一种双层永磁体型轴向电涡流制退复进装置的制作方法

本发明属于电磁制动领域，特别是一种双层永磁体型轴向电涡流制退复进装置。

背景技术：

发射装置在工作过程中承受剧烈的冲击载荷，为了防止发射过程中结构损坏并能实现后坐和复位功能，制退复进装置起到至关重要的作用。制退复进装置可以将作用时间很短幅值很大的冲击载荷转化为作用时间相对较长幅值小的平缓载荷。

弹簧式缓冲器和液气式制退复进机常用来缓冲这类冲击载荷。弹簧式缓冲器结构简单，维护方便，但是弹簧并不能起到耗能作用，冲击载荷越大，复进时的冲击也就越大，且长期使用易产生疲劳断裂。液气式制退复进机重量轻且可以调节复进速度，但其工作特性随温度变化较大，必须经常检查液量和和气压，密封要求高，维护工作复杂。

《某火炮磁流变制退机设计与研究》(机械制造与自动化，2016年，第5期，黄学谦著，54-57页)中提出了一种磁流变式制退机，利用励磁线圈可以连续控制磁流变液的阻尼系数，能耗低且响应时间短，但是结构较复杂，对整个装置的密封性和控制电路要求较高，并且磁流变液易沉淀。

电涡流制退复进装置与常用的一些粘滞制退复进装置相比，不存在漏液和密封的问题，具有结构相对简单、可靠性高等优点，在工程上具有良好广阔的应用前景。电涡流阻尼产生的基本原理是：当非磁性导体在磁场中切割磁力线运动时，会在导体中产生电涡流。根据楞次定律，电涡流同时会产生一个与原磁场方向相反的新磁场，新磁场会产生阻碍二者相对运动的阻尼力，如此可使冲击载荷能量通过导体的电阻热效应被消耗。

电涡流阻尼器与电涡流制退复进装置的原理相同，一般用于在低速情况下的振动抑制，在一定范围内也能实现缓冲效果。《modelingandexperimentsoneddycurrentdampingcausedbyapermanentmagnetinaconductivetube》(journalofmechanicalscienceandtechnology，2009年，第11期，baejs,hwangjh,parkjs著，3024-3025页)中韩国航空大学bae提出了一种永磁式圆筒型直线电涡流阻尼器。这种阻尼器利用圆管导体轴向切割磁力线产生电涡流阻尼力来抑制机械装置的轴向振动。但其仅有一组圆柱形永磁体作为磁场发生装置，电涡流耗能效率较低，只适用于抑制低频率的小幅振动或者对较小的冲击载荷进行缓冲。

专利号为201210238903.4的“一种用于抑制轴向振动的电涡流耗能阻尼器”利用径向充磁的永磁体阵列在电涡流筒周围形成多个磁场，利用电涡流筒在磁场中轴向运动时切割磁力线产生的电涡流发热耗能，同时复位的弹力由两个同极正对的轴向充磁永磁体提供。可用于抑制结构的轴向振动。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种双层永磁体型轴向电涡流制退复进装置，以解决一般电涡流制退复进装置阻尼系数小、工作效率低的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种双层永磁体型轴向电涡流制退复进装置，包括支撑机构、电涡流阻尼机构和复进机构；

所述电涡流阻尼机构包括内层永磁体、外层永磁体、外层导磁块；所述内层永磁体与外层永磁体均为环形圆柱结构，外层永磁体的内径大于内层永磁体的外径，内层永磁体与外层永磁体同轴安装；支撑机构为复进机构提供支撑和移动导向；所述复进机构的圆管位于内层永磁体与外层永磁体之间，圆管与内层永磁体和外层永磁体产生相对运动。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明的内、外层永磁体的磁力线构成循环回路，可以较大地增强磁通密度，从而提高阻尼系数，可对发射装置工作时受到的冲击载荷进行缓冲，可以有效减小其后坐位移和复进速度，并实现复进功能。

(2)本发明的制退复进装置可以通过增加永磁体对数、永磁体磁场强度两种方式增加缓冲器的阻尼系数。

(3)永磁体各部件优选的采用规则的回转体结构，加工容易、成本低。

(4)与将轴向运动转化为旋转运动的电涡流缓冲器相比，本发明的制退复进装置径向体积小，占用空间少。

(5)把永磁体换成电磁体，同时设计好控制电磁体的电路就可以实现半自动控制。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明双层永磁体型轴向电涡流制退复进装置实施例1的结构示意图。

图2为本发明双层永磁体型轴向电涡流制退复进装置实施例2的结构示意图。

图3为实施例1和实施例2中永磁体排列方式放大示意图。

具体实施方式

为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

本发明的一种双层永磁体型轴向电涡流制退复进装置，包括支撑机构、电涡流阻尼机构和复进机构；所述复进机构使圆管11与内层永磁体6和外层永磁体9产生相对运动；

所述电涡流阻尼机构包括内层永磁体6、外层永磁体9、外层导磁块8；所述内层永磁体6与外层永磁体9均为环形圆柱结构，外层永磁体9的内径大于内层永磁体6的外径，内层永磁体6与外层永磁体9同轴安装；所述支撑机构为复进机构提供支撑和移动导向作用；所述复进机构的圆管11位于内层永磁体6与外层永磁体9之间，圆管11与内层永磁体6和外层永磁体9产生相对运动，产生电涡流。

结合图3，进一步的，所述内层永磁体6与外层永磁体9结构相同，充磁方向为轴向，均包括永磁体13、导磁块7；所述永磁体13的数量为n(n≥3)，所述导磁块7的数量为n-1；所述永磁体13与导磁块7间隔排列，分别形成内外侧永磁体。

进一步的，可将永磁体13换成电磁体，同时设计好控制电磁体的电路，就可以实现半自动控制。

所述内层永磁体6或外层永磁体9，同层的永磁体13同极正对；内层与外层之间相邻的永磁体13之间异极正对，使得内层永磁体6和外层永磁体9磁化方向相反；每个永磁体的磁力线从n极出发，然后在导磁块7的引导下沿最短的路径回到s极，同时每对内、外层永磁体13产生一个垂直通过圆管11的磁场。

优选的，所述导磁块7的内径和外径均与永磁体13相同，导磁块7的作用是引导磁力线通过导磁块7所在区域，增强径向磁通密度；

进一步的，所述导磁块7厚度是永磁体13厚度的1.6倍到2倍，以获得最大的径向磁通量；通过计算平均磁通密度和磁通面积的乘积，得到这样径向磁通密度增强效果最好，因为当导磁块7的厚度较小时，平均磁通密度会增大，但是磁通面积会减小，当导磁块7的厚度较大时，磁通面积会增大，但是平均磁通密度减小；

进一步的，所述圆管11与内层永磁体6或外层永磁体9之间的间隙均保持1到2mm的距离，因为圆管11离永磁体13越近，通过圆管11的磁通密度越大，但是同时考虑到零件的加工和安装精度，优选的，圆管11与内层永磁体6或外层永磁体9之间的间隙均保持1到2mm；

进一步的，所述永磁体13材料为烧结钕铁硼，所述圆管11材料为紫铜或者其他良好导电良好的材料，所述导磁块7材料为电工软铁或低碳钢等导磁性能良好的材料。

所述复进机构包括弹簧3、中间轴1、圆管11、安装轴12；所述支撑机构包括第一端盖2、内筒5、外筒4；

所述外筒4一端与第一端盖2相连，外筒4另一端与安装轴12相连；第一端盖2、外筒4与安装轴12一起构成圆柱形腔体结构；所述电涡流阻尼机构、内筒4、圆管11、弹簧3均安装在圆柱形腔体内；所述圆管11的一端固定安装在安装轴12上；所述中间轴1的一端伸出第一端盖2，并支撑在第一端盖2的中心孔上；中间轴1中间设有圆形凸台，内筒5的一端固定安装在中间轴1中间的凸台上；

所述内层永磁体6安装在中间轴1的另一端，中间轴1上还安装有锁紧螺母，对内层永磁体6进行轴向固定；所述外层永磁体9安装在内筒5内；内筒5上安装有第二端盖10，第二端盖10对外侧永磁体9进行轴向固定；

结合图1，本发明的实施例1中，所述安装轴12与外筒4固定安装；中间轴1带动内筒5可在外筒4内滑动，为降低加工和装配难度，内筒(5)外表面两端各有一小段长度与外筒(4)内表面光滑配合；所述弹簧3套在中间轴1上，安装在中间轴1的凸台与第一端盖2之间，对中间轴1在外筒4内的往复运动分别起缓冲和复进作用。

工作时，安装轴12与外部装置固定，中间轴1在冲击载荷作用下带动内筒5和永磁体13压缩弹簧3，同时永磁体13的磁力线垂直切割圆管11，产生电涡流阻尼力，电涡流阻尼力和弹簧力一起对中间轴1的运动进行缓冲，在此过程中电涡流阻尼机构吸收后坐运动的大量能量，当弹簧3压缩到位时，弹簧3开始推动中间轴1复进，此时永磁体13的磁力线垂直切割圆管11会产生电涡流阻尼力，电涡流阻尼力方向与弹簧力相反，在此过程中电涡流阻力机构吸收后坐运动的大量能量，同时电涡流阻尼力对复进运动实现缓冲作用，可以减小复进到位时的速度，实现复进到位时的平稳性。

结合图2，本发明的实施例2中，所述中间轴1固定安装在圆柱形腔体内，中间轴1与外筒4或第一端盖2固定安装；所述安装轴12带动圆管11可在外筒4内滑动；所述弹簧3套在安装圆管11上，在安装轴12内侧端面与第二端盖10之间，对安装轴12在外筒4内的往复运动分别起缓冲和复进作用。

工作时，中间轴1与外部装置固定，安装轴12在外力作用下带动圆管11、外筒4和第一端盖2一起运动，同时永磁体13的磁力线垂直切割圆管11，产生电涡流阻尼力，在此过程中电涡流阻尼机构吸收后坐运动的大量能量，电涡流阻尼力和弹簧力一起对安装轴12的运动进行缓冲，当弹簧3压缩到位时，弹簧3开始推动安装轴12复进，此时永磁体13的磁力线垂直切割圆管11会产生电涡流阻尼力，电涡流阻尼力方向与弹簧力相反，在此过程中电涡流阻尼机构吸收后坐运动的大量能量，同时电涡流阻尼力对复进运动实现缓冲作用，可以减小复进到位时的速度，实现复进到位时的平稳性。

以实施例1做说明，使用时，中间轴1一端与发射装置后坐部分通过柱销连接，安装轴12与外部装置固定，中间轴1在发射装置作用下带动内筒5和永磁体13压缩弹簧3，同时永磁体13的磁力线垂直切割圆管11，产生电涡流阻尼力，在此过程中电涡流阻尼机构吸收后坐运动的大量能量，电涡流阻尼力和弹簧力一起对中间轴1的运动进行缓冲，当弹簧3压缩到位时，弹簧3开始推动中间轴1复进，此时永磁体13的磁力线垂直切割圆管11会产生电涡流阻尼力，电涡流阻尼力方向与弹簧力相反，在此过程中电涡流阻尼机构吸收后坐运动的大量能量，同时电涡流阻尼力对发射装置的复进运动实现缓冲作用，可以减小复进到位时的速度，实现复进到位时的平稳性。