[发明专利]旋转式磁流变液阻尼器

说明书

本发明涉及阻尼器件，尤其是涉及采用磁流变液产生转动阻尼力矩的器件。

目前，磁流变液阻尼器的研究设计以美国Lord公司为代表。旋转式阻尼器的承载面均为普通的圆盘结构，所不同的只是磁场布局(即电磁线圈的位置分为内置式和外置式两类)。对于获得相同的阻尼力矩而言，内置式的径向尺寸较大、而外置式的轴向尺寸较大。由于单个阻尼盘片所产生的阻尼力矩较小，所以还发展了多个盘片的阻尼器。与单片阻尼器相比，其阻尼力矩随盘片个数的增加而增加。但其轴向尺寸亦相应增加；且电磁线圈的工作电流要相应增加许多，以保证作用于磁流变液的磁场强度不变；同时，耗能产生的热量也不易散发。也就是说，对于传统的旋转式阻尼器，要使结构简单、尺寸小、耗能少，则阻尼力矩较小，而要使阻尼力矩较大，则结构复杂、尺寸大、耗能多。

本发明的目的是提供一种阻尼力矩较大而结构简单、尺寸小、耗能少的旋转式磁流变液阻尼器。

本发明的解决方案如下：

与传统的单片结构相比，同样包括阻尼盘片、转轴、磁流变液、电磁线圈和外壳等，其特征在于阻尼盘片为桶状，电磁线圈置于阻尼盘片的桶口内、绕在内壳上，电磁线圈的外缘由导磁环封闭，内壳的盖板与外壳相连，阻尼盘片即位于内壳、导磁环与外壳之间的空腔中、四者同心，在导磁环、阻尼盘片与内壳盖板之间、以及内壳与转轴之间设置非导磁体。

本发明的创新之处在于将阻尼盘片设计为桶状，并且采用芯状电磁线圈。即阻尼盘片5并非简单的圆盘，而是圆盘与圆筒的结合。将其置于内壳9与外壳3之间，内壳正好处于盘片的桶口内，而外壳也相应为桶状、罩在桶状盘片外；内壳的盖板与外壳之间采用紧固件相连；电磁线圈1绕在内壳上，形成芯状结构，其电源导线10可穿过内壳的盖板或其它不致产生磁流变液渗漏之处而引出；电磁线圈的外缘由导磁环4封闭、以与磁流变液相隔离，当内壳为‘工’字状时、导磁环可为筒状，，当内壳为凸台状时、导磁环可为桶状；阻尼盘片、内壳、导磁环与外壳四者同心，转轴6穿过其间、作为它们的中心，转轴与阻尼盘片之间为固定连接(可采用键、销或紧定螺钉等配合)、以带动阻尼盘片旋转，其余的部件(内壳、导磁环、外壳等)则固定不动；内壳、导磁环与外壳之间亦形成桶状的空腔、其间充满磁流变液、阻尼盘片即位于其中(在磁流变液中转动)，当电磁线圈通电后、磁流变液即产生类固化现象，从而对阻尼盘片产生阻尼力；在导磁环与内壳盖板之间、阻尼盘片与内壳盖板之间、以及内壳与转轴之间设置非导磁体2、8，以确保磁力线穿过阻尼盘片的平面及圆周面、而后经外壳和内壳形成磁闭合回路；为防止磁流变液的渗漏，在构成其充注空腔的内壳、外壳、导磁环及阻尼盘片、转轴等之间的所有缝隙均应采用密封件7进行密封。

本发明由于采用了桶状阻尼盘片和芯状电磁线圈，因而具有如下优点：

1.因为桶状阻尼盘片与磁流变液之间所形成的阻尼力对于转轴而言是一个转动力矩，其大小等于桶底和桶壁各部分所产生的阻尼力与其力臂(各部分到转轴的距离)的乘积之和，而最大力臂等于该桶壁圆周的半径。显然，桶壁所提供的转动阻尼力矩最为有效，所以阻尼效果明显提高(当桶壁与桶底的表面积相同时，桶壁所产生的阻尼力矩大约是桶底所产生的阻尼力矩的4倍)。

2.由于单片阻尼盘片的结构，使得零电流时低力矩、电控力矩范围宽、电能消耗少，而且不会像多片结构那样造成热量难以散发，因而耗电量和发热量也大大降低，因此系统长时间工作时可靠性高且稳定。

3.由于其独特的芯状电磁线圈结构，使得电磁线圈处于阻尼盘片的桶口内、几乎不增加整个阻尼器的体积，因而系统紧凑、结构简单、体积小，而且不存在磁场外泄现象，使得磁场利用率很高。

附图1为本发明的旋转式阻尼器结构示意图。附图2为磁力线回路示意图。附图3～6为现有的旋转式阻尼器结构示意图(附图3～4分别为单片外置式和内置式，附图5～6分别为多片外置式和内置式)。

本发明的实施例如下：阻尼器外径为116mm，高度为70mm，转轴直径为10mm。阻尼桶外径98mm，桶高35mm，壁厚5mm。电磁线圈采用0.6mm漆包线绕制，绕组为800～1000圈，内径为40mm。阻值为6Ω。工作最大电流2A，最大输入功率24W。采用美国Lord公司的磁流变液。所提供的阻尼力矩为：零场时0.6Nm，最大电流时30Nm。磁场利用率高、几无磁场泄漏(在2A激磁电流下，器件外表面磁场强度小于0.6mT)。