CN108488301A - 一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本技术公开了一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，主要由缸筒、活塞体、励磁线圈、霍尔传感器、左导向支撑、右导向支撑、左活塞杆、左端盖、左防尘圈、左密封盖、左孔密封圈、左轴密封圈、右活塞杆、右端盖、右防尘圈、右密封盖、右孔密封圈、右轴密封圈组成，霍尔传感器贴装在活塞体外圆周两端和中间位置，阻尼器工作时，励磁线圈中的电流发生变化，阻尼通道磁场也随之变化，霍尔传感器检测阻尼通道磁场的变化并输出与之对应的信号，根据霍尔传感器的输出信号调节励磁线圈中的电流，可实现磁滞补偿控制，减小或消除由于磁滞产生的不良影响，迅速、准确地控制阻尼力。本发明特别适用于冲击缓冲控制系统中。

Description

一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器

技术领域

本技术涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变阻尼器具有阻尼系数可调、提供阻尼力大且可调范围宽、能耗低等优良特性，是一种理想的减振耗能装置，在飞行器起落架、火炮反后坐装置等冲击缓冲控制领域具有广泛的应用前景。

磁流变阻尼器是通过改变阻尼通道中的磁场实现磁流变液在液体、粘滞体和半固体之间变化，从而改变阻尼系数，而磁场是由励磁线圈中通入的控制电流和铁磁材料磁化共同作用产生，由铁磁材料的磁化特性可知，磁感性强度的改变滞后于磁场强度，磁滞现象将极大地影响输出阻尼力和输入控制电流之间的关系， 现有技术主要通过建立阻尼力-控制电流的磁滞模型并集成到控制系统中来克服或减小磁滞效应的影响，这种方法具有一定的局限性，具体来说，数学模型中的实验参数会随着施加磁场强度的变化而变化，而且系统参数在构建模型后会发生变化，这种方案属于开环范畴，不能根据阻尼通道中的实际磁场实时改变控制电流从而迅速调节阻尼力，很难取得理想的控制性能，导致传统的磁流变阻尼器难以满足冲击缓冲控制领域对响应速度和控制精度的要求。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本技术所要解决的技术问题是：提出一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，将霍尔传感器嵌入到磁流变阻尼器结构内部，可用于实时检测阻尼器有效阻尼通道的磁感应强度，从而可实现磁滞补偿控制，减小或消除由于磁滞产生的不良影响；并提供霍尔传感器的安装方法及布线方案。

本专利所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，它包括：缸筒、活塞、励磁线圈、霍尔传感器、活塞杆；缸筒内设有活塞，活塞由活塞体、左导向支撑和右导向支撑构成，活塞体外圈绕有励磁线圈，活塞体与缸筒内壁之间的间隙构成磁流变液环形阻尼通道；活塞杆包括左活塞杆、右活塞杆；左、右活塞杆穿过缸筒左、右两端与活塞相连；左、右导向支撑上设有多个节流孔；活塞将缸筒内分隔为左、右磁流变液腔室，通过左、右导向支撑上的节流孔和环形阻尼通道连通；至少一个霍尔传感器贴装在活塞体外圆周上，用于检测阻尼通道的磁场；在左、右活塞杆上开有轴向通孔，在活塞体内开有与活塞杆上轴向通孔相通的内孔；在活塞体上开有把内孔与缠绕励磁线圈的部位相连通的引线孔，以及把内孔与安装霍尔传感器的部位相连通的引线槽；霍尔传感器的引脚与屏蔽线焊接，屏蔽线穿过引线槽、内孔、左活塞杆上轴向通孔后与控制器相连；励磁线圈的两个接线端穿过引线孔、内孔、右活塞杆上轴向通孔后与控制器相连。。

上述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，活塞体外圆周表面加工有两个圆环形凹槽，每个凹槽内缠绕一组励磁线圈。

上述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，活塞体的圆环形凹槽的中间位置设有引线孔，引线孔从活塞体外圆周径向倾斜45°贯通至活塞体内的内孔。

上述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，每个凹槽内励磁线圈的漆包线分为两段，每段漆包线的首端分别从右活塞杆的轴向通孔和活塞体内的内孔导入，经引线孔穿出，紧贴凹槽外表面到达凹槽两端，从凹槽两端开始相向缠绕，直至励磁线圈的最外圈接近活塞体外圆周，截断多余漆包线并将两段漆包线首端焊接，并用环氧树脂绝缘，所述两段漆包线的末端构成每个励磁线圈的两个接线端。

上述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，环氧树脂从活塞体凹槽内励磁线圈的最外圈开始涂覆，直至环氧树脂与到活塞体外圆周齐平。

上述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，霍尔传感器有三个，相应的活塞体上霍尔传感器的安装空间有三个，第一霍尔传感器安装空间设在活塞体外圆周的左端；第二霍尔传感器安装空间设在活塞体外圆周的中间位置，并位于左侧的第一励磁线圈和右侧的第二励磁线圈之间；第三霍尔传感器安装空间设在活塞体外圆周的右端。

上述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，第一、第二、第三霍尔传感器为塑料封装表面贴装器件，第一、第二、第三霍尔传感器丝印面朝向重力方向，传感器引脚悬空，采用胶依次贴装在第一、第二、第三霍尔传感器安装空间内，第一、第二、第三霍尔传感器的引脚均与屏蔽线焊接，采用环氧树脂密封连接处，所述环氧树脂同时使得霍尔传感器引脚与磁流变液、活塞体绝缘。

上述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，活塞体第一、第三霍尔传感器安装空间旁边设有第一、第二引线槽，第一引线槽位于第一霍尔传感器安装空间左侧，所述第一引线槽从活塞体外圆周径向贯通至活塞体内的内孔；第二引线槽位于第三霍尔传感器安装空间右侧，所述第二引线槽从活塞体外圆周径向贯通至活塞体内的内孔。

上述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，第一屏蔽线穿过第一引线槽经过活塞体内的内孔和左活塞杆的轴向通孔导出；第二屏蔽线越过第一励磁线圈外圆周，穿过第一引线槽经过活塞体内的内孔和左活塞杆的轴向通孔导出；第三屏蔽线穿过第二引线槽经过活塞体内的内孔和左活塞杆的轴向通孔导出；所述第一引线槽、第二引线槽引线后均采用环氧树脂填充和密封。

上述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，它还包括左防尘圈、左端盖、左孔密封圈、左密封盖、左轴密封圈、右防尘圈、右端盖、右孔密封圈、右密封盖、右轴密封圈；缸筒的左、右端口通过左、右密封盖和左、右端盖紧固，左活塞杆依次穿过左端盖、左防尘圈和左密封盖，通过左导向支撑和活塞体左侧连接，左活塞杆和左密封盖之间设有左轴密封圈；右活塞杆依次穿过右端盖、右防尘圈和右密封盖，通过右导向支撑和活塞体右侧连接，右活塞杆和右密封盖之间设有右轴密封圈；左、右密封盖与缸筒左、右侧内部形成形成左、右密闭腔室，其中充满磁流变液。

磁流变阻尼器工作时，励磁线圈产生的磁力线通过活塞体，经过阻尼通道中的磁流变液到达阻尼器缸筒，再经过阻尼通道中的磁流变液返回活塞体，形成闭合磁路；霍尔传感器检测阻尼通道的磁场信息，控制器根据得到的磁场信息，实时调节励磁线圈中的电流，从而可实现磁滞补偿控制，减小或消除由于磁滞产生的不良影响，迅速、准确地控制阻尼力。

本专利特别适用于冲击缓冲控制系统中。

附图说明

图1是磁流变阻尼器结构剖面示意图

图2是活塞体示意图

图3是活塞体的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本专利作进一步说明：

本专利提供的技术方案是一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，参见图1，包括：缸筒1、活塞体2、励磁线圈3、霍尔传感器4、左导向支撑5a、右导向支撑5b、左活塞杆6a、左防尘圈7a、左端盖8a、左孔密封圈9a、左密封盖10a、左轴密封圈11a、右活塞杆6b、右防尘圈7b、右端盖8b、右孔密封圈9b、右密封盖10b、右轴密封圈11b。

左、右端盖8a、8b加工有内螺纹，所述缸筒的左、右端加工有外螺纹，所述左、右端盖8a、8b和所述缸筒1通过螺纹紧固连接。

缸筒1的左、右端口被左密封盖10a、右密封盖10b封堵，左密封盖10a、右密封盖10b外圆周分别设有左孔密封圈9a、右孔密封圈9b，左密封盖10a、右密封盖10b分别与缸筒的左、右侧形成左、右密闭腔室，其中充满磁流变液。

缸筒1内设有活塞，活塞由活塞体2、左导向支撑5a和右导向支撑5b构成，活塞体2外圆周绕有励磁线圈3，活塞体2与缸筒1内壁之间的间隙构成环形磁流变液阻尼通道；左导向支撑5a、右导向支撑5b上设有多个节流孔，活塞将缸筒1内分隔为左、右磁流变液腔室，通过左导向支撑5a、右导向支撑5b上的节流孔和环形阻尼通道连通；霍尔传感器4贴装在活塞体2外圆周上，检测阻尼通道的磁场；左活塞杆6a依次穿过左防尘圈7a、左端盖8a和左密封盖10a，通过左导向支撑5a和活塞体2左侧连接，左活塞杆6a和左密封盖10a之间设有左轴密封圈11a；右活塞杆6b依次穿过右防尘圈7b、右端盖8b和右密封盖10b，通过右导向支撑5b和活塞体2右侧连接，右活塞杆6b和右密封盖10b之间设有右轴密封圈11b。

所述缸筒1与活塞体2由低碳钢导磁材料制成；

所述左、右端盖8a、8b中心加工有圆形通孔，所述左、右活塞杆6a、6b与所述左、右端盖圆形通孔内表面间隙配合，所述左、右端盖通孔内安装有所述左、右防尘圈7a、7b；

所述左、右密封盖10a、10b与所述缸筒1之间安装所述左、右孔密封圈9a、9b防止磁流变液泄漏，并通过台阶固定所述左、右密封盖10a、10b；

所述左、右活塞杆6a、6b与所述左、右密封盖10a、10b之间设有所述左、右轴密封圈11a、11b，所述左轴密封圈11a和右轴密封圈11b均为两个，防止活塞杆往复运动时磁流变液泄漏；

所述左活塞杆6a依次穿过左端盖8a、左防尘圈7a和左密封盖10a，通过左导向支撑5b和活塞体2左侧通过左销钉13a连接；

所述右活塞杆6b依次穿过右端盖8b、右防尘圈7b和右密封盖10b，通过右导向支撑5b和活塞体2右侧通过右销钉13b连接；

所述左、右导向支撑5a、5b与活塞体2通过螺纹紧固，并固定左、右销钉13a、13b；

所述活塞体2内部加工有圆形内孔26；

所述左、右活塞杆6a、6b内部均加工有圆形轴向通孔12a、12b，和活塞体内的圆形内孔26同轴对接；

所述活塞体2圆周外表面与缸筒1圆周内表面之间的环形间隙形成磁流变液阻尼通道；

参见图2、3所示的活塞体2，其外圆周表面加工有两个圆环形凹槽25、27，每个凹槽内缠绕有励磁线圈；所述圆环形凹槽的中间位置从外圆周径向倾斜45°贯通至活塞体内的内孔作为励磁线圈的引线孔28。

每个凹槽内励磁线圈的漆包线分为两段，每段漆包线的首端分别从通过右活塞杆的轴向通孔和活塞体内的内孔导入，经所述活塞体引线孔穿出，紧贴凹槽外表面到达凹槽两端，从凹槽两端开始相向缠绕，直至励磁线圈的最外圈接近活塞体外圆周，截断多余漆包线并将两段漆包线首端焊接，并用环氧树脂绝缘，所述两段漆包线的末端构成每个励磁线圈的两个接线端；所述励磁线圈采用环氧树脂进行密封和绝缘，环氧树脂从活塞体凹槽内励磁线圈的最外圈开始涂覆，直至环氧树脂与到活塞体外圆周齐平。

为检测阻尼通道磁场，活塞体上设有三个霍尔传感器安装空间22、23、24，第一霍尔传感器安装空间22位于活塞体外圆周的左端，第二霍尔传感器安装空间23位于活塞体外圆周的中间位置，第三霍尔传感器安装空间24位于活塞体外圆周的右端；

分别安装在第一、第二、第三霍尔传感器安装空间22、23、24内的第一、第二、第三霍尔传感器为塑料封装表面贴装器件，安装时，第一、第二、第三霍尔传感器的丝印面朝向重力方向，传感器引脚悬空，采用AB胶依次贴装在第一、第二、第三霍尔传感器安装空间内，第一、第二、第三霍尔传感器的引脚均与具有耐高低温、耐油、高柔性的屏蔽线焊接，采用环氧树脂密封连接处，所述环氧树脂同时使得霍尔传感器引脚与磁流变液、活塞体绝缘。

所述活塞体第一、第三霍尔传感器安装空间旁边设有第一、第二引线槽21、29，第一引线槽21位于第一霍尔传感器安装空间左侧，所述第一引线槽从活塞体外圆周径向贯通至活塞体内的内孔；第二引线槽29位于第三霍尔传感器安装空间右侧，所述第二引线槽从活塞体外圆周径向贯通至活塞体内的内孔。

所述第一霍尔传感器的屏蔽线穿过第一引线槽经过活塞体内的内孔和左活塞杆的轴向通孔导出；所述第二霍尔传感器的屏蔽线越过位于左侧的圆环形凹槽内的第一励磁线圈外圆周，穿过第一引线槽经过活塞体内的内孔和左活塞杆的轴向通孔导出；第三霍尔传感器的屏蔽线穿过第二引线槽经过活塞体内的内孔和左活塞杆的轴向通孔导出；所述第一引线槽、第二引线槽引线后均采用环氧树脂填充和密封。

第一、第二和第三霍尔传感器贴装在活塞体外表面的传感器安装空间内，检测阻尼通道的磁场，霍尔传感器的引线穿过活塞体上的引线孔经左活塞杆的内部通孔导出后与控制器电连接；控制器与两个励磁线圈的接线端相连。

磁流变阻尼器工作时，磁流变液通过左、右导向支撑上的多个节流孔和阻尼通道在左、右磁流变液腔室之间流动形成阻尼力；霍尔传感器检测阻尼通道的磁场信息，外部的包括控制器在内的控制系统根据得到的磁场信息，实时调节励磁线圈中的电流，从而迅速、准确地控制阻尼力。

Claims (10)

1.一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于，它包括：缸筒、活塞、励磁线圈、霍尔传感器、活塞杆；缸筒内设有活塞，活塞由活塞体、左导向支撑和右导向支撑构成，活塞体外圈绕有励磁线圈，活塞体与缸筒内壁之间的间隙构成磁流变液环形阻尼通道；活塞杆包括左活塞杆、右活塞杆；左、右活塞杆穿过缸筒左、右两端与活塞相连；左、右导向支撑上设有多个节流孔；活塞将缸筒内分隔为左、右磁流变液腔室，通过左、右导向支撑上的节流孔和环形阻尼通道连通；至少一个霍尔传感器贴装在活塞体外圆周上，用于检测阻尼通道的磁场；在左、右活塞杆上开有轴向通孔，在活塞体内开有与活塞杆上轴向通孔相通的内孔；在活塞体上开有把内孔与缠绕励磁线圈的部位相连通的引线孔，以及把内孔与安装霍尔传感器的部位相连通的引线槽；霍尔传感器的引脚与屏蔽线焊接，屏蔽线穿过引线槽、内孔、左活塞杆上轴向通孔后与控制器相连；励磁线圈的两个接线端穿过引线孔、内孔、右活塞杆上轴向通孔后与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于：活塞体外圆周表面加工有两个圆环形凹槽，每个凹槽内缠绕一组励磁线圈。

3.根据权利要求2所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于：活塞体的圆环形凹槽的中间位置设有引线孔，引线孔从活塞体外圆周径向倾斜45°贯通至活塞体内的内孔。

4.根据权利要求2所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于：每个凹槽内励磁线圈的漆包线分为两段，每段漆包线的首端分别从右活塞杆的轴向通孔和活塞体内的内孔导入，经引线孔穿出，紧贴凹槽外表面到达凹槽两端，从凹槽两端开始相向缠绕，直至励磁线圈的最外圈接近活塞体外圆周，截断多余漆包线并将两段漆包线首端焊接，并用环氧树脂绝缘，所述两段漆包线的末端构成每个励磁线圈的两个接线端。

5.根据权利要求4所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于：环氧树脂从活塞体凹槽内励磁线圈的最外圈开始涂覆，直至环氧树脂与到活塞体外圆周齐平。

6.根据权利要求2所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于：霍尔传感器有三个，相应的活塞体上霍尔传感器的安装空间有三个，第一霍尔传感器安装空间设在活塞体外圆周的左端；第二霍尔传感器安装空间设在活塞体外圆周的中间位置，并位于左侧的第一励磁线圈和右侧的第二励磁线圈之间；第三霍尔传感器安装空间设在活塞体外圆周的右端。

7.根据权利要求6所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于：第一、第二、第三霍尔传感器为塑料封装表面贴装器件，第一、第二、第三霍尔传感器丝印面朝向重力方向，传感器引脚悬空，采用胶依次贴装在第一、第二、第三霍尔传感器安装空间内，第一、第二、第三霍尔传感器的引脚均与屏蔽线焊接，采用环氧树脂密封连接处，所述环氧树脂同时使得霍尔传感器引脚与磁流变液、活塞体绝缘。

8.根据权利要求6所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于：活塞体第一、第三霍尔传感器安装空间旁边设有第一、第二引线槽，第一引线槽位于第一霍尔传感器安装空间左侧，所述第一引线槽从活塞体外圆周径向贯通至活塞体内的内孔；第二引线槽位于第三霍尔传感器安装空间右侧，所述第二引线槽从活塞体外圆周径向贯通至活塞体内的内孔。

9.根据权利要求8所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于：第一屏蔽线穿过第一引线槽经过活塞体内的内孔和左活塞杆的轴向通孔导出；第二屏蔽线越过第一励磁线圈外圆周，穿过第一引线槽经过活塞体内的内孔和左活塞杆的轴向通孔导出；第三屏蔽线穿过第二引线槽经过活塞体内的内孔和左活塞杆的轴向通孔导出；所述第一引线槽、第二引线槽引线后均采用环氧树脂填充和密封。

10.根据权利要求1所述的一种可检测阻尼通道磁场的磁流变阻尼器，其特征在于：它还包括左防尘圈、左端盖、左孔密封圈、左密封盖、左轴密封圈、右防尘圈、右端盖、右孔密封圈、右密封盖、右轴密封圈； 缸筒的左、右端口通过左、右密封盖和左、右端盖紧固，左活塞杆依次穿过左端盖、左防尘圈和左密封盖，通过左导向支撑和活塞体左侧连接，左活塞杆和左密封盖之间设有左轴密封圈；右活塞杆依次穿过右端盖、右防尘圈和右密封盖，通过右导向支撑和活塞体右侧连接，右活塞杆和右密封盖之间设有右轴密封圈；左、右密封盖与缸筒左、右侧内部形成左、右密闭腔室，其中充满磁流变液。