锐角磁力阻尼器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种锐角磁力阻尼器；包括定子励磁体及转子锐角磁力体；所述定子励磁体包括有外圈，及从外圈所向内延伸的多对励磁磁极；所述转子锐角磁力体包括有内圈，从内圈向外呈放射状分布的多个V型结构；相邻V型结构的相邻两臂连接处组成该感应磁极；各V型结构外侧的两条边形成的尖端夹角为A角，其角度大于零度小于90度；各V型结构内侧的两条边形成的尖端夹角为B角，其角度大于零度小于90度。通过新原理锐角磁力而设计形成的锐角磁力阻尼器，其在高、中、低速下均表现出良好的阻尼力矩，解决现有涡流阻尼器低速力矩小的缺陷；并且具有磁滞、涡流双重特性，相对磁滞、涡流阻尼器而言它有着更为广泛的使用价值。
【专利说明】锐角磁力阻尼器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电磁阻尼领域，尤其是一种锐角磁力阻尼器。
【背景技术】
[0002] 电磁阻尼器是利用电磁原理以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。目前在现 有技术电磁阻尼领域中，有两类电磁阻尼器能产生阻尼力矩，第一类阻尼器为利用材料矫 顽磁力所具有的磁滞效应来产生电磁阻尼力矩；第二类阻尼器为利用电磁感应原理-涡流 效应(发电）来产生电磁阻尼力矩。两者各自缺点是：磁滞效应阻尼器对材料要求严格，造 价高；涡流效应阻尼器在低速时电磁感应效果差。上述两类电磁阻尼器在实际应用方面都 受到一定的限制。
【发明内容】
[0003] 本发明目的旨在解决上述的技术缺陷，为此有必要提供一种锐角磁力阻尼器。
[0004] 一种锐角磁力阻尼器，包括定子励磁体及转子锐角磁力体； 所述定子励磁体包括有外圈，及从外圈所向内延伸的多对励磁磁极； 所述转子锐角磁力体包括有内圈，从内圈向外呈放射状分布的多个V型结构；相邻V型 结构的相邻两臂连接处组成该感应磁极；各V型结构外侧的两条边形成的尖端夹角为A角， 其角度大于零度小于90度；各V型结构内侧的两条边形成的尖端夹角为B角，其角度大于 零度小于90度。
[0005] 其中，所述角A的角度为30度?60度，角B的角度为30度?60度。
[0006] 其中，所述励磁磁极的对数为n，感应磁极的个数为m，m与n满足关系式1 : (n*2) ± l=m。
[0007] 其中，所述励磁磁极的对数为n，感应磁极的个数为m，m与n满足关系式2 : (n*2) ±2=m。
[0008] 其中，所述励磁磁极的对数为5对，感应磁极的个数为11个。
[0009] 其中，所述励磁磁极的对数为5对，感应磁极的个数为12个。
[0010] 其中，所述励磁磁极的中间部可缠绕有用于对励磁磁极进行励磁的导线。
[0011] 其中，所述转子锐角磁力体为一体化成型。
[0012] 其中，所述励磁磁极可以为永磁铁。
[0013] 本发明的有益效果为：通过新原理锐角磁力而设计形成的锐角磁力阻尼器，其在 高、中、低速下均表现出良好的阻尼力矩，解决现有涡流阻尼器低速力矩小的缺陷；并且具 有磁滞、涡流双重特性，相对磁滞、涡流阻尼器而言它有着更为广泛的使用价值；为我国国 防、船舶、水利、电力等行业均提供了一种优良的阻尼产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目 的、特征和优势将会变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，重点在 于示出本发明的主旨。
[0015] 图1是第一较佳实施例提供的锐角磁力阻尼器的结构示意图。
[0016] 图2是图1的锐角磁力阻尼器的转子V型结构的结构示意图。
[0017] 图3是第二较佳实施例提供的锐角磁力阻尼器的结构示意图。
[0018] 图4是图3的锐角磁力阻尼器的转子V型结构的结构示意图。
[0019] 图5是为说明较佳实施例提供的锐角磁力阻尼器的原理而使用的装置示意图。
[0020] 图6是为说明较佳实施例提供的锐角磁力阻尼器的原理而使用的V型结构体的磁 力线a示意图。
[0021] 图7是为说明较佳实施例提供的锐角磁力阻尼器的原理而使用的V型结构体的磁 畴b示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的较佳的实施例。提供实施例目的是便于对本发明公开的内容更为全面详细 的理解。
[0023] 请参阅图1，本发明第一较佳实施例提供的一种锐角磁力阻尼器10包括定子励磁 体102及转子锐角磁力体104 ;其中，所述该转子锐角磁力体104设在该定子励磁体102内 部并且可转动；所述定子励磁体包括有外圈101，及从外圈101所向内延伸的多对励磁磁极 106,每对励磁磁极106均具有N，S两个磁极，各个磁极N，S相间排列。所述励磁磁极106 的中间部可缠绕有用于对励磁磁极106进行励磁的导线，具体的，励磁磁极106的颈部110 可缠绕有导线（图未示）对励磁磁极106进行励磁，每个励磁磁极106为罩极式结构。
[0024] 请参看图2,所述转子锐角磁力体104包括有内圈117,从内圈117向外呈放射状 分布的多个V型结构112 ;相邻V型结构的相邻两臂连接处组成该感应磁极118 ;该转子锐 角磁力体104的感应磁极118的个数为单数，且为凸极式结构；各V型结构112外侧的两条 边113U14形成的尖端夹角为A角，其角度大于零度小于90度；各V型结构112内侧的两 条边115、116形成的尖端夹角为B角，其角度大于零度小于90度。优选的，所述角A的角 度为30度~60度，角B的角度为30度~60度。
[0025] 较佳地，该转子锐角磁力体104为一体化成型的转子。一体化成型的转子可由压 铸模工艺一次性压铸成形，从而制作简单，省时省力，提高了锐角磁力阻尼器的生产效率； 使用材料普通，可用Q235、45#钢材及电工纯铁等铁磁材料。
[0026] 为了使锐角磁力阻尼器10工作时随磁极变化产生平稳的阻尼力矩，所述励磁磁 极106的对数为n，感应磁极118的个数为m ;m与n满足关系式1 : (n*2) ±l=m，本实施例 中，设该定子励磁体102的励磁磁极106的对数为n=5对，得转子锐角磁力体104的，感应 磁极118个数为m=ll个，满足上述关系式1。
[0027] 上述锐角磁力阻尼器10,先在定子励磁体102通入励磁电流，再在转子锐角磁力 体104加上一定的旋转力矩后，转子锐角磁力体104仍然保持静止状态(阻尼力矩较小)，表 现出磁滞效应；当外力驱动转子锐角磁力体104转动后，阻尼力矩变大，并具有随转子锐角 磁力体的转速增快，阻尼力矩增大的特性，表现出涡流效应。因此，上述锐角磁力阻尼器10 具有磁滞及涡流双重效应特性，这使得上述锐角磁力阻尼器10的应用范围更为广泛。
[0028] 请参看图3,本发明第二较佳实施例提供的一种锐角磁力阻尼器20包括定子励磁 体202及转子锐角磁力体204 ;其中，所述该转子锐角磁力体204设在该定子励磁体202内 部并且可转动；所述定子励磁体包括有外圈201，及从外圈201所向内延伸的多对励磁磁极 206,每对励磁磁极206均具有N，S两个磁极，各个磁极N，S相间排列。所述励磁磁极206 的中间部可缠绕有用于对励磁磁极206进行励磁的导线，具体的，励磁磁极206的颈部210 可缠绕有导线（图未示）对励磁磁极206进行励磁，每个励磁磁极206为罩极式结构。
[0029] 请参看图4,所述转子锐角磁力体204包括有内圈217,从内圈217向外呈放射状 分布的多个V型结构212 ;相邻V型结构的相邻两臂连接处组成该感应磁极218 ;该转子锐 角磁力体204的感应磁极218的个数为双数，且为凸极式结构；各V型结构212外侧的两条 边213、214形成的尖端夹角为A角，其角度大于零度小于90度；各V型结构212内侧的两 条边215、216形成的尖端夹角为B角，其角度大于零度小于90度。优选的，所述角A的角 度为30度~60度，角B的角度为30度~60度。
[0030] 较佳地，该转子锐角磁力体204为一体化成型的转子。一体化成型的转子可由压 铸模工艺一次性压铸成形，从而制作简单，省时省力，提高了锐角磁力阻尼器的生产效率； 使用材料普通，可用Q235、45#钢材及电工纯铁等铁磁材料。
[0031] 为了使锐角磁力阻尼器20工作时随磁极变化产生平稳的阻尼力矩，所述励磁磁 极206的对数为n，感应磁极218的个数为m ;m与n满足关系式2 : (n*2) ±2=m，本实施例 中，设该定子励磁体202的励磁磁极206的对数为n=5对，得转子锐角磁力体204的，感应 磁极218个数为m=12个，满足上述关系式2。
[0032] 上述锐角磁力阻尼器20,先在定子励磁体202通入励磁电流，再在转子锐角磁力 体204加上一定的旋转力矩后，转子锐角磁力体204仍然保持静止状态(阻尼力矩较小)，表 现出磁滞效应；当外力驱动转子锐角磁力体204转动后，阻尼力矩变大，并具有随转子锐角 磁力体的转速增快，阻尼力矩增大的特性，表现出涡流效应。因此，上述锐角磁力阻尼器20 具有磁滞及涡流双重效应特性，这使得上述锐角磁力阻尼器20的应用范围更为广泛。
[0033] 在第一实施例中，由于定子励磁体102是10个励磁磁极106,转子锐角磁力体104 是11个感应磁极118,所以定子、转子的磁极在工作时形成不了对称关系。转轴所受到的 作用力总是不对称的；在制造大功率锐角磁力阻尼器时，较难地使整机平稳，容易产生机体 振动；但是由于锐角磁力阻尼器在很多方面可应用到功率小且速度慢，如健身器材、仪器阻 尼等方面，故第一实施例的关系式1所限定的条件，在制造小功率锐角磁力阻尼器是完全 可以采用的。而在第二实施例中，关系式2所限定的条件，定子励磁体202是10个励磁磁 极206,转子锐角磁力体204是12个感应磁极218,所以定子、转子的磁极在工作时形成对 称关系，可使整机工作平稳；制造大功率锐角磁力阻尼器采用关系式2的方式最为适合，如 深井下钻用的辅助刹车、汽车缓速器、火车缓速器等。
[0034](一）关于本发明锐角磁力阻尼器的原理解释： 锐角磁力原理属于一种自然电磁现象，是电磁感应原理中又一新发现的自然规律。为 了更好的认识，理解锐角磁力的本质，我们先做个容易认识理解的宏观实验。如图5所示， 其是高速运动物体急转弯装置的示意图，一个有一定质量的高速运动的球，碰上前方一个 急转弯装置（U型挡板)，球就要顺着该装置几何形状作出相应的急转弯运动，经过该装置后 球按照改变的新方向继续向前运动，只不过球的运动速度要减缓一些。
[0035] 现分析一下高速运动物体急转弯的特性。请结合图5,当球22碰上急转弯装置24 (U型挡板)，球22就要与该装置24弯曲表面发生挤压摩擦，挤压摩擦过程中会产生如下3 种物理现象：1)挤压会改变球22的原有运动方向；2)摩擦会产生热量；3)挤压摩擦会使球 22运动速度减慢。这三点是宏观世界高速运动物体急转弯必然的结果。
[0036] 锐角磁力，它是微观世界物质运动的范畴，微观物质运动也有同宏观物体运动相 关联的性质。
[0037] 请参看图6，铁磁材料内部锐角区域传递外界磁力线a示意图，请参看图7，铁磁材 料内部锐角区域磁畴传递外界磁场力b示意图。磁畴是由铁磁材料中许多分子电流圈组成 的磁性区域。在外界磁场的作用下，各个磁畴分子电流圈的磁场方向是一致的，因而具有一 定的磁性。当外界磁场不存在时，由于各个磁畴方向紊乱，铁磁材料对外不呈现磁性。当在 呈直线状的铁磁材料两端施加外界磁场时，各磁畴磁极方向沿外界磁场方向连接在一条直 线上，各磁极间的联结没有距离空间的存在。但是，若铁磁材料是一个V型结构体，V型结构 体的尖端区磁路非常曲折，因此，在尖端区磁路里，磁畴与磁畴之间极性联接的磁路要拉开 一定的距离，形成弯曲的磁路、弯曲的磁力线(请参看图7尖端区磁路）需要占领一定空间。 在非常弯曲的磁路中，各磁畴极性不能结合在一条直线上，总存在一定极性方向角度差，这 是造成上述各磁畴极性之间产生距离空间的原因。
[0038] 由于磁力线具有缩短自己长度的倾向，弯曲的磁力线是需要施加张力才能形成 的。这种施加的张力来源于外界交变磁场的磁势能，所以张力也是一种势能，磁势能又来源 于外界动能的转换(这里仅对锐角磁力阻尼器而言)。所以可以说锐角磁力产生的阻尼力是 外界动能转换而来的。如果外界施加的磁场是交变的，张力势能也就相应交替变化。弯曲 的磁力线因具有张力势能，当外界交变的磁场强度从最大值降到零点，张力势能随之降到 零点，将张力势能转换成热能消耗掉；当磁场强度由零点上升到另一极性最大值，张力势能 随之由零点升至最大值，此时需要消耗外界动能使磁力线再次被弯曲。形像地说上述变化 过程就好比我们用力拉弓箭上的弦一样，直线的磁力线总要先被拉弯曲，然后再消失。从而 消耗了外界动能，转换成内部分子的热能。
[0039] 因此，从图6及图7中可以看出磁力线a或磁畴b在锐角尖端区域不可能顺接，即 N极、S极不可能衔接在一条直线上，总是存在一定方向性的角度差。我们知道当外界交变 磁场通过铁磁体时,铁磁体内部中的磁畴要不断地改变N、S的磁极方向，适应与外界交变 磁场极性方向一致的联接及频率一致的变化。这势必会导致铁磁体内部中的磁畴产生要与 外界交变磁场频率一致的旋转(是一种理论的推导结果)。在V型结构体的锐角尖端区域， 旋转的磁畴与磁畴之间总是N、S的磁极方向不能连接在一条直线上，存在一定方向性的角 度差。在产生具有磁极角度差的旋转过程中，各磁畴之间就好比高速运动物体与急转弯挡 板产生挤压摩擦过程一样，将会发生以下3种物理现象：1)弯曲的磁路改变了原有外界磁 场的方向；2)外界交变磁场的磁势能需克服磁力线的弯曲而被消耗并转化为热能；3)由于 非常弯曲的磁路使磁畴传递外界磁场力存在着磁极角度差，使磁畴旋转速度减慢，产生磁 滞现象。这三种微观物理现象与上述三种宏观物理现象相似，并得到后续实验验证。尤其 第3点，在实验中，将锐角磁力阻尼器样机励磁后用手直接推动转子，猛地一推，突然停下， 转子朝前旋动一下马上就反弹回来一点距离，这证明了锐角磁力阻尼器存在着磁滞效应， 并产生了阻尼力矩。
[0040] 电磁原理是物理学一项基础原理，锐角磁力原理它将是电磁基础原理中的一个 有效的补充，对人们认识磁的本质与性质有着新的启示，锐角磁力阻尼器在电磁领域发展 中具有新的发展趋势。
[0041] (二）实验数据对比 我们拿本方案的锐角磁力阻尼器与涡流感应阻尼器性能作比较时，其锐角磁力阻尼器 突出特征是：低频慢速效果显著；高频快速两者效果持平衡。
[0042] 下面是 申请人:锐角磁力阻尼器样机及涡流感应阻尼器样机进行对比例实验；在以 下对比例中，所用到的涡流感应阻尼器样机除转子磁感应体与锐角磁力阻尼器样机的转子 磁感应体结构不一样外，其它结构材料等完全相同；涡流感应阻尼器的转子体形为呈圆柱 状的铁磁体。
[0043] 对比例1 :高空吊物下落实验 第一组测试：将锐角磁力阻尼器样机和涡流感应阻尼器样机分别放置在1. 5米高的铁 架上面并固定，在各自的转子上挂上不同重量的物体，通上同样大小的励磁电流，用同样的 时间，测量物体从1. 5米高下落时所能承重力的大小，进而比较两者的性能，见如下表1 :
【权利要求】
1. 一种锐角磁力阻尼器，其特征在于，包括定子励磁体及转子锐角磁力体； 所述定子励磁体包括有外圈，及从外圈所向内延伸的多对励磁磁极； 所述转子锐角磁力体包括有内圈，从内圈向外呈放射状分布的多个V型结构；相邻V型 结构的相邻两臂连接处组成该感应磁极；各V型结构外侧的两条边形成的尖端夹角为A角， 其角度大于零度小于90度；各V型结构内侧的两条边形成的尖端夹角为B角，其角度大于 零度小于90度。
2. 根据权利要求1所述的锐角磁力阻尼器，其特征在于，所述角A的角度为30度飞0 度，角B的角度为30度~60度。
3. 根据权利要求1所述的锐角磁力阻尼器，其特征在于，所述励磁磁极的对数为n，感 应磁极的个数为m，m与n满足关系式1 : (n*2) ± l=m。
4. 根据权利要求1所述的锐角磁力阻尼器，其特征在于，所述励磁磁极的对数为n，感 应磁极的个数为m，m与n满足关系式2 : (n*2) ±2=m。
5. 根据权利要求3所述的锐角磁力阻尼器，其特征在于，所述励磁磁极的对数为5对， 感应磁极的个数为11个。
6. 根据权利要求4所述的锐角磁力阻尼器，其特征在于，所述励磁磁极的对数为5对， 感应磁极的个数为12个。
7. 根据权利要求1所述的锐角磁力阻尼器，其特征在于，所述励磁磁极的中间部可缠 绕有用于对励磁磁极进行励磁的导线。
8. 根据权利要求1所述的锐角磁力阻尼器，其特征在于，所述转子锐角磁力体为一体 化成型。
9. 根据权利要求1所述的锐角磁力阻尼器，其特征在于，所述励磁磁极可以为永磁铁。
【文档编号】H02K49/04GK104410247SQ201410763115
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】廖新春, 廖超辉 申请人:廖新春