[发明专利]一种磁通均匀分布的多磁偶磁流变阻尼器

说明书

本发明提供一种磁通均匀分布的多磁偶磁流变阻尼器，包括缸筒、活塞和活塞杆，活塞包括偶数个磁偶结构，偶数个磁偶结构围绕导磁内环周向均匀排布于所述缸筒的中空区域内；导磁内环设于所述偶数个磁偶结构排布的内周向，偶数个磁偶结构排布的外周向设有导磁外环，缸筒的内壁与导磁外环之间设置阻尼通道；活塞杆垂直穿过导磁内环的中孔并与所述缸筒轴向平行，并与导磁内环相互配合；导磁外环上设有周向排布的阻磁间隙，阻磁间隙设于与其相邻的两个磁偶结构之间；每个所述磁偶结构设于所述导磁外环上的延伸段构成截面积渐变的延伸结构，以实现所述阻尼通道的磁通均匀分布。本发明实现多磁偶磁流变阻尼器的阻尼通道磁力线均匀分布。

技术领域

本发明涉及结构振动控制技术领域，尤其涉及一种磁通均匀分布的多磁偶磁流变阻尼器。

背景技术

目前，磁流变阻尼器因其出力值大，动态可调范围宽，响应速度快，具备良好的半主动可控性能被广泛应用于结构振动控制领域，随着对磁流变阻尼器的应用需求不断增加，对磁流变阻尼器小型化、轻量化、高效率、高阻尼力提出更高的要求。

传统的磁流变阻尼器通常将活塞设计为工字型结构，将单组或多组励磁线圈缠绕于活塞中间区域的线圈槽上，从而使磁流变液发生流变。由于线圈槽占据了活塞大半的轴向长度，使得活塞的有效工作长度较小，影响阻尼力的输出。为了增长有效工作长度，常用的手段是在线圈槽上增设导磁环和隔磁环，这样虽然能够有更长的阻尼通道受到磁力线的作用，但是会使得阻尼通道处磁力线的分布不均匀，靠近励磁源的有效阻尼通道能够接收到更多的磁力线，但是远离励磁源的有效阻尼通道接收到更少的磁力线，从而降低整体的工作效率，并且容易发生局部磁饱和。因此传统的磁流变阻尼器的活塞结构在磁路上的利用效率不高，阻尼通道的磁力线分布不均匀，降低整体的阻尼力输出。

发明内容

本发明提供一种磁通均匀分布的多磁偶磁流变阻尼器，用以解决目前磁流变阻尼器阻尼通道磁力线分布不均匀及结构不紧凑的问题。

本发明提供一种磁通均匀分布的多磁偶磁流变阻尼器，包括缸筒、活塞和活塞杆，所述活塞包括偶数个磁偶结构，所述偶数个磁偶结构围绕导磁内环周向均匀排布于所述缸筒的中空区域内；所述导磁内环设于所述偶数个磁偶结构排布的内周向，所述偶数个磁偶结构排布的外周向设有导磁外环，所述缸筒的内壁与所述导磁外环之间接触设置阻尼通道；

所述活塞杆垂直穿过所述导磁内环的中孔并与所述缸筒轴向平行，并与所述导磁内环相互配合；

所述导磁外环上设有周向排布的阻磁间隙，所述阻磁间隙设于与其相邻的两个磁偶结构之间；每个所述磁偶结构设于所述导磁外环上的延伸段构成截面积渐变的延伸结构，以实现所述阻尼通道的磁通均匀分布。

优选地，每个所述磁偶结构为导磁内环、绕线架、导磁外环和励磁线圈构成的轴向绕组式结构；所述绕线架的内端与导磁内环连接，所述绕线架的外端与导磁外环连接；所述励磁线圈缠绕在所述绕线架上。

优选地，所述延伸结构的起始处为始端，所述延伸结构的截止处为末端，所述延伸结构在末端处的截面积趋于零；

每个所述磁偶结构对应的导磁外环包括外弧段和内弧段，所述外弧段为均匀圆弧，所述内弧段为渐进曲线；所述内弧段起于所述绕线架的始端止于所述外弧段，并与所述外弧段在末端相接构成一个所述导磁外环上的延伸段。

优选地，所述内弧段的渐进曲线是基于局部磁通守恒得到，具体包括以下步骤：

基于多磁偶磁流变阻尼器的阻尼力和可调级数，确定包括所述活塞半径及所述导磁外环的外弧段对应的弧度在内的结构尺寸参数；

基于导磁材料的磁性能，确定包括活塞、缸筒、磁流变液的饱和磁感应强度在内的材料磁特性参数；

基于所述结构尺寸参数和所述材料磁特性参数，通过局部磁通守恒确定所述导磁外环的内弧段的解析式；