CN104074916B - 磁控隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁控隔振装置，包括磁控阻尼装置和磁控弹性装置，磁控阻尼装置包括外套筒，外套筒内设第一铁芯，第一铁芯的上设第一励磁线圈，一连接杆与第一铁芯固定连接，其两端分别伸出外套筒，外套筒内腔填充磁流变胶泥；磁控弹性装置包括第二铁芯、第三铁芯、连接套，连接套两端与第二铁芯、第三铁芯固定连接，第二铁芯、第三铁芯上分别设第二励磁线圈，第二、第三铁芯之间设压板，压板与第二、第三铁芯的之间分部设置第一、第二磁流变弹性体；连接杆的一端穿过第二铁芯、第一磁流变弹性体与压板连接，第二铁芯与外套筒连接。它的阻尼和弹性模量均可根据基础振动的频率而调节，隔振性能好，防止振动恶化。

Description

磁控隔振装置

技术领域

本发明涉及隔振装置领域，特别是涉及一种磁控隔振装置。

背景技术

随着光学工业、半导体工业、航空航天及微电子技术进入了精密或超精密时代，微振动不仅影响到仪器设备、器械的精度和使用寿命，甚至已经影响到了操作人员的正常工作及精密平台的使用寿命。因此，应用环境所产生的微振动对精密仪器设备的影响问题已成为制约某些领域高新技术发展的瓶颈，受到各工业及技术领域的高度重视，微振动隔离也就因此成为一项迫在眉睫的任务。针对精密仪器设备使用过程中外部环境干扰所引起的微振动，需要用到隔振装置，隔振装置是连接设备和基础的弹性元件，用以减少和消除由设备传递到基础的振动力和由基础传递到设备的振动。目前应用较多的是被动隔振装置，具有代表性的有空气弹簧及橡胶隔振装置，但现有的隔振装置的刚度都是定值，无法解决精密仪器设备在运行过程中环境振动频率变化造成振动恶化的问题。而且这些隔振装置受结构和材料影响，隔振性能较差，不能满足精密仪器设备的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种磁控隔振装置，它的阻尼和弹性模量均可根据设备在运行过程中基础振动的频率而调节，隔振性能好，防止振动恶化。

本发明的目的是这样实现的：

一种磁控隔振装置，包括磁控阻尼装置和磁控弹性装置，所述磁控阻尼装置包括密封结构的外套筒，该外套筒的内腔中设置第一铁芯，该第一铁芯的上设有延第一铁芯周向延伸的环形凹槽，该环形凹槽内设置第一励磁线圈，一连接杆延第一铁芯的轴心线穿过第一铁芯，且与第一铁芯固定连接，该连接杆的两端分别延伸出外套筒，且分别与外套筒滑动配合，该外套筒内腔的其他空间填充磁流变胶泥；所述磁控弹性装置包括第二铁芯、第三铁芯、连接套，第二铁芯、第三铁芯的纵断面均为T型，第二铁芯、第三铁芯的突台相向对应，且留有间隔距离，所述连接套设于第二铁芯、第三铁芯之间，且与第二铁芯、第三铁芯位于同一轴心线上，连接套轴向的两端分别与第二铁芯、第三铁芯固定连接，第二铁芯、第三铁芯的突台的外周面与连接套的内壁之间分别形成一环形槽，两环形槽内分别设置第二励磁线圈，第二铁芯、第三铁芯的突台之间设有一压板，该压板与第二铁芯的突台之间设置第一磁流变弹性体，压板与第三铁芯的突台之间设置第二磁流变弹性体；所述连接杆的一端沿第二铁芯的轴心线穿过第二铁芯、第一磁流变弹性体与压板固定连接，所述第二铁芯与外套筒的相向端固定连接，形成磁控隔振装置。

所述磁流变胶泥的基体采用聚氨酯，磁流变胶泥的软磁颗粒采用羰基铁粉。

所述磁流变胶泥的聚氨酯基体由蓖麻油与二苯基甲烷二异氰酸酯通过预聚法制备而成，蓖麻油与二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为100:16。

所述磁流变胶泥中聚氨酯基体的质量百分数为60%，所述羰基铁粉的质量百分数为40%。

所述第一励磁线圈、第二励磁线圈的外表面均通过环氧树脂密封。

所述第一磁流变弹性体、第二磁流变弹性体均呈圆柱状，且在1.5T的强磁场下制备而成，第一磁流变弹性体上设有供连接杆穿过的通孔。

所述第一磁流变弹性体、第二磁流变弹性体分别粘贴固定在压板上。

所述外套筒、第一铁芯、第二铁芯、第三铁芯、连接套、压板均由导磁材料制成，所述第二铁芯与外套筒之间设有不导磁材料制成的固定板，所述固定板的两端面分别与第二铁芯、外套筒固定连接，所述连接杆由不导磁材料制成。

所述连接杆与第一铁芯螺纹配合。

所述外套筒上设有供第一励磁线圈的引线伸出的引线孔，所述连接套上设有供第二励磁线圈的引线伸出的引线孔。

由于采用了上述方案，外套筒的内腔中设置第一铁芯，第一铁芯的环形凹槽内设置第一励磁线圈，连接杆与第一铁芯固定连接，连接杆的两端分别延伸出外套筒，且分别与外套筒滑动配合，该外套筒内腔的其他空间填充磁流变胶泥，因此，连接杆可以带动第一铁芯在充满磁流变胶泥的外套筒中运动，励磁线圈中的电流与磁流变胶泥的阻尼为正相关，可以通过向第一励磁线圈中施加不同的电流可以改变磁流变胶泥的阻尼特性，调节装置的阻尼值，磁控阻尼装置具有吸收振动能量，消除振动的功能。外套筒为密封结构，形成磁屏蔽，防止磁控阻尼装置受外界磁场影响，调节精度高。第二铁芯、第三铁芯的纵断面均为T型，第二铁芯、第三铁芯的突台相向对应，且留有间隔距离，连接套设于第二铁芯、第三铁芯之间，且与第二铁芯、第三铁芯位于同一轴心线上，连接套轴向的两端分别与第二铁芯、第三铁芯固定连接，形成磁屏蔽密封结构，防止磁控弹性装置受外界磁场影响，调节精度高。第二铁芯、第三铁芯的突台之间设有一压板，该压板与第二铁芯的突台之间设置第一磁流变弹性体，压板与第三铁芯的突台之间设置第二磁流变弹性体，第二铁芯、第三铁芯的突台的外周面与连接套的内壁之间分别形成一环形槽，两环形槽内分别设置第二励磁线圈，可以通过向两个第二励磁线圈中施加不同的电流可以分别改变两磁流变弹性体的刚性，调节装置的弹性模量，磁控弹性装置具有过滤振动，吸收部分振动机械能的功能。连接杆的一端沿第二铁芯的轴心线穿过第二铁芯、第一磁流变弹性体与压板固定连接，所述第二铁芯与外套筒的相向端固定连接，形成磁控隔振装置，磁流变弹性体的刚度特性及磁流变胶泥的阻尼特性在磁场作用下连续可调，通过两者的耦合，可同时实现刚度与阻尼的控制，提升隔振效果；本装置中磁流变弹性体及磁流变胶泥均是磁流变材料，磁流变材料是一种可受外磁场影响并改变其特定性能的智能材料，磁流变弹性体具有随着磁场的变化刚度随之变化的特点，磁流变胶泥具有在磁场作用下显著的变阻尼特性，同时克服了磁流变液沉降稳定性差的缺点，且二者的磁控特性具有响应迅速和可逆的优点，将磁流变材料应用于微振动隔离领域，可以实现更好的隔振效果。本装置解决精密仪器设备在运行过程中基础振动频率变化造成振动恶化的问题，防止基础振动传导至精密平台、精密仪器设备，不影响到了操作人员的正常工作，提高精密平台的使用寿命。此外，本装置还具有结构简单，易于维护的优点。

第一励磁线圈、第二励磁线圈的外表面均通过环氧树脂密封，防止在使用过程中线圈被磨损，发生励磁线圈短路故障。第一磁流变弹性体、第二磁流变弹性体分别粘贴固定在压板上，防止压板在轴向移动过程中，两磁流变弹性体发生移位，丧失过滤振动，吸收机械能的功能。第二铁芯与外套筒之间的固定板以及连接杆均由不导磁材料制成，隔离磁控阻尼装置和磁控弹性装置的磁场，防止磁控阻尼装置和磁控弹性装置的磁场之间发生相互干扰，降低阻尼和弹性模量的调节精度。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图中，1为磁流变胶泥，2为第一励磁线圈，3为第一铁芯，4为外套筒，5为连接杆，6为固定板，7为第二铁芯，8为压板，9为第二励磁线圈，10为第三铁芯，11为连接套，12为突台，13为第一磁流变弹性体，14为第二磁流变弹性体。

具体实施方式

参见图1，为磁控隔振装置的一种实施例，包括磁控阻尼装置和磁控弹性装置，所述磁控阻尼装置包括密封结构的外套筒4，该外套筒的外周面呈圆柱状，且具有圆柱状的内腔。外套筒4的内腔中设置第一铁芯3，第一铁芯呈圆柱状，第一铁芯3的外径小于外套筒4的内径，该第一铁芯3的上设有延第一铁芯周向延伸的环形凹槽，该环形凹槽位于第一铁芯3的中段，该环形凹槽内设置第一励磁线圈2，所述第一励磁线圈2的外表面通过环氧树脂密封。一连接杆5延第一铁芯3的轴心线穿过第一铁芯3，且与第一铁芯3固定连接，本实施例中，连接杆5与第一铁芯3螺纹配合，当然，连接杆5与第一铁芯3也可以通过销钉锁定。该连接杆5的两端分别延伸出外套筒4，且分别与外套筒4滑动配合，所述连接杆5由不导磁材料制成。本实施例中，连接杆5由不导磁不锈钢加工而成。该外套筒4内腔的其他空间填充磁流变胶泥1，所述磁流变胶泥1的基体采用聚氨酯，磁流变胶泥1的软磁颗粒采用羰基铁粉。所述磁流变胶泥1的聚氨酯基体由蓖麻油与二苯基甲烷二异氰酸酯通过预聚法制备而成，蓖麻油与二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为100:16。所述磁流变胶泥1中聚氨酯基体的质量百分数为60%，所述羰基铁粉的质量百分数为40%。连接杆5带动第一铁芯3轴向运动过程中，磁流变胶泥1从外套筒4内腔的一端流向外套筒4内腔的另一端，由于磁流变胶泥1具有很高的粘滞性，因此可以将第一铁芯3轴向运动的能量转换为热能释放，从而吸收掉振动产生的能量。所述外套筒4、第一铁芯3均由导磁材料制成，本实施例中，外套筒4使用低碳钢加工。当第一励磁线圈2通电后产生磁场，由磁流变胶泥1、第一铁芯3、外套筒4形成磁闭合回路。当连接杆带动铁芯在充满磁流变胶泥的外套筒中运动时，通过向励磁线圈中施加不同的电流可以改变磁流变胶泥的阻尼特性，调节装置的阻尼值。

所述磁控弹性装置包括第二铁芯7、第三铁芯10、连接套11，第二铁芯7、第三铁芯10的纵断面均为T型，第二铁芯7、第三铁芯10的突台12相向对应，且留有间隔距离，所述连接套11设于第二铁芯7、第三铁芯10之间，且与第二铁芯7、第三铁芯10位于同一轴心线上，连接套11轴向的两端分别与第二铁芯7、第三铁芯10固定连接，本实施例中，连接套11与第二铁芯7、第三铁芯10分别通过螺栓固定连接。第二铁芯7、第三铁芯10的突台12的外周面与连接套11的内壁之间分别形成一环形槽，两环形槽内分别设置第二励磁线圈9，所述第二励磁线圈9的外表面均通过环氧树脂密封。第二铁芯7、第三铁芯10的突台12之间设有一圆盘状的压板8，该压板8与第二铁芯7的突台之间设置第一磁流变弹性体13，压板8与第三铁芯10的突台之间设置第二磁流变弹性体14，所述第一磁流变弹性体13、第二磁流变弹性体14均呈圆柱状，且在1.5T的强磁场下制备而成，第一磁流变弹性体13、第二磁流变弹性体14均是外观厚度为2mm的圆柱体，圆柱体直径为20mm。所述第一磁流变弹性体13、第二磁流变弹性体14分别粘贴固定在压板8上。常态时，第一磁流变弹性体13、第二磁流变弹性体14均处于压缩状态，防止第一磁流变弹性体13、第二磁流变弹性体14分别与第二铁芯7、第三铁芯10发生刚性碰撞，减震性能降低；所述外套筒4、第一铁芯3、第二铁芯7、第三铁芯10、连接套11、压板8均由导磁材料制成，当两个第二励磁线圈9通电时，第二铁芯7、第三铁芯10、连接套11、压板8、第一磁流变弹性体13、第二磁流变弹性体14共同组成闭合磁回路。

所述连接杆5的一端沿第二铁芯7的轴心线穿过第二铁芯7、第一磁流变弹性体13与压板8固定连接，本实施例中，压板8通过设有的螺纹孔与连接杆5对应端设有的外螺纹螺纹配合固定。第二铁芯7的中心处加工有直径为6mm的通孔，连接杆5由此通孔穿过，第一磁流变弹性体13上设有供连接杆5穿过的直径为6mm的通孔。所述第二铁芯7与外套筒4的相向端固定连接，形成磁控隔振装置。进一步地，所述第二铁芯7与外套筒4之间设有不导磁材料制成的固定板6，所述固定板6的两端面分别与第二铁芯7、外套筒4固定连接，更进一步地，固定板6首先焊接在变阻尼装置底部，再用螺栓与上铁芯7表面固定。固定板6的厚度为10mm。其上设有直径为6mm的通孔，连接杆5由此通孔穿过。

所述外套筒4上设有供第一励磁线圈2的引线伸出的引线孔，该引线孔设于外套筒4轴向的外端面，便于第一铁芯轴向移动。所述连接套11上设有供第二励磁线圈9的引线伸出的引线孔。该引线孔设有连接套11的周面上，各励磁线圈均需连接外置的直流电源。使用过程中，第三铁芯与基础连接，连接杆与精密平台、精密仪器设备连接。

Claims (10)

1.一种磁控隔振装置，其特征在于：包括磁控阻尼装置和磁控弹性装置，所述磁控阻尼装置包括密封结构的外套筒（4），该外套筒（4）的内腔中设置第一铁芯（3），该第一铁芯（3）上设有沿第一铁芯周向延伸的环形凹槽，该环形凹槽内设置第一励磁线圈（2），一连接杆（5）沿第一铁芯（3）的轴心线穿过第一铁芯（3），且与第一铁芯（3）固定连接，该连接杆（5）的两端分别延伸出外套筒（4），且分别与外套筒（4）滑动配合，该外套筒（4）内腔的其他空间填充磁流变胶泥（1）；所述磁控弹性装置包括第二铁芯（7）、第三铁芯（10）、连接套（11），第二铁芯（7）、第三铁芯（10）的纵断面均为T型，第二铁芯（7）、第三铁芯（10）的突台（12）相向对应，且留有间隔距离，所述连接套（11）设于第二铁芯（7）、第三铁芯（10）之间，且与第二铁芯（7）、第三铁芯（10）位于同一轴心线上，连接套（11）轴向的两端分别与第二铁芯（7）、第三铁芯（10）固定连接，第二铁芯（7）、第三铁芯（10）的突台（12）的外周面与连接套（11）的内壁之间分别形成一环形槽，两环形槽内分别设置第二励磁线圈（9），第二铁芯（7）、第三铁芯（10）的突台（12）之间设有一压板（8），该压板（8）与第二铁芯（7）的突台之间设置第一磁流变弹性体（13），压板（8）与第三铁芯（10）的突台之间设置第二磁流变弹性体（14）；所述连接杆（5）的一端沿第二铁芯（7）的轴心线穿过第二铁芯（7）、第一磁流变弹性体（13）与压板（8）固定连接，所述第二铁芯（7）与外套筒（4）的相向端固定连接，形成磁控隔振装置。

2.根据权利要求1所述的磁控隔振装置，其特征在于：所述磁流变胶泥（1）的基体采用聚氨酯，磁流变胶泥（1）的软磁颗粒采用羰基铁粉。

3.根据权利要求2所述的磁控隔振装置，其特征在于：所述磁流变胶泥（1）的聚氨酯基体由蓖麻油与二苯基甲烷二异氰酸酯通过预聚法制备而成，蓖麻油与二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为100:16。

4.根据权利要求2所述的磁控隔振装置，其特征在于：所述磁流变胶泥（1）中聚氨酯基体的质量百分数为60%，所述羰基铁粉的质量百分数为40%。

5.根据权利要求1所述的磁控隔振装置，其特征在于：所述第一励磁线圈（2）、第二励磁线圈（9）的外表面均通过环氧树脂密封。

6.根据权利要求1所述的磁控隔振装置，其特征在于：所述第一磁流变弹性体（13）、第二磁流变弹性体（14）均呈圆柱状，且在1.5T的强磁场下制备而成，第一磁流变弹性体（13）上设有供连接杆（5）穿过的通孔。

7.根据权利要求1或6所述的磁控隔振装置，其特征在于：所述第一磁流变弹性体（13）、第二磁流变弹性体（14）分别粘贴固定在压板（8）上。

8.根据权利要求1所述的磁控隔振装置，其特征在于：所述外套筒（4）、第一铁芯（3）、第二铁芯（7）、第三铁芯（10）、连接套（11）、压板（8）均由导磁材料制成，所述第二铁芯（7）与外套筒（4）之间设有不导磁材料制成的固定板（6），所述固定板（6）的两端面分别与第二铁芯（7）、外套筒（4）固定连接，所述连接杆（5）由不导磁材料制成。

9.根据权利要求1所述的磁控隔振装置，其特征在于：所述连接杆（5）与第一铁芯（3）螺纹配合。

10.根据权利要求1所述的磁控隔振装置，其特征在于：所述外套筒（4）上设有供第一励磁线圈（2）的引线伸出的引线孔，所述连接套（11）上设有供第二励磁线圈（9）的引线伸出的引线孔。