一種新型磁流變數字閥及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于液壓控制閥及其控制方法技術領域，特別涉及的是一種磁流變液壓控制閥，對磁流變閥結構進行改進設計的磁流變數字閥，并通過改進其控制達到較好的性能。
【背景技術】
[0002]磁流變閥通過控制勵磁線圈電流大小來控制閥的流量，然而由于磁流變閥沒有移動的機械部件，因此控制范圍小，在適用性上也有限制。
[0003]由于磁流變閥的液壓控制范圍主要受兩方面影響:
[0004](I)磁流變液流動方向與磁場方向的角度
[0005](2)磁流變液在磁隙空間中的液流通道。對于⑴，一般將磁流變液流動方向與磁場方向垂直。對于(2)由于增加磁流變液在磁隙空間的長度則會造成在未加磁場時，出入口的壓差較大，并且使閥結構復雜，體積增大。
[0006]同時，在數字閥控制上，PffM控制是常用的方法，PffM控制也可稱為脈寬調制，主要是通過調制脈沖信號的寬度來等效地獲得需要波形的形狀和幅值。但由于線圈電感作用，在閥口開啟和關閉的時候，總會有一個滯后時間，而這個時間是與閥的結構有關的，要改變滯后時間需要改變閥的結構。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種新型磁流變數字閥及其控制方法，從另一角度提出了一種新型的磁流變閥結構，使磁流變閥具有非常大的控制范圍，不僅可以實現大流量控制，也可進行較小的壓差流量控制；同時對于閥口的開關，由于閥的本身結構的限制，采用三電源協同工作，使得可以在原有基礎上減少滯后時間，解決了現有技術的磁流變閥的閥口開啟和關閉的時出現滯后等問題。
[0008]為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的:
[0009]本發明提供一種新型磁流變數字閥及其控制方法，包括閥體、閥座、銜鐵、閥芯和靜鐵芯，所述閥體內套有套筒，所述套筒與銜鐵滑動配合，所述銜鐵與閥芯連接；所述靜鐵芯固定在套筒內，所述靜鐵芯上纏繞有第一線圈；所述閥座進油口處依次固定有堵頭、擋環和第二線圈框架，所述第二線圈框架上纏繞有第二線圈，所述第二線圈框架由導磁體和逆磁體組成的環體，所述第二線圈框架與閥芯組成磁流變液的圓環通路；所述第二線圈框架通過堵頭和擋環固定在閥座端口內；所述閥體與閥座相互連接固定，所述兩對接線柱分別與第一線圈和第二線圈的端子連接，所述閥芯在堵頭與靜鐵芯之間位移；所述銜鐵與靜鐵芯之間設有彈簧，在彈簧的作用下推動銜鐵使閥芯端部封閉堵頭；在第一線圈得電產生磁通量，將銜鐵吸附到靜鐵芯上，帶動閥芯移動，閥口打開。
[0010]所述銜鐵與靜鐵芯構成拍合式電磁鐵，所述電磁鐵采用三電源協同工作，電壓分別為24V，48V, -24V，采用單片機控制，通過上位機輸入信號，包括閥口閉合和流量大小兩個控制過程:
[0011]—，在上位機輸入信號作用下，控制閥口閉合過程；
[0012]在tl_t2時間內，將48V電源加載到第一線圈上，使電流迅速升高至接近臨界電流，控制閥芯快速移動，閥口打開；
[0013]在Ton的剩下的部分時間，將24V額定電壓加載到第一線圈上，使靜鐵芯產生穩定的磁通量并吸附銜鐵，穩定閥芯，使閥口處于打開狀態；
[0014]在Toff中t3_t4時刻，由于第一線圈的電感作用，使第一線圈有剩余電流，使銜鐵仍處在吸合狀態，在第一線圈上加一個-24V反向電壓，將第一線圈產生的剩余電流消除，快速閉合閥口，減少停滯時間；
[0015]二，控制閥口磁流變液的流量過程；
[0016]當第一線圈得電，閥芯打開，在閥口開啟時，磁流變液通過堵頭的進油口進入，在所述第二線圈框架與閥芯組成磁流變液的圓環通路，通過單片機控制第二線圈的電流，磁流變液在不同電流下磁場力的作用下調節磁流變液的粘度，進而控制流量。
[0017]進一步地，所述逆磁體為抗磁材料制成的隔磁環，與導磁體通過膠粘的方式固定。隔磁環主要作用就是讓磁路產生分路，防止磁回路短路，一般材料用黃銅，0Crl8Ni9。
[0018]進一步地，所述磁場力是在第二線圈得電后，磁場力繞過逆磁體，從導磁體中出去，進入到第二線圈框架與閥芯組成磁流變液的圓環通路。
[0019]進一步地，所述第一線圈接到一對接線柱上，所述第二線圈接到另一對接線柱上。
[0020]進一步地，所述閥芯為非鐵磁材料制成。
[0021]本發明具有以下有益效果:采用與以往不同的磁流變閥結構，極大增加磁流變閥的控制范圍。同時具有優越的密閉性，以及可以運用多種控制方式，適用于多種場合。而且在不使用磁流變液的時候可以成為一個高速數字開關閥，并且具有極快的響應時間。
[0022]當然，實施本發明的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發明一種新型磁流變數字閥及其控制方法的結構剖面示意圖；
[0025]圖2為本發明一種新型磁流變數字閥及其控制方法的第二線圈框架結構剖面示意圖；
[0026]圖3為本發明一種新型磁流變數字閥及其控制方法的磁場力結構分布圖；
[0027]圖4為本發明一種新型磁流變數字閥及其控制方法的PffM信號圖；
[0028]圖5為本發明一種新型磁流變數字閥及其控制方法的三電源協同工作與單電源工作時線圈的電壓圖；
[0029]圖6為本發明一種新型磁流變數字閥及其控制方法的三電源協同工作與單電源工作時線圈的電流圖；
[0030]圖7為本發明一種新型磁流變數字閥及其控制方法的閥芯位移圖；
[0031]其中:1-螺母，2-閥體，3-第二 O型密封圈，4-第三O型密封圈，5-套筒，6-閥座，7-第二線圈框架，8-擋圈，9-第五O型密封圈，10-第四O型密封圈，11-堵頭，12-擋環，13-第二線圈，14-閥芯，15-銜鐵，16-第一線圈框架，17-靜鐵芯，18-外套環，19-擋鐵，20-絕緣套，21-第一 O型密封圈，22-塑料蓋，23-六角螺母，24-螺母蓋，25-接線柱，26-第一線圈，701-導磁體，702-逆磁體，703-磁場力，704-磁流變液。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033]請參閱圖1-7所示，本發明為一種新型磁流變數字閥及其控制方法，包括閥體2、閥座6、銜鐵15、閥芯14、靜鐵芯17、擋鐵19以及兩個接線柱25，閥體2內套有套筒5，套筒5與銜鐵15滑動配合，銜鐵15與閥芯14連接；靜鐵芯17固定在套筒5內，靜鐵芯17上纏繞有第一線圈26 ;
[0034]閥座6進油口處依次固定有堵頭11、擋環12和第二線圈框架7，第二線圈框架7上纏繞有第二線圈13，第二線圈框架7由導磁體701和逆磁體702組成的環體，第二線圈框架7與閥芯14組成磁流變液704的圓環通路；第二線圈框架7通過堵頭11和擋環12固定在閥座6端口內；
[0035]閥體2與閥座6相互連接固定，兩對接線柱25分別與第一線圈26和第二線圈13的端子連接，閥芯14在堵頭11與靜鐵芯17之間位移；銜鐵15與靜鐵芯17之間設有彈簧，在彈簧的作用下推動銜鐵15使閥芯14端部封閉堵頭11 ;在第一線圈26得電產生磁通量，將銜鐵15吸附到靜鐵芯17上，帶動閥芯14移動，閥口打開。
[0036]銜鐵