[实用新型]一种采用永磁体和励磁线圈激励的触觉装置用磁流变制动器

说明书

本实用新型公开了一种采用永磁体和励磁线圈激励的触觉装置用磁流变制动器，主要由制动器端盖、制动器缸筒、导磁盘、隔磁盘、导磁环、隔磁环、永磁体、励磁线圈、转轴以及轴承等组成。通过导磁环和隔磁环的按序组合，引导磁感线从高磁导率的材料中通过，形成一种蛇形磁通路径，延长了有效阻尼间隙长度，解决了普通旋转式磁流变制动器轴向圆环间隙区域不能被全部有效利用的问题。励磁线圈与永磁体互相配合，可形成三种工作方式；永磁体的存在也可提高制动器的防故障性能。本实用新型可在不增加制动器外形结构尺寸的情况下，有效提高制动器的阻尼转矩和工作性能，特别适用于大转矩应用场合。

技术领域

本实用新型涉及一种磁流变制动器，尤其涉及一种采用永磁体和励磁线圈激励的触觉装置用磁流变制动器。

背景技术

在触觉装置应用中，快速、稳定与瞬时的响应对于装置性能的提升起到重要作用，传统装置中一般采用普通的液压制动器，由于填充的工作介质为液压油，其粘度小且不可变，故输出转矩较小且阻尼系数不可调，不能很好的满足触觉装置对于响应特性的要求。

磁流变液的问世为解决上述难题带来了新的思路，磁流变液在磁场作用下瞬间可逆的流变特性，可以通过控制磁场强度来改变磁流变液的剪切屈服强度，实现磁流变制动器转矩的无级调节。磁流变制动器根据运动方式可以分为直线式磁流变制动器和旋转式磁流变制动器。相较于旋转式磁流变制动器，直线式磁流变制动器虽然应用较广但有着一些较明显的缺点，如需要较大的安装空间；不能容纳大的工作行程，因为制动器杆会有变形弯曲的危险；杆表面的暴露，使杆受到外部物体伤害的几率变大，同时会受到制动器缸体内密封元件的摩擦。

传统旋转式磁流变制动器仅采用励磁线圈产生磁场，当制动器停止运行一段时间后，制动器内的磁流变液磁性颗粒会产生沉降或聚集而形成硬块和糕状物，当制动器再次运行时，该硬块和糕状物会阻塞阻尼通道从而使制动器失去减振能力。另外，如果系统电源发生故障而使磁流变制动器的励磁电流为零时，制动器输出转矩小且无法调节。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提供一种采用永磁体和励磁线圈激励的触觉装置用磁流变制动器。触觉装置上的直流伺服电机带动转轴转动，产生大小不同的旋转速度。转轴转动带动导磁环旋转，此时永磁体与励磁线圈共同作用产生磁场；当永磁体磁场方向与通电励磁线圈磁场方向相同时，在共同磁场作用下，磁流变液在轴向圆环阻尼间隙内产生磁流变效应，产生较大转矩，阻碍旋转轴转动，从而实现制动控制目的。当永磁体磁场方向与通电励磁线圈磁场方向相反时，通过控制励磁线圈通电电流大小，可以实现转轴的自由转动；当励磁线圈未通电时，仍有永磁体产生磁场，提高了制动器的自动防故障性能；此外永磁体可使磁流变液时刻处在磁场中，产生磁流变效应，避免磁流变液发生沉降或聚集形成硬块和糕状物。本实用新型将励磁线圈与永磁体配合使用，并利用导磁环和隔磁环的组合，形成一种蛇形磁通路径，有效提高了磁流变制动器的转矩和工作性能。