[实用新型]一种超声场和磁场耦合作用的旋转型圆筒式磁流变液阻尼器

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声近场对微观颗粒操控排列技术以及磁流变液智能材料的应用技术，尤其是涉及基于超声近场和磁场耦合下的磁流变液中磁性颗粒和流变现象应用技术以及磁流变液粘度精调技术。

背景技术

磁流变液是一种流变特性可控的新型智能材料，具有响应快（毫秒级）、阻尼连续可调、能耗低等优良特点被大量应用于振动控制领域，但都是仅限于磁流变液在单一磁场下阻尼可调的特性制成各种阻尼器。然而，随着磁流变液阻尼器应用的越来越广泛，在不同的领域有着不同的性能要求。由于磁流变液粘度随磁场增加的响应极快，但是在某些应用要求（比如飞行器姿态调整）磁流变液阻尼器的阻尼可精确调控并且调节范围更加广泛。在现有超声场和磁场耦合下的磁流变效应控制的研究基础上，申请人扩大了磁流变液阻尼器调控范围，实用新型了一种阻尼精确可调并且零场阻尼小的旋转型圆筒式磁流变液阻尼器。

故考虑到磁流变液阻尼精调技术领域空白以及成本、和高效可靠性，设计了一种超声场和磁场耦合作用的旋转型圆筒式磁流变液阻尼器实现转轴旋转速度和任意角度的精确控制，以用于飞行器的姿态调整。该阻尼器亦可作为超声场和磁场耦合作用下的磁流变液流变特性的测试装置，可大规模应用于多场耦合下的磁流变液机理研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的阻尼器均为单控制的问题：设计一种超声场和磁场耦合作用的旋转型磁流变液阻尼器，通过超声近场工作部件和磁流变工作部件相结合来实现转轴的自由高速旋转和任意角度的控制，整个阻尼器响应快易控制，结构简单紧凑，速度变化连续可调，拓展磁流变液的阻尼调节范围。

本实用新型的技术方案是：

一种超声场和磁场耦合作用的旋转型圆筒式磁流变液阻尼器，其特征在于它包括一套超声近场发生组件和一套励磁组件，所述的超声近场发生组件包括若干片压电陶瓷片20，压电陶瓷片20均布贴于圆筒式定子8外圆，通电激励出定子B(0,4)振动模态对剪切腔7中磁流变液施加超声场；定子8夹持位置均布在振动节线位置以减小对振动模态的干扰；定子8与导磁套18间留有单边间隙，由此形成圆筒式的磁流变液剪切腔7磁流变液对导磁套18施加控制力矩，导磁套18安装在转轴1上；磁流变液剪切腔7两端均安装有密封圈以对磁流变液进行动密封；所述的励磁组件包括线圈16和导磁套18，导磁套18安装在转轴1上以增强转轴表面的磁导率；励磁线圈16和尼龙骨架15装配在导磁轴承杯13上，而导磁轴承杯13与法兰盘11通过螺钉紧固并与导磁套18对齐，从而使得线圈16产生的磁感线17穿透过磁流变液剪切腔7并依次经过定子8、导磁套18、导磁轴承杯13、法兰盘11、导磁壳9和导磁盖6形成闭合回路；法兰盘11设有径向定位的凸台14以及用于线圈引线的孔12；线圈16嵌入导磁壳9中；端盖3内部支撑轴承25，外部设有磁流变液添加孔24，磁流变液添加孔24与磁流变液剪切腔7相对齐。

所述的压电陶瓷片20及其导线均涂有硅胶，定子8两端均采用O型密封圈密封，以减小对振动模态的干扰。

所述的定子8与导磁套18间留有的单边间隙为2mm。

所述的导磁套18采用胶接或者机械式刚性连接安装在转轴1上，从而对转轴输出来自磁流变液的控制力矩。

所述的导磁盖6内侧留有用于压电陶瓷片的周向引线的空间21，引线最终经端盖上引线孔22引出。

本实用新型的使用方法是：

一种超声场和磁场耦合作用的旋转型圆筒式磁流变液阻尼器的使用方法，其特征是：矩形压电陶瓷片贴于圆筒式定子外圆，通电振动以激励出定子B(0,n)振动模态对剪切腔中磁流变液施加超声场；阻尼器磁流变液工作在圆筒式剪切模式下，向磁流变液施加强度可控超声场和磁场，可对输入旋转的转轴产生可控且可靠的阻尼制动力矩；切断励磁线圈电信号，使磁流变液处于零磁场工作模式下，此时接通压电陶瓷片电信号向磁流变液施加超声场，可减小磁流变液零场阻尼对转轴的影响；接通励磁线圈电信号，此时磁流变液工作在非零磁场模式下，控制压电陶瓷片与励磁线圈不同大小的激励信号可产生不同强度超声场和磁场以精确调控磁流变液阻尼，从而对转轴速度进行精确控制。