逆变型磁流变阻尼器制造技术

一种逆变型磁流变阻尼器，可应用于建筑结构减振控制及机车减振，它包括有缸体、活塞，与其连接的活塞杆，缸体两端的密封导向装置及缸盖，缸体内腔充有磁流变液并设置有可产生磁场的导磁体和励磁线圈及工作气隙组成的电磁磁路部件，其中缸体由主缸，或主缸和副缸，或主缸和旁通缸组成，特征在于：在磁路部分同时设置励磁线圈和永磁体，由励磁磁场与永磁磁场组成复合磁路，并且电磁磁路中还设置有辅助气隙，以保证在电源切断时，永磁体产生的永磁磁场大部分由工作气隙通过，而使得阻尼器能够工作在大阻尼状态。电磁磁路部件可根据不同的缸体设置在相应的位置。此类阻尼器可与受控结构连接，实现半主动减振控制。本发明专利技术具有节省能源、提高控制效率、能够改善磁流变液稳定性等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型磁流变阻尼器，所提出的逆变型磁流变阻尼器可应用于建筑结构减振控制及机车减振。亦可用于制作用于航天、电子、化工、能源、仪表、医疗、卫生等领域的阻尼器、制动器、离合器、液压阀等。
技术介绍
磁流变阻尼器是一类利用磁流变液作为工作介质的半主动控制装置。磁流变液是由细小的软磁性颗粒分散于载液中形成的随外加磁场变化而具有可控流变特性的悬浮液体；当磁流变液受到磁场作用时，其粘度系数将会随之增加，当其受到强磁场作用时就会变成类似“固体”的状态，流动性消失，一旦去掉磁场后，又变成可以流动的液体。磁流变阻尼器利用磁流变液的流变特性，在阻尼器上设置存在磁场的阻尼通道，当阻尼器活塞与缸体发生相对运动时，则会挤压缸中的磁流变液，使其从阻尼通道流过，当阻尼通道没有磁场作用时磁流变液表现为粘性流体，若对阻尼通道内施加磁场时，阻尼通道内的磁流变液发生硬化而成为粘塑性体，导致活塞运动的阻尼力增大。调节磁场强度可以改变磁流变液的屈服强度，从而可以调节阻尼器的阻尼力的大小。对于现有技术的磁流变阻尼器，无论电磁磁路部件形式上如何复杂，其结构示意图都可如图1表示，励磁线圈1绕制于导磁材料3上，具有一定强度的导磁材料3在阻尼器中构成气隙形式的阻尼通道。当励磁线圈1通电时，在气隙4将建立磁场，处于气隙中的磁流变液将发生“固化”而发生类似相态改变而引起磁流变阻尼器阻尼的改变。现有技术磁流变阻尼器的一种典型结构如图14所示，阻尼器缸体9内充有磁流变液13，中部挖槽的活塞8上绕制有励磁线圈1，励磁线圈1外部设置有保护线圈不受磨损的隔磁护套17，励磁线圈1的引线由中空的活塞杆7引出。当励磁线圈1有电流通过时，在具有一定导磁能力的活塞8和缸体9之间的间隙中将产生磁场，从而引起处于间隙4中的磁流变液的相态改变以改变阻尼器的阻尼。其不足之处是阻尼器通电流时阻尼增大，导致阻尼器工作在大阻尼状态时对能源依赖性增加。对于大多数的工程应用情况，较大阻尼状态对减振控制是比较有利的，维持一定的阻尼力是磁流变阻尼器发挥其控制能力的重要前提。磁流变阻尼器在大阻尼状态需要10～100W左右的电能供应，虽然这种能源需求在大多数情况下是可以满足的，但是如果磁流变阻尼器在日常应用中作为类似被动摩擦阻尼器为受控对象提供一定的刚度和阻尼时，其能源消耗和维护则成为一个推广应用的限制性因素。另外磁流变阻尼器长期处于零磁场状态时磁流变液也易引起凝聚和沉降。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有磁流变阻尼器在日常应用中需要持续的电流供应，在控制律失效时控制效果恶化等缺点，通过在磁流变阻尼器中设置永磁体以建立永磁磁场来保证阻尼器在电源切断时能够工作在大阻尼状态，并且通过励磁线圈调节磁路气隙中磁场的大小，保证阻尼的可调节性。通过合理的设置线圈和永磁体，可以提高磁流变阻尼器的工程实用性和工作可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术对磁流变阻尼器磁路部分进行了改造，基本构思是在磁路部分同时设置励磁线圈和永磁体，由励磁磁场与永磁磁场组成复合磁路，在线圈不通过电流时，阻尼间隙处的磁场由永磁体产生，当线圈通电时，线圈用以产生与永磁场反向磁场，磁力线由线圈和永磁体形成闭合，从而导致阻尼间隙处磁通减小。永磁体和励磁线圈的布置遵循图2的原则，由工作气隙4构成阻尼通道，永磁体2通过导磁材料3与工作气隙4形成磁回路。励磁线圈1与永磁体2平行并联布置并设置辅助气隙5。当线圈通电时，永磁体2与励磁线圈1通过辅助气隙5形成磁回路。磁流变阻尼器的磁路部分与阻尼器的活塞杆、缸盖等部件用隔磁材料予以磁绝缘连接。本专利技术的技术方案如图3～图13所示，所述的逆变型磁流变阻尼器，包括有缸体、缸体内设置的活塞，与其连接的活塞杆，缸体两端依次设置的密封导向装置及缸盖，缸体内腔充有作为阻尼介质的磁流变液，缸体内设置有可产生磁场的导磁体和励磁线圈及工作气隙组成的电磁磁路部件；其中缸体由主缸，或主缸和副缸，或主缸和旁通缸组成，其特征在于在电磁磁路部件的磁路部分同时设置励磁线圈和永磁体，由励磁磁场与永磁磁场组成复合磁路，并且电磁磁路中还设置有辅助气隙5，以保证在电源切断时，永磁体2产生的永磁磁场由工作气隙4通过，而使得阻尼器能够工作在大阻尼状态。由于励磁线圈1与永磁体2平行并联布置，当线圈不通电流时永磁体2产生的磁通由气隙4形成回路，当线圈通电流时励磁线圈1产生的励磁磁场与永磁磁场通过辅助气隙5形成回路，辅助气隙5为隔磁材料制成的隔磁环。导磁体3的受力部分设有保护作用的耐磨金属护套14。所述的逆变型磁流变阻尼器，其特征在于当选用的逆变型磁流变阻尼器的活塞8为中部挖槽的活塞时，所述的电磁磁路部件可设置在活塞8的挖槽内，活塞与缸体之间的间隙为形成阻尼通道的工作气隙4，活塞8由不导磁的中心连杆15连接为整体，励磁线圈1绕制在筒状的导磁体铁芯3a上，导磁体铁芯3a中段断开设置有隔磁材料制成的隔磁环以形成辅助气隙5，导磁体铁芯3a套在中心连杆15上并与励磁线圈1端部的导磁体3紧贴，在励磁线圈1的外圈与与励磁线圈1端部的导磁体3之间设置有筒状的隔磁护套17，永磁体2均匀嵌装于隔磁护套17的内部。所述的逆变型磁流变阻尼器中的电磁磁路部件可设置在缸体内一端密封装置内侧，当选用的阻尼器上设有内缸20和外缸间通过通液孔21与内缸内部连通时，电磁磁路部件的外侧为圆盘状的导磁体3，中心部分为导磁体铁芯3a，励磁线圈1绕制于导磁体铁芯3a上，导磁体铁芯3a伸出部分与励磁线圈1外的导磁体3伸出部分围成工作气隙4，处于励磁线圈1内部的导磁体铁芯3a靠近密封装置的一端设置有辅助气隙5，另一端在导磁体3和导磁体铁芯3a之间设置有保护线圈不受磨损的盘形隔磁护套17，永磁体2嵌于隔磁护套17内，永磁体2的一个磁极与线圈内部的导磁体铁芯3a紧密连接，另一磁极与线圈外部的导磁体3紧密连接。所述的逆变型磁流变阻尼器，其特征在于当选用的阻尼器上设有通过通液孔21与其内部相连的旁通缸22时，所述的电磁磁路部件可位于旁通缸22内，旁通缸22的中心为导磁材料构成的导磁芯轴3b，导磁芯轴3b与包裹励磁线圈1的L型的柱状导磁体之间的间隙为磁场作用的工作气隙4，工作气隙4与励磁线圈1之间设有隔磁护套17，永磁体2均匀嵌装于筒形隔磁护套17内，励磁线圈1外的中部为隔磁体构成的环形辅助气隙5。所述的逆变型磁流变阻尼器中的电磁磁路部件可位于缸体内两侧密封装置之间，缸体内壁设置有隔磁护套17，永磁体2均匀嵌装于筒形隔磁护套17内，励磁线圈1绕制于隔磁护套17的外部，励磁线圈1的外部及端部为高磁导率的导磁体3，导磁体3与活塞8之间形成的间隙为工作气隙4，在励磁线圈1外侧的中部位置设置为环形隔磁材料构成的辅助气隙5。本专利技术提出的逆变型磁流变阻尼器由于采取了包含线圈和永磁体的复合磁路，使得磁流变阻尼器具有了大电流小阻尼，小电流大阻尼的独特逆变性能，在能源不足、控制系统瘫痪时仍能有效地工作，因而比常规磁流变阻尼器更具工作可靠性和实用价值。附图说明图1现有技术磁流变阻尼器的等效磁路原理图；图2是本专利技术提出的逆变型磁流变阻尼器磁路原理图；图3是本专利技术一种形式的逆变型磁流变阻尼器剖视图；图4是图3中磁路部分的局部放大图；图5是图4的A-A截面剖视图；图6本专利技术提出的另一种形式的逆变型磁流变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变型磁流变阻尼器，包括有缸体、缸体内设置的活塞，与其连接的活塞杆，缸体两端依次设置的密封导向装置及缸盖，缸体内腔充有作为阻尼介质的磁流变液，用于形成磁路的导磁体和可产生磁场的励磁线圈及工作气隙组成的电磁磁路部件；其中缸体由主缸，或主缸和副缸，或主缸和旁通缸组成，本专利技术的特征在于：在电磁磁路部件的磁路部分同时设置励磁线圈（１）和永磁体（２），由励磁磁场与永磁磁场组成复合磁路，并且电磁磁路中还设置有辅助气隙（５），而使得阻尼器能够工作在大阻尼状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：纪金豹，闫维明，周锡元，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]