一種階變永磁流變阻尼器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種階變永磁流變阻尼器，屬于機(jī)械振動(dòng)工程領(lǐng)域。該階變永磁流變阻尼器為一種無電源阻尼減振器，通過改變內(nèi)缸筒導(dǎo)磁性及軸向有效長(zhǎng)度控制永磁磁路通斷狀態(tài)，以此調(diào)節(jié)永磁流變阻尼器隨活塞行程變化的輸出阻尼力，即實(shí)現(xiàn)庫倫阻尼力的階變輸出，獲得預(yù)設(shè)阻尼力，進(jìn)行有效減振。階變永磁流變阻尼器的內(nèi)缸筒段由一段導(dǎo)磁材料缸筒與兩段非導(dǎo)磁材料缸筒固結(jié)組成，永磁結(jié)構(gòu)活塞為多級(jí)電磁磁路。永磁流變液阻尼器具有無能耗、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高等減振性能。
【專利說明】
一種階變永磁流變阻尼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種永磁流變振動(dòng)控制技術(shù)，具體為一種階變永磁流變阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁流變阻尼器是利用磁流變液的流變特性而開發(fā)的一種最具發(fā)展前景的半主動(dòng)控制裝置，其兼具被動(dòng)控制的可靠性和主動(dòng)控制的適應(yīng)性，且相比主動(dòng)控制能耗又低，具有動(dòng)態(tài)范圍寬、響應(yīng)速度快、能耗低、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)境魯棒性強(qiáng)、易與微機(jī)控制結(jié)合等突出優(yōu)點(diǎn)。磁流變阻尼器已被廣泛地應(yīng)用于振動(dòng)控制系統(tǒng)中，如車輛懸架系統(tǒng)、飛機(jī)起落架系統(tǒng)、建筑地震防護(hù)系統(tǒng)、斜拉索橋保護(hù)系統(tǒng)、醫(yī)療康復(fù)系統(tǒng)等領(lǐng)域。
[0003]由磁流變阻尼器構(gòu)成的智能振動(dòng)控制系統(tǒng)需配備電源、傳感器、控制器等外部設(shè)備。電源通常以電流的形式供給磁流變阻尼器活塞上的勵(lì)磁線圈，使勵(lì)磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，且形成通過活塞與缸筒內(nèi)壁間阻尼通道的磁路，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)迫使磁流變液流經(jīng)該阻尼通道時(shí)，可通過改變電源大小調(diào)節(jié)磁流變液的流變屈服應(yīng)力，進(jìn)而通過變化的磁流變液屈服應(yīng)力控制磁流變阻尼器對(duì)應(yīng)的庫倫阻尼力，最終獲得預(yù)設(shè)磁流變阻尼器的阻尼力，進(jìn)行有效減振。隨著磁流變阻尼器的廣泛應(yīng)用，在一些電源無法到達(dá)或電源更換不方便的振動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合，一定程度上限制了磁流變阻尼器的應(yīng)用。為此，近年來，出現(xiàn)了一類自供能磁流變阻尼器，其主要采用將外界機(jī)械振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的能量采集裝置代替電源來滿足磁流變阻尼器的電能需求，但該類自供能磁流變阻尼器系統(tǒng)由于采集能相對(duì)較低，應(yīng)用環(huán)境有限，且系統(tǒng)穩(wěn)定性相對(duì)較低。
[0004]另外，磁流變阻尼器所需外部設(shè)備除電源外，還需傳感器、控制器等相關(guān)設(shè)備，傳感器測(cè)試結(jié)構(gòu)響應(yīng)，控制器計(jì)算控制命令，實(shí)際工程應(yīng)用中，同樣，傳感器和控制器出現(xiàn)會(huì)使整個(gè)振動(dòng)控制系統(tǒng)變得相對(duì)復(fù)雜，而且系統(tǒng)穩(wěn)定性相對(duì)較低，同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本相對(duì)較尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種性能穩(wěn)定，且?guī)靷愖枘崃﹄A變變化的永磁流變阻尼器。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種階變永磁流變阻尼器包括外缸筒、內(nèi)缸筒一、內(nèi)缸筒二、內(nèi)缸筒三、活塞桿、若干永磁鐵、若干導(dǎo)磁塊、導(dǎo)向裝置、磁流變液、密封環(huán)、端蓋。內(nèi)缸筒一、內(nèi)缸筒二和內(nèi)缸筒三依次內(nèi)套裝于外缸筒中，且內(nèi)缸筒一、內(nèi)缸筒二和內(nèi)缸筒三內(nèi)分布有定量磁流變液，外缸筒、內(nèi)缸筒一和內(nèi)缸筒三均為非導(dǎo)磁材料，如鋁合金、高分子材料等，內(nèi)缸筒二為導(dǎo)磁材料，如電工純鐵DT4。若干永磁鐵和若干導(dǎo)磁塊均與活塞桿固定連接，其中，若干永磁鐵和若干導(dǎo)磁塊在活塞桿上依次間隔分布，構(gòu)成活塞結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)磁塊位于活塞結(jié)構(gòu)的兩端面，相鄰永磁鐵采用同名磁極沿軸線反向而置進(jìn)行擺放。活塞結(jié)構(gòu)中若干永磁鐵分別作為磁源和與其兩端面相連的導(dǎo)磁塊及阻尼間隙和內(nèi)缸筒組成多級(jí)磁路。該多級(jí)永磁磁路的導(dǎo)通性可通過改變內(nèi)缸筒一、內(nèi)缸筒二和內(nèi)缸筒三的軸向有效長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)永磁磁路中內(nèi)缸筒的有效響應(yīng)長(zhǎng)度分布，控制階變永磁流變阻尼器中多級(jí)磁路的有效磁路通斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)階變庫倫阻尼力的輸出，獲得預(yù)設(shè)阻尼力，進(jìn)tx有效減振。
[0007]活塞結(jié)構(gòu)隨活塞桿在缸筒內(nèi)沿軸線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞結(jié)構(gòu)位于內(nèi)缸筒一階段時(shí)，由于內(nèi)缸筒一不導(dǎo)磁，使得活塞上的多級(jí)磁路均不導(dǎo)通，相應(yīng)阻尼通道中的磁流變液表現(xiàn)出一般流體的流動(dòng)性能。隨著活塞結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)入具有導(dǎo)磁性的內(nèi)缸筒二，隨著活塞行程的增加，多級(jí)磁路依次被激活，使得相應(yīng)阻尼通道中的磁流變液在磁場(chǎng)作用下表現(xiàn)出一定的屈服應(yīng)力，相應(yīng)永磁流變阻尼器中的庫倫阻尼力階梯狀增加；同理，在隨著活塞結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)入非導(dǎo)磁的內(nèi)缸筒三，隨著活塞行程的增加，多級(jí)磁路依次被斷開，相應(yīng)永磁流變阻尼器中的庫倫阻尼力階梯狀減小。
[0008]所述內(nèi)缸筒二的軸向有效長(zhǎng)度不小于所有永磁鐵和導(dǎo)磁塊的軸向有效長(zhǎng)度之和，以提高永磁流變阻尼器的工作效率。
[0009]本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果:
[0010]本階變永磁流變阻尼器無需電源供電，通過改變非導(dǎo)磁內(nèi)缸筒和導(dǎo)磁內(nèi)缸筒軸向長(zhǎng)度調(diào)節(jié)活塞結(jié)構(gòu)多級(jí)磁路通斷狀態(tài)，獲得階變庫倫阻尼力，且整個(gè)阻尼減振控制系統(tǒng)無需傳感和控制等模塊，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，系統(tǒng)應(yīng)用穩(wěn)定性相對(duì)較高。
【附圖說明】
[0011]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖
[0012]圖中外缸筒1、內(nèi)缸筒一2、內(nèi)缸筒二3、內(nèi)缸筒三4、活塞桿5、永磁鐵6、導(dǎo)磁塊7、導(dǎo)向裝置8、磁流變液9、密封環(huán)10、端蓋11;圖2永磁流變阻尼器庫倫阻尼力與活塞行程的輸出關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖，本發(fā)明為一種階變永磁流變阻尼器，包括外缸筒1、內(nèi)缸筒一2、內(nèi)缸筒二3、內(nèi)缸筒三4、活塞桿5、若干永磁鐵6、若干導(dǎo)磁塊7、導(dǎo)向裝置8、磁流變液9、密封環(huán)10、端蓋11。外缸筒1、內(nèi)缸筒一2和內(nèi)缸筒三4均為鋁合金材料，內(nèi)缸筒二3為電工純鐵DT4，內(nèi)缸筒一2、內(nèi)缸筒二3和內(nèi)缸筒三4內(nèi)分布有定量磁流變液9?；钊麠U5—端軸徑較小，在其上依次裝入具有內(nèi)孔的若干導(dǎo)磁塊7和若干永磁鐵6，組成活塞結(jié)構(gòu)，各相鄰若干永磁鐵6采用同名磁極沿軸線反向而置進(jìn)行擺放，導(dǎo)磁塊7位于活塞結(jié)構(gòu)兩端，活塞結(jié)構(gòu)中若干永磁鐵6作為磁源和與其兩端面相連的若干導(dǎo)磁塊7及阻尼間隙和內(nèi)缸筒組成多級(jí)磁路。內(nèi)缸筒一2、內(nèi)缸筒二3和內(nèi)缸筒三4的軸向有效長(zhǎng)度與活塞結(jié)構(gòu)的有效長(zhǎng)度相等。
[0014]活塞結(jié)構(gòu)隨活塞桿在缸筒內(nèi)沿軸線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞結(jié)構(gòu)位于內(nèi)缸筒一2階段時(shí)，活塞上的多級(jí)磁路均不導(dǎo)通，相應(yīng)永磁流變阻尼器不受庫倫阻尼力作用。隨著活塞結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)入具有導(dǎo)磁性的內(nèi)缸筒二 3，多級(jí)磁路依次被激活，使得相應(yīng)阻尼通道中的磁流變液在磁場(chǎng)作用下表現(xiàn)出一定的屈服應(yīng)力，相應(yīng)永磁流變阻尼器受到的庫倫阻尼力表現(xiàn)為階梯狀增加；同理，在隨著活塞結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)入非導(dǎo)磁的內(nèi)缸筒三4，多級(jí)磁路依次被斷開，相應(yīng)永磁流變阻尼器受到的庫倫阻尼力呈階梯狀減小。永磁流變阻尼器庫倫阻尼力與活塞行程的輸出關(guān)系圖如圖2所示，可知其庫倫阻尼力隨活塞結(jié)構(gòu)行程的增加呈階梯狀先增加后減小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種階變永磁流變阻尼器，包括外缸筒(I)、內(nèi)缸筒一(2)、內(nèi)缸筒二(3)、內(nèi)缸筒三(4)、活塞桿(5)、若干永磁鐵(6)、若干導(dǎo)磁塊(7)、導(dǎo)向裝置(8)、磁流變液(9)、密封環(huán)(10)、端蓋(11); 上述各組件之間的連接: 內(nèi)缸筒一(2)、內(nèi)缸筒二(3)和內(nèi)缸筒三(4)依次套裝于外缸筒(I)內(nèi)，若干永磁鐵(6)和若干導(dǎo)磁塊(7)均與活塞桿(5)固定連接，內(nèi)缸筒一(2)、內(nèi)缸筒二(3)和內(nèi)缸筒三(4)內(nèi)有一定量磁流變液(9);其特征在于: 若干導(dǎo)磁塊(7)和若干永磁鐵(6)在活塞桿(5)上依次間隔分布，組成活塞結(jié)構(gòu)，可形成多級(jí)永磁磁路，通過改變內(nèi)缸筒一 (2)、內(nèi)缸筒二 (3)和內(nèi)缸筒三(4)的軸向有效長(zhǎng)度，調(diào)節(jié)永磁磁路響應(yīng)長(zhǎng)度的分布，進(jìn)而控制階變永磁流變阻尼器多級(jí)有效磁路的通斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)階變庫倫阻尼力的輸出，獲得預(yù)設(shè)阻尼力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階變永磁流變阻尼器，其特征在于所述外缸筒(I)、內(nèi)缸筒一(2)和內(nèi)缸筒三(4)均為非導(dǎo)磁材料，內(nèi)缸筒二(3)為導(dǎo)磁材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階變永磁流變阻尼器，其特征在于所述若干導(dǎo)磁塊(7)和若干永磁鐵(6)在活塞桿(5)上依次間隔分布，組成活塞結(jié)構(gòu)，該活塞結(jié)構(gòu)的兩端均為導(dǎo)磁塊⑴。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階變永磁流變阻尼器，其特征在于所述若干永磁鐵(6)和若干導(dǎo)磁塊(7)在活塞桿(5)上依次間隔分布，其中相鄰永磁鐵(6)采用同名磁極沿軸線反向而置進(jìn)行排列。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階變永磁流變阻尼器，其特征在于所述內(nèi)缸筒二(3)的軸向有效長(zhǎng)度不小于所有永磁鐵(6)和所有導(dǎo)磁塊(7)的有效長(zhǎng)度之和。
【文檔編號(hào)】F16F9/53GK106015436SQ201610518080
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】王四棋, 李德才, 張?zhí)炱?
【申請(qǐng)人】北京交通大學(xué)