智能减振器件，其阻尼力的大小是能够通过控制电源进行远程无级调节的，因此，普通的磁流变阻尼器必须配备控制电源才能实现对磁流变阻尼器输出阻尼力进行调节的目的；人们为了降低磁流变阻尼器对控制电源的依赖又开发出了永磁式磁流变阻尼器，尽管永磁式磁流变阻尼器可以不需要控制电源进行独立工作，但其阻尼力的输出性能单一而难以适应不同的减振场合，为此，人们又开发出了自带发电装置的磁流变阻尼器，如中国专利申请号号为：200910103744.5的“一种自供电的磁流变阻尼器”和申请号号为：200710034309.2的“自供电磁流变智能减振系统”，这两种自带发电装置的磁流变阻尼器尽管能解决磁流变阻尼器的电源问题，但是它们都带有旋转运动机构而结构复杂，且一旦自带发电装置发生故障，该磁流变阻尼器将完全失去阻尼作用，因此，这类自带发电装置的磁流变阻尼器的可靠性不高。

发明内容

针对现有自带发电装置的磁流变阻尼器机械结构复杂和可靠性不高的不足，本发明提出了一种自适应双控磁流变阻尼器，自适应双控磁流变阻尼器的优点在于：这种阻尼器只需利用其内置直线发电机提供的电源就能使其输出的阻尼力自动适应外部减振的需要，又可以利用外部的控制电源来对其输出的阻尼力进行调节，因此，自适应双控磁流变阻尼器的可靠性较高，且自适应双控磁流变阻尼器采用内置的直线发电机来提供电能，没有旋转运动机构因而结构简单。

本发明的技术方案如下：

一种自适应双控磁流变阻尼器，其包括工作缸、活塞、活塞杆和内置直线发电机；中部绕有两组励磁线圈的活塞装在工作缸内，励磁线圈外加装有保护层，该保护层与活塞外周壁齐平，活塞外周壁及保护层与工作缸内周壁之间留有磁流变液流动间隙；活塞杆和活塞的中心有相互连通的通孔，而活塞的中心通孔为大小孔结构，活塞大孔的入口部设置有密封装置和轴承；活塞杆的一端与活塞的一端固定，活塞杆的另一端通过工作缸端面的密封装置和轴承从工作缸一端伸出；工作缸内充满磁流变液。工作缸内还设置有外径与活塞杆的外径相同的内置直线发电机，内置直线发电机外筒的一端通过活塞大孔入口部的密封装置和轴承伸入活塞的大孔中，内置直线发电机外筒的另一端固定在工作缸的底部，内置直线发电机的动子固定在活塞大孔的底部。

内置直线发电机的动子是在一根圆柱形不导磁金属的一端粘接或接或嵌入一根圆柱形永久磁体而成，圆柱形永久磁体在轴向分为两磁极；内置直线发电机的定子由在导磁金属圆筒内的轴向上嵌入2组形状、大小、匝数相同的圆筒形线圈构成，该2组线圈采用同向绕制反接串联；圆柱形永久磁体的外径小于定子圆筒状线圈的内径并留有活动间隙。活塞中部的一组励磁线圈的引出线通过活塞杆中心孔引出至工作缸外，活塞中部的另一组励磁线圈通直接与内置直线发电机定子上的线圈连接。

内置直线发电机的动子也可以由在圆柱形金属的轴向上绕有2组形状、大小、匝数相同的线圈构成，该2组线圈采用同向绕制反接串联；内置直线发电机的定子则是由一块圆筒形永久磁体嵌入到导磁金属外筒内构成，圆筒形永久磁体在轴向上分为两磁极；圆筒形永久磁体的内径大于动子线圈的外径并留有活动间隙。活塞中部的一组励磁线圈的引出线通过活塞杆中心孔引出至工作缸外，活塞中部的另一组励磁线圈通直接与内置直线发电机动子上的线圈连接。

现以内置直线发电机动子为线圈的结构，来说明本发明的实现过程：当活塞杆推动活塞在工作缸内运动时，活塞杆在进入或退出工作缸内的同时，内置直线发电机也进入或退出活塞的大孔内，因活塞杆的外径与内置直线发电机相同，所以，活塞在工作缸内运动时工作缸内的有效容积保持不变；

当活塞杆推动活塞在工作缸内运动时，活塞带动固定在活塞大孔底部的内置直线发电机的动子在定子内运动，使动子上处于不同磁极下的2组线圈在定子内切割磁力线而产生感应电势，由于动子上的2组线圈采用同向绕制反接串联，所以，内置直线发电机输出的感应电势为动子上2组线圈感应电势之合；因动子上的2组线圈的输出端直接与活塞的一组励磁线圈连接，所以，该感应电势将使活塞的一组励磁线圈内产生感应电流，该感应电流使活塞产生电磁场；又由于内置直线发电机输出的感应电势与动子线圈切割磁力线的速度有关，即：与内置直线发电机动子和定子之间的相对速度有关，所以，活塞在工作缸内以某一运动速度时，将使内置直线发电机产生某一感应电势，该电势施加在活塞的一组励磁线圈上，将在活塞外径与工作缸内径间隙上产生一定的磁场，该磁场使间隙中的磁流变液的粘度变高，使在工作缸内运动的活塞受到的阻尼力变大，该阻尼力又会使活塞在工作缸内运动的速度降低；因此，活塞在工作缸内运动的速度越大时，内置直线发电机产生的感应电势越高，使通过活塞的一组励磁线圈的感应电流越大，使活塞产生的磁场强度越高，使活塞外径与工作缸内径间隙内的磁流变液粘度越高，使活塞在工作缸内运动时所受到的阻尼力也越大，这样，活塞在工作缸内运动的速度就降低得越快，也就是说活塞在工作缸内运动时所受到的阻尼力与活塞在工作缸内运动的速度成正比，反之亦然，即：该阻尼器能根据活塞的运动速度来自动调整其输出阻尼力的大小，使自适应双控磁流变阻尼器输出的阻尼力与活塞的运动速度就有了一定的自适应性。当活塞杆推动活塞在工作缸内作加速或减速运动时，情况与之类似，且内置直线发电机动子为圆柱形永久磁体的自适应双控磁流变阻尼器功能也与之完全相同，此处均不再赘述。

采用外部电源对自适应双控磁流变阻尼器活塞上的另一组励磁线圈的控制作用与普通磁流变阻尼器相同，除了可以使自适应双控磁流变阻尼器输出的阻尼力得到更大范围的调节外，还可以使自适应双控磁流变阻尼器工作可靠性得以大大提高。由于自适应双控磁流变阻尼器活塞上的两组励磁线圈由两个独立的电源进行控制，因此，与现有的自带发电装置的磁流变阻尼器相比，本发明的自适应双控磁流变阻尼器具有如下优点：

1、自适应双控磁流变阻尼器输出的阻尼力能自动适应外部减振的需要。

2、自适应双控磁流变阻尼器的机械结构简单和工作的可靠性较高。

3、自适应双控磁流变阻尼器的两组励磁线圈分别由两个两个独立的电源进行控制，其控制模式更加灵活。

附图说明

图1是本发明动子为线圈的一种结构示意图。

图2是内置直线发电机工作原理示意图，图2中，L1和L2是动子(或定子)的2组线圈，E为线圈在运行中产生的感应电势，V为内置直线发电机动子与定子间的相对运行速度。

图3是图1的剖面示意图

图4是本发明动子为永久磁体的一种结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的结构：

参见图1，此为本发明的一种具体结构，活塞2装在工作缸1内，活塞2的中部绕有两组励磁线圈，即：励磁线圈8和励磁线圈9，在励磁线圈外加装有保护层6，活塞2的外周壁及保护层6与工作缸1的内周壁之间留有磁流变液流动的间隙7；活塞杆22与活塞2的中心有相互连通的通孔，而活塞的中心通孔为大小孔结构，在活塞大孔26的入口部设置有密封装置12和轴承11；活塞杆22的一端与活塞2的一端通过螺纹固定，活塞杆22的另一端通过工作缸1端面的密封装置21和轴承20从工作缸1的一端伸出；工作缸1内还设置有与活塞杆22的外径相同的内置直线发电机27，内置直线发电机27的外筒13的一端通过活塞大孔26入口部的密封装置12和轴承11伸入活塞大孔26中，内置直线发电机27的外筒13固定在工作缸1的底部和保护罩31上，内置直线发电机27的动子30是将圆柱形铁芯17嵌入到圆柱形不导磁金属10的一端构成，圆柱形不导磁金属10的另一端固定在活塞大孔26的底部，在动子30的铁芯17上固定有2组形状、大小、匝数相同的线圈16和18，在线圈16和18之间安装有分隔环32，线圈16和18采用同向绕制反接串联，每个线圈的长度与活塞2在工作缸1内的工作行程相等(见图2)；活塞大孔26的深度大于或等于内置直线发电机27在工作缸1内部分的长度；工作缸1内充满磁流变液19；活塞2、工作缸1、铁芯17和内置直线发电机27的外筒13采用导磁金属材料。内置直线发电机27的定子28是由一块圆筒形永久磁体14嵌入到外筒13内构成，圆筒形永久磁体14在轴向上分为两磁极，圆筒形永久磁体14的长度为活塞2在工作缸1内的工作行程的3倍，使动子上的两组线圈的全部或部分处于不同的磁极下；圆筒形永久磁体14的内径大于动子30上的线圈16和18的外径并留有活动间隙15。活塞2中部的一组励磁线圈8的引出线通过活塞杆中心孔23引出至工作缸1外与控制电源29相接，活塞2中部的另一组励磁线圈9通过引线槽5直接与内置直线发电机27动子30上的线圈16和18连接。

当活塞杆22推动活塞2在工作缸1内运动时，活塞2带动固定在活塞大孔26底部的内置直线发电机27的动子30在定子28内运动，使动子30上处于不同磁极下的2组线圈(线圈16和18)在定子28内切割磁力线而产生感应电势，由于动子30上的线圈16和18采用同向绕制反接串联，所以，内置直线发电机27输出的感应电势为动子30上的线圈16和18感应电势之合；因动子30上的2组线圈的输出端直接与活塞2的一组励磁线圈连接，所以，该感应电势将使活塞2的一组励磁线圈9内产生感应电流，该感应电流使活塞2产生电磁场；又由于内置直线发电机27输出的感应电势与动子30线圈切割定子28上的磁力线的速度有关，即：与内置直线发电机27的动子30和定子28之间的相对速度有关，所以，活塞2在工作缸1内以某一运动速度时，将使内置直线发电机27产生某一感应电势，该电势施加在活塞2的一组励磁线圈9上将在活塞2外径与工作缸1内径间隙7上产生一定的磁场，该磁场使间隙7中的磁流变液的粘度变高，使在工作缸1内运动的活塞2受到的阻尼力变大，该阻尼力又会使活塞2在工作缸1内运动的速度降低；因此，活塞2在工作缸1内运动的速度越大时，内置直线发电机27产生的感应电势越高，使通过活塞2的一组励磁线圈9的感应电流越大，使活塞2产生的磁场强度越高，使活塞2外径与工作缸1内径间隙7内的磁流变液粘度越高，使活塞2在工作缸1内运动时所受到的阻尼力也越大，这样，活塞2在工作缸1内运动的速度就降低得越快，也就是说活塞2在工作缸1内运动时所受到的阻尼力与活塞2在工作缸1内运动的速度成正比，反之亦然，即：自适应双控磁流变阻尼器能根据活塞2的运动速度来自动调整其输出阻尼力的大小，使自适应双控磁流变阻尼器输出的阻尼力可以自动适应活塞2的运动速度的变化。外部控制电源29对活塞2的另一组励磁线圈8的控制作用与普通磁流变阻尼器相同，此处不再赘述。

Claims

1.一种自适应双控磁流变阻尼器，其包括工作缸、活塞、活塞杆和内置直线发电机，其特征在于：所述活塞装在工作缸内，活塞中部绕有两组励磁线圈，在励磁线圈外加装有保护层，该保护层与活塞外周壁齐平，活塞外周壁及保护层与工作缸内周壁之间留有磁流变液流动间隙，活塞杆和活塞的中心有相互连通的通孔，而活塞的中心通孔为大小孔结构，活塞大孔的入口部设置有密封装置和轴承，活塞杆的一端与活塞的一端固定，活塞杆的另一端通过工作缸端面的密封装置和轴承从工作缸的一端伸出，工作缸内还设置有外径与活塞杆的外径相同的内置直线发电机，内置直线发电机外筒的一端通过活塞大孔入口部的密封装置和轴承伸入活塞的大孔中，内置直线发电机的外筒固定在工作缸的另一端，内置直线发电机的动子固定在活塞大孔的底部，工作缸内充满磁流变液；活塞、工作缸和内置直线发电机的外筒采用导磁金属材料。

2.如权利要求书1所述的一种自适应双控磁流变阻尼器，其特征在于：所述内置直线发电机的动子是在一根圆柱形不导磁金属的一端粘接或铆接或嵌入一根圆柱形永久磁体而成，圆柱形永久磁体在轴向分为两磁极，内置直线发电机的定子由在导磁金属圆筒内的轴向上嵌入2组形状、大小、匝数相同的圆筒形线圈构成，该2组线圈采用同向绕制反接串联，圆柱形永久磁体的外径小于定子圆筒状线圈的内径并留有活动间隙；活塞中部的一组励磁线圈的引出线通过活塞杆中心孔引出至工作缸外，活塞中部的另一组励磁线圈通直接与内置直线发电机定子上的线圈连接。

3.如权利要求书1所述的一种自适应双控磁流变阻尼器，其特征在于：所述内置直线发电机的定子是由一块圆筒形永久磁体嵌入到导磁金属外筒内构成，圆筒形永久磁体在轴向上分为两磁极，内置直线发电机的动子是由在圆柱形导磁金属的轴向上绕有2组形状、大小、匝数相同的线圈构成，该2组线圈采用同向绕制反接串联，圆筒形永久磁体的内径大于动子线圈的外径并留有活动间隙；活塞中部的一组励磁线圈的引出线通过活塞杆中心孔引出至工作缸外，活塞中部的另一组励磁线圈通直接与内置直线发电机动子上的线圈连接。