磁流变阻尼组件的制作方法
【专利摘要】一种磁流变阻尼组件包括限定核心（38）的活塞（28）。一对隔开的电磁体（46）绕核心（38）设置，并与控制器（48）连接，用于选择性地产生磁通量。一对永磁体（52）绕电磁体（46）设置，并且在所述一对永磁体之间设有磁极段（54；154；56；156）。主间隙（74）延伸穿过活塞（28），通过该活塞（28）传输磁流变流体（26）。磁体产生的磁通量控制主间隙（74）中的流体的粘度，以控制组件的阻尼力。控制器（48）限定消磁操作状态，用于消除来自横穿主间隙（74）的永磁体（52）的磁通量。核心（38）和磁极段（54；154；56；156）限定在电磁体（46）之间轴向地延伸以及在核心（38）和内部磁极段（56）之间径向地延伸的封闭的副间隙（80），用于防止当组件处于消磁操作状态时横穿主间隙（74）的磁通量的泄露。
【专利说明】磁流变阻尼组件【技术领域】
[0001] 一种磁流变阻尼组件。
【背景技术】
[0002]磁流变(MR)阻尼组件在本领域中是众所周知的。在汽车领域，这种设备以减震器、支柱以及其他运动或震动阻尼结构的形式在车辆悬架系统中被熟知并使用。磁流变阻尼器使用磁流变或MR流体,该磁流变流体(Magneto-rheological Fluid)—旦暴露于足够强度的磁场就会展现增稠行为(流变学变化)。磁流变流体所暴露于的磁场强度越强，流体的粘度就越高，设备的阻尼力也就越大。
[0003]美国专利申请2010/0089711 (以下称为‘711申请)中示出了一个这样的组件。‘711申请公开了沿着限定压缩端和回弹端的轴延伸的活塞。所述活塞限定核心。电磁体环绕核心设置且与该核心啮合，用于选择性地产生磁通量。组件的阻尼力是提供给电磁体的电流的函数。在缺乏通向电磁体的电流的情况下，为了提供期望水平的阻尼，并为了减少设备中所需的操作电流，环绕电磁体设有永磁体，用于产生磁通量。在本领域中已知的是包括多个彼此轴向隔开的电磁体。美国专利6，419，057 (以下称为‘057申请)中示出了一个这样的组件。‘057申请进一步公开了由具有高导磁率的材料构成的磁极段或磁极区，用于集中来自电磁体和永磁体的磁通量，所述磁极段或磁极区轴向设置在永磁体之间。
[0004]‘711申请进一步公开了在活塞的压缩端和回弹端之间轴向延伸并且与磁极段相邻设置的主间隙，用于输送磁流变流体穿过活塞。来自磁体的通量改变主间隙中的流体的粘度，以控制组件的阻尼力。为控制电磁体产生的磁通量，‘711申请公开了一种控制器。控制器限定用于施加通过电磁体的负电流的消磁操作状态，用于消除来自横穿主间隙的永磁体的通量，以实现低阻尼力。
[0005]‘711申请还公开了导磁率小于活塞的核心的材料的副间隙，以提供高磁阻区域。这是一个必要的设计元素，因为没有副间隙的话，当希望通量穿过主间隙时(当设备不处于消磁操作状态时)，大部分通量将在进入核心中短路，而不能穿过主间隙，导致非预期的较小的阻尼力。
[0006]现有技术的一个确定的问题在于由于副间隙的位置，由于来自横穿主间隙的永磁体的通量的泄露，在消磁操作状态中不可能充分消除横穿主间隙的通量。这是一个特别的问题，因为当组件处于消磁操作状态时这导致非预期的高阻尼力，并防止在安装期间磁流变组件通过主间隙填充流体。
【发明内容】
[0007]本发明提供了这样一种磁流变阻尼组件，其中活塞核心和内部磁极段限定封闭的副间隙，该副间隙具有环形形状并且在电磁体之间轴向地延伸，以及在核心与内部磁极段之间径向地延伸，用于防止当组件处于消磁操作状态时，横穿主间隙的永磁体的磁通量发生泄露。[0008]副间隙在磁体之间的上述内部位置使得当组件处于消磁操作状态时，完全消除主间隙中来自永磁体的磁通量。完全消除横穿主间隙的磁通量有利于允许组件在安装期间通过主间隙填充流体。进一步地，当组件在消磁操作状态中运行时，可达到较低的最小阻尼力。与磁流变设备相关的一个重要特性被称为“出现比率(turn-up ratio)”，该“出现比率”被定义为设备产生的最大阻尼力除以其最小阻尼力(在消磁操作状态)。一般情况下希望具有高出现比率，这样阻尼器可以在较大的阻尼力范围内波动。由于可实现完全消除横穿主间隙的通量，本发明提供高于现有技术的出现比率。而且，由于副间隙位于磁体、核心和磁极段之间，能够使用不同的径向长度容易地制造所述副间隙，其中所述长度对应于组件的阻尼范围。因为具有调谐好的阻尼范围的组件可被容易地制造，所以其可以适用于各种阻尼用途。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]本发明的其他优势将容易理解，因为当结合附图考虑本发明时，参照下面的详细说明，本发明变得更容易理解，其中:
[0010]图1是磁流变组件的侧视图；
[0011]图2是磁极段，永磁体和活塞杆的透视图；
[0012]图3是控制器和电磁体排列的原理图；
[0013]图4是第二实施方式的侧面透视和局部视图；
[0014]图5是当控制器处于消磁操作状态时的磁流变组件的侧视图；
[0015]图6是当控制器处于失电稳定操作状态时的磁流变组件的侧视图；
[0016]图7是当控制器处于消磁状态时的磁流变组件的侧视图；以及
[0017]图8是磁流变组件的通量密度比电流特性的曲线图。
[0018]主要元件标号说明:
[0019]
元件符号I元件名称
A轴
20WW
22壳体
24开放的内部
26磁流变流体 28 30
32回弹端34I压缩室
36回弹室38
40活塞杆
42|[
44槽
46电磁体
48控制器50
52永磁体
54外部磁极段
56内部磁极段
58磁极空隙
60磁极柱面
62四个径向槽中的第一组径向槽
64四个径向槽中的第二组径向槽
66H
68磁体段
70旁通槽
72通量环
74主间隙
76端板78
80副间隙
【权利要求】
1.一种磁流变阻尼组件，其特征在于，所述磁流变阻尼组件包括: 活塞，其沿着一轴延伸，并限定压缩端和回弹端； 所述活塞限定核心； 彼此轴向隔开的一对电磁体，环绕并啮合于所述核心设置，用于选择性地产生磁通量; 永磁体，其环绕各所述电磁体设置，用于产生磁通量； 内部磁极段，其由具有高导磁率的材料构成，用于集中来自所述电磁体和所述永磁体的磁通量，所述内部磁极段轴向设置在所述永磁体之间； 所述活塞限定在所述活塞的所述压缩端和所述回弹端之间轴向延伸的主间隙，并与所述磁极段相邻设置，用于通过所述活塞输送流体，其中来自所述磁体的磁通量改变所述主间隙中的流体的粘度； 控制器，其用于控制所述电磁体产生的磁通量； 所述控制器限定消磁操作状态，用于施加通过所述电磁体的负电流，以消除来自横穿所述主间隙的所述永磁体的磁通量； 所述活塞核心和所述内部磁极段限定封闭的副间隙，该副间隙具有在所述电磁体之间轴向地延伸以及在所述核心与所述内部磁极段之间径向地延伸的环形形状，用于防止当所述组件处于所述消磁操作状态时来自所述永磁体的横穿所述主间隙的磁通量的泄露。
2.根据权利要求1所述的组件，其中在所述副间隙中设有由具有低导磁率的材料构成的副间隙环。
3.根据权利要求2所述的组件，其中所述副间隙环由非磁性不锈钢材料构成。
4.根据权利要求2所述的组件，其中所述核心限定一对环绕所述核心延伸且彼此轴向隔开的槽。
5.根据权利要求4所述的组件，其中各所述电磁体被设置在各所述槽中。
6.根据权利要求5所述的组件，其中所述活塞进一步包括一对由具有高导磁率的材料构成且彼此轴向隔开的外部磁极段，用于集中来自所述电磁体和所述永磁体的磁通量。
7.根据权利要求6所述的组件，其中所述内部磁极段沿轴向设置在所述外部磁极段之间。
8.根据权利要求7所述的组件，其中所述活塞进一步限定通量环，该通量环由具有高导磁率的材料构成，且环绕所述磁极段设置并与所述磁极段轴向隔开以限定所述主间隙。
9.根据权利要求8所述的组件，其中所述活塞进一步限定端板，该端板由非磁性铝制材料构成，且与所述活塞核心和所述通量环啮合，并设置在所述活塞的所述端部。
10.根据权利要求9所述的组件，其中各所述端盖包括径向设置在所述磁极段和所述通量环之间并与所述主间隙对齐的开口。
11.根据权利要求10所述的组件，其中所述磁极组件的各所述外部磁极段和所述内部磁极段沿轴向隔开，以在其间限定磁极空隙。
12.根据权利要求11所述的组件，其中各所述永磁体具有环状形状，且被夹在一个所述外部磁极段和所述内部磁极段之间的一个所述磁极空隙中。
13.根据权利要求10所述的组件，其中所述磁极组件的所述外部磁极段和所述内部磁极段被一完整磁极柱面限定。
14.根据权利要求13所述的组件，其中所述磁极柱面限定通过多个网彼此圆周地隔开的四个径向槽中的第一组径向槽，其中所述第一组径向槽与其中一个所述电磁体轴向对齐；以及通过多个网彼此圆周地隔开的四个径向槽中的第二组径向槽，其中所述第二组径向槽与另一个所述电磁体轴向对齐。
15.根据权利要求14所述的组件，其中各所述永磁体由四个磁体段组成，并且各所述磁体段分别被设置在所述磁极柱面的一个所述径向槽中。
16.根据权利要求15所述的组件，其中所述磁极组件限定旁通槽，该旁通槽在两个彼此轴向对齐的所述网中沿着所述磁极柱面轴向延伸。
17.一种磁流变阻尼组件，其特征在于，所述磁流变阻尼组件包括: 沿一轴延伸的壳体，具有圆柱形状并具有开放的内部； 磁流变流体，其设置在所述壳体的所述开放的内部中； 活塞，其限定压缩端和回弹端并滑动设置在所述壳体的所述开放的内部中，所述壳体在所述活塞的所述压缩端上限定压缩室，在所述活塞的所述回弹端上限定回弹室； 所述活塞限定具有圆柱形状的核心； 活塞杆，从所述活塞的所述回弹端沿所述核心的轴向伸出； 所述活塞杆限定孔； 所述核心限定环绕所述核心延伸且彼此轴向隔开的一对槽； 电磁体，其设置在各所述槽中，用于选择性地产生磁通量； 控制器，其用于控制所述电磁体产生的磁通量； 多根电线，其在所述控制器和所述电磁体之间通过所述活塞杆的孔延伸，用于电连接所述电磁体和所述控制器； 永磁体，其环绕各所述电磁体设置，用于产生磁通量； 一对外部磁极段，其由具有高导磁率的材料构成，用于集中来自所述电磁体和所述永磁体的磁通量，所述外部磁极段绕所述核心设置且彼此轴向隔开； 内部磁极段，其由具有高导磁率的材料构成，用于集中来自所述电磁体和所述永磁体的磁通量，所述内部磁极段轴向设置在所述外部磁极段之间； 所述活塞限定由具有高导磁率的材料构成的通量环，所述通量环环绕所述磁极段设置且与所述磁极段径向隔开，以限定用于输送流体通过所述活塞的主间隙，其中来自所述磁体的磁通量改变所述主间隙中的流体的粘度； 所述活塞进一步限定由非磁性铝制材料构成的端板，该端板与所述活塞的核心、所述通量环以及设置在所述活塞的所述端部的所述活塞杆啮合； 各所述端板包括径向设置在所述磁极段和所述通量环之间并与所述主间隙对齐的开Π ； 所述控制器限定消磁操作状态，用于施加通过所述电磁体的负电流，以消除来自横穿所述主间隙的所述永磁体的通量；所述控制器还限定失电稳定操作状态，用于防止电流通过所述电磁体；所述控制器还限定接通状态，用于施加通过所述电磁体的正电流，以感生横穿所述主间隙的磁通量； 所述活塞核心和所述内部磁极段限定封闭的副间隙，该副间隙具有在所述电磁体之间轴向地延伸以及在所述核心与所述内部磁极段之间径向地延伸的环形形状，用于防止当所述组件处于所述消磁操作状态时来自所述永磁体的横穿所述主间隙的磁通量的泄露；以及 非磁性不锈钢材料的副间隙环，其设置在所述副间隙中。
18.根据权利要求17所述的组件，其中各所述外部磁极段和所述内部磁极段轴向隔开，以在其间限定磁极空隙； 各所述永磁体具有环状形状，且被夹在一个所述外部磁极段和所述内部磁极段之间的一个所述磁极空隙中。
19.根据权利要求17所述的组件，其中所述外部磁极段和所述内部磁极段被一完整磁极柱面限定； 所述磁极柱面限定通过多个网彼此圆周地隔开的四个径向槽中的第一组径向槽，其中所述第一组径向槽与其中一个所述电磁体轴向对齐；以及通过多个网彼此圆周地隔开的四个径向槽中的第二组径向槽，其中所述第二组径向槽与另一个所述电磁体轴向对齐； 各所述永磁体由四个磁体段组成，其中各所述磁体段分别被设置在所述磁极柱面的一个所述径向槽中； 所述磁极柱面限定旁通`槽，该旁通槽在两个彼此轴向对齐的所述网中沿着所述柱面轴向延伸。
【文档编号】F16F9/53GK103534508SQ201180070954
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2011年8月5日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】T·W·耐欧, R·T·菲斯特, F·贝利, G·特西尔 申请人:北京京西重工有限公司