[发明专利]一种基于磁流变材料的高效率转速控制装置

说明书

本发明公开的一种基于磁流变材料的高效率转速控制装置，属于引信涡轮式发电机的转速控制领域。本发明包括上盖、内筒、外壳、底、励磁线圈、磁芯和磁流变材料；所述的上盖、内筒、外壳、底组成基座；外围装置包括涡轮式发电机；所述励磁线圈排布于内筒和外壳之间，励磁线圈垂直于发电机的转轴，使得磁流变材料中的磁性颗粒结链方向垂直于发电机转轴；所述外壳内侧和所述内筒外侧分别有磁芯定位槽，定位槽采用圆形凹槽，每对定位槽的圆心连线水平经过转轴轴线；所述磁芯直径大小匹配凹槽直径大小，通过匹配定位槽穿过励磁线圈内部。本发明提供一种基于磁流变材料的高效率转速控制装置，并结合磁流变材料的磁学特性实现提高磁流变材料能量转换效率。

技术领域

本发明属于引信涡轮式发电机的转速控制领域，具体涉及一种基于磁流变材料的高效率转速控制装置，尤其涉及一种用于提高磁流变材料能量转化效率转速控制装置。

背景技术

从近代战争来看，武器系统正在向精确制导方向发展，因此精确制导炸弹的引信电源不仅要为控制电路提供电能，还要为修正炸弹的飞行方向和飞行姿态提供电能。涡轮式发电机是一种利用弹道空气压力作驱动力的电源，主体部分包括涡轮、转轴、转子和定子。由于其功率密度大、轴向尺寸小，具有较好的发电性能，在引信电源领域有着很好的应用前景。对于飞行速度跨度大的炮弹，涡轮式发电机需要在全弹道上都能正常可靠地为引信连续提供足够的电能。然而涡轮式发电机的转速与弹丸的飞行速度呈线性变化，当风速达400m/s时，涡轮式发电机的转速将会达到200000r/min以上。当发电机高速运转时可能会损伤关键零件(轴承、磁转子)，高速运转带来很大的输出电压，也可能致使负载线路的电子元器件被击穿或者烧坏。有效控制涡轮式发电机在高弹速下的转速成为了涡轮式发电机能否获得广泛应用的关键技术。

磁流变材料是当前智能材料研究的一个重要分支，通常由分散的磁性颗粒、基体和添加剂等混合而成。在外加磁场作用下，磁流变材料发生磁流变效应，其中的铁磁颗粒被磁化而产生有序化的运动，在磁场力作用下相互吸引，沿着磁场方向形成链状结构，该过程能够在瞬间(毫秒级)引起磁流变材料黏度的变化，甚至在磁场强度达到某一临界值时，流体停止流动而达到固化，并具有抗剪切能力。基于以上特点，以磁流变材料为执行元件的转速控制装置能够在一定的条件下对涡轮式发电机转轴施加一定的阻尼力矩，从而限制涡轮式发电机转轴转速的上升，实现高弹速情况下涡轮式发电机转速的有效控制。但是磁流变材料的能量耗散较大，因而提高磁流变材料的能量转换效率是目前急需解决的问题。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明公开的一种基于磁流变材料的高效率转速控制装置要解决的技术问题是：提供一种基于磁流变材料的高效率转速控制装置，并结合磁流变材料的磁学特性实现提高磁流变材料能量转换效率。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于磁流变材料的高效率转速控制装置，包括上盖、内筒、外壳、底、励磁线圈、磁芯和磁流变材料。所述的上盖、内筒、外壳、底组成基座。外围装置包括涡轮式发电机。所述转速控制装置与涡轮式发电机底部固定连接，转速控制装置基座上盖中心处开设直径略大于涡轮式发电机转轴直径的圆孔，涡轮式发电机转轴伸出涡轮式发电机壳体部分贯穿通过转速控制装置上盖中心圆孔，涡轮式发电机转轴悬空置于内筒中，涡轮式发电机转轴与内筒保持同轴度一致。上盖朝下一面设有直径与内筒内径相同的环状凸台，底中心处设有直径与内筒外径相同的圆形凹槽。所述内筒通过上盖环状凸台和底部凹槽定位，与上盖和底同轴紧密配合。所述磁流变材料填充于内筒中，作为转速控制的执行元件。上盖与外壳间加用于使得基座部分零件间紧密配合的橡胶垫，所述外壳与内筒成间隙配合。所述磁流变材料填充于内筒中，作为转速控制的执行元件。所述励磁线圈排布于内筒和外壳之间，励磁线圈垂直于发电机的转轴，使得磁流变材料中的磁性颗粒结链方向垂直于发电机转轴。

由于励磁线圈垂直于发电机的转轴，使得磁流变材料中的磁性颗粒结链方向垂直于发电机转轴，能够增大磁流对于发电机转轴的直接作用，提高磁能到机械能的能量转化效率。