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基于磁流变液和形状记忆 合金 挤压的软启动装置

阅读：447发布：2021-06-09

专利汇可以提供基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置包括主动环、从动环、励磁线圈和记忆合金带，所述主动环周内附盖有一层记忆合金带，所述主动环与从动环之间充有磁流变液，励磁线圈提供磁场；当励磁线圈提供的磁场逐渐增大，利用磁流变液的挤压强化效应，使主动环与从动环之间的摩擦力增大，摩擦生热，使得记忆合金带膨胀，使得摩擦力进一步加大，解决磁流变液随环境温度的升高性能会下降的缺陷，进而实现转矩从主动法兰传到从动法兰，通过控制磁流变液的量可保证软启动的性能长期可靠，本发明提高了软启动装置的传递效率，且使软启动装置的传递性能更加稳定长久。，下面是基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置，其包括主动轴和外筒，所述主动轴与不导磁的主动法兰相连，所述主动法兰中部的凹槽内连有与主动轴同一轴线的从动轴，所述从动轴上设有与主动法兰相对应的从动法兰，所述主动法兰和从动轴的中心设有螺栓,所述主动法兰上设有多个同心布置的主动环，所述从动法兰上设有多个与主动环相互嵌合的从动环，所述主动轴上连有左端盖，所述从动轴上设有右端盖，所述左端盖与右端盖分别连接外筒，所述外筒内固定有产生磁场的励磁线圈，所述外筒内的励磁线圈环绕在主动环与从动环的外部,所述外筒连接的端面上设有密封垫；其特征在于，所述主动环周内附盖有一层记忆合金带，所述记忆合金带与从动环之间留有充满作为动力传递介质磁流液体。
2.如权利要求1所述基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置，其特征在于：所述记忆合金带由形状记忆合金制成。
3.如权利要求1所述基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置，其特征在于：所述励磁线圈产生的磁场平行于横轴方向。
4.如权利要求2所述基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置，其特征在于：所述记忆合金带与从动环之间的间隙为3±0.5mm。
5.如权利要求1所述基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置，其特征在于：所述主动环、从动环、外筒和从动轴由软磁材料制成。
6.如权利要求1所述基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置，其特征在于：所述主动法兰和从动轴之间设有保证同轴度的轴承。

说明书全文

基于磁流变液和形状记忆 合金 挤压的软启动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种安装在原动机和工作机之间用于传递动力的启动装置，特别是涉及一种基于磁流变液和形状记忆合金的挤压软启动装置。

背景技术

[0002] 传统的机械装置在启动的时候易产生机械冲击，影响机械装置的使用寿命，特别是在带负载启动的情况下，机械冲击更加明显。形状记忆合金(SMA)和磁流变液(MRfluids)是新型智能材料，具有一定初始形状的形状记忆合金在一定条件下进行一定程度的变形之后，通过适当地改变温度又会发生逆变形，使材料恢复成初始形状，在形状恢复的过程中，形状记忆合金若受到约束就会产生很大的回复力，利用其回复力可对外做功；磁流变液是能够在外加磁场作用下，从流体变为类似固体或凝胶状态的两相悬浮液，磁流变液的变化是可逆的，液态相通常是水或有机液，而固态相通常由微米级大小的磁性颗粒组成，在外加磁场作用下，可磁极化颗粒形成偶极矩，使颗粒在平行于磁场方向形成类似链状或柱状结构，导致磁流变液的相态发生改变，磁流变液表观粘度增加，并表现出很高的屈服应力，只有当外部剪切应力大于屈服应力时，磁流变液才可以再次流动，磁流变液的屈服应力随着磁场强度的增加而增加，直至达到饱和状态。

[0003] 由于磁流变液在传动方面具有良好的性能，如可实现主从动件间的柔性传动，可实现高灵敏度、高精度、平稳地无极调速，易实现调速过程的遥控和自动控制等，因此近年来对磁流变液在传动方面的应用研究越来越多，但磁流变液在传动方面也存在如下缺陷：(1)磁流变液在通常条件下屈服应力较小，不能满足传递大功率动力的需要，研究人员发现对磁流变液沿磁场方向加载正压力可以让磁流变液产生挤压强化效应而提高磁流变液的屈服应力，从而提高其传递功率，而如何合理地应用磁流变液的挤压强化效应是目前磁流变液传动装置存在的难题；(2)磁流变液随环境温度的升高性能会下降，不能满足在不同温度环境下的工作需求，而形状记忆合金的形状记忆效应可以用于弥补磁流变液在传动方面存在的缺陷，虽然研究人员对形状记忆合金和磁流变液在传动工程领域的单独应用作了大量研究，但是对于形状记忆合金和磁流变液在传动装置中的联合应用研究还很少。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种既能够对工作间隙内的磁流变液进行加压、又可以通过记忆合金协助传递转矩的软启动装置，保证软启动装置的传递性能。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案

[0006] 一种基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置，其包括主动轴和外筒，所述主动轴与不导磁的主动法兰相连，所述主动法兰中部的凹槽内连有与主动轴同一轴线的从动轴，所述从动轴上设有与主动法兰相对应的从动法兰，所述主动法兰和从动轴的中心设有螺栓,所述主动法兰上设有多个同心布置的主动环，所述从动法兰上设有多个与主动环相互嵌合的从动环，所述主动轴上连有左端盖，所述从动轴上设有右端盖，所述左端盖与右端盖分别连接外筒，所述外筒内固定有产生磁场的励磁线圈，所述外筒内的励磁线圈环绕在主动环与从动环的外部,所述外筒连接的端面上设有密封垫；其特征在于，所述主动环周内附盖有一层记忆合金带，所述记忆合金带与从动环之间留有充满作为动力传递介质磁流液体。

[0007] 本发明进一步的限定方案是：

[0008] 进一步的，所述记忆合金带由形状记忆合金制成。

[0009] 进一步的，所述励磁线圈产生的磁场平行于横轴方向。

[0010] 进一步的，所述记忆合金带与从动环之间的间隙为3±0.5mm。

[0011] 进一步的，所述主动环、从动环、外筒和从动轴由软磁材料制成。

[0012] 进一步的，所述主动法兰和从动轴之间设有保证同轴度的轴承。

[0013] 本发明的显著效果在于：因主动环与从动环之间充有磁流变液，且所述主动环周内附盖有一层记忆合金带；利用磁流变液在磁场下的挤压强化效应，使转矩从主动法兰传到从动法兰，实现启动，提高了软启动装置的传递效率；另一方面，当温度升高使磁流变液的传递性能下降时，主动环与从动环间隙内有形状记忆合金制成的金属环带，在摩擦热效应的作用下产生回复力协助推动以逐渐化为固体的磁流变液，这样就保证了软启动装置在不同温度条件的传递性能，使软启动装置的传递性能更加稳定长久。附图说明

[0014] 图1为本发明的基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置的结构示意图。

[0015]1 主动轴
2 密封
3 左端盖
4 密封垫
5 主动法兰
6 主动环
7 从动环
8 从动法兰
9 外筒
10 励磁线圈
11 右端盖
12 从动轴
13 轴承
14 注液塞
15 螺栓
16 记忆合金带

具体实施方式

[0016] 具体实施案例1：

[0017] 一种基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置，其包括主动轴1和外筒9，所述主动轴1与不导磁的主动法兰5相连，所述主动法兰5中部的凹槽内连有与主动轴1同一轴线的从动轴12，所述从动轴12上设有与主动法兰5相对应的从动法兰8，所述主动法兰5和从动轴12的中心设有螺栓15,所述主动法兰5上设有多个同心布置的主动环6，所述从动法兰8上设有多个与主动环6相互嵌合的从动环7，所述主动轴1上连有左端盖，所述从动轴12上设有右端盖11，所述左端盖3与右端盖分11别连接外筒9，所述外筒9内固定有产生磁场的励磁线圈10，所述外筒9内的励磁线圈10环绕在主动环6与从动环7的外部,所述外筒9连接的端面上设有密封垫4。其特征在于，所述主动环周内附盖有一层记忆合金带16，所述记忆合金带16与从动环7之间留有充满作为动力传递介质磁流液体。

[0018] 所述记忆合金带16由形状记忆合金制成，所述励磁线圈产生的磁场平行于横轴方向，所述主动环6与从动环7之间的间隙为3±0.5mm，所述主动环6、从动环7、外筒9和从动轴12由软磁材料制成，所述主动法兰5和从动轴12之间设有保证同轴度的轴承13。

[0019] 本实施例的具体工作原理为：

[0020] 当励磁线圈10接通时，控制线圈内的电流从小到大变化，使其提供的磁场逐渐增大，即可改变磁流变液的流变特性，磁流变液从液体变成固体，使主动环6与从动环7之间的摩擦力增大，摩擦生热，使得记忆合金带16膨胀，使得摩擦力进一步加大，通过改变磁流变液在剪切模式下的剪切应力，从而输出不同的转矩，转矩经主动轴1、主动法兰5、主动环6输入，经从液体变为固体的磁流变液传递，扭矩经从动轴组件的从动环7，从动法兰8、从动轴12输出。控制励磁线圈10内的电流从小到大变化，即可改变磁流变液的流变特性，即可实现机械装置的平稳起动。当负载过大，超过了启动装置能传递的最大转矩时，主、从动件间自动出现打滑，具有过载保护作用。通过励磁线圈10的开断控制软启动的进行和停止。

[0021] 本发明的显著效果在于：因主动环与从动环之间充有磁流变液，且所述主动环周内附盖有一层记忆合金带；利用磁流变液在磁场下的挤压强化效应，使转矩从主动法兰传到从动法兰，实现启动，提高了软启动装置的传递效率；另一方面，当温度升高使磁流变液的传递性能下降时，主动环与从动环间隙内有形状记忆合金制成的金属环带，在摩擦热效应的作用下产生回复力协助推动以逐渐化为固体的磁流变液，这样就保证了软启动装置在不同温度条件的传递性能，使软启动装置的传递性能更加稳定长久。

[0022] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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