一种磁流变复合阻尼控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种磁流变复合阻尼控制方法与装置。外筒内安装有软磁体内筒，在软磁体内筒中的ＧＭＭ两端与上下磁轭的一端连接，其外绕有中线圈和环形永磁体，上下磁轭外绕有上下线圈，上磁轭另一端与活塞杆一端连接，下磁轭另一端与导向活塞大端连接；外筒内充满磁流变液介质；环形永磁体、上下磁轭和ＧＭＭ构成输入磁回路，环形永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；上下线圈与电容Ｃ２、电阻Ｒ２和电流源组成主动控制电路；中线圈、电容Ｃ１和电阻Ｒ１组成被动控制电路。ＧＭＭ传感器集成在阻尼器内，直接检测振动信息，解决传感器安装困难或无处安装的难题，实现同位控制，有大载荷、大阻尼力、响应快和可靠性高等特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及磁流变阻尼技术，尤其是涉及一种磁流变复合阻尼控制装置。
技术介绍
磁流变阻尼技术，就是以磁流变液或磁流变弹性体作为阻尼元件，利用磁流变 效应(MagnetorheologicalEffect)来实现阻尼作用。利用磁流变效应制作的磁流变阻尼器 件具有结构简单、响应迅速、易于控制、能耗低、阻尼力大以及阻尼力可调范围宽等特 点。在车辆悬挂系统、建筑结构(如桥梁、大坝、高层建筑等)、制动器和离合器、军用 装备中舰炮的后坐力控制、直升飞机旋翼的减振等领域中获得了较广泛的应用，实现振 动结构系统的主动、半主动控制。本技术以磁流变液为例进行说明，不排除其他磁 流变体作为阻尼元件的情况。目前具备的磁流变效应技术，发生作用需要一个外加磁场，采用电磁铁原理 (如螺线管线圈)通过调节励磁线圈中的电流获得所需的可控磁场，使磁流变液的粘度 在外加磁场的作用下发生变化，从而改变减振器的阻尼力，需要外配电源来驱动线圈， 在外配电源失效的情况下，这种磁流变阻尼器将失去作用；磁流变液的响应时间为毫秒 级，但磁流变阻尼器的总响应时间受电磁场上升时间τ =L/R(L为线圈的电感，R为 线圈的电阻)的限制，一般在10 100毫秒的范围内，难以满足一些要求快速响应的场 合；对于传统的磁流变液阻尼器应用在主动减振的反馈控制系统中，目前都需要在磁流 变液阻尼器旁边并行配置传感器，存在安装空间大、结构复杂、系统可靠性低等问题。近年来有不少学者开展了自适应变阻尼、自传感变阻尼磁流变技术等方面的 研究，美国专利US7112474B2中提出一种磁流变弹性体的自适应减振装置，它通过可 变气隙的磁路结构设计达到磁流变弹性体自适应被控结构的振动位移。中国专利技术专利 200411040673.6中提出一种集成相对速度传感功能的磁流变阻尼器以及自适应减振方 法，通过在活塞杆中设置感应线圈，与励磁线圈一起组成有源磁电式相对速度传感器， 活塞与缸体之间轴向相对运动使感应线圈的磁链发生相应变化并感生得到一反映该相对 运动的传感输出信号。中国专利技术专利200411068853.5中为保证磁流变阻尼器在电源失效 时能在大阻尼状态工作，在MR阻尼器中设置了永磁体，提出了一种逆变型磁流变阻尼 器，可达到小电流大阻尼的逆变效果。在中国专利技术专利200710068598.8中，它提出了一种磁流变阻尼控制方法，它基 于超磁致伸缩与磁流变耦合机理，由永磁体提供恒定的总磁通量，当外部压力负载加载 在超磁致伸缩材料(Giantmagnetostrictive material，以下简称GMM)上时，其内部磁畴向与施力方向垂直的方向偏转，导致其内部磁化强度减小，因此磁回路①的磁通量减小， 由于总的磁通量不变，导致磁回路②的磁通量增加，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下 阻尼增大，而且负载越大，磁回路②的磁通量增加越多，缝隙处的磁流变介质的阻尼力 也越大，起到了抗压阻尼控制的效果；其专利技术存在的缺点是当GMM受拉力时，其内部 磁化强度增大，因此磁回路①的磁通量增大，由于总的磁通量不变，导致磁回路②的磁通量减小，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下阻尼减小，因此其专利技术只适用于需要抗压 阻尼的领域，而无法适用于需要抗拉阻尼的领域；它在GMM周围设置感应线圈，并与 电容、电阻等组成特定的电路相连，组成质量调谐阻尼器，亦可产生被动阻尼，它的机 理是当被控结构振动时，GMM和感应线圈将结构的机械能转换为电能，然后通过电 路中的电阻抗将其消耗为焦耳热，或有电回路分流一部分系统能量，从而达到抑制结构 振动的目的，它是完全的被动控制，达不到主动控制很强的适应性。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中只能提供抗压阻尼而不能提供抗拉阻尼、只有被动控制或 主动控制以及主动控制时需要外加传感器使的体积庞大的不足，本技术的目的在于 提供一种磁流变复合阻尼控制装置，这种磁流变复合阻尼控制装置分为被动阻尼是抗压 型和被动阻尼是抗拉型的两种控制装置，它们的磁路不同。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一、一种磁流变复合阻尼控制方法中线圈、第一电容Cl和第一电阻Rl组成被动控制电路；中线圈、第一电容 Cl、第一电阻Rl和电流源第一il组成主被动杂交控制电路；第二电流源i2、上下线圈、 第二电容C2和第二电阻R2组成主动控制电路；超磁致伸缩与磁流变液耦合作用下产生 被动阻尼，由这种被动阻尼产生的控制分为抗压型和抗拉型两种磁流变被动阻尼控制方法。所述被动阻尼为抗压型的磁流变被动阻尼控制，由环形永磁体、上磁轭、GMM 和下磁轭构成输入磁回路，环形永磁体、上磁轭、磁流变液介质、软磁体内筒和下磁轭 构成输出磁回路；当受到外载压力负荷时，GMM内部的磁畴垂直于施力方向发生偏 转，其内部磁导率变小，因此通过其中的磁通量发生变小，输入磁回路磁通量变小，由 于永磁体提供的总的磁通量不变，因此输出磁回路中通过缝隙处磁流变液介质的磁通量 发生变大，从而此处的磁流变液介质的阻尼变化，起到减振的效果，而且压力负载越 大，输出磁回路的磁通量增加越多，磁流变液介质的阻尼力也越大。所述被动阻尼为抗拉型的磁流变被动阻尼控制，由上永磁体、上磁轭和磁流 变液介质构成上输入磁回路，下永磁体、下磁轭和磁流变液介质构成下输入磁回路， GMM、上下永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；当受到外 载拉力负荷时，GMM内部的磁畴垂直于施力方向发生偏转，其部磁导率变大，因此通过 其中的磁通量发生变大，输入磁回路磁通量变小，由于永磁体提供的总的磁通量不变， 因此输出磁回路中通过缝隙处磁流变液介质的磁通量发生变大，从而此处的磁流变液介 质的阻尼变化，起到减振的效果，而且拉力负载越大，输出磁回路的磁通量增加越多， 磁流变液介质的阻尼力也越大；由于GMM安装于中线圈的内部，因此，通过此线圈的 磁通量发生的变化会在磁线圈中产生感应电流，电流通过耗能电阻Rl得到消耗，起到更 好的减振效果，由GMM产生的变化的磁通产生在输出磁回路的阻尼和在被动控制电路 中阻尼，起到GMM分路阻尼的作用。所述主被动杂交控制电路产生的主被动杂交控制，在具备上述被动控制的整个 过程及效果的基础上，通过调节第一电流源il的电流大小和方向，起到主动控制的效果，成为了主被动杂交阻尼控制。所述主动控制电路产生的主动控制，当受到外载负荷时，给主动控制电路传递 信号的传感器将外载负荷的大小和方向传递给控制电路，从而调整控制电路中电流的大 小和方向，使上下线圈产生磁场，该磁场通过缝隙处的磁流变液介质，使磁流变液介质 的阻尼发生变化，外载负荷越大，电流越大，磁流变液介质的阻尼力越大，从而起到减 振效果。所述给主动控制电路传递信号的传感器利用磁流变液与GMM耦合原理，将 GMM作为传感器集成在磁流变液阻尼器内部，直接检测被控装置的振动信息，将检测到 的振动信息传递给主被动杂交和主动控制电路，进而控制主动控制电路中第二电流源i2 输出电流的大小。二、一种磁流变复合阻尼控制装置1、被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置外筒的两端孔内分别与端盖和底盖相连，外筒内安装有软磁体内筒，软磁体内 筒两端支撑在端盖和底盖之间；安装在软磁体内筒的GMM的两端分别与上下磁轭的一 端连接，GMM外围绕有中线圈，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁流变复合阻尼控制装置，其特征在于：外筒（２）的两端孔内分别与端盖（１６）和底盖（１）相连，外筒（２）内安装有软磁体内筒（４），软磁体内筒（４）两端支撑在端盖（１６）和底盖（１）之间；安装在软磁体内筒（４）的超磁致伸缩材料（１１）的两端分别与上下磁轭（１４，７）的一端连接，超磁致伸缩材料（１１）外围绕有中线圈（１０），中线圈（１０）外围套有环形永磁体（１７），上磁轭（１４）的外围嵌绕有上线圈（１３），上磁轭（１４）的另一端与活塞杆（１５）的一端在软磁体内筒（４）连接，活塞杆（１５）的另一端伸出端盖（１６）外，Ｔ形的导向活塞（６）安装在软磁体内筒（１４）下端孔内，下磁轭（７）的外围嵌绕有下线圈（８），下磁轭（７）的另一端与Ｔ形的导向活塞（６）大端连接，Ｔ形的导向活塞（６）小端外套有弹簧（３）并安装在底盖（１）中心孔内；与软磁体内筒（４）相配的活塞杆（１５）、上磁轭（１４）、环形永磁体（１０）、下磁轭（７）和Ｔ形的导向活塞（６）之间充满磁流变液介质（５），软磁体内筒（４）和外筒（２）之间具有空气腔，磁流变液介质（５）经软磁体内筒（４）下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈（１０）的两端之间在外筒（２）外串接第一电阻Ｒ１和第一电容Ｃ１；上线圈（１３）的一端与外筒（２）外的第二电阻Ｒ２、第二电容Ｃ２、第二电流源ｉ２和下线圈（８）的一端连接，下线圈（８）的另一端与上线圈（１３）的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈（１３，８）的绕相相同；环形永磁体（１７）、上下磁轭（１４，７）和超磁致伸缩材料（１１）构成输入磁回路，环形永磁体（１７）、上下磁轭（１４，７）、磁流变液介质（５）和软磁体内筒（４）构成输出磁回路；上下线圈（１３，８）与第二电容Ｃ２、第二电阻Ｒ２、第二电流源ｉ２组成主动控制电路；中线圈（１０）与第一电容Ｃ１和第一电阻Ｒ１组成被动控制电路。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，吕福在，顾晓蕾，唐志峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]