具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器的制作方法

本發明涉及一種磁流變阻尼器，尤其涉及一種具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器。

背景技術：

磁流變液是一種性能優良的智能材料，其在磁場的作用下能夠瞬間由流動性良好的牛頓流體轉變為半固體，并且這種變化具有連續、可控、可逆等特點。利用磁流液的這種特點，制作的磁流變阻尼器具有反應快速、功耗低、結構簡單等優異性能，可以作為一種應用前景良好的半主動作動裝置，在電子控制和機械系統之間提供簡單和快速反應的接口。近年來，磁流變阻尼器被廣泛應用于機械、土木、航空航天等領域。

傳統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設阻尼通道，或者利用活塞外表面與缸體內壁形成阻尼通道。工作過程中，磁流變液在阻尼通道中流動，勵磁線圈通電產生垂直于磁流變液流動方向的磁場，進而在磁場的作用下產生可控阻尼力。在磁路未達到飽和的情況下，通過調節通電電流的大小，可以對磁流變阻尼器產生的阻尼力大小進行控制。通過增大阻尼器缸體內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，增大阻尼器缸體內徑會使磁流變阻尼器的體積和重量增大；減小阻尼通道寬度會導致零場狀態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，還容易導致磁流變液在阻尼通道中發生堵塞現象。

因此，十分有必要對傳統磁流變阻尼器的結構形式進行改進，設計一種結構緊湊、輸出可控阻尼力大、阻尼力調節范圍寬的磁流變阻尼器。這有利于擴寬磁流變阻尼器的工程應用前景。

技術實現要素：

為了克服背景技術中提到的問題，并且結合磁流變阻尼器的實際使用要求，本發明提出一種結構緊湊、阻尼性能良好的具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器，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。

為了實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：一種具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器，包括：端蓋、活塞桿、注液孔、缸蓋、密封圈1、密封圈2、導磁環1、導磁環2、導磁環3、勵磁線圈、導磁環4、導磁環5、密封圈3、密封圈4、密封圈5、密封圈6、螺釘、排氣孔、活塞端蓋1、阻磁環1、阻磁環2、阻磁環3、阻磁環4、導線孔、活塞端蓋2以及缸體；缸體、缸蓋以及端蓋通過螺釘固定連接；缸體與缸蓋間隙配合，并通過密封圈1和密封圈2密封；活塞桿的兩端分別與缸體和缸蓋間隙配合，并通過密封圈3、密封圈4、密封圈5、密封圈6密封；勵磁線圈纏繞于活塞桿的繞線槽中，其引線由活塞桿上的導線孔引出；導磁環1、導磁環5以及阻磁環3分別與活塞桿過渡配合；導磁環3、阻磁環1以及阻磁環4分別與阻磁環3過渡配合；導磁環2、導磁環4以及阻磁環2分別與缸體過渡配合；活塞端蓋1和活塞端蓋2分別通過螺釘與活塞桿固定。

所述的具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器，導磁環1、阻磁環1、導磁環3阻磁環4以及導磁環5交替排列布置；導磁環2、阻磁環2以及導磁環4交替排列布置。

所述的具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器，活塞桿、導磁環1、導磁環2以及導磁環3分別由低碳鋼導磁材料制成；其余零件均由不導磁材料制成。

由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性：(1)該具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器，幾乎能夠在阻尼通道的全長度上產生垂直于磁流變阻尼器的節流通道的磁場，并且磁場集中在阻尼通道內，大大提高阻尼通道的利用效率，能夠在不增大磁流變阻尼器的體積和重量的前提下，大大提高磁流變阻尼器的最大阻尼出力。

(2)該具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器，具有與傳統磁流變阻尼器相同的阻尼通道形式，在零場狀態下的阻尼出力并未改變，然而，由于對磁路的改進大大提高該磁流變阻尼器的最大阻尼出力，因此，該具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器具有更大阻尼力可控范圍，特別適用于機械、土木、航空航天等領域的減振需求。

附圖說明

圖1是本發明具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器的結構示意圖。

圖2是圖1的B-B剖視圖。

圖3是圖1的A處放大圖。

圖4是本發明具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器的磁力線分布圖。

附圖標記：1-端蓋、2-活塞桿、3-注液孔、4-缸蓋、5-密封圈1、6-密封圈2、7-導磁環1、8-導磁環2、9-導磁環3、10-勵磁線圈、11-導磁環4、12-導磁環5、13-密封圈3、14-密封圈4、15-密封圈5、16-密封圈6、17-螺釘、18-排氣孔、19-活塞端蓋1、20-阻磁環1、21-阻磁環2、22-阻磁環3、23-阻磁環4、24-導線孔、25-活塞端蓋2、26-缸體。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步說明。

圖1所示為本發明具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器的結構示意圖，主要包括：端蓋、活塞桿、注液孔、缸蓋、密封圈1、密封圈2、導磁環1、導磁環2、導磁環3、勵磁線圈、導磁環4、導磁環5、密封圈3、密封圈4、密封圈5、密封圈6、螺釘、排氣孔、活塞端蓋1、阻磁環1、阻磁環2、阻磁環3、阻磁環4、導線孔、活塞端蓋2以及缸體。

圖2是圖1的A-A剖視圖，勵磁線圈纏繞在活塞桿的凹槽內，其引線通過導線孔引出，然后通過活塞桿的內部和端蓋的方槽引出到磁流變阻尼器之外；導磁環和阻磁環之間形成了環形的阻尼通道。

圖3是圖1的A處放大圖，導磁環1、阻磁環1、導磁環3、阻磁環4以及導磁環5交替排列布置，導磁環2、阻磁環2以及導磁環4交替排列布置；導磁環和阻磁環通過兩端的活塞端蓋進行軸向固定，磁流變液通過活塞端蓋以及阻尼通道在腔室Ⅰ和腔室Ⅱ中交換流動。

圖4是本發明具有蜿蜒磁路特性的磁流變阻尼器的磁力線分布圖，當勵磁線圈中通入了一定大小的電流，由于電磁感應效應，會在活塞桿、阻尼通道和導磁環中形成閉合的磁場回路。

上述活塞桿、導磁環1、導磁環2以及導磁環3分別由低碳鋼導磁材料制成，其余零件均由不導磁材料制成。

本發明的工作原理如下：通過缸蓋上的注液孔向缸體內注入磁流變液，注液的過程中打開缸蓋上的排氣孔，排除磁流變液中混入的氣體，注液完成后封閉注液孔和排氣孔。當勵磁線圈中沒有通入電流時，在外界激勵的作用下，磁流變液會通過阻尼通道流動，由于腔室Ⅰ和腔室Ⅱ存在壓力差，磁流變阻尼器會產生較小的粘性阻尼力；當向勵磁線圈中通入一定大小的電流時，在活塞桿、阻尼通道和導磁環中會形成閉合的磁場回路，阻磁環迫使磁路多次通過阻尼通道，磁場方向與磁流變液的流動方向垂直，此時阻尼通道中磁流變液在磁場的作用下粘度增大，迅速由牛頓流體狀態轉變為半固體狀態，其剪切屈服強度迅速增大并且會隨著磁場強度的增大而繼續增大，磁流變阻尼器會產生克服磁鏈作用的可控阻尼力。在磁路達到飽和狀態之前，通過調節通入勵磁線圈電流的大小，來改變阻尼通道中磁場強度進而調節磁流變液的剪切應力，從而實現對磁流變阻尼器的阻尼出力大小的控制。