CN208619557U

CN208619557U - 一种具有蜿蜒式磁路通道的旋转式磁流变制动器

Info

Publication number: CN208619557U
Application number: CN201821287048.5U
Authority: CN
Inventors: 胡国良; 李林森; 喻理梵; 古成
Original assignee: East China Jiaotong University
Current assignee: East China Jiaotong University
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2028-08-10

Abstract

本实用新型公开了一种具有蜿蜒式磁路通道的旋转式磁流变制动器，主要由端盖、缸筒、励磁线圈、绕线支架、导磁套筒、隔磁套筒、旋转套筒、隔磁环、转轴以及轴承等组成。通过导磁套筒和隔磁环的有序组合，引导磁力线从高磁导率的材料中通过，形成一种蜿蜒式磁路通道，延长了有效阻尼间隙长度，可在不增加制动器外形结构尺寸的情况下，有效提高制动器的阻尼转矩和工作性能。同时本实用新型采用转轴与旋转套筒组合的设计方式，将制动器的有效阻尼间隙增加为三段，进一步提高了制动器的制动转矩以及工作范围。本实用新型特别适用于半主动控制的制动场合，以及大转矩应用场合。

Description

一种具有蜿蜒式磁路通道的旋转式磁流变制动器

技术领域

本实用新型涉及一种磁流变制动器，尤其涉及一种具有蜿蜒式磁路通道的旋转式磁流变制动器。

背景技术

传统的液压制动器中填充的工作介质是普通液压油，其结构简单且无须外部能量输入。但由于液压油粘度小，其输出阻尼力较小且不可控，不能适应各种变化的工作工况。磁流变阻尼器是基于磁流变液可控特性的一种新型半主动阻尼器件，该器件可以对运动产生阻力，并用来耗散运动的能量，在其工作范围内拥有响应速度快、结构简单、体积小、容易控制和能耗低等优点，是一种理想的隔振、抗震装置，在建筑、机械、军工等方面具有广泛应用前景。

磁流变制动器根据运动方式可以分为直线式磁流变制动器和旋转式磁流变制动器。相较于旋转式磁流变制动器，直线式磁流变制动器虽然应用较广但有着一些较明显的缺点，如需要较大的安装空间；不能容纳大的工作行程，因为制动器杆会有变形弯曲的危险；杆表面的暴露，使杆受到外部物体伤害的几率变大，同时会受到制动器缸体内密封元件的摩擦。

传统旋转式磁流变制动器，为提高输出转矩，其外形结构尺寸设计相对较大，不能满足在狭窄工作环境下应用的需求，因此设计一种在不增加缸筒外形结构尺寸的情况下，能有效提高阻尼转矩和工作性能的制动器是一个亟需解决的问题。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种具有蜿蜒式磁路通道的旋转式磁流变制动器。转轴转动时，励磁线圈通电产生磁场，磁力线依次穿过导磁套筒I、旋转套筒、缸筒、旋转套筒、导磁套筒II、导磁套筒III、导磁套筒IV以及导磁套筒V，最后在导磁套筒I形成闭合回路。通过导磁套筒和隔磁环的按序组合，引导磁力线从高磁导率的材料中通过，形成一种蜿蜒式磁路通道，延长了有效阻尼间隙长度。同时采用转轴与旋转套筒组合的设计方式，将制动器的有效阻尼间隙增加为三段，进一步提高了制动器的制动转矩。安装在电动机或其他旋转动力装置的转轴被带动旋转，从而带动旋转套筒转动。励磁线圈通电产生磁场，磁流变液在阻尼间隙内产生磁流变效应，磁流变液剪切屈服应力增大，产生较大转动转矩，阻碍转轴以及旋转套筒转动，从而实现制动目的；通过改变励磁线圈通电电流的大小，可以改变制动器的制动转矩大小。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：左端盖(1)、导磁套筒I(2)、缸筒(3)、绕线支架(4)、励磁线圈(5)、导磁套筒II(6)、转轴(7)、隔磁套筒(8)、右端盖(9)、右轴承(10)、旋转套筒(11)、导磁套筒III(12)、隔磁环I(13)、导磁套筒IV(14)、隔磁环II(15)、导磁套筒V(16)以及左轴承(17)；左端盖(1)中间加工有圆形盲孔，左端盖(1)与缸筒(3)通过螺栓紧固连接；导磁套筒I(2)左端阶梯孔内圆周表面与左端盖(1)右端凸台外圆周表面过盈配合，导磁套筒I(2)与左端盖(1)通过螺钉紧固连接；缸筒(3)内圆周表面与左端盖(1)凸台外表面过渡配合，并通过密封圈进行密封；缸筒(3)内圆周表面与右端盖(9)凸台外表面过渡配合，并通过密封圈进行密封；绕线支架(4)左端与导磁套筒I(2)通过沉头螺钉紧固连接，绕线支架(4)右端与导磁套筒II(6)通过沉头螺钉紧固连接；励磁线圈(5)缠绕在绕线支架(4)圆环形凹槽内；转轴(7)左端加工有凸环；转轴(7)凸环左端圆周外表面与导磁套筒V(16)内表面过盈配合，并通过平键进行周向定位；转轴(7)凸环右端圆周外表面与导磁套筒III(12)内表面过盈配合，并通过平键进行周向定位；隔磁套筒(8)外圆周表面与缸筒(3)内圆周表面过盈配合，隔磁套筒(8)内圆周表面与导磁套筒III(12)外圆周表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；隔磁套筒(8)左端通过旋转套筒(11)右端面轴向定位，隔磁套筒(8)右端通过右端盖(9)左端面轴向定位；右端盖(9)中间加工圆形通孔，其圆形通孔内表面与转轴(7)圆周外表面间隙配合，右端盖(9)与缸筒(3)通过螺栓紧固连接；旋转套筒(11)右端加工有阶梯通孔，旋转套筒(11)右端通孔内表面与导磁套筒III(12)外圆周表面过盈配合；旋转套筒(11)左端通过导磁套筒III(12)凸环右端面轴向定位，旋转套筒(11)右端通过隔磁套筒(8)左端面轴向定位；旋转套筒(11)与导磁套筒III(12)通过螺栓紧固连接；导磁套筒III(12)右端加工有凸环；导磁套筒III(12)左端通过转轴(7)凸环右端面轴向定位，导磁套筒III(12)右端通过右轴承(10)左端面轴向定位；导磁套筒III(12)与转轴(7)通过弹簧销紧固连接；隔磁环I(13)圆周外表面与导磁套筒II(6)左端梯形孔圆周内表面过盈配合；隔磁环I(13)左端通过导磁套筒IV(14)右端面轴向定位，隔磁环I(13)右端通过导磁套筒II(6)轴肩左端面轴向定位；导磁套筒IV(14)圆周外表面与绕线支架(4)圆周内表面过盈配合；导磁套筒IV(14)左端通过隔磁环II(15)右端面轴向定位，导磁套筒IV(14)右端通过隔磁环I(13)左端面轴向定位；隔磁环II(15)圆周外表面与导磁套筒I(2)右端梯形孔圆周内表面过盈配合；隔磁环II(15)左端通过导磁套筒I(2)轴肩右端面轴向定位，隔磁环II(15)右端通过导磁套筒IV(14)左端面轴向定位；导磁套筒V(16)左端通过左轴承(17)右端面轴向定位，导磁套筒V(16)右端通过转轴(7)凸环左端面轴向定位；导磁套筒V(16)与转轴(7)通过弹簧销紧固连接；右轴承(10)左端通过导磁套筒III(12)轴肩右端面轴向定位，右轴承(10)右端通过右端盖(9)轴肩左端面轴向定位；右轴承(10)内圈与转轴(7)右端外圆周表面过盈配合；左轴承(17)左端通过左端盖(1)轴肩右端面轴向固定，左轴承(17)右端通过导磁套筒V(16)轴肩左端面轴向定位；左轴承(17)内圈与转轴(7)左端外圆周表面过盈配合。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

（1）本实用新型通过导磁套筒和隔磁环的有序组合，引导磁力线从高磁导率的材料中通过，形成蜿蜒式磁路通道，延长了有效阻尼间隙长度。在不增加制动器缸筒外形结构尺寸的情况下，有效提高制动器的阻尼转矩和工作性能。

（2）本实用新型采用转轴与旋转套筒组合的设计方式，将制动器的有效阻尼间隙增加为三段，显著提高了制动器的制动转矩以及工作范围。

（3）与直线式磁流变制动器相比，本实用新型体积小，重量轻，成本低，设计紧凑，提高了制动器的转矩-体积比率，增加了阻尼转矩的调节范围，节省了安装空间，从而拓宽制动器的使用范围。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型磁力线分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型结构示意图，主要包括左端盖1、导磁套筒I2、缸筒3、绕线支架4、励磁线圈5、导磁套筒II6、转轴7、隔磁套筒8、右端盖9、右轴承10、旋转套筒11、导磁套筒III12、隔磁环I13、导磁套筒IV14、隔磁环II15、导磁套筒V16以及左轴承17。

图2是本实用新型磁力线分布示意图。励磁线圈5产生的磁力线依次穿过导磁套筒I2、旋转套筒11、缸筒3、旋转套筒11、导磁套筒II6、导磁套筒III12、导磁套筒IV14以及导磁套筒V16，最后返回导磁套筒I2处形成闭合回路。通过导磁零件和隔磁零件的按序组合，磁力线曲折式穿过高导磁率材料，可以垂直穿过多段轴向圆环阻尼间隙，提高了轴向圆环阻尼间隙的利用率。

本实用新型工作原理如下：

直流伺服电机带动转轴7产生大小不同的旋转速度，当转轴7转动时，可带动导磁套筒III12、导磁套筒V16以及旋转套筒8转动。励磁线圈5通电时，磁流变液在磁场作用下，在阻尼间隙内产生磁流变效应，此时磁流变液表观黏度变大，剪切应力增大，进而产生较大转动转矩，阻碍旋转套筒8、导磁套筒III12、导磁套筒V16以及转轴9的转动，从而实现制动目的。改变励磁线圈5中通电电流的大小，可以改变制动器的制动转矩大小。

Claims

1.一种具有蜿蜒式磁路通道的旋转式磁流变制动器，其特征在于包括：左端盖(1)、导磁套筒I(2)、缸筒(3)、绕线支架(4)、励磁线圈(5)、导磁套筒II(6)、转轴(7)、隔磁套筒(8)、右端盖(9)、右轴承(10)、旋转套筒(11)、导磁套筒III(12)、隔磁环I(13)、导磁套筒IV(14)、隔磁环II(15)、导磁套筒V(16)以及左轴承(17)；左端盖(1)中间加工有圆形盲孔，左端盖(1)与缸筒(3)通过螺栓紧固连接；导磁套筒I(2)左端阶梯孔内圆周表面与左端盖(1)右端凸台外圆周表面过盈配合，导磁套筒I(2)与左端盖(1)通过螺钉紧固连接；缸筒(3)内圆周表面与左端盖(1)凸台外表面过渡配合，并通过密封圈进行密封；缸筒(3)内圆周表面与右端盖(9)凸台外表面过渡配合，并通过密封圈进行密封；绕线支架(4)左端与导磁套筒I(2)通过沉头螺钉紧固连接，绕线支架(4)右端与导磁套筒II(6)通过沉头螺钉紧固连接；励磁线圈(5)缠绕在绕线支架(4)圆环形凹槽内；转轴(7)左端加工有凸环；转轴(7)凸环左端圆周外表面与导磁套筒V(16)内表面过盈配合，并通过平键进行周向定位；转轴(7)凸环右端圆周外表面与导磁套筒III(12)内表面过盈配合，并通过平键进行周向定位；隔磁套筒(8)外圆周表面与缸筒(3)内圆周表面过盈配合，隔磁套筒(8)内圆周表面与导磁套筒III(12)外圆周表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；隔磁套筒(8)左端通过旋转套筒(11)右端面轴向定位，隔磁套筒(8)右端通过右端盖(9)左端面轴向定位；右端盖(9)中间加工圆形通孔，其圆形通孔内表面与转轴(7)圆周外表面间隙配合，右端盖(9)与缸筒(3)通过螺栓紧固连接；旋转套筒(11)右端加工有阶梯通孔，旋转套筒(11)右端通孔内表面与导磁套筒III(12)外圆周表面过盈配合；旋转套筒(11)左端通过导磁套筒III(12)凸环右端面轴向定位，旋转套筒(11)右端通过隔磁套筒(8)左端面轴向定位；旋转套筒(11)与导磁套筒III(12)通过螺栓紧固连接；导磁套筒III(12)右端加工有凸环；导磁套筒III(12)左端通过转轴(7)凸环右端面轴向定位，导磁套筒III(12)右端通过右轴承(10)左端面轴向定位；导磁套筒III(12)与转轴(7)通过弹簧销紧固连接；隔磁环I(13)圆周外表面与导磁套筒II(6)左端梯形孔圆周内表面过盈配合；隔磁环I(13)左端通过导磁套筒IV(14)右端面轴向定位，隔磁环I(13)右端通过导磁套筒II(6)轴肩左端面轴向定位；导磁套筒IV(14)圆周外表面与绕线支架(4)圆周内表面过盈配合；导磁套筒IV(14)左端通过隔磁环II(15)右端面轴向定位，导磁套筒IV(14)右端通过隔磁环I(13)左端面轴向定位；隔磁环II(15)圆周外表面与导磁套筒I(2)右端梯形孔圆周内表面过盈配合；隔磁环II(15)左端通过导磁套筒I(2)轴肩右端面轴向定位，隔磁环II(15)右端通过导磁套筒IV(14)左端面轴向定位；导磁套筒V(16)左端通过左轴承(17)右端面轴向定位，导磁套筒V(16)右端通过转轴(7)凸环左端面轴向定位；导磁套筒V(16)与转轴(7)通过弹簧销紧固连接；右轴承(10)左端通过导磁套筒III(12)轴肩右端面轴向定位，右轴承(10)右端通过右端盖(9)轴肩左端面轴向定位；右轴承(10)内圈与转轴(7)右端外圆周表面过盈配合；左轴承(17)左端通过左端盖(1)轴肩右端面轴向固定，左轴承(17)右端通过导磁套筒V(16)轴肩左端面轴向定位；左轴承(17)内圈与转轴(7)左端外圆周表面过盈配合。