CN202326865U - 有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器 - Google Patents

Abstract

本实用新型有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器属于能被压缩又能回弹复位的减震器，特别是用磁体的磁力产生弹性的减震器。减震器管体内至少设有一个悬浮永磁体，悬浮永磁体与定位永磁体和与活塞永磁体的磁极相对，悬浮永磁体之间磁极相对；悬浮永磁体磁极面上设有产生阻尼作用的闭和回路线圈，闭和回路线圈每匝线圈的环形面与管体中心线垂直。优点：本减震器结构简单、横截面小、重量轻，是又具有阻尼性的减震器。

Description

有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器

技术领域

本实用新型属于能被压缩又能回弹复位的减震器，特别是用磁体的磁力产生弹性的减震器。

背景技术

现在用磁体磁力作为减震器的弹力，是在减震器底部固定一个不动磁体，在活塞上固定一个与活塞同步运动的移动磁体，这两个强磁体的磁极是相同磁极相对，用相同磁极相对的排斥力作为减震器的弹力。由于永磁体的磁力一般较小，就用增大不动磁体和移动磁体的体积，增大这两个磁体的相对面的面积来满足减震器需要的弹力。其缺点是使减震器的重量太大，减震器的横截面也太大，耗用材料多、成本高而缺乏实用性。如用一组直径为3.0厘米的钕铁硼磁体作为电动自行车的减震器的弹性部件，减震器的行程也只有2.0-3.0厘米；如用一组直径为10.0厘米的铁氧体磁体作为电动自行车的减震器的弹性部件，减震器的行程也只有2.0-4.0厘米，不仅体积大，重量大，成本高，行程还太短，没有阻尼的柔性。

为克服永磁体的磁力不足，有人用电磁体作为减震器的弹性部件以增大磁力，但其缺点是：车辆上携带的电池的电能是变化，则电磁体的磁力是变化的，造成减震器的减震效果是随电池的电能变化，即减震器的减震效果不稳定。为防止电池不能供电，还需要附加弹簧作为备用部件，这种减震器结构复杂、稳定性差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有自动调节阻尼性的功能、结构简单、横截面小、重量轻、用两个永磁体同磁极间的排斥力作为弹力的减震器。

本实用新型的结构是：

有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器，包括管体1，管体1一端内固定有定位永磁体2，管体1另一端内设有可移动的活塞3，活塞3与定位永磁体2相邻的那一面固定有活塞永磁体4，其特征在于：管体1分为内外两层，内层为非磁性材料内管5，外层为钢性承重管6；在定位永磁体2与活塞永磁体4之间的非磁性材料内管5内，至少设有一个与定位永磁体2和活塞永磁体4都不接触的悬浮永磁体8，悬浮永磁体8与定位永磁体2的相邻面是同磁极相对，悬浮永磁体8与活塞永磁体4的相邻面是同磁极相对，相邻的不同悬浮永磁体8之间的相邻面是同磁极相对；悬浮永磁体8沿管体1纵向的厚度至少达到悬浮永磁体8在非磁性材料内管5不能翻转所需要的厚度；

悬浮永磁体8一个或两个磁极面上设有闭和回路线圈9，悬浮永磁体8一个磁极面上的闭和回路线圈9只为一个绕向，即只为顺时针方向绕或只为反时针方向绕；闭和回路线圈9每匝线圈的环形面与管体1中心线垂直。

如果定位永磁体2、活塞永磁体4和悬浮永磁体8是质地一样且大小相同，如在定位永磁体2与活塞永磁体4之间有一个悬浮永磁体8，则有两个磁体间隔空间，该有悬浮永磁体的减震器就相当于两个只有定位永磁体2和活塞永磁体4的无悬浮永磁体减震器的承重量和行程长度。如承重量不变，则有悬浮永磁体的减震器的各磁体横截面面积几乎只要无悬浮永磁体减震器各磁体横截面的一半。所以承受重量条件下，有悬浮磁体的减震器可以大大减少永磁体的横截面，增加行程，还使减震器能作得很小。

对于定位永磁体2、活塞永磁体4和悬浮永磁体8，任何相邻磁体的相邻面或称相对面的磁极极性相同，即南极对南极，北极对北极。这种相对面的磁极极性相同产生的排斥力就作为减震器的弹力，也是使悬浮永磁体8能悬浮的力。

与磁体直接接触的减震器内管应用非磁性材料，使活塞永磁体4和悬浮永磁体8在非磁性材料内管5中往复运动时与内管之间没有磁吸力，不影响往复运动的灵敏性，特别是磁体与内管之间的摩擦可以非常小，而增加了减震器的耐用性。

悬浮永磁体8无论是什么形状，在非磁性材料内管5中不能翻转，否则悬浮永磁体8就不能保持与相邻磁体的相邻面是相同磁极。为防止悬浮永磁体8在非磁性材料内管5中翻转，悬浮永磁体8不能是薄片，而应有一定的厚度，沿非磁性材料内管5中心轴的厚度要达到使悬浮永磁体8不能翻转的程度。一般悬浮永磁体8的厚度应大于非磁性材料内管5最大宽的1/6。

自动调节阻尼性的功能是这样实现的：由于闭和回路线圈9每匝线圈的环形面与管体1中心线垂直，同一个闭和回路线圈9每匝闭和回路线圈9获得感生电流的磁力线都为同一方向。当减震器活塞3被压向减震器的底部方向，悬浮永磁体8也被压向底部方向运动，固定在活塞永磁体4和悬浮永磁体8某一磁极的闭和回路线圈9的磁通量发生变化，使闭和回路线圈9内产生感生电流，该感生电流所产生的磁场磁力总是阻碍活塞永磁体4和悬浮永磁体8的运动，即产生阻尼作用。也就是说，当减震器活塞3被压向底部方向，闭和回路线圈9就自动产生阻止活塞3被压向底部方向的阻尼磁力，活塞3被压向底部方向的运动速度越快，闭和回路线圈9产生的感生电流也越大，自动产生的阻尼磁力越大。当减震器活塞3回弹远离底部方向，闭和回路线圈9又产生一个反向电流，反向电流产生的磁力又阻碍减震器活塞3回弹，使活塞3回位速度减慢，闭和回路线圈9产生的磁力又具有阻尼活塞3快速回位的作用。所以闭和回路线圈9总是产生与活塞3运动方向相反的磁力阻止活塞3运动，而且活塞3运动越快，这种阻尼磁力越强，这就能使活塞3往复运动都更加柔性和平稳，减小震动，这种减震器用于车辆减震使乘坐的人更舒适。

下面用物理学说明闭和回路线圈9对往复运动的活塞3都产生阻尼作用的原因：法拉第定律----电磁感应产生感应电动势的大小，与交链的磁通变化率成正比。即E＝- nΔΦ/Δt。公式中，n为感应线圈匝数，在Δt时间内磁通量变化Δ ф时，产生的电动势为e，式中负号“-”的意义是，相互交链的磁通量变化时，线圈产生电动势的方向总是向着阻碍磁通变化的方向。并且当相互交链的磁通增加或者减小时，所产生的电动势方向相反。所以，本实用新型中的闭和回路线圈9产生的电动势总是阻碍活塞3运动，即产生阻尼作用。

活塞永磁体4与悬浮永磁体8的相邻磁极面设有闭和回路线圈9，或定位永磁体2与悬浮永磁体8的相邻磁极面设有闭和回路线圈9；一个闭和回路线圈9只为一个绕向，即只为顺时针方向绕或只为反时针方向绕；闭和回路线圈9每匝线圈的环形面与管体1中心线垂直。在活塞永磁体4或定位永磁体2的向悬浮永磁体8磁极面都可以设闭和回路线圈9，由于闭和回路线圈9每匝线圈的环形面与管体1中心线垂直，使每匝闭和回路线圈9获得感生电流的磁力线都为同一方向。则该闭和回路线圈9产生对活塞3阻尼作用的原理同于上述悬浮永磁体8上的闭和回路线圈9产生阻尼作用的原理。

设有闭和回路线圈9的悬浮永磁体8磁极面为向内凹陷结构、或设有闭和回路线圈9的活塞永磁体4磁极面为向内凹陷结构、或设有闭和回路线圈9的定位永磁体2磁极面为向内凹陷结构；闭和回路线圈9嵌入在凹陷内。

最好是设有闭和回路线圈9的每个永磁体磁极面都是凹陷结构，闭和回路线圈9都设在凹陷结构内。凹陷结构内设闭和回路线圈9可以避免闭和回路线圈9与非磁性材料内管5接触，保护闭和回路线圈9，而用耐磨擦的悬浮永磁体8和活塞永磁体4与非磁性材料内管5接触。这样可以避免闭和回路线圈9与非磁性材料内管5接触，保护闭和回路线圈9，而用耐磨擦的悬浮永磁体8和活塞永磁体4与非磁性材料内管5接触，提高减震器的机械性能，增强耐用性。

放入活塞3的管体1那一端固定有环式永磁体7，环式永磁体7与活塞永磁体4是同磁极相对；活塞3穿过环式永磁体7中的孔，活塞3在非磁性材料内管5内和环式永磁体7的孔内可滑动。

环式永磁体7与活塞永磁体4是同磁极相对，这样可以活塞3回弹复位到最后位置时，用磁力柔性阻止活塞3弹出非磁性材料内管5。使活塞3回弹复位的过程中，人感觉更具有舒适性。

非磁性材料内管5是铜质材料管、或铝质材料管、或非磁性不锈钢、或工程塑料质材料管的某一种。非磁性不锈钢是最优选的材料。

定位永磁体2、活塞永磁体4和环式永磁体7是钕铁硼NdFeB磁体，是磁能积至少为318B·Hmax/KJ·m^-3的永磁体。这是一种对于减震器是技术可行又经济实用的磁体材料。

在定位永磁体2与活塞永磁体4之间的非磁性材料内管5内，设有2-3个或4-6个或6-8个与定位永磁体2和活塞永磁体4都不接触的悬浮永磁体8；不同悬浮永磁体8之间的同磁极相对。

如果使用磁能积至少为318B·Hmax/KJ·m^-3的永磁体，制作载重1-2人的非机车如电瓶车、摩托车等的减震器，减震器的非磁性材料内管5内设有2-3个悬浮永磁体8就能使减震器外形尺寸可以小到美观实用，又成本较低的要求。制作载重4-6人轿车的减震器，减震器的非磁性材料内管5内设有4-6个悬浮永磁体8就能使减震器外形尺寸可以小到便于安装、可满足机械强度等，又成本较低实用的要求。制作一般货运载重车的减震器，减震器的非磁性材料内管5内设有6-8个悬浮永磁体8就能使减震器外形尺寸可以小到便于安装、可满足机械强度等，又成本较低实用的要求。

本实用新型所述永磁体的上或下位置是：是将减震器活塞永磁体4放在上面，定位永磁体2放在下面这种一般车辆使用减震器的状态规定为本实用新型永磁体的上或下位置关系。

本实用新型的优点：本实用新型的减震器结构简单，滑动件活塞永磁体和悬浮永磁体分别与非磁性材料内管的滑动面结构对制造工艺的要求低，加工成本低，滑动面耐使用性显著高于液压减震器。减震弹力稳定，减震曲线稳定，除压力之外，没有其它因素影响减震器的弹力和震曲线，工作状态不受电等外界因素影响。对于相同负重的条件下，横截面小于用电磁铁的减震器，也小于弹簧减震器；如本实用新型的减震器圆形永磁体直径仅为0.8厘米，管体外直径仅为1.5厘米就可作为二人摩托车的减震器，而现在的二人摩托车液压减震器管体外直径至少3.0厘米，对钢材的耗用多。由于没有精密的结构而且结构简单，不易损坏而耐用，维修也极方便；但液压减震器结构复杂，有易漏油难维修问题；弹簧减震器也结构复杂，不好维修。用于二人摩托车的本实用新型的一支减震器重量仅为0.2公斤，而用于二人摩托车的一支液压减震器重量为1.5公斤，弹簧减震器重量为1.5公斤，可见本实用新型的减震器分显更轻。

产生阻尼作用的闭和回路线圈是充分利用减震器已有结构，使减震器减小震动、工作曲线更平稳，用于车辆减震使乘坐的人更舒适。并且阻尼作用的效果可以用调节闭和回路线圈所绕圈数量的多少来实现，达到使乘坐的人最舒适。

附图说明

图1是本实用新型的主体结构示意图；

图中1是管体、2是定位永磁体、3是活塞、活塞永磁体、5是非磁性材料内管、6是钢性承重管、7是环式永磁体、8是悬浮永磁体、9是闭和回路线圈。

具体实施方式

实施例1、活塞永磁体是南极面向定位永磁体，悬浮永磁体只有一面有闭和回路线圈的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器    

先制备有悬浮磁体的减震器，如图1，内层用内直径为1.0厘米的非磁性不锈钢管作为非磁性材料内管5，外面套一个主要用于承受重量的钢管作为钢性承重管6，内外相套的两个管作为减震器的管体1。管体1一端装的定位永磁体2与钢性承重管6固定不能移动，定位永磁体2磁极的南极向管体1内；活塞杆的一端固定有活塞永磁体4，活塞杆和活塞永磁体4组成活塞3，活塞3的有活塞永磁体4一端放在管体1的非磁性材料内管5内，活塞永磁体4磁极的北极与活塞杆固定，南极与定位永磁体2相对，活塞杆的一部分位于非磁性材料内管5外面。

从非磁性材料内管5中取出活塞3，把两个外直径为0.9厘米，厚度为1.0厘米的圆柱形悬浮永磁体8放在非磁性材料内管5中，放的方法是：先向非磁性材料内管5放入第一个悬浮永磁体8，把第一个悬浮永磁体8的磁体南极向定位永磁体2南极方向的形式放入；再把第二个悬浮永磁体8的磁体北极向第一个悬浮永磁体8北极方向的形式放入非磁性材料内管5内，使第二个悬浮永磁体8的磁体南极面向活塞永磁体4南极面；最后把活塞3放入非磁性材料内管5内，活塞永磁体4磁极的南极与第二个悬浮永磁体8的磁体南极相对。使管体1内的四个永磁体的相邻永磁体都是相同的磁体极性相对，呈相邻的永磁体之间成同相斥不能贴合的状态，使之第一个悬浮永磁体8和第二个悬浮永磁体8悬浮在定位永磁体2与活塞永磁体4之间的非磁性材料内管5的管内空间中。

定位永磁体2、活塞永磁体4和环式永磁体7是钕铁硼NdFeB磁体，是磁能积至少为318B·Hmax/KJ·m^-3的永磁体。

本实施例的减震器大小和悬浮永磁体8的个数适合作为摩托车用的减震器。

将上述作成的减震器试压力，基本合附要求后，增加闭和回路线圈9制备具有自动调节阻尼的减震器，制作步骤如下：

用直径为0.1厘米的绝缘漆铜芯导线绕成最大外直径为0.7厘米，厚度为0.3厘米的环形圈式的闭和回路线圈9多个，闭和回路线圈9每匝线圈的环形面与管体1中心线垂直，使每匝闭和回路线圈9获得感生电流的磁力线都为同一方向。在减震器一端取出活塞3和第一个悬浮永磁体8、第二个悬浮永磁体8三个部件，在活塞永磁体4的南极表面和第一个悬浮永磁体8的南极表面用高分子粘接剂分别都将一个闭和回路线圈9粘接稳，从该两个闭和回路线圈9的那一面观察闭和回路线圈9的绕向是反时针方向绕组。在第二个悬浮永磁体8的北极表面用高分子粘接剂将一个闭和回路线圈9粘接稳，从该闭和回路线圈9的那一面观察闭和回路线圈9的绕向是顺时针方向绕组。即

活塞为南极，线圈在下面，在活塞永磁体4和第一个悬浮永磁体8南极面的闭和回路线圈9反时针方向绕；

活塞为南极，线圈在下面，在第二个悬浮永磁体8北极面的闭和回路线圈9顺时针方向绕；

一个磁极面上的闭和回路线圈9只为一个绕向，即只为顺时针方向绕或只为反时针方向绕；闭和回路线圈9每匝线圈的环形面与管体1中心线垂直。

然后，把第一个悬浮永磁体8有闭和回路线圈9的那一面向定位永磁体2装入非磁性材料内管5内，再把第二个悬浮永磁体8有闭和回路线圈9的那一面向第一个悬浮永磁体8的北极面装入非磁性材料内管5内，最后把南极面有闭和回路线圈9的活塞永磁体4装入非磁性材料内管5内。制成有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器。

实施例2、活塞永磁体是南极面向定位永磁体，悬浮永磁体两面都有闭和回路线圈的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器    

在实施例1的基础上，从非磁性材料内管5内取出活塞3、第一个悬浮永磁体8和第二个悬浮永磁体8。在两个悬浮永磁体8的两个磁极面分别都粘上闭和回路线圈9。

第一个悬浮永磁体8的磁体北极面粘接一个闭和回路线圈9，从该闭和回路线圈9的那一面观察闭和回路线圈9的绕向是顺时针方向绕组。第二个悬浮永磁体8的磁体南极面粘接一个闭和回路线圈9，从该闭和回路线圈9的那一面观察闭和回路线圈9的绕向是反时针方向绕组。使第一个悬浮永磁体8和第二个悬浮永磁体8的两个磁体面分别都有可产生阻尼作用的闭和回路线圈9。

活塞为南极，线圈在上面，在第一个悬浮永磁体8北极面的闭和回路线圈9反时针方向绕；

活塞为南极，线圈在上面，在第二个悬浮永磁体8南极面的闭和回路线圈9顺时针方向绕；

闭和回路线圈9每匝线圈的环形面与管体1中心线垂直，使每匝闭和回路线圈9获得感生电流的磁力线都为同一方向。

然后，把第一个悬浮永磁体8南极有闭和回路线圈9的那一面向定位永磁体2装入非磁性材料内管5内，再把第二个悬浮永磁体8有闭和回路线圈9北极的那一面向第一个悬浮永磁体8的北极面装入非磁性材料内管5内，再后把南极面有闭和回路线圈9的活塞永磁体4装入非磁性材料内管5内，最后用环式永磁体7穿走活塞杆把环式永磁体7固有在管体1上。制成阻尼性更强的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器

实施例3、闭和回路线圈不会与非磁性材料内管摩擦的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器  

在实施例1的基础上，把活塞永磁体4磁极的南极面、第一个悬浮永磁体8磁极的南极面、和第二个悬浮永磁体8的磁极的北极面制成向内凹陷0.4厘米的结构。

闭和回路线圈9不用实施例1的那种线圈，而是改用绝缘基板上有铜膜层的双层板，将铜膜层腐蚀成同一个平面上有多个同心环的闭合回路线圈单层绕组。在各个永磁体的0.4厘米凹陷结构内，用多张闭合回路线圈单层绕组层叠贴合，固定在凹陷结构内，一个凹陷结构内多张单层绕组层叠贴合成一个闭和回路线圈9。这三个闭和回路线圈9与实施例1的三个闭和回路线圈9绕向相同。这样可以避免闭和回路线圈9与非磁性材料内管5接触，保护闭和回路线圈9，而用耐磨擦的悬浮永磁体8和活塞永磁体4与非磁性材料内管5接触。

实施例4、防活塞脱出的闭和回路线圈不会与非磁性材料内管摩擦的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器

如实施例3，并且在放入活塞3的管体1那一端固定有中间有孔的环式永磁体7，环式永磁体7与活塞永磁体4是同磁极相对，在本实施例中，环式永磁体7与活塞永磁体4两个的磁极是北极相对，可以防止活塞3的有活塞永磁体4一端从环式永磁体7的孔中脱出；活塞3的活塞杆穿过环式永磁体7中的孔，活塞3在非磁性材料内管5内和环式永磁体7的孔内可滑动。

Claims (7)

1.有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器，包括管体（1），管体（1）一端内固定有定位永磁体（2），管体（1）另一端内设有可移动的活塞（3），活塞（3）与定位永磁体（2）相邻的那一面固定有活塞永磁体（4），其特征在于：管体（1）分为内外两层，内层为非磁性材料内管（5），外层为钢性承重管（6）；在定位永磁体（2）与活塞永磁体（4）之间的非磁性材料内管（5）内，至少设有一个与定位永磁体（2）和活塞永磁体（4）都不接触的悬浮永磁体（8），悬浮永磁体（8）与定位永磁体（2）的相邻面是同磁极相对，悬浮永磁体（8）与活塞永磁体（4）的相邻面是同磁极相对，相邻的不同悬浮永磁体（8）之间的相邻面是同磁极相对；悬浮永磁体（8）沿管体（1）纵向的厚度至少达到悬浮永磁体（8）在非磁性材料内管（5）不能翻转所需要的厚度；

悬浮永磁体（8）一个或两个磁极面上设有闭和回路线圈（9），悬浮永磁体（8）一个磁极面上的闭和回路线圈（9）只为一个绕向，即只为顺时针方向绕或只为反时针方向绕；闭和回路线圈（9）每匝线圈的环形面与管体（1）中心线垂直。

2.根据权利要求1所述的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器，其特征在于：活塞永磁体（4）与悬浮永磁体（8）的相邻磁极面设有闭和回路线圈（9），或定位永磁体（2）与悬浮永磁体（8）的相邻磁极面设有闭和回路线圈（9）；一个闭和回路线圈（9）只为一个绕向，即只为顺时针方向绕或只为反时针方向绕；闭和回路线圈（9）每匝线圈的环形面与管体（1）中心线垂直。

3.根据权利要求1或2所述的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器，其特征在于：设有闭和回路线圈（9）的悬浮永磁体（8）磁极面为向内凹陷结构、或设有闭和回路线圈（9）的活塞永磁体（4）磁极面为向内凹陷结构、或设有闭和回路线圈（9）的定位永磁体（2）磁极面为向内凹陷结构；闭和回路线圈（9）嵌入在凹陷内。

4.根据权利要求3所述的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器，其特征在于：放入活塞（3）的管体（1）那一端固定有环式永磁体（7），环式永磁体（7）与活塞永磁体（4）是同磁极相对；活塞（3）穿过环式永磁体（7）中的孔，活塞（3）在非磁性材料内管（5）内和环式永磁体（7）的孔内可滑动。

5.根据权利要求4所述的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器，其特征在于：非磁性材料内管（5）是铜质材料管、或铝质材料管、或非磁性不锈钢、或工程塑料质材料管的某一种。

6.根据权利要求5所述的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器，其特征在于：定位永磁体（2）、活塞永磁体（4）和环式永磁体（7）是钕铁硼（NdFeB）磁体，是磁能积至少为318（B·H）max/KJ·m^-3的永磁体。

7.根据权利要求6所述的有悬浮磁体并自动调节阻尼的减震器，其特征在于：在定位永磁体（2）与活塞永磁体（4）之间的非磁性材料内管（5）内，设有2-3个或4-6个或6-8个与定位永磁体（2）和活塞永磁体（4）都不接触的悬浮永磁体（8）；不同悬浮永磁体（8）之间的同磁极相对。