CN104832585B - 智能磁流变弹性体减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能磁流变弹性体减振器，包括绝缘外壳、减震杆、上导电压板、下导电压板、压电陶瓷、导磁支架、线圈、上永磁体、下永磁体及磁流变弹性体；绝缘外壳顶部设有一通孔，减振杆穿过该通孔；上导电压板、下导电压板、压电陶瓷及导磁支架安装在绝缘外壳内；压电陶瓷安装在上导电压板和下导电压板之间；线圈安装在导磁支架外壁上的环形凹槽内，线圈的两端分别与上导电压板和下导电压板连接；上永磁体、下永磁体及磁流变弹性体安装在导磁支架的内孔中，磁流变弹性体位于上永磁体和下永磁体之间。本发明采用了永磁体与压电陶瓷发电产生磁场相结合的方式为磁流变弹性体提供一个可调磁场，结构简单，且使本发明具有更好自适应性。
Description
技术领域
本发明涉及一种减振器，尤其是涉及一种智能磁流变弹性体减振器。
背景技术
目前，在机械减振方面，最常见的仍是传统的液压和充气减振器，此种减振器效果虽不错，但缺点是阻尼不可控，密封性能要求极高，对零部件的加工精度要求苛刻；且液压减振器泄漏出来的液压油容易污染环境。
最近研究的一系列可变阻尼的电/磁流变减振器，虽具有反应迅速、可控性强的阻尼力，但缺点是目前所配置的电/磁流变液易沉降，密封性能要求高，且一般都需加外部电源给电/磁流变液提供电能等，结构复杂、体积较为庞大、成本高且自适应能力差，这些缺点极大的限制了此种可调阻尼减振器的发展。
目前的一些减振器，如申请专利号为CN201310174535.6的中国专利公开的一种双筒高压磁流变减振器，此发明专利的气囊对磁流变液有缓冲作用，振动时，复原电磁圈和复原电磁圈产生电场，电磁流穿过磁流变液，磁流变液的粘度升高，流动性降低，增加减振效果。但此减振器的缺点是密封性能要求高，磁流变液易泄露，易沉降，且需要外加电源及控制系统等。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、自适应能力强的智能磁流变弹性体减振器，该减震器不需要外加控制系统，节约了成本；且该减震器不含有液压油，对密封性能要求低，避免了液压油泄露对环境造成的污染。
本发明采用的技术方案是：包括绝缘外壳、减振杆、上导电压板、下导电压板、压电陶瓷、导磁支架、线圈、上永磁体、下永磁体及磁流变弹性体；绝缘外壳顶部设有一通孔，减振杆穿过该通孔；所述的上导电压板、下导电压板、压电陶瓷及导磁支架安装在绝缘外壳内；所述的压电陶瓷安装在上导电压板和下导电压板之间；所述的减振杆位于上导电压板的上方，减振杆下端与上导电压板之间设有绝缘纸；所述的导磁支架为环形，导磁支架位于下导电压板的下方，导磁支架的外壁上设有环形凹槽，所述的线圈安装在环形凹槽内，线圈的两端分别与上导电压板和下导电压板连接；所述的上永磁体、下永磁体及磁流变弹性体安装在导磁支架的内孔中，所述的磁流变弹性体位于上永磁体和下永磁体之间，上永磁体与下导电压板之间设有绝缘纸。
上述的智能磁流变弹性体减振器中，所述的绝缘外壳包括绝缘盖和底座，绝缘盖通过螺钉与底座连接，绝缘盖的顶部中心处设有一通孔。
上述的智能磁流变弹性体减振器中，所述的减振杆的下端设有凸缘，位于绝缘外壳内，凸缘与绝缘外壳之间设有弹簧。
上述的智能磁流变弹性体减振器中，包括多个压电陶瓷，压电陶瓷呈圆柱形；所述的上导电压板与下导电压板间设有保护套，保护套上设有多个圆形通孔，压电陶瓷嵌于保护套的圆形通孔中。
上述的智能磁流变弹性体减振器中，所述的绝缘外壳内壁上设有接线槽，线圈两端与上导电压板和下导电压板连接的导线位于接线槽内。
上述的智能磁流变弹性体减振器中，所述的上导电压板和下导电压板由铜板制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明结构简单、体积小，本发明采用永磁体与压电陶瓷发电产生磁场相结合的方式，压电陶瓷受压提供电能，不需要外加电源；而且由于压电陶瓷受压越大，电压越高的特点，对线圈产生的磁场进行调节，不需要外加控制系统，实现了本发明的智能控制，节约了成本。
2）本发明的减振材料采用的是磁流变弹性体，磁流变弹性体不仅继承了磁流变液阻尼可变、流变特性瞬间(毫秒级)改变和可逆、控制无级、精确、性能稳定可靠、功耗小，物理化学性能稳定、对环境无污染等特点，且结构成型方便，克服了磁流变液颗粒沉降、泄漏等缺点，而且本发明不含有液压油，对密封性能要求低，避免了液压油泄露对环境造成的污染。
3）本发明的减振材料采用的是磁流变弹性体，磁流变弹性体的固有频率随外加磁场强度的增加而增大，而振动响应幅值却随着磁场强度的增加而降低，通过改变电极板间的磁场强度，可调节磁流变弹性体的刚度和阻尼，使得本发明能更好的适应振动环境，实现对振动的抑制。
附图说明
图1为本发明的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括绝缘外壳、减振杆1、上导电压板4、多个压电陶瓷5、下导电压板6、保护套8、导磁支架10、线圈11、上永磁体7、下永磁体13及磁流变弹性体9。所述的绝缘外壳包括绝缘盖3和底座12，绝缘盖3通过螺钉与底座12连接。所述的上导电压板4、多个压电陶瓷5、下导电压板6、保护套8及导磁支架10安装在绝缘外壳内。所述的绝缘盖3的顶部中心处设有一通孔，所述的减振杆1穿过该通孔，减振杆1的上端与振动器件相连；所述的减振杆1的下端设有凸缘，凸缘与绝缘盖3之间设有弹簧2，弹簧2套装在减振杆1上。
所述的压电陶瓷5呈圆柱形, 所述的保护套8设有多个圆形通孔，压电陶瓷5分别嵌装在圆形通孔中。压电陶瓷5置于上导电压板4和下导电压板6之间。所述的上导电压板4和下导电压板6是用导电的铜板制成的，上导电压板4与减振杆1下端之间设有绝缘纸14。所述的导磁支架10位于下导电压板6的下方，导磁支架10为一环形结构，导磁支架10的外壁上设有环形凹槽，线圈11安装在环形凹槽内，线圈11的两端分别与上导电压板4和下导电压板6连接。所述的绝缘外壳内壁上设有接线槽，线圈10两端与上导电压板4和下导电压板6连接的导线位于接线槽内。所述的上永磁体7、下永磁体13及磁流变弹性体9安装在导磁支架10的内孔中，磁流变弹性体9安装在上永磁体7、下永磁体13之间，所述的上永磁体7与下导电压板6之间设有绝缘纸15。所述的线圈11是由导电的铜线制成的。所述的磁流变弹性体9是用羟基铁粉、钛酸钡、硅油和硅橡胶制备的。
使用时，由减振杆1上端与振动器件相连，将振动能直接传递给压电陶瓷5，压电陶瓷5因形变产生的电压通过线圈11转换成磁场，施加在磁流变弹性体上。压电陶瓷5可承受的压力大，产生的电压高，可以很好的为本发明的磁流变弹性体9提供较强的可调磁场，以实现本发明的智能化控制。同时，上永磁体7和下永磁体13可为磁流变弹性体9提供稳定的磁场，且随着上永磁体7和下永磁体13的间距减小，上永磁体7和下永磁体13之间的磁场和排斥力也会增大。而减振材料采用的是磁流变弹性体9，磁流变弹性体9的固有频率随外加磁场强度的增加而增大，而振动响应幅值却随着磁场强度的增加而降低，通过改变上永磁体7和下永磁体13之间的磁场大小，可调节磁流变弹性体8的刚度和阻尼，使得本发明更好的适应振动环境，实现对振动的抑制。减振杆1与绝缘外壳内腔顶面之间设有弹簧2，可给减振杆1、压电陶瓷5、上永磁体7、下永磁体13以及磁流变弹性体9提供预紧力，防止了本发明上下颠倒时某些部位异位。绝缘盖3与底座12之间采用螺钉连接，将减震器内部结构固定。
使用时，将减振杆1连接到外部振动端，外部振动端的振动能通过减振杆1传递给压电陶瓷5和磁流变弹性体9，部分振动能通过压电陶瓷5转换成电能，通过线圈11产生磁场，给磁流变弹性体9提供磁场，其他的振动能则被刚度和阻尼可调的磁流变弹性体9消耗掉。给磁流变弹性体9提供的磁场包括上永磁体7和下永磁体13产生的磁场及压电陶瓷5形变发电通过线圈11产生的磁场，这两种磁场都是智能可调的。
本发明采用上永磁体7和下永磁体13产生磁场与压电陶瓷5形变发电通过线圈11产生磁场相结合的方式给磁流变弹性体9供磁的技术，集合磁流变弹性体9剪切模量可由外加磁场控制这一特性，提出压电陶瓷5、上永磁体7、下永磁体13与磁流变弹性体9组合的减震器，这种工作原理实现了从外界振动激励到控制的闭环控制过程。如果外界振动增强，则作用在压电陶瓷上的压力增大，输出的电压也越高，进而对磁流变弹性体9的激励也就增强，磁流变弹性体9的减震作用增强，继而对外界振动的抑制作用随之增大。同时，相邻的上永磁体7、下永磁体13的间距减小，从而上永磁体7和下永磁体13之间的磁场和排斥力也会增大，磁流变弹性体9的减震作用也增强，继而对外界振动的抑制作用也随之增大。反之，当振动减弱时，上永磁体7和下永磁体13之间的磁场减小，压电陶瓷5产生的电压也低，施加于磁流变弹性体9的磁场较弱，减震效果减弱，该过程具有自适应的特征，使得减震器具有自动调节能力，实现了智能化控制。同时用永磁体和压电材料替代外部高压电压和控制系统，使减震器结构简化。
Claims (6)
1.一种智能磁流变弹性体减振器，其特征是：包括绝缘外壳、减振杆、上导电压板、下导电压板、压电陶瓷、导磁支架、线圈、上永磁体、下永磁体及磁流变弹性体；绝缘外壳顶部设有一通孔，减振杆穿过该通孔；所述的上导电压板、下导电压板、压电陶瓷及导磁支架安装在绝缘外壳内；所述的压电陶瓷安装在上导电压板和下导电压板之间；所述的减振杆位于上导电压板的上方，减振杆下端与上导电压板之间设有绝缘纸；所述的导磁支架为环形，导磁支架位于下导电压板的下方，导磁支架的外壁上设有环形凹槽，所述的线圈安装在环形凹槽内，线圈的两端分别与上导电压板和下导电压板连接；所述的上永磁体、下永磁体及磁流变弹性体安装在导磁支架的内孔中，所述的磁流变弹性体位于上永磁体和下永磁体之间，上永磁体与下导电压板之间设有绝缘纸。
2.如权利要求1所述的智能磁流变弹性体减振器，其特征是：所述的绝缘外壳包括绝缘盖和底座，绝缘盖通过螺钉与底座连接，绝缘盖的顶部中心处设有一通孔。
3.如权利要求1所述的智能磁流变弹性体减振器，其特征是：所述的减振杆的下端设有凸缘，位于绝缘外壳内，凸缘与绝缘外壳之间设有弹簧。
4.如权利要求1所述的智能磁流变弹性体减振器，其特征是：包括多个压电陶瓷，压电陶瓷呈圆柱形；所述的上导电压板与下导电压板间设有保护套，保护套上设有多个圆形通孔，压电陶瓷嵌于保护套的圆形通孔中。
5.如权利要求1所述的智能磁流变弹性体减振器，其特征是：所述的绝缘外壳内壁上设有接线槽，线圈两端与上导电压板和下导电压板连接的导线位于接线槽内。
6.如权利要求1所述的智能磁流变弹性体减振器，其特征是：所述的上导电压板和下导电压板由铜板制成。
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