CN114877009B - 具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器及控制阻尼力输出的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器及控制阻尼力输出的方法。包括转子壳体、磁流变材料、加热板和磁场生成装置；壳体包括外壳；中层盖板外周边缘分别与外壳的上端和下端固定连接，形成转子转动空间；两个外层盖板设置于两个中层盖板上下两侧；每个外层盖板与对应的中层盖板之间形成加热空间；转子与中层盖板和外壳之间形成磁流变材料通道；磁流变材料设置于磁流变材料通道内，磁流变材料具有相变功能，磁流变材料被加热后由类固体状态变为液态；加热板用于加热磁流变材料；磁场生成装置用于对磁流变材料施加磁场。上述设置很好的解决阻尼器中磁性颗粒沉降的问题，同时还可以提高阻尼器的最大输出力。
Description
技术领域
本发明涉及磁流变阻尼器技术领域，特别是涉及一种具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器及控制阻尼力输出的方法。
背景技术
阻尼器是常见的耗能元件，能够提高结构的稳定性，被广泛的应用于机械、土木等领域；磁流变阻尼器的性能可根据外界情况进行有针对性的调控，并且响应快，耗能低，在智能器械领域具有广阔的应用前景。为磁流变阻尼器设计适当的控制系统之后，可实现阻尼器性能的实时控制；目前，磁流变阻尼器已经在医疗、机械、土木等方面有所应用，例如智能假肢、智能汽车悬架、智能抗震结构等。在应用的过程中发现，目前的磁流变阻尼器存在磁流变材料中的磁性颗粒易沉降和最大输出阻尼力不够大等一些缺点。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器，能够解决目前的磁流变阻尼器存在的磁流变材料中的磁性颗粒易沉降和最大输出阻尼力不够大的问题，达到保证阻尼器内部的磁流变材料中的磁性颗粒不沉降和扩大最大输出阻尼力的效果。
具体地，本发明提供了一种具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器，包括转子，还包括壳体、磁流变材料、多个加热板和磁场生成装置；所述壳体包括：
外壳，竖直设置；
两个中层盖板，两个所述中层盖板的外周边缘分别与所述外壳的上端和下端固定连接，以形成转子转动空间；
两个外层盖板，分别设置于两个所述中层盖板上下两侧；每个所述外层盖板与对应的所述中层盖板之间形成加热空间；其中
所述转子设置于所述转子转动空间内，所述转子与所述中层盖板和所述外壳之间形成磁流变材料通道；
所述磁流变材料设置于所述磁流变材料通道内，所述磁流变材料具有相变功能，所述磁流变材料被加热后由类固体状态变为液态；
每个所述加热板设置于一个所述加热空间内，用于加热所述磁流变材料；
所述磁场生成装置用于对所述磁流变材料施加磁场。
可选地，所述磁场生成装置包括多个电磁铁，多个所述电磁铁沿所述外层盖板的周向均匀地设置，且每个所述电磁铁与上侧的所述外层盖板的上表面和下侧的所述外层盖板的下表面固定连接。
可选地，每个所述中层盖板的背离所述转子的表面上设置有凹槽，相应的所述外层盖板上设置有插入所述凹槽的凸起，以限定出所述加热空间。
可选地，每个所述凹槽为与所述转子同轴的环形槽；
所述加热板为两个，每个所述加热板为与所述转子同轴的环形板。
可选地，所述外层盖板上设置有穿线预留孔；所述加热板连接有引线，所述引线通过所述穿线预留孔穿出；
所述外层盖板和对应的所述中层盖板上均设置有磁流变材料灌装孔，且所述外层盖板和对应的所述中层盖板上的磁流变材料灌装孔连通，并与所述磁流变材料通道连通；所述外层盖板和对应的所述中层盖板上的磁流变材料灌装孔上安装有密封用紧固螺栓。
可选地，配备有用于控制所述加热板和所述磁场生成装置的半主动控制系统。
可选地，还包括连接轴和转轴；
所述中层盖板设置有与所述转子同轴的第一通孔，所述外层盖板上设置有与所述转子同轴的第二通孔；
所述中层盖板上一体成型有插入第二通孔的插块，所述插块上设置有与所述转子同轴的第三通孔；
所述转轴与所述转子固定连接，所述转轴安装于所述第一通孔和所述第三通孔；
所述连接轴设置于所述转轴的上侧，与上方的所述插块固定连接。
本发明提还供了一种用于上述任一项所述的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的控制阻尼力输出方法，包括：
确定所述具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器需要输出的阻尼力；
控制所述加热装置和所述磁场生成装置单独工作或者同时工作，且在所述磁场生成装置工作时控制所述磁场生成装置产生的磁场的强度。
可选地，当所述具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器工作结束或不工作时，所述加热板处于停止加热状态。
本发明的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器中，由于采用具有相变功能的磁流变材料，当阻尼器不工作时，此时阻尼器内部的磁流变材料为类固体，可有效地防止磁性颗粒的沉降；当阻尼器需要输出较大阻尼力的时候，磁流变材料为类固体，粘度很大，阻尼器输出的阻尼力也很大；当阻尼器工作结束后，磁流变材料又恢复到类固体状态，保证阻尼器内部的磁流变材料中的磁性颗粒不沉降。
进一步地，本发明的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器中，磁流变阻尼器提供了一种具有温度和磁场的双重响应机制。磁流变阻尼器同时配备电磁铁和加热装置，能够分别控制阻尼器的磁场和工作温度，当需要较小的阻尼力时，可以通过加热装置加热磁流变材料，使磁流变材料粘度变小，扩大阻尼器阻尼力的可调范围。
进一步地，本发明的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器中，电磁铁设置于磁流变阻尼器的外部，便于维修和安装。
进一步地，本发明的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器中，磁流变阻尼器配备半主动控制系统之后，磁流变阻尼器可以实现输出阻尼力的半主动控制。这种设置可以减少操作人员的工作量，并使磁流变阻尼器工作响应更快。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的示意性结构图；
图2是根据本发明一个实施例的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的内部结构图。
具体实施方式
下面参照图1至图2来描述本发明实施例的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器。
如图1所示，并参考图2，本发明实施例提供了一种具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器，包括转子5、壳体、磁流变材料、多个加热板2和磁场生成装置。壳体包括外壳4、两个中层盖板10和两个外层盖板1。
外壳4竖直设置。两个中层盖板10的外周边缘分别与外壳4的上端和下端固定连接，以形成转子5转动空间。两个外层盖板1分别设置于两个中层盖板10上下两侧。每个外层盖板1与对应的中层盖板10之间形成加热空间。
其中，转子5设置于转子转动空间内，转子5与中层盖板10和外壳4之间形成磁流变材料通道3。磁流变材料设置于磁流变材料通道3内，磁流变材料具有相变功能，磁流变材料被加热后由类固体状态变为液态。每个加热板2设置于一个加热空间内，用于加热磁流变材料。磁场生成装置用于对磁流变材料施加磁场。
位于转子5同侧的外层盖板1和中层盖板10分别加工好之后，在二者之间的空隙中放置加热板2，位于转子5同侧的外层盖板1和中层盖板10通过紧固螺栓11连接在一起，然后一起再与外壳4通过紧固螺栓11连接。两个外层盖板1、两个中层盖板10与外壳4组成壳体。两个中层盖板10与外壳4之间形成转子转动空间，转子5在转子转动空间内相对壳体转动，转子5与中层盖板10和外壳4之间形成磁流变材料通道3，灌入具有相变功能的磁流变材料，由于磁流变材料具有相变功能，磁流变材料被加热后由类固体状态变为液态。磁场生成装置用于对磁流变材料施加磁场，磁流变材料受到磁场的作用，产生阻尼力。
本发明实施例的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器中，磁流变阻尼器提供了一种具有温度和磁场的双重响应机制。磁流变阻尼器同时配备电磁铁和加热装置，能够分别控制阻尼器的磁场和工作温度，当需要较小的阻尼力时，可以通过加热装置加热磁流变材料，使磁流变材料变为液态，使磁流变材料粘度变小，扩大阻尼器阻尼力的可调范围。
由于采用具有相变功能的磁流变材料，当具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器不工作时，此时内部的磁流变材料为类固体，可有效地防止磁流变材料中的磁性颗粒的沉降。当需要输出较大阻尼力的时候，磁流变材料为类固体，粘度很大，输出的阻尼力也很大。当工作结束后，磁流变材料又恢复到类固体状态，保证内部的磁流变材料中的磁性颗粒不沉降。
在本发明的一些实施例中，磁场生成装置包括多个电磁铁8，多个电磁铁8沿外层盖板1的周向均匀地设置，且每个电磁铁8与上侧的外层盖板1的上表面和下侧的外层盖板1的下表面固定连接。均匀布置的多个电磁铁8能够在磁流变材料通道3处产生磁场，通过调整电磁铁8中的电流，可以达到调整磁流变材料通道3中的磁场，改变磁流变材料受到剪切时提供的阻尼力。电磁铁8设置于壳体的外部，结构简单便于维修和安装。
在本发明的一些实施例中，每个中层盖板10的背离转子5的表面上设置有凹槽，相应的外层盖板1上设置有插入凹槽的凸起，以限定出加热空间。每个凹槽为与转子5同轴的环形槽。加热板2为两个，每个加热板2为与转子5同轴的环形板。凸起有限位的作用，保证加热板2紧贴环形槽的底部，保证加热板2的安装牢固。
在本发明的一些实施例中，外层盖板1上设置有穿线预留孔。加热板2连接有引线，引线通过穿线预留孔穿出，便于组装。外层盖板1和对应的中层盖板10上均设置有磁流变材料灌装孔9，且外层盖板1和对应的中层盖板10上的磁流变材料灌装孔9连通，并与磁流变材料通道3连通。外层盖板1和对应的中层盖板10上的磁流变材料灌装孔9上安装有密封用紧固螺栓11。
各部件加工好之后组装完成，并在各缝隙处设置密封圈，防止磁流变材料泄露。从磁流变材料灌装孔9处灌装具有相变功能的磁流变材料，磁流变材料经过外层盖板1和中层盖板10的磁流变材料灌装孔9进入磁流变材料通道3，然后进行抽真空处理，排出磁流变材料通道3内部的空气，用紧固螺栓11将磁流变材料灌装孔9密封，完成本发明中的组装与密封工作。
在本发明的一些实施例中，具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器配备有用于控制加热板2和磁场生成装置的半主动控制系统，可以实现输出阻尼力的半主动控制。这种设置可以减少操作人员的工作量，并使具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器工作响应更快。
在本发明的一些实施例中，具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器还包括连接轴6和转轴7。中层盖板10设置有与转子5同轴的第一通孔，外层盖板1上设置有与转子5同轴的第二通孔。中层盖板10上一体成型有插入第二通孔的插块，插块上设置有与转子5同轴的第三通孔。转轴7通过固定销与转子5固定连接，转轴7安装于第一通孔和第三通孔。连接轴6设置于转轴7的上侧，与转子5上方的插块固定连接。
本发明实施例还提供了一种具有抗沉降功能的智能磁流变的控制阻尼力输出方法，包括：
确定具有抗沉降功能的智能磁流变需要输出的阻尼力。
控制加热装置和磁场生成装置单独工作或者同时工作，且在磁场生成装置工作时控制磁场生成装置产生的磁场的强度。
工作时，转轴7与壳体发生相对转动时，带动转子5在内部运动，填充在壳体和转子5中间的磁流变材料受到剪切的作用，阻碍壳体和转子5的相对运动，从而达到提供阻尼力的目的。进一步可通过同时控制电磁铁8和加热板2来控制输出的阻尼力。当需要输出较大阻尼力的时候，电磁铁8提供较大磁场，加热板2不工作，磁流变通道中的材料粘度很大，提供的阻力也很大。当需要输出较小的阻尼力的时候，电磁铁8不工作，加热板2对磁流变材料进行加热，磁流变材料变为液态，具有较小的粘度，此时提供的较小。也可分别控制电磁铁8和加热板2来调整输出的阻尼力。
在本发明的一些实施例中，当具有抗沉降功能的智能磁流变工作结束或不工作时，加热板2处于停止加热状态，磁流变材料又恢复到类固体状态，保证磁流变材料中的磁性颗粒不沉降。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (8)
1.一种具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的控制阻尼力输出方法，其特征在于，所述智能磁流变阻尼器包括转子、壳体、磁流变材料、多个加热板和磁场生成装置；所述壳体包括：
外壳，竖直设置；
两个中层盖板，两个所述中层盖板的外周边缘分别与所述外壳的上端和下端固定连接，以形成转子转动空间；
两个外层盖板，分别设置于两个所述中层盖板上下两侧；每个所述外层盖板与对应的所述中层盖板之间形成加热空间；其中
所述转子设置于所述转子转动空间内，所述转子与所述中层盖板和所述外壳之间形成磁流变材料通道，且所述转子的内周设置有用于提高所述磁流变材料通道密封性的阶梯部；
所述磁流变材料设置于所述磁流变材料通道内，所述磁流变材料具有相变功能，所述磁流变材料被加热后由类固体状态变为液态；
每个所述加热板设置于一个所述加热空间内，用于加热所述磁流变材料；
所述磁场生成装置用于对所述磁流变材料施加磁场；且
所述控制阻尼力输出方法包括：
确定所述具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器需要输出的阻尼力；
控制所述加热板和所述磁场生成装置单独工作或者同时工作，且在所述磁场生成装置工作时控制所述磁场生成装置产生的磁场的强度；具体地，当需要输出较大阻尼力的时候，所述磁场生成装置提供较大磁场，所述加热板不工作。
2.根据权利要求1所述的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的控制阻尼力输出方法，其特征在于，所述磁场生成装置包括多个电磁铁，多个所述电磁铁沿所述外层盖板的周向均匀地设置，且每个所述电磁铁与上侧的所述外层盖板的上表面和下侧的所述外层盖板的下表面固定连接。
3.根据权利要求2所述的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的控制阻尼力输出方法，其特征在于，每个所述中层盖板的背离所述转子的表面上设置有凹槽，相应的所述外层盖板上设置有插入所述凹槽的凸起，以限定出所述加热空间。
4.根据权利要求3所述的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的控制阻尼力输出方法，其特征在于，每个所述凹槽为与所述转子同轴的环形槽；
所述加热板为两个，每个所述加热板为与所述转子同轴的环形板。
5.根据权利要求4所述的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的控制阻尼力输出方法，其特征在于，所述外层盖板上设置有穿线预留孔；所述加热板连接有引线，所述引线通过所述穿线预留孔穿出；所述外层盖板和对应的所述中层盖板上均设置有磁流变材料灌装孔，且所述外层盖板和对应的所述中层盖板上的磁流变材料灌装孔连通，并与所述磁流变材料通道连通；所述外层盖板和对应的所述中层盖板上的磁流变材料灌装孔上安装有密封用紧固螺栓。
6.根据权利要求5所述的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的控制阻尼力输出方法，其特征在于，配备有用于控制所述加热板和所述磁场生成装置的半主动控制系统。
7.根据权利要求6所述的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的控制阻尼力输出方法，其特征在于，还包括连接轴和转轴；
所述中层盖板设置有与所述转子同轴的第一通孔，所述外层盖板上设置有与所述转子同轴的第二通孔；
所述中层盖板上一体成型有插入第二通孔的插块，所述插块上设置有与所述转子同轴的第三通孔；
所述转轴与所述转子固定连接，所述转轴安装于所述第一通孔和所述第三通孔；
所述连接轴设置于所述转轴的上侧，与上方的所述插块固定连接。
8.根据权利要求1所述的具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器的控制阻尼力输出方法，其特征在于，
当所述具有抗沉降功能的智能磁流变阻尼器工作结束或不工作时，所述加热板处于停止加热状态。
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