可延长有效阻尼间隙长度的双线圈磁流变阻尼器的制作方法

本实用新型涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种可延长有效阻尼间隙长度的双线圈磁流变阻尼器。

背景技术：

磁流变阻尼器作为一种智能器件，它以磁流变液作为工作介质，具有低功耗、阻尼力可调范围广、响应时间快和结构简单等特点。磁流变阻尼器所具有的毫秒级响应速度、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，磁流变阻尼器已广泛应用在建筑物及桥梁的减振抗震系统、铁路机车车辆及汽车悬架系统的减振等方面。

为了获得较大的输出阻尼力，针对磁流变阻尼器设计一般采用双线圈或多线圈结构，但这样会增加磁流变阻尼器轴向长度，不适合在一些尺寸有限的空间内安装使用。

公开号为CN102278409A的中国发明专利“一种双线圈活塞式磁流阻尼器”，将活塞头轴向设置两个绕线槽，两个励磁线圈分别缠绕在两个绕线槽内，并将两个线圈反向串联，这样虽然可以提高磁流变阻尼器的力学性能，但是轴向设置两个线槽增加了阻尼器的轴向长度，并且两段励磁线圈长度处的磁流变液通道一直处于磁场无效工作区。

基于此，有必要提出一种可延长有效阻尼间隙长度的双线圈磁流变阻尼器，且在活塞头外圆面加工有矩形凹槽，使其能在有限的安装空间内获得较大输出阻尼力，以满足特殊安装环境下的工程应用场合。

技术实现要素：

为了克服背景技术所述双线圈磁流变阻尼器存在的问题及满足磁流变阻尼器的实际使用要求，本实用新型提供一种可延长有效阻尼间隙长度的双线圈磁流变阻尼器。该阻尼器设置有两个内外平行布置的励磁线圈，励磁线圈I缠绕在活塞头绕线凹槽内，励磁线圈II缠绕在绕线筒外围；隔磁板安装在活塞头的两端，隔磁环安装在绕线筒的两端，两者共同阻隔两个线圈产生的磁场互相影响；在两个励磁线圈产生的磁场作用下，导磁板I的右端面和导磁盘I的左端面构成的液流通道和导磁盘II的右端面和导磁板II的左端面构成的液流通道作为径向有效阻尼间隙；导磁盘I的四个腰行通孔构成的液流通道、活塞头的左右端与绕线筒内表面组成的液流通道以及导磁盘II的四个腰行通孔构成的液流通道作为轴向有效阻尼间隙；由此，该磁流变阻尼器的有效阻尼通道分为径向和轴向，增加该磁流变阻尼器的有效阻尼通道长度；当给励磁线圈通入一定电流时，产生的磁场使得有效阻尼间隙处的磁流变液由牛顿流体变为固体，加上活塞头两端加工的矩形凹槽，屈服应力随之增强，使得活塞头两端的封闭容腔I和封闭容腔II形成较大的压力差；通过调节通入励磁线圈的电流大小，可以改变有效阻尼间隙处磁流变液的屈服应力，达到所需的屈服应力。通过控制输入电流的大小，可实现输出阻尼力的有效控制。该种结构设计中平行分布的励磁线圈，减小了阻尼器的轴向尺寸；有效阻尼通道的增加又充分利用了线圈产生的磁场；另外，由于活塞头左右两端分别加工有矩形凹槽，使得液流通道的摩擦系数增大，在工作时这不仅可以获得较大的输出阻尼力，而且也可以提高了阻尼器的零场阻尼力，使得阻尼器在没有电流输入时可以起到保护作用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：左吊耳(1)、活塞杆 (2)、导磁板I(3)、导磁盘I(4)、绕线筒(5)、励磁线圈I(6)、励磁线圈II(7)、活塞头(8)、导磁盘II(9)、导磁板II(10)、活塞头右端盖(11)、浮动活塞(12)、右吊耳 (13)、阻尼器右端盖(14)、补偿弹簧(15)、隔磁环II(16)、隔磁盘II(17)、内套筒 (18)、隔磁盘I(19)、隔磁环I(20)、活塞头左端盖(21)、阻尼器缸体(22)以及阻尼器左端盖(23)；活塞杆(2)左端与左吊耳(1)通过螺钉紧固连接；阻尼器左端盖(23) 中间加工有圆形通孔，活塞杆(2)与阻尼器左端盖(23)圆形通孔内表面间隙配合；活塞杆(2)与阻尼器左端盖(23)圆形通孔内表面通过密封圈进行密封；阻尼器左端盖(23)与阻尼器缸体(22)通过螺钉固定连接；阻尼器左端盖(23)与阻尼器缸体(22) 之间通过密封圈进行密封；活塞杆(2)的右端外圆面径向加工有一通孔，其轴向加工有一深孔，径向通孔和轴向深孔连通，可作为磁流变液的进出通道；活塞杆(2)的右端加工有外螺纹，活塞头左端盖(21)中心加工有螺纹通孔，活塞杆(2) 与活塞头左端盖(21)通过螺纹固定连接；活塞头左端盖(21)与内套筒(18)通过螺钉固定连接；活塞头左端盖(21)与内套筒(18)通过密封圈进行密封；内套筒(18) 的外表面与阻尼器缸体(22)内表面间隙配合，内套筒(18)与阻尼器缸体(22)通过密封圈进行密封；导磁板I(3)中心加工有螺纹通孔，导磁板I(3)与活塞杆(2)通过螺纹固定连接，导磁板I(3)左端与活塞头左端盖(21)右端接触；导磁板I(3)外表面与内套筒(18)内表面过渡配合；导磁板I(3)右端加工有凸台阶，凸台阶的顶面与导磁盘I(4)左端面构成磁流变液的通道A；台阶的外圆面与隔磁环I(20)内圆面过渡配合；导磁板I(3)右端凸台底面与隔磁环I(20)左端面接触；隔磁环I(20) 外表面与内套筒(18)内表面过渡配合；隔磁环I(20)右端加工有一环形凹槽，绕线筒(5)左端内外分别加工有轴肩；绕线筒(5)的左端部卡在隔磁环I(20)右端环形凹槽内；导磁盘I(4)的左端与隔磁环I(20)右端接触；导磁盘I(4)外表面与绕线筒(5) 左端内表面过渡配合；导磁盘I(4)轴向加工有4个周向均匀布置的腰形通孔B、 C、D和E，作为磁流变液通道的一部分；导磁盘I(4)右端与隔磁盘I(19)左端接触；隔磁盘I(19)轴向加工有4个周向均匀布置的腰形通孔F、G、H和I，作为磁流变液通道的一部分；隔磁盘I(19)右端与绕线筒(5)左端内部轴肩接触；导磁盘I(4)与隔磁盘I(19)通过隔磁环I(20)和绕线筒(5)左端内部轴肩进行轴向固定；隔磁盘I(19)右端面加工有凹槽，活塞头(8)左端加工有凸台，活塞头(8)左端凸台安装在隔磁盘I(19)右端凹槽；活塞头(8)左端和右端分别加工有3个矩形凹槽，活塞头(8)中心轴向加工有通孔；活塞头(8)外表面与绕线筒(5)内表面间隙配合；活塞头(8)右端加工有一凸台，隔磁盘II(17)左端面加工有凹槽，活塞头(8)的右端凸台安装在隔磁盘II(17)左端凹槽内；隔磁盘II(17)与隔磁盘I(19)共同用来固定活塞头(8)；隔磁盘II(17)的轴向加工有4个周向均匀布置的腰形通孔J、K、L 和M，作为磁流变液通道的一部分；绕线筒(5)的右端内外表面分别加工有轴肩；隔磁盘II(17)左端与绕线筒(5)的右端内表面轴肩接触；隔磁盘II(17)外表面与绕线筒(5)的右端内表面过渡配合；隔磁盘II(17)右端与导磁盘II(9)的左端接触；导磁盘II(9)的右端与隔磁环II(16)左端接触；导磁盘II(9)轴向加工有4个周向均匀布置的腰形通孔N、O、P和Q，作为磁流变液通道的一部分；导磁盘II(9)外表面与绕线筒(5)右端内表面过渡配合；导磁盘II(9)与隔磁盘II(17)通过绕线筒(5) 右端内表面轴肩与隔磁环II(16)轴向固定；隔磁环II(16)左端面加工有环形凹槽，绕线筒(5)右端部卡在隔磁环II(16)左端环形凹槽内；隔磁环II(16)外表面与内套筒(18)内表面过渡配合；导磁板II(10)左端部加工有凸台，导磁板II(10)凸台底面与隔磁环II(16)右端接触且凸台顶面与导磁盘II(9)左端组成磁流变液通道R；导磁板II(10)外表面与内套筒(18)内表面过渡配合；导磁板II(10)中心轴向加工有通孔，作为磁流变液的部分通道；导磁板II(10)右端与活塞头右端盖(11)左端接触；活塞头右端盖(11)中心轴向加工有通孔，作为磁流变液的部分通道；活塞头右端盖(11)与内套筒(18)通过螺钉固定连接；活塞头右端盖(11)与内套筒(18)通过密封圈进行密封；活塞头右端盖(11)的外表面与阻尼器缸体(22)内表面间隙配合；浮动活塞(12)与阻尼器缸体(22)内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(14)与阻尼器缸体(22)通过螺钉进行固定；阻尼器右端盖(14)与阻尼器缸体(22)通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(14)左端中心加工有凹槽，阻尼器右端盖(14)与浮动活塞(12)之间连接有补偿弹簧(15)；阻尼器右端盖(14)右端与右吊耳(13)通过螺纹连接；励磁线圈I(6)缠绕在活塞头(8)绕线凹槽内，励磁线圈II(7) 缠绕在绕线筒(5)的外圆面上。阻尼器左端盖(23)、活塞头左端盖(21)以及阻尼器缸体(22)之间围成封闭容腔I；活塞头右端盖(11)、阻尼器缸体(22)以及浮动活塞(12)之间围成封闭容腔II；浮动活塞(12)、阻尼器缸体(22)以及阻尼器右端盖(14) 之间围成封闭容腔III；封闭容腔I和封闭容腔II内填充磁流变液；封闭容腔III 内填充压缩气体。导磁板I(3)、导磁盘I(4)、绕线筒(5)、活塞头(8)、导磁盘II(9)、导磁板II(10)、内套筒(18均由导磁材料制成；活塞杆(2)、活塞头右端盖(11)、隔磁环II(16)、隔磁盘II(17)、隔磁盘I(19)、隔磁环I(20)、活塞头左端盖(21)均由不导磁材料制成。

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活塞头左右两段均加工有3个矩形凹槽，当磁流变液流经凹槽处时，由于凹槽的存在使得阻尼通道的摩擦系数增大；使得磁流变阻尼器在零场时可以输出较大的阻尼力，保护阻尼器在不工作时能够承受外部压力。

(2)本实用新型磁流变阻尼器将两个励磁线圈分别缠绕于绕线筒上和活塞头上的绕线槽内，该新型结构的有效区域分别分布在轴向和径向；与具有串联双线圈的常规磁流变阻尼器相比，该新型结构的磁流变阻尼器不仅磁场作用的有效长度增长，无效长度由原来的两个变为一个，得到较大的可控阻尼力；而且励磁线圈平行分布内外，相应的减少了其轴向尺寸，使得该新型结构可以在有限的区域内工作。

(3)本实用新型磁流变阻尼器中设计有四个隔磁装置分别为隔磁环I、隔磁盘I、隔磁盘II、隔磁环II，这种设计保证两个励磁线圈产生的磁场互不干扰，提高磁流变阻尼器的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2所示是本实用新型励磁线圈引线示意图。

图3是本实用新型激励线圈的磁力线分布示意图。

图4是本实用新型磁流变液液流通道示意图。

图5所示是本实用新型活塞头示意图。

图6所示是本实用新型隔磁盘I示意图。

图7所示是本实用新型隔磁盘II示意图。

图8所示是本实用新型导磁盘I示意图。

图9所示是本实用新型导磁盘II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，本实用新型包括左吊耳(1)、活塞杆(2)、导磁板I(3)、导磁盘I(4)、绕线筒(5)、励磁线圈I(6)、励磁线圈II(7)、活塞头(8)、导磁盘II(9)、导磁板II(10)、活塞头右端盖(11)、浮动活塞(12)、右吊耳(13)、阻尼器右端盖(14)、补偿弹簧(15)、隔磁环II(16)、隔磁盘II(17)、内套筒(18)、隔磁盘I(19)、隔磁环I(20)、活塞头左端盖(21)、阻尼器缸体(22)以及阻尼器左端盖(23)。

图2所示是本实用新型励磁线圈引线示意图。所述磁流变阻尼器励磁线圈 I(6)缠绕在活塞头(8)的凹槽内，励磁线圈II(7)缠绕在绕线筒(5)的外圆面上；励磁线圈I(6)与励磁线圈II(7)串联连接；励磁线圈I(6)的两根引线依次经过活塞头(8) 上的引线孔(102)、隔磁盘I(19)上的引线孔(103)、导磁盘I(4)上的引线孔(104)以及绕线筒(5)上的引线孔(105)，与励磁线圈II(7)进行串联连接；励磁线圈II(7)的两根引线X、Y依次经过隔磁环I(20)上相应的引线孔(106)、导磁板I(3)上相应的引线孔(107)和引线孔(108)，经由活塞头左端盖(21)上相应的引线孔(109)引出，然后经由活塞杆(2)和左吊耳(1)上相应的引线孔引出。

图3所示是本实用新型励线圈磁力线分布示意图。所述磁流变阻尼器励磁线圈由两个线圈组成，励磁线圈I(6)缠绕在活塞头(8)上的绕线凹槽内，励磁线圈 II(7)缠绕在绕线筒(5)的外圆面上；励磁线圈I(6)产生磁力线始于活塞头(8)磁芯，穿过活塞头(8)左端，经过左端磁流变液通道进入绕线筒(5)，其次经过右端磁流变液通道，进入活塞头(8)右端最后返回到活塞头(8)磁芯，形成闭合回路；励磁线圈II(7)产生的磁力线始于绕线筒(5)壁内，径向进入导磁盘II(9)进而垂直穿过导磁盘II(9)上的腰形磁流变液通道并再次进入导磁盘II(9)，其次穿过磁流变液通道R进入导磁板II(10)，然后沿着内套筒(18)壁厚径向进入导磁板I(3)，并穿过磁流变液通道A进入导磁盘I(4)，紧接着径向垂直通过导磁盘I(4)上的腰形磁流变液通道并再次经过导磁盘I(4)，最后返回到绕线筒(5)壁厚内，形成闭合回路。

图4所示是本实用新型活塞杆受拉伸时磁流变液液流通道示意图。阻尼器左端盖(23)、活塞头左端盖(21)以及阻尼器缸体(22)之间围成封闭容腔I；活塞头右端盖(11)、阻尼器缸体(22)以及浮动活塞(12)之间围成封闭容腔II；浮动活塞 (12)、阻尼器缸体(22)以及阻尼器右端盖(14)之间围成封闭容腔III；封闭容腔I 和封闭容腔II内填充磁流变液；封闭容腔III内填充压缩气体；当活塞杆(2)沿轴向方向受拉伸时，封闭容腔I内的磁流变液经过活塞杆(2)的磁流变液进出孔，进入磁流变液通道A；经过导磁盘I(4)的腰形通孔B、C、D和E以及隔磁盘I(19) 的腰形通孔F、G、H和I，进入活塞头(8)与绕线筒(5)内表面构成的磁流变液通道，进而再进入隔磁盘II(17)的腰形通孔J、K、L和M以及导磁盘II(9)的腰形通孔N、O、P和Q，然后经过磁流变液通道R，最后经过导磁板II(10)的中心轴向通孔和活塞头右端盖(11)中心轴向通孔流入封闭容腔II；活塞杆(2)沿轴向方向运动时，封闭容腔I和封闭容腔II的体积会发生相应变化，此时浮动活塞(12) 和补偿弹簧(15)会通过轴向方向的左右运动来实现体积补偿。

图5所示是本实用新型活塞头示意图。活塞头(8)的左右两端分别加工有3 个矩形凹槽。

图6所示是本实用新型隔磁盘I示意图。隔磁盘I(19)轴上加工有4个周向均匀布置的腰形通孔F、G、H和I，作为磁流变液通道的一部分。

图7所示是本实用新型隔磁盘II示意图。隔磁盘II(17)轴上加工有4个周向均匀布置的腰形通孔J、K、L和M，作为磁流变液通道的一部分。

图8所示是本实用新型导磁盘I示意图。导磁盘I(4)的轴向加工有4个周向均匀布置的腰形通B、C、D和E通孔，作为磁流变液通道的一部分。

图9所示是本实用新型导磁盘II示意图。导磁盘II(9)的轴向加工有4个周向均匀布置的腰形通孔N、O、P和Q，作为磁流变液通道的一部分。

本实用新型工作原理如下：

当给励磁线圈I(6)和励磁线圈II(7)通入一定电流时，两个线圈产生相应的磁场，在磁场的作用下，有效阻尼间隙处的磁流变液由牛顿流体变为固体，加上活塞头(8)两端加工的矩形凹槽，提高了液流通道的摩擦系数，屈服应力随之增强，使得活塞头(8)两端的封闭容腔I和封闭容腔II形成压力差；通过调节通入励磁线圈的电流大小，可以改变有效阻尼间隙处磁流变液的屈服应力，达到所需的屈服应力。