銳角磁力阻尼器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種銳角磁力阻尼器；包括定子勵磁體及轉子銳角磁力體；所述定子勵磁體包括有外圈，及從外圈所向內延伸的多對勵磁磁極；所述轉子銳角磁力體包括有內圈，從內圈向外呈放射狀分布的多個V型結構；相鄰V型結構的相鄰兩臂連接處組成該感應磁極；各V型結構外側的兩條邊形成的尖端夾角為A角，其角度大于零度小于90度；各V型結構內側的兩條邊形成的尖端夾角為B角，其角度大于零度小于90度。通過新原理銳角磁力而設計形成的銳角磁力阻尼器，其在高、中、低速下均表現出良好的阻尼力矩，解決現有渦流阻尼器低速力矩小的缺陷；并且具有磁滯、渦流雙重特性，相對磁滯、渦流阻尼器而言它有著更為廣泛的使用價值。
【專利說明】銳角磁力阻尼器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電磁阻尼領域，尤其是一種銳角磁力阻尼器。
【背景技術】
[0002] 電磁阻尼器是利用電磁原理以提供運動的阻力，耗減運動能量的裝置。目前在現 有技術電磁阻尼領域中，有兩類電磁阻尼器能產生阻尼力矩，第一類阻尼器為利用材料矯 頑磁力所具有的磁滯效應來產生電磁阻尼力矩；第二類阻尼器為利用電磁感應原理-渦流 效應(發電）來產生電磁阻尼力矩。兩者各自缺點是：磁滯效應阻尼器對材料要求嚴格，造 價高；渦流效應阻尼器在低速時電磁感應效果差。上述兩類電磁阻尼器在實際應用方面都 受到一定的限制。
【發明內容】
[0003] 本發明目的旨在解決上述的技術缺陷，為此有必要提供一種銳角磁力阻尼器。
[0004] 一種銳角磁力阻尼器，包括定子勵磁體及轉子銳角磁力體； 所述定子勵磁體包括有外圈，及從外圈所向內延伸的多對勵磁磁極； 所述轉子銳角磁力體包括有內圈，從內圈向外呈放射狀分布的多個V型結構；相鄰V型 結構的相鄰兩臂連接處組成該感應磁極；各V型結構外側的兩條邊形成的尖端夾角為A角， 其角度大于零度小于90度；各V型結構內側的兩條邊形成的尖端夾角為B角，其角度大于 零度小于90度。
[0005] 其中，所述角A的角度為30度?60度，角B的角度為30度?60度。
[0006] 其中，所述勵磁磁極的對數為n，感應磁極的個數為m，m與n滿足關系式1 : (n*2) ± l=m。
[0007] 其中，所述勵磁磁極的對數為n，感應磁極的個數為m，m與n滿足關系式2 : (n*2) ±2=m。
[0008] 其中，所述勵磁磁極的對數為5對，感應磁極的個數為11個。
[0009] 其中，所述勵磁磁極的對數為5對，感應磁極的個數為12個。
[0010] 其中，所述勵磁磁極的中間部可纏繞有用于對勵磁磁極進行勵磁的導線。
[0011] 其中，所述轉子銳角磁力體為一體化成型。
[0012] 其中，所述勵磁磁極可以為永磁鐵。
[0013] 本發明的有益效果為：通過新原理銳角磁力而設計形成的銳角磁力阻尼器，其在 高、中、低速下均表現出良好的阻尼力矩，解決現有渦流阻尼器低速力矩小的缺陷；并且具 有磁滯、渦流雙重特性，相對磁滯、渦流阻尼器而言它有著更為廣泛的使用價值；為我國國 防、船舶、水利、電力等行業均提供了一種優良的阻尼產品。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其它目 的、特征和優勢將會變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分，重點在 于示出本發明的主旨。
[0015] 圖1是第一較佳實施例提供的銳角磁力阻尼器的結構示意圖。
[0016] 圖2是圖1的銳角磁力阻尼器的轉子V型結構的結構示意圖。
[0017] 圖3是第二較佳實施例提供的銳角磁力阻尼器的結構示意圖。
[0018] 圖4是圖3的銳角磁力阻尼器的轉子V型結構的結構示意圖。
[0019] 圖5是為說明較佳實施例提供的銳角磁力阻尼器的原理而使用的裝置示意圖。
[0020] 圖6是為說明較佳實施例提供的銳角磁力阻尼器的原理而使用的V型結構體的磁 力線a示意圖。
[0021] 圖7是為說明較佳實施例提供的銳角磁力阻尼器的原理而使用的V型結構體的磁 疇b示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中 給出了本發明的較佳的實施例。提供實施例目的是便于對本發明公開的內容更為全面詳細 的理解。
[0023] 請參閱圖1，本發明第一較佳實施例提供的一種銳角磁力阻尼器10包括定子勵磁 體102及轉子銳角磁力體104 ;其中，所述該轉子銳角磁力體104設在該定子勵磁體102內 部并且可轉動；所述定子勵磁體包括有外圈101，及從外圈101所向內延伸的多對勵磁磁極 106,每對勵磁磁極106均具有N，S兩個磁極，各個磁極N，S相間排列。所述勵磁磁極106 的中間部可纏繞有用于對勵磁磁極106進行勵磁的導線，具體的，勵磁磁極106的頸部110 可纏繞有導線（圖未示）對勵磁磁極106進行勵磁，每個勵磁磁極106為罩極式結構。
[0024] 請參看圖2,所述轉子銳角磁力體104包括有內圈117,從內圈117向外呈放射狀 分布的多個V型結構112 ;相鄰V型結構的相鄰兩臂連接處組成該感應磁極118 ;該轉子銳 角磁力體104的感應磁極118的個數為單數，且為凸極式結構；各V型結構112外側的兩條 邊113U14形成的尖端夾角為A角，其角度大于零度小于90度；各V型結構112內側的兩 條邊115、116形成的尖端夾角為B角，其角度大于零度小于90度。優選的，所述角A的角 度為30度~60度，角B的角度為30度~60度。
[0025] 較佳地，該轉子銳角磁力體104為一體化成型的轉子。一體化成型的轉子可由壓 鑄模工藝一次性壓鑄成形，從而制作簡單，省時省力，提高了銳角磁力阻尼器的生產效率； 使用材料普通，可用Q235、45#鋼材及電工純鐵等鐵磁材料。
[0026] 為了使銳角磁力阻尼器10工作時隨磁極變化產生平穩的阻尼力矩，所述勵磁磁 極106的對數為n，感應磁極118的個數為m ;m與n滿足關系式1 : (n*2) ±l=m，本實施例 中，設該定子勵磁體102的勵磁磁極106的對數為n=5對，得轉子銳角磁力體104的，感應 磁極118個數為m=ll個，滿足上述關系式1。
[0027] 上述銳角磁力阻尼器10,先在定子勵磁體102通入勵磁電流，再在轉子銳角磁力 體104加上一定的旋轉力矩后，轉子銳角磁力體104仍然保持靜止狀態(阻尼力矩較小)，表 現出磁滯效應；當外力驅動轉子銳角磁力體104轉動后，阻尼力矩變大，并具有隨轉子銳角 磁力體的轉速增快，阻尼力矩增大的特性，表現出渦流效應。因此，上述銳角磁力阻尼器10 具有磁滯及渦流雙重效應特性，這使得上述銳角磁力阻尼器10的應用范圍更為廣泛。
[0028] 請參看圖3,本發明第二較佳實施例提供的一種銳角磁力阻尼器20包括定子勵磁 體202及轉子銳角磁力體204 ;其中，所述該轉子銳角磁力體204設在該定子勵磁體202內 部并且可轉動；所述定子勵磁體包括有外圈201，及從外圈201所向內延伸的多對勵磁磁極 206,每對勵磁磁極206均具有N，S兩個磁極，各個磁極N，S相間排列。所述勵磁磁極206 的中間部可纏繞有用于對勵磁磁極206進行勵磁的導線，具體的，勵磁磁極206的頸部210 可纏繞有導線（圖未示）對勵磁磁極206進行勵磁，每個勵磁磁極206為罩極式結構。
[0029] 請參看圖4,所述轉子銳角磁力體204包括有內圈217,從內圈217向外呈放射狀 分布的多個V型結構212 ;相鄰V型結構的相鄰兩臂連接處組成該感應磁極218 ;該轉子銳 角磁力體204的感應磁極218的個數為雙數，且為凸極式結構；各V型結構212外側的兩條 邊213、214形成的尖端夾角為A角，其角度大于零度小于90度；各V型結構212內側的兩 條邊215、216形成的尖端夾角為B角，其角度大于零度小于90度。優選的，所述角A的角 度為30度~60度，角B的角度為30度~60度。
[0030] 較佳地，該轉子銳角磁力體204為一體化成型的轉子。一體化成型的轉子可由壓 鑄模工藝一次性壓鑄成形，從而制作簡單，省時省力，提高了銳角磁力阻尼器的生產效率； 使用材料普通，可用Q235、45#鋼材及電工純鐵等鐵磁材料。
[0031] 為了使銳角磁力阻尼器20工作時隨磁極變化產生平穩的阻尼力矩，所述勵磁磁 極206的對數為n，感應磁極218的個數為m ;m與n滿足關系式2 : (n*2) ±2=m，本實施例 中，設該定子勵磁體202的勵磁磁極206的對數為n=5對，得轉子銳角磁力體204的，感應 磁極218個數為m=12個，滿足上述關系式2。
[0032] 上述銳角磁力阻尼器20,先在定子勵磁體202通入勵磁電流，再在轉子銳角磁力 體204加上一定的旋轉力矩后，轉子銳角磁力體204仍然保持靜止狀態(阻尼力矩較小)，表 現出磁滯效應；當外力驅動轉子銳角磁力體204轉動后，阻尼力矩變大，并具有隨轉子銳角 磁力體的轉速增快，阻尼力矩增大的特性，表現出渦流效應。因此，上述銳角磁力阻尼器20 具有磁滯及渦流雙重效應特性，這使得上述銳角磁力阻尼器20的應用范圍更為廣泛。
[0033] 在第一實施例中，由于定子勵磁體102是10個勵磁磁極106,轉子銳角磁力體104 是11個感應磁極118,所以定子、轉子的磁極在工作時形成不了對稱關系。轉軸所受到的 作用力總是不對稱的；在制造大功率銳角磁力阻尼器時，較難地使整機平穩，容易產生機體 振動；但是由于銳角磁力阻尼器在很多方面可應用到功率小且速度慢，如健身器材、儀器阻 尼等方面，故第一實施例的關系式1所限定的條件，在制造小功率銳角磁力阻尼器是完全 可以采用的。而在第二實施例中，關系式2所限定的條件，定子勵磁體202是10個勵磁磁 極206,轉子銳角磁力體204是12個感應磁極218,所以定子、轉子的磁極在工作時形成對 稱關系，可使整機工作平穩；制造大功率銳角磁力阻尼器采用關系式2的方式最為適合，如 深井下鉆用的輔助剎車、汽車緩速器、火車緩速器等。
[0034](一）關于本發明銳角磁力阻尼器的原理解釋： 銳角磁力原理屬于一種自然電磁現象，是電磁感應原理中又一新發現的自然規律。為 了更好的認識，理解銳角磁力的本質，我們先做個容易認識理解的宏觀實驗。如圖5所示， 其是高速運動物體急轉彎裝置的示意圖，一個有一定質量的高速運動的球，碰上前方一個 急轉彎裝置（U型擋板)，球就要順著該裝置幾何形狀作出相應的急轉彎運動，經過該裝置后 球按照改變的新方向繼續向前運動，只不過球的運動速度要減緩一些。
[0035] 現分析一下高速運動物體急轉彎的特性。請結合圖5,當球22碰上急轉彎裝置24 (U型擋板)，球22就要與該裝置24彎曲表面發生擠壓摩擦，擠壓摩擦過程中會產生如下3 種物理現象：1)擠壓會改變球22的原有運動方向；2)摩擦會產生熱量；3)擠壓摩擦會使球 22運動速度減慢。這三點是宏觀世界高速運動物體急轉彎必然的結果。
[0036] 銳角磁力，它是微觀世界物質運動的范疇，微觀物質運動也有同宏觀物體運動相 關聯的性質。
[0037] 請參看圖6，鐵磁材料內部銳角區域傳遞外界磁力線a示意圖，請參看圖7，鐵磁材 料內部銳角區域磁疇傳遞外界磁場力b示意圖。磁疇是由鐵磁材料中許多分子電流圈組成 的磁性區域。在外界磁場的作用下，各個磁疇分子電流圈的磁場方向是一致的，因而具有一 定的磁性。當外界磁場不存在時，由于各個磁疇方向紊亂，鐵磁材料對外不呈現磁性。當在 呈直線狀的鐵磁材料兩端施加外界磁場時，各磁疇磁極方向沿外界磁場方向連接在一條直 線上，各磁極間的聯結沒有距離空間的存在。但是，若鐵磁材料是一個V型結構體，V型結構 體的尖端區磁路非常曲折，因此，在尖端區磁路里，磁疇與磁疇之間極性聯接的磁路要拉開 一定的距離，形成彎曲的磁路、彎曲的磁力線(請參看圖7尖端區磁路）需要占領一定空間。 在非常彎曲的磁路中，各磁疇極性不能結合在一條直線上，總存在一定極性方向角度差，這 是造成上述各磁疇極性之間產生距離空間的原因。
[0038] 由于磁力線具有縮短自己長度的傾向，彎曲的磁力線是需要施加張力才能形成 的。這種施加的張力來源于外界交變磁場的磁勢能，所以張力也是一種勢能，磁勢能又來源 于外界動能的轉換(這里僅對銳角磁力阻尼器而言)。所以可以說銳角磁力產生的阻尼力是 外界動能轉換而來的。如果外界施加的磁場是交變的，張力勢能也就相應交替變化。彎曲 的磁力線因具有張力勢能，當外界交變的磁場強度從最大值降到零點，張力勢能隨之降到 零點，將張力勢能轉換成熱能消耗掉；當磁場強度由零點上升到另一極性最大值，張力勢能 隨之由零點升至最大值，此時需要消耗外界動能使磁力線再次被彎曲。形像地說上述變化 過程就好比我們用力拉弓箭上的弦一樣，直線的磁力線總要先被拉彎曲，然后再消失。從而 消耗了外界動能，轉換成內部分子的熱能。
[0039] 因此，從圖6及圖7中可以看出磁力線a或磁疇b在銳角尖端區域不可能順接，即 N極、S極不可能銜接在一條直線上，總是存在一定方向性的角度差。我們知道當外界交變 磁場通過鐵磁體時,鐵磁體內部中的磁疇要不斷地改變N、S的磁極方向，適應與外界交變 磁場極性方向一致的聯接及頻率一致的變化。這勢必會導致鐵磁體內部中的磁疇產生要與 外界交變磁場頻率一致的旋轉(是一種理論的推導結果)。在V型結構體的銳角尖端區域， 旋轉的磁疇與磁疇之間總是N、S的磁極方向不能連接在一條直線上，存在一定方向性的角 度差。在產生具有磁極角度差的旋轉過程中，各磁疇之間就好比高速運動物體與急轉彎擋 板產生擠壓摩擦過程一樣，將會發生以下3種物理現象：1)彎曲的磁路改變了原有外界磁 場的方向；2)外界交變磁場的磁勢能需克服磁力線的彎曲而被消耗并轉化為熱能；3)由于 非常彎曲的磁路使磁疇傳遞外界磁場力存在著磁極角度差，使磁疇旋轉速度減慢，產生磁 滯現象。這三種微觀物理現象與上述三種宏觀物理現象相似，并得到后續實驗驗證。尤其 第3點，在實驗中，將銳角磁力阻尼器樣機勵磁后用手直接推動轉子，猛地一推，突然停下， 轉子朝前旋動一下馬上就反彈回來一點距離，這證明了銳角磁力阻尼器存在著磁滯效應， 并產生了阻尼力矩。
[0040] 電磁原理是物理學一項基礎原理，銳角磁力原理它將是電磁基礎原理中的一個 有效的補充，對人們認識磁的本質與性質有著新的啟示，銳角磁力阻尼器在電磁領域發展 中具有新的發展趨勢。
[0041] (二）實驗數據對比 我們拿本方案的銳角磁力阻尼器與渦流感應阻尼器性能作比較時，其銳角磁力阻尼器 突出特征是：低頻慢速效果顯著；高頻快速兩者效果持平衡。
[0042] 下面是 申請人:銳角磁力阻尼器樣機及渦流感應阻尼器樣機進行對比例實驗；在以 下對比例中，所用到的渦流感應阻尼器樣機除轉子磁感應體與銳角磁力阻尼器樣機的轉子 磁感應體結構不一樣外，其它結構材料等完全相同；渦流感應阻尼器的轉子體形為呈圓柱 狀的鐵磁體。
[0043] 對比例1 :高空吊物下落實驗 第一組測試：將銳角磁力阻尼器樣機和渦流感應阻尼器樣機分別放置在1. 5米高的鐵 架上面并固定，在各自的轉子上掛上不同重量的物體，通上同樣大小的勵磁電流，用同樣的 時間，測量物體從1. 5米高下落時所能承重力的大小，進而比較兩者的性能，見如下表1 :
【權利要求】
1. 一種銳角磁力阻尼器，其特征在于，包括定子勵磁體及轉子銳角磁力體； 所述定子勵磁體包括有外圈，及從外圈所向內延伸的多對勵磁磁極； 所述轉子銳角磁力體包括有內圈，從內圈向外呈放射狀分布的多個V型結構；相鄰V型 結構的相鄰兩臂連接處組成該感應磁極；各V型結構外側的兩條邊形成的尖端夾角為A角， 其角度大于零度小于90度；各V型結構內側的兩條邊形成的尖端夾角為B角，其角度大于 零度小于90度。
2. 根據權利要求1所述的銳角磁力阻尼器，其特征在于，所述角A的角度為30度飛0 度，角B的角度為30度~60度。
3. 根據權利要求1所述的銳角磁力阻尼器，其特征在于，所述勵磁磁極的對數為n，感 應磁極的個數為m，m與n滿足關系式1 : (n*2) ± l=m。
4. 根據權利要求1所述的銳角磁力阻尼器，其特征在于，所述勵磁磁極的對數為n，感 應磁極的個數為m，m與n滿足關系式2 : (n*2) ±2=m。
5. 根據權利要求3所述的銳角磁力阻尼器，其特征在于，所述勵磁磁極的對數為5對， 感應磁極的個數為11個。
6. 根據權利要求4所述的銳角磁力阻尼器，其特征在于，所述勵磁磁極的對數為5對， 感應磁極的個數為12個。
7. 根據權利要求1所述的銳角磁力阻尼器，其特征在于，所述勵磁磁極的中間部可纏 繞有用于對勵磁磁極進行勵磁的導線。
8. 根據權利要求1所述的銳角磁力阻尼器，其特征在于，所述轉子銳角磁力體為一體 化成型。
9. 根據權利要求1所述的銳角磁力阻尼器，其特征在于，所述勵磁磁極可以為永磁鐵。
【文檔編號】H02K49/04GK104410247SQ201410763115
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】廖新春, 廖超輝 申請人:廖新春