旋轉式磁流變液阻尼器的製作方法
2023-06-21 22:15:41
專利名稱：旋轉式磁流變液阻尼器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及阻尼器件，尤其是涉及採用磁流變液產生轉動阻尼力矩的器件。
目前，磁流變液阻尼器的研究設計以美國Lord公司為代表。旋轉式阻尼器的承載面均為普通的圓盤結構，所不同的只是磁場布局(即電磁線圈的位置分為內置式和外置式兩類)。對於獲得相同的阻尼力矩而言，內置式的徑向尺寸較大、而外置式的軸向尺寸較大。由於單個阻尼碟片所產生的阻尼力矩較小，所以還發展了多個碟片的阻尼器。與單片阻尼器相比，其阻尼力矩隨碟片個數的增加而增加。但其軸向尺寸亦相應增加；且電磁線圈的工作電流要相應增加許多，以保證作用於磁流變液的磁場強度不變；同時，耗能產生的熱量也不易散發。也就是說，對於傳統的旋轉式阻尼器，要使結構簡單、尺寸小、耗能少，則阻尼力矩較小，而要使阻尼力矩較大，則結構複雜、尺寸大、耗能多。
本實用新型的目的是提供一種阻尼力矩較大而結構簡單、尺寸小、耗能少的旋轉式磁流變液阻尼器。
本實用新型的解決方案如下與傳統的單片結構相比，同樣包括阻尼碟片、轉軸、磁流變液、電磁線圈和殼體等，其特徵在於阻尼碟片為桶狀，置於內殼與外殼之間，外殼罩在阻尼碟片外，內殼置於阻尼碟片的桶口內，電磁線圈繞在內殼上，電磁線圈的外緣由導磁環封閉，導磁環與內殼相連，內殼的蓋板與外殼相連，內殼、導磁環與外殼之間的空腔中充滿磁流變液，阻尼碟片即位於該空腔中、四者同心，轉軸穿過其間、作為它們的中心，在導磁環、阻尼碟片與內殼蓋板之間、以及內殼與轉軸之間設置非導磁體。
本實用新型的創新之處在於將阻尼碟片設計為桶狀，並且採用芯狀電磁線圈。即阻尼碟片5並非以往常見的簡單的圓盤，而是改進為圓盤與圓筒的結合，形成桶狀結構(圓盤作桶底、圓筒作桶壁)。將阻尼碟片置於內殼9與外殼3之間，內殼正好處於阻尼碟片的桶口內，而外殼也相應為桶狀、罩在桶狀的阻尼碟片外；內殼的蓋板11與外殼之間採用緊固件相連；電磁線圈1繞在內殼上，形成芯狀結構(即電磁線圈就好象是阻尼碟片的芯子，並非以往常見的電磁線圈位於阻尼碟片外、就好象是阻尼碟片的套子)，其電源導線10可穿過內殼的蓋板或其它不致產生磁流變液滲漏之處而引出；電磁線圈的外緣由導磁環4封閉、以與磁流變液相隔離，導磁環與內殼相連，當內殼為『工』字狀時、導磁環可為筒狀，當內殼為凸臺狀時、導磁環可為桶狀；阻尼碟片、內殼、導磁環與外殼四者同心，轉軸6穿過其間、作為它們的中心，轉軸與阻尼碟片之間為固定連接(可採用鍵、銷或緊定螺釘等配合，為加強配合力、阻尼碟片的連接處可適當增加尺寸)、以帶動阻尼碟片旋轉，其餘的部件(內殼、導磁環、外殼等)則固定不動；內殼、導磁環與外殼之間亦形成桶狀的空腔、其間充滿磁流變液、阻尼碟片即位於其中(在磁流變液中轉動)，當電磁線圈通電後、磁流變液即產生類固化現象，從而對阻尼碟片產生阻尼力；在導磁環與內殼蓋板之間、阻尼碟片與內殼蓋板之間、以及內殼與轉軸之間設置非導磁體2、8，以確保磁力線穿過阻尼碟片的桶底及桶壁(即避免磁力線集中從轉軸中穿過)、而後經外殼和內殼形成磁閉合迴路(參閱圖2)；為防止磁流變液的滲漏，在構成其充注空腔的內殼、外殼、導磁環及阻尼碟片、轉軸等之間的所有縫隙均應採用密封件7進行密封。
本實用新型由於採用了桶狀阻尼碟片和芯狀電磁線圈，因而具有如下優點1.因為桶狀阻尼碟片與磁流變液之間所形成的阻尼力對於轉軸而言是一個轉動力矩，其大小等於桶底和桶壁各部分所產生的阻尼力與其力臂(各部分到轉軸的距離)的乘積之和，而最大力臂等於該桶壁圓周的半徑。顯然，桶壁所提供的轉動阻尼力矩最為有效，所以阻尼效果明顯提高(當桶壁與桶底的表面積相同時，桶壁所產生的阻尼力矩大約是桶底所產生的阻尼力矩的4倍)。2.由於單片阻尼碟片的結構，使得零電流時低力矩、電控力矩範圍寬、電能消耗少，而且不會像多片結構那樣造成熱量難以散發，因而耗電量和發熱量也大大降低，因此系統長時間工作時可靠性高且穩定。3.由於其獨特的芯狀電磁線圈結構，使得電磁線圈處於阻尼碟片的桶口內、幾乎不增加整個阻尼器的體積，因而系統緊湊、結構簡單、體積小，而且不存在磁場外洩現象，使得磁場利用率很高。
附
圖1為本實用新型的旋轉式阻尼器結構示意圖。附圖2為磁力線迴路示意圖。附圖3～6為現有的旋轉式阻尼器結構示意圖(附圖3～4分別為單片外置式和內置式，附圖5～6分別為多片外置式和內置式)。
本實用新型的實施例如下(參閱
圖1)阻尼器外徑(即外殼3的外徑)為116mm，高度(即內殼的蓋板11與外殼連接後的總高度)為70mm，轉軸6的直徑為10mm。桶狀阻尼碟片5的外徑98mm，桶壁高35mm，桶壁厚5mm。阻尼碟片置於內殼9與外殼之間，內殼為『工』字狀、處於阻尼碟片的桶口內，而外殼為桶狀、罩在阻尼碟片外；內殼的蓋板與外殼之間採用螺紋件相連；電磁線圈1繞在內殼上，形成芯狀結構，電磁線圈的外緣由圓筒狀的導磁環4封閉，電源導線10穿過內殼的蓋板與外接電源相連；阻尼碟片、內殼、導磁環與外殼四者同心，轉軸穿過其間、作為它們的中心，轉軸與阻尼碟片之間採用鍵配合、阻尼碟片的連接處設計成凸臺狀，內殼、導磁環與外殼之間的桶狀空腔中充滿磁流變液、阻尼碟片即在磁流變液中轉動，當電磁線圈通電後、磁流變液即產生類固化現象，從而對阻尼碟片產生阻尼力。在導磁環的端面與內殼蓋板之間、阻尼碟片的端面與內殼蓋板之間設置了非導磁體2，內殼與轉軸之間設置了非導磁體8(如圖中所示的內殼上下端面處)；在內殼與導磁環之間、導磁環與非導磁體2之間、非導磁體2與外殼之間、內殼上端面的非導磁體8與轉軸之間、阻尼碟片與轉軸及外殼之間的所有縫隙均採用密封件7進行密封。電磁線圈採用0.6mm漆包線繞制，繞組為800～1000圈，內徑為40mm。阻值為6Ω。工作最大電流2A，最大輸入功率24W。採用美國Lord公司的磁流變液。所提供的阻尼力矩為零場時0.6Nm，最大電流時30Nm。磁場利用率高、幾無磁場洩漏(在2A激磁電流下，器件外表面磁場強度小於0.6mT)。
權利要求1.一種旋轉式磁流變液阻尼器，包括阻尼碟片、轉軸、磁流變液、電磁線圈和殼體等，其特徵在於阻尼碟片(5)為桶狀，置於內殼(9)與外殼(3)之間，外殼罩在阻尼碟片外，內殼置於阻尼碟片的桶口內，電磁線圈(1)繞在內殼上，電磁線圈的外緣由導磁環(4)封閉，導磁環與內殼相連，內殼的蓋板(11)與外殼相連，內殼、導磁環與外殼之間的空腔中充滿磁流變液，阻尼碟片即位於該空腔中、四者同心，轉軸(6)穿過其間、作為它們的中心，在導磁環、阻尼碟片與內殼蓋板之間、以及內殼與轉軸之間設置非導磁體(2、8)。
專利摘要本實用新型涉及採用磁流變液產生轉動阻尼力矩的器件，它包括阻尼碟片、轉軸、磁流變液、電磁線圈和內、外殼等，其特徵在於阻尼碟片5為桶狀，並且採用芯狀電磁線圈1。外殼3罩在阻尼碟片外，內殼9置於阻尼碟片的桶口內，電磁線圈繞在內殼上，電磁線圈的外緣由導磁環4封閉，內殼、導磁環與外殼之間的空腔中充滿磁流變液，阻尼碟片即位於該空腔中、四者同心，轉軸6穿過其間、作為它們的中心。其阻尼力矩明顯提高，且系統緊湊、結構簡單、體積小，而且不存在磁場外洩現象，使得磁場利用率很高。同時，零電流時低力矩、電控力矩範圍寬、電能消耗少，因此系統長時間工作時可靠性高且穩定。
文檔編號F16F9/53GK2526589SQ0124446
公開日2002年12月18日 申請日期2001年6月19日 優先權日2001年6月19日
發明者周剛毅, 陳剛, 張培強, 張先舟 申請人:中國科學技術大學