一种电流变阻尼器制造技术

本发明专利技术公开了一种电流变阻尼器，包括内负极板组件、活塞组件、底盖1、外筒、正极板安装座、负极板安装座、M个正极板组件、N个外负极板组件，正、负极板组成多层圆柱状腔体，在施加高压直流电场后形成阻尼特性，极板之间有高压绝缘塑料条用于控制极板间隙，并隔离出多个独立腔室用于不同流动方向的阻尼控制；活塞组件中复位弹簧用于将活塞恢复到中间位置，并提供缓冲功能；由HALBACH列阵和电磁线圈绕组以及活塞和中轴组成的闭环磁路实现活塞位置的测量，作为油缸活塞的位置或速度度信号用于电流变可变阻尼力的控制需要。本发明专利技术通过管路连接串联于油缸和蓄能器之间，适用于对安装空间要求严格的环境下，尤其适用于有主动控制需求的减振环境。

【技术实现步骤摘要】
一种电流变阻尼器
本专利技术属于阻尼器
，特别涉及一种电流变阻器，适用于车辆、兵器、航空、船舶、工业、建筑、桥梁等行业。
技术介绍
地震、随机风载荷、路面不平、发动机激励、火炮发射冲击力等载荷作用结构时，结构将吸收大量的外部能量，且结构因受迫振动而出现结构动力学响应。当结构响应超出其本身的变形能力时，结构被破坏或损伤，如受地震作用下房屋的倒塌、受随机风载荷作用下拉索的断裂；受路面不平激励下车架结构的开裂等。为保证结构的安全性，研究人员提出结构振动控制的概念，通过在系统中适当的部位设置耗能装置来减小结构的动力学响应，从而保证结构的安全。工程结构减振的原理是在外部激励强迫振动时减振装置产生阻尼力，将激励能量进行耗散；隔振则是组织振动能量传递进入系统内。最常见、有效的能量耗散元件是流体阻尼器。流体阻尼器对结构振动控制的研究二十世纪八十年代末，目前在各个行业领域中已广泛使用，传统的流体阻尼器结构决定了其阻尼无法调节是固定阻尼特性的，因此无法根据外部激励的变化做出改变，当外部激励状态超出设计范围时，其减振效果大大降低，工程性能无法满足设计指标要求，具有主动控制的智能阻尼器可实现阻尼大小的实时变化，可有效满足工程设计需要。具有主动控制的液体阻尼器有电流变型和磁流变型。中国公布的CN103758911B的磁流变油气悬架阻尼器采用小孔内磁流变液受磁场控制的原理实现阻尼，产生电磁场的线圈封闭在结构内部，阻尼在长时程控制过程中电磁线圈产生的热量无法散耗，对阻尼的控制能力会降低，系统的可靠性不高。电流变阻尼器是利用新型的智能电流变液体，利用电流变在外部电场控制时阻尼的可变特性。将电流变阻尼器设计在减振或缓冲系统中，达到振动系统的刚度与阻尼均可控，从而实现满足抵抗外部不确定性载荷作用下降低结构动力学响应的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电流变阻器，解决了电磁力主动控制的阻尼器热量积聚后电磁力衰退的问题，并实现在结构尺寸改变不大的情况下获得更大的阻尼力控制范围。实现本专利技术的技术解决方案为：一种电流变阻尼器，包括内负极板组件、活塞组件、底盖、外筒、正极板安装座、负极板安装座、M个正极板组件、N个外负极板组件，M≥1，N≥0，其中内负极板组件、活塞组件、M个正极板组件、N个外负极板组件均设置在外筒内，正极板安装座设置在外筒顶面，通过外筒顶面收口限位固连，底盖顶面沿着内侧壁设有一圈第一凹槽，外筒设置在上述第一凹槽内，外筒的外壁与底盖的内壁固连，底盖上偏心设有负极接线端子孔，负极板安装座位于外筒下部，与外筒内壁紧密配合，且与底盖的凹槽内壁顶面接触，活塞组件沿外筒的中心轴线设置，且顶面和底面分别伸入正极板安装座和负极板安装座，活塞组件、外筒、正极板安装座和负极板安装座之间形成第I环形空腔，内负极板组件、M个正极板组件、N个外负极板组件均设置在第I环形空腔内，内负极板组件位于最内侧，其外侧设有一个正极板组件，上述正极板组件向外筒方向交替设置N个外负极板组件和M-1个正极板组件，所述外筒上开有进油口，进油口外接蓄能器。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)在不改变结构长度的情况下，采用多回路结构设计，增大了电极板的有效长度。(2)通过多层正、负极板交替布置即可实现多回路结构设计，根据不同的阻尼力的需求可实现结构的系列化设计。(3)采用绝缘塑料条分隔正、负极板的腔室，提高了结构的刚度与强度，保证了正、负极板间隙值，调整绝缘塑料条的位置改变腔室空间的大小。(4)系统中设置有活塞复位机构通过非线性螺旋弹簧将活塞恢复到中间位置，并提供缓冲功能；(5)采用绝缘塑料条分隔出了两条正反流动的主回路，在回路中设置的有内、外单向阀，保证通道内的电流变流体只能在回路中沿单一方向流动。当无需主动控制时，可通过内、外单向阀内弹簧预紧力，即实现在不同流动方向的阻尼特性的需要。(6)正反回路有不同阻尼特性曲线设计的需要时，可通过不同腔室的大小改变实现也可通过当外部加载不同等级的高压电实现。(7)中轴内的电磁线圈，活塞和HALBACH列阵组成的磁通路构成了改进型LVDT传感器，电磁线圈输出端的感应电压大小变化即反映了活塞的位置与运动速度信息，这些信息用于改变控制电流变正负极板上的高压电的电压大小，从而实现阻尼的主动控制；这种结构设计更简便、轻巧，集成度更高。附图说明图1为本专利技术电流变阻尼器结构示意图。图2为本专利技术正极板与内负极板、外负极板间相位关系图。图3为本专利技术电流变阻尼器在内单向阀安装座处剖视图。图4为本专利技术电流变阻尼器在外单向阀处剖视图。图5为本专利技术LVDT磁路局部放大图。图6为本专利技术电流变阻尼器与外部油缸、蓄能器连接关系图。图7为本专利技术二层极板结构及电流变结构参数与螺旋簧结构参数图。图8为本专利技术四层极板电流变结构图。图9为本专利技术五层极板电流变结构图。图10为本专利技术基础运动的电流变阻尼器减振系统原理图。图11为本专利技术减振系统组合原理图。图12为本专利技术电流变阻尼器在火炮制退与复进机中的应用示例图。图13为本专利技术电流变阻尼器在桥梁中的应用示例图。具体实施方式本电流变阻尼器用来控制在外力作用下油缸活塞相对于油缸运动时主动阻尼力的需要，下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述，目的是帮助本领域的技术人员对本专利技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施，其结构如图1所示。结合图1至图11，本专利技术所述的电流变阻尼器包括内负极板组件、活塞组件、底盖1、外筒5、正极板安装座14、负极板安装座2、M个正极板组件、N个外负极板组件，M≥1，N≥0，其中内负极板组件、活塞组件、M个正极板组件、N个外负极板组件均设置在外筒5内，正极板安装座14设置在外筒5顶面，通过外筒5顶面收口限位固连，底盖1顶面沿着内侧壁设有一圈第一凹槽，外筒5设置在上述第一凹槽内，外筒5的外壁与底盖1的内壁固连，底盖1上偏心设有负极接线端子孔，负极板安装座2位于外筒5下部，与外筒5内壁紧密配合，且与底盖1的凹槽内壁顶面接触，活塞组件沿外筒5的中心轴线设置，且顶面和底面分别伸入正极板安装座14和负极板安装座2，活塞组件、外筒5、正极板安装座14和负极板安装座2之间形成第I环形空腔，内负极板组件、M个正极板组件、N个外负极板组件均设置在第I环形空腔内，内负极板组件位于最内侧，其外侧设有一个正极板组件，上述正极板组件向外筒5方向交替设置N个外负极板组件和M-1个正极板组件，使得正极与负极交替布置，结合图1和图6，所述外筒5上开有进油口19，进油口19外接蓄能器36。所述正极板安装座14自底面向上开有一个孔径依次减小的第一二阶通孔，其位于下方的孔为第一阶通孔，第一阶通孔内壁开有一圈第一密封圈安装槽，正极板安装座14底面开有一圈第二凹槽，所述第二凹槽外壁高度小于内壁高度，第二凹槽底面向上开有一个正极接线端子通孔，正极板安装座14上设有出油口15，用于连接外部油缸34，所述出油口15位于第二凹槽和第一二阶通孔之间，所述正极板安装座14外侧壁上开有一圈第二密封圈安装槽。所述负极板安装座2包括圆形底座、第一环形凸块、第二环形凸起、外单向阀31和负极接线端子33，第一环形凸块固定在圆形底座的外侧壁，第二环形凸起固定在第一环形凸块顶面，两者外壁面共面，圆形底座上紧贴第一环形凸块内壁设有一圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流变阻尼器，其特征在于：包括内负极板组件、活塞组件、底盖（1）、外筒（5）、正极板安装座（14）、负极板安装座（2）、M个正极板组件、N个外负极板组件，M≥1，N≥0，其中内负极板组件、活塞组件、M个正极板组件、N个外负极板组件均设置在外筒（5）内，正极板安装座（14）设置在外筒（5）顶面，通过外筒（5）顶面收口限位固连，底盖（1）顶面沿着内侧壁设有一圈第一凹槽，外筒（5）设置在上述第一凹槽内，外筒（5）的外壁与底盖（1）的内壁固连，底盖（1）上偏心设有负极接线端子孔，负极板安装座（2）位于外筒（5）下部，与外筒（5）内壁紧密配合，且与底盖（1）的凹槽内壁顶面接触，活塞组件沿外筒（5）的中心轴线设置，且顶面和底面分别伸入正极板安装座（14）和负极板安装座（2），活塞组件、外筒（5）、正极板安装座（14）和负极板安装座（2）之间形成第I环形空腔，内负极板组件、M个正极板组件、N个外负极板组件均设置在第I环形空腔内，内负极板组件位于最内侧，其外侧设有一个正极板组件，上述正极板组件向外筒（5）方向交替设置N个外负极板组件和M‑1个正极板组件，所述外筒（5）上开有进油口（19），进油口（19）外接蓄能器（36）。...

【技术特征摘要】
1.一种电流变阻尼器，其特征在于：包括内负极板组件、活塞组件、底盖（1）、外筒（5）、正极板安装座（14）、负极板安装座（2）、M个正极板组件、N个外负极板组件，M≥1，N≥0，其中内负极板组件、活塞组件、M个正极板组件、N个外负极板组件均设置在外筒（5）内，正极板安装座（14）设置在外筒（5）顶面，通过外筒（5）顶面收口限位固连，底盖（1）顶面沿着内侧壁设有一圈第一凹槽，外筒（5）设置在上述第一凹槽内，外筒（5）的外壁与底盖（1）的内壁固连，底盖（1）上偏心设有负极接线端子孔，负极板安装座（2）位于外筒（5）下部，与外筒（5）内壁紧密配合，且与底盖（1）的凹槽内壁顶面接触，活塞组件沿外筒（5）的中心轴线设置，且顶面和底面分别伸入正极板安装座（14）和负极板安装座（2），活塞组件、外筒（5）、正极板安装座（14）和负极板安装座（2）之间形成第I环形空腔，内负极板组件、M个正极板组件、N个外负极板组件均设置在第I环形空腔内，内负极板组件位于最内侧，其外侧设有一个正极板组件，上述正极板组件向外筒（5）方向交替设置N个外负极板组件和M-1个正极板组件，所述外筒（5）上开有进油口（19），进油口（19）外接蓄能器（36）。2.根据权利要求1所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述正极板安装座（14）自底面向上开有一个孔径依次减小的第一二阶通孔，其位于下方的孔为第一阶通孔，第一阶通孔内壁开有一圈第一密封圈安装槽，正极板安装座（14）底面开有一圈第二凹槽，所述第二凹槽外壁高度小于内壁高度，第二凹槽底面向上开有一个正极接线端子通孔，正极板安装座（14）上设有出油口（15），用于连接外部油缸（34），所述出油口（15）位于第二凹槽和第一二阶通孔之间，所述正极板安装座（14）外侧壁上开有一圈第二密封圈安装槽；所述负极板安装座（2）包括圆形底座、第一环形凸块、第二环形凸起、外单向阀（31）和负极接线端子（33），第一环形凸块固定在圆形底座的外侧壁，第二环形凸起固定在第一环形凸块顶面，两者外壁面共面，圆形底座上紧贴第一环形凸块内壁设有一圈第三凹槽，圆形底座上中心轴线上设有方形凹槽，负极接线端子（33）偏心固定在圆形底座底面，负极接线端子（33）自底盖（1）的负极接线端子孔伸出，第二环形凸起上设有一圈第三密封圈安装槽，第一环形凸块外壁上设有第四密封圈安装槽，第一环形凸块内壁向外壁开有一个外单向阀安装孔，用于安装外单向阀（31）。3.根据权利要求1-2中任意一项所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述活塞组件包括中轴（6）、活塞（8）、绝缘套（7）、上复位弹簧（9）、上复位弹簧安装座（11）、下复位弹簧（26）、下复位弹簧安装座（27）、内单向阀安装座（28）、卡簧（29）、内单向阀（4）和电磁线圈20，中轴（6）外壁由上向下依次串联有上复位弹簧安装座（11）、上复位弹簧（9）、活塞（8）、下复位弹簧（26）、下复位弹簧安装座（27）、内单向阀安装座（28）和卡簧（29）；绝缘套（7）套在活塞（8）上，与负极板组件的内壁间隙配合；中轴（6）为筒形，其底面封口，顶部设有环形上轴肩，环形上轴肩与正极板安装座（14）的第一阶通孔紧密配合，中轴（6）的底面中心设有一个方形下轴肩，方形下轴肩与负极板安装座（2）的方形凹槽紧密配合，电磁线圈20固定在中轴（6）的内壁，中轴（6）接近下轴肩的外壁面开有第一环形凹槽，卡簧（29）设置在第一环形凹槽内，在中轴下轴肩处沿中轴（6）外壁面铣一个平面，所述平面高度在第一环形凹槽之上，平面不将中轴（6）铣穿，平面与中轴（6）外壁面形成第三轴肩，平面与第三轴肩用于内单向阀安装座（28）的安装与定位。4.根据权利要求3中任意一项所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述上复位弹簧安装座（11）采用中空的二阶阶梯套筒，位于下方的套筒直径小，上复位弹簧安装座（11）顶面与正极板安装座（14）底面紧密配合，上复位弹簧（9）上端套在直径小的套筒上，上复位弹簧安装座（11）对上复位弹簧（9）的上端限位；下复位弹簧安装座（27）采用中空的二阶阶梯套筒，位于上方的套筒直径小，下复位弹簧（26）下端套在直径小的套筒上，对下复位弹簧（26）下端限位，下复位弹簧安装座（27）底面与内单向阀安装座（28）顶面紧密配合；上复位弹簧（9）为非线性螺旋簧，其外形呈锥形，上复位弹簧（9）的上下面均铣平，顶面为小头端，底面为大头端；下复位弹簧（26）结构与上复位弹簧（9）一致，安装方向相反，顶面为大头端，底面为小头端；内单向阀安装座（28）为长条状，两端外壁为圆弧形，中心处开有与中轴（6）形状匹配的中心孔，由中心孔向两个圆弧形外壁分别开有单向阀安装孔，用于安装内单向阀（4）；将内单向阀安装座（28）的长轴设为y轴，短轴设为x轴，按照象限排序，第一象限为第一区间，以此类推。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述内负极板组件包括自内向外依次设置的HALBACH列阵（21）、内负极板（23）、负极板内绝缘密封塑料片（37）、第一环形密封圈和四根负极板绝缘塑料条（10）；内负极板（23）为薄壁圆筒，其底面插入第三凹槽，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢继鹏，杨国来，陈飞，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32