[發明專利]一種基于巨電流變液剪切模式的制動器

在審

• 申請號: 201811517297.3
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109281962A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 王敏;楚劉峰;孫翊;蒲華燕;楊毅;羅均;彭艷;劉媛媛
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F16D57/00
• 分類號: F16D57/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王海燕

本發明公開了一種基于巨電流變液剪切模式的制動器，包括外筒、極軸和端蓋，極軸設置在外筒內，極軸通過端蓋與外筒固定連接，極軸包括沿極軸軸向設置的若干個極板，外筒、端蓋及極軸形成的空間填充有巨電流變液。本發明在極軸的軸向距離一定的條件下增加了極軸的表面積，極軸兩端與制動裝置的轉子相連，在無電場作用下，由于巨電流變液黏度極低，因而極軸能自由轉動；當外加強電場時，旋轉的巨電流變液粘度變大直至變為固體，即剪應力增大，阻礙制動裝置轉子的運動，直至不能轉動，即為剎車；當電場斷開時，巨電流變液又恢復到低粘度狀態，制動裝置轉子能自由轉動。巨電流變液隨電壓改變的響應很快，能夠快速制動和恢復轉子自由轉動。

技術領域

本發明涉及制動器技術領域，特別是涉及一種基于巨電流變液剪切模式的制動器。

背景技術

電流變液是由高介電常數的小顆粒分散在低介電常數的溶劑中形成的懸浮液體。這種懸浮液體在外加電場作用下可以在毫秒級的瞬間使固體顆粒極化而相互作用，形成平行于電場的鏈狀或者柱狀結構，從而使液體表現為具有一定屈服應力的類似固體的本構狀態，使表觀粘度增大幾個數量級。這種使流體改變狀態的效應叫做電流變效應。

電流變液技術是當前國際上的高新技術和未來技術，它對學科發展或工程技術的變革都具有重大的學術價值和經濟價值。電流變液制動器具有許多傳統機械裝置無法比擬的優點：具有電控機械器件的能力，幾乎無磨損，重量輕，器件壽命長，制動力可無級精確調節、控制范圍寬、響應速度可大大提高，可以提高計算機控制能力，提高能耗效率。因此可以預料，隨著科學技術的不斷進步，電流變液裝置在各個領域的應用將會越來越多，這也是今后制動系統的發展方向。

巨電流變液是由可極化介電微粒均勻分散于巨電流變液的基液中形成的一種懸浮液，當對其施加電場時，其粘度、剪切強度等性能瞬時變化，其粘度、強度等大小隨電場調節連續可調，可調范圍大，甚至達到幾個數量級，可由低粘度流體轉換為高粘度流體，甚至固體。當外加電場撤去以后，它又可以在毫秒時間內恢復到流體狀態，這種介于液體和固體的屬性間可控、可逆、連續的轉變，可以通過電場實現力矩的可控傳遞和機構的在線無級、可逆控制，能替代傳統的電一機械轉換元器件，在機電一體化的自適應控制機構工業領域有著廣泛的應用前景，特別在國防建設、交通工具、液壓設備、機械制造業、傳感器技術等領域具有更為廣闊的應用基礎和應用需求，是制動器領域急需發展的關鍵材料之一。

根據香港科技大學溫維佳教授所做的研究工作，目前研制的新型巨電流變液在5KV/mm的電場強度下可以達到130kPa以上的屈服強度，完全可以滿足工程需要。但是，這種新型的巨電流變液的粘滯系數僅為普通電流變液的1/10，僅僅為0.1Pa·s，而一般的電流變液的粘滯系數為1Pa·s。因此，同樣條件下，普通電流變液提供的粘滯阻尼力遠遠大于新型巨電流變液提供的粘性阻尼力。

根據工作原理，電流變阻尼器分為剪切模式、流動模式和復合模式。在實際工程中，通常要求電流變阻尼器能提供較大的阻尼力，這使得采用傳統結構設計的電流變阻尼器體積和質量較大。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于巨電流變液剪切模式的制動器，以解決上述現有技術存在的問題，使制動器結構緊湊，極軸相對面積大，阻尼效果好。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供了一種基于巨電流變液剪切模式的制動器，包括外筒、極軸和端蓋，所述極軸設置在所述外筒內，所述極軸通過所述端蓋與所述外筒轉動連接，所述極軸包括沿所述極軸軸向設置的若干個極板，所述外筒、所述端蓋及所述極軸形成的空間填充有巨電流變液，所述極軸和所述外筒分別通極性相反的電。

優選的，所述外筒包括兩個半外筒，兩個所述半外筒通過螺栓連接，所述外筒的內壁的形狀與所述極軸的形狀相匹配。

優選的，所述外筒的內壁和所述極板上均設置有若干凹坑。