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，屬于機械振動工程領域。該階變永磁流變阻尼器為一種無電源阻尼減振器，通過改變內缸筒導磁性及軸向有效長度控制永磁磁路通斷狀態(tài)，以此調節(jié)永磁流變阻尼器隨活塞行程變化的輸出阻尼力，即實現庫倫阻尼力的階變輸出，獲得預設阻尼力，進行有效減振。階變永磁流變阻尼器的內缸筒段由一段導磁材料缸筒與兩段非導磁材料缸筒固結組成，永磁結構活塞為多級電磁磁路。永磁流變液阻尼器具有無能耗、結構設計簡單、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
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種永磁流變振動控制技術，具體為一種階變永磁流變阻尼器。
【背景技術】
[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)展前景的半主動控制裝置，其兼具被動控制的可靠性和主動控制的適應性，且相比主動控制能耗又低，具有動態(tài)范圍寬、響應速度快、能耗低、機械結構簡單、環(huán)境魯棒性強、易與微機控制結合等突出優(yōu)點。磁流變阻尼器已被廣泛地應用于振動控制系統中，如車輛懸架系統、飛機起落架系統、建筑地震防護系統、斜拉索橋保護系統、醫(yī)療康復系統等領域。
[0003]由磁流變阻尼器構成的智能振動控制系統需配備電源、傳感器、控制器等外部設備。電源通常以電流的形式供給磁流變阻尼器活塞上的勵磁線圈，使勵磁線圈產生磁場，且形成通過活塞與缸筒內壁間阻尼通道的磁路，當活塞運動迫使磁流變液流經該阻尼通道時，可通過改變電源大小調節(jié)磁流變液的流變屈服應力，進而通過變化的磁流變液屈服應力控制磁流變阻尼器對應的庫倫阻尼力，最終獲得預設磁流變阻尼器的阻尼力，進行有效減振。隨著磁流變阻尼器的廣泛應用，在一些電源無法到達或電源更換不方便的振動應用場合，一定程度上限制了磁流變阻尼器的應用。為此，近年來，出現了一類自供能磁流變阻尼器，其主要采用將外界機械振動能轉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由于采集能相對較低，應用環(huán)境有限，且系統穩(wěn)定性相對較低。
[0004]另外，磁流變阻尼器所需外部設備除電源外，還需傳感器、控制器等相關設備，傳感器測試結構響應，控制器計算控制命令，實際工程應用中，同樣，傳感器和控制器出現會使整個振動控制系統變得相對復雜，而且系統穩(wěn)定性相對較低，同時，系統設計成本相對較尚O

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是: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)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種階變永磁流變阻尼器包括外缸筒、內缸筒一、內缸筒二、內缸筒三、活塞桿、若干永磁鐵、若干導磁塊、導向裝置、磁流變液、密封環(huán)、端蓋。內缸筒一、內缸筒二和內缸筒三依次內套裝于外缸筒中，且內缸筒一、內缸筒二和內缸筒三內分布有定量磁流變液，外缸筒、內缸筒一和內缸筒三均為非導磁材料，如鋁合金、高分子材料等，內缸筒二為導磁材料，如電工純鐵DT4。若干永磁鐵和若干導磁塊均與活塞桿固定連接，其中，若干永磁鐵和若干導磁塊在活塞桿上依次間隔分布，構成活塞結構，其中導磁塊位于活塞結構的兩端面，相鄰永磁鐵采用同名磁極沿軸線反向而置進行擺放?；钊Y構中若干永磁鐵分別作為磁源和與其兩端面相連的導磁塊及阻尼間隙和內缸筒組成多級磁路。該多級永磁磁路的導通性可通過改變內缸筒一、內缸筒二和內缸筒三的軸向有效長度進行調節(jié)。通過調節(jié)永磁磁路中內缸筒的有效響應長度分布，控制階變永磁流變阻尼器中多級磁路的有效磁路通斷狀態(tài)，實現階變庫倫阻尼力的輸出，獲得預設阻尼力，進tx有效減振。
[0007]活塞結構隨活塞桿在缸筒內沿軸線運動，當活塞結構位于內缸筒一階段時，由于內缸筒一不導磁，使得活塞上的多級磁路均不導通，相應阻尼通道中的磁流變液表現出一般流體的流動性能。隨著活塞結構不斷進入具有導磁性的內缸筒二，隨著活塞行程的增加，多級磁路依次被激活，使得相應阻尼通道中的磁流變液在磁場作用下表現出一定的屈服應力，相應永磁流變阻尼器中的庫倫阻尼力階梯狀增加；同理，在隨著活塞結構不斷進入非導磁的內缸筒三，隨著活塞行程的增加，多級磁路依次被斷開，相應永磁流變阻尼器中的庫倫阻尼力階梯狀減小。
[0008]所述內缸筒二的軸向有效長度不小于所有永磁鐵和導磁塊的軸向有效長度之和，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，通過改變非導磁內缸筒和導磁內缸筒軸向長度調節(jié)活塞結構多級磁路通斷狀態(tài)，獲得階變庫倫阻尼力，且整個阻尼減振控制系統無需傳感和控制等模塊，結構設計簡單，成本低，系統應用穩(wěn)定性相對較高。
【附圖說明】
[0011]圖1本發(fā)明的結構原理圖
[0012]圖中外缸筒1、內缸筒一2、內缸筒二3、內缸筒三4、活塞桿5、永磁鐵6、導磁塊7、導向裝置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系圖。
【具體實施方式】
[0013]圖1為本發(fā)明的結構原理圖，本發(fā)明為一種階變永磁流變阻尼器，包括外缸筒1、內缸筒一2、內缸筒二3、內缸筒三4、活塞桿5、若干永磁鐵6、若干導磁塊7、導向裝置8、磁流變液9、密封環(huán)10、端蓋11。外缸筒1、內缸筒一2和內缸筒三4均為鋁合金材料，內缸筒二3為電工純鐵DT4，內缸筒一2、內缸筒二3和內缸筒三4內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孔的若干導磁塊7和若干永磁鐵6，組成活塞結構，各相鄰若干永磁鐵6采用同名磁極沿軸線反向而置進行擺放，導磁塊7位于活塞結構兩端，活塞結構中若干永磁鐵6作為磁源和與其兩端面相連的若干導磁塊7及阻尼間隙和內缸筒組成多級磁路。內缸筒一2、內缸筒二3和內缸筒三4的軸向有效長度與活塞結構的有效長度相等。
[0014]活塞結構隨活塞桿在缸筒內沿軸線運動，當活塞結構位于內缸筒一2階段時，活塞上的多級磁路均不導通，相應永磁流變阻尼器不受庫倫阻尼力作用。隨著活塞結構不斷進入具有導磁性的內缸筒二 3，多級磁路依次被激活，使得相應阻尼通道中的磁流變液在磁場作用下表現出一定的屈服應力，相應永磁流變阻尼器受到的庫倫阻尼力表現為階梯狀增加；同理，在隨著活塞結構不斷進入非導磁的內缸筒三4，多級磁路依次被斷開，相應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系圖如圖2所示，可知其庫倫阻尼力隨活塞結構行程的增加呈階梯狀先增加后減小。
【主權項】
1.一種階變永磁流變阻尼器，包括外缸筒(I)、內缸筒一(2)、內缸筒二(3)、內缸筒三(4)、活塞桿(5)、若干永磁鐵(6)、若干導磁塊(7)、導向裝置(8)、磁流變液(9)、密封環(huán)(10)、端蓋(11); 上述各組件之間的連接: 內缸筒一(2)、內缸筒二(3)和內缸筒三(4)依次套裝于外缸筒(I)內，若干永磁鐵(6)和若干導磁塊(7)均與活塞桿(5)固定連接，內缸筒一(2)、內缸筒二(3)和內缸筒三(4)內有一定量磁流變液(9);其特征在于: 若干導磁塊(7)和若干永磁鐵(6)在活塞桿(5)上依次間隔分布，組成活塞結構，可形成多級永磁磁路，通過改變內缸筒一 (2)、內缸筒二 (3)和內缸筒三(4)的軸向有效長度，調節(jié)永磁磁路響應長度的分布，進而控制階變永磁流變阻尼器多級有效磁路的通斷狀態(tài)，實現階變庫倫阻尼力的輸出，獲得預設阻尼力。2.根據權利要求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)、內缸筒一(2)和內缸筒三(4)均為非導磁材料，內缸筒二(3)為導磁材料。3.根據權利要求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，組成活塞結構，該活塞結構的兩端均為導磁塊⑴。4.根據權利要求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行排列。5.根據權利要求1所述的一種階變永磁流變阻尼器，其特征在于所述內缸筒二(3)的軸向有效長度不小于所有永磁鐵(6)和所有導磁塊(7)的有效長度之和。
【文檔編號】F16F9/53GK106015436SQ201610518080
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】王四棋, 李德才, 張?zhí)炱?
【申請人】北京交通大學