本發(fā)明涉及一種磁流變阻尼器，尤其涉及一種內(nèi)置平行線圈的多通道磁流變阻尼器。

背景技術(shù)：

磁流變液是一種性能優(yōu)良的智能材料，其在磁場(chǎng)的作用下能夠瞬間由流動(dòng)性良好的牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w，并且這種變化具有連續(xù)、可控、可逆等特點(diǎn)。利用磁流液的這種特點(diǎn)，制作的磁流變阻尼器具有反應(yīng)快速、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)異性能，可以作為一種應(yīng)用前景良好的半主動(dòng)作動(dòng)裝置，在電子控制和機(jī)械系統(tǒng)之間提供簡(jiǎn)單和快速反應(yīng)的接口。近年來(lái)，磁流變阻尼器被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、土木、航空航天等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的磁流變阻尼器通常將線圈纏繞在活塞的凹槽中，并在活塞外圈部分開(kāi)設(shè)阻尼通道，或者利用活塞外表面與缸筒內(nèi)壁形成阻尼通道。工作過(guò)程中，磁流變液在阻尼通道中流動(dòng)，勵(lì)磁線圈通電產(chǎn)生垂直于磁流變液流動(dòng)方向的磁場(chǎng)，進(jìn)而在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生可控阻尼力。在磁路未達(dá)到飽和的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)通電電流的大小，可以對(duì)磁流變阻尼器產(chǎn)生的阻尼力大小進(jìn)行控制。通過(guò)增大阻尼器缸筒內(nèi)徑或者減小阻尼通道寬度往往可以提高磁流變阻尼器的最大阻尼出力。然而，增大阻尼器缸筒內(nèi)徑會(huì)使磁流變阻尼器的體積和重量增大；減小阻尼通道寬度會(huì)導(dǎo)致零場(chǎng)狀態(tài)下的阻尼力大大增加，從而使磁流變阻尼器的可控范圍大大減小，另外，還容易導(dǎo)致磁流變液在阻尼通道中發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

于是，有學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，主要包括對(duì)磁流變阻尼器的線圈纏繞方式和阻尼通道的布置形式進(jìn)行改進(jìn)。其中，對(duì)線圈形式的改進(jìn)主要是講傳統(tǒng)磁流變阻尼器中的單線圈纏繞方式改成了多線圈布置方式，從而來(lái)增大磁流變阻尼器的有效節(jié)流通道的長(zhǎng)度，但是，他們對(duì)線圈纏繞方式的改進(jìn)往往是在活塞桿上另外再增加幾級(jí)線圈，所有的線圈是沿活塞桿共線布置的。這種改進(jìn)方式雖然能提高磁流變阻尼器的節(jié)流通道的有效長(zhǎng)度，但必須增加活塞的總長(zhǎng)度，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)尺寸增大很多，結(jié)構(gòu)顯得臃腫。另外，對(duì)阻尼通道的改進(jìn)主要是通過(guò)改變導(dǎo)磁材料的布置方式來(lái)增加徑向節(jié)流通道，但是，這種改進(jìn)方式往往會(huì)增大磁流變阻尼器活塞的直徑，而且，這種改進(jìn)往往難以與第一種方式結(jié)合起來(lái)使磁流變阻尼器的效率最大化。

因此，十分有必要對(duì)傳統(tǒng)磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)緊湊、輸出可控阻尼力大、阻尼力調(diào)節(jié)范圍寬的磁流變阻尼器。這有利于擴(kuò)寬磁流變阻尼器的工程應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服背景技術(shù)中提到的問(wèn)題，并且結(jié)合磁流變阻尼器的實(shí)際使用要求，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)緊湊、阻尼性能良好的內(nèi)置平行線圈的多通道磁流變阻尼器，其能夠降低磁流變阻尼器的體積和重量，并增大磁流變阻尼器的最大出力和阻尼力可控范圍。所提出的磁流變阻尼器是在傳統(tǒng)磁流變阻尼器的工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)形式包括線圈的纏繞方式和節(jié)流通道的布置形式進(jìn)行了全新改進(jìn)。通過(guò)巧妙地增加非導(dǎo)磁零件將兩種改進(jìn)方式結(jié)合起來(lái)，并且雙線圈采取平行布置的方式，大大增加了磁流變阻尼器的節(jié)流通道的有效長(zhǎng)度，而且不用增加磁流變阻尼器活塞的長(zhǎng)度。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種內(nèi)置平行線圈的多通道磁流變阻尼器，包括：端蓋、活塞桿、缸蓋、缸筒、擋板1、線圈蓋1、線圈1、內(nèi)套筒、線圈蓋2、擋板2、磁環(huán)1、隔板1、線圈2、外套筒、導(dǎo)線孔、隔板2以及磁環(huán)2；擋板1、磁環(huán)1、隔板1、活塞桿、隔板2、磁環(huán)2以及擋板2通過(guò)螺釘固定連接；缸筒與缸蓋之間采用間隙配合進(jìn)行連接，并通過(guò)密封圈進(jìn)行密封；活塞桿的兩端分別與缸筒和缸蓋之間采用間隙配合進(jìn)行連接，并通過(guò)密封圈進(jìn)行密封；線圈1纏繞于活塞桿的繞線槽中，線圈2纏繞于內(nèi)套筒上，線圈1和線圈2的引線由活塞桿上的導(dǎo)線孔和活塞桿的軸心引出；外套筒和缸筒之間采用過(guò)渡配合進(jìn)行連接；磁環(huán)1、隔板1、隔板2以及磁環(huán)2分別與活塞桿采用過(guò)渡配合進(jìn)行連接。

所述的磁環(huán)1和擋板1之間形成徑向節(jié)流通道；所述的磁環(huán)2和擋板2之間形成徑向節(jié)流通道；所述的磁環(huán)1、隔板1、活塞桿、隔板2以及磁環(huán)2與內(nèi)套筒之間形成環(huán)形節(jié)流通道。

所述的線圈1纏繞在活塞桿中間的凹槽里，所述的線圈2纏繞在內(nèi)套筒上，所述的線圈1和線圈2呈平行關(guān)系布置在活塞中。

所述的端蓋、活塞桿、擋板1、內(nèi)套筒、擋板2、磁環(huán)1、外套筒以及磁環(huán)2由低碳鋼導(dǎo)磁材料制成；其余零件均有不導(dǎo)磁材料制成。

所述的線圈蓋1卡在擋板1的凸槽和外套筒之間，所述的線圈蓋2卡在擋板2的凸槽和外套筒之間。

由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性：

（1）該內(nèi)置平行線圈的多通道磁流變阻尼器，能夠在環(huán)形阻尼通道的大部分長(zhǎng)度上產(chǎn)生垂直于節(jié)流通道的磁場(chǎng)，并且磁場(chǎng)集中在阻尼通道內(nèi)，這大大提高阻尼通道的利用效率，從而大大提高磁流變阻尼器的最大阻尼出力。

（2）該內(nèi)置平行線圈的多通道磁流變阻尼器，在磁環(huán)1和擋板1以及磁環(huán)2和擋板2之間增加了兩條環(huán)形的節(jié)流通道，這十分有利于提高磁流變阻尼器的最大阻尼出力和阻尼力可調(diào)范圍。

（3）該內(nèi)置平行線圈的多通道磁流變阻尼器，可以對(duì)兩個(gè)線圈采用并聯(lián)的方式進(jìn)行分別通電，也可以采用串聯(lián)的方式一起通電。針對(duì)具體的工程應(yīng)用環(huán)境對(duì)雙線圈的通電方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以優(yōu)化磁流變阻尼器的功耗以及性能，特別適用于機(jī)械、土木、航空航天等領(lǐng)域的不同減振需求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明內(nèi)置平行線圈的多通道磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的B-B剖視圖。

圖3是圖1的A處放大圖。

圖4是線圈1通電時(shí)的所述磁流變阻尼器的磁力線分布示意圖。

圖5是線圈2通電時(shí)的所述磁流變阻尼器的磁力線分布示意圖。

圖6是線圈1和線圈2同時(shí)通電時(shí)的所述磁流變阻尼器的磁力線分布示意圖。

附圖標(biāo)記：1—端蓋、2—活塞桿、3—缸蓋、4—缸筒、5—擋板1、6—線圈蓋1、7—線圈1、8—內(nèi)套筒、9—線圈蓋2、10—擋板2、11—磁環(huán)1、12—隔板1、13—線圈2、14—外套筒、15—導(dǎo)線孔、16—隔板2、17—磁環(huán)2。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1所示為本發(fā)明內(nèi)置平行線圈的多通道磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括：端蓋、活塞桿、缸蓋、缸筒、擋板1、線圈蓋1、線圈1、內(nèi)套筒、線圈蓋2、擋板2、磁環(huán)1、隔板1、線圈2、外套筒、導(dǎo)線孔、隔板2以及磁環(huán)2。

圖2是圖1的A-A剖視圖，線圈1纏繞在活塞桿的凹槽內(nèi)，線圈2纏繞在內(nèi)套筒上，線圈1和線圈2平行布置，線圈1和線圈2的引線通過(guò)導(dǎo)線孔引出，然后通過(guò)活塞桿的內(nèi)部和端蓋的方槽引出到磁流變阻尼器之外。

圖3是圖1的A處放大圖，磁環(huán)1、活塞桿以及磁環(huán)2與內(nèi)套筒之間形成有效的環(huán)形節(jié)流通道；磁環(huán)1與擋板1形成徑向節(jié)流通道，磁環(huán)2與擋板2形成徑向節(jié)流通道；磁流變液通過(guò)兩條徑向節(jié)流通道和環(huán)形節(jié)流通道在腔室1和腔室2中交換流動(dòng)。

圖4是線圈1通電時(shí)的所述磁流變阻尼器的磁力線分布示意圖，當(dāng)線圈1中通電且線圈2中不通電時(shí)，由于電磁感應(yīng)效應(yīng)，會(huì)在活塞桿、環(huán)形節(jié)流通道以及內(nèi)套筒之間形成環(huán)形閉合的磁場(chǎng)回路。

圖5是線圈2通電時(shí)的所述磁流變阻尼器的磁力線分布示意圖，當(dāng)線圈1中不通電且線圈1中通電時(shí)，由于電磁感應(yīng)效應(yīng)，會(huì)在內(nèi)套筒、環(huán)形節(jié)流通道、磁環(huán)1、徑向節(jié)流通道、擋板1、外套筒、擋板2以及磁環(huán)2中形成蜿蜒的閉合的磁場(chǎng)回路。

圖6是線圈1和線圈2同時(shí)通電時(shí)的所述磁流變阻尼器的磁力線分布示意圖，當(dāng)線圈1和線圈2中同時(shí)通電時(shí)，由于電磁感應(yīng)效應(yīng)，會(huì)同時(shí)在活塞桿、環(huán)形節(jié)流通道以及內(nèi)套筒之間形成環(huán)形閉合的磁場(chǎng)回路，在內(nèi)套筒、環(huán)形節(jié)流通道、磁環(huán)1、徑向節(jié)流通道、擋板1、外套筒、擋板2以及磁環(huán)2中形成蜿蜒的閉合的磁場(chǎng)回路。

上述端蓋、活塞桿、擋板1、內(nèi)套筒、擋板2、磁環(huán)1、外套筒以及磁環(huán)2由低碳鋼導(dǎo)磁材料制成；其余零件均有不導(dǎo)磁材料制成。

本發(fā)明的工作原理如下：

向腔室中緩緩注入磁流變液，并排除腔室中的氣體，然后蓋上缸蓋和端蓋。當(dāng)線圈中沒(méi)有通入電流時(shí)，在外界激勵(lì)的作用下，活塞與缸筒之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁流變液會(huì)通過(guò)節(jié)流通道流動(dòng)，由于腔室Ⅰ 和腔室Ⅱ 存在壓力差，磁流變阻尼器會(huì)產(chǎn)生較小的粘性阻尼力；當(dāng)向線圈1或線圈2中通入一定大小的電流時(shí)，在活塞桿、環(huán)形節(jié)流通道以及內(nèi)套筒之間形成環(huán)形閉合的磁場(chǎng)回路，或者在內(nèi)套筒、環(huán)形節(jié)流通道、磁環(huán)1、徑向節(jié)流通道、擋板1、外套筒、擋板2以及磁環(huán)2中形成蜿蜒的閉合的磁場(chǎng)回路，并且磁場(chǎng)方向與磁流變液的流動(dòng)方向垂直，此時(shí)節(jié)流通道中磁流變液在磁場(chǎng)的作用下粘度增大，迅速由牛頓流體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)，其剪切屈服強(qiáng)度迅速增大并且會(huì)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大而繼續(xù)增大，磁流變阻尼器會(huì)產(chǎn)生克服磁鏈作用的可控阻尼力。在磁路達(dá)到飽和狀態(tài)之前，通過(guò)調(diào)節(jié)通入線圈電流的大小，來(lái)改變阻尼通道中磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)而調(diào)節(jié)磁流變液的剪切應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)磁流變阻尼器的阻尼出力大小的控制。

通過(guò)改變線圈1和線圈2的通電方式和電流大小，可以改變產(chǎn)生的磁路的形式及磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，從而可以適應(yīng)不同工程應(yīng)用環(huán)境的需求。