一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，屬于機(jī)械工程振動(dòng)領(lǐng)域。該減振器的拾振系統(tǒng)由慣性質(zhì)量塊和磁簧結(jié)構(gòu)組成，磁簧的剛度能夠響應(yīng)外界振動(dòng)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，該減振器的阻尼由電磁阻尼和粘性阻尼兩部分組成。吸附有磁性液體的圓柱永磁鐵作為慣性質(zhì)量塊位于圓管內(nèi)，分別受到圓管兩端的永磁片和勵(lì)磁線圈的磁場(chǎng)斥力作用，該磁斥合力為慣性質(zhì)量塊提供恢復(fù)力，其中由勵(lì)磁線圈提供的磁斥力可變，其大小受控于位于圓管外壁感應(yīng)線圈對(duì)外界振動(dòng)的采集能，以此實(shí)現(xiàn)磁性液體減振器固有頻率自適應(yīng)外界振動(dòng)，且不斷接近外界振動(dòng)頻率，從而提高其減振性能。
【專利說(shuō)明】一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，屬于機(jī)械工程振動(dòng)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 常見(jiàn)的被動(dòng)阻尼減振系統(tǒng)所采用的拾振系統(tǒng)主要由彈簧和慣性質(zhì)量塊機(jī)械連接 而成，這使得其表現(xiàn)出抗疲勞性差、噪聲大等不足；另一種拾振系統(tǒng)則利用磁性彈簧代替 機(jī)械彈簧，該磁簧結(jié)構(gòu)為了增加其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，通常需要增加慣性質(zhì)量塊的導(dǎo)向裝置，如導(dǎo) 桿、套筒等，這樣會(huì)增大永磁鐵與導(dǎo)向裝置間的摩擦，降低其拾振性能。
[0003] 磁性液體是一種由包覆有表面活性劑的納米鐵磁性或亞鐵磁性顆粒分散于液態(tài) 載液中而形成的穩(wěn)定膠態(tài)懸浮液，磁性液體在磁場(chǎng)梯度作用下，會(huì)流向具有較高磁場(chǎng)的地 方，由于柱狀永磁體兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較高，使得分布于柱狀永磁體上的磁性液體在其 兩端面集聚，從而在永磁體端面形成磁性液體聚集層。該磁液層所產(chǎn)生的磁壓能夠?qū)⒂来?體提升，使永磁體懸浮于與之接觸的基面。在此過(guò)程中，磁液層可被看做一種具有自修復(fù)功 能的潤(rùn)滑劑，并能隨永磁體一起運(yùn)動(dòng)，這使得吸附有磁性液體的永磁體對(duì)外界振動(dòng)所引起 慣性力的響應(yīng)敏感度較高。
[0004] 磁性液體可應(yīng)用于阻尼減振，磁性液體阻尼減振是一種新型的減振方式，對(duì)慣性 力的敏感度較高，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、耗能大和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。磁性液體阻尼減振器 為被動(dòng)阻尼減振器，該類減振器大多結(jié)構(gòu)固定，對(duì)應(yīng)的固有頻率不可調(diào)，不具備對(duì)外界振動(dòng) 的自適應(yīng)性。在設(shè)計(jì)磁性液體減振器過(guò)程中通常需要考慮被減振對(duì)象的振動(dòng)頻率，進(jìn)而有 針對(duì)性的設(shè)計(jì)減振器，因?yàn)閮H當(dāng)減振器的振動(dòng)頻率接近被減振對(duì)象的頻率時(shí)，減振效果最 優(yōu)。然而常見(jiàn)的外界振動(dòng)具有不確定性，其振動(dòng)頻率隨機(jī)變化，使得常見(jiàn)具有固定頻率的磁 性液體減振器自適應(yīng)性相對(duì)較差，相應(yīng)減振效果受限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種減振效果優(yōu)良的自適應(yīng)直線磁性液體阻 尼減振器。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] 一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，利用一種剛度可變的磁簧結(jié)構(gòu)，提高減振 器對(duì)外界振動(dòng)的自適應(yīng)性，以此增加慣性質(zhì)量塊的相對(duì)位移量，進(jìn)而增強(qiáng)其減振性能。該減 振器包括非導(dǎo)磁端蓋、永磁片、非導(dǎo)磁圓管、磁性液體、感應(yīng)線圈、圓柱永磁鐵、勵(lì)磁線圈、銜 鐵、封蓋、能量管理電路。
[0008] 圓柱永磁鐵兩端面磁極極性較強(qiáng)，使得分布于其上的磁性液體在其兩端聚集，這 樣在磁性液體形成的磁壓作用下，圓柱永磁鐵將懸浮于非導(dǎo)磁圓管內(nèi)，其中磁性液體起到 一種潤(rùn)滑劑的作用，以此提高圓柱永磁鐵響應(yīng)外界振動(dòng)的靈敏度。
[0009] 位于非導(dǎo)磁端蓋內(nèi)側(cè)面的永磁片與端蓋固結(jié)，其為磁簧結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)穩(wěn)定的基 準(zhǔn)磁場(chǎng)。非導(dǎo)磁圓管中部外壁面上纏繞有感應(yīng)線圈，用于采集作為慣性質(zhì)量塊的圓柱永磁 鐵響應(yīng)外界振動(dòng)的部分振動(dòng)能，該振動(dòng)能與外界振動(dòng)頻率相關(guān)。在靠近圓管封蓋端的外壁 纏繞有勵(lì)磁線圈，感應(yīng)線圈與勵(lì)磁線圈分別與能量管理電路相連，能夠及時(shí)將采集到的電 能轉(zhuǎn)換為磁能，作為磁簧的一個(gè)組成部分作用于圓柱永磁鐵，采用的能量管理電路主要實(shí) 現(xiàn)電信號(hào)的交直流（AC/DC)轉(zhuǎn)換功能。為了增加感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，特在勵(lì)磁線圈內(nèi)部增加 了一塊銜鐵，該銜鐵被固定于封蓋的內(nèi)側(cè)面。
[0010] 非導(dǎo)磁圓管中部的感應(yīng)線圈用于采集振動(dòng)能，此過(guò)程伴隨有電磁阻尼。該采集能 經(jīng)能量管理電路處理后實(shí)時(shí)供給給位于非導(dǎo)磁圓管一端的勵(lì)磁線圈，使得勵(lì)磁線圈能夠響 應(yīng)外界振動(dòng)而產(chǎn)生出變化的磁場(chǎng)。勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的變磁場(chǎng)與位于非導(dǎo)磁圓管另一端的永 磁片對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)磁場(chǎng)分別通過(guò)磁斥力作用于圓柱永磁鐵，組成一個(gè)磁簧結(jié)構(gòu)，使圓柱永磁 鐵在非導(dǎo)磁圓管內(nèi)響應(yīng)外界振動(dòng)而沿軸向直線運(yùn)動(dòng)。該磁簧結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的剛度是變化的，并 與外界的振動(dòng)相關(guān)，對(duì)外界振動(dòng)頻率具有一定的自適應(yīng)性。以此增大慣性質(zhì)量塊與壁面的 相對(duì)位移量，增強(qiáng)其減振性能。
[0011] 本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果：
[0012] 該減振器利用采集到的振動(dòng)能作為勵(lì)磁線圈的能量源，以此改變磁簧結(jié)構(gòu)的剛 度，實(shí)現(xiàn)磁性液體阻尼減振系統(tǒng)固有頻率自適應(yīng)外界振動(dòng)，以此增大慣性質(zhì)量塊的相對(duì)位 移量；另外，該直線阻尼減振器的阻尼除粘性阻尼外，還有電磁阻尼。
[0013] 該磁性液體阻尼減振器能夠自動(dòng)調(diào)頻，具有振動(dòng)自適應(yīng)性，達(dá)到高效減振的目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的剖視圖。
[0015] 圖中：非導(dǎo)磁端蓋1、永磁片2、非導(dǎo)磁圓管3、磁性液體4、感應(yīng)線圈5、圓柱永磁鐵 6、勵(lì)磁線圈7、銜鐵8、封蓋9、能量管理電路10。
[0016] 圖2為該減振器自適應(yīng)減振原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0018] 該減振器為一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，其結(jié)構(gòu)剖視圖如圖1所示，其 包括非導(dǎo)磁端蓋1、永磁片2、非導(dǎo)磁圓管3、磁性液體4、感應(yīng)線圈5、圓柱永磁鐵6、勵(lì)磁線 圈7、銜鐵8、封蓋9、能量管理電路10 ;
[0019] 將兩端面吸附有磁性液體4的圓柱永磁鐵6放置于非導(dǎo)磁圓管3內(nèi)，作為慣性質(zhì) 量塊而被磁性液體4懸浮于非導(dǎo)磁圓管3的內(nèi)部。將內(nèi)壁面固定有永磁片2的非導(dǎo)磁端蓋 1固定在非導(dǎo)磁圓管3的一開(kāi)口端，永磁片2與圓柱永磁鐵6的同名磁極相對(duì)而置。在非導(dǎo) 磁圓管3中部外圓周壁面上纏繞有感應(yīng)線圈5,在靠近非導(dǎo)磁圓管3另一開(kāi)口端的外壁纏 繞有勵(lì)磁線圈7,感應(yīng)線圈5與勵(lì)磁線圈7分別作為輸入端和輸出端與能量管理電路10相 連，能量管理電路10主要實(shí)現(xiàn)電能由交流向直流的轉(zhuǎn)換，即AC/DC轉(zhuǎn)換。勵(lì)磁線圈7中間 含有銜鐵8,用于增大激勵(lì)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，其中銜鐵8與封蓋9固結(jié)。
[0020] 利用非導(dǎo)磁圓管3外壁纏繞的感應(yīng)線圈5采集來(lái)自圓柱永磁鐵6響應(yīng)外部的振動(dòng) 能，在此過(guò)程中，圓柱永磁鐵6受到電磁阻尼的作用。并將采集的電能供給給非導(dǎo)磁圓管3 端面的勵(lì)磁線圈7,勵(lì)磁線圈7將采集到的電能實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能，并與位于非導(dǎo)磁圓管3 端面的永磁片2形成作用于圓柱永磁鐵6的磁斥合力，組成磁簧結(jié)構(gòu)。
[0021] 所述磁性液體4可選用的種類有機(jī)油基磁性液體、煤油基磁性液體和酯基磁性液 體。
[0022] 該減振器自適應(yīng)減振原理如圖2所示，該類磁性液體阻尼減振器屬于被動(dòng)阻 尼減振，僅當(dāng)其固有頻率接近外界振動(dòng)的諧振頻率時(shí)，作為慣性質(zhì)量塊的圓柱永磁鐵6 的相對(duì)位移量較大，且阻尼增加，實(shí)現(xiàn)高效減振。該類被動(dòng)阻尼減振器對(duì)應(yīng)固有角頻率

【權(quán)利要求】
1. 一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，該裝置包括非導(dǎo)磁端蓋（1)、永磁片（2)、非 導(dǎo)磁圓管（3)、磁性液體（4)、感應(yīng)線圈（5)、圓柱永磁鐵（6)、勵(lì)磁線圈（7)、銜鐵（8)、封蓋 (9)、能量管理電路（10); 上述各部分之間的連接：吸附有磁性液體（4)的圓柱永磁鐵（6)位于非導(dǎo)磁圓管（3) 內(nèi)，將內(nèi)側(cè)面固定有永磁片（2)的端蓋（1)固定在非導(dǎo)磁圓管（3)的一開(kāi)口端，內(nèi)壁面固定 有銜鐵（8)的封蓋（9)固定在非導(dǎo)磁圓管（3)的另一開(kāi)口端；在非導(dǎo)磁圓管（3)中部外壁面 上纏有感應(yīng)線圈（5)，在靠近非導(dǎo)磁圓管（3)有封蓋（9) 一端的外壁上纏有勵(lì)磁線圈（7)， 感應(yīng)線圈（5)與勵(lì)磁線圈（7)分別與能量管理電路（10)相連。 其特征在于：利用感應(yīng)線圈（5)采集來(lái)自圓柱永磁鐵（6)響應(yīng)外部的振動(dòng)能，在此過(guò)程 中，圓柱永磁鐵（6)受到的兩種阻尼為電磁阻尼和粘性阻尼。采集到的電能通過(guò)勵(lì)磁線圈 (7)被實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能，引起拾振系統(tǒng)磁簧剛度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)減振器固有頻率自適應(yīng) 外界振動(dòng)，并不斷接近外界振動(dòng)頻率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，其特征在于所述永磁 片（2)和圓柱永磁鐵（6)的同名磁極沿非導(dǎo)磁圓管（3)的軸線相對(duì)而置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，其特征在于所述勵(lì)磁 線圈（7)所產(chǎn)生電磁場(chǎng)的等效磁極和圓柱永磁鐵（6)對(duì)應(yīng)的同名磁極沿非導(dǎo)磁圓管（3)的 軸線相對(duì)而置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，其特征在于所述感應(yīng) 線圈（5)與勵(lì)磁線圈（7)分別作為輸入端和輸出端與能量管理電路（10)相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，其特征在于所述能量 管理電路（10)主要實(shí)現(xiàn)電能的交流向直流轉(zhuǎn)換，即AC/DC轉(zhuǎn)換。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)直線磁性液體阻尼減振器，其特征在于所述圓柱 永磁鐵（6)響應(yīng)外部振動(dòng)而在非導(dǎo)磁圓管（3)內(nèi)沿軸線做直線運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F16F9/53GK104500640SQ201410838148
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】王四棋, 李德才 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)