CN102661353B

CN102661353B - 一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器

Info

Publication number: CN102661353B
Application number: CN 201210172222
Authority: CN
Inventors: 杨绍普; 邢海军; 王兴民
Original assignee: Shijiazhuang Tiedao University
Current assignee: Shijiazhuang Tiedao University
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: CN102661353A

Abstract

本发明公开了一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，涉及磁流变阻尼器技术领域，包括阻尼缸筒、线圈组件、活塞、活塞杆和磁流变液，其特征在于所述线圈组件固定在所述阻尼缸筒的外侧，所述阻尼缸筒上设有磁流变液流动通道，线圈组件不与磁流变液接触，线圈组件的拆装简单，电磁线圈及磁流变阻尼器耗能产生的热量通过整个外层缸筒组件、线圈组件均匀散发，散热面积大，会明显降低电磁线圈的温度，提高电磁线圈的使用寿命。

Description

一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器

技术领域

本发明涉及磁流变液阻尼器技术领域，尤其涉及一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变阻尼器是一种新型半主动阻尼器件，它根据磁流变液在磁场作用下流变特性可控的原理研制，具有阻尼力调节范围宽、响应速度快、结构简单、容易控制等优点，是一种高效的隔振、抗震装置，已经在车辆系统隔振、建筑结构抗震等领域得到成功应用。

常见磁流变阻尼器将电磁线圈绕于阻尼器的活塞之上，活塞上设置环状通道或在活塞与缸体之间设置环状通道，工作时磁流变液从环状通道流过，从而产生阻尼力。电磁线圈通电时，在环状通道内形成垂直于磁流变液流动方向的磁场，通过调节电磁线圈的电流改变环状通道内的磁场强度，就可以控制通道内磁流变液的流变特性从而控制阻尼器的阻尼力。这种结构存在以下几点缺陷：

（1）线圈被磁流变液包围，由于线圈通电发热及阻尼器耗能发热都集中在线圈附近，容易烧坏线圈。

（2）线圈烧坏后更换线圈时，需要拆卸缸筒的密封件等零件才能更换线圈，给维护工作带来不便。

（3）由于线圈要外接电源，需在活塞杆钻孔穿引导线，密封不好时，该处容易泄露。

（4）活塞的结构过于紧凑，容易产生磁场饱和现象，限制了阻尼力的调节范围。

（5）活塞的轴向尺寸较大，当阻尼器的轴向安装尺寸受到限制时，会减小活塞的有效行程，尤其是为了提高阻尼器的阻尼力而采用多级活塞时，这种情况会更明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，具有电磁线圈散热好，线圈组件更换方便的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，包括阻尼缸筒、线圈组件、活塞、活塞杆和磁流变液，其特征在于所述线圈组件固定在所述阻尼缸筒的外侧，所述阻尼缸筒上设有磁流变液流动通道，所述阻尼缸筒包括缸底、浮动活塞、上盖、内层缸筒和外层缸筒组件，所述浮动活塞、上盖和内层缸筒所形成的腔体为磁流变液腔，所述内层缸筒的上端和下端设有通流孔，活塞在上下通流孔之间做往复运动，内层缸筒和外层缸筒组件之间形成磁流变液流动通道，缸底、浮动活塞和内层缸筒之间形成蓄能腔，蓄能腔内充有氮气，用于补偿活塞杆伸缩时磁流变液腔的体积变化，所述内层缸筒的制作材料为高磁导率软磁材料，所述外层缸筒组件的上部和中部为不导磁段和导磁段间隔设置的结构，下部为不导磁段结构，导磁段和不导磁段之间焊接连接。

所述导磁段的制作材料为高磁导率软磁材料。

所述线圈组件包括导磁套筒、导磁环、电磁线圈和线圈缠绕体，多个电磁线圈位于所述线圈缠绕体的外侧，电磁线圈和电磁线圈之间通过导磁环进行分隔，导磁套筒、两个导磁环和线圈缠绕体之间形成的环状腔体结构将单个电磁线圈封闭在其内，所述线圈组件的上下端部的导磁环与所述线圈缠绕体固定连接，在所述导磁套筒上设有电磁线圈引出孔，电磁线圈和电磁线圈之间串联连接。

所述线圈组件的上下端部的导磁环上设有螺纹通孔，所述线圈缠绕体的上下端部设有光孔，上下端部的导磁环通过紧固螺钉与线圈缠绕体固定连接，线圈组件通过紧固螺钉与阻尼缸筒固定连接。

所述线圈缠绕体的结构与外层缸筒组件的上、中部结构相对应，线圈缠绕体为导磁段与不导磁段间隔设置的结构，线圈缠绕体上导磁段和不导磁段的长度和外层缸筒组件上导磁段和不导磁段的长度一致。

所述导磁套筒、导磁环制作材料为高磁导率软磁材料。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）线圈组件设置在阻尼缸筒的外侧，不与磁流变液接触，电磁线圈及磁流变阻尼器耗能产生的热量通过整个外层缸筒组件、线圈组件均匀散发，散热面积大，会明显降低电磁线圈的温度，提高电磁线圈的使用寿命。（2）电磁线圈串联连接，可选择通电电磁线圈的个数范围较大，从而阻尼力的调节范围大。（3）电磁线圈不与磁流变液接触，在无需拆卸阻尼缸筒任何零件的条件下，即可更换线圈组件，线圈组件的拆装非常方便。（4）活塞上不缠绕电磁线圈，活塞的轴向尺寸小，提高了活塞的有效行程。（5）由于活塞上不缠绕线圈，无需在活塞杆上钻孔穿线，活塞与活塞杆的结构简单紧凑，避免了由于密封不良时在导线穿出处出现磁流变液泄露的问题。（6）电磁线圈通电时，磁力线经过半径尺寸加大的内层缸筒、外层缸筒组件、线圈缠绕体、导磁环及导磁套筒形成回路，磁路横截面积大，不易产生磁场饱和现象。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中阻尼缸筒的剖视结构示意图；

图3是图1中内层缸筒的剖视结构示意图；

图4是图1中外层缸筒组件的剖视结构示意图；

图5是图1中线圈组件的剖视结构示意图；

图6是图1中线圈缠绕体的剖视结构示意图；

图7是图1中导磁套筒的剖视结构示意图；

图8是图1中线圈组件的端部的导磁环的剖视结构示意图；

图9是本发明中磁路形成原理图；

其中：1、缸底耳环 2、缸底 3、缸底密封 4、浮动活塞 5、浮动活塞密封 6、活塞 7、活塞密封 8、活塞杆 9、上盖 10、上盖密封 11、活塞杆耳环 12、内层缸筒 121、通流孔 13、外层缸筒组件 131、不导磁段 132、导磁段 14、线圈组件 141、紧固螺钉 142、导磁套筒 1421、电磁线圈引出孔 143、导磁环 144、电磁线圈 145、线圈缠绕体 15、螺纹通孔。

具体实施方式

如图1所示，一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，包括阻尼缸筒、线圈组件14、活塞6、活塞杆8和磁流变液，其特征在于所述线圈组件14通过紧固螺钉141固定在所述阻尼缸筒的外侧，所述阻尼缸筒上设有磁流变液流动通道，在拆卸线圈组件14时只需松开紧固螺钉141即可将线圈组件14取出。

如图2所示，所述阻尼缸筒包括缸底2、浮动活塞4、上盖9、内层缸筒12和外层缸筒组件13，所述浮动活塞4、上盖9和内层缸筒12所形成的腔体为磁流变液腔。如图3所示，所述内层缸筒12的上端和下端设有多个通流孔121，活塞6在上下通流孔之间做往复运动，内层缸筒12和外层缸筒组件13之间形成磁流变液流动通道，缸底2、浮动活塞4和内层缸筒12之间形成蓄能腔，蓄能腔内充有一定压力的氮气，用于补偿活塞杆8伸缩时磁流变液腔的体积变化，所述内层缸筒12的制作材料可以为高磁导率软磁材料。

如图2所示，当活塞6运动时，磁流变液在活塞6的上下腔之间通过通流孔121及内层缸筒12、外层缸筒组件13之间环状流动通道。活塞杆8与活塞杆耳环11之间为螺纹连接，活塞杆8与活塞6之间为螺纹连接或焊接；上盖9与内层缸筒12为过渡配合，上盖9与外层缸筒组件13焊接；上盖密封10用于防止磁流变液从活塞杆8与上盖9之间的导向间隙处泄露；活塞6上的活塞密封7用来隔离上下腔的磁流变液；浮动活塞4上的浮动活塞密封5用来隔离蓄能腔与磁流变液腔；缸底2与内层缸筒12为过渡配合，缸底2与外层缸筒组件13及缸底耳环1焊接。

如图4所示，所述外层缸筒组件13的上部和中部为不导磁段131和导磁段132间隔设置的结构，下部为不导磁段131结构，导磁段132和不导磁段131之间焊接连接，所述导磁段132的制作材料为高磁导率软磁材料。

如图5所示，所述线圈组件14包括导磁套筒142、导磁环143、电磁线圈144和线圈缠绕体145，多个电磁线圈144位于所述线圈缠绕体145的外侧，电磁线圈144和电磁线圈144之间通过导磁环143进行分隔，导磁套筒142、两个导磁环143和线圈缠绕体145之间形成的环状腔体结构将单个电磁线圈144封闭在其内；所述线圈组件14的上下端部的导磁环143上设有螺纹通孔，所述线圈缠绕体145的上下端部设有光孔，上下端部的导磁环143通过紧固螺钉141与线圈缠绕体145固定连接，线圈组件14通过紧固螺钉141与阻尼缸筒固定连接。

如图8所示，线圈组件14的端部的导磁环上设有六个螺纹通孔15，其中三个用于连接线圈组件14与阻尼缸筒，另外三个用于连接导磁环143与线圈缠绕体145。

如图7所示，在所述导磁套筒142上设有电磁线圈引出孔1421，电磁线圈144和电磁线圈144之间串联连接。

如图6所示，所述线圈缠绕体145的结构与外层缸筒组件13的上、中部结构相对应，线圈缠绕体145为导磁段132与不导磁段131间隔设置的结构，线圈缠绕体145上导磁段132和不导磁段131的长度和外层缸筒组件13上导磁段132和不导磁段131的长度一致。

内层缸筒12、导磁段132、导磁环143、导磁套筒142为高磁导率软磁材料，不导磁段131为不导磁材料，当电磁线圈144通电后会形成如图9所示的磁路，在内层缸筒12与外层缸筒组件13之间的磁流变液流动通道内产生有效磁场。

线圈组件14设置在阻尼缸筒的外侧，不与磁流变液接触，电磁线圈144及磁流变阻尼器耗能产生的热量通过整个外层缸筒组件13、线圈组件14均匀散发，散热面积大，会明显降低电磁线圈144的温度，提高电磁线圈的使用寿命；各个电磁线圈144串联连接，可选择通电线圈的个数范围较大，从而阻尼力的调节范围大；电磁线圈不与磁流变液接触，在无需拆卸阻尼缸筒任何零件的条件下，即可更换线圈组件，线圈组件的拆装非常方便；活塞6上不缠绕电磁线圈，活塞的轴向尺寸小，提高了活塞的有效行程；由于活塞上不缠绕线圈，无需在活塞杆8上钻孔穿线，活塞与活塞杆的结构简单紧凑，避免了由于密封不良时在导线穿出处出现磁流变液泄露的问题；电磁线圈通电时，磁力线经过半径尺寸加大的内层缸筒12、外层缸筒组件13、线圈缠绕体145、导磁环143及导磁套筒142形成回路，磁路横截面积大，不易产生磁场饱和现象。

Claims

1.一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，包括阻尼缸筒、线圈组件（14）、活塞（6）、活塞杆（8）和磁流变液，其特征在于所述线圈组件（14）固定在所述阻尼缸筒的外侧，所述阻尼缸筒上设有磁流变液流动通道，所述阻尼缸筒包括缸底（2）、浮动活塞（4）、上盖（9）、内层缸筒（12）和外层缸筒组件（13），所述浮动活塞（4）、上盖（9）和内层缸筒（12）所形成的腔体为磁流变液腔，所述内层缸筒（12）的上端和下端设有通流孔（121），活塞（6）在上下通流孔（121）之间做往复运动，内层缸筒（12）和外层缸筒组件（13）之间形成磁流变液流动通道，缸底（2）、浮动活塞（4）和内层缸筒（12）之间形成蓄能腔，蓄能腔内充有氮气，用于补偿活塞杆（8）伸缩时磁流变液腔的体积变化，所述内层缸筒（12）的制作材料为高磁导率软磁材料，所述外层缸筒组件（13）的上部和中部为不导磁段（131）和导磁段（132）间隔设置的结构，下部为不导磁段（131）结构，导磁段（132）和不导磁段（131）之间焊接连接。

2.根据权利要求1所述的一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，其特征在于所述导磁段（132）的制作材料为高磁导率软磁材料。

3.根据权利要求1所述的一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，其特征在于所述线圈组件（14）包括导磁套筒（142）、导磁环（143）、电磁线圈（144）和线圈缠绕体（145），多个电磁线圈（144）位于所述线圈缠绕体（145）的外侧，电磁线圈（144）和电磁线圈（144）之间通过导磁环（143）进行分隔，导磁套筒（142）、两个导磁环（143）和线圈缠绕体（145）之间形成的环状腔体结构将单个电磁线圈（144）封闭在其内，所述线圈组件（14）的上下端部的导磁环（143）与所述线圈缠绕体（145）固定连接，在所述导磁套筒（142）上设有电磁线圈引出孔（1421），电磁线圈（144）和电磁线圈（144）之间串联连接。

4.根据权利要求3所述的一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，其特征在于所述线圈组件（14）的上下端部的导磁环（143）上设有螺纹通孔，所述线圈缠绕体（145）的上下端部设有光孔，上下端部的导磁环（143）通过紧固螺钉（141）与线圈缠绕体（145）固定连接，线圈组件（14）通过紧固螺钉（141）与阻尼缸筒固定连接。

5.根据权利要求3或4所述的一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，其特征在于所述线圈缠绕体（145）的结构与外层缸筒组件（13）的上、中部结构相对应，线圈缠绕体（145）为导磁段（132）与不导磁段（131）间隔设置的结构，线圈缠绕体（145）上导磁段（132）和不导磁段（131）的长度和外层缸筒组件（13）上导磁段（132）和不导磁段（131）的长度一致。

6.根据权利要求3所述的一种线圈组件装拆方便的磁流变阻尼器，其特征在于所述导磁套筒（142）、导磁环（143）制作材料为高磁导率软磁材料。