专利名称：回转式磁流变制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是应用一种智能材料——磁流变液，实现对回转运动机构施行适时、可逆、连续控制，用于机械自动控制技术领域。
背景技术：
磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下磁流变液的颗粒分布是杂乱的，呈现出低粘度的牛顿流体特性；在磁场的作用下，却是有规则的，且沿磁场方向成链或链束状排列产生了类固体的特征可以由小粘度易流动的牛顿流体变为高粘度难流动的塑性宾汉(Bingham)流体。由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的，而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系。现有的磁流变液驱动器的基本工作模式有剪切式、流动式、挤压式三种类型。
经对现有技术的文献检索发现，在《智能结构和材料》(Smart Structures and Material1997.Proc.SPIE Vol.3045，p.148-159，1997)上刊登的“磁流变液作动器在不同工作模型下的设计原则”，(Design rules for MR fluid actuators in different working modes.)作者在该文章中给出了磁流变液剪切式、流动式、挤压式三种基础工作模型的原理及与参数的关系，并介绍了这三种模型的应用实例。文章所述的剪切工作模式下的圆盘和圆筒式离合器，其磁路布置复杂，磁流变的效率低，力矩可达的量值有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有对回转运动机构的制动控制不能实现低能耗控制、控制力矩不足、控制机构复杂等缺欠，设计出一种针对作回转运动的机构实施适时力矩控制，控制磁路布置简单易行，控制力矩的大小可根据需要来选择结构参数和设计独特的磁路。
本发明极大简化了制动器的控制结构，而且受温度影响较小，，解决了磁路布置困难等问题，制造成本低，易于实现自动化。而且，最关键的一点是本发明十分有效地采用增加转子上的圆台数量，相邻的通电线圈电流方向相反，可使同一间隙处的磁场方向相同且增强的办法来解决力矩的不足问题。
制动器的结构和磁路设计如附图，实线为机械结构，虚线代表磁路。
具体实施例方式
本发明是通过以下技术方案实现的1、结构设计整个回转制动器分为三部分转子、定子及在转子和定子之间的磁流变液。定子为制动器的壳体，静止不动。转子为传导回转运动的部件，在转子的两端是圆台，与中间的转轴为一体；中间分内外两层结构，内为转轴，转轴上缠有通电线圈，外层为塑料。转子、定子应由高导磁金属材料制成。
转子上的圆台与定子之间的间隙远远小于圆台半径和圆台的轴向长度，转子上的圆台与定子之间的间隙以及塑料件与定子之间充满磁流变液。
2、磁路的设计转子内部转轴上，缠绕着通电线圈作为励磁线圈，励磁线圈产生的磁力线应是沿着中心回转轴，通过圆台，再穿过圆台和定子筒壁间的间隙，到达定子外壳，再一次穿过圆台和定子筒壁间的间隙，回到转轴形成闭合磁路。
3、力矩的控制通过励磁线圈产生的磁场通过圆台和定子之间的间隙，使间隙处的磁流变液中的磁性颗粒沿径向排列成“链”，当转子绕轴转动时，其线速度的方向与磁性颗粒沿径向排列成“链”的方向垂直，使磁流变液中的“链”受到剪切，而磁流变液的剪切屈服强度与磁感应强度具有对应关系，磁感应强度的大小是可通过励磁线圈中的电流来确定，这样就可通过控制线圈中电流的大小达到控制磁流变液的剪切屈服强度的目的，从而使磁流变液对转子产生制动力矩，实现适时、可逆连续制动控制。
4、若制动力矩不足，可增加转子上的圆台的数量，相邻的通电线圈电流方向应相反，可使同一间隙处的磁场方向相同且增强。
权利要求
1.一种回转式磁流变制动器的结构设计分为三部分转子、定子及在转子和定子之间的磁流变液。定子为制动器的壳体，静止不动。转子为传导回转运动的部件，在转子的两端是圆台，与中间的转轴为一体；中间分内外两层结构，内为转轴，转轴上缠有通电线圈，外层为塑料。其特征在于转子、定子应由高导磁金属材料制成。转子上的圆台与定子之间的间隙远远小于圆台半径和圆台的轴向长度，转子上的圆台与定子之间的间隙以及塑料件与定子之间充满磁流变液。
2.利要求1所述的回转式磁流变制动器的磁路设计部分，其特征在于转子内部转轴上，缠绕着通电线圈作为励磁线圈，励磁线圈产生的磁力线应是沿着中心回转轴，通过圆台，再穿过圆台和定子筒壁间的间隙，到达定子外壳，再一次穿过圆台和定子筒壁间的间隙，回到转轴形成闭合磁路。
3.根据权利要求1所述的回转式磁流变制动器，其特征在于若制动力矩不足，可增加转子上的圆台的数量，相邻的通电线圈电流方向应相反。
全文摘要
一种回转式磁流变制动器，用于机械自动控制技术领域。本发明由机械部分和磁路控制部分组成，机械部分包括三部分转子、定子及在转子和定子之间的磁流变液。磁路控制部分为转子中间分内外两层结构，内为转轴，转轴上缠有通电线圈，外层为塑料。本发明极大简化了制动器的控制结构，工作可靠，受温度影响小，解决同类制动器磁路布置困难，力矩增加难度大等问题，结构简单，制造成本低，易于实现自动化控制。
文档编号F16D57/00GK1779289SQ20041008457
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月25日 优先权日2004年11月25日
发明者赵晓昱 申请人:上海工程技术大学