图 2.1磁路计算简图
在图 2.1(a)所示的环行磁路中,铁心的截面积为S,励磁电流为I,线圈匝数为N,磁路平均长度(如图中虚线所示)为L,认为环行铁心中的磁场H处处均匀(当内外径相差不大时,这样近似的误差可以忽略不计), 则磁介质中的安培环路定律可以表达为:
                                               2 2  
公式2-2表达的含义为:在磁介质的磁场中,沿任何闭合曲线的磁场强度的环流, 等于这闭合曲线中所围绕的自由电流的代数和。 由铁心中磁场H均匀的假设,可得:
                                               2-3
2-3式中励磁电流与线圈匝数的乘积IN称为磁动势,HL的乘积称为磁压降。其物理意义可表达为:磁路中的磁场强度等于作用在单位长度上的磁动势。将磁感应强度与磁场强强度的关系式B= H和磁通量公式 =BS带入上式,得:
           2-4
式中 为铁心的磁导率。令                           2-5
2-5带入上式2-4中可以得到:                       2-6
式2-6中R 称为磁阻,由公式2-5可以看出,磁阻的大小与磁路长度成正比,与磁导率和磁路的横截面面积成反比,在磁路设计中应当注意通过调整这三个参数来调节磁阻的数值。
公式2-6在形式上与电路中的欧姆定律I=E/R十分相似,磁路中的磁通 与电路中电流I相对应,磁动势IN与磁路中的电动势E相对应,磁阻R 与电路中的电阻R相对应,因而称之为磁路欧姆定律。
在很多的电磁器件中都会涉及到磁路中存在气隙的问题,本文设计的阻尼器的磁路目的就是利用间隙中产生的磁场,因此在这里特别介绍一下有气隙的磁路的计算。
如图 2.1(b)所示为一个有气隙的磁路,其中 表示气隙的长度。由于气隙的长度 很小,当导磁铁心内的磁场未达到饱和时,可以忽略铁心周围空气中的磁通,认为在整个磁路中磁通 是相同的,由公式2-6可以得出:
                            2-7
式中, 、 分别为铁心和空气的磁导率, , 分别为铁心和气隙的磁阻,由于空气及其他不导磁的材料磁导率很小,因而它产生的磁阻很大,所以磁路中的磁动势主要用来克服气隙中的磁阻。在阻尼器的磁路设计中,铁心和气隙都是断续分布的,但原理是相同的,也可以简化为如图 2.1(b) 的形式,公式2-7仍然适用,只是式中的 , 为各段磁阻之和。

2.3    阻尼器设计的基本准则
本文设计的磁流变阻尼器采用了如图 2.2剪切阀式阻尼器构造图的双出杆剪切阀式形式,通过上面对阻尼器设计原理的分析。我们可以得出在阻尼器的设计过程中应当遵循的一些基本原则:
2.3.1    活塞有效长度L的确定
从图中可以看出,活塞的有效长度即为有效磁场的宽度,场感应力与该长度L成正比,为了获得较大的阻尼力,应当在空间允许的范围内适当增大 L的取值。但是,随着距离励磁线圈距离的加大,间隙处的磁场会很快地衰减,所以,一的增大Ll的取值是不明智的。本文采用了活塞上的单断线圈缠绕的形式,这样有效长度L可表示为 L=2L1。
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