專利名稱：組合式磁流變旋轉(zhuǎn)阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及使用磁流變液作為阻尼介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)阻尼器。
背景技術(shù)：
(1)磁流變旋轉(zhuǎn)阻尼器的結(jié)構(gòu)依據(jù)勵磁線圈與阻尼片的相對位置可以劃分為內(nèi)置式和外置式。就獲得相同的阻尼力矩而言，內(nèi)置式的徑向尺寸較大；外置式的軸向尺寸較大。因此，必須根據(jù)不同場合的需要選用合適的阻尼器。但在某些場合下要求徑向、軸向尺寸都小，目前的阻尼器結(jié)構(gòu)往往不能適用。(2)由于磁流變液在無磁場狀況下是可流動的物質(zhì)，且充滿在阻尼器的空腔內(nèi)，極易產(chǎn)生泄漏，因此必須提高密封的可靠性。目前通常采用耐高溫、耐油的密封圈(例如II-2型O型密封圈)，但由于密封圈在器件靜置時易產(chǎn)生局部泄漏，而且在多次使用后也會因磨損、疲勞而失效，仍然造成泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種密封性能好，尺寸小的新型組合式磁流變旋轉(zhuǎn)阻尼器。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下整個阻尼器包括主軸、端蓋、勵磁線圈、殼體、阻尼片、磁流變液、密封圈等，端蓋位于盤形阻尼片的兩側(cè)，磁流變液置于主軸、端蓋以及阻尼片之間的空腔內(nèi)，端蓋與主軸之間設(shè)置密封圈，阻尼片隨主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其特征在于端蓋上設(shè)置繞制勵磁線圈的環(huán)形凹槽，勵磁線圈直接繞于該凹槽中；端蓋外周與殼體之間設(shè)置主隔磁圈。
以上述結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，主軸上還設(shè)置由副隔磁圈、側(cè)隔磁圈、永久磁鐵、磁極和磁流變液組成的環(huán)形磁流變密封器件，置于端蓋與主軸之間、密封圈外側(cè)；永久磁鐵套在軸外，兩磁極分別置于永久磁鐵的軸向兩側(cè)，側(cè)隔磁圈再分別置于磁極的軸向兩側(cè)，副隔磁圈則置于永久磁鐵及其磁極的外周；磁流變液位于永久磁鐵、磁極和主軸之間構(gòu)成的空腔內(nèi)。其中所述的永久磁鐵為軸向充磁。所述的磁極與主軸之間的間隙小于等于0.5mm。
也就是說，本實(shí)用新型的創(chuàng)新之處在于使用端蓋與勵磁線圈鐵芯合二為一、磁流變密封與密封圈密封兩級密封的組合方式構(gòu)成旋轉(zhuǎn)阻尼器。
(1)采用了端蓋和勵磁線圈鐵芯組合的技術(shù)，兩者合二為一，端蓋3既起到端蓋本身的作用、又擔(dān)當(dāng)了線圈鐵芯的作用，綜合了內(nèi)置式及外置式兩者的優(yōu)勢，簡化了內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時減小了徑向、軸向尺寸，還使得作用在阻尼片上的磁場更為均勻。(2)采用了磁流變密封器件密封和密封圈密封兩級組合密封的技術(shù)，先由密封圈起到主要密封作用、再由磁流變密封器件起到補(bǔ)充密封作用，使充滿在旋轉(zhuǎn)阻尼器內(nèi)腔中的磁流變液的滲漏得到最為有效的控制。(3)磁流變密封器件中的永久磁鐵采用軸向充磁的技術(shù)，即磁鐵的一個環(huán)形端面為N極、另一個環(huán)形端面為S極，通過磁極和隔磁圈將磁力線引向主軸，同時對不導(dǎo)磁材料制作的主軸在其設(shè)置磁流變密封器件的相應(yīng)位置進(jìn)行表面導(dǎo)磁處理，從而保證整個裝置形成有效的磁回路，使磁流變密封效果得以充分實(shí)現(xiàn)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的側(cè)向視圖(其中，左側(cè)為勵磁線圈處的局部剖視，右側(cè)為阻尼片處的局部剖視)；圖3是磁流變密封器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的磁力線分布示意圖(圖中帶有箭頭的虛線)。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖及實(shí)例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述(但其結(jié)構(gòu)并不限于此)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)裝配圖如圖1、2所示，由主軸1、軸承2、端蓋3、勵磁線圈4、主隔磁圈5、殼體6、端蓋緊定螺釘7和軸承蓋緊定螺釘12、阻尼片8、O型密封圈9、磁流變密封器件10(其詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示)、磁流變液11、軸承蓋13和注油孔密封螺釘14等構(gòu)成。將盤形阻尼片8熱套在不導(dǎo)磁的不銹鋼主軸1上，使阻尼片與主軸之間形成過盈配合，阻尼片隨不導(dǎo)磁的不銹鋼主軸1繞軸向作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。端蓋位于盤形阻尼片軸向的前后兩側(cè)，端蓋與主軸之間設(shè)置O型密封圈、位于靠近阻尼片的地方。殼體6位于端蓋外周、內(nèi)襯銅質(zhì)主隔磁圈5，它們采用過盈配合而緊密連接。磁流變液置于由主軸1、端蓋3、主隔磁圈5、阻尼片8組成的空腔內(nèi)。兩環(huán)形勵磁線圈位于盤形阻尼片8的兩側(cè)，用漆包線沿端蓋3上預(yù)留的環(huán)形凹槽繞制成環(huán)套在端蓋上的勵磁線圈(即線圈中所產(chǎn)生的磁力線方向與主軸軸向一致)，從端蓋側(cè)面的引線孔15處引出導(dǎo)線，使端蓋和勵磁線圈鐵芯合二為一。勵磁線圈的內(nèi)徑為φ44mm、外徑為φ100mm、匝數(shù)為500～600、寬度為14mm。當(dāng)給勵磁線圈4通電時，勵磁線圈4產(chǎn)生磁場，這樣就會在端蓋-磁流變液-阻尼片-磁流變液-端蓋-殼體之間形成磁回路。磁流變液在磁場的作用下，其流變性能發(fā)生改變，對阻尼片的阻尼作用會隨通電電流的增強(qiáng)而增大。因此通過改變勵磁電流的大小能實(shí)現(xiàn)對作用于磁流變液的磁場強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并達(dá)到對旋轉(zhuǎn)阻尼器所產(chǎn)生的阻尼力矩的人為控制。
磁流變密封器件由副隔磁圈16、磁極17、永久磁鐵18和側(cè)隔磁圈19組成。銅質(zhì)副隔磁圈內(nèi)徑為φ38mm、外徑為φ42mm、寬度為20mm；銅質(zhì)側(cè)隔磁圈內(nèi)徑為φ26mm、外徑為φ38mm、寬度為2mm；磁極內(nèi)徑為φ26mm、外徑為φ38mm、寬度為4mm；永久磁鐵內(nèi)徑為φ27mm、外徑為φ38mm、寬度為8mm。永久磁鐵為釹鐵硼、采用軸向充磁，并壓入隔磁圈相應(yīng)的位置上；兩個純鐵材料的磁極分別置于永久磁鐵環(huán)形端面的兩側(cè)，構(gòu)成磁流變密封器件的兩個磁極(一個為N極、另一個為S極)。為防止其漏磁或其它磁場的干擾，在磁極的兩側(cè)面及外環(huán)面用銅質(zhì)隔磁圈隔磁，通過磁極和隔磁圈將磁力線引向主軸，在永久磁鐵-磁極-主軸-磁極之間形成有效的磁回路。在不銹鋼主軸上磁流變密封器件作用的相應(yīng)位置要進(jìn)行表面導(dǎo)磁處理(軸向?qū)挾?8mm，徑向深度2mm左右)。磁流變液注入永久磁鐵18、磁極17和不銹鋼主軸1構(gòu)成的空腔內(nèi)，并滲透到磁極與主軸之間的間隙中；由于該間隙中有磁力線，使得磁流變液類固化，從而達(dá)到密封的效果。該間隙以小于等于0.5mm為佳。磁流變密封器件應(yīng)置于密封圈外側(cè)(即不靠近阻尼片的位置)，是對密封圈的密封作用進(jìn)行補(bǔ)充。
裝配時，將磁流變密封器件壓入端蓋，放入O型密封圈；在殼體的一側(cè)，用6個緊定螺釘連接殼體和一端蓋，同時用密封膠密封。把帶有阻尼片的旋轉(zhuǎn)軸裝入該端蓋內(nèi)，在另一側(cè)用螺釘和密封膠連接另一端蓋。往磁流變密封器件中注入磁流變液，壓入軸承，裝上兩軸承蓋。最后從殼體的注油孔處向阻尼器內(nèi)注入磁流變液，并用密封螺釘14密封。
使用時，給兩側(cè)的勵磁線圈接上直流電源和控制電路，就可實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)阻尼器阻尼力矩的控制和調(diào)節(jié)。需要注意的是該阻尼器若久置不用，在通電前要轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)主軸，讓阻尼片對磁流變液進(jìn)行充分的攪拌，以克服鐵磁顆粒因重力而引起的沉降。
本實(shí)用新型具有阻尼力矩大且控制精確、密封性能好，結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快，使用壽命長，低能耗等優(yōu)點(diǎn)。適合健身器材使用，能適應(yīng)不同體質(zhì)和年齡人的使用要求，特別滿足對運(yùn)動量控制較為嚴(yán)格和精確的特殊群體(如運(yùn)動員)。
權(quán)利要求1.組合式磁流變旋轉(zhuǎn)阻尼器，包括主軸、端蓋、勵磁線圈、殼體、阻尼片、磁流變液、密封圈等，端蓋位于盤形阻尼片的兩側(cè)，磁流變液置于主軸、端蓋以及阻尼片之間的空腔內(nèi)，端蓋與主軸之間設(shè)置密封圈，阻尼片隨主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其特征在于端蓋上設(shè)置繞制勵磁線圈的環(huán)形凹槽，勵磁線圈直接繞于該凹槽中；端蓋外周與殼體之間設(shè)置主隔磁圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式磁流變旋轉(zhuǎn)阻尼器，其特征在于主軸上還設(shè)置由副隔磁圈、側(cè)隔磁圈、永久磁鐵、磁極和磁流變液組成的環(huán)形磁流變密封器件，置于端蓋與主軸之間、密封圈外側(cè)；永久磁鐵套在軸外，兩磁極分別置于永久磁鐵的軸向兩側(cè)，側(cè)隔磁圈再分別置于磁極的軸向兩側(cè)，副隔磁圈則置于永久磁鐵及其磁極的外周；磁流變液位于永久磁鐵、磁極和主軸之間構(gòu)成的空腔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式磁流變旋轉(zhuǎn)阻尼器，其特征在于所述的永久磁鐵為軸向充磁。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式磁流變旋轉(zhuǎn)阻尼器，其特征在于所述的磁極與主軸之間的間隙小于等于0.5mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種組合式磁流變旋轉(zhuǎn)阻尼器，包括主軸、端蓋、勵磁線圈、殼體、阻尼片、磁流變液、密封圈等，端蓋位于盤形阻尼片的兩側(cè)，磁流變液置于主軸、端蓋以及阻尼片之間的空腔內(nèi)，端蓋與主軸之間設(shè)置密封圈，阻尼片隨主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，端蓋上設(shè)置繞制勵磁線圈的環(huán)形凹槽，勵磁線圈直接繞于該凹槽中；端蓋外周與殼體之間設(shè)置主隔磁圈。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，作用在阻尼片上的磁場更為均勻，能有效控制充滿在旋轉(zhuǎn)阻尼器內(nèi)腔中的磁流變液的滲漏。整個阻尼器形成有效的磁回路，磁流變密封效果能得到充分實(shí)現(xiàn)。
文檔編號A63B21/005GK2659492SQ20032012024
公開日2004年12月1日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月5日
發(fā)明者王樺, 龔興龍, 張培強(qiáng), 朱應(yīng)順 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)