[发明专利]一种磁流变减振器设计方法

说明书

本发明涉及一种磁流变减振器设计方法,包括所述磁流变减振器包括有纯剪切式磁流变减振器、机械能转换为电能的馈能机构以及转速传感器。本发明利用滚珠丝杠副机构将线性磁流变减振器活塞杆的线性运动转换为旋转运动，有效利用了磁流变液工作模式中的剪切模式，设置剪切圆盘、剪切圆环和相应的电磁线圈实现磁流变减振器的阻尼力无级可控性能。由于本发明只使用了磁流变液的剪切模式，因此其动态阻尼比范围将会有效提高，对于高速冲击/低速振动控制系统具有更为有效的控制范围；由于纯剪切式磁流变减振器与馈能机构是串联连接的，因此在体积一定的条件下、活塞杆承受相同的拉压力时，可以实现馈能机构的能量转换最大化，有效提高能量转换效率。

技术领域

本发明涉及减震器技术领域，尤其涉及一种磁流变减振器设计方法。

背景技术

磁流变减振器是对磁流变液的典型应用之一，具有优秀的半主动执行器件性 能，包括响应快，阻尼力可以通过调节励磁电流连续可调，结构简单，耐久性 好和低功耗，并且在被动减振器的外形尺寸和安装条件下完全可以实现替代。在 过去的二十年里，磁流变减振器被研究并用于构成半主动振动/冲击控制系统， 包括建筑的抗震系统，轿车悬架系统，火车悬架系统，汽车座椅悬架系统，直升 飞机水平旋翼系统以及其它振动/冲击控制系统。但是现有的磁流变减振器中磁 流变液的利用率低，可控阻尼力和动态阻尼比范围有限、能量转换机构和状态反 馈传感器体积过。

发明内容

为此，本发明提供一种磁流变减振器设计方法，用以克服现有技术中磁流变 减振器中磁流变液的利用率低，可控阻尼力和动态阻尼比范围有限、能量转换机 构和状态反馈传感器体积过大的不足。

一种磁流变减振器设计方法，包括：所述磁流变减振器包括有纯剪切式磁流 变减振器、机械能转换为电能的馈能机构以及转速传感器；

所述纯剪切式磁流变减振器包括外缸体、内缸体和滚珠丝杠副，所述外缸体 与内缸体为同轴设置；所述滚珠丝杠副中作为活塞杆的丝杠在一端利用内侧螺母 和外侧螺母固定于外缸体的端盖圆心，并能够压缩进入或复原退出内缸体，在所 述内缸体的内侧壁上设置有与所述剪切圆盘一一对应的电磁线圈，并有分别与所 述电磁电线圈处在上下相邻位置上的上剪切圆环和下剪切圆环；在所述内缸体中， 由内缸体的内侧壁与滚珠丝杠螺母共同构成封闭腔，所述封闭腔中充满有磁流变 液，所述滚珠丝杠螺母在两端以延长段分别通过轴承支承在所述内缸体的上端盖 和中部支架上，并设置轴封以实现磁流变液在所述封闭腔中的密封；由所述上剪 切圆环、下剪切圆环、位于上剪切圆环、下剪切圆环之间的电磁线圈、与电磁线 圈处在对应位置上的剪切圆盘，以及对应位置上内缸体的侧壁共同形成电磁线圈 的闭合磁通回路；

所述馈能机构位于内缸体下部，是由三相绕组转子以及成对设置的S极永磁 体定子和N极永磁体定子构成，所述S极永磁体定子和N极永磁体定子固定在内 缸体的内侧壁上，与所述馈能机构配套设置有电能存储单元；

所述转速传感器是由与活塞杆同轴设置的齿轮、以及配合设置的永磁体和霍 尔器件构成，用于获取活塞杆的直线运动速度。

进一步地，所述电磁线圈可以由环形轴向磁场永磁体代替，或者将电磁线圈 设置于环形轴向磁场永磁体的内环表面或者外环表面。

进一步地，所述电磁线圈或环形轴向磁场永磁体至少为一组，其与所述剪切 圆盘、上剪切圆环、下剪切圆环以及内缸体侧壁形成的闭环磁通回路至少一组， 所述闭合磁通回路的最大组数取决于内缸体和外缸体的长度。

进一步地，所述剪切圆盘、上剪切圆环、下剪切圆环以及内缸体是以高导磁 性材料为材质。

进一步地，设置所述三相绕组转子的转动轴与滚珠丝杠副螺母的延伸段是通 过联轴器相连接，所述齿轮位于三相绕组转子的上方或下方。

进一步地，所述馈能机构也可以设置为由永磁体转子和三相定子绕组构成。

进一步地，转速传感器也可以是光电编码器、电磁式编码器、变磁通式传感 器或电容式转速传感器。