具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器

技术领域

本发明涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变液是一种性能优良的智能材料，其在磁场的作用下能够瞬间由流动性良好的牛顿流体转变为半固体，并且这种变化具有连续、可控、可逆等特点。利用磁流液的这种特点，制作的磁流变阻尼器具有反应快速、功耗低、结构简单等优异性能，可以作为一种应用前景良好的半主动作动装置，在电子控制和机械系统之间提供简单和快速反应的接口。近年来，磁流变阻尼器被广泛应用于机械、土木、航空航天等领域。

传统的磁流变阻尼器通常将线圈缠绕在活塞的凹槽中，并在活塞外圈部分开设阻尼通道，或者利用活塞外表面与缸体内壁形成阻尼通道。工作过程中，磁流变液在阻尼通道中流动，励磁线圈通电产生垂直于磁流变液流动方向的磁场，进而在磁场的作用下产生可控阻尼力。在磁路未达到饱和的情况下，通过调节通电电流的大小，可以对磁流变阻尼器产生的阻尼力大小进行控制。通过增大阻尼器缸体内径或者减小阻尼通道宽度往往可以提高磁流变阻尼器的最大阻尼出力。然而，增大阻尼器缸体内径会使磁流变阻尼器的体积和重量增大；减小阻尼通道宽度会导致零场状态下的阻尼力大大增加，从而使磁流变阻尼器的可控范围大大减小，另外，还容易导致磁流变液在阻尼通道中发生堵塞现象。

因此，十分有必要对传统磁流变阻尼器的结构形式进行改进，设计一种结构紧凑、输出可控阻尼力大、阻尼力调节范围宽的磁流变阻尼器。这有利于扩宽磁流变阻尼器的工程应用前景。

发明内容

为了克服背景技术中提到的问题，并且结合磁流变阻尼器的实际使用要求，本发明提出一种结构紧凑、阻尼性能良好的具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器，其能够降低磁流变阻尼器的体积和重量，并增大磁流变阻尼器的最大出力和阻尼力可控范围。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器，包括：端盖、活塞杆、注液孔、缸盖、密封圈1、密封圈2、导磁环1、导磁环2、导磁环3、励磁线圈、导磁环4、导磁环5、密封圈3、密封圈4、密封圈5、密封圈6、螺钉、排气孔、活塞端盖1、阻磁环1、阻磁环2、阻磁环3、阻磁环4、导线孔、活塞端盖2以及缸体；缸体、缸盖以及端盖通过螺钉固定连接；缸体与缸盖间隙配合，并通过密封圈1和密封圈2密封；活塞杆的两端分别与缸体和缸盖间隙配合，并通过密封圈3、密封圈4、密封圈5、密封圈6密封；励磁线圈缠绕于活塞杆的绕线槽中，其引线由活塞杆上的导线孔引出；导磁环1、导磁环5以及阻磁环3分别与活塞杆过渡配合；导磁环3、阻磁环1以及阻磁环4分别与阻磁环3过渡配合；导磁环2、导磁环4以及阻磁环2分别与缸体过渡配合；活塞端盖1和活塞端盖2分别通过螺钉与活塞杆固定。

所述的具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器，导磁环1、阻磁环1、导磁环3阻磁环4以及导磁环5交替排列布置；导磁环2、阻磁环2以及导磁环4交替排列布置。

所述的具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器，活塞杆、导磁环1、导磁环2以及导磁环3分别由低碳钢导磁材料制成；其余零件均由不导磁材料制成。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：(1)该具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器，几乎能够在阻尼通道的全长度上产生垂直于磁流变阻尼器的节流通道的磁场，并且磁场集中在阻尼通道内，大大提高阻尼通道的利用效率，能够在不增大磁流变阻尼器的体积和重量的前提下，大大提高磁流变阻尼器的最大阻尼出力。

(2)该具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器，具有与传统磁流变阻尼器相同的阻尼通道形式，在零场状态下的阻尼出力并未改变，然而，由于对磁路的改进大大提高该磁流变阻尼器的最大阻尼出力，因此，该具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器具有更大阻尼力可控范围，特别适用于机械、土木、航空航天等领域的减振需求。

附图说明

图1是本发明具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器的结构示意图。

图2是图1的B-B剖视图。

图3是图1的A处放大图。

图4是本发明具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器的磁力线分布图。

附图标记：1-端盖、2-活塞杆、3-注液孔、4-缸盖、5-密封圈1、6-密封圈2、7-导磁环1、8-导磁环2、9-导磁环3、10-励磁线圈、11-导磁环4、12-导磁环5、13-密封圈3、14-密封圈4、15-密封圈5、16-密封圈6、17-螺钉、18-排气孔、19-活塞端盖1、20-阻磁环1、21-阻磁环2、22-阻磁环3、23-阻磁环4、24-导线孔、25-活塞端盖2、26-缸体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

图1所示为本发明具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器的结构示意图，主要包括：端盖、活塞杆、注液孔、缸盖、密封圈1、密封圈2、导磁环1、导磁环2、导磁环3、励磁线圈、导磁环4、导磁环5、密封圈3、密封圈4、密封圈5、密封圈6、螺钉、排气孔、活塞端盖1、阻磁环1、阻磁环2、阻磁环3、阻磁环4、导线孔、活塞端盖2以及缸体。

图2是图1的A-A剖视图，励磁线圈缠绕在活塞杆的凹槽内，其引线通过导线孔引出，然后通过活塞杆的内部和端盖的方槽引出到磁流变阻尼器之外；导磁环和阻磁环之间形成了环形的阻尼通道。

图3是图1的A处放大图，导磁环1、阻磁环1、导磁环3、阻磁环4以及导磁环5交替排列布置，导磁环2、阻磁环2以及导磁环4交替排列布置；导磁环和阻磁环通过两端的活塞端盖进行轴向固定，磁流变液通过活塞端盖以及阻尼通道在腔室Ⅰ和腔室Ⅱ中交换流动。

图4是本发明具有蜿蜒磁路特性的磁流变阻尼器的磁力线分布图，当励磁线圈中通入了一定大小的电流，由于电磁感应效应，会在活塞杆、阻尼通道和导磁环中形成闭合的磁场回路。

上述活塞杆、导磁环1、导磁环2以及导磁环3分别由低碳钢导磁材料制成，其余零件均由不导磁材料制成。

本发明的工作原理如下：通过缸盖上的注液孔向缸体内注入磁流变液，注液的过程中打开缸盖上的排气孔，排除磁流变液中混入的气体，注液完成后封闭注液孔和排气孔。当励磁线圈中没有通入电流时，在外界激励的作用下，磁流变液会通过阻尼通道流动，由于腔室Ⅰ和腔室Ⅱ存在压力差，磁流变阻尼器会产生较小的粘性阻尼力；当向励磁线圈中通入一定大小的电流时，在活塞杆、阻尼通道和导磁环中会形成闭合的磁场回路，阻磁环迫使磁路多次通过阻尼通道，磁场方向与磁流变液的流动方向垂直，此时阻尼通道中磁流变液在磁场的作用下粘度增大，迅速由牛顿流体状态转变为半固体状态，其剪切屈服强度迅速增大并且会随着磁场强度的增大而继续增大，磁流变阻尼器会产生克服磁链作用的可控阻尼力。在磁路达到饱和状态之前，通过调节通入励磁线圈电流的大小，来改变阻尼通道中磁场强度进而调节磁流变液的剪切应力，从而实现对磁流变阻尼器的阻尼出力大小的控制。