[发明专利]一种双圆桶旋转式磁流变阻尼器

说明书

本发明公开了一种双圆桶旋转式磁流变阻尼器。该磁流变阻尼器的旋转轴加工有键槽，通过键槽连接齿轮向外输出阻尼力。由于磁铁能提供一部分磁场，该装置在零电流时也能保持一定的输出阻尼力，此外，磁铁产生的磁场还能一定程度上防止磁流变液内部颗粒的沉降。本发明磁流变阻尼器的外层圆桶与壳体形成外磁流变液流动间隙，内层圆桶与线圈绕线架及外层圆桶形成内磁流变液流动间隙，本发明由于增加了一个阻尼间隙，可以获得更大的阻尼力。因此，该磁流变阻尼器阻尼力调节范围宽，电能耗电少，此系统长时间工作可靠性高而且稳定，该磁流变阻尼器特别适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。

技术领域

本发明涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种双圆桶旋转式磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变阻尼器是一种广泛应用于半主动控制系统中的新型智能阻尼器件。其毫秒级响应速度、大控制范围和大阻尼力输出的特点，使得它成为工业应用领域优秀的半主动执行器件。目前，磁流变阻尼器已在工业 、军用以及土木工程等领域 (斜拉桥拉索减振 、海洋平台结构减振 、公路桥梁和高层建筑隔振系统 )得到广泛研究和应用。

磁流变阻尼器按其工作方式可分为直线式磁流变阻尼器和旋转式磁流变阻尼器。直线式磁流变阻尼器研究较早，其结构设计、力学模型的研究较为成熟，但是，在有些应用场合，如康复机器人，无人机驱动控制等，要求阻尼器能够提供连续旋转的可控阻尼力矩，因此，旋转式磁流变阻尼器的研究具有重要的应用意义。

旋转式磁流变阻尼器是通过在定子与转子之间屈服强度可控的磁流变液进行工作，转子的工作面积大小对于阻尼器性能有着重要的影响。目前，旋转式磁流变阻尼器多以转子的两个端面作为工作面，为了获得更大的阻尼力，这样的结构需要加大转子的直径，但是会导致阻尼器的尺寸过大。有的旋转式磁流变阻尼器以转子的圆柱面作为工作面，虽然增大转子轴向和径向尺寸均可增加阻尼器的输出力矩，但是该种结构未能利用转子的端面。

磁流变液的稳定性主要受两种因素的影响：一是粒子的聚集结块，即粒子相互聚集形成很大的团；二是粒子本身的沉降，即磁性粒子随时间的沉淀。另外，磁性颗粒的比重较大，容易沉淀或离心分离，因此传统上磁流变阻尼器存在安全系数低、工作寿命不长等问题。

为了获得较大的阻尼力矩的同时，保证阻尼器的安全可靠，设计了新型的双圆桶旋转式磁流变阻尼器，这种结构能够充分利用转子的外表面，而且增加了磁流变阻尼器的阻尼间隙通道数量，在提高阻尼器性能的同时，不增加其结构的复杂程度，同时还具有阻尼力可调范围大、抗沉降、能够输出连续可靠的阻尼力矩的特点。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题及满足磁流变阻尼器实际使用要求，本发明提出一种双圆桶旋转式磁流变阻尼器结构。主要包括旋转轴、外壳、内层圆桶、外层圆桶、磁铁等。该磁流变阻尼器的旋转轴加工有键槽，通过键槽连接齿轮向外输出阻尼力，磁铁与励磁线圈分别位于旋转轴的两侧，构成了内置式的磁流变阻尼器。当线圈通电时 ,由于磁流变效应而产生的剪切力将阻碍内层圆桶与外层圆桶的转动 ,从而向外输出阻尼力. 因为穿过磁流变液的磁场强度随通电电流大小的不同而不同 ,磁流变液对圆桶的阻尼作用也就随电流的改变而改变 ,因此内外层圆桶旋转时受到的阻尼作用具有可控性。由于磁铁也能提供一部分磁场，该装置在零电流时也能保持一定的输出阻尼力，除此之外，磁铁产生的磁场还能一定程度上防止磁流变液内部颗粒的沉降。本发明由于增加了一个阻尼间隙，可以获得更大的阻尼力。因此，该磁流变阻尼器阻尼力调节范围宽，电能耗电少，此系统长时间工作可靠性高而且稳定性好，该磁流变阻尼器特别适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。