磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，具體說是一種帶有特殊密封機制的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，屬于智能材料的機械傳動技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)上，經(jīng)常會遇到對傳動系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制要求的場合。例如在包裝、化工、造紙、紡織、印刷、印染等行業(yè)的收卷作業(yè)中，為了維持被加工薄膜、紙張、布匹等柔幅材料收卷過程中張力的穩(wěn)定，需要在不引起速度改變的前提下，實現(xiàn)收卷轉(zhuǎn)矩隨幅卷直徑變化的實時改變。傳統(tǒng)收卷中常常使用磁粉離合器作為控制硬件。但長期應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)，磁粉離合器存在著性能穩(wěn)定性差，密封困難，發(fā)熱嚴(yán)重，壽命不長等缺陷，越來越無法滿足高速收卷下張力精密控制的要求。
[0003 ]磁流變液(MRF)是近十年來發(fā)展起來的一種新型智能材料，它在無外加磁場時，流變特性與普通牛頓流體類似;但在外加強磁場作用下，其流體結(jié)構(gòu)和性能會瞬間改變，表現(xiàn)為表觀粘滯系數(shù)可在毫秒級內(nèi)增加幾個數(shù)量級，呈現(xiàn)類似固體的力學(xué)性質(zhì)，且屈服強度能夠隨磁場變化而變化。本實用新型研制了一種既能充分發(fā)揮磁流變液的優(yōu)良特性，又特別適合對輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制的新型傳遞裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，解決磁流變液傳統(tǒng)橡膠件密封容易損傷和老化的問題，本實用新型提供了一種磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:包括輸出軸、外轉(zhuǎn)子、磁流變液、勵磁線圈、磁軛、內(nèi)轉(zhuǎn)子、輸入軸、永磁體、隔磁套、導(dǎo)磁環(huán)，
[0007]外轉(zhuǎn)子由左件、中件、右件剛性組合而成，中件寬度平分面處鑲有隔磁銅套，外轉(zhuǎn)子和輸入軸連為一體，一起轉(zhuǎn)動；內(nèi)轉(zhuǎn)子與輸出軸連為一體，一起轉(zhuǎn)動;外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的空隙填充磁流變液，并通過密封圈實現(xiàn)靜密封，輸出軸與外轉(zhuǎn)子之間通過密封結(jié)構(gòu)實現(xiàn)動密、封；
[0008]所述密封結(jié)構(gòu)為:輸出軸材質(zhì)為不導(dǎo)磁的不銹鋼，設(shè)置隔磁套將永磁體和外轉(zhuǎn)子隔開，永磁體右側(cè)依次裝有五個導(dǎo)磁環(huán)，導(dǎo)磁環(huán)通過磁力吸裝在永磁體和隔磁套上;五個導(dǎo)磁環(huán)和輸出軸之間有均勻的間隙，間隙流道形狀成曲折的迷宮走廊結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)機械迷宮密封。此方法易于實現(xiàn)，并可解決迷宮結(jié)構(gòu)加工困難的不足；同時永磁體通過導(dǎo)磁率不同的五個導(dǎo)磁環(huán)在迷宮流道處形成從外到內(nèi)逐漸增大的磁場，利用磁流變液自身剪切應(yīng)力隨磁場變化的特性在機械迷宮密封基礎(chǔ)上再增加一道磁密封環(huán)節(jié)。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:五個導(dǎo)磁環(huán)的導(dǎo)磁率均不相同，靠近永磁體的導(dǎo)磁環(huán)磁力較大，從而形成從外到內(nèi)逐漸增大的磁場，實現(xiàn)磁密封。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:所述磁軛包括左磁軛和右磁軛，勵磁線圈裝在左磁軛和右磁軛共同組成的窗口內(nèi)；磁軛和勵磁線圈固定不動。
[0011]作為優(yōu)選方案，所述的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:還包括殼體，所述輸出軸、外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子、輸入軸、左磁軛和右磁軛均被支撐在殼體上。
[0012]作為優(yōu)選方案，所述的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:所述殼體包括殼體右件和殼體左件。
[0013]有益效果:本實用新型提供的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，具有以下優(yōu)點:1、利用新的智能材料磁流變液(MRF)屈服強度能夠隨磁場變化而變化的特殊優(yōu)良特性，簡單、實用、方便、精確地實現(xiàn)對輸出轉(zhuǎn)矩的控制；2、特別地，還提供了一種利用磁流變液自身性能特點的特殊密封機制，用于解決磁流變液傳統(tǒng)橡膠件密封容易損傷和老化的問題。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2為本實用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖3為密封結(jié)構(gòu)的放大示意圖；
[0017]圖中:輸出軸1、外轉(zhuǎn)子2、左件8、中件11、右件9、隔磁銅套12、磁流變液3、勵磁線圈
4、內(nèi)轉(zhuǎn)子5、輸入軸6、殼體右件7、殼體左件15、橡膠密封圈14、左磁軛10、右磁軛13、密封結(jié)構(gòu)16、永磁體17、隔磁套18、導(dǎo)磁環(huán)19、20、21、22、23。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進(jìn)一步的說明。
[0019]如圖1至圖3所示，一種磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，包括輸出軸1、外轉(zhuǎn)子2、磁流變液3、勵磁線圈4、內(nèi)轉(zhuǎn)子5、輸入軸6、殼體、左磁軛10、右磁軛13、永磁體17 ；
[0020]如圖2所示，其內(nèi)部工作結(jié)構(gòu)為:外轉(zhuǎn)子2由左件8、中件11、右件9剛性組合而成，中件寬度平分面處鑲有隔磁銅套12，外轉(zhuǎn)子2和輸入軸6連為一體，一起轉(zhuǎn)動。內(nèi)轉(zhuǎn)子5與輸出軸I連為一體，一起轉(zhuǎn)動。外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的空隙里充滿了磁流變液3，并分別采用橡膠密封圈14(靜密封)和密封結(jié)構(gòu)16(動密封)實現(xiàn)動靜密封。為提高可靠性，減小空轉(zhuǎn)扭矩，采用線圈固定形式，勵磁線圈4裝在左磁軛10和右磁軛13共同組成的窗口內(nèi)。輸出軸I，外轉(zhuǎn)子2、內(nèi)轉(zhuǎn)子5，輸入軸6、左磁軛10和右磁軛13均被支撐在殼體上。本實施例中，殼體包括殼體右件7和殼體左件15。
[0021]如圖3所示，密封結(jié)構(gòu)16為:輸出軸I與外轉(zhuǎn)子2之間特殊密封機制借鑒機械迷宮密封和磁密封的各自優(yōu)點，輸出軸I采用不導(dǎo)磁的304不銹鋼為材料，用隔磁套18將永磁體17和鋼制外轉(zhuǎn)子2隔開，永磁體17右側(cè)依次裝有五個導(dǎo)磁環(huán)19、20、21、22、23，靠磁力吸裝在永磁體17和隔磁套18上。五個導(dǎo)磁環(huán)19、20、21、22、23的形狀尺寸保證它們和輸出軸1之間有微小均勻的間隙，間隙流道形狀形成所謂迷宮走廊，使液體流出趨于困難，實現(xiàn)傳統(tǒng)機械迷宮密封。同時五個導(dǎo)磁環(huán)取導(dǎo)磁率不同的材料制成，永磁體通過導(dǎo)磁率不同的五個導(dǎo)磁環(huán)在迷宮流道處形成從外到內(nèi)逐漸增大的磁場，利用磁流變液自身剪切應(yīng)力隨磁場變化的特性在機械迷宮密封基礎(chǔ)上再增加一道磁密封環(huán)節(jié);保證磁流變液流到最外側(cè)時在磁場作用下呈現(xiàn)類似固體的性質(zhì)，實現(xiàn)機械迷宮密封和磁密封雙重密封。
[0022]本實用新型提供的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，工作原理為:輸入軸6帶動外轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈勵磁電流為零，磁感應(yīng)強度為零，磁流變液(MRF) 3近似為普通牛頓流體，內(nèi)轉(zhuǎn)子5與輸出軸I不轉(zhuǎn)動；調(diào)節(jié)線圈勵磁電流變化，磁感應(yīng)強度隨之改變，磁流變液流體結(jié)構(gòu)和性能會瞬間改變，表現(xiàn)為表觀粘滯系數(shù)可在毫秒級內(nèi)增加幾個數(shù)量級，呈現(xiàn)類似固體的力學(xué)性質(zhì)，且屈服強度能夠隨磁場變化而變化，通過磁流變液內(nèi)部在磁場作用下生成的鏈?zhǔn)瑤觾?nèi)轉(zhuǎn)子5與輸出軸I與輸入軸6—同轉(zhuǎn)動。磁流變液3在磁場作用下的剪切屈服應(yīng)力隨磁感應(yīng)強度變化而改變，從而實現(xiàn)在不影響轉(zhuǎn)動速度的情況下，只需調(diào)節(jié)線圈勵磁電流，即可精確控制輸出軸上施加的轉(zhuǎn)矩。
[0023]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:包括輸出軸、外轉(zhuǎn)子、磁流變液、勵磁線圈、磁軛、內(nèi)轉(zhuǎn)子、輸入軸、永磁體、隔磁套、導(dǎo)磁環(huán)， 外轉(zhuǎn)子由左件、中件、右件剛性組合而成，中件寬度平分面處鑲有隔磁銅套，外轉(zhuǎn)子和輸入軸連為一體，一起轉(zhuǎn)動；內(nèi)轉(zhuǎn)子與輸出軸連為一體，一起轉(zhuǎn)動;外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的空隙填充磁流變液，并通過密封圈實現(xiàn)靜密封，輸出軸與外轉(zhuǎn)子之間通過密封結(jié)構(gòu)實現(xiàn)動密封； 所述密封結(jié)構(gòu)為:輸出軸材質(zhì)為不導(dǎo)磁的不銹鋼，設(shè)置隔磁套將永磁體和外轉(zhuǎn)子隔開，永磁體右側(cè)依次裝有五個導(dǎo)磁環(huán)，導(dǎo)磁環(huán)通過磁力吸裝在永磁體和隔磁套上;五個導(dǎo)磁環(huán)和輸出軸之間有均勻的間隙，間隙流道形狀成曲折的迷宮走廊結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)機械迷宮密封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:五個導(dǎo)磁環(huán)的導(dǎo)磁率均不相同，靠近永磁體的導(dǎo)磁環(huán)磁力較大，從而形成從外到內(nèi)逐漸增大的磁場，實現(xiàn)磁密封。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:所述磁軛包括左磁軛和右磁軛，勵磁線圈裝在左磁軛和右磁軛共同組成的窗口內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:還包括殼體，所述輸出軸、夕卜轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子、輸入軸、左磁軛和右磁軛均被支撐在殼體上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，其特征在于:所述殼體包括殼體右件和殼體左件。
【專利摘要】本實用新型公開了一種磁流變轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，外轉(zhuǎn)子中件寬度平分面處鑲有隔磁銅套，外轉(zhuǎn)子和輸入軸連為一體；內(nèi)轉(zhuǎn)子與輸出軸連為一體；外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的空隙填充磁流變液，并通過密封圈實現(xiàn)靜密封，輸出軸與外轉(zhuǎn)子之間通過密封結(jié)構(gòu)實現(xiàn)動密封；密封結(jié)構(gòu)為：設(shè)置隔磁套將永磁體和外轉(zhuǎn)子隔開，永磁體右側(cè)依次裝有五個導(dǎo)磁環(huán)，導(dǎo)磁環(huán)通過磁力吸裝在永磁體和隔磁套上；五個導(dǎo)磁環(huán)和輸出軸之間有均勻的間隙，間隙流道形狀成曲折的迷宮走廊結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)機械迷宮密封；同時永磁體通過導(dǎo)磁率不同的五個導(dǎo)磁環(huán)在迷宮流道處形成從外到內(nèi)逐漸增大的磁場,利用磁流變液自身剪切應(yīng)力隨磁場變化的特性在機械迷宮密封基礎(chǔ)上再增加一道磁密封環(huán)節(jié)。
【IPC分類】F16J15/43
【公開號】CN205278386
【申請?zhí)枴緾N201521030191
【發(fā)明人】李鋼
【申請人】南京工程學(xué)院
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月11日