阀门装置和方法_4

文档序号:9529086阅读:来源:国知局
在于,在部段22中该硬磁性磁体构件11具有与在部段21内相比不同的电磁特性,例如更小磁饱和。
[0105]通过该例子而清楚知道了,可以通过不同的磁脉冲在流道3的流道宽度上产生并存储不同的磁场分布。在此,所存储的磁场9的场强可以通过强度37而变化并且磁场分布的不均匀性可以通过磁脉冲的长度36被影响。
[0106]本实施例清楚示出很简单的阀门结构1如何可以只利用一个电线圈10和进而仅简单的控制装置7有目的地产生截然不同的阀门特征曲线,在所述阀门结构中只需要磁路8的至少一部分是硬磁性的并且两个部段21、22具有不同的动态磁特性。
[0107]图3示出阀门装置1的三条不同的特征曲线A、B和C。在此,图3示出关于流速或相对速度或阻尼器100的弹入速度或弹出速度的力或压力的曲线。阀门装置1可以产生所有三条所示的特征曲线A、B和C并且还能产生任意中间位置。类似于机械阻尼器,也无需能量输入地持久保持各自当前设定的特征曲线。不需要复杂的调整。可以放弃使用传感器。类似于可实时控制的阻尼器或可实时控制的阀门装置,本发明的阀门装置1可以在阻尼器内被很迅速地切换至另一特征曲线。该切换过程可以在小于5秒、优选小于1秒、优选小于100毫秒且尤其优选在几毫秒时间或更短的时间里进行。
[0108]为了特征曲线的变换,只需要在时间上精确控制或调整电线圈10的电流,这可以利用商业上常见的控制装置来很简单廉价地实现。所需要的例如毫秒级时间分辨率可以不用特别费事地实现。
[0109]当从一条特征曲线变换至另一条特征曲线时,可能需要电线圈10的磁场暂时至少在流道3局部中强于或弱于磁路机构8的长期作用磁场9。通过磁场的暂时叠加,最终的磁场和进而由阀门装置1产生的特征曲线可以明显不同于作为程序输入的理论曲线。在一般应用中,该偏差在此短暂脉冲期间内不起作用或者通过惯性和/或其它阻尼器和/或其它弹性元件和/或例如通过磁流变流体2的压缩性被补偿。或许这样的特征曲线切换也可以在这样的状况下进行,即此时这些效果不起作用。在如图3所示的特征曲线情况下,速度为0时是变化脉冲可能不会引起使用者注意的适当时刻。但根据结构和期望特性和所选择的特征曲线,其它速度和/或其它参数可能是有利的。
[0110]在特征曲线的重新编程之前,例如可以采用一个随时间变弱的交变磁场,以便首先将该硬磁性材料去磁化并且删除之前所存的特征曲线。接着,可以通过合适的磁脉冲调节出期望的特征曲线。也可能的是,通过相应的脉冲从一条特征曲线到达另一特征曲线,无需首先删除之前所存入的特征曲线。
[0111]图4示出本发明的阀门装置1的另一示意图,在这里,可以通过电线圈10的电脉冲由控制装置7控制地持久改变存在于流道3内的磁场9。
[0112]为了便于理解,在此又画出两个单独的铁磁性部段21、22。部段21被尤其作为短路线圈构成的导体回路31围绕。导体回路31为此尤其以具有至少一个绕组34的环的形式构成。但也可行的是,导体回路31具有围绕部段21的多个绕组。可能的是图4用虚线画出了第二导体回路32,其在局部强烈改变部段21的动态磁特性和进而硬磁性磁体构件11的磁特性。两个导体回路31、32可以相互电连接,具有不同的绕组数或电纳并且也包围磁路机构8的不同部分。
[0113]这两个部段21、22可以由相同的铁磁性材料构成,但也可以由不同的材料制造。可能的是,只设有唯一的硬磁性磁体构件11。也可以设有至少两个硬磁性磁体构件11。
[0114]可能的是,一个铁磁性部段21被导体回路31围绕,而一个铁磁性部段22未被导体回路31围绕。
[0115]通过导体回路31,磁路机构8的铁磁性部段21或铁磁性构件23的动态磁特性受到影响并且局部存储在硬磁性磁体构件11内。当磁脉冲作用于部段21、22时,在导体回路31内感生出电流,该电流又产生抵制场变化的磁场。由此,在被导体回路包围的副极或部段21中的场变化可能比在另一部段22或构件25内更慢地传播。在短磁脉冲13情况下,因而获得并存储相应的磁场不均匀性,其被反映在如图4所示的磁场分布16中。
[0116]在图4中,部段21可以实心构成,而部段22可以由层状材料构成。两个部段21、22也可以均由层状材料26构成。
[0117]图5示出示意性所示的阀门装置1,在这里举例示出了用于能调节出期望的不均匀特性的不同措施。
[0118]阀门装置1在流道3的每一侧分别具有硬磁性构件11、12。每个硬磁性构件11、12分别配属有一个铁磁性部段21和至少一个铁磁性部段22。硬磁性构件11、12在此直接邻接该流道3。也可能的是,这些部段21、22邻接该流道3,并且硬磁性构件11、12又间接或直接邻接所述部段21、22,或者这些部段21、22本身具有硬磁特性。
[0119]在此,铁磁性部段21由一种材料19构成并具有实心体24。部段22由尤其是铁磁性材料20的层状材料26构成。由此一来,在磁场变化时在部段21内出现较大的涡电流,其减缓磁场在部段21中的传播。
[0120]为了进一步支持这种行为,可以在根据图5的实施例中在部段21上设置导体回路31 (和32),其在那里局部减小动态。导体回路31可以包括一个绕组34或也可以包括多个绕组34。
[0121]截然不同的局部区段或几乎整个磁路机构8可以由硬磁性材料层叠构成。另外,磁路机构的多个部段21、22等可以由不同的材料制造,在这里,该材料主要以其电特性和磁性来区分以便影响动态。
[0122]通过各种作用的组合,在这里可以产生较大的动态区域。磁场9的强度在流道3内在此通过长短不同的箭头来表示。能清楚看到具有不同箭头长短的过渡区段28,具有长箭头的闭塞区段29和具有弱磁化和进而短箭头的流通区段27。根据需要,区段27可以具有更弱的场强的磁化。
[0123]图6示意性示出阀门装置1的另一个变型的一部分,在这里,邻接流道3地在此设有三个部段21、22等或三个极。设有用于影响动态的三个导体回路31、32和33。短路导体回路31包围所所有三个铁磁性部段或极21、22和22a。导体回路32只包围两个铁磁性部段或极21、22,而短路导体回路33只包围一个极21。由此一来,短路导体回路31、32和33作用于一个且在此是左侧画出的部段21,而导体回路31、32只作用于另一个且在此是中央的极或者说部段22,并且唯一的导体回路31只作用于第三个且在此是最右侧的极22a。不均勾产生的磁场被存储在硬磁性磁体构件11中。
[0124]附加旁路27可以设置在该流道旁并且在图6中如虚线所示。旁路27也可以与流道3相连。
[0125]除了用于存储磁化硬磁性的磁体材料和用于产生不均匀场的动态磁性材料外,磁路机构中也可以有其它区段和结构,其主要用于闭合磁路。它们应该相对于动态磁性部段尽量少地影响磁场变化并且允许很陡的随时间的场梯度。由此保证了在为此而设的区段内的动态作用最大,因而可以在局部产生很不均匀的场。这例如可以通过由层状材料构成的层叠结构来保证。
[0126]总之,本发明提供一种低成本的阀门装置1和一种配备该阀门装置的阻尼器100。在此,能够可选择地加以不均匀的磁场。
[0127]在图1中,例如规定了在部段21上的左侧区段没有磁场或具有比流通区段27弱的磁场。流通区段27给流动介质提供最小阻力并且就像是常规阀门中的孔。在右侧在部段22上设置闭塞区段29,在闭塞区段内存在相对均匀的强磁场。在其间设置过渡区段28。磁场分布16例如可以对应于图3中的特征曲线A。
[0128]通过流通区段27和过渡区段28的扩大而损失了闭锁区段29,例如可以调节出图3所示的特征曲线B。
[0129]在如图4所示的阀门装置1中,流道3的大部分被C形芯38包围。在右侧设有电线圈10。如果在采用导体回路或短路线圈或短路环31的情况下输出电流脉冲给电线圈10,则电线圈10在磁路机构8内产生磁脉冲。场变化在短路环内感生出电流,该电流引发抵制部段21上的场变化的磁场。这种动态作用随着磁脉冲时间的推移而逐渐减弱,从而在一定时间后出现平衡状态。在静态状态下,即在很长的电流脉冲情况下,磁场均匀分布到硬磁性构件11、12以及进而主极和副极的整个宽度范围。在这里,通过电线圈10产生磁脉冲足以产生磁场在流道宽度范围内的不均匀分布。通过控制电流大小和脉冲持续时间,可以在大范围内改变磁化的强度和差异。
[0130]在一个简单实施方式中,具有开关元件,如晶体管或M0SFET的微控制器足以用于此,其通过PWM信号(脉宽调制)来控制。时间精确控制的开关足以作为最简单实施方式,在这里,控制可以由限时元件或控制器来担负。
[0131]优选采用全桥作为开关元件。用于电流脉冲的电能的至少一部分尤其优选通过电容器来提供。可以在开关时间不变的情况下通过电容器的电荷或电荷电压来改变场的不均匀性。
[0132]可以扩展所述控制以便例如能产生更复杂的曲线形状。根据阀门装置1的结构和期望的特征曲线,例如可以产生斜坡状电流曲线或一开始很强的电流脉冲且随后是低的磁化电流。也可以先后输出多个脉冲,它们具有不同的变化过程和强度。
[0133]在一些区段或整个磁路机构内也可以有不同的层叠情况和采用不同的材料。例如可以采用软磁化合物(SMC)和/或FePBNbCr和/或其它粉末复合材料。
[0134]图7示出本发明的阻尼器100,其配备有至少一个如上所述的阀门装置1。阻尼器100在此具有第一端101和第二端102,它们能与两个不同的壳体部分、壳体或主体相连以便阻尼所述物体的彼此相对的相对运动。
[0135]阻尼器100具有阻尼器壳体103,活塞105设置在阻尼器壳体103中。活塞105与活塞杆104连接,活塞杆在这里与第二端102固定连接。
[0136]活塞105将阻尼器壳体103内部分为第一阻尼腔106和第二阻尼腔107,两者至少部分填充有磁流变介质且尤其是磁流变流体2。
[0137]活塞105在此也用作阀门装置1或者说包括至少一个这样的阀门装置。为此在活塞105内设有至少一个流道3。磁流变流体2的流动在流过活塞105的流道3时被阻尼。流动方向5或是从第一阻尼腔至第二阻尼腔或反之取向。
[0138]根据阀门装置1的磁路8的调节情况,磁流变流体2被相应阻尼。阻尼器100或其中的阀门装置1根据调节情况提供旁路或流通区段27、过渡区段28和闭锁区段29,在这里,各自比例可用控制装置10来控制。由此,可以简单廉价地提供一种具有可变的特征曲线A、B或C等的阻尼器100。
[0139]图8示出试验装置的测量结果,在这里,由硬磁性材料AlNiCo构成的两个相同的极或部段21、22并排地在相同磁路8中通过不同长短的电流脉冲被反复磁化。为了获得不同的动态磁特性,围绕一个部段21布置作为短路绕组的导体回路31。
[0140]借助高斯计,直接通过部段21、22测量流道3内的磁通并随着时间记录下来。作为起始值,在每个电流脉冲之前将两个部段21、22最大负磁化,在这里,场强为-0.3特斯拉
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