[发明专利]节能自锁式磁流变阻尼器

说明书

本发明公开了一种节能自锁式磁流变阻尼器，包括磁流变流体、缸体、活塞盘、钕铁硼永磁体矩阵、步进电机及涡轮蜗杆减速器、高压氮气、霍尔传感器等。所述的缸体内部填充有磁流变流体，活塞盘内部有钕铁硼永磁体矩阵，该矩阵可以绕自身一端的圆孔旋转，起到调节阻尼力的作用。活塞盘靠近外圆周位置设置有节流孔，磁流体可以从节流孔流过。所述的步进电机与涡轮蜗杆减速器连接在一起，输出轴安装有卷筒，卷筒旋转带动永磁体矩阵旋转。所述的高压氮气在缸体一端，作用是保持磁流体内部的静压力，排尽空气。本发明断电后仍然可以保持阻尼力，同时具有无级调节阻尼力的能力，功耗低发热小，成本低廉，结构简单。

技术领域

本发明涉及一种节能自锁式阻尼装置，更具体地，涉及一种使用钕铁硼永磁体的自锁式磁流变阻尼器，可以解决磁流变阻尼器发热、功耗大等能量问题。

背景技术

阻尼器广泛运用于生产生活的方方面面，常见的阻尼器有液压阻尼器、空气阻尼器、磁流体阻尼器等。其中，磁流体阻尼器以其无极调节、无冲击的顺畅连接特性、快速的响应性等优点越来越受到人们的重视。然而，现有的磁流体阻尼器是靠电磁铁产生的电磁场来改变磁流体粘度，以达到改变阻尼效果的目的。但是电磁铁在工作时需要持续的电流输入，产生大量热量，进而影响磁流体的粘度，对阻尼性能的精确调节带来负面影响；也会因为热量产生安全隐患，对阻尼器的散热模块提出更高的要求。

为了解决这一问题，用永磁体取代电磁线圈不失为一个新的思路。杨文荣等在发明专利CN104196949A中阐述了一种永磁体取代电磁线圈的方案，该方案摆脱了电源束缚，解决了散热问题，但是无法做到在使用过程中自动调节永磁体磁性，只能拆开设备手动调节。郭有松等在论文《机械可调阻尼系数黏滞流体阻尼器设计与开发》中取消了电磁设备，通过改变回流孔直径来达到改变阻尼效果的目的。但该方案额外增加了两根外置回流管，使设备更加复杂笨重。

因此，需要一种节能环保的磁流变阻尼器，通过钕铁硼永磁体提供磁场，实现阻尼特性无级调节的功能；同时需要具备自锁功能，即在无外部能量输入的情况下永磁体能够保持位置，提供稳定的磁场。

发明内容

针对现有磁流变阻尼器的不足，本发明目的在于设计一种低功耗、发热小、阻尼力可调的磁流变阻尼装置，本专利将钕铁硼永磁体设置于磁流体腔内，可根据永磁体旋转角度对阻尼力进行无级调节，通过自锁式锁止机构实现低功耗目的，不依赖电磁线圈提供持续磁场，简便易行，成本低廉，功耗低，发热小。

为实现上述发明，本装置包括步进电机、涡轮蜗杆减速器、采用halbach阵列的永磁体阵列、编织线、磁流变体、卷筒、腔体、霍尔传感器、活塞、密封环等。

具体的说，包括缸体、缸体端盖、密封圈、气压缸、密封环、磁流变流体、步进电机及减速器、永磁体矩阵、卷筒、编织线、束磁铁片等。缸体作为主体，其上端安置有缸体端盖，以及密封圈；缸体下端面安置有气压缸硬端盖，气压缸硬端盖外侧凹槽内安装有气压缸密封环；气压缸硬端盖的腔内充有高压氮气，气压缸硬端盖上面设置有保持压力和传递压力用的气压缸软端盖；活塞杆安置在缸体中，活塞杆内部为中空结构，内部安置有步进电机与减速器，活塞杆下端安置有活塞盘；活塞盘的一端是步进电机和减速器，其输出轴上固定有卷筒，卷筒悬空端面上设置有监测卷筒旋转角度的霍尔传感器；卷筒上缠绕有编织线，该编织线另一端固定在永磁体矩阵的自由端；永磁体矩阵另一端设置有安置永磁体回转轴的轴孔；活塞盘上均匀设置有N个(这里N为自然数)供磁流体流通的节流孔；活塞盘外圆周上安置有起密封作用的活塞盘密封环，在活塞盘端部设置有避免磁流变流体进入活塞杆密封中空内腔的活塞盘端盖。

进一步，所述步进电机用于给调整钕铁硼永磁体的旋转角度，进而改变阻尼力，达到无级调节目的。断电后该步进电机具有自锁力矩，可保持步进电机转角不变。

进一步，所述的减速器为涡轮蜗杆减速器，减速比50:1，具备自锁特性。采用黄铜材料，使用寿命长，耐摩擦，提高了设备的可靠性。