CN114215875A - 磁流变阻尼器及磁流变转矩测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁流变阻尼器及磁流变转矩测试装置，属于转矩测测试设备领域，磁流变阻尼器，包括用于产生磁场的第一部件，第一部件的磁场内设置有磁流变液，用于产生磁场的第二部件，第二部件的磁场内设置有磁流变液，转动设置的第三部件，第一部件和/或第二部件能够调节所产生磁场的强度，第一部件的磁场与第二部件的磁场之间互相分隔，第三部件转动时，同时通过第一部件磁场内的磁流变液及第二部件磁场内的磁流变液；磁流变转矩测试装置，包括如上的磁流变阻尼器，还包括用于检测转矩或转速的传感器，传感器与第三部件连接。本发明可以增加第三部件通过磁流变液时的阻尼。同时，在其中一个磁场在调节时不受到另一个磁场的干扰，调节灵敏。
Description
技术领域
本发明涉及转矩测测试设备领域，特别是涉及一种磁流变阻尼器及磁流变转矩测试装置。
背景技术
磁流变液属于可控流体，是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。磁流变液在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性，而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的特性。磁流变阻尼器利用磁力变液的上述特性，可以通过改变磁流变液所受磁场强度，产生不同的阻尼，磁力变液所受磁场强度越大，磁流变阻尼器产生的阻尼越大。但是现有技术中，为了获得更大的阻尼调节范围，通常以增加励磁线圈的数量或匝数的方式增加最大磁场强度，获得更大的阻尼。但是励磁线圈的数量或匝数增加后，磁场调节的响应速度也相应降低，磁流变液阻尼的调节速度也相应降低。对于如转矩检测等领域，现有阻尼调节器的灵敏度不能满足其需求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种磁流变阻尼器及磁流变转矩测试装置，用于解决现有技术中磁流变阻尼器中，阻尼调节灵敏度不足等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁流变阻尼器，包括：用于产生磁场的第一部件，所述第一部件的磁场内设置有磁流变液，用于产生磁场的第二部件，所述第二部件的磁场内设置有磁流变液，转动设置的第三部件，
其中，所述第一部件和/或所述第二部件能够调节其所产生磁场的强度，所述第一部件的磁场与所述第二部件的磁场之间互相隔离，所述第三部件转动时，通过所述第一部件磁场内的磁流变液及所述第二部件磁场内的磁流变液。
可选地，还包括第一导磁件及第二导磁件，所述第一导磁件设置在所述第一部件外，所述第二导磁件设置在所述第二部件外，
所述第三部件包括第一导磁部及第二导磁部，所述第一导磁部与所述第二导磁部之间设置有第一阻磁部，所述第一阻磁部阻隔所述第一导磁部及所述第二导磁部，
所述第一导磁件将所述第一部件的磁场导向所述第三部件的第一导磁部，所述第二导磁件将所述第二部件的磁场导向所述第三部件的第二导磁部，
当所述第三部件转动时，所述第一导磁部通过所述第一部件磁场内的磁流变液，所述第二导磁部通过所述第二部件磁场中的磁流变液。
可选地，所述第一部件及所述第二部件均为环状，所述第一部件套设在所述第二部件内，所述第一部件与所述第二部件之间设置有第二阻磁件，所述第三部件为圆盘状，所述第三部件绕其轴线转动设置在所述第一部件内；
所述第三部件的转动轴线、所述第一部件的轴线及所述第二部件的轴线，均沿同向设置。
可选地，所述第一部件的磁场对应于所述第三部件的外周面，所述第二部件的磁场对应于所述第三部件的端面。
可选地，所述第一阻磁部为环状，所述第一阻磁部绕所述第三部件的轴线设置，所述第一导磁部设置在所述第一阻磁部之外，所述第二导磁部设置在所述第一阻磁部之内。
可选地，所述第一部件设置在所述第一导磁件内，所述第一导磁件上设置有用于磁场穿出的开口，所述开口朝向所述第一导磁部设置。
可选地，所述第二导磁件为导磁壳，所述第一部件、所述第一导磁件、所述第二部件、所述第三部件均设置在所述导磁壳内，所述磁流变液填充在所述导磁壳内。
可选地，还包括阻磁连接件，所述阻磁连接件固定连接在所述第三部件上并穿出于所述导磁壳，所述阻磁连接件随所述第三部件一起转动。
可选地，所述第一部件为线圈，所述第二部件为永磁体，或者所述第一部件为永磁体，所述第二部件为线圈，或者所述第一部件及所述第二部件均为线圈。
本发明还提供一种磁流变转矩测试装置，包括如上所述的磁流变阻尼器，还包括用于检测转矩或转速的传感器，所述传感器与所述第三部件连接。
如上所述，本发明的磁流变阻尼器及磁流变转矩测试装置，具有以下有益效果：第一部件及第二部件的磁场均可以作用在第三部件通过的磁流变液上，相较于第一部件或第二部件的磁场单独作用在磁流变液上，可以增加第三部件通过磁流变液时的阻尼。同时，第一部件及第二部件所产生的磁场互相分隔，其中一个磁场在调节时不受到另一个磁场的干扰，调节灵敏。
附图说明
图1显示为本发明实施例中磁流变阻尼器的结构示意图；
图2显示为本发明实施例中外线圈及内线圈的磁路示意图；
图3显示为本发明实施例中磁流变转矩测试装置的结构示意图。
附图标记：磁流变阻尼器1、传感器2、保护壳3、连接法兰座4、外部旋转导磁剪切筒11、中心旋转导磁剪切筒12、中心阻磁筒13、中心转轴14、内线圈21、外线圈22、中导磁筒31、内导磁盘32、内导磁筒33、内导磁座34、阻磁环35、侧板41、上盖板42、下盖板 43、阻磁座44、阻磁盘45、磁流变液51。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1及图2所示，本实施例提供一种磁流变阻尼器1，包括第一部件、第二部件、第三部件及磁流变液51。第一部件及第二部件均能够产生磁场，且第一部件及第二部件所产生的磁场互相分隔，互不干扰。
磁流变液51同时处于第一部件所产生的磁场及第二部件所产生的磁场中。第三部件转动设置，当第三部件转动时，同时通过第一部件磁场中的磁流变液51及第二部件磁场中的磁流变液51。
第一部件或第二部件能够调节所产生磁场的强度，因此可以通过调整第一部件或第二部件调节磁流变液51的流体特性，从而调节第三部件在转动过程中所受阻尼。另一些实施例中，第一部件及第二部件均能够调节所产生磁场的强度，因此可以同时通过调整第一部件及第二部件调节磁流变液51的流体特性，从而调节第三部件在转动过程中所受阻尼。
由于第一部件的磁场与第二部件的磁场之间互相隔离，第一部件及第二部件所产生的磁场互相分隔，其中一个磁场在调节时不受到另一个磁场的干扰，增加或减小磁场时，反应速度更快，可以更加灵敏地对磁流变液51所受磁场强度进行调节，从而调整第三部件所受的阻尼。
一些实施例中，第一部件为线圈，第二部件为永磁体，或者第一部件为永磁体，第二部件为线圈。而本实施例中，第一部件及第二部件均为线圈，第一部件及第二部件均可通过调整电流大小而调节其所产生的磁场强度。增加了总的磁场强度调节范围，相应地，也增加了第三部件在磁流变液51中所受阻尼的范围。
本实施例中，磁流变阻尼器1还包括第一导磁件及第二导磁件，第一导磁件设置在第一部件外，第二导磁件设置在第二部件外。第三部件包括第一导磁部及第二导磁部，第一导磁部与第二导磁部之间设置有第一阻磁部，第一阻磁部阻隔第一导磁部及第二导磁部。
第一导磁件将第一部件的磁场导向第三部件的第一导磁部，第二导磁件将第二部件的磁场导向第三部件的第二导磁部。当第三部件转动时，第一导磁部通过第一部件磁场内的磁流变液51，第二导磁部通过第二部件磁场中的磁流变液51。
本实施例中，第一导磁部及第二导磁部均采用导磁材料制成，导磁系数高，而第一导磁部及第二导磁部之间的第一阻磁部则导磁系数较低。使第一部件产生磁场的磁路在第一导磁件、第一导磁部内循环，第二部件产生的磁路在第二导磁件、第二导磁部内循环，保证两个磁场互相分隔，互不干扰。
具体的，第一部件及第二部件均为环状，第一部件套设在第二部件内，第一部件的轴线与第二部件的轴线同向设置。本实施例中，第一部件与第二部件共轴。
第一部件与第二部件之间设置有第二阻磁件，套设在第一部件及第二部件之间。第二阻磁件的导磁系数较高，防止第一部件及第二部件之间的磁路互相连通，使第一部件及第二部件的磁场互相分隔。
第三部件为圆盘状，第三部件绕其轴线转动设置在第一部件内，第三部件的转动轴线与第一部件的轴线或第二部件的轴线沿同向设置。本实施例中，第三部件与所述第一部件及第二部件共轴。
本实施例中，第一部件的磁场对应于第三部件的外周面，第二部件的磁场对应于第三部件的端面。当第三部件转动时，第三部件的外周面在第一部件磁场区域所在的磁流变液51中转动，第三部件的端面在第二部件磁场所在的磁流变液51内转动。第三部件转动过程中，第三部件的所有外表面均与受磁场影响的磁流变液51接触。接触面积越大，第三部件所受阻尼越大，有效增加了阻尼器能产生阻尼的范围。
本实施例中，第一阻磁部为环状，第一阻磁部绕第三部件的轴线设置，第一导磁部设置在第一阻磁部之外，第二导磁部设置在第一阻磁部之内。第一部件设置在第一导磁件内，第一导磁件上设置有用于磁场穿出的开口，开口朝向第一导磁部设置。
第二导磁件为导磁壳，第一部件、第一导磁件、第二部件、第三部件均设置在导磁壳内，磁流变液51填充在导磁壳内。导磁壳的导磁系数高，在第二部件产生磁场时，能够将第二部件所产生的磁场约束在导磁壳内，增加导磁壳内磁场强度，增加磁流变液51所能产生的阻尼。
第三部件上设置有阻磁连接件，当第三部件转动时，阻磁连接件能够随第三部件一起转动。阻磁连接件穿出于导磁壳，可以用于第三部件与导磁壳外连接，具体的，本实施例中，阻磁连接件为杆状，共轴地连接在第三部件上，阻磁连接件的一端连接在第三部件上，阻磁连接件的另一端穿出导磁壳外。
具体的，如图1所示，本实施例中第三部件为圆盘状的阻尼盘，第一导磁部为外部旋转导磁剪切筒11，第二导磁部为中心旋转导磁剪切筒12、第一阻磁部为中心阻磁筒13。
中心旋转导磁剪切筒12、中心阻磁筒13及外部旋转导磁剪切筒11沿阻尼盘的径向由内向外依次套设。中心旋转导磁剪切筒12、中心阻磁筒13及外部旋转导磁剪切筒11的轴向尺寸均小于径向尺寸，因此三者组合后为圆盘形。
同时，本实施例中导磁连接件为中心转轴14，中线转轴的一端沿导磁壳的轴线方向转动穿设在导磁壳的中心位置上，使中心转轴14与导磁壳共轴设置。阻尼盘固定且共轴地连接在中心转轴14上，阻尼盘可以通过中心转轴14转动设置在导磁壳内。中心转轴14为阻尼盘提供支撑的同时，还能够传递转矩。而另一些实施例中，导磁连接件的延伸方向还可以与导磁壳的轴线之间存在间距，以适应不同的布置需求。
本实施例中，第一部件为内线圈21，内线圈21套设在阻尼盘外，并与内线圈21在轴线方向上水平对齐。
第一导磁件包括内导磁筒33及内导磁座34，导磁筒与内导磁座34阻磁环35之间设置有阻磁环35，内导磁座34、阻磁环35及内导磁筒33沿内线圈21的轴线方向依次套设在阻尼盘与内线圈21之间。第一导磁件还包括内导磁盘32及中导磁筒31，内导磁盘32、中导磁筒31、内导磁座34及导磁筒组合为第一导磁件，将内线圈21包覆在第一导磁件内。如图2 所示，第一导磁件沿内线圈21轴向上的截面形状近似于C形。内线圈21包覆在第一导磁件内，C形的开口朝向阻尼盘的外周面，阻磁环35设置在C形的开口内。
第一导磁件能够对内线圈21所产生磁场进行导磁，阻磁环35采用304不锈钢等导磁系数较低的材料，而磁流变液51的导磁系数则相对较高。因此在C形的开口处，内线圈21所产生磁场由C形的一端发出，经过磁流变液51后返回C形的另一端。而C形的开口朝向阻尼盘的外周面，内线圈21所产生磁场在C形的开口被导向，聚集作用在阻尼盘的外周面附近的磁流变液51上。
本实施例中，导磁壳包括上盖板42、下盖板43及设置在上盖板42及下盖板43之间的侧板41，上盖板42与下盖板43互相平行。上盖板42、下盖板43均为圆形，上盖板42、下盖板43及侧板41组合为导磁壳后，导磁壳整体也为圆筒形。第二部件为外线圈22，外线圈 22与内线圈21共轴，套设在第一导磁部的外侧，侧板41的内侧。
第二阻磁件包括阻磁座44及阻磁盘45，阻磁座44沿外线圈22的轴线方向的截面为L 形，L形的一端在内导磁座34与下盖板43之间，L形的另一端在中导磁筒31与外线圈22 之间，阻磁盘45设置在上盖板42与内导磁圆盘之间。
同时，如图2所示，本实施例中，上盖板42、下盖板43及阻尼盘之间互相平行，且垂直于外线圈22的轴线方向。阻磁座44及阻磁盘45上，对应于阻尼盘的中心旋转导磁剪切筒12，均开设有通孔，导磁壳内的磁流变液51在通孔处于导磁壳直接接触。第一导磁件的内导磁筒33、内导磁盘32、中导磁筒31、内导磁座34，以及第二导磁件的上盖板42、下盖板43 及侧板41，均采用如硅钢等导磁材料制成，而阻磁环35、阻磁座44及阻磁盘45均采用304 不锈钢等导磁系数较低的材料制成，第一导磁件及第二导磁件的导磁性能好，能够有效减少漏磁。中心阻磁筒13、阻磁环35、阻磁座44及阻磁盘45的导磁系数低，能够与第一导磁件及第二导磁件互相配合，能够有效地分隔外线圈22及内线圈21所能够产生的磁场，防止两个磁场在调整时互相干扰，影响调整灵敏性。
同时，第一导磁件及第二导磁件也起到了汇聚磁场的作用，将内线圈21及外线圈22的磁场分别聚集到阻尼盘的外周面及端面周围的磁流变液51上，在内线圈21及外线圈22电流一定的情况下，增加阻尼盘的所受到的阻尼。
如图3所示，本发明还提供一种磁流变转矩测试装置，包括如上的磁流变阻尼器1，还包括用于检测转矩或转速的传感器2，传感器2与第三部件连接。
本实施例中，传感器2设置在中心转轴14上，磁流变阻尼器1的导磁壳固定设置在保护壳3内，保护壳3上设置有连接法兰座4，连接法兰座4可以与电动机等被测执行器的固定部分连接，起到固定磁路变阻尼器的作用。中心转轴14用于与被测执行器的转动部分连接。
外线圈22与内线圈21分别与可调直流电源连接，传感器2与数据采集器连接，被测执行器与电源连接，可调直流电源及数据采集器与控制箱连接。
可调直流电源用于为外线圈22及内线圈21供电，并调节外线圈22及内线圈21中电流的强度。数据采集器用于采集传感器2所检测到的数据，
开度调节器用于调节被测执行器的输出扭矩。
实际对被测执行器进行转矩检测时，首先将被测执行器的固定部分与法兰连接座通过螺栓连接，被测执行器的转动部分与中心轴连接。电源为被测执行器供电，可调直流电源用于为外线圈22及内线圈21供电，并调节外线圈22及内线圈21中电流的强度，数据采集器用于采集传感器2所检测到的数据。分别将电源、可调直流电源、数据采集器分别与控制箱连接，控制箱上连接有开度调节器，用于调节被测执行器的转速、转矩。然后依据被测执行器的型号，通过控制箱调节可调直流电源分别调节外线圈22和内线圈21中的电流，以及被测执行器的转速。最后通过数据采集器完成检测数据的采集，在控制箱中进行分析。
综上所述，磁流变阻尼器及磁流变转矩测试装置中的第一部件及第二部件的磁场均可以作用在第三部件通过的磁流变液上，相较于第一部件或第二部件的磁场单独作用在磁流变液上，可以增加第三部件通过磁流变液时的阻尼。同时，第一部件及第二部件所产生的磁场互相分隔，其中一个磁场在调节时不受到另一个磁场的干扰，调节灵敏。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种磁流变阻尼器，其特征在于，包括：
用于产生磁场的第一部件，所述第一部件的磁场内设置有磁流变液，
用于产生磁场的第二部件，所述第二部件的磁场内设置有磁流变液，
转动设置的第三部件，
所述第一部件和/或所述第二部件能够调节所产生磁场的强度，所述第一部件的磁场与所述第二部件的磁场之间互相分隔，所述第三部件转动时，同时通过所述第一部件磁场内的磁流变液及所述第二部件磁场内的磁流变液。
2.根据权利要求1所述的磁流变阻尼器，其特征在于：还包括第一导磁件及第二导磁件，所述第一导磁件设置在所述第一部件外，所述第二导磁件设置在所述第二部件外，
所述第三部件包括第一导磁部及第二导磁部，所述第一导磁部与所述第二导磁部之间设置有第一阻磁部，所述第一阻磁部阻隔所述第一导磁部及所述第二导磁部，
所述第一导磁件将所述第一部件的磁场导向所述第三部件的第一导磁部，所述第二导磁件将所述第二部件的磁场导向所述第三部件的第二导磁部，
当所述第三部件转动时，所述第一导磁部通过所述第一部件磁场内的磁流变液，所述第二导磁部通过所述第二部件磁场中的磁流变液。
3.根据权利要求2所述的磁流变阻尼器，其特征在于：所述第一部件及所述第二部件均为环状，所述第一部件套设在所述第二部件内，所述第一部件与所述第二部件之间设置有第二阻磁件，所述第三部件为圆盘状，所述第三部件绕其轴线转动设置在所述第一部件内；
所述第三部件的转动轴线、所述第一部件的轴线及所述第二部件的轴线，均沿同向设置。
4.根据权利要求3所述的磁流变阻尼器，其特征在于：所述第一部件的磁场对应于所述第三部件的外周面，所述第二部件的磁场对应于所述第三部件的端面。
5.根据权利要求3所述的磁流变阻尼器，其特征在于：所述第一阻磁部为环状，所述第一阻磁部绕所述第三部件的轴线设置，所述第一导磁部设置在所述第一阻磁部之外，所述第二导磁部设置在所述第一阻磁部之内。
6.根据权利要求2～5任一项所述的磁流变阻尼器，其特征在于：所述第一部件设置在所述第一导磁件内，所述第一导磁件上设置有用于磁场穿出的开口，所述开口朝向所述第一导磁部设置。
7.根据权利要求2～5所述的磁流变阻尼器，其特征在于：所述第二导磁件为导磁壳，所述第一部件、所述第一导磁件、所述第二部件、所述第三部件均设置在所述导磁壳内，所述磁流变液填充在所述导磁壳内。
8.根据权利要求7所述的磁流变阻尼器，其特征在于：还包括阻磁连接件，所述阻磁连接件固定连接在所述第三部件上并穿出于所述导磁壳，所述阻磁连接件随所述第三部件一起转动。
9.根据权利要求1～5任一项所述的磁流变阻尼器，其特征在于：
所述第一部件为线圈，所述第二部件为永磁体，或者
所述第一部件为永磁体，所述第二部件为线圈，或者
所述第一部件及所述第二部件均为线圈。
10.一种磁流变转矩测试装置，其特征在于：包括如权利要求1～9任一项所述的磁流变阻尼器，还包括用于检测转矩或转速的传感器，所述传感器与所述第三部件连接。
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