CN109944896A - 一种自感应供电的自适应电流变液阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种自感应供电的自适应电流变液阻尼器。它由受力部分、电磁部分、阻尼部分、封装部分和补偿气室部分组成。其中受力部分、电磁部分与阻尼部分上下顺序连接。内电极与阻尼内筒相连接，外电极与阻尼外筒相连接。内电极与外电极之间形成阻尼通道，内电极上下设置小孔用于电流变液回流和产生阻尼。当活塞杆受到外界的振动后，装在活塞杆上的永磁铁随活塞杆一起运动，阻尼筒内壁布满线圈，永磁铁上下运动时，线圈切割磁感线产生感应电压。感应电压接到内外电极上，使ER流体的黏度增加，从而减小活塞的振动。活塞振动越快，感应线圈产生的电压越大，ER流体产生的阻力就越大，从而达到系统自适应减振的目的。本发明省去了外部电源和控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种电流变液阻尼器装置，在工作时无需外接电源，能够随外界振动频率自适应减振的智能阻尼器。
背景技术
电流变液（electrorheological fluids，ER流体）是一种智能材料，它一般是由微米（或纳米）尺度的具有高介电常数的颗粒均匀分散在绝缘的低介电常数的油相介质中形成的悬浮液。当施加外电场时，ER流体从流动状态转变为类固体状态，其表观黏度急增几个数量级，并达到较高的剪切应力。该过程是可逆、可控、迅速和低功耗的。这些优良的机电耦合性能使ER流体能有效地解决机械工程中能量传递和控制问题。赵晓鹏等在专利“一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器”（ZL02139476.8）中，设计了用压电陶瓷供电的自适应电流变液阻尼器，省去了外部电源，但是整个阻尼器只有在向下压缩的过程在才有较大阻尼，回程中并无可变阻尼。另外，阻尼器中没有考虑活塞杆造成的阻尼器内腔体积变化，实际应用中几乎不可实现。在专利“楔形施力的自适应阻尼器”（ZL96236426.6）中，由于使用了省力结构，故外界振动不能过大。以上两种阻尼器各自的缺陷，使得应用起来受到一定限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种自感应供电的自适应电流变液阻尼器，它具有直接受力、抗振动频率大、行程大、刚性小等特点。当外界振动策动活塞杆运动时，永磁铁在感应线圈中往复运动，感应线圈切割磁感线产生感应电压，感应电压接到内外电极上改变电流变液的粘度，从而改变阻尼力。活塞底部设置了浮动活塞和气室，用于补偿活塞杆运动时造成的阻尼腔内体积变化。
附图说明
图1是根据本发明提出的自感应供电的自适应电流变液阻尼器的主视剖面图。
图1中：1.气室 2.浮动活塞 3.阻尼器内筒 4.外电极板 5.螺栓 6.导线7.垫片 8.六角螺母 9.阻尼器外筒 10.感应线圈 11.顶盖 12.活塞杆 13.直筒盖14.弹簧 15.永磁铁 16.O形密封圈 17.连接板 18.阻尼腔 19.活塞 20.阻尼通道21.电流变液 22.内电极板 23.孔道 24.底座。
具体实施方式
本发明的目的是这样实现的：本发明的结构如图1所示。它由受力部分，包括活塞杆（12）、弹簧（14）、活塞（19）；电磁感应部分，包括导线（6）、感应线圈（10）、永磁铁（15）；阻尼部分，包括外电极板（4）、阻尼腔（18）、阻尼通道（20）、电流变液（21）、内电极板（22）、孔道（23）；封装连接部分，包括阻尼器内筒（3）、螺栓（5）、垫片（7）、六角螺母（8）、阻尼器外筒（9）、顶盖（11）、直筒盖（13）、O形密封圈（16）、连接板（17）、底座（24）；以及补偿气室部分，包括气室（1）、浮动活塞（2）五部分组成。其中受力部分、电磁部分、阻尼部分以及补偿气室部分上下顺序连接。内外电极分别安装在阻尼器内外筒上。内外电极之间形成阻尼通道。
活塞杆（12）与活塞（19）是永久性连接。永磁铁（15）固定在活塞杆（12）上，永磁铁的上下段连接弹簧（14）。活塞杆（12）通过顶盖（11）和直筒盖（13）的中心孔与外施力机构相连。顶盖（11）与阻尼器外筒（9）通过螺纹连接，从而固定住直筒盖（13）和弹簧（14）。
弹簧（14）分为两段，上段连接在直筒盖（13）和永磁铁（15）之间，下段连接在永磁铁（15）和连接板（17）之间。
内电极（22）安装在阻尼器内筒（3）上，外电极（4）安装在阻尼器外筒（9）上，内外电极之间形成阻尼通道（20），阻尼器内筒（3）上下开有孔道（23），阻尼器内筒（3）内装有电流变液（21）。
感应线圈（10）与内电极板（22）和外电极板（4）通过导线（6）相连，阻尼腔（18）、连接板（17）和活塞杆（12）之间采用O形密封圈，阻尼器外筒（9）、连接板（17）以及底座（24）采用螺栓（5）和螺母（8）连接。
阻尼腔（18）下部有浮动活塞（2）和充满气体的气室（1）。
阻尼器的工作原理如下：当外力策动活塞杆（12）时，活塞杆（12）连同永磁铁（15）一起运动，感应线圈（10）切割磁感线产生感应电压。产生的感应电压通过导线（6）连接到内电极板（22）和外电极板（4）上。内外电极间的电流变液（20）受电场影响，剪切强度增加。电流变液（20）在活塞（19）的推力作用下，从阻尼腔（18）经过孔道（23）流入内外电极（22、4）之间，然后又经过孔道（23）流回阻尼腔（18）。由于电流变液（20）的剪切强度增加，反过来对活塞（19）产生阻力，从而达到减振的目的。活塞（19）的上下运动频率越快，感应线圈（10）产生的感应电压就越高，电流变液（20）产生的阻力就越大，从而达到自适应减振的目的。
Claims (3)
1.一种自感应供电的自适应电流变液阻尼器，由活塞杆（12）、弹簧（14）、活塞（19）组成的受力部分；由导线（6）、感应线圈（10）、永磁铁（15）组成的电磁部分；由外电极板（4）、阻尼腔（18）、阻尼通道（20）、电流变液（21）、内电极板（22）、孔道（23）组成的阻尼部分；由阻尼器内筒（3）、螺栓（5）、垫片（7）、六角螺母（8）、阻尼器外筒（9）、顶盖（11）、直筒盖（13）、O形线圈（16）、连接板（17）、底座（24）组成的封装部分；由气室（1）、浮动活塞（2）组成的补偿气室部分组成，其特征是：受力部分、电磁部分、阻尼部分和补偿气室部分上下顺序连接，内外电极分别与阻尼器内外筒相连，内外电极间形成阻尼通道。
2.根据权利要求1所述的一种自感应供电的自适应电流变液阻尼器，其特征是永磁铁（15）在感应线圈（10）中往复运动产生感应电压，感应电压接在内外电极上，从而改变电流变液粘度。
3.根据权利要求1所述的一种自感应供电的自适应电流变液阻尼器，其特征是在阻尼器内腔底部设置浮动活塞（2）和气室（1）。
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