CN206072178U - 径向变磁通永磁式磁流变液制动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种径向变磁通永磁式磁流变液制动器，包括制动圆筒、左侧盖、右侧盖、制动轴、机架连接盘以及右端盖，制动轴与制动圆筒、左侧盖及右侧盖之间均具有间隙，在该间隙内填充有磁流变液；在制动圆筒上套设有一转动圆筒，所述转动圆筒与一封盖相连，该转动圆筒、制动圆筒以及封盖围成的环形空腔内分布有数块永磁体和磁轭，所述制动圆筒由数块导磁块和隔磁块相连构成，在转动圆筒的左侧和封盖的右侧分别设有一支撑板，两支撑板相对应的位置朝制动圆筒的一侧凸出形成一支撑部，在两支撑部之间设有一手柄。本实用新型无需通电，工作过程中无热量产生，并且能实现无级调节制动转矩、无功率损耗，更加节能。

Description

径向变磁通永磁式磁流变液制动器

技术领域

本实用新型属于机械制动技术领域，尤其涉及一种径向变磁通永磁式磁流变液制动器。

背景技术

磁流变液作为一种新颖的智能材料，其流变特性随外加磁场的变化而急剧变化，在不加磁场时，它表现为牛顿流体；在外加磁场作用下，它的结构和性能表现出神奇的特征，即可在瞬间（千分之一秒左右）由液态变成固态，其粘度陡然增大几个数量级以至失去流动性，表现出Bingham塑性体的行为，具有一定的抗剪屈服应力，且随外加磁场强度的增加，材料的屈服应力增加，它的性能可由外加磁场连续调控。

中国专利CN 102927166 A公开的“一种离合式磁流变液制动器”，它利用励磁线圈通电产生的电磁力吸引轮盘和离合卡套结合产生制动转矩，并且利用磁流变液在永磁体附近处形成的局部磁化进而密封磁流变液。专利CN 102146968 A公开的“多盘式磁流变制动器”，它利用设在轮毂和隔磁外壳上的主、从动摩擦片组增大产生磁流变效应的面积，从而提高制动转矩，在调节制动转矩的过程中，可直接调节励磁线圈中电流的大小；还可以根据实际情况增减摩擦片组来调节制动转矩。

从目前国内公开的资料表明，研究人员对磁流变液制动器中作了大量研究，但磁流变液制动器中使磁流变液产生磁流变效应的磁源几乎都是励磁线圈通电产生的，而磁流变制动器中单独采用永磁体作为磁源还待进一步研究。电流控制的磁流变制动器，由于励磁线圈通电时间过长会产生大量的热量，而这些热量会使得磁流变液的性能下降，从而使得制动效率降低甚至失效等，并且由于电流的输入会增加额外功率。基于此，本实用新型将单独利用永磁体作为磁源，通过调节操纵手柄改变磁通量而改变磁流变效应的程度从而调节制动转矩。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于怎样解决现有磁流变制动器在控制过程中因电流产生的热量而致使磁流变制动器效率降低的缺点，提供一种径向变磁通永磁式磁流变液制动器，无需通电，工作过程中无热量产生，并且能实现无级调节制动转矩、无功率损耗，更加节能。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种径向变磁通永磁式磁流变液制动器，包括制动圆筒、左侧盖、右侧盖、制动轴、机架连接盘以及右端盖，所述左侧盖的右侧和右侧盖的左侧均具有凸环，左侧盖和右侧盖通过凸环套设在制动圆筒的两端，并通过连接螺栓与制动圆筒固定连接；所述机架连接盘通过左连接圈与左侧盖固定连接，右端盖通过右连接圈与右侧盖固定连接；所述制动轴设于制动圆筒、左侧盖和右侧盖围成的空腔内，其左端穿过左侧盖后通过轴承与左连接圈相连，右端穿过右侧盖和右端盖，并通过轴承与右连接圈相连；其特征在于：制动轴位于制动圆筒、左侧盖和右侧盖围成的空腔内的部分与制动圆筒、左侧盖及右侧盖之间均具有间隙，在该间隙内填充有磁流变液；

在制动圆筒上套设有一转动圆筒，所述转动圆筒的左端与制动圆筒间隙配合，右端与一封盖相连，该封盖与制动圆筒间隙配合，该转动圆筒、制动圆筒以及封盖之间围成一封闭的环形空腔，在该环形空腔内绕其周向一周交替分布有数块弧形的永磁体和磁轭，且永磁体和磁轭能够随转动圆筒同步转动，其中，相邻两永磁体的相邻的一侧的磁极相同，在永磁体内侧与制动圆筒之间设有隔磁片；

所述制动圆筒由数块交替分布的弧形的导磁块和隔磁块相连构成，其中，导磁块的弧度与磁轭的弧度一致，隔磁块的弧度与永磁体的弧度一致；

在转动圆筒的左侧和封盖的右侧分别设有一支撑板，所述支撑板套设在制动圆筒上，并分别与转动圆筒和封盖固定连接；两支撑板相对应的位置朝制动圆筒的一侧凸出形成一支撑部，在两支撑部之间设有一手柄，通过该手柄能够带动转动圆筒和封盖同步转动；

在封盖的右侧对应右侧盖的凸环位置设有一限位柱，在右侧盖的凸环上，对应该限位柱设有限位槽，所述限位柱伸入该限位槽内；当限位柱位于限位槽的一端时，永磁体能够与制动圆筒的隔磁块正对，当限位柱位于限位槽的另一端时，永磁体能够与制动圆筒的导磁块正对。

通过操纵手柄，使永磁体（磁轭）与导磁块（隔磁块）重合部分的磁通面积发生改变，来改变进入制动圆筒内的磁通量，使磁通量也随之改变，这样，磁流变液产生磁流变效应的程度也随之改变，进而制动力矩也随之改变；其中，磁轭与导磁块重叠部分越大，磁通面积越大，磁通也越大，制动力矩也越大；反之越小。

进一步地，在转动圆筒内侧，对应磁轭设有定位槽，所述磁轭嵌设于该定位槽内。

进一步地，所述永磁体和磁轭的弧度相同。

进一步地，所述左侧盖、右侧盖、转动圆筒、封盖、隔磁块和隔磁环均为隔磁材料；所述磁轭、导磁块和制动轴均为软磁材料。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、由永磁体产生磁源，不需要外部电源供电，工作过程中无热量产生，克服了普通磁流变制动器在控制过程中因电流产生的热量而致使磁流变制动器制动效果降低甚至失效的缺点，并且避免了外部电源失效时磁流变制动器随之失效的问题。

2、通过操纵手柄控制永磁体（磁轭）与导磁块（隔磁块）重合部分的磁通面积来改变进入工作腔中的磁通量，从而控制工作腔中的磁流变液产生磁流变效应的程度来控制制动，操作简单，并且无功率损耗，具有无级调节和节能的特点。并且能实现无级调节制动转矩、无功率损耗，更加节能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1沿A—A向的剖面图。

图3为本实用新型永磁体与磁轭的分布状态。

图4为最大磁通量的磁路示意图。

图5为中间磁通量的磁路示意图。

图6为最小磁通量的磁路示意图。

图中：1—制动圆筒，2—左侧盖，3—右侧盖，4—制动轴，5—机架连接盘，6—右端盖，7—左连接圈，8—右连接圈，9—磁流变液，10—转动圆筒，11—封盖，12—永磁体，13—磁轭，14—隔磁片，15—导磁块，16—隔磁块，17—支撑板，18—手柄，19—限位柱，20—密封圈。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1至图6，一种径向变磁通永磁式磁流变液制动器，包括制动圆筒1、左侧盖2、右侧盖3、制动轴4、机架连接盘5以及右端盖6。所述左侧盖2的右侧和右侧盖3的左侧均具有凸环，左侧盖2和右侧盖3通过凸环套设在制动圆筒1的两端，并通过连接螺栓与制动圆筒1固定连接。

所述机架连接盘5通过左连接圈7与左侧盖2固定连接，右端盖6通过右连接圈8与右侧盖3固定连接；所述制动轴4设于制动圆筒1、左侧盖2和右侧盖3围成的空腔内，其左端穿过左侧盖2后通过轴承与左连接圈7相连，右端穿过右侧盖3和右端盖6，并通过轴承与右连接圈8相连。制动轴4位于制动圆筒1、左侧盖2和右侧盖3围成的空腔内的部分与制动圆筒1、左侧盖2及右侧盖3之间均具有间隙，在该间隙内填充有磁流变液9。具体实施时，制动轴4与左侧盖2和右侧盖3之间均设有密封圈20，从而使左侧盖2、制动圆筒1以及右侧盖3形成一密封的空间，避免磁流变液9泄漏。

在制动圆筒1上套设有一转动圆筒10，所述转动圆筒10的左端与制动圆筒1间隙配合，右端与一封盖11相连，该封盖11与制动圆筒1间隙配合，这样，转动圆筒10和封盖11组合形成的整体就能够绕制动圆筒1自由转动。该转动圆筒10、制动圆筒1以及封盖11之间围成一封闭的环形空腔，在该环形空腔内绕其周向一周交替分布有数块弧形的永磁体12和磁轭13，且永磁体12和磁轭13能够随转动圆筒10同步转动；具体实施时，在转动圆筒10内侧，对应磁轭13设有定位槽，所述磁轭13嵌设于该定位槽内，从而将磁轭13的位置固定，以保证磁轭13能够随转动圆筒10转动；并且，由于永磁体12位于两磁轭13之间，这样，在转动过程中，永磁体12受相连两磁轭13作用，使永磁体12随转动外筒转动。其中，相邻两永磁体12的相邻的一侧的磁极相同，在永磁体12内侧与制动圆筒1之间设有隔磁片14，该隔磁片14与永磁体12固定连接。制作过程中，所述永磁体12与磁轭13的块数相同，且永磁体12与磁轭13的弧度也相同，这样能使制动圆筒1外侧分布的磁场更加均匀，效果更好。

所述制动圆筒1由数块交替分布的弧形的导磁块15和隔磁块16相连构成，其中，导磁块15和隔磁块16的数据分别与磁轭13和永磁体12的数量相同；且导磁块15的弧度与磁轭13的弧度一致，隔磁块16的弧度与永磁体12的弧度一致；装配完成后，永磁体12与磁轭13的外侧与转动圆筒10内侧紧贴，永磁体12和磁轭13的内侧分别与隔磁块16和隔磁块16的外侧紧贴。

在转动圆筒10的左侧和封盖11的右侧分别设有一支撑板17，所述支撑板17套设在制动圆筒1上，并分别与转动圆筒10和封盖11固定连接；为使整体强度更高，所述支撑板17采用铁片。两支撑板17相对应的位置朝制动圆筒1的一侧凸出形成一支撑部，在两支撑部之间设有一手柄18，通过该手柄18能够带动转动圆筒10和封盖11同步转动，其中，该手柄18与及两支撑板17通过一子母螺丝钉相连。

在封盖11的右侧对应右侧盖3的凸环位置设有一限位柱19，在右侧盖3的凸环上，对应该限位柱19设有限位槽，所述限位柱19伸入该限位槽内；当限位柱19位于限位槽的一端时，永磁体12能够与制动圆筒1的隔磁块16正对，当限位柱19位于限位槽的另一端时，永磁体12能够与制动圆筒1的导磁块15正对。

为更好地保证整个制动器的运转，所述左侧盖2、右侧盖3、转动圆筒10、封盖11、隔磁块16和隔磁环均为隔磁材料；所述磁轭13、导磁块15和制动轴4均为软磁材料。

工作过程中，调节操纵手柄18，磁轭13与制动圆筒1中的导磁块15重叠部分面积发生改变，磁通面积也发生改变，磁通量也就随之改变，磁流变液9产生磁流变效应的程度也随之改变，进而制动力矩也随之改变。磁轭13与导磁块15重叠部分面积越大，磁通量就越大，制动力矩也越大；反之越小。采用永磁体12作为磁源，并且通过操纵手柄18间接控制制动器的制动力矩；操作简单，克服了因电流产生的热量致使磁流变液9制动器制动效果降低甚至失效的缺点，无功率损耗，更加节能。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种径向变磁通永磁式磁流变液制动器，包括制动圆筒、左侧盖、右侧盖、制动轴、机架连接盘以及右端盖，所述左侧盖的右侧和右侧盖的左侧均具有凸环，左侧盖和右侧盖通过凸环套设在制动圆筒的两端，并通过连接螺栓与制动圆筒固定连接；所述机架连接盘通过左连接圈与左侧盖固定连接，右端盖通过右连接圈与右侧盖固定连接；所述制动轴设于制动圆筒、左侧盖和右侧盖围成的空腔内，其左端穿过左侧盖后通过轴承与左连接圈相连，右端穿过右侧盖和右端盖，并通过轴承与右连接圈相连；其特征在于：制动轴位于制动圆筒、左侧盖和右侧盖围成的空腔内的部分与制动圆筒、左侧盖及右侧盖之间均具有间隙，在该间隙内填充有磁流变液；

在制动圆筒上套设有一转动圆筒，所述转动圆筒的左端与制动圆筒间隙配合，右端与一封盖相连，该封盖与制动圆筒间隙配合，该转动圆筒、制动圆筒以及封盖之间围成一封闭的环形空腔，在该环形空腔内绕其周向一周交替分布有数块弧形的永磁体和磁轭，且永磁体和磁轭能够随转动圆筒同步转动，其中，相邻两永磁体的相邻的一侧的磁极相同，在永磁体内侧与制动圆筒之间设有隔磁片；

所述制动圆筒由数块交替分布的弧形的导磁块和隔磁块相连构成，其中，导磁块的弧度与磁轭的弧度一致，隔磁块的弧度与永磁体的弧度一致；

在转动圆筒的左侧和封盖的右侧分别设有一支撑板，所述支撑板套设在制动圆筒上，并分别与转动圆筒和封盖固定连接；两支撑板相对应的位置朝制动圆筒的一侧凸出形成一支撑部，在两支撑部之间设有一手柄，通过该手柄能够带动转动圆筒和封盖同步转动；

在封盖的右侧对应右侧盖的凸环位置设有一限位柱，在右侧盖的凸环上，对应该限位柱设有限位槽，所述限位柱伸入该限位槽内；当限位柱位于限位槽的一端时，永磁体能够与制动圆筒的隔磁块正对，当限位柱位于限位槽的另一端时，永磁体能够与制动圆筒的导磁块正对。

2.根据权利要求1所述的径向变磁通永磁式磁流变液制动器，其特征在于：在转动圆筒内侧，对应磁轭设有定位槽，所述磁轭嵌设于该定位槽内。

3.根据权利要求1所述的径向变磁通永磁式磁流变液制动器，其特征在于：所述永磁体和磁轭的弧度相同。

4.根据权利要求1所述的径向变磁通永磁式磁流变液制动器，其特征在于：所述左侧盖、右侧盖、转动圆筒、封盖、隔磁块和隔磁环均为隔磁材料；所述磁轭、导磁块和制动轴均为软磁材料。