CN112648333A - 悬浮式抗扰动结构、设备及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种悬浮式抗扰动结构、设备及制造方法，用于解决现有技术中电子设备受冲击和振动干扰的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种悬浮式抗扰动结构，包括：抗扰动腔体、阻尼液体、磁体极对，以及外防护壳体；在外防护壳体与抗扰动腔体之间充填所述阻尼液体，将抗扰动腔体浸泡并作浮升；分别在外防护壳体的顶底端面上和抗扰动腔体的顶底端面上配置磁同极相对的所述磁体极对，充填阻尼液体的浮升力和磁体极对磁悬浮力的综合作用力抵消掉任意形状的抗扰动腔体向下重力后，导致抗扰动腔体处于失重状态，漂浮在外防护壳体空间内部。能够让在抗扰动腔体内的电子设备和外界的振动或者冲击干扰隔离。
Description
技术领域
本发明属测控技术领域，特别是涉及一种悬浮式抗扰动结构、设备及制造方法。
背景技术
冲击载荷与振动干扰，对电子设备的影响是多方面的，一般振动引起的是元器件或材料的疲劳损坏，而冲击则是由于瞬时加速度很大而造成元器件或材料的应力损坏；振动引起的故障约占80％，冲击引起的故障约占20％。
振动与冲击对电子设备的危害主要有：
(1)当元器件的固有频率与激振频率相同时，将产生共振现象。例如可变电容器片子共振时，使电容量发生周期性变化；振动使调谐电感的铁芯移动，电惑量发生变化，造成回路失谐，工作状态破坏。
(2)振动引起弹性零件变形，使具有触点的元件(如波段开关、继电器、插头插座)产生接触不良好或完全开路。
(3)导线发生变形或位移，引起分布参数的变化，从而使电容或电感耦合发生变化。
(4)螺钉、螺母等紧固件松开甚至脱落，并撞击其它零部件，造成电路短路或损坏。
(5)指示灯忽亮忽暗，仪表指针抖动，使观察人员读数不准，视力疲劳。
(6)防潮和密封结构受到损坏。
(7)机壳、底板变形、脆性材料(如玻璃、陶瓷、胶水、聚苯乙烯等)断裂。
(8)对于成型的元器件，若在成型过程中存在微小裂纹，长期振动会产生裂纹断裂。
在电子设备中，很多元器件或子系统能承受75g的冲击，但不能接受2g的振动。
简言之，对冲击载荷与振动干扰，作过许多测试，两者危害性极大，必须考虑防护措施。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种悬浮式抗扰动结构、设备及制造方法，用于解决现有技术中电子设备受冲击和振动干扰的问题
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种悬浮式抗扰动结构，包括：
抗扰动腔体、阻尼液体、磁体极对，以及外防护壳体；
在外防护壳体与抗扰动腔体之间充填所述阻尼液体，将抗扰动腔体浸泡并作浮升；
分别在外防护壳体的顶底端面上和抗扰动腔体的顶底端面上配置磁同极相对的所述磁体极对，充填阻尼液体的浮升力和磁体极对磁悬浮力的综合作用力抵消掉任意形状的抗扰动腔体向下重力后，导致抗扰动腔体处于失重状态，漂浮在外防护壳体空间内部。
可选的，还包括弹性牵挂件，所述弹性牵挂件受压和受拉时均产生弹性力，所述抗扰动腔体通过所述弹性牵挂件挂接在所述外防护壳体内，弹性牵挂力、充填阻尼液体的浮升力和磁体极对磁悬浮力的综合作用力抵消掉任意形状的抗扰动腔体向下重力后，导致抗扰动腔体处于失重状态，漂浮在外防护壳体空间内部。
可选的，分别在外防护壳体与抗扰动腔体间隙周边，配置磁同极相对的磁体极对，环绕抗扰动腔体形成磁排斥力场，构建起抵抗冲击载荷与振动干扰屏障，动态情形时，阻尼液体提供运动粘滞阻力、磁体极对按距离自调整磁排斥力强度，共同阻止抗扰动腔体随意漂移，任意方向上的外界冲击载荷引起大震动，弹性牵挂件牵挂抗扰动腔体，都化解成摆动，摆动又经吸能减振后，形不成强扰动。
可选的，所述阻尼液体中添加有磁性微颗粒物，在磁场作用下，磁性微颗粒物自动沿磁力线做顺磁有序排列，形成低磁阻通路，引导磁力线在阻尼液体中绕行传递。
可选的，所述弹性牵挂件、抗扰动腔体、阻尼液体和磁体极对封装在外防护壳体内，集成一体封闭结构。
一种设备，包括任一所述的悬浮式抗扰动结构；
还包括电子器件，所述电子器件安装在所述抗扰动腔体内。
可选的，所述电子器件设有导线，所述导线和所述电子器件连接，所述导线依次穿过所述抗扰动腔体和外防护壳后引出。
一种制造方法，包括如下步骤：
受保护的设备设置在任意形状的抗扰动腔体内，利用弹性牵挂件垂悬在外防护壳体腔内；
向外防护壳体与抗扰动腔体之间，充填阻尼液体，将抗扰动腔体浸泡并作浮升；
在外防护壳体上下、抗扰动腔体顶底端面，配置磁同极相对的磁体极对，引入自适应调整的磁悬浮力，力促导致抗扰动腔体处于失重状态；
添加磁性微颗粒，引导磁力线只能在阻尼液体中绕行传达；
所有部件封装集成为一体封闭结构。
可选的，还包括如下步骤：
在外防护壳体内周面，抗扰动腔体外周面，配置磁同极相对的磁体极对。
如上所述，本发明的悬浮式抗扰动结构、设备及制造方法，至少具有以下有益效果：
当有外界冲击载荷与振动干扰源时，先施加给外防护壳体，强迫其作跟随扰动，但悬浮方式隔断了干扰传递路径，无法直接传递干扰波，施加给内部悬空的、漂浮着的抗扰动腔体，营造出抗扰动腔体内所设置的仪表或设备，免受扰动的避震环境。
附图说明
图1为弹簧牵挂示意图
图2为充填液体浸泡并作浮升图
图3为磁体极对布置形成磁悬浮示意图
图4为磁性微颗粒沿磁力线自动排列示意图
图5为悬浮式抗扰动结构集成一体示意图
图6为悬浮式抗扰动结构集成一体的另一实施方式的示意图
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图6。须知，本说明书附图所示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。
本实施例中，一种悬浮式抗扰动结构，包括：抗扰动腔体1、阻尼液体2、磁体极对3，以及外防护壳体4；在外防护壳体4与抗扰动腔体1之间充填所述阻尼液体2，将抗扰动腔体1浸泡并作浮升；分别在外防护壳体4的顶底端面上和抗扰动腔体1的顶底端面上配置磁同极相对的所述磁体极对3，充填阻尼液体2的浮升力和磁体极对3磁悬浮力的综合作用力抵消掉任意形状的抗扰动腔体1向下重力后，导致抗扰动腔体1处于失重状态，漂浮在外防护壳体4空间内部。当有外界冲击载荷与振动干扰源时，先施加给外防护壳体4，强迫其作跟随扰动，但悬浮方式隔断了干扰传递路径，无法直接传递干扰波，施加给内部悬空的、漂浮着的抗扰动腔体1，营造出抗扰动腔体1内所设置的仪表或设备，免受扰动的避震环境。
本实施例中，请参阅图1-图3，悬浮式抗扰动结构还包括弹性牵挂件5，所述弹性牵挂件5受压和受拉时均产生弹性力，所述抗扰动腔体1通过所述弹性牵挂件5挂接在所述外防护壳体4内，弹性牵挂力、充填阻尼液体2的浮升力和磁体极对3磁悬浮力的综合作用力抵消掉任意形状的抗扰动腔体1向下重力后，导致抗扰动腔体1处于失重状态，漂浮在外防护壳体4空间内部。可选的，弹性牵挂件5为弹簧，弹性牵挂件5一方面能够向上对抗扰动腔体1起到提升作用，另一方面其能够对抗扰腔体起到姿态限制作用，避免其在阻尼液体2内向水平方向偏移过多。
本实施例中，请参阅图6，分别在外防护壳体4与抗扰动腔体1间隙周边，配置磁同极相对的磁体极对3，环绕抗扰动腔体1形成磁排斥力场，构建起抵抗冲击载荷与振动干扰屏障，动态情形时，阻尼液体提供运动粘滞阻力、磁体极对按距离自调整磁排斥力强度，共同阻止抗扰动腔体随意漂移，任意方向上的外界冲击载荷引起大震动，弹性牵挂件5牵挂抗扰动腔体，都化解成摆动，摆动又经吸能减振后，形不成强扰动。
本实施例中，请参阅图4，所述阻尼液体2中添加有磁性微颗粒物6，在磁场作用下，磁性微颗粒物6自动沿磁力线做顺磁有序排列，形成低磁阻通路，引导磁力线在阻尼液体2中绕行传递。
本实施例中，请参阅图3和图5，所述磁体极对3在外防护壳体4内、抗扰动腔体1外的顶底端面上配置磁同极相对的磁体极对3，随极对距离远近自调整磁排斥力，提供自适应磁悬浮力，将抗扰动腔体1自动推送到综合受力平衡位置悬停。
本实施例中，所述弹性牵挂件5、抗扰动腔体1、阻尼液体2和磁体极对3封装在外防护壳体4内，集成一体封闭结构。
本实施例中，在所述抗扰动腔体1侧面上和外防护壳体4侧面上也设有磁同极相对的磁体极对3。能够实现对抗扰动腔体1的全方向为动态平衡调整。
一种设备的实施例，包括以上任一实施例所述的悬浮式抗扰动结构；
还包括电子器件，所述电子器件安装在所述抗扰动腔体内。可选的，所述电子器件设有导线，所述导线和所述电子器件连接，所述导线依次穿过所述抗扰动腔体1和外防护壳后引出。
一种制造方法，包括如下步骤：
受保护的设备，设置在任意形状的抗扰动腔体1内，利用弹性牵挂件5垂悬在外防护壳体4腔内；
向外防护壳体4与抗扰动腔体1之间，充填阻尼液体2，将抗扰动腔体1浸泡并作浮升；
在外防护壳体4上下、抗扰动腔体1顶底端面，配置磁同极相对的磁体极对3，引入自适应调整的磁悬浮力，力促导致抗扰动腔体1处于失重状态；
添加磁性微颗粒，引导磁力线只能在阻尼液体2中绕行传达；
所有部件封装集成为一体封闭结构。
可选的，还包括如下步骤：
在外防护壳体内周面，抗扰动腔体外周面，配置磁同极相对的磁体极对。
为了更好对的实施方式的说明，以下进一步进行细节阐述。
一种悬浮式抗扰动结构，由牵挂弹簧、抗扰动腔体1、阻尼液体2、磁体极对3，以及外防护壳体4，集成一体结构。
其中，如图1，弹簧牵挂示意图所示，以高强度材质，如金属、工程塑料或多层复合等，制作成圆柱状的防护杯壳，配旋进密封盖，组成外防护壳体4；为了方便后续引出线，密封盖上预留开孔，最后再抵紧或粘结软堵塞密封。
第一步，牵挂弹簧，通过焊接、钩挂等连接方式，竖直向上挂接固定在外防护壳体4内，牵挂弹簧下端连接抗扰动腔体1，抗扰动腔体1被挂接定位；
抗扰动腔体1，为任意形状的薄壳体，形成密闭空间；本专利目的，是利用悬浮空间，营造出抗扰动腔体1内，免受扰动的避震环境。
此时，内置有仪表或设备的抗扰动腔体1的向下重力，由向上的牵挂弹簧提供的牵挂力全部承担，通常抗扰动腔体1处于垂悬状态。
第二步，如图2，充填液体浸泡并作浮升图所示，通过前述密封盖上预留开孔，向外防护壳体4与抗扰动腔体1之间，注入且充填满阻尼液体2，使得浸泡在液体中的抗扰动腔体1，将额外受到液体向上浮升力作用。
众所周知，浸泡在液体中的物体，受到浮升力大小，取决于物体排开液体重量，而单位液体的重量，由液体比重决定。
按抗扰动腔体1实际体积、重量，选择和配比充填阻尼液体2的比重，如选择油或水、粘稠液，以及配比混合添加其它物料等手段，进一步调控阻尼液体2比重，以便提供足够的浮升力，尽可能多地抵消掉，具有任意形状的抗扰动腔体1的重量。
此时，内置有仪表或设备的抗扰动腔体1向下重力，由向上的牵挂力，液体浮升力共同分担，通常抗扰动腔体1会上提，处于浮升位。
第三步，如图3，磁体极对3布置形成磁悬浮示意图所示，在外防护壳体4内部上下端面，设置磁体极对3，同样在抗扰动腔体1外部的顶底端面，也设置磁体极对3；
要求外防护壳体4，如果上端面N极，与抗扰动腔体1，顶端面N极靠近设置，同极相对，共同配置在高侧区；
同样外防护壳体4，下端面S极，与抗扰动腔体1，底端面S极靠近设置，也同极相对，共同配置在矮侧区；当然，高矮侧区也可颠倒磁极配置，但必须满足N对N极，S对S极配置，磁同极相对的模式。
众所周知，同极之间，如N对N极，将产生磁排斥力，且极距越远排斥力越小，极距越近排斥力越大；比如，当抗扰动腔体1下移时，造成高侧区极距拉远排斥力变小，矮侧区极距必然缩短排斥力变大，即向上的磁排斥力大于向下，促使上浮复位；
反之，当抗扰动腔体1上移时，造成高侧区极距缩短排斥力变大，矮侧区极距必然拉远排斥力变小，即向上的磁排斥力小于向下，促使下摁的作用；上下磁排斥力差，有效抑制了抗扰动腔体1自由上下移动范围。
在外防护壳体4内、抗扰动腔体1外，顶底端面上配置磁同极相对的磁体极对3，随极对距离远近自调整磁排斥力，提供自适应磁悬浮力，将抗扰动腔体1自动推送到综合受力平衡位置，并作悬停。
此时，弹性牵挂力、充填液体浮升力、磁体极对3磁悬浮力，综合作用力抵消掉任意形状的抗扰动腔体1向下重力后，导致抗扰动腔体1处于失重状态，漂浮在外防护壳体4空间内部。
如图4，磁性微颗粒沿磁力线自动排列示意图所示，在设置磁体极对3后，外防护壳体4内弥漫充斥着磁场，各向大致均质环境中，磁力线会以最短的直线形态传递、均匀排布。内置有仪表或设备的抗扰动腔体1，也可能受磁辐射影响、处于磁力线穿越范围中。
第四步，往阻尼液体2中，添加磁性微颗粒，如氧化铁、铁、钴、镍等磁性好的超细微粒。
磁体极对3作用下，外防护壳体4内阻尼液体2中，磁性微颗粒沿磁力线方向，自动作顺磁有序排列，形成众多低磁阻通路；引导磁力线集中传递，相当于搭接起磁短路通道。
反之，磁力线如果不沿低磁阻通路传达，仍然以磁力线直线形态分布时，所受磁阻，相对来讲巨大！即磁力线有短路通道选项时，是不会选择高磁阻方式直线辐射的。
因此，磁力线只能在含有磁性微颗粒的阻尼液体2中，沿低磁阻通路绕行传递，从而有效避开抗扰动腔体1，减少抗扰动腔体1受磁体极对3的自身磁辐射影响。
如图5，悬浮式抗扰动结构集成一体示意图所示，将上牵挂弹簧、任意形状的抗扰动腔体1、充填的阻尼液体2、磁同极相对的磁体极对3，封装在外防护壳体4内，集成一体型悬浮式抗扰动结构。通过隔断传递路径，以至外界干扰场，无法直接传递给悬浮的抗扰动腔体1，营造出免受扰动的避震环境。
综上所述，为了开辟一个悬浮避震空间，第一步，受保护的仪表或设备，设置在任意形状的抗扰动腔体1内，利用上牵挂弹簧，垂悬在外防护壳体4腔内；第二步，向外防护壳体4与抗扰动腔体1之间，充填阻尼液体2，将抗扰动腔体1浸泡并作浮升；第三步，在外防护壳体4上下、抗扰动腔体1顶底端面，配置磁同极相对的磁体极对3，引入自适应调整的磁悬浮力，力促导致抗扰动腔体1处于失重状态；第四步，添加磁性微颗粒，引导磁力线只能在阻尼液体2中绕行传达；第五步，所有部件封装集成为一体封闭结构。
相当于，漂浮在半空中的热气球、飞行器内部，不再受地动山摇的直接作用、影响。
静态看，借助弹性牵挂力，充填液体浮升力，磁体极对3磁悬浮力，综合作用力抵消掉抗扰动腔体1向下重力，使其处于失重状态，力促漂浮在外防护壳体4空间内部，以至外界干扰场，无法直接传递给悬浮的抗扰动腔体1。
动态看，抗扰动腔体1受到外界残余势力干扰，一旦出现失稳状态，沿着任意方向漂移，弹簧牵挂会产生纵横向钟摆恢复力，充填的阻尼液体2会产生漂移向迟滞阻尼，上下端随距离自适应调整的磁悬浮力会产生运动归位力，重新改变磁性微颗粒排列会产生能耗，合起来抑制住抗扰动腔体1的自由漂移，具备自恢复平衡态的修正功能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种悬浮式抗扰动结构，其特征在于，包括：
抗扰动腔体、阻尼液体、磁体极对，以及外防护壳体；
在外防护壳体与抗扰动腔体之间充填所述阻尼液体，将抗扰动腔体浸泡并作浮升；
分别在外防护壳体的顶底端面上和抗扰动腔体的顶底端面上配置磁同极相对的所述磁体极对，充填阻尼液体的浮升力和磁体极对磁悬浮力的综合作用力抵消掉任意形状的抗扰动腔体向下重力后，导致抗扰动腔体处于失重状态，漂浮在外防护壳体空间内部。
2.根据权利要求1所述的悬浮式抗扰动结构，其特征在于：还包括弹性牵挂件，所述弹性牵挂件受压和受拉时均产生弹性力，所述抗扰动腔体通过所述弹性牵挂件挂接在所述外防护壳体内，弹性牵挂力、充填阻尼液体的浮升力和磁体极对磁悬浮力的综合作用力抵消掉任意形状的抗扰动腔体向下重力后，导致抗扰动腔体处于失重状态，漂浮在外防护壳体空间内部。
3.根据权利要求2所述的悬浮式抗扰动结构，其特征在于：分别在外防护壳体与抗扰动腔体间隙周边，配置磁同极相对的磁体极对，环绕抗扰动腔体形成磁排斥力场，构建起抵抗冲击载荷与振动干扰屏障，动态情形时，阻尼液体提供运动粘滞阻力、磁体极对按距离自调整磁排斥力强度，共同阻止抗扰动腔体随意漂移，任意方向上的外界冲击载荷引起大震动，弹性牵挂件牵挂抗扰动腔体，都化解成摆动，摆动又经吸能减振后，形不成强扰动。
4.根据权利要求1-3任一所述的悬浮式抗扰动结构，其特征在于：所述阻尼液体中添加有磁性微颗粒物，在磁场作用下，磁性微颗粒物自动沿磁力线做顺磁有序排列，形成低磁阻通路，引导磁力线在阻尼液体中绕行传递。
5.根据权利要求2或3所述的悬浮式抗扰动结构，其特征在于：所述弹性牵挂件、抗扰动腔体、阻尼液体和磁体极对封装在外防护壳体内，集成一体封闭结构。
6.一种设备，其特征在于：包括如权利要求1-5任一所述的悬浮式抗扰动结构；
还包括电子器件，所述电子器件安装在所述抗扰动腔体内。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：所述电子器件设有导线，所述导线和所述电子器件连接，所述导线依次穿过所述抗扰动腔体和外防护壳后引出。
8.一种制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
受保护的设备设置在任意形状的抗扰动腔体内，利用弹性牵挂件垂悬在外防护壳体腔内；
向外防护壳体与抗扰动腔体之间，充填阻尼液体，将抗扰动腔体浸泡并作浮升；
在外防护壳体上下、抗扰动腔体顶底端面，配置磁同极相对的磁体极对，引入自适应调整的磁悬浮力，力促导致抗扰动腔体处于失重状态；
添加磁性微颗粒，引导磁力线只能在阻尼液体中绕行传达；
所有部件封装集成为一体封闭结构。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：
在外防护壳体内周面，抗扰动腔体外周面，配置磁同极相对的磁体极对。
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