全文摘要
本实用新型公开了一种单线圈双转子磁流变阻尼器，主要由转轴、壳体、磁铁、励磁线圈、转子等组成。当励磁线圈通电时，由于磁流变效应使得磁流变液容腔内的磁流变液产生类固化现象，由这个现象产生的屈服应力将阻碍转子的转动,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,磁流变液对转子的阻尼作用也就随电流的改变而改变,因此转子旋转时受到的阻尼作用具有可控性。当线圈不通电时，磁铁产生的磁场能够使阻尼器保持一定的阻尼力，能够避免阻尼器在恶劣条件失效。此外，阻尼器内部磁铁产生的磁场对磁流变液内部的铁磁性固体颗粒产生吸引力，可以防止铁磁性固体颗粒的沉降。
主设计要求
1.一种单线圈双转子磁流变阻尼器，其特征包括：转轴(1)、轴承左端盖(2)、左端盖(3)、角接触球轴承I(4)、磁铁I(5)、壳体(6)、毡圈I(7)、转子I(8)、励磁线圈(9)、转子II(10)、磁铁II(11)、右端盖II(12)、轴端挡圈(13)、左套筒(14)、线圈绕线架(15)、引线孔(16)、右端盖(17)、毡圈II(18)、右套筒(19)、角接触球轴承II(20)、轴承右端盖(21)；转轴(1)内部加工有键槽，用以输入转矩；角接触球轴承I(4)的外圈由轴承左端盖(2)以及左套筒(14)固定；轴承左端盖(2)、左端盖(3)、壳体(6)通过螺钉固定连接；左端盖(3)右上角加工有矩形凹槽，用以放置磁铁I(5)；左端盖(3)与转子I(8)通过毡圈I(7)进行密封；转子I(8)与转轴(1)通过转轴(1)内部加工的平键进行连接；壳体(6)与线圈绕线架(15)通过螺钉固定连接；线圈绕线架(15)与转轴(1)间隙配合；线圈绕线架(15)圆周内表面加工有圆环型凹槽，励磁线圈(9)均匀缠绕在线圈绕线架(15)的圆环型凹槽内；线圈绕线架(15)与壳体(6)加工有引线孔(16)，励磁线圈(9)的引线由引线孔(16)穿出；转子II(10)与转轴(1)通过平键进行连接；右端盖(17)左上角加工有矩形凹槽，用以放置磁铁；右端盖(17)与转子II(10)通过毡圈II(18)密封；角接触球轴承II(20)左端通过右套筒(19)固定，角接触球轴承II(20)内圈由轴端挡圈(13)固定，角接触球轴承II(20)外圈由轴承右端盖(21)进行固定；角接触球轴承采用正装；当励磁线圈(9)不通电时，由磁铁I(5)产生的恒定磁场使磁流变液流动性降低，从而对转子I(8)产生阻尼力；磁铁I(5)产生的磁通先穿入磁流变液容腔II流向转子I(8)内部，然后穿过磁流变液容腔I流入左端盖(3)，最后流回壳体(6)；当通正向电流时，励磁线圈(9)产生的磁通先穿过磁流变液容腔III流向转子I(8)，然后沿着转轴(1)流向转子II(10)，最后穿过磁流变液容腔IV流回线圈绕线架(15)；通负向电流时，励磁线圈(9)产生的磁通方向与上述向反；当励磁线圈(9)通正向电流时，磁流变液容腔内部的磁感应强度增强，增大了磁流变阻尼器的输出阻尼力；当励磁线圈(9)负向电流时，磁流变液容腔内部的磁感应强度减弱，降低了磁流变阻尼器的输出阻尼力；通过调节励磁线圈(9)输入电流的大小，可以控制输出阻尼力的大小。
设计方案
1.一种单线圈双转子磁流变阻尼器，其特征包括：转轴(1)、轴承左端盖(2)、左端盖(3)、角接触球轴承I(4)、磁铁I(5)、壳体(6)、毡圈I(7)、转子I(8)、励磁线圈(9)、转子II(10)、磁铁II(11)、右端盖II(12)、轴端挡圈(13)、左套筒(14)、线圈绕线架(15)、引线孔(16)、右端盖(17)、毡圈II(18)、右套筒(19)、角接触球轴承II(20)、轴承右端盖(21)；转轴(1)内部加工有键槽，用以输入转矩；角接触球轴承I(4)的外圈由轴承左端盖(2)以及左套筒(14)固定；轴承左端盖(2)、左端盖(3)、壳体(6)通过螺钉固定连接；左端盖(3)右上角加工有矩形凹槽，用以放置磁铁I(5)；左端盖(3)与转子I(8)通过毡圈I(7)进行密封；转子I(8)与转轴(1)通过转轴(1)内部加工的平键进行连接；壳体(6)与线圈绕线架(15)通过螺钉固定连接；线圈绕线架(15)与转轴(1)间隙配合；线圈绕线架(15)圆周内表面加工有圆环型凹槽，励磁线圈(9)均匀缠绕在线圈绕线架(15)的圆环型凹槽内；线圈绕线架(15)与壳体(6)加工有引线孔(16)，励磁线圈(9)的引线由引线孔(16)穿出；转子II(10)与转轴(1)通过平键进行连接；右端盖(17)左上角加工有矩形凹槽，用以放置磁铁；右端盖(17)与转子II(10)通过毡圈II(18)密封；角接触球轴承II(20)左端通过右套筒(19)固定，角接触球轴承II(20)内圈由轴端挡圈(13)固定，角接触球轴承II(20)外圈由轴承右端盖(21)进行固定；角接触球轴承采用正装；当励磁线圈(9)不通电时，由磁铁I(5)产生的恒定磁场使磁流变液流动性降低，从而对转子I(8)产生阻尼力；磁铁I(5)产生的磁通先穿入磁流变液容腔II流向转子I(8)内部，然后穿过磁流变液容腔I流入左端盖(3)，最后流回壳体(6)；当通正向电流时，励磁线圈(9)产生的磁通先穿过磁流变液容腔III流向转子I(8)，然后沿着转轴(1)流向转子II(10)，最后穿过磁流变液容腔IV流回线圈绕线架(15)；通负向电流时，励磁线圈(9)产生的磁通方向与上述向反；当励磁线圈(9)通正向电流时，磁流变液容腔内部的磁感应强度增强，增大了磁流变阻尼器的输出阻尼力；当励磁线圈(9)负向电流时，磁流变液容腔内部的磁感应强度减弱，降低了磁流变阻尼器的输出阻尼力；通过调节励磁线圈(9)输入电流的大小，可以控制输出阻尼力的大小。
2.根据权利要求1所述的一种单线圈双转子磁流变阻尼器，其特征在于：左端盖(3)和右端盖(17)与壳体(6)构成定子，定子与转子之间充满磁流变液；采用单线圈双转子结构；角接触球轴承采用正装；整个结构采用双支点各单向固定。
3.根据权利要求1所述的一种单线圈双转子磁流变阻尼器，左端盖(3)与转子I(8)的左端面构成磁流变液容腔I;壳体(6)与转子I(8)圆柱面构成磁流变液容腔II；线圈绕线架(15)与转子I(8)的右端面构成磁流变液容腔III；线圈绕线架(15)与转子II(10)的左端面构成磁流变液容腔IV；转子II(10)的圆柱面与壳体(6)构成磁流变液容腔V;转子II(10)的右端面与右端盖(17)构成磁流变液容腔VI；磁流变液容腔的间隙均为1mm。
4.根据权利要求1所述的一种单线圈双转子磁流变阻尼器，壳体(6)、线圈绕线架(15)选用导磁率高，矫顽力低，退磁性能好的ＤＴ４Ｅ型电磁纯铁，磁铁I(5)和磁铁II(11)选用的型号是N30，其余零件均由不导磁类不锈钢制成。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种单线圈双转子磁流变阻尼器。
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 )等广泛研究和应用。
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，有些应用场合，如康复机器人，变速与传动系统等，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。有一些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。
为了获得较大的阻尼力矩，设计了新型的单线圈双转子磁流变阻尼器，这种结构能够充分利用转子的外表面，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，本实用新型提出一种单线圈双转子磁流变阻尼器，该磁流变阻尼器的转子与旋转轴通过平键连接，磁铁与轴向环绕线圈分别位于转子的两侧，构成了内置式的阻尼器。当线圈通电时 ,由磁流变效应而产生的剪切力将阻碍转子的转动 ,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 ,磁流变液对阻尼片的阻尼作用也就随电流的改变而改变 ,因此磁流变阻尼器旋转时受到的阻尼作用具有可控性.另外，该装置在零电流时也能保持一定的输出阻尼力，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。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：转轴(1)、轴承左端盖(2)、左端盖(3)、角接触球轴承I(4)、磁铁I(5)、壳体(6)、毡圈I(7)、转子I(8)、励磁线圈(9)、转子II(10)、磁铁II(11)、右端盖II(12)、轴端挡圈(13)、左套筒(14)、线圈绕线架(15)、引线孔(16)、右端盖(17)、毡圈II(18)、右套筒(19)、角接触球轴承II(20)、轴承右端盖(21)。转轴(1)内部加工有键槽，用以输入转矩；角接触球轴承I(4)的外圈由轴承端盖(2)以及左套筒(14)固定；轴承左端盖(2)、左端盖(3)、壳体(6)通过螺钉固定连接；左端盖(3)右上角加工有矩形凹槽，用以放置磁铁I(5)；左端盖(3)与转子I(8)通过毡圈I(7)进行密封；转子I(8)与转轴(1)通过转轴(1)内部加工的平键进行连接；壳体(6)与线圈绕线架(15)通过螺钉固定连接；线圈绕线架(15)与转轴(1)间隙配合；线圈绕线架(15)圆周内表面加工有圆环型凹槽，励磁线圈(9)均匀缠绕在线圈绕线架(15)的圆环型凹槽内；线圈绕线架(15)与壳体(6)加工有引线孔(16)，励磁线圈(9)的引线由引线孔(16)穿出；转子II(10)与转轴(1)通过平键进行连接；右端盖(17)左上角加工有矩形凹槽，用以放置磁铁；右端盖(17)与转子II(10)通过毡圈II(18)密封；角接触球轴承II(20)左端通过右套筒(19)固定，角接触球轴承II(20)内圈由轴端挡圈(13)固定，角接触球轴承II(20)外圈由轴承右端盖(21)进行固定；角接触球轴承采用正装；左端盖(3)和右端盖(17)与壳体(6)构成定子，定子与转子的内腔充满磁流变液；左端盖(3)与转子I(8)的左端面构成磁流变液容腔I;壳体(6)与转子I(8)圆柱面构成磁流变液容腔II；线圈绕线架(15)与转子I(8)的右端面构成磁流变液容腔III；线圈绕线架(15)与转子II(10)的左端面构成磁流变液容腔IV；转子II(10)的圆柱面与壳体(6)构成磁流变液容腔V;转子II(10)的右端面与右端盖(17)构成磁流变液容腔VI；当励磁线圈(9)不通电时，由磁铁I(5)产生的恒定磁场使磁流变液流动性降低，从而对转子I(8)产生阻尼力；磁铁I(5)产生的磁通先穿入磁流变液容腔II流向转子I(8)内部，然后穿过磁流变液容腔I流入左端盖(3)，最后流回壳体(6)；当通正向电流时，励磁线圈(9)产生的磁通先穿过磁流变液容腔III流向转子I(8)，然后沿着转轴(1)流向转子II(10)，最后穿过磁流变液容腔IV流回线圈绕线架(15)；通负向电流时，励磁线圈(9)产生的磁通方向与上述向反；当励磁线圈(9)通正向电流时，磁流变液容腔内部的磁感应强度增强，增大了磁流变阻尼器的输出阻尼力；当励磁线圈(9)负向电流时，磁流变液容腔内部的磁感应强度减弱，降低了磁流变阻尼器的输出阻尼力。通过调节励磁线圈(9)输入电流的大小，可以控制输出阻尼力的大小。当励磁线圈(9)不通电时，阻尼器内部的磁铁能够产生磁场，对磁流变液内部的铁磁性固体颗粒产生吸引力，防止铁磁性固体颗粒的沉降。壳体(6)、线圈绕线架(15)选用导磁率高，矫顽力低，退磁性能好的ＤＴ４Ｅ型电磁纯铁，磁铁I(5)和磁铁II(11)选用的型号是N30，由其余零件均由不导磁类不锈钢制成。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：
(1)本实用新型磁流变阻尼器的左端盖(3)与右端盖(17)和壳体(6)构成定子，定子与转子之间充满磁流变液，当励磁线圈(9)不通电时，由磁铁产生的磁场使阻尼器产生一个稳定的阻尼力；当励磁线圈(9)通正向电流时，磁流变液容腔内部的磁感应强度增强，增大了磁流变阻尼器的输出阻尼力；当励磁线圈(9)负向电流时，磁流变液容腔内部的磁感应强度减弱，降低了磁流变阻尼器的输出阻尼力。通过调节励磁线圈(9)输入电流的大小，可以控制输出阻尼力的大小。这种结构能够带来大的阻尼力调节范围，也能在恶劣的自然条件下保证一定的可靠性。
(2)本实用新型磁流变阻尼器采用的单线圈双转子的结构与传统上的双线圈单转子结构相比，这种单线圈双转子的结构设计在不增加磁流变阻尼器外部尺寸的前提下，采用较小的励磁电流就可输出较大的可控阻尼力，同时阻尼力动态调节范围更宽，本实用新型磁流变阻尼器结构紧凑且体积小，特别适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。
(3)当励磁线圈(9)不通电时，阻尼器内部的磁铁能够产生磁场，对磁流变液内部的铁磁性固体颗粒产生吸引力，防止铁磁性固体颗粒的沉降，能够使得装置在较长的时间内不失效。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型励磁线圈通正向电流磁力线分布示意图。
图3是本实用新型励磁线圈通负向电流磁力线分布示意图。
图4是本实用新型励磁线圈磁流变液容腔分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型包括：转轴(1)、轴承左端盖(2)、左端盖(3)、角接触球轴承I(4)、磁铁I(5)、壳体(6)、毡圈I(7)、转子I(8)、励磁线圈(9)、转子II(10)、磁铁II(11)、右端盖II(12)、轴端挡圈(13)、左套筒(14)、线圈绕线架(15)、引线孔(16)、右端盖(17)、毡圈II(18)、右套筒(19)、角接触球轴承II(20)、轴承右端盖(21)。
图2是本实用新型励磁线圈通正向电流磁力线分布示意图。磁铁I(5)产生的磁通先穿入磁流变液容腔II流向转子I(8)内部，然后穿过磁流变液容腔I流入左端盖(3)，最后流回壳体(6)；当通正向电流时，励磁线圈(9)产生的磁通先穿过磁流变液容腔III流向转子I(8)，然后沿着转轴(1)流向转子II(10)，最后穿过磁流变液容腔IV流回线圈绕线架(15)。
图3是本实用新型励磁线圈通负向电流磁力线分布示意图。磁铁产生的磁通与上述相同，当通负向电流时，励磁线圈(9)产生的磁通先穿过磁流变液容腔IV流向转子II(10)，然后沿着转轴(1)流向转子I(8)，最后穿过磁流变液容腔III流回线圈绕线架(15)。
图4是本实用新型磁流变液容腔分布示意图。左端盖(3)和右端盖(17)与壳体(6)构成定子，定子与转子的内腔充满磁流变液；左端盖(3)与转子I(8)的左端面构成磁流变液容腔I;壳体(6)与转子I(8)圆柱面构成磁流变液容腔II；线圈绕线架(15)与转子I(8)的右端面构成磁流变液容腔III；线圈绕线架(15)与转子II(10)的左端面构成IV；转子II(10)的圆柱面与壳体(6)构成磁流变液容腔V;转子II(10)的右端面与右端盖(17)构成磁流变液容腔VI。
本实用新型工作原理如下：
当励磁线圈(9)通电时 ,由于磁流变效应使得磁流变液容腔内的磁流变液产生类固化现象，由这个现象产生的屈服应力将阻碍转子的转动 ,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 ,磁流变液对转子的阻尼作用也就随电流的改变而改变 ,因此磁流变阻尼器旋转时受到的阻尼作用具有可控性.当线圈不通电时，由磁铁I(5)产生的磁场能够使阻尼器保持一定的阻尼力，能够避免阻尼器在恶劣条件失效。同时，阻尼器内部的磁铁I(5)产生的磁场对磁流变液内部的铁磁性固体颗粒产生吸引力，可以防止铁磁性固体颗粒的沉降。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920005148.2
申请日:2019-01-03
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:36(江西)
授权编号:CN209762120U
授权时间:20191210
主分类号:F16F9/53
专利分类号:F16F9/53;F16F9/32
范畴分类:27C;
申请人:华东交通大学
第一申请人:华东交通大学
申请人地址:330013 江西省南昌市昌北经济技术开发区双港东大街808号
发明人:徐明;黄庆生;李刚;胡国良
第一发明人:徐明
当前权利人:华东交通大学
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计