[发明专利]电磁活塞和磁流变减振器

说明书

本发明提供一种电磁活塞和磁流变减振器，电磁活塞包括：铁芯活塞体，所述铁芯活塞体的外壁上套设有线圈；活塞外套，套设于所述铁芯活塞体的外部且与所述铁芯活塞体的外壁具有作为阻尼通道的间隙；磁路换向环组，包括第一磁路换向环和第二磁路换向环，所述第一磁路换向环套设于所述线圈的外壁上，所述第二磁路换向环嵌套于所述活塞外套的内壁上且位于所述第一磁路换向环的对应位置。本发明解决了传统的磁流变减振器输出阻尼力范围小的问题，增大了减振器输出阻尼力范围，提高了响应速度，增加了失效保护的功能，使利用磁流变减振器的半主动悬架控制系统的功能性和安全性都得到了很大的提高。

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，涉及半主动悬架控制系统，尤其涉及一种电磁活塞和磁流变减振器。

背景技术

磁流变减振器是一种阻尼力可调的新型作动器，它的工作液为磁流变液，当活塞与缸体相对运动时会挤压磁流变液，使之通过活塞上的阻尼通道，从而磁流变液会产生剪切力。同时磁流变液在磁场作用下流变特性可变，在外磁场的作用下，可在毫秒级时间内实现牛顿流体和Bingham流体之间的可逆转变。所以，磁流变减振器具有响应速度快，阻尼力调节范围大的特点。在车辆半主动悬架应用中，可调力值范围大，响应速度快成为控制需求的方向。为满足控制提出的需求，需要从执行器件上进行优化设计。磁流变减振器的活塞作为磁流变减振器最关键的部件，它的结构将会对磁场的磁感应强度的大小、磁场形成的快慢以及磁路的方向产生显著影响，从而影响阻尼力的范围和响应时间。

目前，针对输出阻尼力小的问题的主要解决措施有：从减振器结构设计入手，增加线圈的匝数，线圈的数量，延长阻尼通道的长度等。但是这些措施也带来不利影响：虽然最大阻尼力得到提升，但是当线圈断电后，减振器的零场阻尼力也会变大，而某些工况下需要尽可能小的零场阻尼力，因此，真正的设计目标是尽可能大的阻尼力范围而不是单纯的提升最大阻尼力，故这种方案并不能满足所有情况的需要。而对于如何减小响应时间的问题，采取的方案为：缩短线圈电流的产生时间；缩短目标磁场的产生时间；缩短磁流变液中软磁颗粒的成链时间。目前对于前两个方面都有所研究，但是研究成果并不显著。因此，亟需一种可以很好地解决上述技术问题的新型减振器。

发明内容

本发明提供一种电磁活塞和磁流变减振器，解决了传统的磁流变减振器输出阻尼力范围小的问题，增大了减振器输出阻尼力范围，使利用磁流变减振器的半主动悬架控制系统的功能性和安全性都得到了很大的提高。

本发明提供一种电磁活塞，包括：铁芯活塞体，所述铁芯活塞体的外壁上套设有线圈；活塞外套，套设于所述铁芯活塞体的外部且与所述铁芯活塞体的外壁具有作为阻尼通道的间隙；磁路换向环组，包括第一磁路换向环和第二磁路换向环，所述第一磁路换向环套设于所述线圈的外壁上，所述第二磁路换向环嵌套于所述活塞外套的内壁上且位于所述第一磁路换向环的对应位置。

根据本发明提供的一种电磁活塞，所述铁芯活塞体的两端分别设有固定压板，所述固定压板与所述活塞外套的内壁相连，且所述压板上设有多个通孔，所述通孔与所述间隙相连通。

根据本发明提供的一种电磁活塞，所述固定压板的外径大于所述铁芯活塞体的外径。

根据本发明提供的一种电磁活塞，所述活塞外套与所述铁芯活塞体采用相同的高磁导率材料，相对磁导率1000；所述磁路换向环组采用低磁导率材料，相对磁导率1。

根据本发明提供的一种电磁活塞，还包括涡流抑制环，所述涡流抑制环嵌套于所述铁芯活塞体的外壁上且位于所述线圈的两侧。

根据本发明提供的一种电磁活塞，所述铁芯活塞体的外壁向内凹陷，构造出台阶腔，所述台阶腔包括第一台阶腔和第二台阶腔，所述线圈设置于所述第一台阶腔内且延伸至所述第二台阶腔的开口处，所述涡流抑制环设置于所述第二台阶腔内。

根据本发明提供的一种电磁活塞，两个所述涡流抑制环的延伸部沿着所述线圈的外壁相向延伸，构造出限制所述第一磁路换向环的容纳腔。