CN217002853U - 工字型转子磁流变阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本专利公开了一种工字型转子磁流变阻尼器,主要由转轴、轴承左端盖、左端盖、角接触轴承、永磁体、密封件、工字型转子、右端盖、套筒、壳体、绕线架、引线孔、励磁线圈、轴端挡圈、轴承右端盖等组成。该工字型转子磁流变阻尼器的转子与转轴通过圆键连接，转子四周放置永磁体，励磁线圈置于转轴两侧，构成内置式阻尼器。当励磁线圈通电时，由磁流变效应产生的剪切力阻碍转子的旋转运动。同时该装置四周布置有磁铁，永磁体产生的磁场可在零电流时使磁流变阻尼器保持一定阻尼力，同时克服磁性颗粒沉降的问题，因此所设计的工字型磁流变阻尼器可充分利用转子的端面和圆柱面，具有输出阻尼力可调范围大、抗沉降能力强、耗能小、可靠性高等优点。
Description
技术领域
本专利涉及旋转式磁流变阻尼器，尤其涉及一种工字型转子磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变液主要由母液油、稳定剂、铁磁性易磁化颗粒三种物质组成，在零场作用下表现为流动性良好的液体，表观粘度较小，而在强磁场作用下可瞬时增加表观粘度，呈现类固体状态，并且这种变化是连续的、可逆的，正是由于磁流变液的这种特性，使得使用磁流变液的各类器件广泛应用于各类变阻尼系统之中。但组成磁流变液的铁磁性易磁化颗粒（如羰基铁粉、纯铁粉等）比重较大，存在聚集结块、粒子在重力作用下的沉降现象，制约了其实用性和推广应用。
传统上的旋转式磁流变阻尼器工作面积较小，往往只能利用转子的端面或者圆柱面。当仅利用转子的端面时，会导致转子的径向尺寸增大，而仅利用转子的圆柱面时，这将增加转子的轴向尺寸。因此，传统上的旋转式磁流变阻尼器存在磁阻大、耗能高、结构尺寸较大的问题。
为获得较大的阻尼力矩，并缓解内部磁性颗粒沉降的问题，设计了一种工字型转子磁流变阻尼器，该结构能够充分利用转子的表面，在提高阻尼性能的同时，不增加阻尼器的结构复杂度，同时还能够缓解内部磁性颗粒的沉降，具有输出阻尼力可调范围大、抵抗沉降能力强的特点。
发明内容
为克服背景技术中存在的问题及提高磁流变阻尼器阻尼性能，本专利提出一种工字型转子磁流变阻尼器，该工字型转子磁流变阻尼器转子与转轴通过圆键连接，转子四周放置永磁体，励磁线圈置于转轴两侧，构成内置式阻尼器。当励磁线圈通正向电流时，由磁流变效应产生的剪切力阻碍转子的旋转运动，进而向外输出阻尼力，因为穿过阻尼间隙的磁场强度随通入电流的大小而改变，则磁流变阻尼器的输出阻尼力具有可控性。此外，由于该装置四周布置有磁铁，永磁体产生的磁场可在零电流时使磁流变阻尼器保持一定阻尼力，同时克服磁性颗粒沉降的问题，因此所设计的工字型磁流变阻尼器可充分利用转子的端面和圆柱面，具有输出阻尼力可调范围大、抵抗沉降能力强、耗能小、可靠性高等优点。
本专利解决其技术问题所采用的技术方案包括：转轴（1）、轴承左端盖（2）、左端盖（3）、角接触轴承（4）、永磁体（5）、密封件（6）、工字型转子（7）、右端盖（8）、套筒（9）、壳体（10）、绕线架（11）、引线孔（12）、励磁线圈（13）、轴端挡圈（14）、轴承右端盖（15）。转轴（1）内部加工有键槽，用以安装圆键输入转矩；轴承左端盖（2）与壳体（10）通过螺钉连接；角接触轴承（4）通过轴承左端盖（2）、套筒（9）轴向固定；左端盖（3）、右端盖（8）开有凹槽，用以放置永磁体（5）；角接触轴承（4）、工字型转子（7）之间安装密封件（6）防止磁流变液泄露；工字型转子（7）与转轴（1）通过圆键传递力矩；壳体（10）与绕线架（11）通过螺钉连接；绕线架（11）内部加工有引线孔（12）；励磁线圈（13）的引线由引线孔（12）穿出，用以输入电流：轴端挡圈（14）用以固定角接触轴承内圈,轴承右端盖（15）用以固定角接触轴承外圈；左端盖（3）、绕线架（11）、右端盖（8）构成定子，定子与工字型转子（7）之间充满磁流变液；绕线架（11）与工字型转子（7）之间形成径向阻尼间隙（I）、轴向阻尼间隙（II）；当励磁线圈（13）不通电时，由永磁体（5）产生的磁场使磁流变液固化，进而向外输出阻尼力；永磁体（5）产生的磁通先由轴向阻尼间隙（II）穿过径向阻尼间隙（I）流入壳体（10），最后经由左端盖（3）流回永磁体（5）内部，当励磁线圈（13）通正向电流时，励磁线圈（13）产生的磁通先经过径向阻尼间隙（I）流向工字型转子（7）内部，接着穿过轴向阻尼间隙（II）流入线圈绕线架（11），最后经励磁线圈（13）右侧工字型转子流回转轴（1）；由于永磁体（5）产生的磁通方向与通正向电流的励磁线圈（13）产生磁通方向一致，两者相互叠加，增大了输出阻尼力的可调范围；当励磁线圈（13）通负向电流时，两者相互抵消，降低了工字型转子磁流变阻尼器的输出阻尼力；当励磁线圈（9）不通电时，永磁体（5）产生的磁场能够对磁流变液内部的磁性颗粒产生吸引作用，防止内部磁性颗粒的沉降。
本专利与背景技术相比，具有的有益效果是：
（1）当励磁线圈（13）不通电时，由永磁体（5）产生的磁场使磁流变液固化，这使得工字型磁流变阻尼器产生了一个固定的阻尼力；永磁体（5）产生的磁通先由轴向阻尼间隙（II）穿过径向阻尼间隙（I）流入壳体（10），最后经由左端盖（3）流回永磁体（5）内部，当励磁线圈（13）通正向电流时，励磁线圈（13）产生的磁通先经过径向阻尼间隙（I）流向工字型转子（7）内部，接着穿过轴向阻尼间隙（II）流入线圈绕线架（11），最后经励磁线圈（13）右侧工字型转子流回转轴（1）；由于永磁体（5）产生的磁通方向与通正向电流的励磁线圈（13）产生磁通方向一致，两者相互叠加，增大了输出阻尼力的可调范围；当励磁线圈（13）通负向电流时，两者相互抵消，降低了工字型转子磁流变阻尼器的输出阻尼力。
（2）本专利采用的工字型转子相较于传统上旋转式磁流变阻尼器的圆柱形转子，能够在不增加阻尼器结构尺寸的条件下，充分利用转子的端面和圆柱面，增大阻尼间隙利用率，使用较小的电流就可输出较大的可控阻尼力，因此，本专利所设计的工字型转子具有结构紧凑、耗能小等优点，特别适合于康复机器人、铁路、桥梁等领域。
（3）当励磁线圈（13）不通电时，永磁体（5）产生的磁场可以对磁流变液的内部磁性颗粒产生吸引作用，防止内部磁性颗粒的沉降，避免磁流变阻尼器的失效。
附图说明
图1是本专利总体结构示意图。
图2是本专利通正向电流时磁力线分布示意图及阻尼间隙分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本专利作进一步说明：
如图1所示：本专利包括：转轴（1）、轴承左端盖（2）、左端盖（3）、角接触轴承（4）、永磁体（5）、密封件（6）、工字型转子（7）、右端盖（8）、套筒（9）、壳体（10）、绕线架（11）、引线孔（12）、励磁线圈（13）、轴端挡圈（14）、轴承右端盖（15）。
图2为本专利励通正向电流时磁力线分布示意图及阻尼间隙分布示意图。永磁体（5）产生的磁通先由轴向阻尼间隙（II）穿过径向阻尼间隙（I）流入壳体（10），最后经由左端盖（3）流回永磁体（5）内部，当励磁线圈（13）通正向电流时，励磁线圈（13）产生的磁通先经过径向阻尼间隙（I）流向工字型转子（7）内部，接着穿过轴向阻尼间隙（II）流入线圈绕线架（11），最后经励磁线圈（13）右侧工字型转子流回转轴（1）；工字型转子（7）与绕线架（11）构成径向阻尼间隙（I）、轴向阻尼间隙（II）。
本专利工作原理如下：
当励磁线圈（13）不通电时，由永磁体（5）产生的磁场使阻尼间隙中的磁流变液产生类固化现象，向外输出阻尼力，当励磁线圈（13）通正向电流时，由励磁线圈（13）产生的磁场和永磁体（5）产生的磁场相互叠加，向外输出范围更大的阻尼力，当励磁线圈（13）通负向电流时，由励磁线圈（13）产生的磁场和永磁体（5）产生的磁场相互抵消，降低对外输出的阻尼力，由于磁场强度与通电电流的大小有密切关系，通过改变通电电流的大小，可以改变磁流变液对转子阻尼作用，因此输出的阻尼力具有可调性。同时，由于永磁体（5）能够在不通电时产生磁场，可以防止内部磁性颗粒的沉降，提高装置的可靠度。
Claims (3)
1.一种工字型转子磁流变阻尼器，其特征在于包括：转轴（1）、轴承左端盖（2）、左端盖（3）、角接触轴承（4）、永磁体（5）、密封件（6）、工字型转子（7）、右端盖（8）、套筒（9）、壳体（10）、绕线架（11）、引线孔（12）、励磁线圈（13）、轴端挡圈（14）、轴承右端盖（15），转轴（1）内部加工有键槽，用以安装圆键输入转矩；轴承左端盖（2）与壳体（10）通过螺钉连接；角接触轴承（4）通过轴承左端盖（2）、套筒（9）轴向固定；左端盖（3）、右端盖（8）开有凹槽，用以放置永磁体（5）；角接触轴承（4）、工字型转子（7）之间安装密封件（6）防止磁流变液泄露；工字型转子（7）与转轴（1）通过圆键传递力矩；壳体（10）与绕线架（11）通过螺钉连接；绕线架（11）内部加工有引线孔（12）；励磁线圈（13）的引线由引线孔（12）穿出，用以输入电流：轴端挡圈（14）用以固定角接触轴承内圈,轴承右端盖（15）用以固定角接触轴承外圈；左端盖（3）、绕线架（11）、右端盖（8）构成定子，定子与工字型转子（7）之间充满磁流变液；绕线架（11）与工字型转子（7）之间形成径向阻尼间隙（I）、轴向阻尼间隙（II）。
2.根据权利要求1所述的工字型转子磁流变阻尼器，其特征在于：永磁体（5）产生的磁通先由轴向阻尼间隙（II）穿过径向阻尼间隙（I）流入壳体（10），最后经由左端盖（3）流回永磁体（5）内部，当励磁线圈（13）通正向电流时，励磁线圈（13）产生的磁通先经过径向阻尼间隙（I）流向工字型转子（7）内部，接着穿过轴向阻尼间隙（II）流入线圈绕线架（11），最后经励磁线圈（13）右侧工字型转子流回转轴（1）；由于永磁体（5）产生的磁通方向与通正向电流的励磁线圈（13）产生磁通方向一致，两者相互叠加，增大了输出阻尼力的可调范围；当励磁线圈（13）通负向电流时，两者相互抵消，降低了工字型转子磁流变阻尼器的输出阻尼力。
3.根据权利要求1所述的工字型转子磁流变阻尼器，其特征在于：当励磁线圈（13）不通电时，永磁体（5）产生的磁场可以对磁流变液的内部磁性颗粒产生吸引作用，防止内部磁性颗粒的沉降，避免磁流变阻尼器的失效。
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