CN104632981B - 自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器 - Google Patents
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Abstract
自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器，属于机械工程振动领域。该减振器能够响应外界振动将部分振动能转换为电能，再到磁能，实现了磁簧刚度的自适应调节。该减振器采用端面吸附有磁性液体的圆柱永磁铁作为惯性质量块，由励磁线圈与圆柱永磁铁所构成的磁簧结构为惯性质量块提供恢复力，使其响应外界振动，在平面内运动而耗能。励磁线圈作用于圆柱永磁铁的磁吸引力受控于感应线圈对外界振动的实时采集能，引起磁簧刚度的自适应变化，进而使得该减振器的固有频率随外界振动而发生变化，且不断接近外界振动频率。该减振器在减振过程中具有变刚度自适应性，减振性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器，属于机械工程振动领域。
背景技术
常见的被动阻尼减振系统所采用的拾振系统主要由弹簧和惯性质量块机械连接而成，这使得其表现出抗疲劳性差、噪声大等不足；另一种拾振系统则利用磁性弹簧代替机械弹簧，该磁簧结构为了增加其结构稳定性，通常需要增设惯性质量块的导向装置，如导杆、套筒等，这样会增大永磁铁与导向装置间的摩擦，降低其拾振性能。
磁性液体是一种由包覆有表面活性剂的纳米体磁性或亚体磁性颗粒分散于液态载液中形成稳定的胶态悬浮液，磁性液体二阶浮力原理是指磁性液体可以将沉浸在其中的比重比其自身大的永磁体悬浮起来。磁性液体在磁场梯度作用下，会流向具有高磁场强度的地方，由于柱状永磁体两极的磁场强度相对较高，使分布于柱状永磁体上的磁性液体在其两端面聚集，从而在永磁体端面形成磁性液体层。该磁液层所产生的磁压能够将永磁体提升，使得永磁体悬浮于与之接触的基面。在此过程中，磁液层可被看做一种自助的润滑剂，能够随永磁体一起运动；永磁体无需耗能而被悬浮，且运动过程受到较低的摩擦作用。这样使得吸附有磁性液体的永磁体对外界振动所引起的惯性力敏感度较高。
磁性液体可应用于阻尼减振，磁性液体阻尼减振是一种新型的减振方式，对惯性力的敏感度较高，且具有结构简单、体积小、耗能大和寿命长等优点。磁性液体阻尼减振器为被动阻尼减振器，该类减振器大多结构固定，对应的固有频率不可调，不具备对外界振动的自适应性。在设计磁性液体减振器过程中通常需要考虑被减振对象的振动频率，进而有针对性的设计减振器，因为仅当减振器的振动频率接近被减振对象的频率时，减振效果最优。然而常见的外界振动具有不确定性，其振动频率随机变化，使得常见具有固定频率的磁性液体减振器自适应性较差，相应减振效果受限。因而，增强磁性液体阻尼减振器的自适应性就显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种减振效果优良的自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器，该减振器对存在的平面振动具有优良的减振效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
该减振器由壳体、端盖、感应线圈、磁性液体、圆柱永磁铁、能量管理电路、空心圆柱、衔铁、励磁线圈组成。该减振器所采用的惯性质量块为吸附有磁性液体的圆柱永磁铁，磁性液体受到圆柱永磁体两端的强磁场吸引而聚集在其表面，圆柱永磁铁受到磁性液体的磁压作用力而被悬浮在壳体底面，使得圆柱永磁铁与壳体间具有较小的摩擦力，从而使惯性块响应外界振动的灵敏度在一定程度上被提高。该惯性质量块的恢复力由位于壳体底面外侧的励磁线圈对圆柱永磁铁的磁场吸引力提供，从而使该惯性质量块受到磁簧的作用。该磁簧的刚度受到位于端盖内侧圆柱面上感应线圈采集能的影响，感应线圈将实时采集的振动能经能量管理电路处理后供给给励磁线圈，使得励磁线圈的磁场受到外界振动的影响，引起减振器对外界振动的变刚度自适应性。该减振器的阻尼主要由感应线圈所产生的电磁阻尼和磁性液体所产生的粘性阻尼两部分组成。
所采用的励磁线圈分布于与壳体下端相连的空心圆柱外侧，其内有衔铁，来增加励磁线圈的磁场强度。另外，励磁线圈与圆柱永磁铁的轴线平行，且励磁线圈内所产生的电磁场方向的等效磁极和圆柱永磁体对应的同名磁极同向而置。
所采用的能量管理电路主要实现电能的交直流转换，即AC/DC转换。
该减振器所对应的固有频率受控于作为恢复力的磁场吸引力，该磁场吸引力通过励磁线圈与感应线圈的组合结构又受到外界振动的影响，使得该减振器对外界振动表现出变刚度的自适应性。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：
该减振器作为一种平面振动减振器，所采用的磁簧结构主要由励磁线圈和圆柱永磁铁间的磁场吸引力形成，励磁线圈的能量来源于采集的外界振动能，这样使得磁簧结构的刚度具有自适应性，能够根据外界振动而自动调节，实现减振系统的固有频率可调；另外，该减振器的阻尼主要由感应线圈所产生的电磁阻尼和磁性液体所产生的粘性阻尼两部分组成，能够达到高效减振的目的。
附图说明
图1为本发明的剖视图。
图中：壳体1、端盖2、感应线圈3、磁性液体4、圆柱永磁铁5、能量管理电路6、空心圆柱7、衔铁8、励磁线圈9。
图2为该减振器自适应减振的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
该减振器的剖视图如图1所示，其包括：壳体1、端盖2、感应线圈3、磁性液体4、圆柱永磁铁5、能量管理电路6、空心圆柱7、衔铁8、励磁线圈9。
将吸附有磁性液体4的圆柱永磁铁5轴向竖直放置在壳体1内，磁性液体4在磁场梯度作用下产生磁压力而将圆柱永磁铁5悬浮，从而减小圆柱永磁铁5与壳体1底面之间的接触摩擦力，提高该惯性质量块对振动响应的灵敏度。在端盖2的内侧有台阶状圆柱体，其上缠绕有感应线圈3，用于采集圆柱永磁铁5响应振动而产生的动能，该感应线圈3随端盖2一起封住壳体1开口端，并保证感应线圈3与圆柱永磁铁5磁极面间保持一定的间隙，该端盖2与壳体1间为螺纹连接。将感应线圈3所采集的电能经能量管理电路6处理后直接供给给励磁线圈9，在此过程中，能量管理电路6主要实现电信号的交流向直流的转换。
励磁线圈9缠绕在空心圆柱7外壁，其中，空心圆柱7与壳体1下端刚性相连，且空心圆柱7与壳体1的轴线重合，感应线圈3所产生的电磁场方向的等效磁极和圆柱永磁体5对应的同名磁极同向而置。另外，为了增加激励的磁场强度，特在空心圆柱7中增设了一块衔铁8。
所述壳体1、端盖2和空心圆柱7均为非导磁材料。
所述磁性液体4可选用的种类有机油基磁性液体、煤油基磁性液体和酯基磁性液体。
该减振器对外界振动表现出一定的变刚度自适应性，其自适应减振原理如图2所示。该类减振器属于被动阻尼减振，该减振器的阻尼主要由感应线圈所产生的电磁阻尼和磁性液体所产生的粘性阻尼两部分组成，其对应固有角频率其中k，m分别为系统对应的磁簧刚度和惯性块的质量。该磁簧结构的刚度k＝F/x受控于磁场吸引合力F和质量块的相对位移量x。磁场合力F又与采集的电能E相关。针对不同的谐振源，该减振器的振动采集能E与外界振动频率ω0相关。基于以上分析，可知该磁性液体阻尼减振器减振角频率ω′随外界激振源的振动角频率ω0一起变化，并不断接近。当外界振动角频率增大，振动增强时，采集能增加，磁场能增强，磁簧刚度增大，引起减振器的固有角频率变大，且不断接近外界振动角频率，相反当外界振动减弱，减振器的频率相应减小，同样并不断与外界振动频率接近，对外界振动表现出一定的变刚度自适应性。
Claims (6)
1.自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器，包括：壳体(1)、端盖(2)、感应线圈(3)、磁性液体(4)、圆柱永磁铁(5)、能量管理电路(6)、空心圆柱(7)、衔铁(8)、励磁线圈(9)；
上述各部分之间的连接：将吸附有磁性液体(4)的圆柱永磁铁(5)放置于壳体(1)内，用内部分布有感应线圈(3)的端盖(2)封住壳体(1)开口端，感应线圈(3)与励磁线圈(9)均与能量管理电路(6)相连；空心圆柱(7)与壳体(1)下端固结，其内有衔铁(8)，外部分布有励磁线圈(9)；
其特征在于：该减振器在减振过程中伴随有振动能-电能-磁能的转换，形成的磁能能够实时调节磁簧的刚度，进而改变该减振器的固有频率，使该减振器对外界振动表现出变刚度自适应性；该减振器的阻尼主要由感应线圈所产生的电磁阻尼和磁性液体所产生的粘性阻尼两部分组成。
2.根据权利要求1所述的自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述壳体(1)、端盖(2)和空心圆柱(7)均为非导磁材料。
3.根据权利要求1所述的自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述圆柱永磁铁(5)端面与壳体(1)底面平行。
4.根据权利要求1所述的自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述励磁线圈(9)与圆柱永磁铁(5)的轴线平行，且励磁线圈(9)内所产生的电磁场方向的等效磁极和圆柱永磁铁(5)对应的同名磁极所摆放的方向相同。
5.根据权利要求1所述的自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述能量管理电路(6)主要实现电能的交直流转换。
6.根据权利要求1所述的自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述内部分布有感应线圈(3)的端盖(2)内有阶状圆柱，感应线圈(3)分布于其外圆周面上。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3546586A (en) * | 1968-07-17 | 1970-12-08 | Eastman Kodak Co | Meter movement utilizing magnetic fluid for damping |
| CN1598350A (zh) * | 2004-09-09 | 2005-03-23 | 重庆大学 | 集成相对速度传感功能的磁流变阻尼器及自适应减振方法 |
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| CN101702569A (zh) * | 2009-12-03 | 2010-05-05 | 西安交通大学 | 一种使用磁性液体发电的装置 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3546586A (en) * | 1968-07-17 | 1970-12-08 | Eastman Kodak Co | Meter movement utilizing magnetic fluid for damping |
| CN1598350A (zh) * | 2004-09-09 | 2005-03-23 | 重庆大学 | 集成相对速度传感功能的磁流变阻尼器及自适应减振方法 |
| FR2894004B1 (fr) * | 2005-11-28 | 2008-05-23 | Belarussian Nat Technical Univ | Amortisseur a inertie contenant un ferrofluide |
| CN201134742Y (zh) * | 2007-12-27 | 2008-10-15 | 刘若峰 | 震动能量自发电装置 |
| CN101702569A (zh) * | 2009-12-03 | 2010-05-05 | 西安交通大学 | 一种使用磁性液体发电的装置 |
| CN101968096A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-02-09 | 中国电力科学研究院 | 一种自驱动式磁流变减振阻尼器 |
| CN102032304A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-04-27 | 北京交通大学 | 磁性液体减振装置 |
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