一种具有可变磁路的磁流变阻尼器

1.本发明涉及一种阻尼器，尤其是一种具有可变磁路的磁流变阻尼器。


背景技术：

2.磁流变液是一种智能材料，在磁场的作用下会产生磁流变效应。相较于传统阻尼器，利用磁流变液制作的磁流变阻尼器具有结构简单、响应迅速、可靠性高、低能耗、大范围阻尼力可调等特点，作为半主动作动器在低速振动和高速冲击防护等领域具有广阔的应用前景。
3.现有的磁流变阻尼器通常设计成仅有一种磁路的形式，磁场方向垂直于节流通道内磁流变液的流动方向，通过改变励磁线圈中电流的大小来改变磁场的大小，进而改变节流通道中磁流变液的特性，进而产生可控的阻尼力。
4.在低速振动领域，阻尼器的不可控阻尼力较小，因此维持一个阻尼力调节范围需要一个较小的可控阻尼力；在高速冲击防护领域，为了保持一定的动态调节范围，需要远大于低速振动领域的可控阻尼力。而在需要有两个或多个可控阻尼力范围的领域，例如振动与冲击防护一体化控制领域，通常需要将针对低速振动的磁流变阻尼器和针对高速冲击的磁流变阻尼器进行串联和并联，如此即降低了系统的可靠性，又增加了系统的体积、重量和成本。
5.因此，为了拓展磁流变阻尼器的应用范围，使磁流变阻尼器具有两个或多个可控阻尼力范围十分有必要，是低速振动与高速冲击防护一体化控制领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种具有可变磁路的磁流变阻尼器。
7.实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种具有可变磁路的磁流变阻尼器，包括活塞杆、端盖一、阻尼器外壳、活塞头、外励磁线圈、内励磁线圈、外阻磁条、内阻磁条、端盖二、阻磁环一、绕线管以及阻磁环二；
8.所述活塞杆的外侧依次同轴套装有端盖一、活塞头以及端盖二，所述端盖一和端盖二之间固定设有阻尼器外壳，所述阻尼器外壳同轴环套装在活塞杆的外侧；所述活塞头的外侧同轴套装有绕线管，所述绕线管的两端分别与端盖一和端盖二对应连接，绕线管的外侧设有内励磁线圈以及内阻磁条；绕线管两端的外壁均设有多个通孔，所述通孔用于连通绕线管内部的空间以及绕线管与阻尼器外壳之间的空间，构成节流通道；所述阻尼器外壳的内侧设有外励磁线圈以及外阻磁条，所述外励磁线圈与内励磁线圈对应设置，所述外阻磁条与内阻磁条对应设置；并阻尼器外壳内部的两端分别与阻磁环一以及阻磁环二螺纹连接。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
10.1、本发明由绕线管外壁和阻尼器外壳内壁构成节流通道，使节流通道和阻尼器活塞分离，能够在相同尺寸或相同行程的前提下，提供更长的节流通道和磁场有效长度，进而
提高可控阻尼力的和阻尼力可控范围。
11.2、本发明根据通入内励磁线圈和外励磁线圈电流方向的改变而具有双磁路，能够在不改变磁流变阻尼器体积和重量的前提下，使磁流变阻尼器分别具有两个可控阻尼力范围，进而拓宽了磁流变阻尼器的应用范围。
12.3、本发明具有两个独立的电路，在低速振动领域，两个电路互为冗余电路，因此具有更高的可靠性。
附图说明
13.图1是本发明的结构示意图；
14.图2是图1的a-a剖视图；
15.图3是绕线管的结构示意图；
16.图4是图3的b-b剖视图；
17.图5是阻尼器外壳的结构示意图；
18.图6是图5的c-c剖视图；
19.图7是本发明内励磁线圈和外励磁线圈通入不同方向、相同大小的电流的磁力线分布图；
20.图8是本发明内励磁线圈和外励磁线圈通入相同方向、相同大小的电流的磁力线分布图；
21.图9是本发明的节流通道分布图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.一种具有可变磁路的磁流变阻尼器，包括活塞杆1、端盖一2、阻尼器外壳3、活塞头4、外励磁线圈5、内励磁线圈6、外阻磁条7、内阻磁条8、端盖二9、阻磁环一12、绕线管13以及阻磁环二16；所述活塞杆1的外侧依次同轴套装有端盖一2、活塞头4以及端盖二9，所述端盖一2与活塞杆1之间设有密封圈一10，端盖二9与活塞杆1之间设有密封圈六18；活塞头4和活塞杆1通过螺纹连接；端盖一2和端盖二9之间通过螺钉固定设有阻尼器外壳3，所述阻尼器外壳3同轴环套装在活塞杆1的外侧；阻尼器外壳3与端盖一2之间设有密封圈二11，阻尼器外壳3与端盖二9之间设有密封圈五17；所述活塞头4的外侧同轴套装有绕线管13，并活塞头4和绕线管13通过密封圈三14和密封圈四15密封；活塞头4和活塞杆1安装在绕线管13内侧用于推动磁流变液流动；所述绕线管13的两端分别与端盖一2和端盖二9通过螺纹对应连接，绕线管13的外侧设有内励磁线圈6以及内阻磁条8；绕线管13两端的外壁均设有贯穿其厚度方向均布有多个通孔21，所述通孔21用于连通绕线管13内部的空间以及绕线管13与阻尼器外壳3之间的空间，构成节流通道；绕线管13的外壁与阻尼器外壳3的内壁之间形成旁路，绕线圈13的内壁被活塞头4划分为两个腔室，旁路和两个腔室通过绕线管13两端的均布通孔21连接，构成完整的节流通道；所述阻尼器外壳3的内侧设有外励磁线圈5以及外阻磁
条7，所述外励磁线圈5与内励磁线圈6对应设置，所述外阻磁条7与内阻磁条8对应设置；并阻尼器外壳3内部的两端分别与阻磁环一12以及阻磁环二16螺纹连接；绕线管13的外壁邻近端盖一2的一端套装有阻磁环一12，绕线管13的外壁邻近端盖二9的一端套装有阻磁环二16。
24.所述绕线管13的外壁沿其周向均布设有多个绕线凸台一19，每个所述绕线凸台一19上均沿其轴向缠绕有内励磁线圈6，每相邻两个绕线凸台一19之间均设有内阻磁条8，所述内阻磁条8设置在对应的内励磁线圈6的外侧，内阻磁条8用于填补密封两个绕线凸台一19之间的间隙，内阻磁条8的材质为环氧树脂。
25.所述阻尼器外壳3的内壁沿其周向均布设有多个绕线凸台二20，所述多个绕线凸台二20与多个绕线凸台一19一一对应设置；每个绕线凸台二20上均沿其轴向缠绕有外励磁线圈5，每相邻两个绕线凸台二20之间均设有外阻磁条7，所述外阻磁条7设置在对应的外励磁线圈5的内侧，外阻磁条7用于填补密封两个绕线凸台二20之间的间隙，外阻磁条7的材质为环氧树脂。
26.每相邻两个所述外励磁线圈5的线圈缠绕方向相反，位于同一直径的两个外励磁线圈5的线圈缠绕方向相同。
27.每相邻两个所述内励磁线圈6的线圈缠绕方向相反，位于同一直径的两个内励磁线圈6的线圈缠绕方向相同。
28.所述绕线管13和阻尼器外壳3由低碳钢导磁材料制成，除绕线管13和阻尼器外壳3外的其余部件为非导磁材料制成。
29.本发明的工作原理如下：
30.活塞头4将绕线管13的内部分离成两个腔室，活塞杆1的往复运动推动磁流变液经节流通道在两个腔室间交换流动。
31.当内励磁线圈6和外励磁线圈7没有通入电流时，磁流变液会表现为牛顿流体，在节流通道内流动时产生压力差，磁流变阻尼器会产生较小的粘性阻尼力；
32.当内励磁线圈6和外励磁线圈7通入不同方向、相同大小的电流时，绕线管13、节流通道和阻尼器外壳3之间形成闭合的磁场回路，节流通道内磁感线沿径向分布且垂直于磁流变液流动方向，占一部分节流通道，此时磁流变阻尼器可提供的最大可控阻尼力小，具有小的阻尼力控制范围；
33.当内励磁线圈6和外励磁线圈7通入相同方向、相同大小的电流时，绕线管13、节流通道和阻尼器外壳3之间形成闭合的磁场回路，节流通道内磁感线沿圆周方向分布且垂直于磁流变液流动方向，占全部节流通道，此时磁流变阻尼器可提供的最大可控阻尼力大，具有大的阻尼力控制范围；
34.节流通道的磁流变液在磁场的作用下会转化为半固体状态，并在内部形成与磁场方向一致的磁链，剪切屈服强度增加，磁流变阻尼器会产生冲破磁链时形成的可控阻尼力。在磁路未饱和前，通过调节通入励磁线圈电流的大小来调节节流通道内磁流变液的剪切应力，进而实现对磁流变阻尼器阻尼力的调节。
35.本发明的阻尼器外壳的内壁有外励磁线圈，绕线管外壁有内励磁线圈，可以通过改变两励磁线圈的电流方向，在绕线管、阻尼器外壳以及阻磁条的作用下形成的两种不同的磁路。两种磁路均可以通过调节电流的大小来改变旁路通道的磁场强度，使阻尼器产生
的阻尼力大小随之改变。本发明结构紧凑、可靠性高、具有两个可控力范围，适用于低速振动和高速冲击防护一体化控制领域。
36.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
37.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。