[发明专利]使磁流变流体在磁隙空间中非直线流动的方法及其装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及液压系统的流体节流装置、流体阻尼器、磁流变流体阻尼器，尤其是磁流变流体减振/震器中的磁流变流体阻尼器；特别是一种使磁流变流体在磁隙空间中非直线流动的方法及其装置。

背景技术

与传统流体的流动相比，磁流变流体的流动有其本身的限定条件。其一是磁流变流体的流动方向必须与磁场的方向垂直；其次是磁流变流体的流动发生在十分有限的空间中，该有限的空间就是磁隙空间；在给定外形尺寸、能耗、响应时间和给定磁流变流体前提下，可通过以下途径获取高压差：其一是按磁流变流体的磁饱和强度大小，将磁流变流体置于磁场强度最大且不大于磁流变流体磁饱和强度的磁隙空间中，使所产生的磁流变效应最大；其二是增加磁流变流体在磁隙空间中的流动长度；更重要的是使磁流变流体在磁隙空间中突然改变流动方向，提高堵塞压强。

磁流变流体阻尼装置如US6471018B1“Magneto-Rheological Fluid Device”(磁流变流体装置)中揭示了一种“Z”形结构，将所述“Z”形结构设置在电磁螺线管内部腔体的磁场中，实现了在有限区段、不同层面上的环流，但“Z”形结构是在活塞头部的同一导磁体上加工而成，虽然实现了流动方向与磁力线方向的垂直，然而不足之处在于，同一导磁体上加工而成流道中磁场强度很弱，因为大多数磁力线被导磁体旁路，所形成的流道理论上不处于磁力线密集的磁隙中，从而磁流变效应较弱，对于提高磁流变流体的压差意义不明显。

更重要的是US5353839和US5452745“Magnetorheological Valve and DevicesIncorporating Magnetorheological Elements”(磁流变阀及其含有磁流变元件的装置)揭示了另一种使磁流变流体在磁隙空间中非直线环流的装置，其不足之处在于，该装置没有充分利用电磁螺线管内腔体中的聚磁磁隙，而是在其外设置磁隙空间；虽然提高了磁流变流体在磁隙空间中非直线环流的长度，但却以牺牲单位面积上的磁通量或磁场强度为代价，同时磁流变流体在磁隙空间中非直线环流的轴线与其磁隙空间内的磁场强度的方向垂直。

中国授权发明专利ZL031185517(使磁流变流体在磁隙空间中非直线环流的方法及其装置)解决问题了相关问题，但是仅仅应用于内流式档板式结构。随着缸筒直径的减小(如30毫米的缸径)，处于电磁螺线管内腔的空间亦随之减小，设置档板就显得困难。

工程实践表明，设置档板之所以能够提高磁流变效应的根本因素就是磁流变流体流动的突然变向以及由此而来的堵塞效应(类似于体育运动中的百米垮栏跑)。在小的径向尺寸磁场空间内，只有减小挡板的直径尺寸并且沿轴向设置多个挡板，才有可能达到或接近在大的径向尺寸磁场空间内的档板作用。这正是该发明的目的所在。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提出使磁流变流体在磁隙空间中非直线流动的方法及其装置；具体方法是，分别在导磁体磁极表面加工有凹凸式结构，将所述凹凸结构嵌套组合组成磁隙空间，迫使磁流变流体在所述磁隙空间中多次突然改变方向，在外加磁场作用下实现磁流变流体的堵塞效应，从而提高磁流变效应。

技术方案

使磁流变流体在磁隙空间中非直线流动的方法，该方法涉及磁流变流体和磁流变流体阻尼器，其特征在于：首先将导磁体30的磁极部分60表面沿轴线方向加工成凹凸式结构；其次将导磁体90的磁极部分70表面沿轴线方向也加工成类似凹凸式结构；再次，将导磁体30的磁极部分60和导磁体90的磁极部分70相互凹对凸式嵌套组成磁隙空间50；最后，使磁流变流体从所述磁隙空间入口52进入所述磁隙空间50，并沿与磁力线130方向垂直，在该磁隙空间50内非直线流动延伸至磁隙空间出口55。

所述的使磁流变流体在磁隙空间50中非直线流动的方法，其特征是，所述的凹凸式结构是分立的台阶或矩形、三角形或梯型螺纹等空间螺旋结构。

所述的使磁流变流体在磁隙空间中非直线流动的方法，其特征是，所述的磁隙空间50被设置在电磁螺线管80的内腔时，所述磁隙空间50沿电磁螺线管80的轴线方向布置；所述的磁隙空间50被设置在电磁螺线管80的外围时，所述磁隙空间50沿电磁螺线管80的轴线方向布置于电磁螺线管的外围。