CN107387631A - 一种自感磁阻式电磁阻尼器 - Google Patents

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周刘彬
***
郭寒贝
刘记心
杨恺
陶襄樊
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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Abstract

本发明公开了一种自感磁阻式电磁阻尼器，属于振动噪声控制技术领域。该阻尼器包括外壳定子组件和内部动子组件，外壳定子组件和内部动子组件装配在一起，内部动子组件相对于外壳定子组件自由移动，所述内部动子组件内的软磁性金属磁轭和线圈在外壳定子组件产生的磁场中运动，分别产生电涡流和阻碍线圈切割磁感线运动的洛仑兹力，同时产生阻碍软磁性金属磁轭切割磁感线运动的电磁力，且该电磁力远大于洛仑兹力。本发明的阻尼器能输出比传统电磁阻尼器大很多的阻尼力，同时兼具良好的抗摇摆和抗冲击性能，具有很强的工程适用性。

Description

一种自感磁阻式电磁阻尼器
技术领域
本发明属于振动噪声控制技术领域，特别涉及一种自感磁阻式电磁阻尼器。
背景技术
减振器是车辆悬挂***中的主要阻尼元件，它对于车辆的平顺性和安全性均有重要的作用。目前，车辆上使用的减振器大多数是双向作用筒式液压减振器，对液压减振器的最大的制约因素是产生的最大阻尼力受着油压的限制以及油温升高对密封性能的影响。为改善减振器的这种状况，国内外进行了一系列的采用新型功能材料作为阻尼介质，如磁流变和电流变等。另一方面液压减振器设计成可变阻尼时，技术要求高，结构非常复杂，可靠性差，因此研制新结构的主动或者半主动阻尼器就非常有必要。
电磁阻尼器结构简单，可靠性好，在各个方面有着得天独厚的优点。目前电磁阻尼器主要有两种，一种是利用电磁感应定律，让金属板在磁场中运动产生电涡流并转化为电阻热而耗散掉；另一种是利用闭合导线在切割磁感线运动时产生感生电动势，进而在闭合导线中感生电流，并产生阻碍线圈切割磁感线运动的洛仑兹力，这和阻尼力总是阻碍运动的原理一样，即利用这种特性在阻尼器中产生阻尼力。但是现有的电磁阻尼器输出的阻尼力不大，工程适用性不强，因此未能得到广泛地工程应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自感磁阻式电磁阻尼器，该阻尼器能输出比传统电磁阻尼器大很多的阻尼力，同时兼具良好的抗摇摆和抗冲击性能，具有很强的工程适用性。
一种自感磁阻式电磁阻尼器，该阻尼器包括外壳定子组件和内部动子组件，外壳定子组件和内部动子组件装配在一起，内部动子组件相对于外壳定子组件自由移动，所述内部动子组件内的软磁性金属磁轭和线圈在外壳定子组件产生的磁场中运动，分别产生电涡流和阻碍线圈切割磁感线运动的洛仑兹力，同时产生阻碍软磁性金属磁轭切割磁感线运动的电磁力，且该电磁力远大于洛仑兹力。
进一步地，所述外壳定子组件包括环形永磁体、永磁体上磁轭、永磁体下磁轭和上支架；所述永磁体上磁轭和永磁体下磁轭组合后形成安装环形永磁体的环形空腔，环形永磁体安装在该环形空腔内，所述上支架具有一个圆形的端盖，端盖的中心有导轴。
进一步地，所述内部动子组件包括软磁性金属磁轭、线圈、直线轴承和下支架；所述软磁性金属磁轭的外圆周面上绕制线圈，软磁性金属磁轭通过直线轴承与上支架的导轴活动配合，下支架固定连接在直线轴承上。
线圈和软磁性金属磁轭一起运动时，一方面产生与运动方向相反的洛仑兹力和电磁力，另一方面，软磁性金属磁轭还能将动能转化为电阻热而耗散掉，从而提高减振***的阻尼特性，减小被控对象的振动响应。
有益效果：
1、本发明依据电磁感应定律产生感应电流，并依据磁阻最小原理、兼顾洛仑兹力，产生与运动方向相反的阻尼力，同时还能将动能转化为电阻热而耗散掉，大大提高里阻尼器的输出特性，并优化了其结构，所需的横向空间、高度空间小，兼具良好的的抗摇摆和抗冲击性能，工程应用性很强，。
2、本发明的新型自感磁阻式电磁阻尼器可以与各种减振器进行组合安装使用，也可以单独使用，且安装方式简单可靠，灵活多变，拆装方便，通用程度高。
3、本发明在受到冲击和大幅度摇摆时，由于阻尼器动子通过直线轴承安装在定子导轴上，且直线轴承能承受较大载荷，确保阻尼器能正常工作。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖视图；
图2为本发明的整体结构侧视图；
图3为本发明的整体结构俯视图；
图4为本发明的整体结构仰视图；
图5、6为本发明的工作原理示意图。
其中，1-软磁性金属磁轭、2-线圈、3-环形永磁体、4-永磁体上磁轭、5-紧固螺栓、6-上支架、7-直线轴承、8-永磁体下磁轭、9-下支架。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1-4所示，本发明提供了一种自感磁阻式电磁阻尼器，该阻尼器包括外壳定子组件和内部动子组件，外壳定子组件由环形永磁体3、永磁体上磁轭4、紧固螺栓5、上支架6和永磁体下磁轭8组成；内部动子组件由软磁性金属磁轭1、线圈2、下支架9和两个直线轴承7组成；
永磁体上磁轭4和永磁体下磁轭8组合后形成安装环形永磁体3的环形空腔，环形永磁体3安装在该环形空腔内，上支架6具有一个圆形的端盖，端盖的中心有导轴，上支架6通过紧固螺栓5与永磁体上磁轭4的上端固定连接。
软磁性金属磁轭1的外圆周面上绕制线圈2，软磁性金属磁轭1通过两个直线轴承7与上支架的导轴活动配合，下支架9固定连接在下端的直线轴承7上。
动子组件上的直线轴承7可以在阻尼器上支架6的导轴上***，并保证动子和定子的工作间隙为1mm。
安装步骤如下：在软磁性金属磁轭1上绕制线圈2；通过紧固螺栓5把2个直线轴承7和下支架9固定在软磁性金属磁轭1上，完成阻尼器动子组件安装；把环形永磁体3固定在永磁体上磁轭4上，并装入永磁体下磁轭8；通过紧固螺栓5把安装好的环形永磁体3及其上下磁轭固定在上支架6上，完成阻尼器定子组件安装；把安装好的动子组件安装在定子组件的导轴上。
工作原理如附图5和6所示：环形永磁体、永磁体上下磁轭和软磁性金属磁轭产生图示的S←N→S的磁场，当内部线圈和软磁性金属磁轭向下运动时，由法拉第电磁感应定律可知，导线在切割磁感线运动时会产生感生电动势，用右手定则可以确定其在线圈中产生的感应电流方向，如图5所示，根据左手定则可以判断出线圈产生如图5所示的洛仑兹力，同时线圈中的感应电流在软磁性金属磁轭中产生如图5所示的磁场，该磁场与环形永磁体形成的磁场产生电磁力，方向如图5所示，即感应电流产生的洛仑兹力和电磁力同向且与线圈运动方向相反，同时软磁性金属磁轭在磁场中运动会产生电涡流转化为电阻热而耗散掉。当内部线圈和软磁性金属磁轭向上运动时，由法拉第电磁感应定律可知，导线在切割磁感线运动时会产生感生电动势，用右手定则可以确定其在线圈中产生的感应电流方向，如图6所示，根据左手定则可以判断出线圈产生如图6所示的洛仑兹力，同时线圈中的感应电流在软磁性金属磁轭中产生如图6所示的磁场，该磁场与环形永磁体形成的磁场产生电磁力，方向如图6所示，即感应电流产生的洛仑兹力和电磁力同向且与线圈运动方向相反，同时软磁性金属磁轭在磁场中运动会产生电涡流转化为电阻热而耗散掉。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自感磁阻式电磁阻尼器，该阻尼器包括外壳定子组件和内部动子组件，其特征在于，所述外壳定子组件和内部动子组件装配在一起，内部动子组件相对于外壳定子组件自由移动，所述内部动子组件内的软磁性金属磁轭和线圈在外壳定子组件产生的磁场中运动，分别产生电涡流和阻碍线圈切割磁感线运动的洛仑兹力，同时产生阻碍软磁性金属磁轭切割磁感线运动的电磁力，且该电磁力远大于洛仑兹力。
2.如权利要求1所述的自感磁阻式电磁阻尼器，其特征在于，所述外壳定子组件包括环形永磁体、永磁体上磁轭、永磁体下磁轭和上支架；所述永磁体上磁轭和永磁体下磁轭组合后形成安装环形永磁体的环形空腔，环形永磁体安装在该环形空腔内，所述上支架具有一个圆形的端盖，端盖的中心有导轴。
3.如权利要求2所述的自感磁阻式电磁阻尼器，其特征在于，所述内部动子组件包括软磁性金属磁轭、线圈、直线轴承和下支架；所述软磁性金属磁轭的外圆周面上绕制线圈，软磁性金属磁轭通过直线轴承与上支架的导轴活动配合，下支架固定连接在直线轴承上。
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