CN114909426B - 一种多线圈磁流变液阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阻尼器技术领域，公开了一种多线圈磁流变液阻尼器，包括外壳和传动轴，外壳内还布置有转盘，转盘包括至少两个隔板，相邻的两个隔板之间布置有内线圈支架，传动轴轴向外端的两个隔板与外壳之间均布置有外线圈支架，外线圈支架与内线圈支架上均设置有容纳槽，容纳槽内布置有励磁线圈，外线圈支架与隔板之间、内线圈支架与隔板之间形成相互连通的磁流变液流道。通过内线圈支架、外线圈支架的布置形成多个磁活动区域，增加了磁流变液通道的长度，磁流变液流道相互连通，增加了磁流变液的流动空间，进而增加了磁流变液受到磁场作用产生的剪切力面积；外线圈支架与内线圈支架上的励磁线圈回路起到相互加强作用，从而增加了阻尼力矩。
Description
技术领域
本发明涉及阻尼器技术领域，特别是涉及一种多线圈磁流变液阻尼器。
背景技术
随着科技技术的发展，阻尼器在许多领域上开始出现了许多的应用。阻尼器是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。
阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置，主要有液体阻尼器、气体阻尼器和电磁阻尼器三类，磁流变阻尼器是利用磁流变液在外磁场作用下改变流变特性这一特点，使阻尼器的阻尼力发生变化，产生阻尼效果。
如公开号为CN105626754A的专利公开了一种基于蛇形磁路的多片旋转式磁流变液阻尼器，由转子部分、定子部分、工作介质、励磁部分和密封固定部分组成。该阻尼器包括转轴、O型密封圈、隔磁密封环、电流输入线、前封盖、前端盖、外壳、励磁线圈、后端盖、后封盖、间隔片、定阻尼片、动阻尼片、支撑套、绕线筒、螺钉、磁流变液、垫片和轴承。转子部分由转轴、动阻尼片和支撑套组成；定子部分由前端盖、外壳、后端盖、间隔片、定阻尼片和绕线筒组成；工作介质是指填充于转子部分、定子部分和隔磁密封环之间空隙内的磁流变液；励磁部分是指缠绕于外壳、间隔片和绕线筒之间空腔内的励磁线圈，以及通过前封盖和前端盖上的小孔引出的电流输入线；密封固定部分主要由O型密封圈、隔磁密封环、前封盖、后封盖、螺钉、垫片和轴承组成。
上述的磁流变液阻尼器通过规划磁力线的传播路径，提高磁流变液的利用率。但是现有的磁流变液阻尼器由于结构设计，材料属性会导致磁场强度不足，使力矩性能不足，产生的阻尼力不足以满足当前的使用需求。
发明内容
本发明的目的是：提供一种多线圈磁流变液阻尼器，以解决现有技术中的磁流变液阻尼器在使用过程中由于磁场强度不足而导致力矩性能不足，无法满足使用需求等问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多线圈磁流变液阻尼器，包括外壳和转动装配在所述外壳内的传动轴，所述外壳内还布置有与所述传动轴止转装配的转盘，所述转盘包括沿所述传动轴的轴向间隔布置的至少两个隔板，相邻的两个所述隔板之间布置有内线圈支架，所述传动轴轴向外端的两个所述隔板与所述外壳之间均布置有外线圈支架，所述外线圈支架与所述内线圈支架上均设置有沿所述传动轴的周向延伸的容纳槽，所述容纳槽内布置有励磁线圈，所述外线圈支架与所述隔板之间、所述内线圈支架与所述隔板之间形成相互连通的磁流变液流道。
优选地，所述内线圈支架上径向间隔布置有至少两个所述容纳槽，所述外线圈支架上径向间隔布置有至少两个所述容纳槽。
优选地，所述内线圈支架上相邻两个所述容纳槽内的所述励磁线圈的电流方向相反，所述外线圈支架上相邻两个所述容纳槽内的所述励磁线圈的电流方向相反。
优选地，各个所述容纳槽与相邻的所述磁流变液流道之间还布置有隔磁环。
优选地，所述外线圈支架包括支架本体和布置在所述支架本体外侧的翻沿，两个所述外线圈支架的所述翻沿相对贴合，所述转盘、所述内线圈支架均布置在所述外线圈支架内，所述外壳与所述支架本体固定连接。
优选地，所述隔板的端面与所述翻沿之间具有间隙，所述外线圈支架与所述隔板之间的所述磁流变液流道、所述内线圈支架与所述隔板之间的所述磁流变液流道通过所述间隙连通。
优选地，所述支架本体上设置有与磁流变液流道连通加液孔，所述加液孔上布置有密封螺丝。
优选地，所述转盘呈H形结构，所述转盘包括T形的外盘和与所述外盘固定连接的内盘，所述外盘与所述传动轴止转装配，所述外盘的盘面与所述内盘的盘面形成所述隔板。
优选地，所述外壳包括沿所述传动轴的轴向间隔布置的端盖，所述端盖与所述外线圈支架固定连接，所述端盖上布置有轴承，所述传动轴通过所述轴承转动装配在所述端盖上。
优选地，所述外壳、所述内线圈支架、所述外线圈支架、所述转盘、所述传动轴均为非导磁材料。
本发明实施例一种多线圈磁流变液阻尼器与现有技术相比，其有益效果在于：内线圈支架与隔板之间、外线圈支架与隔板之间均形成磁流变液通道，通过内线圈支架、外线圈支架的布置形成多个磁活动区域，增加了磁流变液通道的长度，磁流变液流道相互连通，增加了磁流变液的流动空间，进而增加了磁流变液受到磁场作用产生的剪切力面积；同时励磁线圈通电之后，外线圈支架与内线圈支架上的励磁线圈回路起到相互加强作用，加强了多个局部区域的磁场强度，从而增加了阻尼力矩。
附图说明
图1是本发明的多线圈磁流变液阻尼器的结构示意图；
图2是图1的多线圈磁流变液阻尼器的剖视图；
图3是图2的多线圈磁流变液阻尼器的局部放大示意图；
图4是本发明的多线圈磁流变液阻尼器的磁场仿真结构；
图5是本发明的多线圈磁流变液阻尼器的轴向磁流变液磁场强度曲线；
图6是本发明的多线圈磁流变液阻尼器的径向磁流变液磁场强度曲线。
图中，1、外壳；11、端盖；12、轴承；2、传动轴；3、转盘；31、外盘；32、内盘；4、内线圈支架；5、外线圈支架；51、支架本体；52、翻沿；53、加液孔；6、励磁线圈；7、磁流变液通道；8、容纳槽；9、隔磁环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种多线圈磁流变液阻尼器的优选实施例，如图1至图6所示，该多线圈磁流变液阻尼器包括外壳1、传动轴2、转盘3、内线圈支架4和外线圈支架5，传动轴2转动装配在外壳1内，转盘3止转装配在传动轴2上，传动轴2在转动时可带动转盘3转动，该阻尼器通过对转盘3施加阻尼力，从而对传动轴2施加阻尼力。在本实施例中，传动轴2与转盘3紧密配合并通过螺丝加紧固定，从而实现止转装配。
转盘3包括至少两个隔板，两个隔板平行布置并且沿传动轴2的周向间隔布置。在本实施例中，隔板共有两个，两个隔板沿传动轴2的轴向形成三个空间。两个隔板之间布置有内线圈支架4，两个隔板与外壳1之间均布置有外线圈支架5，即外线圈支架5共有两个，内线圈支架4布置在两个外线圈支架5之间，外线圈支架5与内线圈支架4之间通过隔板隔开。
外线圈支架5与内线圈支架4均用于布置励磁线圈6，转盘3的隔板的布置增加了外线圈支架5、内线圈支架4的数量，形成多个磁活动区域，从而增加了励磁线圈6的布置数量，以增加磁场强度。
外线圈支架5与内线圈支架4上均设置有容纳槽8，容纳槽8沿传动轴2的周向延伸，即容纳槽8为与传动轴2同轴布置的环形槽，励磁线圈6布置容纳槽8内。容纳槽8开设有外线圈支架5的靠近外壳1一侧的端面上，通过外壳1将励磁线圈6固定在容纳槽8内；内线圈支架4上的励磁线圈6通过隔板固定在容纳槽8内。
在本实施例中，外线圈支架5、内线圈支架4上的容纳槽8与传动轴2之间的距离相同，从而使外线圈支架5、内线圈支架4上的励磁线圈6沿传动轴2的轴向相互重叠，内线圈支架4、外线圈支架5上的励磁线圈6通电之后，外线圈支架5与内线圈支架4上的励磁线圈6回路起到相互加强作用，加强了多个局部区域的磁场强度，从而增加了阻尼力矩。
外线圈支架5与隔板之间形成磁流变液通道7，内线圈支架4与隔板之间形成磁流变液通道7，磁流变液通道7用于供磁流变液流通，增加了磁流变液通道7的长度。同时励磁线圈6通电后，在磁流变液通道7处的磁场强度方向垂直于磁流变液通道7，增加了磁流变液产生的阻尼力。
如图5与图6所示，图中横坐标均为弧长(m)，纵坐标均为磁通密度模(T)。磁流变液在磁场作用下成链状，传动轴2的转动方向垂直于磁流变液磁链，即转盘3的转动方向垂直于磁流变液，在传动轴2的轴向和径向区域均由于磁链的屈服应力阻碍转盘3的相对运动从而产生剪切力。
外线圈支架5与隔板之间的磁流变液通道7与内线圈支架4与隔板之间的磁流变液通道7相互连通，即该阻尼器内的磁流变液通道7为闭合的循环回路，增加了磁流变液的流动空间，进而增加了磁流变液受到磁场作用产生的剪切力面积，以此增加了阻尼力矩。
优选地，内线圈支架4上径向间隔布置有至少两个容纳槽8，外线圈支架5上径向间隔布置有至少两个容纳槽8。
在本实施例中，内线圈支架4上布置两个容纳槽8，两个容纳槽8同心布置，外线圈支架5上布置两个容纳槽8，两个容纳槽8同心布置。内线圈支架4的两个容纳槽8内均布置励磁线圈6，外线圈支架5的两个容纳槽8内均布置励磁线圈6，从而增加了线圈的数量和布置面积，形成了以线圈为中心的多个闭合磁回路，各个磁回路加强了多个局部区域的磁场强度，从而增加了磁流变液对转盘3的阻尼力。
优选地，内线圈支架4上相邻两个容纳槽8内的励磁线圈6的电流方向相反，外线圈支架5上相邻两个容纳槽8内的励磁线圈6的电流方向相反。
由于相邻两个容纳槽8内的励磁线圈6的电流方向相反，励磁线圈6产生的磁场强度方向相反，产生相互叠加的磁场，增加了流经磁流变液的磁场强度，因此产生了相互加强的作用，从而增加了磁流变液产生的剪切力。
在本实施例中，内线圈支架4与外线圈支架5上的与传动轴2距离相同的励磁线圈6的电流方向相反，使每个励磁线圈6与周围距离最近的其他励磁线圈6的电流方向均相反。
优选地，各个容纳槽8与相邻的磁流变液流道之间还布置有隔磁环9。
隔磁环9为非导磁材料，该阻尼器在工作时，隔磁环9的一侧与励磁线圈6结构，另一侧与磁流变液接触，可以有效地将励磁线圈6与磁流变液隔开，同时修改励磁线圈6产生的磁场回路，使得磁回路更多地呈现垂直于转盘3方向，增大磁流变液区域的磁感应强度，使磁流变液产生更大的剪切应力。
内线圈支架4、外线圈支架5增加励磁线圈6的布置数量，同时内线圈支架4、外线圈支架5均布置多个励磁线圈6，增加励磁线圈6产生的磁场强度，励磁线圈6的电流方向相反产生局部磁场强度加强，通过多个线圈与隔磁环9相互配合，使得磁回路更多地呈现垂直于转盘3方向，相互配合使得该阻尼器产生更大的阻尼力。
在本实施例中，隔磁环9为T形结构，通过励磁线圈6顶压固定隔磁环9。外线圈支架5的隔磁环9布置在容纳槽8靠近内线圈支架4的一侧，内线圈支架4的隔磁环9布置在容纳槽8的轴向两侧，即内线圈支架4的容纳槽8的两侧均布置隔磁环9，利用隔磁环9将磁流变液与线圈隔开。隔磁环9与容纳槽8之间通过O型圈密封，防止磁流变液流出而发生意外。
优选地，外线圈支架5包括支架本体51和布置在支架本体51外侧的翻沿52，两个外线圈支架5的翻沿52相对贴合，转盘3、内线圈支架4均布置在外线圈支架5内，外壳1与支架本体51固定连接。
两个外线圈支架5的翻沿52相对贴合，使得两个外线圈支架5之间形成闭合的空间，空间用于容纳转盘3、内线圈支架4，简化了外壳1的布置，便于该阻尼器装配。
优选地，隔板的端面与翻沿52之间具有间隙，外线圈支架5与隔板之间的磁流变液流道、内线圈支架4与隔板之间的磁流变液流道通过间隙连通。
间隙沿传动轴2的轴向延伸，间隙内流通磁流变液，磁流变液通道7内的磁流变液径向流动，间隙内的磁流变液轴向流动。当励磁线圈6通电后在间隙处的磁流变液产生轴向的剪切力，与磁流变液通道7内的磁流变液配合对转盘3施加轴向和径向的屈服应力，阻碍转盘3转动而产生剪切力，增加了阻尼力矩。
优选地，支架本体51上设置有与磁流变液流道连通加液孔53，加液孔53上布置有密封螺丝。
该阻尼器密封装配完成之后，需要从外部添加磁流变液，加液孔53供外部注入磁流变液，两个加液孔53可以尽量让磁流变液注满整个磁流变液通道7，增加阻尼力。
在本实施例中，加液孔53开设在外线圈支架5与内线圈支架4的靠近传动轴2的位置处，在添加完成磁流变液之后，可通过密封螺丝进行密封，防止磁流变液泄露。
优选地，转盘3呈H形结构，转盘3包括T形的外盘31和与外盘31固定连接的内盘32，外盘31与传动轴2止转装配，外盘31的盘面与内盘32的盘面形成隔板。
转盘3呈H形的结构，由外盘31和内盘32的盘面形成隔板，简化了转盘3以及隔板的结构，便于转盘3装配。
优选地，外壳1包括沿传动轴2的轴向间隔布置的端盖11，端盖11与外线圈支架5固定连接，端盖11上布置有轴承12，传动轴2通过轴承12转动装配在端盖11上。
外壳1由两个端盖11形成，简化了外壳1的结构。端盖11上布置轴承12，可以减小转轴在转动时的摩擦阻力，提高传动效率。在其他实施例中，外壳1也可以为筒体结构，外线圈支架5布置在外壳1内，以增加阻尼器的密封性。
优选地，外壳1、内线圈支架4、外线圈支架5、转盘3、传动轴2均为非导磁材料。
非导磁材料可以修改励磁线圈6产生的磁场方向，使流经磁流变液区域的磁场方向更多地垂直于磁流变液，从而增大阻尼力。在本实施例中，非导磁材料为铝合金，在其他实施例中，非导磁材料也可以为其他金属或合金。
综上，本发明实施例提供一种多线圈磁流变液阻尼器，其内线圈支架与隔板之间、外线圈支架与隔板之间均形成磁流变液通道，通过内线圈支架、外线圈支架的布置形成多个磁活动区域，增加了磁流变液通道的长度，磁流变液流道相互连通，增加了磁流变液的流动空间，进而增加了磁流变液受到磁场作用产生的剪切力面积；同时励磁线圈通电之后，外线圈支架与内线圈支架上的励磁线圈回路起到相互加强作用，加强了多个局部区域的磁场强度，从而增加了阻尼力矩。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种多线圈磁流变液阻尼器，其特征在于，包括外壳和转动装配在所述外壳内的传动轴，所述外壳内还布置有与所述传动轴止转装配的转盘，所述转盘包括沿所述传动轴的轴向间隔布置的至少两个隔板，相邻的两个所述隔板之间布置有内线圈支架，所述传动轴轴向外端的两个所述隔板与所述外壳之间均布置有外线圈支架，所述外线圈支架与所述内线圈支架上均设置有沿所述传动轴的周向延伸的容纳槽，所述容纳槽内布置有励磁线圈，所述外线圈支架与所述隔板之间、所述内线圈支架与所述隔板之间形成相互连通的磁流变液流道，
所述内线圈支架上径向间隔布置有至少两个所述容纳槽，所述外线圈支架上径向间隔布置有至少两个所述容纳槽，所述内线圈支架上相邻两个所述容纳槽内的所述励磁线圈的电流方向相反，所述外线圈支架上相邻两个所述容纳槽内的所述励磁线圈的电流方向相反，
所述外线圈支架包括支架本体和布置在所述支架本体外侧的翻沿，两个所述外线圈支架的所述翻沿相对贴合，所述转盘、所述内线圈支架均布置在所述外线圈支架内，所述外壳与所述支架本体固定连接，所述隔板的端面与所述翻沿之间具有间隙，所述外线圈支架与所述隔板之间的所述磁流变液流道、所述内线圈支架与所述隔板之间的所述磁流变液流道通过所述间隙连通。
2.根据权利要求1所述的多线圈磁流变液阻尼器，其特征在于，各个所述容纳槽与相邻的所述磁流变液流道之间还布置有隔磁环。
3.根据权利要求2所述的多线圈磁流变液阻尼器，其特征在于，所述支架本体上设置有与磁流变液流道连通加液孔，所述加液孔上布置有密封螺丝。
4.根据权利要求1－3任一项所述的多线圈磁流变液阻尼器，其特征在于，所述转盘呈H形结构，所述转盘包括T形的外盘和与所述外盘固定连接的内盘，所述外盘与所述传动轴止转装配，所述外盘的盘面与所述内盘的盘面形成所述隔板。
5.根据权利要求1－3任一项所述的多线圈磁流变液阻尼器，其特征在于，所述外壳包括沿所述传动轴的轴向间隔布置的端盖，所述端盖与所述外线圈支架固定连接，所述端盖上布置有轴承，所述传动轴通过所述轴承转动装配在所述端盖上。
6.根据权利要求1－3任一项所述的多线圈磁流变液阻尼器，其特征在于，所述外壳、所述内线圈支架、所述外线圈支架、所述转盘、所述传动轴均为非导磁材料。
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