CN2659492Y

CN2659492Y - 组合式磁流变旋转阻尼器

Info

Publication number: CN2659492Y
Application number: CN 200320120247
Authority: CN
Inventors: 王桦; 龚兴龙; 张培强; 朱应顺
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2013-12-05

Abstract

本实用新型公开了一种组合式磁流变旋转阻尼器，包括主轴、端盖、励磁线圈、壳体、阻尼片、磁流变液、密封圈等，端盖位于盘形阻尼片的两侧，磁流变液置于主轴、端盖以及阻尼片之间的空腔内，端盖与主轴之间设置密封圈，阻尼片随主轴作旋转运动，端盖上设置绕制励磁线圈的环形凹槽，励磁线圈直接绕于该凹槽中；端盖外周与壳体之间设置主隔磁圈。本实用新型结构简单，作用在阻尼片上的磁场更为均匀，能有效控制充满在旋转阻尼器内腔中的磁流变液的渗漏。整个阻尼器形成有效的磁回路，磁流变密封效果能得到充分实现。

Description

组合式磁流变旋转阻尼器

技术领域

本实用新型涉及使用磁流变液作为阻尼介质的旋转阻尼器。

背景技术

(1)磁流变旋转阻尼器的结构依据励磁线圈与阻尼片的相对位置可以划分为内置式和外置式。就获得相同的阻尼力矩而言，内置式的径向尺寸较大；外置式的轴向尺寸较大。因此，必须根据不同场合的需要选用合适的阻尼器。但在某些场合下要求径向、轴向尺寸都小，目前的阻尼器结构往往不能适用。(2)由于磁流变液在无磁场状况下是可流动的物质，且充满在阻尼器的空腔内，极易产生泄漏，因此必须提高密封的可靠性。目前通常采用耐高温、耐油的密封圈(例如II-2型O型密封圈)，但由于密封圈在器件静置时易产生局部泄漏，而且在多次使用后也会因磨损、疲劳而失效，仍然造成泄漏。

发明内容

本实用新型目的是提供一种密封性能好，尺寸小的新型组合式磁流变旋转阻尼器。

本实用新型的技术解决方案如下：

整个阻尼器包括主轴、端盖、励磁线圈、壳体、阻尼片、磁流变液、密封圈等，端盖位于盘形阻尼片的两侧，磁流变液置于主轴、端盖以及阻尼片之间的空腔内，端盖与主轴之间设置密封圈，阻尼片随主轴作旋转运动，其特征在于：端盖上设置绕制励磁线圈的环形凹槽，励磁线圈直接绕于该凹槽中；端盖外周与壳体之间设置主隔磁圈。

以上述结构为基础，主轴上还设置由副隔磁圈、侧隔磁圈、永久磁铁、磁极和磁流变液组成的环形磁流变密封器件，置于端盖与主轴之间、密封圈外侧；永久磁铁套在轴外，两磁极分别置于永久磁铁的轴向两侧，侧隔磁圈再分别置于磁极的轴向两侧，副隔磁圈则置于永久磁铁及其磁极的外周；磁流变液位于永久磁铁、磁极和主轴之间构成的空腔内。其中所述的永久磁铁为轴向充磁。所述的磁极与主轴之间的间隙小于等于0.5mm。

也就是说，本实用新型的创新之处在于：使用端盖与励磁线圈铁芯合二为一、磁流变密封与密封圈密封两级密封的组合方式构成旋转阻尼器。

(1)采用了端盖和励磁线圈铁芯组合的技术，两者合二为一，端盖3既起到端盖本身的作用、又担当了线圈铁芯的作用，综合了内置式及外置式两者的优势，简化了内部机械结构，同时减小了径向、轴向尺寸，还使得作用在阻尼片上的磁场更为均匀。(2)采用了磁流变密封器件密封和密封圈密封两级组合密封的技术，先由密封圈起到主要密封作用、再由磁流变密封器件起到补充密封作用，使充满在旋转阻尼器内腔中的磁流变液的渗漏得到最为有效的控制。(3)磁流变密封器件中的永久磁铁采用轴向充磁的技术，即磁铁的一个环形端面为N极、另一个环形端面为S极，通过磁极和隔磁圈将磁力线引向主轴，同时对不导磁材料制作的主轴在其设置磁流变密封器件的相应位置进行表面导磁处理，从而保证整个装置形成有效的磁回路，使磁流变密封效果得以充分实现。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的侧向视图(其中，左侧为励磁线圈处的局部剖视，右侧为阻尼片处的局部剖视)；

图3是磁流变密封器件的结构示意图；

图4是本实用新型的磁力线分布示意图(图中带有箭头的虚线)。

具体实施方案

下面结合附图及实例对本实用新型作进一步详细描述(但其结构并不限于此)：

本实用新型的结构装配图如图1、2所示，由主轴1、轴承2、端盖3、励磁线圈4、主隔磁圈5、壳体6、端盖紧定螺钉7和轴承盖紧定螺钉12、阻尼片8、O型密封圈9、磁流变密封器件10(其详细结构如图3所示)、磁流变液11、轴承盖13和注油孔密封螺钉14等构成。将盘形阻尼片8热套在不导磁的不锈钢主轴1上，使阻尼片与主轴之间形成过盈配合，阻尼片随不导磁的不锈钢主轴1绕轴向作旋转运动。端盖位于盘形阻尼片轴向的前后两侧，端盖与主轴之间设置O型密封圈、位于靠近阻尼片的地方。壳体6位于端盖外周、内衬铜质主隔磁圈5，它们采用过盈配合而紧密连接。磁流变液置于由主轴1、端盖3、主隔磁圈5、阻尼片8组成的空腔内。两环形励磁线圈位于盘形阻尼片8的两侧，用漆包线沿端盖3上预留的环形凹槽绕制成环套在端盖上的励磁线圈(即线圈中所产生的磁力线方向与主轴轴向一致)，从端盖侧面的引线孔15处引出导线，使端盖和励磁线圈铁芯合二为一。励磁线圈的内径为φ44mm、外径为φ100mm、匝数为500～600、宽度为14mm。当给励磁线圈4通电时，励磁线圈4产生磁场，这样就会在端盖-磁流变液-阻尼片-磁流变液-端盖-壳体之间形成磁回路。磁流变液在磁场的作用下，其流变性能发生改变，对阻尼片的阻尼作用会随通电电流的增强而增大。因此通过改变励磁电流的大小能实现对作用于磁流变液的磁场强度进行调节，并达到对旋转阻尼器所产生的阻尼力矩的人为控制。

磁流变密封器件由副隔磁圈16、磁极17、永久磁铁18和侧隔磁圈19组成。铜质副隔磁圈：内径为φ38mm、外径为φ42mm、宽度为20mm；铜质侧隔磁圈：内径为φ26mm、外径为φ38mm、宽度为2mm；磁极：内径为φ26mm、外径为φ38mm、宽度为4mm；永久磁铁：内径为φ27mm、外径为φ38mm、宽度为8mm。永久磁铁为钕铁硼、采用轴向充磁，并压入隔磁圈相应的位置上；两个纯铁材料的磁极分别置于永久磁铁环形端面的两侧，构成磁流变密封器件的两个磁极(一个为N极、另一个为S极)。为防止其漏磁或其它磁场的干扰，在磁极的两侧面及外环面用铜质隔磁圈隔磁，通过磁极和隔磁圈将磁力线引向主轴，在永久磁铁-磁极-主轴-磁极之间形成有效的磁回路。在不锈钢主轴上磁流变密封器件作用的相应位置要进行表面导磁处理(轴向宽度18mm，径向深度2mm左右)。磁流变液注入永久磁铁18、磁极17和不锈钢主轴1构成的空腔内，并渗透到磁极与主轴之间的间隙中；由于该间隙中有磁力线，使得磁流变液类固化，从而达到密封的效果。该间隙以小于等于0.5mm为佳。磁流变密封器件应置于密封圈外侧(即不靠近阻尼片的位置)，是对密封圈的密封作用进行补充。

装配时，将磁流变密封器件压入端盖，放入O型密封圈；在壳体的一侧，用6个紧定螺钉连接壳体和一端盖，同时用密封胶密封。把带有阻尼片的旋转轴装入该端盖内，在另一侧用螺钉和密封胶连接另一端盖。往磁流变密封器件中注入磁流变液，压入轴承，装上两轴承盖。最后从壳体的注油孔处向阻尼器内注入磁流变液，并用密封螺钉14密封。

使用时，给两侧的励磁线圈接上直流电源和控制电路，就可实现对旋转阻尼器阻尼力矩的控制和调节。需要注意的是：该阻尼器若久置不用，在通电前要转动旋转主轴，让阻尼片对磁流变液进行充分的搅拌，以克服铁磁颗粒因重力而引起的沉降。

本实用新型具有阻尼力矩大且控制精确、密封性能好，结构简单、响应速度快，使用寿命长，低能耗等优点。适合健身器材使用，能适应不同体质和年龄人的使用要求，特别满足对运动量控制较为严格和精确的特殊群体(如运动员)。

Claims

1、组合式磁流变旋转阻尼器，包括主轴、端盖、励磁线圈、壳体、阻尼片、磁流变液、密封圈等，端盖位于盘形阻尼片的两侧，磁流变液置于主轴、端盖以及阻尼片之间的空腔内，端盖与主轴之间设置密封圈，阻尼片随主轴作旋转运动，其特征在于：端盖上设置绕制励磁线圈的环形凹槽，励磁线圈直接绕于该凹槽中；端盖外周与壳体之间设置主隔磁圈。

2、根据权利要求1所述的组合式磁流变旋转阻尼器，其特征在于主轴上还设置由副隔磁圈、侧隔磁圈、永久磁铁、磁极和磁流变液组成的环形磁流变密封器件，置于端盖与主轴之间、密封圈外侧；永久磁铁套在轴外，两磁极分别置于永久磁铁的轴向两侧，侧隔磁圈再分别置于磁极的轴向两侧，副隔磁圈则置于永久磁铁及其磁极的外周；磁流变液位于永久磁铁、磁极和主轴之间构成的空腔内。

3、根据权利要求2所述的组合式磁流变旋转阻尼器，其特征在于所述的永久磁铁为轴向充磁。

4、根据权利要求2所述的组合式磁流变旋转阻尼器，其特征在于所述的磁极与主轴之间的间隙小于等于0.5mm。