[發(fā)明專利]電磁活塞和磁流變減振器

有效

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• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112324837B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁冠群;李寧斐;上官鄭偉;危銀濤;杜永昌;呂靖成;陳文武;童汝亭
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: F16F9/32
• 分類號: F16F9/32;F16F9/53
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 周琦

本發(fā)明提供一種電磁活塞和磁流變減振器，電磁活塞包括：鐵芯活塞體，所述鐵芯活塞體的外壁上套設(shè)有線圈；活塞外套，套設(shè)于所述鐵芯活塞體的外部且與所述鐵芯活塞體的外壁具有作為阻尼通道的間隙；磁路換向環(huán)組，包括第一磁路換向環(huán)和第二磁路換向環(huán)，所述第一磁路換向環(huán)套設(shè)于所述線圈的外壁上，所述第二磁路換向環(huán)嵌套于所述活塞外套的內(nèi)壁上且位于所述第一磁路換向環(huán)的對應(yīng)位置。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的磁流變減振器輸出阻尼力范圍小的問題，增大了減振器輸出阻尼力范圍，提高了響應(yīng)速度，增加了失效保護(hù)的功能，使利用磁流變減振器的半主動懸架控制系統(tǒng)的功能性和安全性都得到了很大的提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及半主動懸架控制系統(tǒng)，尤其涉及一種電磁活塞和磁流變減振器。

背景技術(shù)

磁流變減振器是一種阻尼力可調(diào)的新型作動器，它的工作液為磁流變液，當(dāng)活塞與缸體相對運動時會擠壓磁流變液，使之通過活塞上的阻尼通道，從而磁流變液會產(chǎn)生剪切力。同時磁流變液在磁場作用下流變特性可變，在外磁場的作用下，可在毫秒級時間內(nèi)實現(xiàn)牛頓流體和Bingham流體之間的可逆轉(zhuǎn)變。所以，磁流變減振器具有響應(yīng)速度快，阻尼力調(diào)節(jié)范圍大的特點。在車輛半主動懸架應(yīng)用中，可調(diào)力值范圍大，響應(yīng)速度快成為控制需求的方向。為滿足控制提出的需求，需要從執(zhí)行器件上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。磁流變減振器的活塞作為磁流變減振器最關(guān)鍵的部件，它的結(jié)構(gòu)將會對磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、磁場形成的快慢以及磁路的方向產(chǎn)生顯著影響，從而影響阻尼力的范圍和響應(yīng)時間。

目前，針對輸出阻尼力小的問題的主要解決措施有：從減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計入手，增加線圈的匝數(shù)，線圈的數(shù)量，延長阻尼通道的長度等。但是這些措施也帶來不利影響：雖然最大阻尼力得到提升，但是當(dāng)線圈斷電后，減振器的零場阻尼力也會變大，而某些工況下需要盡可能小的零場阻尼力，因此，真正的設(shè)計目標(biāo)是盡可能大的阻尼力范圍而不是單純的提升最大阻尼力，故這種方案并不能滿足所有情況的需要。而對于如何減小響應(yīng)時間的問題，采取的方案為：縮短線圈電流的產(chǎn)生時間；縮短目標(biāo)磁場的產(chǎn)生時間；縮短磁流變液中軟磁顆粒的成鏈時間。目前對于前兩個方面都有所研究，但是研究成果并不顯著。因此，亟需一種可以很好地解決上述技術(shù)問題的新型減振器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種電磁活塞和磁流變減振器，解決了傳統(tǒng)的磁流變減振器輸出阻尼力范圍小的問題，增大了減振器輸出阻尼力范圍，使利用磁流變減振器的半主動懸架控制系統(tǒng)的功能性和安全性都得到了很大的提高。

本發(fā)明提供一種電磁活塞，包括：鐵芯活塞體，所述鐵芯活塞體的外壁上套設(shè)有線圈；活塞外套，套設(shè)于所述鐵芯活塞體的外部且與所述鐵芯活塞體的外壁具有作為阻尼通道的間隙；磁路換向環(huán)組，包括第一磁路換向環(huán)和第二磁路換向環(huán)，所述第一磁路換向環(huán)套設(shè)于所述線圈的外壁上，所述第二磁路換向環(huán)嵌套于所述活塞外套的內(nèi)壁上且位于所述第一磁路換向環(huán)的對應(yīng)位置。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種電磁活塞，所述鐵芯活塞體的兩端分別設(shè)有固定壓板，所述固定壓板與所述活塞外套的內(nèi)壁相連，且所述壓板上設(shè)有多個通孔，所述通孔與所述間隙相連通。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種電磁活塞，所述固定壓板的外徑大于所述鐵芯活塞體的外徑。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種電磁活塞，所述活塞外套與所述鐵芯活塞體采用相同的高磁導(dǎo)率材料，相對磁導(dǎo)率1000；所述磁路換向環(huán)組采用低磁導(dǎo)率材料，相對磁導(dǎo)率1。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種電磁活塞，還包括渦流抑制環(huán)，所述渦流抑制環(huán)嵌套于所述鐵芯活塞體的外壁上且位于所述線圈的兩側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種電磁活塞，所述鐵芯活塞體的外壁向內(nèi)凹陷，構(gòu)造出臺階腔，所述臺階腔包括第一臺階腔和第二臺階腔，所述線圈設(shè)置于所述第一臺階腔內(nèi)且延伸至所述第二臺階腔的開口處，所述渦流抑制環(huán)設(shè)置于所述第二臺階腔內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種電磁活塞，兩個所述渦流抑制環(huán)的延伸部沿著所述線圈的外壁相向延伸，構(gòu)造出限制所述第一磁路換向環(huán)的容納腔。