一种复合驱动式磁流变阀

1.本发明涉及磁流变阀领域，具体涉及一种复合驱动式磁流变阀。


背景技术：

2.传统的液压阀以传统的液压油作为工作介质，在液压系统中起到控制与调节压力和流量的作用，并具有工作可靠等优点，但也存在控制复杂、加工精度要求高、价格昂贵等缺点，难以满足如今对相关工程领域对液压系统智能化的要求。磁流变液作为智能流体中研究较为活跃的一种为上述难题的解决提供了新的思路，其在外部无磁场时呈现低粘度的牛顿流体特性，在外加磁场时呈现为高粘度、低流动性的宾汉流体，液体的粘度大小与磁通量存在对应关系，这种转换能耗低、易于控制、响应时间为毫秒级。磁流变阀以磁流变液为工作介质，通过调节磁场强度来控制磁流变液粘度，达到对磁流变阀输出压降进行无级调节的目的。
3.经典的磁流变阀仅采用励磁线圈产生磁场，如果发生电路故障导致无激励电流时，磁流变阀输出压降极小且无法控制，可靠性与安全性较差。同时，经典磁流变阀将励磁线圈安装于阀的阀芯上，不利于散热并且难以维修。中国专利cn208859061u公开了一种混合流动多级盘式磁流变阀，该磁流变阀在有限的空间内具有6段有效阻尼间隙，有效提升了阀的输出压降，缺点是间隙过多，能耗大幅提升，同时易造成磁流变阀由于堵塞而失效；中国专利cn212377003u公开了一种采用永磁体和励磁线圈双激励的混合流动式磁流变阀，该阀将励磁线圈与永磁体配合使用，在阀芯两端设置一对永磁体，将励磁线圈安装在阀芯凹槽内，同时在阀芯中间设置隔磁片，有效提升了输出压降，缺点是永磁铁与线圈均安装于阀芯上，而阀芯两端设有导磁端盖，导致磁场利用率较低。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种复合驱动式磁流变阀，其具有能耗低、安全可靠性高以及输出压降大等优点。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种复合驱动式磁流变阀，包括阀体，所述阀体的两端从外到内依次对称设有两个盖板、两个定位盘以及两个环形磁铁，所述定位盘周向边缘抵在阀体内壁上并且在其靠近阀体中部的端面上嵌套吸附有环形磁铁，所述环形磁铁外壁贴紧阀体内壁，所述阀体的中部设有绕线架，所述绕线架上缠绕励磁线圈，所述绕线架的上下两端面分别抵在上下两个环形磁铁上，所述绕线架中部设有导流盘，所述导流盘的环向侧面贴紧绕线架内壁，所述导流盘的上下端面分别设有若干用于支撑阻尼盘的第一凸台，所述阻尼盘的周向边缘设有若干抵在绕线架内壁上的第二凸台，所述阻尼盘靠近定位盘一侧面上设有若干抵在定位盘上的第三凸台，所述盖板、定位盘以及导流盘的中部开有能够连通绕线架内腔的第一通孔，所述阀体的侧壁上开有用于引出励磁线圈上线圈的第二通孔。
7.优选地，所述盖板与定位盘之间的接触面设有密封圈。
8.优选地，所述定位盘上开有供环形磁铁嵌套的凸起，所述凸起与环形磁铁高度相同。
9.优选地，所述盖板与阀体之间通过螺栓固定连接。
10.优选地，所述盖板上的第一通孔为内螺纹孔，用于与外部油路相互连接。
11.优选地，所述盖板上贴紧定位盘的端面上开有槽口。
12.优选地，所述导流盘的上端面和下端面上分别设有个呈环向阵列均布的第一凸台，所述阻尼盘的周向边缘设有个呈环向阵列均布的第二凸台。
13.优选地，所述定位盘、阻尼盘、导流盘、螺钉以及阀体均采用工业纯铁作为制作材料，所述环形磁铁采用n35牌号的钕铁硼作为永磁材料，其余零件采用304不锈钢作为非导磁材料。
14.本发明的有益效果在于：
15.(1)本发明通过在磁流变阀内部加装环形磁铁，其产生的永磁场与励磁线圈产生的电磁场相互叠加，提高了磁流变阀的输出压降，并且在输出同等压降时，所需的外加电流更小，降低了能耗；
16.(2)本发明通过在上下两个阻尼盘之间设置导流盘，在内部空间一定时形成更多段的阻尼间隙，有助于充分利用磁场，输出更大的压降；
17.(3)本发明通过将励磁线圈安装于绕线架与阀体之间，不与磁流变液直接接触，有助于延长线圈的使用寿命并且简化了引线孔的加工。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的一种复合驱动式磁流变阀的结构示意图；
20.图2是本发明实施例提供的磁流变液流向示意图；
21.图3是本发明实施例提供的阻尼盘的结构示意图；
22.图4是本发明实施例提供的导流盘的结构示意图；
23.图5是本发明实施例提供的断电时的磁感线示意图；
24.图6是本发明实施例提供的正常工作时的磁感线示意图。
25.附图标记说明：
26.1、盖板；2、定位盘；3、密封圈；4、环形磁铁；5、阻尼盘；6、导流盘；7、第三凸台；8、第二凸台；9、第二通孔；10、第一凸台；12、励磁线圈；13、绕线架；14、阀体；15、螺钉；16、第一圆柱间隙；17、第一圆盘间隙；18、第一圆环间隙；19、第二圆盘间隙；20、第二圆柱间隙；21、第三圆柱间隙；22、第四圆盘间隙；23、第二圆环间隙；24、第三圆盘间隙。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.如图1所示，一种复合驱动式磁流变阀，包括阀体14，所述阀体14的两端从外到内依次对称设有两个盖板1、两个定位盘2以及两个环形磁铁4，所述盖板1与阀体14之间通过螺栓15固定连接，所述盖板1与定位盘2之间的接触面设有密封圈3，所述盖板1上贴紧定位盘2的端面上开有槽口；
29.所述定位盘2周向边缘抵在阀体14内壁上并且在其靠近阀体14中部的端面上嵌套吸附有环形磁铁4，所述环形磁铁4外壁贴紧阀体14内壁，所述阀体14的中部设有绕线架13，所述绕线架13上缠绕励磁线圈12，所述绕线架13的上下两端面分别抵在上下两个环形磁铁4上；
30.所述绕线架13中部设有导流盘6，所述导流盘6的环向侧面贴紧绕线架13内壁，所述导流盘6的上下端面分别设有若干用于支撑阻尼盘5的第一凸台10，所述阻尼盘5的周向边缘设有若干抵在绕线架13内壁上的第二凸台8，所述阻尼盘5靠近定位盘2一侧面上设有若干抵在定位盘2上的第三凸台7，所述盖板1、定位盘2以及导流盘6的中部开有能够连通绕线架13内腔的第一通孔，所述阀体14的侧壁上开有用于引出励磁线圈12上线圈的第二通孔9。
31.所述定位盘2上开有供环形磁铁4嵌套的凸起，所述凸起与环形磁铁4高度相同。
32.所述盖板1上的第一通孔为内螺纹孔，用于与外部油路相互连接。
33.参照图3
‑
图4，所述导流盘6的上端面和下端面上分别设有4个呈环向阵列均布的第一凸台10，所述阻尼盘5的周向边缘设有4个呈环向阵列均布的第二凸台8。
34.所述定位盘2、阻尼盘5、导流盘6、螺钉15以及阀体14均采用工业纯铁作为制作材料，所述环形磁铁4采用n35牌号的钕铁硼作为永磁材料，其余零件采用304不锈钢作为非导磁材料。
35.参照图2，本发明实施例提供的一种复合驱动式磁流变阀具有9段阻尼间隙，具体为上端定位盘2上开设的第一通孔形成第一圆柱间隙16，上端定位盘2与上端阻尼盘5之间因为第三凸台7的存在形成有第一圆盘间隙17，上端定位盘2周向与绕线架13内壁之间因为第二凸台8的存在形成有第一圆环间隙18，上端定位盘2与导流盘6之间因为第一凸台10的存在形成有第二圆盘间隙19，导流盘6中心开设的第一通孔形成第二圆柱间隙20，同样的，导流盘6与下端阻尼盘5之间形成有第三圆盘间隙24，下端阻尼盘5与绕线架13之间形成有第二圆环间隙23，下端阻尼盘5与下端定位盘2之间形成第四圆盘间隙22，下端定位盘2中心开设的第一通孔形成第三圆柱间隙21；
36.磁流变液从p口流入，依次流经第一圆柱间隙16、第一圆盘间隙17、第一圆环间隙18、第二圆盘间隙19、第二圆柱间隙20、第三圆盘间隙24、第二圆环间隙23、第四圆盘间隙22、第三圆柱间隙21，最后从o口流出。
37.参照图5，上下两个环形磁铁4均为轴向充磁，n极与s极为两侧端面。磁感线从上端环形磁铁4的n极出发，大约一半的磁感线从上端定位盘2通过阀体14以及下端定位盘2回到下端环形磁铁4的s极；另一半的磁感线的一部分从上端环形磁铁4的n极出发，通过上端定位盘2，依次穿过第一圆盘间隙17、上端阻尼盘5、第二圆盘间隙19、导流盘6、第三圆盘间隙24、下端阻尼盘5最后通过下端定位盘2回到下端环形磁铁4的s极，而另一部分磁感线从上
端环形磁铁4的n极出发，通过上端定位盘2，依次穿过第一圆盘间隙、上端阻尼盘5以及第一圆环间隙18回到上端环形磁铁4的s极，下端环形磁铁4的磁感线走向与之一致。
38.参照图6，励磁线圈12在通电后产生的电磁场方向，在第一圆盘间隙17、第二圆盘间隙19、第三圆盘间隙24、第四圆盘间隙22处与两个环形磁铁4的永磁场方向保持一致，两种磁场叠加后的磁感线走向为经过上端定位盘2，穿过第一圆盘间隙17、上端阻尼盘5、第二圆盘间隙19、导流盘6、第三圆盘间隙24、下端阻尼盘5、下端定位盘2，最后通过阀体14回到上端定位盘2，形成一个封闭的磁回路。
39.工作原理：当磁感线与磁流变液流动方向相互垂直时，磁流变液的动力粘度最大；而当磁场方向与磁流变液流动方向相互平行时，磁流变液的动力粘度最小。正常工作时，在励磁线圈12上施加电流，两个环形磁铁4叠加后的磁场方向，在第一圆盘间隙17、第二圆盘间隙19、第三圆盘间隙24、第四圆盘间隙22处与磁流变液的流向相互垂直，控制外加电流的大小，可以控制磁场大小，改变磁流变液的动力粘度，从而改变磁流变液流经上述四段圆盘间隙时的阻力，最终达到调节阀进出口压力差的目的；在电路故障或断电时，因为在磁流变阀中安装有两个环形磁铁4，四段圆盘间隙处依然保有一定强度的磁场，所以磁流变阀仍然能够保证一定的输出压降，提升了磁流变阀的安全性与可靠性。
40.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。