回转式磁流变变矩器制造技术

一种回转式磁流变变矩器，用于机械自动控制技术领域。本发明专利技术由机械部分和磁路控制部分组成，机械部分包括三部分：转子、定子及在转子和定子之间的磁流变液。磁路控制部分为外层塑料结构及在定子上缠绕的通电线圈。本发明专利技术极大简化了变矩器的控制结构，工作可靠，受温度影响小，解决了同类变矩器控制系统复杂，力矩增加难度大等问题，结构简单，制造成本低，易于实现自动化控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是应用一种智能材料——磁流变液，实现对有相对回转运动机构施行适时、可逆、连续控制，用于机械自动控制

技术介绍
磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下磁流变液的颗粒分布是杂乱的，呈现出低粘度的牛顿流体特性；在磁场的作用下，却是有规则的，且沿磁场方向成链或链束状排列产生了类固体的特征可以由小粘度易流动的牛顿流体变为高粘度难流动的塑性宾汉(Bingham)流体。由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的，而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系。现有的磁流变液驱动器的基本工作模式有剪切式、流动式、挤压式三种类型。经对现有技术的文献检索发现，在《智能结构和材料》(Smart Structures and Material1997.Proc.SPIE Vol.3045，p.148-159，1997)上刊登的“磁流变液作动器在不同工作模型下的设计原则”，(Design rules for MR fluid actuators in different working modes.)作者在该文章中给出了磁流变液剪切式、流动式、挤压式三种基础工作模型的原理及与参数的关系，并介绍了这三种模型的应用实例。文章所述的剪切工作模式下的圆盘和圆筒式离合器，其磁路布置复杂，磁流变的效率低，力矩可达的量值有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有对回转运动机构力矩控制不能实现连续、低能耗控制，控制力矩不足、控制机构复杂等缺欠，设计出一种针对作回转运动的机构实施适时力矩控制，控制磁路布置简单易行，控制力矩的大小可根据需要来选择结构参数和设计独特的磁路。本专利技术极大简化了回转机构的控制结构，而且受温度影响较小，解决了磁路布置困难等问题，制造成本低，易于实现自动化。而且，最关键的一点是本专利技术采用了磁流变液作为控制介子实现了力矩连续可控和增加定子、转子上的圆盘数量，来解决力矩变化范围不足的问题。附图说明变矩器的结构和磁路设计如附图，实线为机械结构，虚线代表磁路。具体实施例方式本专利技术是通过以下技术方案实现的1、结构设计整个回转变矩器分为四部分转子、定子、转子和定子之间的磁流变液，缠绕在定子上的通电线圈。转子为回转运动的部件，在转子的中间是n个平行圆盘；定子静止不动，定子内壁上有n-1个内凸的圆台，圆台与转子圆盘平行交错；转子、定子应由高导磁金属材料制成。定子上缠有通电的励磁线圈，外层为塑料封装壳体。转子上的圆盘与定子上的圆台之间的间隙远远小于圆台半径和圆台的轴向长度，转子与定子之间的间隙充满磁流变液。2、磁路的设计定子的外壁上缠绕着通电线圈作为励磁线圈，励磁线圈产生的磁力线应在定子的内部沿着中心回转轴，通过圆台与圆盘及间隙，垂直于圆盘与圆台的径向，形成均匀磁路。3、力矩的控制通过励磁线圈产生的磁场通过圆台和圆盘之间的间隙，使间隙处的磁流变液中的磁性颗粒沿径向排列成“链”，当转子绕轴转动时，其线速度的方向与磁性颗粒沿径向排列成“链”的方向垂直，使磁流变液中的“链”受到剪切，而磁流变液的剪切屈服强度与磁感应强度具有对应关系，磁感应强度的大小是可通过励磁线圈中的电流来确定，这样就可通过控制线圈中电流的大小达到控制磁流变液的剪切屈服强度的目的，从而使磁流变液对转子产生可变控制力矩，实现适时、可逆连续力矩控制。4、若控制力矩不足，可增加转子上的圆盘及定上圆台的数量。权利要求1.一种回转式磁流变变矩器的结构设计分为四部分转子、定子及在转子和定子之间的磁流变液、缠绕于定子外壁的励磁线圈。转子为传导回转运动的部件，在转子的中间是与转轴为一体n个平行圆盘。定子静止不动，定子内壁上有n-1个内凸的圆台，圆台与转子圆盘平行交错；转子、定子应由高导磁金属材料制成。定子上缠有通电线圈，外部为塑料封装壳体。其特征在于转子、定子应由高导磁金属材料制成。转子上的圆盘与定子上的圆台之间的间隙远远小于圆盘半径，转子与定子之间的间隙充满磁流变液。2.权利要求1所述的回转式磁流变变矩器的磁路设计部分，其特征在于定子上，缠绕着通电线圈作为励磁线圈，励磁线圈产生的磁力线应是沿着中心回转轴，垂直于圆盘与圆台的径向，形成均匀磁路。3.根据权利要求1所述的回转式磁流变变矩器，其特征在于若可控力矩不足，可增加转子上的圆盘和与之相配的定子圆台的数量和增加励磁线圈中的电流。全文摘要一种回转式磁流变变矩器，用于机械自动控制
本专利技术由机械部分和磁路控制部分组成，机械部分包括三部分转子、定子及在转子和定子之间的磁流变液。磁路控制部分为外层塑料结构及在定子上缠绕的通电线圈。本专利技术极大简化了变矩器的控制结构，工作可靠，受温度影响小，解决了同类变矩器控制系统复杂，力矩增加难度大等问题，结构简单，制造成本低，易于实现自动化控制。文档编号F16H15/00GK1900555SQ20051002792公开日2007年1月24日 申请日期2005年7月20日 优先权日2005年7月20日专利技术者赵晓昱 申请人:上海工程技术大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回转式磁流变变矩器的结构设计分为四部分：转子、定子及在转子和定子之间的磁流变液、缠绕于定子外壁的励磁线圈。转子为传导回转运动的部件，在转子的中间是与转轴为一体ｎ个平行圆盘。定子静止不动，定子内壁上有ｎ－１个内凸的圆台，圆台与转子圆盘平行交错；转子、定子应由高导磁金属材料制成。定子上缠有通电线圈，外部为塑料封装壳体。其特征在于转子、定子应由高导磁金属材料制成。转子上的圆盘与定子上的圆台之间的间隙远远小于圆盘半径，转子与定子之间的间隙充满磁流变液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓昱，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]