專利名稱：一種單線圈徑向流動(dòng)式磁流變閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種磁流變閥，尤其涉及一種單線圈徑向流動(dòng)式磁流變閥。
背景技術(shù)：
磁流變閥是一種以磁流變液的磁流變效應(yīng)為控制原理設(shè)計(jì)的新型智能液壓控制元件。通過改變外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小來調(diào)節(jié)磁流變閥的控制壓力、流量及液流的流動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)磁流變閥的智能控制，很好地解決了由于油液污染而引起的常規(guī)伺服閥不能正常工作的問題，也不需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精密零件，制造成本大大降低。同時(shí)磁流變閥由于沒有可移動(dòng)的機(jī)械部件，其通過的磁流變液的流量可由外加電流控制，因此響應(yīng)速度快、噪聲低、能耗小、工作穩(wěn)定可靠，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。磁流變閥在液壓控制范圍內(nèi)有其本身的限定因素，所以在設(shè)計(jì)磁流變閥結(jié)構(gòu)時(shí)，首先要考慮的是磁流變液在磁流變閥阻尼間隙內(nèi)的流動(dòng)方向必須與磁場(chǎng)方向垂直；其次是盡可能增大磁流變液在磁流變閥內(nèi)部的液流通道。在給定磁流變閥的結(jié)構(gòu)尺寸、能耗和磁流變流體的情況下，要提高磁流變閥的進(jìn)出口壓差，一般采取以下兩種方式。其一是在相同輸入電流下，盡量在磁流變液飽和范圍內(nèi)提高阻尼間隙內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。常用的方法是減小磁流變閥的阻尼間隙寬度，軸向流動(dòng)式磁流變閥就是通過減小阻尼間隙的寬度來達(dá)到提高阻尼間隙內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，但由于磁流變液的不穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)顆粒沉淀堵塞阻尼間隙，從而導(dǎo)致磁流變閥失效。其二是提高磁流變流體在阻尼間隙中的長度。目前也有在較小空間內(nèi)增加阻尼間隙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如中國專利ZL 200810065763.9和ZL 200810065316.3通過在磁流變閥定位盤和導(dǎo)磁盤的對(duì)應(yīng)端面上設(shè)置非直線形液流通道或螺旋液流通道來增加磁流變液流動(dòng)路徑的長度。但這種磁流變閥的有效阻尼間隙在勵(lì)磁線圈的兩側(cè)，沒有很好的利用磁力線的分布及走向，實(shí)際上并沒有有效地提高閥進(jìn)出口壓差的可調(diào)范圍，另外由于阻尼間隙增加部分離勵(lì)磁線圈較遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度較小，使得閥的響應(yīng)時(shí)間較慢，性能較不穩(wěn)定。
`[0004]實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，由于磁隙空間的限制，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)增加阻尼間隙內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和提高有效阻尼間隙的長度比較困難。因此，設(shè)計(jì)一種性能穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊的磁流變閥，使磁流變閥的進(jìn)出口壓差更大、壓力控制范圍更寬，是本行業(yè)亟需解決的問題，也是進(jìn)一步拓寬磁流變閥工業(yè)應(yīng)用的前提。
發(fā)明內(nèi)容為了克服背景技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提出一種單線圈徑向流動(dòng)式磁流變閥。該磁流變閥采用徑向流動(dòng)圓盤式阻尼間隙，充分利用了磁力線的走向，有效增加了阻尼間隙的長度，同時(shí)也增大了阻尼間隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，壓差可調(diào)范圍更寬，另外，阻尼間隙厚度也可設(shè)置得更寬。很好的解決了圓環(huán)式阻尼間隙磁流變閥由于靠減小磁流變閥阻尼間隙來增大磁感應(yīng)強(qiáng)度而易造成的堵塞問題，在保證有足夠大壓差的同時(shí)也使得閥的性能更穩(wěn)定。與常用的單線圈圓環(huán)式阻尼間隙磁流變閥相比，該徑向阻尼間隙磁流變閥的響應(yīng)時(shí)間更快。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括:一種單線圈徑向流動(dòng)式磁流變閥，其特征在于包括:螺釘I (I)、左端蓋(2)、密封圈I (3)、密封圈II (4)、閥體(5)、線圈(6)、閥芯(7)、螺釘II (8)、右端蓋(9)、密封圈III (10)、密封圈IV (11)、右定位盤(12)、阻尼圓盤(13)和左定位盤(14)。左端蓋(2)與閥體(5)通過螺釘I (I)固定連接，左端蓋
(2)與閥體(5)過渡配合，通過密封圈I (3)進(jìn)行密封。閥芯(7)與閥體(5)過渡配合，閥芯(7)與閥體(5)通過密封圈II (4)和密封圈IV (11)進(jìn)行密封。線圈(6)纏繞于閥芯(7)的繞線槽中，其引線由閥體(5)上的引線孔導(dǎo)出。右端蓋(9)與閥體(5)通過螺釘II⑶固定連接，右端蓋(9)與閥體(5)過渡配合，通過密封圈III (10)進(jìn)行密封。左定位盤(14)徑向與閥芯(7)過渡配合，左定位盤(14)軸向左端由左端蓋(2)壓緊。左定位盤(14)軸向右端的四個(gè)小圓柱銷插進(jìn)阻尼圓盤(13)軸向左端的四個(gè)圓孔中。右定位盤(12)徑向與閥芯(X)過渡配合，右定位盤(12)軸向右端由右端蓋(9)壓緊,右定位盤(12)軸向左端的四個(gè)小圓柱銷插進(jìn)阻尼圓盤(13)軸向右端的四個(gè)圓孔中。閥芯(7)孔內(nèi)徑向加工有四個(gè)小凸起，且與阻尼圓盤(13)徑向形成過渡配合。閥芯(7)軸向定位由左端蓋(2)、右端蓋(9)和閥體(5)通過螺釘I (I)和螺釘II⑶固定連接實(shí)現(xiàn)。阻尼圓盤(13)、左定位盤(14)和閥芯(7)之間形成的液流通道構(gòu)成第I段阻尼間隙；阻尼圓盤(13)、右定位盤(12)和閥芯
(7)之間形成的液流通道構(gòu)成第II段阻尼間隙；兩段阻尼間隙的軸向?qū)挾染鶠?_。阻尼圓盤(13)軸向通過左定位盤(14)和右定位盤(12)上的四個(gè)小圓柱銷進(jìn)行定位；其徑向通過閥芯(7)孔內(nèi)徑向加工的四個(gè)小凸起進(jìn)行定位。左端蓋(2)進(jìn)口處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接；右端蓋(9)出口處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接。本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是:(I)本實(shí)用新型磁流變閥采用的是徑向流動(dòng)圓盤式阻尼間隙，阻尼間隙位于線圈的中間位置，并且磁流變液液 流通道是徑向流動(dòng)的。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很好的利用了磁力線的走向，使其在增加了阻尼間隙長度的同時(shí)并沒有減小阻尼間隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，另外，阻尼間隙厚度也可設(shè)置得更寬。這樣既保證了磁流變閥具有足夠大的壓力差，也不會(huì)因阻尼間隙太窄而造成堵塞現(xiàn)象出現(xiàn)，磁流變閥的性能更穩(wěn)定。(2)與常規(guī)單線圈圓環(huán)式阻尼間隙磁流變閥相比，本實(shí)用新型磁流變閥采用的是單線圈圓盤式阻尼間隙，可形成兩段有效阻尼間隙，構(gòu)成兩級(jí)壓差可控，使得與磁場(chǎng)有關(guān)的壓差占總的閥進(jìn)出口壓差的比例更大，這樣就使閥的壓差可調(diào)范圍變得更寬。(3)本實(shí)用新型磁流變閥的阻尼間隙是通過阻尼圓盤和左右定位盤的自身結(jié)構(gòu)形成的，這樣使閥的阻尼間隙定位更加方便和準(zhǔn)確，裝配也更加方便。另外，徑向流動(dòng)圓盤阻尼間隙結(jié)構(gòu)使得閥的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)更緊湊，體積也更小。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型左、右定位盤結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3右視圖。圖5是本實(shí)用新型磁力線分布示意圖。[0016]圖6是本實(shí)用新型磁流變液液流通道及阻尼間隙示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:如圖1所示，本實(shí)用新型包括:螺釘I 1、左端蓋2、密封圈I 3、密封圈II 4、閥體5、線圈6、閥芯7、螺釘II 8、右端蓋9、密封圈III 10、密封圈IV 11、右定位盤12、阻尼圓盤13和左定位盤14。左端蓋2與閥體5通過螺釘I I固定連接，左端蓋2與閥體5過渡配合，通過密封圈I 3進(jìn)行密封。閥芯7與閥體5過渡配合，閥芯7與閥體5通過密封圈II 4和密封圈IV I)進(jìn)行密封。線圈6纏繞于閥芯7的繞線槽中，其引線由閥體5上的引線孔導(dǎo)出。右端蓋9與閥體5通過螺釘II 8固定連接，右端蓋9與閥體5過渡配合，通過密封圈III 10進(jìn)行密封。左定位盤14徑向與閥芯7過渡配合，左定位盤14軸向左端由左端蓋2壓緊；左定位盤14軸向右端的四個(gè)小圓柱銷插進(jìn)阻尼圓盤13軸向左端的四個(gè)圓孔中。右定位盤12徑向與閥芯7過渡配合，右定位盤12軸向右端由右端蓋9壓緊，右定位盤12軸向左端的四個(gè)小圓柱銷插進(jìn)阻尼圓盤13軸向右端的四個(gè)圓孔中。閥芯7孔內(nèi)徑向加工有四個(gè)小凸起，且與阻尼圓盤13徑向形成過渡配合。閥芯7軸向定位由左端蓋2、右端蓋9和閥體5通過螺釘I I和螺釘II 8固定連接實(shí)現(xiàn)。阻尼圓盤13、左定位盤14和閥芯7之間形成的液流通道構(gòu)成第I段阻尼間隙；阻尼圓盤13、右定位盤12和閥芯7之間形成的液流通道構(gòu)成第II段阻尼間隙；兩段阻尼間隙的軸向?qū)挾染鶠?_。阻尼圓盤13軸向通過左定位盤14和右定位盤12上的四個(gè)小圓柱銷進(jìn)行定位；其徑向通過閥芯7孔內(nèi)徑向加工的四個(gè)小凸起進(jìn)行定位。左端蓋2進(jìn)口處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接；右端蓋9出口處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接。圖2所示為本實(shí)用新型閥芯結(jié)構(gòu)示意圖，該閥芯上加工有繞線槽、2_引線槽和孔內(nèi)起徑向定位阻尼圓盤的兩個(gè)小凸臺(tái)。圖3所示為本 實(shí)用新型左、右定位盤結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為圖3的右視圖。在左定位盤14的右表面均勻加工有四個(gè)小圓柱銷，與阻尼圓盤13以及閥芯7構(gòu)成第I段阻尼間隙。在右定位盤12的左表面均勻加工有四個(gè)小圓柱銷，與阻尼圓盤13以及閥芯7構(gòu)成第II段阻尼間隙。兩段阻尼間隙的寬度均為3_，該阻尼間隙構(gòu)成磁流變液的液流通道。圖5所示為本實(shí)用新型磁力線分布示意圖，兩段阻尼間隙均在磁力線的覆蓋范圍之內(nèi)。圖6所示為本實(shí)用新型磁流變液液流通道及阻尼間隙示意圖。阻尼間隙是由左定位盤、右定位盤、阻尼圓盤以及閥芯形成的兩段阻尼間隙。由于本實(shí)用新型是軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)上半部分給出了兩段阻尼間隙的有效工作范圍，下半部分則給出了磁流變液在這兩段阻尼間隙中的液流通道。本實(shí)用新型工作原理如下:如圖5和圖6所示，線圈6的引線A由閥體5上與線圈相對(duì)應(yīng)的孔中引出。當(dāng)給線圈通入一定大小和方向的電流時(shí)，閥體5、閥芯7、左定位盤14以及阻尼圓盤13和阻尼間隙因電磁效應(yīng)形成閉合磁場(chǎng)回路，第I段阻尼間隙和第II段阻尼間隙位于線圈形成的閉合回路中。由電磁感應(yīng)原理，在阻尼間隙產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向與磁流變液的流動(dòng)方向垂直，流經(jīng)阻尼間隙內(nèi)的磁流變液由于磁場(chǎng)作用迅速變成半固定，形成沿磁場(chǎng)方向排列的鏈狀體，磁流變液的粘度會(huì)迅速增加且隨外加磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加而增大，屈服應(yīng)力增強(qiáng)。磁流變液流過這兩段阻尼間隙，就必須克服這種鏈狀排列的分子間的力，從而導(dǎo)致磁流變液流經(jīng)閥的阻力增大，可減慢或阻止液體的流動(dòng)，產(chǎn)生兩級(jí)壓力差。通過調(diào)節(jié)線圈中電流大小，可改變磁流變液的屈服應(yīng)力，控制磁流變閥流經(jīng)阻尼間隙的關(guān)斷力，當(dāng)磁流變閥的關(guān)斷力達(dá)到一定值后，磁流變 液被阻止通過，此時(shí)流經(jīng)磁流變閥的流量為零。
權(quán)利要求1.一種單線圈徑向流動(dòng)式磁流變閥，其特征在于包括:螺釘I (I)、左端蓋(2)、密封圈I (3)、密封圈II (4)、閥體(5)、線圈(6)、閥芯(7)、螺釘II (8)、右端蓋(9)、密封圈III (10)、密封圈IV (11)、右定位盤(12)、阻尼圓盤(13)和左定位盤(14);左端蓋⑵與閥體(5)通過螺釘I (I)固定連接，左端蓋(2)與閥體(5)過渡配合，通過密封圈I (3)進(jìn)行密封；閥芯(7)與閥體(5)過渡配合，閥芯(7)與閥體(5)通過密封圈II⑷和密封圈IV (11)進(jìn)行密封；線圈(6)纏繞于閥芯(7)的繞線槽中，其引線由閥體(5)上的引線孔導(dǎo)出；右端蓋(9)與閥體(5)通過螺釘II⑶固定連接，右端蓋(9)與閥體(5)過渡配合，通過密封圈III (10)進(jìn)行密封；左定位盤(14)徑向與閥芯(7)過渡配合，左定位盤(14)軸向左端由左端蓋(2)壓緊；左定位盤(14)軸向右端的四個(gè)小圓柱銷插進(jìn)阻尼圓盤(13)軸向左端的四個(gè)圓孔中；右定位盤(12)徑向與閥芯(7)過渡配合，右定位盤(12)軸向右端由右端蓋(9)壓緊，右定位盤(12)軸向左端的四個(gè)小圓柱銷插進(jìn)阻尼圓盤(13)軸向右端的四個(gè)圓孔中；閥芯(7)孔內(nèi)徑向加工有四個(gè)小凸起，且與阻尼圓盤(13)徑向形成過渡配合；閥芯(7)軸向定位由左端蓋(2)、右端蓋(9)和閥體(5)通過螺釘I (I)和螺釘II (8)固定連接實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單線圈徑向流動(dòng)式磁流變閥，其特征在于:阻尼圓盤(13)、左定位盤(14)和閥芯(7)之間形成的液流通道構(gòu)成第I段阻尼間隙；阻尼圓盤(13)、右定位盤(12)和閥芯(7)之間形成的液流通道構(gòu)成第II段阻尼間隙；兩段阻尼間隙的軸向?qū)挾染鶠?mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單線圈徑向流動(dòng)式磁流變閥，其特征在于:阻尼圓盤(13)軸向通過左定位盤(14)和右定位盤(12)上的四個(gè)小圓柱銷進(jìn)行定位；其徑向通過閥芯⑵孔內(nèi)徑向加工的四 個(gè)小凸起進(jìn)行定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單線圈徑向流動(dòng)式磁流變閥，其特征在于:左端蓋(2)進(jìn)口處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接；右端蓋(9)出口處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單線圈徑向流動(dòng)式磁流變閥，由端蓋、閥芯、閥體、定位盤、阻尼圓盤、線圈、密封圈及螺釘組成。當(dāng)向線圈輸入一定方向及大小的電流時(shí)，阻尼間隙內(nèi)的磁流變液在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度，通過調(diào)節(jié)電流大小，可實(shí)現(xiàn)兩段阻尼間隙內(nèi)的壓差控制。該磁流變閥采用徑向流動(dòng)圓盤式阻尼間隙結(jié)構(gòu)，磁流變液在固定阻尼圓盤徑向間隙之間流動(dòng),有效增加了閥的阻尼間隙長度，同時(shí)可在不增加外形結(jié)構(gòu)尺寸情況下增大阻尼間隙厚度。既保證了磁流變閥具有足夠大的壓力差，又沒有造成閥的堵塞，使得閥的性能更穩(wěn)定。該磁流變閥阻尼間隙定位準(zhǔn)確、內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、裝配方便，特別適合應(yīng)用于多級(jí)壓力可調(diào)的低壓小流量液壓伺服系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F15B13/02GK203098446SQ20132012324
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者胡國良, 李海燕, 黃敏, 周維, 喻理梵, 龍銘 申請(qǐng)人:華東交通大學(xué)