CN102425636A - 一种新型磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型磁流变阻尼器，包括工作缸体、活塞杆和设置于工作缸体内的活塞，活塞同轴套设于活塞杆外，活塞杆带动活塞在工作缸体内运动，工作缸体内设置有两个密封体，两个密封体之间的区域构成活塞的运动区域，活塞的运动区域内充满磁流变液，活塞上沿其周向设置有两个轴向分布的活塞环形凹槽，活塞环形凹槽内设置有永磁环，永磁环外设置有环形绝缘层，环形绝缘层外绕设有励磁线圈，励磁线圈的外周围与工作缸体的内周壁接触，优点在于通过在活塞的活塞槽内设置永磁环，再在永磁环外设置励磁线圈，这样磁流变阻尼器工作时可有效增强励磁线圈通过电流时的磁场，从而能够增强工作缸体内处于可控状态的磁流变液的阻尼力。

Description

一种新型磁流变阻尼器

技术领域

 本发明涉及一种阻尼器，尤其是涉及一种新型磁流变阻尼器。

背景技术

斜拉索桥由于受到风、风雨或者外来其它载荷的作用，会使斜拉索产生较大幅度的振动，从而导致斜拉索产生疲劳现象，缩短其寿命，甚至会引起桥梁倒塌等重大事故。因此，为了减小斜拉索的振动，对斜拉索的振动采取了各种控制措施，其中比较常见的方法是：通过阻尼器吸收能量的方式来达到减振的目的。

近几十年来，利用磁流变或电流变技术的可控阻尼器发展越来越迅速，磁流变阻尼器或电流变阻尼器在振动控制领域的应用也越来越广，其可控的减振性能在车辆工程、航天航空、土木工程、体育器材等有着重要的作用。

磁流变阻尼器是一种在工程应用上减振效果比较显著的智能减振器件，其阻尼力的大小能够通过控制电源进行远程无级调节。磁流变阻尼器使用的磁流变液的主要成分为软磁性颗粒、母液以及为了防止软磁性颗粒沉降而添加的在总组分中所占比例很少的添加剂，磁流变液在外磁场的作用下能在瞬间（毫秒级）从自由液体转变为半固体，呈现可控的屈服强度，而且这种变化是可逆的。

目前，常见的磁流变阻尼器通常包括工作缸体、活塞、励磁线圈和活塞杆，活塞设置于工作缸体内，励磁线圈设置于活塞的活塞槽内，活塞杆与活塞固定连接，工作缸体内充满磁流变液，活塞的外周壁与工作缸体的内周壁之间的空隙构成磁场的阻尼通道，这种磁流变阻尼器利用了磁流变液的流变特性，设置了磁场的阻尼通道，当活塞与工作缸体发生相对运动时，则会挤压工作缸体内的磁流变液，使其从阻尼通道流过，当阻尼通道内没有磁场作用时，磁流变液为粘性流体，若对阻尼通道施加磁场，阻尼通道内的磁流变液发生硬化成为粘塑性体，导致活塞运动的阻尼力增大。这种磁流变阻尼器具有以下优点：1）可以通过调节磁场强度改变磁流变液的屈服强度，从而实现调节阻尼力大小的目的；2）可在励磁线圈的电流的控制下输出所需的阻尼力矩，具有控制简单、无机械冲击、机械磨损小和噪声低等特点，可广泛应用于机械传动的联轴器、离合器／制动器以及张力控制***等。但这种磁流变阻尼器工作时励磁线圈通过电流时的磁场相对较弱，磁流变液的可控阻尼效果还有待提高；另一方面，励磁线圈通电流时的磁场分布不均匀，磁流变阻尼器的***控制电路的响应速度不够快，影响了工作安全特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效增强磁流变液的阻尼力，且结构简单、工作稳定可靠、使用寿命长的新型磁流变阻尼器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种新型磁流变阻尼器，包括工作缸体、活塞杆和设置于所述的工作缸体内的活塞，所述的活塞同轴套设于所述的活塞杆外，所述的活塞的外径小于所述的工作缸体的内径，所述的活塞杆带动所述的活塞在所述的工作缸体内运动，所述的工作缸体内设置有两个密封体，两个所述的密封体之间的区域构成所述的活塞的运动区域，所述的活塞的运动区域内充满磁流变液，其特征在于所述的活塞上沿其周向设置有两个轴向分布的活塞环形凹槽，所述的活塞环形凹槽内设置有永磁环，所述的永磁环的内周壁与所述的活塞环形凹槽的轴向周壁相接触，两个所述的永磁环以磁极异向放置，所述的永磁环外设置有环形绝缘层，所述的环形绝缘层外绕设有励磁线圈，所述的励磁线圈的外周围设置有密封绝缘层，所述的密封绝缘层的外周壁与所述的工作缸体的内周壁接触。

两个所述的励磁线圈反向串联。

所述的活塞杆上沿其径向设置有第一定位通孔，所述的活塞上沿其径向设置有第二定位通孔，所述的第一定位通孔和所述的第二定位通孔共同穿设有一根定位销，所述的活塞杆通过所述的定位销与所述的活塞固定连接。

所述的活塞杆中设置有引线孔，所述的励磁线圈的引出线穿过所述的引线孔引出所述的工作缸体外，所述的励磁线圈的引出线通过密封胶固定于所述的引线孔的内周壁上。

所述的工作缸体的尾部内设置有与所述的活塞杆的尾部配合的导向管。

所述的工作缸体上设置有磁流变液引入通孔，所述的磁流变液引入通孔中设置有密封塞。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明的磁流变阻尼器通过在活塞的活塞槽内设置永磁环，再在永磁环外设置励磁线圈，这样磁流变阻尼器工作时可有效增强励磁线圈通过电流时的磁场，从而能够增强工作缸体内处于可控状态的磁流变液的阻尼力。

2）本发明的磁流变阻尼器将分别设置于两个永磁环外的两个励磁线圈反向串联，这样大大优化了励磁线圈通电流时的磁场，即使得整个活塞上的磁场分布均匀，从而有效地提高了本磁流变阻尼器的安全性，而且还可减小本磁流变阻尼器的***控制电路的响应时间，增大其响应速度。

3）本发明的磁流变阻尼器结构简单，且在工作状态下流变特性良好，不仅保证了工作稳定性，而且也延长了使用寿命。

附图说明

图1为本发明的磁流变阻尼器的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图1的B-B向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提出的一种新型磁流变阻尼器，如图所示，其包括工作缸体1、活塞杆2和设置于工作缸体1内的活塞3，工作缸体1的首尾两端分别设置有压紧密封端盖11，如可采用密封的压紧螺栓等，活塞杆2的部分杆***于工作缸体1内，活塞杆2的头部连接有双支耳41，设置于工作缸体1的尾端的压紧密封端盖11上连接有单支耳42，活塞3同轴套设于活塞杆2外，活塞3的外径略小于工作缸体1的内径，工作缸体1的内径与活塞3的外径之间的间隙构成阻尼通道，活塞杆2带动活塞3在工作缸体1内运动，工作缸体1内设置有两个密封体5，两个密封体5之间的区域构成活塞3的运动区域，活塞3的运动区域内充满磁流变液6，活塞3上沿其周向设置有两个轴向分布的活塞环形凹槽31，活塞环形凹槽31内设置有永磁环32，永磁环32的内周壁与活塞环形凹槽31的轴向周壁相接触，两个永磁环32以磁极异向放置，永磁环32外设置有环形绝缘层33，环形绝缘层33外绕设有励磁线圈34，励磁线圈34的外周围设置有密封绝缘层36，密封绝缘层36的外周壁与工作缸体1的内周壁接触，即励磁线圈34全面覆盖工作缸体1的内径与活塞3的外径之间的间隙。本磁流变阻尼器通过在活塞环形凹槽31内添置永磁环32，永磁环32的内周壁与活塞环形内槽31的轴向周壁相接触，再在永磁环32外设置励磁线圈34，这样永磁环32与励磁线圈34的有效配合使得磁场效果增益，同时设置的励磁线圈34全面覆盖了活塞3的外径与工作缸体1的内径之间的间隙，这样活塞3的外径与工作缸体1的内径之间的间隙内的磁流变液的粘度最高，此时活塞3产生的磁场强度最大，本磁流变阻尼器输出的阻尼力最大。本磁流变阻尼器通过在永磁环32与励磁线圈34之间设置一层环形绝缘层33，可使永磁环32与励磁线圈34间的漏磁很小。

在此具体实施例中，活塞3采用电工纯铁。

在此具体实施例中，两个励磁线圈34采用反向串联的方式进行缠绕。两个励磁线圈34反向串联不仅可使整个活塞3上的磁场分布均匀，从而增大磁流变阻尼器的可控阻尼力和可调系数，避免了磁场过早饱和的现象，而且当两个励磁线圈34正常工作时，反向串联电路只需输入单倍的线圈电流即可，可减小磁流变阻尼器的***控制电路的负担和电能消耗，从而减小***控制电路的响应时间，增大其响应速度。

在此具体实施例中，活塞杆2上沿其径向设置有第一定位通孔25，活塞3上沿其径向设置有第二定位通孔35，第一定位通孔25和第二定位通孔35共同穿设有一根定位销7，活塞杆2通过定位销7与活塞3固定连接。

在此具体实施例中，活塞杆2中设置有引线孔21，励磁线圈34的引出线341穿过引线孔21引出工作缸体1外，励磁线圈34的引出线341通过密封胶22固定于引线孔21的内周壁上。

在此具体实施例中，工作缸体1的尾部内设置有与活塞杆2的尾部配合的导向管8。

在此具体实施例中，工作缸体1上设置有磁流变液引入通孔91，磁流变液引入通孔91中设置有密封塞92，密封塞92也可用带密封圈的螺栓替代。

本发明的磁流变阻尼器用于斜拉索桥时，当外界受振动达到预定程度时，本发明的磁流变阻尼器的活塞3与工作缸体1发生相对运动，磁流变液6被挤压通过阻尼通道，在励磁线圈34与永磁环32磁场叠加的作用下磁流变液6瞬间从自由液体转变为半固体，呈现可控的屈服强度，这种变化可逆；当外界磁场振动不明显时，阻尼通道内没有磁场作用，磁流变液6为粘性流体，而当励磁线圈34通过电流增大时，阻尼通道施加磁场增大，阻尼通道内的磁流变液6发生硬化成为粘塑性体，导致活塞3运动的阻尼力增大。因此，调节励磁线圈34通过的电流大小，磁场强度变化可以改变磁流变液6的屈服强度，从而能够调节阻尼器的阻尼力的大小。

Claims (6)

1.一种新型磁流变阻尼器，包括工作缸体、活塞杆和设置于所述的工作缸体内的活塞，所述的活塞同轴套设于所述的活塞杆外，所述的活塞的外径小于所述的工作缸体的内径，所述的活塞杆带动所述的活塞在所述的工作缸体内运动，所述的工作缸体内设置有两个密封体，两个所述的密封体之间的区域构成所述的活塞的运动区域，所述的活塞的运动区域内充满磁流变液，其特征在于所述的活塞上沿其周向设置有两个轴向分布的活塞环形凹槽，所述的活塞环形凹槽内设置有永磁环，所述的永磁环的内周壁与所述的活塞环形凹槽的轴向周壁相接触，两个所述的永磁环以磁极异向放置，所述的永磁环外设置有环形绝缘层，所述的环形绝缘层外绕设有励磁线圈，所述的励磁线圈的外周围设置有密封绝缘层，所述的密封绝缘层的外周壁与所述的工作缸体的内周壁接触。

2.根据权利要求1所述的一种新型磁流变阻尼器，其特征在于两个所述的励磁线圈反向串联。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型磁流变阻尼器，其特征在于所述的活塞杆上沿其径向设置有第一定位通孔，所述的活塞上沿其径向设置有第二定位通孔，所述的第一定位通孔和所述的第二定位通孔共同穿设有一根定位销，所述的活塞杆通过所述的定位销与所述的活塞固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种新型磁流变阻尼器，其特征在于所述的活塞杆中设置有引线孔，所述的励磁线圈的引出线穿过所述的引线孔引出所述的工作缸体外，所述的励磁线圈的引出线通过密封胶固定于所述的引线孔的内周壁上。

5.根据权利要求4所述的一种新型磁流变阻尼器，其特征在于所述的工作缸体的尾部内设置有与所述的活塞杆的尾部配合的导向管。

6.根据权利要求5所述的一种新型磁流变阻尼器，其特征在于所述的工作缸体上设置有磁流变液引入通孔，所述的磁流变液引入通孔中设置有密封塞。

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