專利名稱：用于磁流變液的閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于磁流變液的閥，所述閥具有流動管，對于該流動管，經過該流動管的磁流變液通流可借助作用于該流動管上的磁場而改變。經過該流動管的流阻以及因此經過該閥的通流適當地受到該磁場影響。
背景技術：
磁流變液通常包括小鐵磁顆粒(例如羰基鐵粉)的懸浮液，所述小鐵磁顆粒精細地分布在承載液體中。這些顆粒典型地具有O. I到50微米之間的直徑，并且在磁場的作用下形成鏈狀結構，從而磁流變液的粘性在磁場作用下顯著增強。在這種情況下，粘性的變化在幾毫秒或者更短的范圍內非常快速的發生，并且完全可逆。
具有磁流變液的閥的主要優點是在幾毫秒或者更短的范圍內非常快速的轉換時 間，以及省去運動機械元件的可能性。這些用于磁流變液的閥在現有技術中是公知的，其中經過該閥的通流由電磁體控制。由于流阻直接取決于電磁體的磁場，這種閥可以簡單的方式被控制。但是，根據現有技術的這種系統的缺點是持續能量需求。為了維持該磁場，電流必須在電磁體的線圈中持續流動。尤其是在必須持續地存在磁場的應用中，所以這種系統的能量需求是高的。為了降低這些閥的能量需求，用于磁流變液體的閥在現有技術中是公知的，其中永磁體規定閥的工作點并且偏離該工作點借助電磁體而被設置。因此能量需求在多數情況下被降低，這是因為在經過該閥的通流必須僅在小范圍內變化的應用中，僅必須電氣產生磁場中的相應微小變化。此外，如果電源失效或者控制或線圈中發生故障，使用永磁體可以確保緊急運行功能。然而，與該工作點的任何偏離再次需要用于電磁體的能量。因此永磁變化就持續需要能量。所以尤其當存在對于大部分工作時間而言的優選工作點時，這種閥是有益的。但是在許多應用中，并不能確定用于大部分工作時間的優選工作點。例如，對于以相同頻率完全打開以及完全關閉的閥來說，情況如此。然而，例如在閥的通過流阻持續變化時或者在每種情況下不同狀態存在較長時間段時，還出現顯著的能耗。在這種情況下或者其他情況下，不同的狀態還可呈現有相同的權益(entitlement),因此用于在閥中規定優選工作點的永磁體僅僅提供了較少的節能，甚至不提供節能。
發明內容
對比所描述的現有技術的背景，因此本發明的目的是制造一種用于磁流變液的閥，所述閥能夠被變化地設置并且具有較低的能量需求。該目的是借助根據本發明的用于磁流變液的閥而實現，所述閥具有權利要求I的特征。根據本發明的方法是權利要求17的主題。優選改進是從屬權利要求的主題名稱。本發明的另外的優點和特征可從示意性實施方式中獲取。根據本發明的用于磁流變液的閥包括至少一個流動管，磁流變液能夠流過該流動管，并且所述磁流變液的穿透流將被控制。在這種情況下，該流動管或者至少一個流動管可暴露于至少一個可變磁場，以便流動管的流阻進而閥的流阻都可借助流動管中的磁場而被設置。磁場能夠借助磁裝置永久產生，該磁裝置至少部分地包括硬磁材料。在這種情況下，硬磁材料的磁化可借助來自磁場產生裝置的至少一個磁脈沖而永久改變，以便永久改變作用在流體管中的磁場，進而改變流動管的流阻。根據本發明的閥具有許多優點，首先，借助來自磁場產生裝置的磁脈沖能夠實現的磁體的磁化的所有可能改變。因此，可能的是，磁裝置的磁性例如借助單個短脈沖而永久改變。僅僅用于短時間段的能量對于短磁脈沖而言是必須的，而隨后持續地存在磁裝置的場。存在使用根據本發明的閥的許多不同的可能性，例如所述閥可用于減震器。
在根據本發明的閥中，優選地可能是借助作用在流動管中的磁場來防止磁流變液的流動。由于發生作用的磁場，該閥可完全關閉直到一定壓差，并且在較高壓差的情況下所述閥引起相應的流阻。確切地說在移動應用中，例如對于膝關節置換的需要不同阻尼性質(取決于佩戴者以及佩戴者的活動)的減震器中的閥，對工作點的最優化并不是一種優點并且持續能量需求是顯著不利的。本發明在這里提供了顯著的優點，即單個脈沖足以持續規定一值。如果例如具有膝關節置換的人員站在一個位置太長時間，阻尼表現可對于該整個時間段來說保持不變。因此節省能量的顯著比例，而并沒有隨后出現舒服感的喪失。反之，該膝關節的設置可最佳適應于相應情況，當然用來供電的電池的壽命增加。由流動管中的磁裝置產生的磁場在沒有任何能量供給的情況下作用，并且持續地保持其磁場強度，只要該磁場強度并不受到外部環境影響，該外部環境例如為其他磁場、溫度影響以或者自然老化過程。例如，當抵達磁體的居里溫度時磁場急速喪失。甚至如果根據本發明的閥的工作點方面更加頻繁地變化，也并不持續地需要能量，而僅僅在用于磁脈沖的短時段需要。因此，甚至在頻繁調節的情況下，與根據現有技術的閥比較而言，節能是可能的，節能越多，工作點的調節越不頻繁。另一個優點是允許緊急運行功能的可能性。如果例如供給電壓降低表示能量供給將在不久之后喪失(蓄能器幾乎耗盡，并且主電力失效等)，該閥的規定狀態可借助于最后的脈沖來設置。在本申請的上下文中，比磁脈沖的持續時間長多倍的時間段被認為是持續的。尤其是，至少幾秒、分鐘、小時、天或者更長的時間段被認為是持續的。但是，所設置的磁化并不必須明確地保持這么久，這是因為磁化可能經受天然波動以及衰減現象。與此相比，變化所需要的磁脈沖的持續時間是相對較短的。尤其是該單個短脈沖的持續時間在這種情況下優選地小于I分鐘、尤其優選小于I秒。磁裝置的實際上均勻永久磁化的持續時間與磁脈沖的持續時間之間的比值通常高于10、尤其是高于100、更優選地高于1000。10000、100000、一百萬甚至高得多的值的比值是可能的并且是優選的。當其矯頑力大于lkA/m、尤其是大于10kA/m時,該材料在此被認為是硬磁的。具有硬磁特性的區域在下文被稱為“磁體”，并且該術語在本申請的上下文中也被理解為表示“永磁體”。優選地，該磁裝置的永久磁化能夠借助來自磁場產生裝置的至少一個磁脈沖被設置成零和剩磁之間的任何期望值。在這種情況下，優選的是，磁化的極性也可是可變的。可能的是，改變在流動管中作用的磁場，而并沒有永久改變磁裝置的硬磁區域的磁化強度。優選地，持續靜止磁場能夠借助于磁裝置而被產生，其中該磁場可與磁場產生裝置或者另一磁場產生裝置的動態磁場疊加，而不改變磁體的持續磁場。尤其優選的是，磁場產生裝置包括至少一個電線圈或者被如此設計。電線圈可產生強磁場，并且可設計具有較小的結構，以便他們也適用于較小的閥上。磁場產生裝置被此后簡單地設計為線圈，但是可也使用其他裝置和方法，例如相對較強的永磁體。電磁體或者線圈因而首先適于作為磁場產生裝置，這是因為可在較短的時間內產生非常強的磁場，并且僅通過電氣方式可以實現調節。此外，所期望的磁化可以直接的方式 被設置。該設定值根據需要可以處于零與磁體的最大剩磁之間，或者當磁體的極性反向的時候處于負剩磁與正剩磁之間。優選地，設置至少一個電容器裝置，以便使得用于產生至少一個磁脈沖的能量可用。有益的是，設置至少一個蓄能器，尤其是電池，以便使得用于產生至少一個磁脈沖的能量可用。在全部改良中，優選地設置至少一個控制和/或檢查裝置，以便以被控制和/或被調節的方式輸出磁場產生裝置的磁脈沖。為了檢測實際數據和/或閥的位置，可設置至少一個傳感器裝置。傳感器可用于直接或間接確定磁裝置的磁化。這些傳感器或者其測量結果能夠由控制或調節裝置使用，以便確定將被產生的磁脈沖的強度。例如，可設置這樣的磁場傳感器，所述磁場傳感器可測定流動管中的磁場強度或者獲得流動管中磁場強度的度量。直接依賴于磁場的物理量可被檢測，并且從這些物理量可以確定該磁場。同樣可能使用其它傳感器，例如溫度傳感器。此外，力、壓力、位移或者加速度傳感器可被使用，以便獲得用于控制或者調節的數據。所產生的磁場的形狀和強度借助適當的傳感器和至少一個線圈而被影響。該傳感器可整體形成到該閥中，或者測量影響調節的外部參數。優選地，設置至少一個諧振電路裝置，以便可產生用于退磁的阻尼交變磁場。優選地，至少一個流動管被設計成淺間隙，或者包括可以是筆直或者彎曲的淺間隙。彎曲的淺間隙在本申請的上下文中被理解為圓環的一部分或者整個圓環。尤其是，在間隙中可產生均勻磁場。為了實現最小可能構造空間中的較寬設置范圍，可使用多個單獨間隙。如果這些單個間隙彼此疊置(在磁路中串聯)，那么該磁路在這種情況下可被保持較小。由磁場充滿的橫截面積并不隨著間隙的數量而變化，但是磁場強度必須適合于單個間隙高度的總和。有益地，磁裝置至少部分地包括硬磁材料，該硬磁材料的矯頑力大于lkA/m，尤其是大于5kA/m，并且優選于大于10kA/m。該部分還可以規定為磁體或者鐵心，該磁體或者鐵心持續地使得將要產生的磁場可用。
該磁裝置還可至少部分地包括這樣的材料，該材料的矯頑力低于1000kA/m、優選低于500kA/m、尤其優選低于100kA/m。優選地，該閥(尤其是磁裝置)至少部分地包括這樣的材料并且構造成使得，在流動管中能夠產生至少O. 3T、尤其是至少O. 5T的磁通量密度。在全部改良中，優選的是，流動管能夠暴露于不均勻的磁場。流動管中磁場的不均勻性在這種情況下如此大以致最大場強度與最小場強度之間的比值高于50、尤其是高于1000、優選地高于50000。在這種情況下，磁裝置或者流動管中的磁場的形狀和強度被持續地保持。需要的話，磁場的形狀和強度借助來自磁場產生裝置的至少一個磁脈沖而能夠永久改變。磁場的形狀和強度還可借助直接調節而及時易變地改變、或者局部改變。流動管、磁裝置的部分和/或磁場產生裝置的橫截面積或長度可相對于彼此移動。 在全部情況下，尤其是，磁裝置確保了流動管周圍的閉合磁路，流動管中的磁場能夠通過磁體而被產生，尤其是沒有外部能量供給。借助于該磁場產生裝置或至少一個磁場產生裝置，可實現磁裝置的磁化的持續設置和/或變化。優選地，為此目的，使用電線圈，該電線圈借助于電流脈沖來產生磁脈沖，該磁脈沖與該磁裝置的場疊加。借助于直接控制電線圈的電流強度，產生被限定的磁脈沖，該磁脈沖在考慮磁體的剩余磁化后在磁裝置中設置相應精確限定的磁場強度。該磁體的磁化可根據脈沖的強度而被加強、減弱、抵消或極性反向。在全部改良中，可以構想的是，借助線圈的附加磁場來疊加該磁體的預設磁場，而并沒有改變磁體的永久磁化。為此目的，可以使用已經存在的線圈，或者使用附加的線圈。例如當需要不同工作點但工作點較少時,這是有益的,但是在每個工作點處連續或者分散的適應是必須的。較緩慢的動作(例如，溫度補償)能夠借助磁化變化而發生，而實時的快速動作可與附加線圈的場疊加。有益地，設置至少一個具有一個或者多個電容器的電容器裝置。這對于一個或者多個磁脈沖提供了存儲能量的可能性，以便即使使用低功率的電源，在電容器放電之后也可觸發期望的磁脈沖。電容器裝置中的能量供應可增加系統的反應速率，此外較高的電壓加速了線圈的場的建立。同樣可能的是，借助于電容器裝置的充電電壓來確定磁脈沖的強度，而不改變脈沖持續時間。替代電容器裝置或除了電容器裝置之外，也可使用其他裝置，以便存儲用于至少一個脈沖的能量的至少一部分。能夠構想到例如例如線圈或者變壓器的電感蓄能器。一方面，磁裝置的磁體必須能夠在已經存在的磁路中產生高磁場強度，而在另一方面用于磁場反向所需要的能量應當不太大。可以想象的是，磁裝置的僅一部分(磁體)由硬磁材料制造并且其他部分由具有低磁阻(磁阻)以及具有高飽和磁通密度的材料制造。有益地，該磁體布置在線圈中或者緊鄰線圈布置，這是因為用于磁極反向的線圈場在此處最強，并且還可以最好的方式控制。但是同樣可能的是，由硬磁材料制造整個磁裝置，在這種情況下，相對較多的材料可用于產生場或者要由材料實現的磁性要求變得較低。有益地,磁體至少部分地包括這樣的材料,所述材料的矯頑力大于lkA/m( = 1000安/米)以及尤其大于5kA/m和優選大于10kA/m。尤其是,30kA/m、40kA/m或50kA/m或甚至100kA/m或150kA/m的矯頑力也是可能的。尤其優選地，磁體或者磁裝置至少部分地包括這樣的材料，所述材料的矯頑力低于1500kA/m ( = 1500000安/米)以及優選低于500kA/m和尤其優選低于200kA/m。矯頑力尤其優選地處于10kA/m和200kA/m之間的范圍內。優選地，磁裝置至少部分地包括例如鋁鎳鈷合金(AlNiCo)的材料磁鋼合金或由具有類似的磁性的材料。鋁鎳鈷合金是一種鋁、鎳和鈷的合金并且部分地具有其他元素(例如鐵或者銅)。永磁體可由鋁鎳鈷合金產生，該永磁體可通常具有O. 7到I. 2T之間的剩磁以及30到150kA/m或者更多的矯頑力。鋁鎳鈷合金磁體具有較高的矯頑力，并且相應地向外部磁場施加較高阻力，使得借助自然中所存在的天然場并不能在閉合磁路中實現磁極反向或者退磁。另一方面，與例如釹比較而言，矯頑力相對較低，因此相對較低能耗的退磁借助電磁體或者電線圈而是可能的。相對于其他的傳統磁性材料，鋁鎳鈷合金的另一個優點在于退磁曲線的廓線(在BH表中的第二象限)、較高的熱穩定性以及較好的化學特性。磁化強度依賴于磁脈沖的強度，而只要達到一定最小的脈沖持續時間就不依賴于磁脈沖的長度。最小脈沖持續時間被限定為，在可磁化材料達到對應于相應脈沖強度的磁化之后的一段時間。尤其是，該最小脈沖持續時間被理解為在一段時期之后，在該可磁化材料達到對應于相應脈沖強度的最大磁化之后的一段時間。在達到最小脈沖持續時間之后，具有同等強度的較長脈沖不再增加磁化。線圈的電流強度或者電容器的充電電壓可以用作磁脈沖強度的度量。該最小脈沖持續時間依賴于許多因素，例如磁路的影響形成渦流的構造和材料，該渦流抵消磁場的變化或者延遲該磁場的變化。在最小脈沖持續時間中，磁脈沖的強度可借助脈沖持續時間而被改變。磁脈沖的脈沖長度尤其是低于I分鐘，優選地脈沖長度低于I秒，尤其優選地低于10毫秒。對于磁體磁化的持續變化和設置，具有幾毫秒左右范圍內的脈沖長度的磁脈沖可能就足夠，磁體的設置磁化隨后幾分鐘、小時、天或甚至更長的時期持續有效，直到磁化借助下次磁脈沖而重新改變。磁體磁化中的持續變化的持續時間與磁脈沖的脈沖長度之比大于10，尤其是大于1000，并且可能更大。如果在較短時序中必須輸出多個磁脈沖以便改變磁體的設置磁化，那么由磁脈沖引起的磁體磁化變化的持續時間甚至可低于10。但是，這決不改變磁體的磁化狀態在沒有其它磁脈沖的情況下將繼續持續的情形。用于產生磁脈沖的該裝置通常限制最小脈沖持續時間，并且大約百分之一或者十分之一秒或幾毫秒或者更短范圍內的時間都是可能的。因為流動管施加相對較高的磁通阻力，因此較小的間隙高度是有益的。在O. 5到2mm范圍內的間隙高度已經被證明是合適的,在特定應用中甚至可想到O. I到10mm、或者O. 01到IOOmm的范圍。間隙長度大致取決于將達到的最大反作用力以及取決于流速。磁場中顆粒的鏈形成持續一定時間(停留時間，通常低于lms)。在這段時間中，對應于該磁場的壓差被建立。如果該間隙長度與停留時間和流速的積相比更短，這些顆粒在鏈形成完全結束之前流過該流動管。在這種情況下可實現的壓差顯著減弱，并且該系統并不有效地操作。由于結構測量，例如可以實現磁通線的成束，從而在間隙或者流動管中可能有甚至更高的磁通密度。在這種情況下，磁體或者流動管中的磁通密度的比值借助所充滿的區域的比值而受影響。在特定應用中，如果不僅磁場的強度而且磁場的形狀可在流動管中變化，那么這是有益的。如果例如使用該閥作為減震器，流動管可借助非均勻場而分成不同區域。沒有場或者僅僅非常低的場的區域被稱為通道部分，并且具有強場的區域被稱為阻塞部分。這些處于通道部分和阻塞部分之間的區域是過渡部分，其中磁場強度從低值升
高到高值。旁路或者通道部分的目的在于獲得力/速度廓線的零交叉，其中靜止活塞開始在低或較低的力下均勻移動，因而阻尼所發生的振動。 在低流速下，磁流變液僅流過該旁路。隨著流速升高，旁路中的壓力損失增加，從而磁流變液開始流到過渡部分的較大區域中。壓差越高，旁路變得越大，過渡部分變得越小。阻尼器的力/速度廓線通過該過渡部分變平。當達到臨界值時，此時在阻塞部分中達到并超過磁流變液的剪切應力，磁流變液在整個流動管中流動。因此，隨著速度進一步升高，壓力比之前以較小程度升高。首先在自行車減震器中這種表現(力/速度曲線的零交叉和拉平廓線)是期望的。首先，由于從低速范圍到高速范圍的平滑過渡，由于較好的路面接觸，減震器以較高的行程舒適以及增加安全而被區分。根據本發明的閥使得成為可能的是，不僅磁場的強度而且磁場的形狀可借助于脈沖而被改變，并且在沒有任何其他能量供給的情況下可被持續保持。例如當磁場產生裝置的多個線圈作用在磁體上，從而導致了局部的不同磁化，這變得可能。如果磁體在這種情況下處于流動管的緊鄰附近，那么這是有益的，因為該磁體的局部不同磁化因此在流動管中產生不均勻的磁場。相反，如果磁體和流動管在磁路中的不同位置處相互間隔開，那么這可以是有益的，磁體和流動管經由場導向元件(例如磁極)而彼此磁性連接。由于場導向元件，場可在流動管中變得均勻并且均勻作用，所述場在磁體中可能局部不均勻。首先，在多個磁場產生裝置共同作用在流動管上時，因而構造是尤其有益的。本發明還在于一種減震器，上述閥可用于減震器中或者減震器上，以便設置或者影響該阻尼。具有磁流變液的減震器可根據現有技術來構造，所述減震器可以在相對較少的費用的情況下被修整，以便能夠使用根據本發明的方法以及由此得到的優點。將至少一個閥整體形成到活塞中的減震器同樣是可能的并且優選的，該磁裝置布置在活塞中，并且圍繞活塞的缸體并不必是磁裝置的一部分，并且該磁場產生裝置能夠位于缸體的外側。本發明還涉及用于磁流變液的噴嘴，該噴嘴的設計大致對應于上述閥。噴嘴在此以最常用的術語表示這樣的系統，在該系統中，磁流變液的流在進入可磁化區域之前或者之后首先經歷截面的變化。截面的變化在這種情況下可例如借助于加寬或者變窄而實現，同時截面的變化可連續或者間斷。
在優選的改進中，磁裝置的單個區域具有不同的硬磁特性(例如，由于不同的材料或者不同的幾何形狀)，從而在場產生單元的相應磁場下，這些區域被分成具有固定磁化的區域或具有可變磁化的區域。有益地，磁場產生單元能夠布置或者設置為與磁裝置間隔布置，并且不與該磁裝置機械連接。該磁場產生裝置可以是分離的單元，該分離的單元必須連接到磁裝置或者使其處于其附近區域中，僅僅是為了磁裝置的磁極反向，并且在這種情況下充分的連接可以是磁耦合。在全部改進中，如果能量被無線傳輸，則這是優選的。例如傳輸可通過無線電而實現。在全部改進中，多個磁路可作用在流動管上，該磁場可在單個磁路中被不同地產生，例如借助于永磁體、可變的永磁體、線圈或它們的組合。
作用在流動管中的磁場可以是來自磁裝置和磁場產生裝置的任何數量和組合的單個磁場的總和。根據本發明的方法用于操作閥，其中由磁裝置永久產生并作用于至少一個流動管中磁流變液的磁場借助來自磁場產生裝置的至少一個磁脈沖而持續變化。優選地，磁脈沖由至少一個電線圈產生，該電線圈尤其是經由至少一個電容器來供給所需要的能量。優選地，磁脈沖由至少一個電線圈產生，用于脈沖所需的能量的至少一部分在中間存儲在電容器中。在該方法的改進中，用于使閥適用于相應操作狀態所需的能量取決于環境狀況，例如振動、熱量、壓力等，由于閥的操作狀態的變化或者適應不良而可能出現所述環境狀況。優選地，磁裝置的永久磁化強度可借助來自磁場產生裝置的磁脈沖的強度和/或持續時間而變化。在全部情況下，磁場可用作密封相對于彼此移動的部分，這是因為相應的流動差和壓差被設置。有益地，磁脈沖短于I分鐘、尤其短于I秒、具體地短于10毫秒。具體地，磁場產生裝置的可產生磁場強度足以用于將磁裝置的硬磁部分磁化而直到所述硬磁部分的磁飽和。優選地，磁裝置的磁場的至少形狀和/或強度借助來自磁場產生裝置的至少一個磁脈沖而持續變化。在這種情況下，脈沖還可借助于至少兩個獨立激勵的線圈被輸出。借助于阻尼的交變磁場或者至少一個磁脈沖能夠發生磁裝置的部分或全部退磁。為了抵消已存在的磁化，可采用具有衰減磁場強度的交變磁場。為此目的，一種優選的方式使用了阻尼的電諧振電路。但是可能的是，還使用一系列具有衰減強度并在每種情況下具有相反極性的單個磁脈沖，以便降低或者抵消磁體的磁化。諧振電路裝置可包括線圈和電容器，在這種情況下，磁場產生裝置的線圈還可以是該諧振電路的一部分。 在設計變形中，退磁的過程取決于磁體的瞬時磁化。例如,在磁體的較弱磁化的情況下，所述磁體的退磁可借助相應的弱脈沖來實現。具有衰減強度的交變磁場能夠以具有相對較低的強度開始，從而可以節省時間和能量。可能的是，磁裝置以直接的方式在一定時間間隔或者在限定數量的磁極反向之后被退磁，以便消除累計偏差。同樣可能的是，在磁化的任何變化之前，磁單元首先被退磁，以便設置所限定的初始狀況。磁脈沖能夠由控制裝置自動產生，或者能夠被手動觸發，以便改變磁裝置的磁化。在特定的情況下，在重量和空間方面的益處可通過采用剩磁和線圈的脈動而實現，該線圈并不總是必須帶電的。線圈的電線可具有較薄和較輕的尺寸，因為該電線在每種情況下僅僅在較短的工作時間內帶電。這可提供重量、空間需要和成本方面的益處。所以在考慮電線圈的脈動的特定應用中可以是有益的，所述電線圈可設計為比在其必須設計用于100%接通持續時間的情況顯著更小。線圈的加熱通常并不對脈動起作用，因為短暫的功耗峰值被線圈以及線圈周圍元件的固有熱容量而被緩沖。因此，非常高的電流強度可在繞組中被耐受或可使用較薄的線路，只要平均功耗在較長的時間段內保持是可 接受的即可。通常，在較小線圈的情況下，圍繞線圈的磁路也可是較小的，因此可以節省相當大量的結構空間、材料、重量以及成本。在這種情況下，僅僅用于單個脈沖的能耗增加，但是取決于應用這能夠被容易地耐受。在全部的改進中，實現無線供給功率是可能的。例如從電流源到功率電子器件或者從功率電子器件到線圈的功率供給能夠借助電、磁或電磁耦合(例如無線電鏈路)而實現。當涉及自行車時，功率供給能夠從外界例如經由配接站而實現。同樣可能的是，借助自行車上的能量源，將能量供給到全部消耗物(叉、后減震器、顯示器)。在滑雪靴、滑雪或移動電話或供給到傳感器的情況下，功率供給也可以類似的方式實現。借助無線電的能量供給可能比常規走線具有較低的效率。此外，限制了能量傳輸及其范圍。但是取決于應用，這些缺點并不會導致任何麻煩。有益的是，并不發生任何接觸磨損。能量傳輸通常防止極性反轉以及防短路，這是因為在次要側上僅僅存在有限的功率。此外，不可能出現電纜破裂，并且該裝置總體上是更便攜運動的。但是在這種改進中，在電容器中以中間方式存儲用于至少一個脈沖的能量是有益的。該系統的能量供給因此可具有較低的功率，這是因為脈沖的短功率峰值由電容器吸收。此外，也可使用間斷或脈動的能量供應。本發明的可能延伸階段是完全獨立的系統，該系統可無線供給能量。例如可想到的是，將減震器用于自行車，該自行車由輪胎上的至少一個較小磁體來供給能量。當車輪運動時，磁體移動經過該減震器或者減震器上的線圈。從而線圈中產生電壓，并且該電壓可存儲在電容器中用于下一脈沖。通常，因此會使用用于能量供給的任何期望的能量采集單元，例如，太陽能電池、熱電發電機或者壓電晶體。將振動轉換成能量的元件因此還可非常有益地用于供給阻尼系統。甚至在精密調節的阻尼中，通常某些振動仍舊被傳遞，所述振動可至少用于維持系統并且用于饋送控制以及用于數據獲取。如果因為阻尼的瞬間設置并不適合或者地形具有相應類型而使得換能器由較高振動來激勵，那么能量被轉換并存儲在電容器中。如果阻尼偏差持續足夠長或者足夠大，那么電容器中的能量足以將減震器調整到新的最優值。還能夠想到類似于電動牙刷的方案，在所述電動牙刷中，能量供給借助電感耦合而實現。在這種情況下，例如，獨立減震器單元的儲能器可電感地充電，其中損壞的電纜或者腐蝕或弄臟的接觸不會妨礙該充電操作。能量可通過磁共振而被傳輸較遠的距離。
本發明的其他優點或特征可通過參照所附附圖來闡述的示范性實施例而獲得。在附圖中圖I圖示了根據本發明的閥的示意圖；圖2圖示了在磁極反向期間的磁場強度的示意時間曲線圖；圖3圖示了貫穿根據本發明的閥的設計變型的橫截面；圖4圖示了貫穿作為減震器中活塞的設計變型的縱截面； 圖5圖不了另選閥的不意圖；圖6圖不了另選閥的另一不意圖；圖7以截面示意圖示出了另一閥；圖8以示意性透視圖示出了根據圖7的閥的活塞；圖9以示意性前視圖示出了根據圖7的閥的活塞；圖10以截面不意不了另一閥；圖11示出了在設置場強度期間根據圖10的閥；圖12圖示了具有根據本發明的減震器的滑雪板的示意圖；圖13圖示了閥的高度簡化示意圖，該閥可受控制回路臨時影響；圖14以截面不意圖的方式圖不了另一閥；以及圖15以截面示意圖以及以另一操作狀態圖示了根據圖14的閥。
具體實施例方式圖I示出了根據本發明的閥I的高度簡化示意圖。已經說明被描述為矢量的磁通線6，以便更加清楚地闡述功能。在流動管2的區域中，磁體或磁裝置7的磁場9能夠作用在磁流變液12上。在磁場9中，磁流變液12的顆粒30被定位并形成鏈，從而導致液體的粘性增加。該粘性借助有效磁場9的強度而可在寬范圍內根據需要被設置。磁流變液12可構造的剪切應力同樣取決于磁場9。如果流動管2中的壓差低于該剪切應力，那么防止流動。直到該極限，閥I都阻礙磁流變液12的貫通流。該流動管2與磁裝置7 —起形成閉合磁路，該磁裝置在此包括環導體5和鐵心3或磁體。有益地，磁裝置7至少部分地是鐵磁的并且抵抗低的磁通量阻力(磁阻)。在根據圖I的示范性實施例中，磁裝置7的僅鐵心3由硬磁材料組成，但是明顯的，磁裝置7的任何部分可至少部分具有硬磁特性。該鐵心3以由先前應用的磁脈沖10限定的方式來磁化。考慮到其硬磁特性，該鐵心持續地保持該磁化，由此其自身變成永磁體。磁場9確定了閥I的流阻，該磁場由鐵心3產生而不存在任何外部能量供給，并且被持續地保持而不需要供給任何進一步的能量。此外，存在磁場產生裝置8。磁場產生裝置8在此設計為電線圈4，并且在此圍繞該鐵心3。在許多應用中，所述磁場產生裝置8僅在外部操作狀況發生變化的情況下足以改變作用的磁場9 (參見圖2)，并且足以使所述磁場適應變化的狀況。為了改變該磁裝置7的磁化，借助于線圈來產生磁場31。取決于線圈電流的大小，線圈4產生相應的磁場31，該磁場31與該磁裝置7的磁場9疊加。源于線圈4或者磁場產生裝置8的短磁脈沖10足以將鐵心3永久磁化到任何期望值。脈沖10的脈沖持續時間34通常由磁場產生裝置8確定，因為例如該線圈電流4的上升時間比用于使磁裝置8的材料磁極反向實際所需的時間顯著地更長。因此，得到磁脈沖10的場強度借助脈沖持續時間34而被設置，所述脈沖持續時間34等于線圈電流的上升時間。磁脈沖10繼而限定了硬磁材料的永久磁化。磁化可持續地采用在零(退磁)和最大值(剩磁)之間的任何期望的值，或者根據磁裝置7的磁性在負最大值與正最大值之間磁極反向。優選的是，磁場產生裝置8的可產生場強度31比硬磁材料的矯頑力高。為了使得磁體7飽和，如果可由線圈4產生的場強度達到優選地大約5倍于與磁性材料相關的矯頑力的值或更多，則這是有益的。這確保了磁裝置7的任何磁化可以可靠且可再生地實現。
圖2示意性圖示了磁極反向操作。磁場強度9對比時間被描述，磁裝置7的場強度9用點來描述，并且磁場產生裝置8的磁場強度31用實線描述。磁裝置的磁場強度9在這種情況下從第一場強度9a升高到較高的第二場強度％。可以清楚地看出，在該圖形的左部中，磁場產生裝置8除了短脈沖10之外并未操作，并且其場強度31因此也為零。該磁場產生裝置的場并不需要用于正常操作，因此也并不需要供給能量。能量主要僅需要用于磁極反向，在這種情況下以便于增強磁單元7的磁化9。例如在這種情況下，磁體7的磁化9可借助于線圈4中的短電流脈沖而被增強，以便持續地增加閥I的流阻。盡管用于磁脈沖10的脈沖長度34僅僅是非常短并且可能在大約幾毫秒的范圍內，磁體7或者磁裝置7隨后持續具有高磁場強度9b，在磁脈沖10的相應磁場強度31的情況下，該高磁場強度甚至可使得所使用的硬磁材料飽和。需要注意的是，圖2中的曲線型式僅僅是示意性示出的。詳細地，脈沖10并不具有跳躍，而是具有上升時間，所述上升時間取決于磁路7和線圈4，并且在該上升時間之后設置場強度31，該場強度在給定先決條件下具有最大值。在線圈4的恒定供給的情況下，可借助脈沖持續時間34來設置在該上升時間內的脈沖10強度。從一定脈沖持續時間34，較長的脈沖10并沒有導致磁化9的任何進一步增加。該脈沖10的強度在這種情況下僅僅依賴于場強度31，該場強度通過線圈4的供給而能夠變化。該線圈電流例如借助供給電壓的大小或者(在恒壓的情況下)借助PWM調制而能夠被設置。可以想到的是，結合這些可能性并且借助脈沖持續時間34和場強度31來改變脈沖10的強度。脈沖10并不必須是矩形的，而是可以具有任何曲線形式，例如正弦曲線(半波)或者鋸齒形。尤其是，還能夠構想到電容器放電的曲線形式。此外，圖2在圖形的右部示意性圖示了如下情形，在該情形中線圈4也可用于激活磁場9的時間改變。如果線圈4僅僅通過較低且例如時變的磁場31a(這在圖2的右部中用實線示出)而被作用，那么整個激活的磁場9a或者9c相應地受影響，并且根據該線圈的極化而被增強或削弱。激活的磁場9的動態作用因而也是可能的，而并不改變硬磁材料的磁化。從圖2中清楚可見，相比于需要持續電流的常規系統，節能是顯著的。這種節約也是依靠于磁極反向的頻率。然而，甚至在頻繁磁極反向(例如按照秒的速度)的情況下，該功率和能量需求比根據現有技術的類似減震器的情況要低。如果磁極反向僅僅在需要時被致動，例如在減震器的情況下當路面性質改變時，與其他系統比較，更清楚地顯著反映出該優勢。磁裝置7的磁化借助反極性的磁脈沖10而可被削弱或者磁極反向。退磁也可通過削弱交變磁場而產生，在這種情況下，交變磁場可包括具有變化的極性以及具有減小的幅值的正弦曲線半波、或者任何其他脈沖形狀。圖3示出了穿過根據本發明的閥I的設計變型的橫截面，為了清楚起見，示出了磁 場9的磁通線6。在流動管2的區域中，磁通線6實際上垂直地(法向于磁極面16)穿過間隙27，并且與磁流變液12的流動方向法向地起作用。該流變作用因而達到其最大值。該中心鐵心3包括硬磁材料，并且沿所示的磁通線6的方向被磁化。直接靠近鐵心3的是流動管2和2a，該流沿垂直于附圖紙面的方向流過該流動管。圍繞閥I的環導體5 —方面用作流動管2、2a的邊界，另一方面用作磁場的回路。磁裝置7包括鐵心3和環導體5，線圈4以及絕緣體11也設置在閥I中。剩余間隙27用作流動管2和2a。有益地是，由硬磁材料僅僅制造磁裝置7的一部分，該部分對于能夠在磁裝置7的剩余部分中以及流動管2中維持特定磁場強度9和磁通密度而言是必須的。例如，鐵心3的僅僅一部分可由鋁鎳鈷合金形成，并且其余部分可包括另一鐵磁材料。也可能的是，由具有硬磁特性的材料制造整個磁裝置7。例如，如果鐵心3和環導體5由硬磁材料制造，那么它們各自的矯頑力能夠比鐵心3的僅僅一部分包括硬磁材料的情況更低。在根據圖3的描述中，線圈4圍繞該鐵心3并且可用作磁場產生裝置8，線圈4可在所述鐵心3的兩側上看到。線圈4的磁場31疊加磁裝置7的磁場，并且就相應強度來說，可永久改變鐵心3的磁化。磁場31的稍微疊加能夠類似地由線圈4產生，該磁場31的稍微疊加并不永久改變磁裝置的磁化。在這種情況下，借助于激活的磁場9，該閥I的工作點被固定，以及工作點區域中的較小和快速校正能夠借助線圈4的相對較低能量消耗而實現。此外，絕緣體11橫向界定流動管2和2a且并不磁傳導或者較差地磁傳導，該絕緣體設置在鐵心3的兩側上。該絕緣體11的材料對磁通量施加了較高的阻力，因此磁通量在鐵心3和環導體5內的大部分被傳播、并且盡可能垂直地穿過流動管2和2a。在根據圖3的方案中，該閥I由環導體5、接收其中的鐵心3、線圈4和磁絕緣體11以及流動管2和2a所組成。例如，環導體5可被設計為壓力體并且整體形成到線路系統中，在該線路系統中，閥I可用于控制該流。但是，根據該方案的閥I也可例如用在阻尼器13或減震器的活塞14中。在這種情況下有益地是，阻尼特征可借助于電流脈沖10而改變，因此可在沒有能量供給的情況下持續保持該阻尼特征。圖4示出了穿過磁流變減震器13的區域的示意性縱向截面，為了更好理解，磁通線6再次被不出。磁裝置7在此由硬磁鐵心3、磁極帽16以及環導體5組成。該硬磁鐵心3取決于磁化而產生磁場9，也就是說該硬磁鐵心是可設置的磁體。在此同樣適用的是，磁裝置7的任何期望部分可完全由硬磁材料組成，或者僅僅部分由硬磁材料組成。靠近鐵心3的磁極帽16將場傳導到流動管3，磁場9可通過該流動管在磁極帽16的區域中穿過。磁場9經由環導體5返回到活塞14的相反側。鐵心3由電線圈4圍繞，電線圈4可借助磁脈沖10而永久改變鐵心3的磁化。如果采用零與最大可能磁化(剩磁)之間的任何值或者是其極性反向，那么在這種情況下可取消磁化。
與激活的磁場9相關，在流動管中出現流阻，并且相應地抑制了活塞14的運動。活塞14相對于環導體5的相對運動通過活塞桿15傳遞。活塞桿15中示意性示出的是連接電纜17，電纜可連接到線圈4，以供應并傳遞傳感器25的傳感器數據。同樣示意性描述的控制裝置18可包括控制和調節元件、能量源24、傳感器25、電容器裝置24a或者諧振電路裝置26。在根據現有技術的減震器中，嘗試將材料的保留剩余磁化強度保持為盡可能低。剩余磁場將增加無電流狀態下的流阻，從而減小減震器13的設置范圍。此外，該剩余磁場對抗快速的磁極反向，并且這可降低減震器13的響應時間。圖4中描述的減震器13相比于現有技術具有硬磁材料以便獲得磁場9，該磁場由于其磁化而持續存在并且能夠根據需要被設置。甚至在無電流狀態下也保持減震器13的現有設置，直到該設置由線圈4借助于磁脈沖10而被改變。相比于現有技術，圖4中描述的減震器13提供實質優點僅僅在減震器13的調整期間需要能量；否則以完全無電流的方式實現操作。此外，磁流變液的使用提供了另外的優點，例如快速反應時間、較寬的調整范圍、耐用的構造、不存在移動的機械設置元件、電激活能力等。在典型的應用中，在減震器僅僅在必要輪廓方面變化(例如在自行車減震器的情況下地面變化)時被調整的情況下，與根據現有技術的減震器相比，節能是非常高的。確切地相對于移動式應用，在該移動式應用中，該系統重量和使用時間是重要的，較小的電池和顯著較長的操作時間可以是十分決定性的技術優勢或者使得第一次使用是可能的。為了密封減震器殼體中的減震器活塞14，可設置活塞環作為密封件。但是，還可能的是，磁裝置7的磁場自身或另外附設磁體的磁場確保了相對于減震器殼體而完全密封，這是因為該磁裝置7的磁場9導致在磁流變液12中形成顆粒30的鏈，以便產生減震器殼體與布置在其中的活塞14之間的充分密封。圖5和6圖示了另一示意性示范性實施例,兩個電線圈4、4a(圖5)和三個電線圈
4、4a、4b (圖6)用于結合相應的鐵心3、3a和3b。該兩個示范性實施例共同具有以下事實它們在其強度以及在其形狀方面都可改變流動管2中的激活的磁場9。圖5中設置了中心流動管2，C形元件32和32a設置在兩側，并且C形元件32和32a都產生環導體。在這種情況下，左半部33和右半部33a首先被認為是分開的。在右半部33a中的鐵心3a所產生的磁場是由環導體5a所引導直到流動管2，該流動管在此具有間隙狀設計。流動管2中設置有磁流變液12，該磁流變液在右半部33a的區域中在此暴露于由磁裝置7產生的強的磁場。阻塞部分21由此被產生在右半部33a，并且在此最大程度地阻尼該流。流動管2的左半部33大致受第二鐵心3的磁場影響。在此在示范性實施例中，較弱的場通過左鐵心3產生或者以相反于來自鐵心3a的場的方式被極化，這也可以從磁場的磁通線的密度清晰地圖形獲得。來自右鐵心3a的場的一部分由此借助左鐵心3而短路，并且在流動管2的左區域中不存在場，從而磁流變液12可不受影響地在該區域中流動。在流動管2的中間，形成了過渡部分20，在該過渡部分中，該磁場向右增加。取決于流動介質的壓差，該流動介質僅僅流過通道部分19、附加地流過過渡部分20區域或者流過整個流動管2。例如在減震器13中使用時，這可形成特定的減震器特性曲線，該特性曲線可借助來自線圈4、4a的磁脈沖10在較寬的范圍內被調整。 在圖5中并未描述鐵心3、3a的其他磁化，例如兩個鐵心3、3a的同等強度且單極的磁化，該同等強度且單極的磁化在整個流動管2中產生具有可變強度的均勻磁場。磁場9可借助磁裝置7的設計以及鐵心3、3a的磁化而在形狀和強度方面適用于較寬的范圍內，從而任何期望的流阻/速度特性曲線實際上由閥I產生。鐵心3、3a的任何部分或者環導體5、5a的任何部分可由硬磁材料制成，但是由線圈4和4a纏繞的區域最適于由硬磁材料制成，這是因為在該區域可實現特別高和均勻的磁場。圖6圖示了具有三個鐵心3、3a和3b以及具有相應電線圈4、4a和4b的示意性方案，由于各個磁化的不同設置，獲得對于流動管2的最多樣可能的狀況。鐵心3、3a和3b的各個磁場的和得到總場9，該總場9充斥該流動管2。在這種情況下，如圖5所示，得到磁場9的形狀和強度可受影響。這里右鐵心3是主要鐵心，并且其確定了磁裝置7的場的基本強度。該左側鐵心3a、3b較小且作為控制鐵心可影響流動管2中的磁裝置7的場。如果控制鐵心3a、3b與該主要鐵心3被同樣地極化，那么流動管2在其中主要為均勻的磁場，該磁場的強度取決于全部鐵心3、3a和3b的磁化。如果控制鐵心3a和3b相對于主鐵心3具有相反極性，那么能夠在流動管2中形成非均勻的磁場。如圖5中所示的，因而可形成不同的部分(例如通道部分19，過渡部分20和阻塞部分21)。這些部分的形狀取決于各個鐵心的磁化并且可在較寬范圍內被設置。同樣可能的是，兩個控制鐵心3a和3b具有相反的極性(在這種情況下，那么一個鐵心與主要鐵心3仍具有相同的極性)。閥特性曲線的設置范圍因而可進一步擴大。相比于圖5，硬磁材料必須布置在線圈4、4a和4b的區域內，以便所限定的磁場在無電流狀態下可在流動管2中被產生。但是，另選地，環導體5可在直接靠近該流動管的子區域中具有硬磁特性。圖7至9圖示了另一示范性實施例，其中該磁場用作用于活塞14的密封件。該示意性說明示出了活塞14，或者示出了活塞的該部分，該部分相對于彼此密封該活塞的兩側。相同的構造還用作簡單的閥1，其中可以省去另一流動管。在這種情況下，間隙作為流動管2存在于活塞14與缸體35之間。該間隙可延伸越過活塞14的整個圓周，或者僅僅越過該圓周的子區域。取決于用作閥還是用作密封件，從一個活塞側到另一活塞側的流阻或者可阻塞的壓差可借助磁場的強度而變化。間隙或流動管2與傳統密封件相比減少了摩擦，并且用作泄壓裝置，或者在具有剩磁或者具有僅僅一個線圈4的情況下用作可變的過載保護。環形間隙42在此是受控流動管2，從而形成簡單的閥I。在借助磁流變液(MRF) 12或者鐵磁流體的應用中，容積(例如高壓室38)借助于磁場可相對于第二容積(例如低壓室39)被密封。可相比于傳統密封件而由此實現非常低的摩擦，這例如在直線活塞運動或旋轉軸的情況下是有益的。在實際實施例中，相比于橡膠 密封件，僅僅測量到一半的排擠力(displacement force)。在特定的應用中，在下述情況下尤其有益的是，MDR當其達到一定壓差的時候穿過并且一旦壓力峰值降低就立即再次阻塞。因而，保護系統不會過載，或者密封件展現安全閥I的功能。如果密封件的磁場借助具有可變磁化的材料而產生，供MRF穿過的壓差也可借助磁化而被設置。圖7中以截面圖示出的示范性實施例示出了具有磁密封件的閥I的構造。活塞14在此由活塞桿15構造成，該活塞桿由鐵心3圍繞。兩個外圍鐵極16設置在徑向更向外，線圈4接收在鐵極上。例如借助中空的活塞桿15實現功率供給，或者從外界借助無線方式來實現功率供給。磁絕緣體11徑向地設置在磁極16之間并位于外側。磁性絕緣體11可同時用作支撐環36和/或用作導向環。徑向位于內部的是鐵心3，并且該鐵心3至少部分地包括硬磁材料。磁路的任何元件(例如鐵極16)在此可至少部分包括硬磁材料。在極化的狀態下，該鐵心3產生了磁場9，該磁場在圖7的上部區域中用磁通線6描述，并且該磁場借助MRF徑向靠近活塞14的外面。在該區域中，MRF加厚以便從一個活塞側38到另一個活塞側39提供密封功能。在該區域中，防止MRF的流升高到一定壓差，該壓差取決于磁場的強度。在過載下(比期望或者預設額定值更高的壓力或者過大壓力)，環形間隙42的整個區域穿透，但是僅僅直到該設置的最高壓差下沖為止。相比于機械過載系統，非常快速的反應時間以及整個流動管2的打開是有益的。此外，沒有機械地移動的部分會磨損該流動管2。硬磁材料的磁化可借助于線圈4而被改變。單個短脈沖足以永久改變硬磁材料的磁化，因而采用最大可阻塞的壓差。描述的該構造可作為磁性密封件而成為較大活塞單元的一部分，或者如所示地用作單個活塞14。可能的簡單活塞構造省除另一流動管或者可以另一方式受影響的管，并且使用具有MRF的徑向外部間隙作為流動管2。也可方便地采用該構造來用于密封主軸、線性導向件或者具有任何形狀的流動管。多個描述的構造可組合成較大的多極活塞單元，例如以便增加可阻塞的壓差。優選地，該磁場經由該環形間隙42而不是經由缸體35來閉合，因為在這種情況下該缸體35可由非導磁性材料(例如鋁或者塑料)制造，并且因此可具有比具有鐵磁材料大致更輕質的構造。該磁場努力經由支撐環36形成MRF的“緩沖器”，從而活塞14也自動地居中。鐵磁缸體35由密封件的磁場吸引，并且可離心/偏心地布置，這會增加基本的摩擦和磨損。在這種情況下，采用具有支承鼻部37的支撐環36是合適的。如果采用這種導向件和支撐元件的話，具有鐵磁缸體的構造也是方便的。此外，活塞14可在兩側面上經由連續活塞桿15被支撐/導向。圖9以前視圖示出了具有支撐環36的活塞14。足以形成流動管2的間隙保持各個支承鼻部37之間。 與根據現有技術的傳統閥相比，具有該構造的根據本發明的閥I具有大致更好的能量平衡和熱經濟性。為了設置所期望的磁化，該線圈4必須產生磁脈沖僅一次。然后磁化被持續保持并且沒有提供任何其他的能量。該密封件或者該閥I的可能較低的能量消耗通常是有益的，尤其是在便攜式應用中。與傳統密封件(例如O形環)相比，具有根據本發明的構造的密封件具有大致較低的摩擦和相應更好的粘/滑表現。此外，表面并不必須具有如傳統密封件那樣如此高的容差和表面特性。圖10和11示出了能夠相比于圖7-9的構造。該磁裝置7具有由硬磁材料制成的鐵心3并且具有鐵極16，該磁裝置位于缸體35的內部并且經由非磁性套筒11連接到活塞桿15。圖10示出了正常操作狀態下(也就是說，在具有相同特性(阻塞壓力或者流阻)的操作期間)的構造。硬磁材料的磁化是不變的。由于鐵心3的各自磁化而產生的磁場9經由磁極16徑向向外傳導到流動管2，在該流動管2處所述磁場經由MRF而閉合。圖11示出了磁極反向期間的圖10的單元。為此目的，磁場發生單元8可能位于缸體的外面，并且磁場發生單元8是必須的。磁場產生裝置8位于缸體35的外面并且借助該缸體而作用在磁裝置7上。在這種情況下，外部和內部磁極16大致彼此相對地布置，從而由磁場產生裝置8產生的磁場31借助鐵心3來閉合。在這種操作狀態下，鐵心3的磁化可經由磁脈沖10而改變。在磁極反向期間，非磁性缸體35構成對于磁場而言的附加阻抗，但是該附加阻抗借助較大的線圈4或較強的脈沖而被補償。為此目的，位于缸體35外面的鐵極16由缸體35屏蔽，并且在正常操作中并不構成用于磁裝置7的磁短路。磁通線6的全部或者至少大部分在流動管2中閉合。該構造的優點在于，線圈4的能量供給能夠以簡單的方式實現，這是因為線圈處于外面并且相對于該功率供給不可動。此外，所發生的功率損耗以簡單的方式消散。該活塞14并不總是必須位于磁場產生裝置8的徑向內部，兩者可相對于彼此運動。磁化的變化然后優選地以特定相對位置而實現。可以設想的是，磁場產生裝置8屬于外部單元，在正常操作期間該外部單元并不必須連接到閥I。外部單元僅僅對于改變磁化而言是必須的，例如用于設置特定阻尼力；而在正常操作中，該閥I在沒有該單元的情況下運行。這可以使明顯的優點，首先在便攜式單元的情況下，這是因為結構空間和重量可因此顯著地減小。相似于具有可再充電電池的系統，充電器或者外部單元僅僅對于充電或者對于調整磁化而言是必須的。充電器或者磁場產生裝置8并不始終必須被攜帶并且還可用于各種系統。因為磁場產生裝置8并不必須牢固地連接到活塞14，因此運動的質量可保持非常低。該構造因此適于具有非常快速的響應表現的動態應用。由于較小活塞14，構造空間和重量可被節省，此外例如對于同一安裝長度，可實現更大的升程。能夠設想到最易變的可能方案，總是相對于磁場產生裝置8進行運動。此外，提供了以下變型-活塞14運動并且缸體35固定對于磁極反向，活塞應定位在特定位置處。-活塞固定并且缸體運動磁極反向可能與位置無關。 -活塞和缸體都運動磁極反向在特定活塞位置是便利的。在磁極反向可能僅僅與特定活塞位置相關的方案中，傳感器可檢測當前的活塞位置。在這種情況下，可能將磁場產生裝置8的現有線圈4用作傳感器。取決于該申請，線圈4可在這種情況下被動地檢測運動的已磁化活塞14的磁場6，或者主動地產生較弱的磁場，該較弱的磁場也根據活塞位置而受到非磁化的活塞影響。該實施方式的另外的優點是-磁場產生裝置8位于外面，從而活塞14可具有非常輕質的設計，進而表明較低的移動質量。因此，獲得更好的響應表現。-活塞14可具有不具有線圈4的較短結構，這繼而降低了質量并導致了較低的結構高度或者更大的升程。-線圈4的功耗在活塞/缸體單元外面產生，從而可以容易地驅散所產生的熱量。-到運動部分的功率供給并不是必須的，從而提供了一種簡單且穩健的構造。-多個致動器可借助于一個電線圈4被磁化或者磁極反向。-安全的磁極反向也可能在危險位置之外，例如在防爆炸位置處或者處于具有化學侵蝕介質的區域中。使用用于磁裝置7的磁極反向的外部單元的另一種可能是防止篡改或者破壞。與"磁力開關"相似的方式，外部磁場產生單元8可防止未被授權的人員操作應用或者改變設置的情形。用作具有不同壓力的兩個MRF室之間的適應性流動管2是有益的。可獲得非常簡單的構造，例如可易于用在滑雪板中。舉例來說，圖12示出了具有減震器13的滑雪板50，該減震器13具有根據本發明的構造。相同的原理也可用于自行車、假肢、健身器材和更多領域中的減震器13。滑雪板50的運動或變形在此以直接的方式傳導到該減震器13，該減震器將該運動或變形轉換從而阻尼該運動或變形。相比于通過可變形(彈性)元件的阻尼，具有根據本發明的構造的活塞/缸體減震器13能夠一致、快速并且簡單地調整，并且可適于較寬范圍內。尤其是，長期穩定性(整個壽命上的可再生性)比可變形元件的情況要高很多。根據現有技術的滑雪板隨著每個運行日而變軟(材料疲勞)，甚至在大約50運行日之后，該預緊幾乎是完全喪失。而在活塞/缸體減震器13的情況下并不是如此。取決于瞬時運行形式、滑雪道的特性、溫度以及其他參數，該減震器13可被調整或設置，并且該設置能夠被無電流地保持。由于剩磁，電氣調節能夠在非常低的能量需要下變得可能，但是該電氣調節快速且連續。相對于滑雪板50確切地說，如果阻尼的設置完全自動實現而并不需要使用者必須采取行動，那么這是非常有益的。例如，在從較深的雪到被較好準備的滑雪道的變化中，滑雪板50的表現將改變，而不需要滑雪者必須停止并移除滑雪板以進行任何機械設置。圖13示意性示出了可能的構造，其中，該流動管2中的磁場并不快速改變，硬磁材料的電流磁化不被改變。因此，動態場變化變成可能，而并沒有磁裝置7的任何磁化變化。多個磁路可作用在同一流動管2上。這允許磁場借助剩磁基于工作點設置而變化，并且可比直接剩磁構造明顯更快，但是始終比沒有剩磁的構造需要明顯更少的能量。鐵心3至少部分地由硬磁材料組成，例如鋁鎳鈷合金。鐵心3的磁化可借助于源于剩磁線圈4的脈沖而被改變，并且在磁裝置7中產生磁場9，該磁場在流動管2中作用在 MRF 12 上。該磁裝置7在圖13中的右側將向磁通量提供另選路徑，該另選路徑被控制間隙43中斷。磁通線6因而可經由流動管2閉合在左側(流動側)，或者經由控制間隙43閉合在右側(控制側)。在無電流的基本狀態中，流動管2中的磁化的整個部分或者至少一大部分將產生作用。這在當流動側的磁阻顯著低于控制側的磁阻時被實現。控制線圈4a位于控制側上，并且可影響該控制側的磁通量。取決于控制線圈4a中的電流通量,鐵心3的部分或甚至整個磁通量可在控制側磁路中流動，從而流動管2中的磁場可被減小，而不改變鐵心3的磁化。同樣可能的是，借助于控制線圈4a來加強鐵心3的磁場，以便在流動管2中獲取與無電流的基本狀態相比更強的磁場。當鐵心3的磁化借助于剩磁線圈4改變時，也可采用控制線圈4a。一方面，所述控制線圈可增強剩磁線圈4的作用；另一方面，所述控制線圈可補償磁場在控制側上的一部分，該部分是磁化所必須的，從而盡管存在磁化脈沖10，但是在流動管2中沒有發生磁場變化或者僅發生較小的磁場變化。一個可能的應用實施例是自行車減震器或者滑雪板減震器，其剩磁對應于當前地面。硬磁材料被磁化，使得例如該減震器13正確地被設置用于在森林中或者深雪中運行，并且有效地防止了平均沖擊的發生。自發產生的偏差(例如由在較大樹根或者駝峰上滑行導致的非常硬的敲擊)可在沒有磁極反向的情況下被快速補償。但是如果地面變化，減震器13的(能夠無電流保持的)工作點可通過不同的磁化來調整。圖14和15示出了根據圖7的閥I的設計變型。在這種情況下，處于磁極16之間的鐵心3由具有不同磁性的硬磁材料制造。在描述的實施例中，鐵心3的徑向內部區域44由NdFeB組成而徑向外部區域由鋁鎳鈷合金組成。在描述的方案中，鐵心3部分地由固定的永磁體3a(確切地說，該內部區域44)并且部分地由可變永磁體3b (確切地說，外部區域45)組成。也可使用其他硬磁材料，但是這些硬磁材料必須具有彼此不同的磁性。同樣可以構想到如下的應用，在該應用中使用同一材料，但是磁性經由該材料的尺寸而變化。在圖14中，鐵心3的區域44和45被磁化為具有相同的極性。由此出現的磁場9可經由磁極16徑向向外傳導到流動管2，在流動管處所述磁場借助MRF 12閉合。電線圈4和磁絕緣體11布置在磁極16之間。圖15示出了圖14的處于另一操作狀態中的閥I。鐵心3區域的磁化借助來自線圈4的磁脈沖10來改變。在這種情況下，具有可變磁化3b的外部鐵心區域45的極性已經改變，使得該極性現在與具有固定磁化3a的內部鐵心區域44的極性相反。兩個鐵心區域44,45的磁場9具有近似相等的強度，但是具有不同的極性，以便所述磁場借助磁極16閉合，而不影響流動管2。根據具有可變磁化3b的外部鐵心區域45的磁化，也可產生在流動管2中最大磁場強度9(圖14)與最小磁場強度9(圖15)之間的中間位置。在這種情況下，具有可變磁化3b的外部鐵心區域45將具有固定磁化3a的內部鐵心區域44的磁場的任何部分短接，或者增強該部分。該構造的優點是，相對較少的材料必須被磁性反向，以便改變流動管2中的磁場。因此可在需要較少能量的情況下更快地實現磁性反向操作。
借助非常少的材料(借助例如NdFeB的材料)可產生非常強的磁場，從而磁裝置7變得較小。此外，線圈4也可變小，這是因為該線圈必須使得更少的材料磁性反向。構造空間和重量因而也被節省。如果該構造被構造成使得線圈4能直接作用在具有可變磁化3b的鐵心區域45上，則這是尤其有益的。例如，如果活塞14從內部徑向向外構造如下具有可變磁化3b的鐵心區域45 (鋁鎳鈷合金)、線圈4、具有固定磁化3b的鐵心區域44 (NdFeB)。然而，也可設想出其他的構造變型，其中所描述的元件以直接接觸的方式被安裝或者彼此間隔開地被安裝。此外，影響流動管2中的磁場的其他元件(例如線圈4、磁極16、控制間隙43等)也可被布置在磁裝置7中。附圖標記I閥
2、2a流動管
3、3a、3b鐵心
4、4a、4b線圈
5、5a環導體
6磁通線
7磁裝置
8磁場產生裝置9、9a、9b、9c 磁裝置的磁場 10線圈的磁脈沖
II絕緣體
12磁流變液
13減震器，減震器殼體
14活塞
15活塞桿
16磁極
17連接電纜
18控制裝置
19通道部分
20過渡部分
21阻塞部分23間隙寬度
24、24a蓄能器，電容器
25傳感器
26諧振電路裝置
27間隙30顆粒
31、31a磁場產生裝置的磁場
32、32aC形元件
33左半部33a右半部
34脈沖持續時間
35缸體
36支撐環
37支承鼻部
38高壓室
39低壓室
40間隙
41管邊界
42環形間隙
43控制間隙
44內部區域
45外部區域50滑雪板
權利要求
1.一種用于磁流變液(12)的閥(I)，所述閥具有至少一個流動管(2)，所述磁流變液(12)能夠流過所述流動管并且所述流動管能夠暴露于可變磁場(9)，使得所述流動管(2)的流阻能夠借助所述流動管(2)中的所述磁場(9)設置，所述磁場(9)能夠由磁裝置(7)永久產生，所述磁裝置至少部分地包括硬磁材料，所述閥的特征在于，所述磁裝置(7)的磁化能夠由來自磁場產生裝置(8)的至少一個磁脈沖(10)永久改變，以便永久改變作用在所述流動管(2)中的所述磁場(9)，并因此改變所述流動管(2)的流阻。
2.如權利要求I所述的閥(I)，能夠借助來自所述磁場產生裝置(8)的至少一個磁脈沖(10)將所述磁裝置(7)的永久磁化設置為零與剩磁之間的任何期望值，并且具體地，所述磁化的極性是可變的。
3.如前述權利要求中至少一項所述的閥(1)，其中，能夠由所述磁裝置(7)產生永久靜態磁場(9)，所述磁場能夠與所述磁場產生裝置(8)的動態磁場疊加，而所述永久磁場(9)不會由此改變。
4.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，所述磁場產生裝置(8)包括至少一個電線圈(4)。
5.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，設置有至少一個電容器裝置(24)，以便使得用于產生至少一個磁脈沖(10)的能量可用。
6.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，設置有至少一個蓄能器(24)、尤其設置有電池，以便使得用于產生至少一個磁脈沖(10)的能量可用。
7.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，設置有控制裝置(18)，以便以被控制或被調節的方式輸出所述磁場產生裝置(8)的磁脈沖(10)。
8.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，設置有至少一個傳感器裝置(25)。
9.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，設置有諧振電路裝置(26)，以便能夠產生用于退磁的衰減的交變磁場，在這種情況下所述交變磁場能夠包括具有變化的極性和減小的幅值的任何單個脈沖，所述單個脈沖例如是正弦曲線、矩形或者鋸齒形的單個脈沖。
10.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，至少一個流動管(2)設計為筆直或者彎曲的淺間隙(27)。
11.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，所述磁裝置(7)至少部分地包括硬磁材料，該硬磁材料的矯頑力大于lkA/m、尤其大于5kA/m、優選地大于10kA/m。
12.如前述權利要求中至少一項所述的閥(1)，其中，所述磁裝置(7)至少部分地包括這樣的材料，該材料的矯頑力小于1000kA/m、優選地小于500kA/m、以及尤其優選地小于100kA/m。
13.如前述權利要求中至少一項所述的閥(1)，其中，該磁裝置(7)至少部分地包括這樣的材料并且構造成使得能夠在所述流動管(2)中產生至少0. 3T、尤其至少0. 5T的磁通密度。
14.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，所述流動管(2)能夠暴露于不均勻的磁場。
15.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，所述磁裝置(7)和/或所述流動管(2)中的所述磁場(9)的形狀和強度能夠永久保持，并且能夠由來自所述磁場產生裝置(8)的至少一個磁脈沖(10)改變。
16.如前述權利要求中至少一項所述的閥(I)，其中，所述流動管(2)、所述磁裝置(7)的一部分、或者所述磁場產生裝置(8)的橫截面積或長度能夠相對于彼此移動。
17.如權利要求I所述的閥(I)，所述磁裝置(7)的各個區域具有不同的硬磁性質，所述不同的硬磁性質例如由不同材料或者不同幾何尺寸引起，從而使得在磁場產生單元(31)的相應磁場的情況下，這些區域被分為具有固定磁化的區域或具有可變磁化的區域。
18.如權利要求I所述的閥(I)，磁場產生單元(31)能夠與所述磁裝置(7)間隔開并且不機械連接到所述磁裝置(7)。
19.一種用于操作閥(I)的方法，其中，由磁裝置(7)永久產生并且作用在至少一個流動管(2)中的磁流變液(22)上的磁場(9)能夠借助來自磁場產生裝置(8)的至少一個磁脈沖(10)永久改變。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述磁脈沖(10)由至少一個電線圈(4)產生，所述電線圈尤其借助至少一個電容器(24)來供應所需能量。
21.如權利要求19和20中至少一項所述的方法，其中，所述磁脈沖(10)短于I分鐘、優選短于I秒鐘、尤其短于10毫秒。
22.如權利要求19至21中至少一項所述的方法，其中，能夠由所述磁場產生裝置(8)產生的磁場強度(31)足以將所述磁裝置(7)的硬磁部分磁化直至其磁飽和。
23.如權利要求19至22中至少一項所述的方法，所述磁裝置(7)的所述磁場(9)的形狀和強度能夠借助來自所述磁場產生裝置(8)的至少一個磁脈沖(10)永久改變，所述磁場產生裝置(8)包括至少兩個能夠獨立激活的線圈(4、4a)。
24.如權利要求19至23中至少一項所述的方法，其中，所述磁裝置(7)的退磁借助衰減的交變磁場或者借助至少一個磁脈沖(10)來實現，該交變磁場包括具有變化的極性以及減小的強度的任何單個脈沖，例如正弦曲線、矩形或者鋸齒形的單個脈沖。
25.如權利要求19至24中至少一項所述的方法，其中，傳感器(25)用于直接或間接確定所述磁裝置(7)的磁化，并且這些傳感器(25)能夠被控制裝置(18)使用，以便確定待產生的磁脈沖(10)的強度。
26.如權利要求19至25中至少一項所述的方法，其中，所述磁脈沖(10)能夠由控制裝置(18)自動產生或者被手動觸發，以便改變所述磁裝置(7)的磁化(9)。
27.如權利要求19至26中至少一項所述的方法，其中，使得閥(I)適用于相應操作狀態所需要的能量取決于環境狀況，所述環境狀況例如是能夠由所述閥(I)的操作狀態的改變或者適應不良而導致的振動、熱量、壓力等。
28.一種減震器，至少一個如權利要求I至16中至少一項所述的閥(I)用在該減震器中或該減震器上以便設置阻尼。
29.一種減震器，其中，閥(I)整合到活塞(14)中，磁裝置(7)位于所述活塞(14)中，并且缸體(35)不必是所述磁裝置的一部分，并且磁場產生裝置(8)定位在所述缸體(35)外。
全文摘要
一種用于磁流變液(12)的閥(1)包括流動管(2)，磁流變液能夠流過該流動管并且該流動管能夠暴露于可變磁場(9)，因此流動管的流阻可借助流動管中的磁場來設置。磁場能夠由至少部分地包括硬磁材料的磁裝置(7)永久產生。磁裝置的磁化可借助來自磁場產生裝置(8)的磁脈沖而永久改變，以便永久改變作用在流動管中的磁場，并因此改變流動管的流阻。本發明的閥僅需要用于改變設置的能量，而能夠在不供應能量的情況下持續保持特定設置。
文檔編號F16F9/53GK102782358SQ201080059025
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者于爾根·波賽爾, 斯特凡·巴特洛格, 赫爾諾特·埃爾森索恩 申請人:因文圖斯工程有限公司