CN102155515A - 外置电磁铁磁流变阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外置电磁铁磁流变阻尼器，由工作缸、活塞、活塞杆、外置滑动电磁铁、支承架和补偿气囊构成；外置滑动电磁铁的外壳为圆筒形，并在圆筒形外壳的内圆周上均布固定至少两块矩形体磁钢，在矩形体磁钢的另一端固定有极靴，在矩形体磁钢上绕有励磁线圈和充退磁线圈，外置滑动电磁铁安装在工作缸的外圆周上，支承架的一端与外置滑动电磁铁固定，支承架的另一端与活塞杆的末端固定；当活塞杆带动活塞在工作缸内运动时还通过支承架带动外置滑动电磁铁在工作缸外同步滑动，调整进入外置滑动电磁铁上矩形体磁钢励磁线圈中的励磁电流大小，可使外置电磁铁磁流变阻尼器的输出阻尼力得到调整。
Description
技术领域
本发明属于一种磁流变阻尼器，具体涉及一种外置电磁铁磁流变阻尼器。
背景技术
普通单出杆磁流变阻尼器的活塞作为磁场发生器通常采用哑铃状结构，励磁线圈就缠绕在哑铃状活塞的中部，当这种磁流变阻尼器工作时，在工作缸内的励磁线圈将受到磁流变液的长时间反复冲刷而对励磁线圈产生的不良影响，同时单出杆磁流变阻尼器在控制电源输出电流为零（即：励磁电流为零）时，因活塞与工作缸间的间隙内的磁场强度为零，间隙内的磁流变液的粘度最低而阻尼力较小，所以，一旦控制电源或活塞励磁线圈发生故障，因普通单出杆磁流变阻尼器输出的阻尼力较小而难以保证系统的正常工作；普通永磁式磁流变阻尼器尽管不用励磁线圈并且不消耗电源就能产生一定的阻尼力，但由于其阻尼力不能进行远程无级调节，而适用范围有限。
发明内容
为克服现有普通单出杆磁流变阻尼器的励磁线圈易受到磁流变液冲刷的不良影响和在励磁电流为零时阻尼力较小，以及现有永磁式磁流变阻尼器阻尼力不能进行远程无级调节的不足，本发明提出了一种外置电磁铁磁流变阻尼器，外置电磁铁磁流变阻尼器的外置滑动电磁铁是可以随时利用控制电源通过充退磁线圈对其进行充磁或退磁来使其达到一定磁场强度的，因此，可首先使外置滑动电磁铁达到预定的工作磁场强度，然后再调节控制电源输出到外置滑动电磁铁上励磁线圈中电流的大小和方向，也就是使励磁线圈产生的电磁场的方向和大小与外置滑动电磁铁的磁场一致或相反，即：通过增强或削弱外置滑动电磁铁的磁场强度来达到对外置电磁铁磁流变阻尼器输出阻尼力的大小进行控制的目的，因此，外置电磁铁磁流变阻尼器同时具有普通磁流变阻尼器的方便控制和永磁式磁流变阻尼器的安全节能的优点。
本发明所采用的技术方案如下：
一种外置电磁铁磁流变阻尼器，其包括工作缸、活塞、活塞杆、外置滑动电磁铁、支承架和补偿气囊；其外置滑动电磁铁的外壳为圆筒形，在圆筒形外壳的内圆周上均布固定至少两块矩形体磁钢，在矩形体磁钢的另一端固定有极靴，在矩形体磁钢上绕有励磁线圈和充退磁线圈；外置滑动电磁铁安装在工作缸的外圆周上，工作缸外圆周的半径小于极靴的曲率半径并留有滑动间隙；补偿气囊安装在工作缸一端的底部，在工作缸内充满了磁流变液；活塞为圆柱体形，活塞的外径小于工作缸的内径并留有磁流变液流动间隙；外置滑动电磁铁的轴向长度与活塞的轴向长度相等，支承架长度与活塞杆长度相等；活塞杆的一端与活塞固定，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内伸出；支承架的一端与外置滑动电磁铁固定，支承架的另一端与活塞杆的末端固定；活塞、外置滑动电磁铁的外壳和极靴由导磁材料构成，工作缸由不导磁材料构成。
因支承架长度与活塞杆长度相等，支承架的另一端与活塞杆的末端固定，外置滑动电磁铁的轴向长度与活塞的轴向长度相等，所以，当活塞杆带动活塞在工作缸内运动的同时，还通过支承架带动外置滑动电磁铁在工作缸外作同步滑动，使工作缸内的活塞与工作缸外的外置滑动电磁铁在轴向上始终保持相对静止状态，从而使活塞外径与工作缸内径之间间隙（阻尼通道）的长度不变，间隙（阻尼通道）内的磁场强度保持稳定；通过调整进入外置滑动电磁铁上矩形体磁钢励磁线圈中的励磁电流大小，或通过对外置滑动电磁铁上矩形体磁钢的充退磁线圈进行充退磁操作使矩形体磁钢达到一定的磁场强度，使活塞的外径与工作缸的内径之间间隙中的磁场强度得到改变，使该间隙中的磁流变液的粘度改变，使外置电磁铁磁流变阻尼器的输出阻尼力得到调整。
本发明的功能是这样实现的：首先利用控制电源对外置滑动电磁铁上的矩形体磁钢上的充退磁线圈通电，使外置滑动电磁铁上的矩形体磁钢通过充磁或退磁而达到预定的工作磁场强度，这样，当外置滑动电磁铁上的矩形体磁钢的励磁线圈不通电时，具有工作磁场强度的外置滑动电磁铁将在活塞外径和工作缸内径的间隙上产生一定磁场强度，使间隙内的磁流变液的粘度变高，这样，当活塞杆带动活塞在工作缸内运动的同时，活塞杆还通过支承架带动外置滑动电磁铁在工作缸外作同步滑动，使工作缸内的活塞与工作缸外的外置滑动电磁铁在轴向上始终保持相对静止状态，从而使活塞外径与工作缸内径之间间隙内的磁场强度能保持不变，使外置电磁铁磁流变阻尼器在预定的工作阻尼力下运行；
当外置滑动电磁铁上的矩形体磁钢的励磁线圈通入正向电流，使外置滑动电磁铁上的矩形体磁钢的励磁线圈通电后所产生的电磁场与矩形体磁钢的磁场方向一致时，这将使活塞外径和工作缸内径间隙内的磁场强度更高，间隙内的磁流变液的粘度更高，当活塞杆带动活塞在工作缸内运动和带动外置滑动电磁铁在工作缸外同步滑动时，将会受到更大的阻尼力；
当外置滑动电磁铁上的矩形体磁钢的励磁线圈通入反向电流，使外置滑动电磁铁上的矩形体磁钢的励磁线圈通电后所产生的电磁场与矩形体磁钢的磁场方向相反时，这将使活塞外径和工作缸内径间隙内的磁场强度降低，间隙内的磁流变液的粘度下降，当活塞杆带动活塞在工作缸内运动和带动外置滑动电磁铁在工作缸外同步滑动时，将会受到较小的阻尼力；
当外置滑动电磁铁上的矩形体磁钢的励磁线圈通入反向电流，使外置滑动电磁铁上的矩形体磁钢的励磁线圈通电后所产生的电磁场与矩形体磁钢的磁场大小相等且方向相反时，这样将使活塞外径和工作缸内径间隙内的磁场强度降到最低并接近零磁场时，间隙内的磁流变液的粘度最小，当活塞杆带动活塞在工作缸内运动和带动外置滑动电磁铁在工作缸外同步滑动时，将会受到最小的阻尼力；
因此，与普通磁流变阻尼器相比，由于外置电磁铁磁流变阻尼器的矩形体磁钢在经过充磁或退磁后已达到了预定的工作磁场强度或预定的工作磁场强度附近，所以控制电源通过外置滑动电磁铁的矩形体磁钢上励磁线圈对其进行输出阻尼力调节所需的电能就会大大降低而节能，同时，因可以随时利用控制电源对外置滑动电磁铁的矩形体磁钢进行充磁或退磁操作，使外置滑动电磁铁的矩形体磁钢具有一定的磁场强度，这样即使控制电源或矩形体磁钢励磁线圈发生故障，也能保证外置电磁铁磁流变阻尼器输出的阻尼力能够维持系统的正常工作。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是图1的剖面示意图。
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和图2， 此为本发明的一种具体结构，由导磁材料构成的圆柱体形活塞3的一端固定有活塞杆14，活塞杆14通过由不导磁材料构成的工作缸1端面的密封装置12和轴承13从工作缸1内伸出，活塞杆14上固定有耳环15，补偿气囊17位于工作缸1一端的底部，在补偿气囊17充有压缩空气16，在工作缸1内充满了磁流变液2，活塞3的外径小于工作缸1的内径并留有磁流变液2流动间隙10；外置滑动电磁铁7的外壳8为圆筒形，在外置滑动电磁铁7圆筒形外壳8的内圆周上均布固定有矩形体磁钢6和矩形体磁钢19，在矩形体磁钢6和矩形体磁钢19的另一端都固定有由导磁材料构成的极靴9，在矩形体磁钢6和矩形体磁钢19上绕有励磁线圈4和励磁线圈20以及充退磁线圈5和充退磁线圈18；外置滑动电磁铁7安装在工作缸1的外圆周上，工作缸1外圆周的半径小于极靴9的曲率半径并留有滑动间隙26；外置滑动电磁铁7的轴向长度与活塞3的轴向长度相等，圆筒形支承架11的长度与活塞杆14的长度相等；圆筒形支承架11的一端与外置滑动电磁铁7固定，圆筒形支承架11的另一端与活塞杆14的末端固定；当活塞杆14带动活塞3在工作缸1内运动时，活塞杆14还通过支承架11带动外置滑动电磁铁7在工作缸1外同步滑动，使工作缸1内的活塞3与工作缸1外的外置滑动电磁铁7在轴向上始终保持相对静止状态，而使活塞3外径与工作缸1内径之间间隙10（阻尼通道）的长度不变。
控制电源25通过引线22和引线23对励磁线圈4和励磁线圈20输出励磁电流，控制电源25通过引线 21和引线24对充退磁线圈5和充退磁线圈18输出充磁和退磁电流；通过调整控制电源25进入外置滑动电磁铁7上矩形体磁钢6和矩形体磁钢19上的励磁线圈4和励磁线圈20中的励磁电流大小，或控制电源25通过对外置滑动电磁铁7上矩形体磁钢6和矩形体磁钢19的充退磁线圈5和充退磁线圈18进行充退磁操作使矩形体磁钢6和矩形体磁钢19达到一定的磁场强度，从而使活塞3的外径与工作缸1的内径之间间隙10中的磁场强度得到改变，使该间隙10中的磁流变液2的粘度改变，使外置电磁铁磁流变阻尼器的输出阻尼力得到调整。
Claims (1)
1.一种外置电磁铁磁流变阻尼器，其包括工作缸、活塞、活塞杆、外置滑动电磁铁、支承架和补偿气囊；其特征在于：所述外置滑动电磁铁的外壳为圆筒形，在圆筒形外壳的内圆周上均布固定至少两块矩形体磁钢，在矩形体磁钢的另一端固定有极靴，在矩形体磁钢上绕有励磁线圈和充退磁线圈；所述外置滑动电磁铁安装在工作缸的外圆周上，工作缸外圆周的半径小于极靴的曲率半径并留有滑动间隙；所述活塞为圆柱体形，活塞的外径小于工作缸的内径并留有磁流变液流动间隙，所述补偿气囊安装在工作缸一端的底部，在工作缸内充满了磁流变液；所述外置滑动电磁铁的轴向长度与活塞的轴向长度相等，支承架长度与活塞杆长度相等；所述活塞杆的一端与活塞固定，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内伸出；所述支承架的一端与外置滑动电磁铁固定，支承架的另一端与一根活塞杆的末端固定；所述活塞、外置滑动电磁铁的外壳和极靴由导磁材料构成，工作缸由不导磁材料构成。
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