CN200949631Y - 剪切流动式磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种剪切流动式磁流变阻尼器。它包括缸体、缸体内磁流变液、中空活塞杆(1)和装于其上的活塞装置；活塞装置由活塞头(10、16)、活塞外部构件(7)及装于活塞内的磁芯(17)、和绕在磁芯上与中空活塞杆(1)轴向平行的励磁线圈(8)构成；活塞头(10、16)周围有磁流变液凹槽通道(9、15)；活塞外部构件(7)为均匀分布的两个或两个以上的环状扇形柱体，活塞内部的磁芯(17)由与环状扇形柱体一一对应的几个均匀分布的铁芯组成。励磁线圈产生的磁力线方向垂直于缸筒，磁场下阻尼力和零场下阻尼力之比的可调节范围增大。

Description

剪切流动式磁流变阻尼器

技术领域：

本实用新型属于一种剪切流动式磁流变阻尼装置，具体涉及励磁线圈采用平行于活塞杆轴向的绕线方式的磁流变阻尼器，阻尼器的工作模式是剪切流动模式。

背景技术：

现有的磁流变阻尼器的励磁线圈是环绕活塞杆绕制，其产生的磁场的磁力线方向绝大部分与磁流变液流方向平行，而实际有效的是小部分与磁流变液流动方向垂直的磁力线，因而这种阻尼器的磁场效率降低了而且增加了损耗，结果是相同电场或磁场下阻尼力较小。同时传统的阻尼器为了使在工作环境下能够平稳的工作一般设有导向器，但由于导向器上的活塞环与缸体之间的摩擦过大，会增加零场阻尼力，而且工作时间长久后活塞环会损耗而影响工作。本实用新型公开一种新的结构，其励磁线圈采用平行于活塞杆轴向的绕线方式，实验结果表明，这种阻尼器中的磁力线绝大部分是与磁流变液流动方向垂直，流动的磁流变液中的可磁化粒子都在磁力线作用下，因而磁流变效应最大化，同等条件下磁流变阻尼器的阻尼力大大提高；同时采用带有半圆形凹槽通道的活塞头装置起到很好的导向作用，且使零场阻尼力相对较小。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种剪切流动式磁流变阻尼器，其励磁线圈采用平行于活塞杆轴向的绕线方式，励磁线圈产生的磁场方向垂直于缸筒中磁流变液的流动方向，其导向装置是带有半圆形凹槽通道的活塞头装置。

本实用新型是这样实现的：

一种剪切流动式磁流变阻尼器(参见附图1、2、3)，该阻尼器包括缸体、装在缸体内的磁流变液、中空活塞杆1、装于中空活塞杆1上的活塞装置，中空活塞杆1与缸体之间采用上动态密封环14和下动态密封环19密封，其中缸体由缸筒5、上端盖2、下端盖12、设在上端盖外缘的上密封环3及设在下端盖外缘的下密封环11构成；活塞装置由活塞头上板16和活塞头下板10、活塞头上下板之间的活塞外部构件7，装于活塞内部的磁芯17、和绕在磁芯上与中空活塞杆轴平行的励磁线圈8构成；活塞装置把缸体分为上工作腔4和下工作腔18两个部分；活塞头上板16和活塞头下板10周围分别分布有凹槽通道15、9；励磁线圈引线13通过中空活塞杆1的中空及引线通道6与励磁线圈8相连。

所述的剪切流动式磁流变阻尼器，其活塞装置中的活塞外部构件7是均匀分布的两个或两个以上环状扇形柱体，每个环状扇形柱体之间有间隙，使得大部分的磁力线得以垂直通过缸筒5与活塞外部构件7之间的间隙，活塞内部的磁芯17由与环状扇形柱体一一对应的均匀分布的铁芯组成，铁芯充当磁极作用，铁芯上平行于活塞杆的轴向缠绕着线圈，相邻的铁芯上线圈绕线方向相反。

所述的剪切流动式磁流变阻尼器，为了获得较好的导向作用，同时又能得到较小的零磁场阻尼力，本实用新型采用活塞头上板16和活塞头下板10，并在活塞头上下板16和10周围均匀分布若干个半圆形凹槽通道15和9，活塞头上板16和活塞头下板10的半径与缸体内径尺寸差距不应过大，这样才能较好的起到导向作用。

所述的剪切流动式磁流变阻尼器，其活塞头上板16和活塞头下板10采用低导磁的材料做成，活塞外部构件7和磁芯17为磁导率高、矫顽力低的坡莫合金片状材料组合而成，缸筒5为磁导率高、矫顽力低的低碳钢材料做成，上端盖2和下端盖12为导磁率极低、矫顽力高的不锈钢材料做成。

本剪切流动式磁流变阻尼器，为了在加载电流下获得较大的阻尼力，采用了与传统阻尼器装置不同的励磁线圈缠绕方式，方法是在活塞内部对称的分布有两个或两个以上铁芯，活塞外部构件7由均匀分布的两个或两个以上环状扇形柱体组成，一个环状扇形柱体对应一个铁芯，铁芯固定在环状扇形柱体内壁，铁芯采用片状的铁片组成，目的为了减少磁力线的损失。而线圈采用平行于活塞杆轴向方式缠绕在几个铁芯上，相邻的铁芯上线圈绕线方向相反，这样会产生更多垂直通过活塞外部构件7与缸体间间隙的磁力线，可以显著增加有场阻尼力。

本剪切流动式磁流变阻尼器的工作模式是剪切流动模式。

其中，阻尼器本身的具体结构、阻尼力的具体调节装置、传感器系统以及电子控制装置等内容可以在现有的阻尼力可控的半主动系统的相关技术资料中获得，这些内容与阻尼器配合使用，故没有给出相关的附图及其详细的阐述。

本实用新型具有如下特征：

1、在磁流变阻尼器活塞装置中的活塞外部构件7是均匀分布的两个或两个以上环状扇形柱体，且每个环状扇形柱体之间有一定的间隙使得大部分的磁力线得以垂直通过缸筒与活塞筒之间的间隙，活塞内部的磁芯17是与环状扇形柱体一一对应的均匀分布的铁芯，铁芯充当磁极作用，励磁线圈沿平行于活塞杆轴向缠绕在几个铁芯上，相邻的铁芯上线圈绕线方向相反，增加有效磁场强度。

2、本剪切流动式磁流变阻尼器中活塞头周围均匀分布若干个半圆形凹槽通道，不仅有较好的导向作用，而且能获得相对较小的零磁场阻尼力。

3、由于磁场方向垂直于缸筒，增加了有效磁场强度，在降低零场阻尼力的同时提高有场阻尼力，从而提高阻尼器的性能。

附图说明：

图1是本实用新型的一种实施例结构示意图。

图2是图1的A-A部剖面图。

图3是图1的B-B部剖面图。

图4是当给图1所示磁流变阻尼器的励磁线圈两端加载一电流时在阻尼器内部形成的工作磁路示意图。

图中标识名称：1空心活塞杆，2上端盖，3上密封环，4上工作腔，5缸筒，6引线通道，7活塞外部构件，8励磁线圈，9活塞头下板凹槽通道、10活塞头下板、11下密封环，12下端盖，13引线，14上动态密封环、15活塞头上板凹槽通道、16活塞头上板，17磁芯，18下工作腔、19下动态密封环。

具体实施方式：

下面参照图1、图2、图3、图4进一步描述本实用新型：

本实用新型的一种实施例结构如图1示意，图2为阻尼器的活塞绕线部分局部剖视放大图。本实用新型的磁流变阻尼控制装置为单筒双杆剪切流动式阻尼器，主要包括活塞杆、缸体、活塞装置和密封件。其中活塞杆1为中空管状结构，活塞杆采用低导磁不锈钢材料，中空活塞杆1与缸体之间采用上动态密封环14和下动态密封环19密封，缸体主要由高导磁率低碳钢缸筒5，极低导磁率的不锈钢上端盖2和下端盖12构成；活塞装置的活塞头上板16和活塞头下板10采用低导磁的不锈钢材料，其圆周上均匀分布有几个凹槽通道15和9，确保活塞工作时，磁流变液能在上工作腔4和下工作腔18之间顺利流动；活塞外部构件7和磁芯17都采用高导磁的材料。活塞装置把缸体5分为上工作腔4和下工作腔18两个部分，上下两工作腔都盛装有磁流变液，工作缸的上、下腔通过上密封环3、下密封环11、上动态密封环14和下动态密封环19与外界隔离；阻尼器工作时，磁流变液在上工作腔4与下工作腔18之间来回流动；励磁线圈引线13通过空心活塞杆内空间及引线通道6与励磁线圈8相连，连接处采用密封胶密封。

利用缸筒5作为磁场发生器磁路的一部分，采用磁导率高、矫顽力低的低碳钢材料，活塞外部构件7和磁芯17作为磁场发生器的内磁路，采用磁导率高、矫顽力低的坡莫合金片状材料。其中活塞外部构件7是均匀分布的两个或两个以上环状扇形柱体，每个环状扇形柱体之间有间隙使得大部分的磁力线得以垂直通过缸筒5与活塞外部构件7之间的间隙，励磁线圈8绕置在铁芯上，方向平行于活塞杆轴，相邻铁芯上的线圈绕线方向相反，使励磁线圈8产生的磁力线通过缸筒5和磁芯17组成的阻尼通道的有效磁场磁力线增加。为了确保阻尼器的密封性，在空心活塞杆1与缸筒5的连接处采用上密封环3、下密封环11、上动态密封环14和下动态密封环19。

本剪切流动式磁流变阻尼器的核心部分，励磁线圈8采用平行于活塞杆轴向缠绕，而不是传统的环绕于活塞杆的缠绕方法，相邻铁芯上的线圈绕线方向相反，这样可以得到更多的垂直于缸筒有效磁力线，增大阻尼力。活塞头上板16和活塞头下板10圆周周围分别均匀分布有几个半圆形凹槽通道15、9，这样不仅起到了很好地导向作用，有利于阻尼器活塞组件工作平稳，而且使零磁场阻尼力相对较小，达到剪切流动式磁流变阻尼器的目的。

图4为加载电流时，阻尼器内部磁场示意图。参照图2，本实施例中当励磁信号源的电路导通，励磁线圈加载电流时，它产生的磁场将产生如图中箭头所示的闭合回路，励磁线圈8形成的磁场在活塞外部构件7绕线部分、磁芯17、空心活塞杆1与缸筒5之间的空隙、缸筒5之间形成闭合磁回路，空隙中的磁力线垂直于缸筒。

Claims (4)

1、一种剪切流动式磁流变阻尼器，该阻尼器包括缸体、装于缸体内的磁流变液、中空活塞杆(1)、装于中空活塞杆(1)上的活塞装置，其中空活塞杆(1)与缸体之间用上动态密封环(14)、下动态密封环(19)密封，缸体由缸筒(5)、上端盖(2)、下端盖(12)、设在上端盖(2)外缘的上密封环(3)及设在下端盖(12)外缘的下密封环(11)构成；其特征在于，其活塞装置由活塞头上板(16)、活塞头下板(10)、活塞头上板(16)和活塞头下板(10)之间的活塞外部构件(7)，装于活塞内部的磁芯(17)、和绕在磁芯(17)上与中空活塞杆(1)轴向平行的励磁线圈(8)构成；活塞头上板(16)周围分布有通道(15)，活塞头下板周围分布有通道(9)；励磁线圈引线(13)与励磁线圈(8)相连。

2、如权利要求1所述的剪切流动式磁流变阻尼器，其特征在于，其活塞装置中的活塞外部构件(7)是均匀分布的两个或两个以上的环状扇形柱体，每个环状扇形柱体之间有间隙，活塞内部的磁芯(17)由与活塞外部构件(7)的环状扇形柱体一一对应的均匀分布的铁芯组成，磁芯(17)固定在中空活塞杆(1)上，磁芯(17)固定在环状扇形柱体内壁，励磁线圈(8)沿平行于活塞杆的轴向缠绕在铁芯上，相邻的铁芯上绕线方向相反。

3、如权利要求1所述的剪切流动式磁流变阻尼器，其特征在于：所述的活塞头上板(16)周围分布的通道(15)及活塞头下板周围分布的通道(9)为半圆形的凹槽通道，均匀分布在活塞头上下板的圆周周围。

4、如权利要求1所述的剪切流动式磁流变阻尼器，其特征在于：所述的活塞头上板(16)和活塞头下板(10)采用低导磁的不锈钢材料做成，活塞外部构件(7)和磁芯(17)为磁导率高、矫顽力低的坡莫合金片状材料组合而成；缸筒(5)为磁导率高、矫顽力低的低碳钢材料做成，上端盖(2)和下端盖(12)为导磁率极低，矫顽力高的不锈钢材料做成。

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