阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器.pdf

本发明公开了一种阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器，其包括工作缸、活塞、两根活塞杆、内置磁场发生器和内置磁场发生器位置调整机构。活塞与一根活塞杆都具有直径相同的中心通孔；内置磁场发生器和内置磁场发生器位置调整机构安装在具有中心通孔的活塞及活塞杆内，活塞由厚度相同的圆环形高导磁金属材料和圆环形不导磁材料，按一块圆环形高导磁金属材料与一块圆环形不导磁材料平面相迭的方式进行组合后，用粘接或铆接或嵌入不导磁金属管内使其固定为一体；内置磁场发生器由厚度相同的圆片形永久磁体和圆片形高导磁金属材料，按一块圆片形高导磁金属材料与一块圆片形永久磁体平面相迭的方式进行组合后，用粘接或铆接或嵌入不导磁金属管内使其固定为一体。调整内置磁场发生器离开活塞孔底部的距离，即可改变阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器输出阻尼力的大小。

1.  一种阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器，其包括工作缸、活塞、两根活塞杆、内置磁场发生器和内置磁场发生器位置调整机构，所述活塞装在工作缸内，活塞外径小于工作缸内径并留有磁流变液流动间隙；所述两根活塞杆对称地安装在活塞的两端，活塞杆的一端与活塞的一端固定，活塞杆的另一端通过工作缸端面的密封装置和轴承从工作缸一端伸出，工作缸内充满磁流变液；其特征在于：活塞与其中一根活塞杆都具有直径相同的中心通孔；内置磁场发生器和内置磁场发生器位置调整机构安装在具有中心通孔的活塞及活塞杆内，有中心通孔的活塞杆和工作缸由高导磁金属材料构成。

2.  如权利要求书1所述的一种阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞由厚度相同的n块圆环形高导磁金属材料和n-1块圆环形不导磁材料，按一块圆环形高导磁金属材料与一块圆环形不导磁材料平面相迭的方式进行组合后，用粘接或铆接或嵌入不导磁金属管内使其固定为一体，圆环形高导磁金属材料和圆环形不导磁材料的内径与活塞杆中心孔的内径相同。

3.  如权利要求书1所述的一种阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器，其特征在于：所述内置磁场发生器由厚度相同的n块圆片形高导磁金属材料和n-1块圆片形永久磁体，按一块圆片形高导磁金属材料与一块圆片形永久磁体平面相迭的方式进行组合后，用粘接或铆接或嵌入不导磁金属管内使其固定为一体，所述圆片形永久磁体的外径小于或等于圆片形高导磁金属材料的外径；内置磁场发生器的外径小于活塞与活塞杆中心通孔的内径并留有滑动间隙；构成内置磁场发生器的圆片形高导磁金属材料的厚度和数量与构成活塞的圆环形高导磁金属材料的厚度和数量相同，构成内置磁场发生器的圆片形永久磁体的厚度和数量与构成活塞的圆环形不导磁材料的厚度和数量相同。

4.  如权利要求书1所述的一种阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞外径与工作缸内径之间间隙的尺寸与内置磁场发生器外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙尺寸之和，小于构成活塞的圆环形不导磁材料厚度的尺寸。

5.  如权利要求书1所述的一种阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器，其特征在于：所述内置磁场发生器位置调整机构由螺栓、螺母与活动块构成，活动块与内置磁场发生器通过粘接或铆接固定，螺母固定在活塞杆内；调整螺栓即可调整活动块和内置磁场发生器在活塞与活塞杆中心通孔内的位置。

阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器
技术领域
本发明属于一种磁流变阻尼器，具体涉及一种阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变阻尼器是一种智能减振器件，其阻尼力的大小是能够通过控制电源进行远程无级调节的，因此，普通的磁流变阻尼器必须配备控制电源才能实现对磁流变阻尼器输出阻尼力进行调节的目的；人们为了降低磁流变阻尼器对控制电源的依赖又开发出了永磁式磁流变阻尼器，如专利号为：ZL2008200999097的永磁调节式磁流变阻尼器和专利申请号为：2005100311088的永磁调节装配式磁流变阻尼器，尽管它们也可以不需要控制电源而独立工作，其阻尼力虽然也可以通过一定的方式进行改变，但这类永磁式磁流变阻尼器一旦制作完成后，其阻尼力的大小难以根据现场情况进行连续调节，因此，其使用场合受到了一定的限制。
发明内容
针对现有永磁式磁流变阻尼器一旦制作完成后，其阻尼力的大小难以根据现场情况进行连续调节的不足，本发明提出了一种阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器，阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器可根据现场减振的需要随时对其输出的阻尼力进行连续调节，因而使用方便，适用范围广。
本发明所采用的技术方案如下：
一种阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器，其包括工作缸、活塞、两根活塞杆、内置磁场发生器和内置磁场发生器位置调整机构，活塞装在工作缸内，活塞外径小于工作缸内径并留有磁流变液流动间隙；两根活塞杆对称地安装在活塞的两端，活塞杆的一端与活塞的一端固定，活塞杆的另一端通过工作缸端面的密封装置和轴承从工作缸一端伸出，工作缸内充满磁流变液；活塞与其中一根活塞杆都具有直径相同的中心通孔；内置磁场发生器和内置磁场发生器位置调整机构安装在具有中心通孔的活塞及活塞杆内，有中心通孔的活塞杆由高导磁金属材料构成。
阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器的活塞由厚度相同的圆环形高导磁金属材料和圆环形不导磁材料，按一块圆环形高导磁金属材料与一块圆环形不导磁材料平面相迭的方式进行组合后，用粘接或铆接或嵌入不导磁金属管内使其固定为一体，圆环形高导磁金属材料和圆环形不导磁材料的内径与活塞杆中心孔内径相同。内置磁场发生器由厚度相同的圆片形永久磁体和圆片形高导磁金属材料，按一块圆片形高导磁金属材料与一块圆片形永久磁体平面相迭的方式进行组合后，用粘接或铆接或嵌入不导磁金属管内使其固定为一体，并且圆片形永久磁体的外径小于或等于圆片形高导磁金属材料的外径；构成内置磁场发生器的圆片形高导磁金属材料的厚度与构成活塞的圆环形高导磁金属材料的厚度相同；内置磁场发生器的外径小于活塞与活塞杆中心孔的内径并留有滑动间隙。
内置磁场发生器位置调整机构由螺栓、螺母与活动块构成，活动块与内置磁场发生器通过粘接或铆接固定，螺母固定在活塞杆内；调整螺栓即可调整活动块和内置磁场发生器在活塞与活塞杆中心通孔中的位置。
本发明的功能是这样实现的：当内置磁场发生器的一端位于活塞孔的底部时，圆片形永久磁体的外圆周面与活塞上的圆环形不导磁材料内圆周面重合，而在圆片形永久磁体两面的圆片形高导磁金属材料的外圆周面与活塞上圆环形不导磁材料两面的圆环形高导磁金属材料的内圆周面重合；因活塞上的两块圆环形高导磁金属材料之间的圆环形不导磁材料厚度的尺寸大于活塞外径与工作缸内径间间隙的尺寸以及内置磁场发生器外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙尺寸之和，所以，内置磁场发生器上的圆片形永久磁体产生的磁力线通过活塞上两块圆环形高导磁金属材料的漏磁很小，所以，内置磁场发生器上的圆片形永久磁铁产生的磁力线将全部通过圆片形永久磁体一面的圆片形高导磁金属材料、内置磁场发生器外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙、活塞上一块圆环形高导磁金属材料、活塞外径与工作缸内径间隙内的磁流变液以及工作缸外壳、活塞上另一块圆环形高导磁金属材料、内置磁场发生器外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙、圆片形永久磁体另一面的圆片形高导磁金属材料形成闭合的工作磁路；因该磁力线全面覆盖了活塞外径与工作缸内径间的间隙，使活塞外径与工作缸内径的间隙内的磁流变液的粘度最高，此时，活塞产生的磁场强度最大，阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器输出的阻尼力最大。
当调整内置磁场发生器离开活塞孔底部一定距离后，内置磁场发生器的两块圆片形高导磁金属材料的外圆周面与活塞上的圆环形高导磁金属材料的内圆周面发生错位，使处于圆片形永久磁体一面的圆片形高导磁金属材料与处于圆片形永久磁体另一面的活塞上的圆环形高导磁金属材料间的距离减小，此时，圆片形永久磁体产生的一部分磁力线，直接通过圆片形永久磁体一面的圆片形高导磁金属材料与处于圆片形永久磁体另一面活塞上的圆环形高导磁金属材料、圆片形永久磁体另一面的圆片形高导磁金属材料形成漏磁磁路；而圆片形永久磁体产生的磁力线的另一部分，将通过圆片形永久磁体一面的圆片形高导磁金属材料、内置磁场发生器外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙、一块活塞的圆环形高导磁金属材料、活塞外径与工作缸内径间隙内的磁流变液以及工作缸外壳、另一块活塞的圆环形高导磁金属材料、内置磁场发生器外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙、圆片形永久磁体另一面的圆片形高导磁金属材料形成闭合的工作磁路；因该磁力线部分覆盖了活塞外径与工作缸内径间的间隙，使活塞外径与工作缸内径的间隙内的部分磁流变液的粘度较高，使活塞产生的磁场强度较小，使阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器的输出阻尼力较小。
当调整内置磁场发生器全部进入活塞杆的中心孔内后，内置磁场发生器的圆片形永久磁体产生的磁力线仅通过活塞杆的管壁闭合，此时，活塞产生的磁场强度将最小，活塞本体与工作缸间的间隙将没有磁力线通过，可调的永磁式磁流变阻尼器的输出阻尼力最小。
因此，只要调整内置磁场发生器离开活塞孔底部的距离，即可连续调节活塞产生的磁场强度，使活塞外径与工作缸内径间的间隙的磁场强度的大小发生连续变化，使活塞外径与工作缸内径的间隙内的磁流变液的粘度连续改变，使永磁式磁流变阻尼器输出阻尼力的大小连续可调。因此，与现有的永磁式磁流变阻尼器相比，本发明的阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器的阻尼力，具有可根据现场减振条件的需要随时进行连续调节的优点，满足了多种场合对磁流变阻尼器性能的需求。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是图1的剖面图。
图3是图1的磁场示意图。
图4是图1中内置磁场发生器调整后的示意图。
图5是图1中内置磁场发生器全部调整到活塞杆内部的示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的结构：
参见图1，此为本发明的一种具体结构，活塞19由不导磁金属左档板3、高导磁金属环5、不导磁金属环7和不导磁金属右档板8，嵌入不导磁金属管6中构成；不导磁金属活塞杆22通过螺纹固定在左档板3上，带中心通孔的高导磁金属活塞杆12通过螺纹固定在右档板8上；活塞杆12和活塞杆22通过由高导磁金属材料制成的工作缸1两端的密封圈10和轴承11从工作缸1两端伸出，在工作缸1内充满磁流变液2；内置磁场发生器20由带中心孔的高导磁金属圆片16和永久磁体17采用螺钉15固定在活动块9上而成；永久磁体17的外径小于高导磁金属圆片16的外径，使永久磁体17的外径与活塞19的中心孔的内径形成了环形空气隙18，高导磁金属圆片16的外径小于活塞19与活塞杆12中心孔的内径并留有滑动间隙23，因螺母13固定在活塞杆12的中心孔内，调整螺栓14即可调整活动块9和内置磁场发生器20在活塞19与活塞杆12中心孔内的位置。
当内置磁场发生器20的一端位于活塞孔的底部时，参见图3，内置磁场发生器20中的永久磁体17A的N极产生的磁力线通过高导磁金属圆片16A、高导磁金属圆片16A的外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙23、活塞19上的高导磁金属环5A和不导磁金属管6、活塞19外径与工作缸1内径间的间隙4、工作缸1的管壁、活塞19外径与工作缸1内径间的间隙4、不导磁金属管6和活塞19上的高导磁金属环5B、高导磁金属圆片16B的外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙23、高导磁金属圆片16B到达永久磁体17A的S极而形成闭合回路(见图中虚线框)；
因活塞19上不导磁金属环7A厚度的尺寸大于活塞19上不导磁金属管6的管壁厚度尺寸与活塞19外径与工作缸1内径间间隙4的尺寸以及内置磁场发生器20外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙23的尺寸之和，所以，永久磁体17A产生的磁力线通过活塞上两块圆环形高导磁金属材料5A和5B的漏磁很小，所以，永久磁体17A产生的磁力线基本上全部都通过活塞19外径与工作缸1内径间的间隙4，而永久磁体17B的情况也与之相同，所以，此时活塞19产生的磁场强度最大，即间隙4内的磁场强度最大，使间隙4内的磁流变液的粘度最高，阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器输出的阻尼力也最大。
当调整螺栓14使内置磁场发生器20离开活塞孔底部一定距离21，参见图4，内置磁场发生器20的两块高导磁金属圆片16A和16B的外圆周面与活塞19上的高导磁金属环5A和5B的内圆周面发生错位后，一方面因内置磁场发生器20的高导磁金属圆片16A与活塞19上的高导磁金属环5B的距离过近，使永久磁体17A的N极产生的磁力线中的一部分直接从高导磁金属圆片16A通过空气隙18A和活塞19上不导磁金属环7A以及高导磁金属圆片16B到达永久磁体17A的S极，从而产生了较大的漏磁；另一方面因高导磁金属圆片16A与高导磁金属环5A、高导磁金属圆片16B与高导磁金属环5B的接触面积减小，永久磁体17A的N极产生的磁力线中的另一部分通过高导磁金属圆片16A、高导磁金属圆片16A的外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙23、活塞19上的高导磁金属环5A和不导磁金属管6、活塞19外径与工作缸1内径间的间隙4、工作缸1的管壁、活塞19外径与工作缸1内径间的间隙4、不导磁金属管6、活塞19上的高导磁金属环5B、高导磁金属圆片16B的外径与活塞中心孔内径之间滑动间隙23、高导磁金属圆片16B到达永久磁体17A的S极而形成闭合磁路，由于永久磁体17A的漏磁较大，所以，永久磁体17A产生的磁力线中只有一部分通过了活塞19外径与工作缸1内径间的间隙4，而永久磁体17B的情况也与之相同，所以，此时活塞19产生的磁场强度较小，即间隙4内的磁场强度较小，使间隙4内的磁流变液的粘度较低，阻尼力可调的永磁式磁流变阻尼器输出的阻尼力也较小。
当调整螺栓14使内置磁场发生器20全部进入活塞杆12的中心孔内后，参见图5，内置磁场发生器20的圆片形永久磁体17A和17B产生的磁力线只能通过活塞杆12的管壁形成闭合磁路，此时，活塞19产生的磁场强度将最小，活塞19外径与工作缸1内径间的间隙4内将没有磁力线通过，间隙4内的磁流变液的粘度没有发生变化，可调的永磁式磁流变阻尼器的输出阻尼力最小。