[實用新型]一種采用永磁體和勵磁線圈激勵的觸覺裝置用磁流變制動器

有效

• 申請號: 201820144149.0
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN207906318U
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 胡國良;李林森;胡愛閩;喻理梵
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: F16D57/00
• 分類號: F16D57/00;F16D65/14;F16D121/18;F16D121/20
• 代理公司: 暫無信息
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本實用新型公開了一種采用永磁體和勵磁線圈激勵的觸覺裝置用磁流變制動器，主要由制動器端蓋、制動器缸筒、導磁盤、隔磁盤、導磁環、隔磁環、永磁體、勵磁線圈、轉軸以及軸承等組成。通過導磁環和隔磁環的按序組合，引導磁感線從高磁導率的材料中通過，形成一種蛇形磁通路徑，延長了有效阻尼間隙長度，解決了普通旋轉式磁流變制動器軸向圓環間隙區域不能被全部有效利用的問題。勵磁線圈與永磁體互相配合，可形成三種工作方式；永磁體的存在也可提高制動器的防故障性能。本實用新型可在不增加制動器外形結構尺寸的情況下，有效提高制動器的阻尼轉矩和工作性能，特別適用于大轉矩應用場合。

技術領域

本實用新型涉及一種磁流變制動器，尤其涉及一種采用永磁體和勵磁線圈激勵的觸覺裝置用磁流變制動器。

背景技術

在觸覺裝置應用中，快速、穩定與瞬時的響應對于裝置性能的提升起到重要作用，傳統裝置中一般采用普通的液壓制動器，由于填充的工作介質為液壓油，其粘度小且不可變，故輸出轉矩較小且阻尼系數不可調，不能很好的滿足觸覺裝置對于響應特性的要求。

磁流變液的問世為解決上述難題帶來了新的思路，磁流變液在磁場作用下瞬間可逆的流變特性，可以通過控制磁場強度來改變磁流變液的剪切屈服強度，實現磁流變制動器轉矩的無級調節。磁流變制動器根據運動方式可以分為直線式磁流變制動器和旋轉式磁流變制動器。相較于旋轉式磁流變制動器，直線式磁流變制動器雖然應用較廣但有著一些較明顯的缺點，如需要較大的安裝空間；不能容納大的工作行程，因為制動器桿會有變形彎曲的危險；桿表面的暴露，使桿受到外部物體傷害的幾率變大，同時會受到制動器缸體內密封元件的摩擦。

傳統旋轉式磁流變制動器僅采用勵磁線圈產生磁場，當制動器停止運行一段時間后，制動器內的磁流變液磁性顆粒會產生沉降或聚集而形成硬塊和糕狀物，當制動器再次運行時，該硬塊和糕狀物會阻塞阻尼通道從而使制動器失去減振能力。另外，如果系統電源發生故障而使磁流變制動器的勵磁電流為零時，制動器輸出轉矩小且無法調節。

發明內容

為了克服背景技術中存在的問題，本實用新型提供一種采用永磁體和勵磁線圈激勵的觸覺裝置用磁流變制動器。觸覺裝置上的直流伺服電機帶動轉軸轉動，產生大小不同的旋轉速度。轉軸轉動帶動導磁環旋轉，此時永磁體與勵磁線圈共同作用產生磁場；當永磁體磁場方向與通電勵磁線圈磁場方向相同時，在共同磁場作用下，磁流變液在軸向圓環阻尼間隙內產生磁流變效應，產生較大轉矩，阻礙旋轉軸轉動，從而實現制動控制目的。當永磁體磁場方向與通電勵磁線圈磁場方向相反時，通過控制勵磁線圈通電電流大小，可以實現轉軸的自由轉動；當勵磁線圈未通電時，仍有永磁體產生磁場，提高了制動器的自動防故障性能；此外永磁體可使磁流變液時刻處在磁場中，產生磁流變效應，避免磁流變液發生沉降或聚集形成硬塊和糕狀物。本實用新型將勵磁線圈與永磁體配合使用，并利用導磁環和隔磁環的組合，形成一種蛇形磁通路徑，有效提高了磁流變制動器的轉矩和工作性能。