PL225634B1 - Magnetoreologiczny tłumik drgań skrętnych zintegrowany z elektromagnetycznym przetwornikiem ruchu obrotowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest magnetoreologiczny tłumik drgań skrętnych - zintegrowany z elektromagnetycznym przetwornikiem ruchu obrotowego, stosowany w mechanizmach przenoszących moment obrotowy przy pulsacyjnie zmiennym obciążeniu i wykorzystujący energię elektryczną przetworzoną z energii kinetycznej ruchu obrotowego

Znane są rozwiązania obrotowych tłumików z cieczą magnetoreologiczną, której właściwości szczególnie lepkość - zależą od natężenia oddziaływującego na nią pola magnetycznego, które wytwarzane jest przez elektromagnesy. Przykładowo, rozwiązania przedstawione w opisach patentowych nr US 2007 215 421 i nr CN 102 146 968 posiadają dwa układy tarcz umieszczonych w obudowie w taki sposób, że mogą względem siebie poruszać się ruchem obrotowym. W szczelinach występujących między tarczami znajduje się ciecz magnetoreologiczna wypełniająca przestrzeń wewnętrzną obudowy. Strumień magnetyczny wytworzony przez uzwojenie nieruchomej cewki przenika przez ciecz magnetyczną zwiększając jej opór ścinania - co powoduje wzrost oporów ruchu między tarczami i działanie tłumiące układu. Wzrost momentu oporu układu można uzyskać przez zwiększenie liczby tarcz napędzających i napędzanych i/lub przez zwiększenie prądu płynącego przez cewkę.

Znany jest również z opisu patentowego nr US 8 193 670 zintegrowany układ zawierający tłumik magnetoreologiczny drgań skrętnych i przetwornik elektromagnetyczny ruchu obrotowego. Urządzenia te zabudowane są na jednym wale i zamknięte w jednej obudowie. Tłumik magnetoreologiczny jest umiejscowiony wewnątrz obudowy cewki generatora lub równolegle do tej cewki. Możliwe jest aktywne działanie układu przez zasilanie przetwornika prądem elektrycznym i wtedy działa on jak silnik elektryczny, albo zasilanie cewki tłumika magnetoreologicznego prądem sterującym opory ruchu tłumika przy jednoczesnym obrocie cewki przetwornika względem magnesów trwałych umieszczonych w nieruchomej obudowie urządzenia powodującym działanie przetwornika jak generator prądu.

Tłumik według niniejszego wynalazku ma, podobnie jak w opisanym powyżej rozwiązaniu sprzężone kinematycznie w ruchu obrotowym tłumik magnetoreologiczny i elektromagnetyczny przetwornik. Istota wynalazku polega na tym, że wał tłumika jest połączony przez sprzęgło z wałem przetwornika, którego magnesy trwałe spolaryzowane są osiowo i osadzone w tulei równolegle do osi o brotu oraz że magnesy sąsiadujące skierowane są przemiennie biegunami magnetycznymi. Powierzchnie czołowe biegunów objęte są ramionami nieruchomego nabiegunnika o przekroju poprzecznym w kształcie litery „U” oraz w którym zabudowana jest cewka.

Korzystnym jest, gdy wał przetwornika wyprowadzony jest przez otwór w nabiegunniku.

W rozwiązaniu według wynalazku cewka sterująca działaniem tłumika jak również cewka generująca SEM przetwornika elektromagnetycznego są umieszczone nieruchomo w korpusach tych urządzeń. Cewka tłumika jest połączona elektrycznie - za pomocą układu kondycjonującego - z przetwornikiem elektromagnetycznym, co umożliwia wykorzystanie SEM powstającej w cewce przetwornika do regulacji charakterystyki tłumika. Przeniesienie ruchu tłumika bezpośrednio na przetwornik elektromagnetyczny, za pomocą bezluzowego sprzęgła łączącego wał tłumika z wałem przetwornika, pozwala na pełne dopasowanie charakterystyki obydwu urządzeń i zwiększenie skuteczności ich działania. Rozwiązanie umożliwia oddzielne użycie obydwu urządzeń oraz zapewnia łatwy montaż.

Rozwiązanie według wynalazku przybliżone jest opisem pokazanego na rysunku, przykładowego wykonania magnetoreologicznego tłumika drgań skrętnych zintegrowanego z elektromagnetycznym przetwornikiem ruchu obrotowego. Figura 1 przedstawia przekrój osiowy zespołu tłumika z przetwornikiem, a na fig. 2 pokazany jest przekrój poprzeczny przetwornika ruchu prowadzony według linii A-A na fig.1.

Magnetoreologiczny tłumik ma obudowę wykonaną z materiału magnetycznego, złożoną z korpusu 1 zamkniętego pokrywą 2. Wewnątrz obudowy znajduje się cewka elektryczna tłumika 3, nawinięta na obwodzie niemagnetycznego pierścienia 4 i umieszczone naprzemiennie magnetyczne tarcze: nieruchome 5 i obrotowe 6. Tarcze nieruchome 5 ustalone są poosiowo na wewnętrznej powierzchni pierścienia 4 przy pomocy pierścieni dystansowych 7, wykonanych z materiału niemagnetycznego. Tarcze obrotowe 6 są osadzone na wale tłumika 8 za pomocą połączenia wielowypustowego. Tarcze obrotowe 6 są rozstawione osiowo przy pomocy wykonanych z materiału niemagnetycznego pierścieni dystansowych 9. Wał tłumika 8, jest osadzony obrotowo w łożyskach tocznych 10. Tarcze nieruchome 5 i tarcze obrotowe 6 są rozmieszczone względem siebie z zachowaniem szczeliny A między sąsiadującymi, w której znajduje się ciecz MR.

PL 225 634 B1

Elektromagnetyczny przetwornik ruchu składa się z taśmowej cewki elektrycznej przetwornika 11, umieszczonej we wnęce nabiegunnika 12, połączonego nieruchomo z pokrywą 13. Nabiegunnik 12, obejmuje walcowe magnesy trwałe 14, o polaryzacji osiowej umieszczone w tulei 15, połączonej z obrotowym korpusem 16, ustalonym osiowo na wale przetwornika 17, za pomocą nakrętki 18. Wał 17, umieszczony w osiowym otworze nabiegunnika 12 jest osadzony korzystnie w łożyskach tocznych 19, z których jedno jest umieszczone w pokrywie 13, natomiast drugie w płycie 20. Pokrywa 13 i płyta 20 są połączone obudową 21. Nabiegunnik 12 jest wykonany z materiału magnetycznego, natomiast pokrywa 13, tuleja 15, obrotowy korpus 16, wał 17, płyta 20 i obudowa 21 są wykonane z materiałów niemagnetycznych. Elektromagnetyczny przetwornik ruchu jest połączony sztywno z tłumikiem m agnetoreologicznym za pomocą tulei 22. Wał przetwornika 17 jest połączony z wałem tłumika 8 za p omocą sprzęgła 23. W tulei 22 jest wykonane wycięcie B, umożliwiające montaż sprzęgła 23. Cewka przetwornika 11 jest połączona przewodem 24 z układem kondycjonowania 25, który za pośrednictwem przewodu 26, zasila prądem elektrycznym cewkę obrotowego tłumika 3.

Na figurze 2 rysunku przedstawiającym przekrój poprzeczny elektromagnetycznego przetwornika ruchu pokazany jest nabiegunnik 12 cewki, z ramionami 27.

Podczas pracy zespołu, obrót wału tłumika 8 powoduje przemieszczanie tarcz obrotowych 6 względem tarcz nieruchomych 5 i ścinanie cieczy MR znajdującej się w szczelinach A między nimi. Lepkość cieczy MR w szczelinach jest sterowana polem magnetycznym, wytwarzanym przez prąd elektryczny płynący przez uzwojenie cewki tłumika 3. Jednocześnie, ruch obrotowy tarczy tłumika 6 i wału 8 wywołuje obrotowy ruch ferromagnetycznego nabiegunnika 12 i magnesów trwałych 14 względem cewki przetwornika 11. W wyniku w cewce 11 jest indukowane napięcie elektryczne, które doprowadzane przewodem 24 do układu kondycjonowania 25 i dalej przewodem 26 do cewki tłumika 3 umożliwia sterowany przebieg zmiany charakterystyki tłumienia w zależności od warunków pracy tłumika.

Claims (2)

1. Magnetoreologiczny tłumik drgań skrętnych zintegrowany z elektromagnetycznym przetwornikiem ruchu obrotowego, zawierający układ usytuowanych naprzemiennie tarcz nieruchomych i tarcz obrotowych, rozdzielonych szczeliną wypełnioną cieczą magnetoreologiczną oraz objętych koncentrycznie cewką elektromagnetyczną, połączony obrotowo z przetwornikiem zawierającym zespół m agnesów trwałych przemieszczanych względem nabiegunnika, w którym zabudowana jest cewka, znamienny tym, że wał tłumika (8) jest połączony przez sprzęgło (23) z wałem przetwornika (17) którego magnesy trwałe (14) spolaryzowane są osiowo i osadzone w tulei (15) równolegle do osi obrotu oraz że magnesy sąsiadujące mają skierowane przemiennie bieguny magnetyczne (NS, SN, NS...), przy czym powierzchnie czołowe biegunów objęte są ramionami nieruchomego nabiegunnika (12) o przekroju poprzecznym w kształcie litery „U” oraz w który m zabudowana jest cewka przetwornika (11).

2. Tłumik według zastrz. 1, znamienny tym, że wał przetwornika (17) prowadzony jest przez otwór w nabiegunniku (12).