CN209430666U - 一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，包括杆件、内筒、外筒、上盖和弹簧；杆件的一端设有轴肩，另一端深入内筒内，杆件可相对于内筒轴向移动，上盖固定在内筒远离杆件的一端，内筒的外壁上环绕激励线圈，外筒套设在内筒的外壁，且外筒可相对于内筒进行轴向移动，外筒的两端分别用外筒盖进行密封，外筒与内筒之间的空间填充有磁流变液；弹簧套设在外筒上，其一端和杆件的轴肩接触，另一端和第一外筒盖接触；内筒内设有线圈套筒，线圈套筒上环绕自感线圈；内筒的一端上外壁上设有永磁铁。本实用新型解决了现有减振器无法根据结构振动情况实时改变其刚度和阻尼参数、无法自身产生能量、无法很好的对结构振动进行衰减的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器。
背景技术
在车辆、机械等领域存在着振动情况，传统的减振方法是安装被动式的阻尼器，被动式的阻尼器可以衰减机械振动，但其阻尼系数是固定不变的，无法根据振动情况实时调节，从而无法满足机械振动的减振需求。
普通油压减振器属于被动减振器，其刚度和阻尼系数无法调节，无法根据结构振动情况改变其刚度和阻尼参数，也就无法很好的对结构振动进行衰减。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，其不仅可以调节其阻尼系数，而且还可以调节其刚度系数，通过调节其阻尼系数可以大幅衰减结构振动，通过调节其刚度系数可以避免结构固有振动频率与外界激励振动频率接近而引起的共振，可以改变结构的固有振动频率，更好的对结构振动进行衰减。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，其特殊之处在于：
包括杆件、内筒、外筒、上盖和弹簧；
所述杆件的一端设有轴肩，另一端深入内筒内，杆件可相对于内筒轴向移动，所述上盖固定在内筒远离杆件的一端，所述内筒的外壁上设有环状凸起，环状凸起上设有凹槽，凹槽内环绕激励线圈，
所述外筒套设在内筒的外壁，且外筒可相对于内筒进行轴向移动，内筒的环状凸起位于外筒内，外筒的两端分别用第一外筒盖和第二外筒盖进行密封，外筒与内筒之间的空间填充有磁流变液；
所述弹簧套设在外筒上，其一端和杆件的轴肩接触，另一端和第一外筒盖接触；
所述内筒内设有线圈套筒，所述线圈套筒上环绕自感线圈；所述杆件深入内筒的一端上外壁上设有永磁铁，杆件相对于内筒轴向移动时，自感线圈切割永磁铁产生的磁场产生感应电流，所述感应电流用于激励线圈产生磁场。
进一步地，上述永磁铁的数量为多个,相邻两个永磁铁之间设有磁铁垫片。
进一步地，上述永磁铁和磁铁垫片均通过过盈配合与杆件连接。
进一步地，上述第一外筒盖、第二外筒盖和内筒之间均设有O型密封圈。
进一步地，上述内筒和杆件通过直线轴承连接。
进一步地，上述上盖与内筒通过螺钉连接。
本实用新型的优点：
1)阻尼系数可以根据振动情况实时调节。本实用新型可通过控制其激励线圈的电流大小调节其阻尼系数，这是因为根据电流磁效应，通入电流的线圈会产生磁场，磁场强弱随着电流的大小改变而改变，而磁流变材料具有磁效应，其黏度随着磁场的强弱变化而变化，故通过其激励线圈的电流大小可以调节磁流变液体的黏度，也即实现了阻尼系数的改变，控制通过其激励线圈的电流大小可使其阻尼系数根据结构振动情况实时调节，且反应迅速，达到毫秒级；
2)刚度系数可以根据结构振动和外界激励实时调节。本实用新型通过自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器的内部结构设计，根据结构振动状态和减振需要，对通过其激励线圈的电流大小进行控制，通过调节其激励线圈的电流大小不仅可以调节其阻尼系数，而且还可以调节其刚度系数，通过调节其阻尼系数可以大幅衰减结构振动，通过调节其刚度系数可以避免结构固有振动频率与外界激励振动频率接近而引起的共振，可以改变结构的固有振动频率，更好的对结构振动进行衰减；
3)自身可以实现发电功能，供自身内部的能量消耗需要，实现自供能的功能。本实用新型可以实现能量自给自足的功能，通过对其内部结构设计，加装自感线圈和永磁铁，根据电磁感应原理，当杆件和内筒相对运动时，分别安装在杆件和内筒上的永磁铁和自感线圈也发生相对移动，自感线圈切割永磁铁产生的磁场产生感应电流，通过外部集电装置收集感应电流，并将产生的电流通过控制系统后作用于激励线圈，从而实现自发电对系统供能的功能。
附图说明
图1为本实用新型实施例中的结构图；
图2为本实用新型连接原理示意图一；
图3为本实用新型连接原理示意图二。
其中，1、杆件；2、内筒；3、外筒；4、上盖；5、弹簧；6、激励线圈；7、第一外筒盖；8、第二外筒盖；9、磁流变液；10、线圈套筒；11、自感线圈；12、永磁铁；13、磁铁垫片；14、O型密封圈；15、直线轴承。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，包括杆件1、内筒2、外筒3、上盖4和弹簧5；所述杆件1的一端设有轴肩，另一端深入内筒2内，杆件1可相对于内筒2轴向移动，所述上盖4固定在内筒2远离杆件1的一端，所述内筒2的外壁上设有环状凸起，环状凸起上设有凹槽，凹槽内环绕激励线圈6，所述外筒3套设在内筒2的外壁，且外筒3可相对于内筒2进行轴向移动，内筒2的环状凸起位于外套筒内，外筒3的两端分别用第一外筒盖7和第二外筒盖8进行密封，外筒3与内筒2之间的空间填充有磁流变液9；所述弹簧5套设在外筒3上，其一端和杆件1的轴肩接触，另一端和第一外筒盖7接触；所述内筒2内设有线圈套筒10，所述线圈套筒10上环绕自感线圈11；所述杆件1深入内筒2的一端上外壁上设有永磁铁12，杆件1相对于内筒2轴向移动时，自感线圈11切割永磁铁12产生的磁场产生感应电流，所述感应电流用于激励线圈6产生磁场。
优选地，通过外部集电装置收集自感线圈11切割永磁铁12产生的磁场产生感应电流，并将产生的电流通过控制系统后作用于激励线圈，从而实现自发电对系统供能的功能。
优选地，所述永磁铁12的数量为多个,相邻两个永磁铁12之间设有磁铁垫片13。永磁铁12和磁铁垫片13均通过过盈配合与杆件1连接。
优选地，第一外筒盖7、第二外筒盖8和内筒2之间均设有O型密封圈14。
优选地，内筒2和杆件1通过直线轴承15连接。
优选地，上盖4与内筒2通过螺钉连接。
结合图1、图2、图3，本实用新型的工作过程为：
1)当杆件1相对于上盖4发生相对移动时，由于上盖4和内筒2固定连接，所以安装于杆件1上的永磁铁12和安装于内筒2上的自感线圈11也发生相对移动，自感线圈11切割永磁铁12产生的磁场而产生电流，实现发电功能，如图2和图3中符号G所示；同时也会产生相对阻力，该阻力与永磁铁12和自感线圈11的相对速度有关，可等效为一阻尼部件，且该阻尼系数可以根据其两端的相对运动速度来调节，如图2和图3中C1所示，且C1作用在杆件1与上盖4之间。
与此同时，杆件1与上盖4间的相对移动也对弹簧5产生作用力，如图2中K1所示；弹簧5产生的作用力作用在杆件1和第一外筒盖7之间，第一外筒盖7受到力的作用后，当该作用力足够大时，将使外筒3与内筒2之间发生相对移动，外筒3与内筒2间的相对移动将迫使磁流变液9在外筒内部流动，从而产生阻尼力，也即图2中C2所示；由于弹簧5上端与杆件1连接、下端与第一外筒盖7连接，而外筒3与内筒2相对移动产生阻尼力，该阻尼力的一端作用在内筒2上也即上盖4上，另一端通过第一外筒盖7与弹簧5作用力串联作用，故刚度系数K1产生的弹簧作用力和阻尼系数C2产生的阻尼力串联后作用在杆件1和上盖3之间；阻尼系数C2的大小与加在激励线圈6上的电流大小有关，电流越大激励线圈6产生的磁场越强，由于磁流变液9的磁效应，磁流变液9的黏度也就越大，故通过调节激励线圈6的电流大小可实现阻尼系数C2的改变；当阻尼系数C2很小时，弹簧5产生的作用力使外筒3与内筒2发生相对移动，此时弹簧5两端的相对位移很小，等效刚度也很小；随着阻尼系数C2的增大，弹簧5两端的相对位移逐渐增大，弹簧的等效刚度也逐渐增大，从而通过控制阻尼系数C2的大小可实现等效刚度K1的调节功能。
2)当加在激励线圈6上的电流足够大时，此时阻尼系数C2也足够大，其产生的阻尼力也足够大使得外筒3和内筒2之间无法相对移动，此时杆件1和上盖4间的相对位移只作用在弹簧5上，此时弹簧5的等效刚度系数K2等于弹簧5的刚度，如图3中K2所示，也即等效刚度系数的最大值，故等效刚度系数K1的调节范围为0～K2。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，本领域的技术人员其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换。所以，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，其特征在于：
包括杆件(1)、内筒(2)、外筒(3)、上盖(4)和弹簧(5)；
所述杆件(1)的一端设有轴肩，另一端深入内筒(2)内，杆件(1)可相对于内筒(2)轴向移动，所述上盖(4)固定在内筒(2)远离杆件(1)的一端，所述内筒(2)的外壁上设有环状凸起，环状凸起上设有凹槽，凹槽内环绕激励线圈(6)，
所述外筒(3)套设在内筒(2)的外壁，且外筒(3)可相对于内筒(2)进行轴向移动，内筒(2)的环状凸起位于外套筒内，外筒(3)的两端分别用第一外筒盖(7)和第二外筒盖(8)进行密封，外筒(3)与内筒(2)之间的空间填充有磁流变液(9)；
所述弹簧(5)套设在外筒(3)上，其一端和杆件(1)的轴肩接触，另一端和第一外筒盖(7)接触；
所述内筒(2)内设有线圈套筒(10)，所述线圈套筒(10)上环绕自感线圈(11)；所述杆件(1)深入内筒(2)的一端上外壁上设有永磁铁(12)，杆件(1)相对于内筒(2)轴向移动时，自感线圈(11)切割永磁铁(12)产生的磁场产生感应电流，所述感应电流用于激励线圈(6)产生磁场。
2.根据权利要求1所述的一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，其特征在于：所述永磁铁(12)的数量为多个,相邻两个永磁铁(12)之间设有磁铁垫片(13)。
3.根据权利要求2所述的一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，其特征在于：永磁铁(12)和磁铁垫片(13)均通过过盈配合与杆件(1)连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，其特征在于：第一外筒盖(7)、第二外筒盖(8)和内筒(2)之间均设有O型密封圈(14)。
5.根据权利要求4所述的一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，其特征在于：内筒(2)和杆件(1)通过直线轴承(15)连接。
6.根据权利要求5所述的一种自供能可变刚度和阻尼磁流变减振器，其特征在于：上盖(4)与内筒(2)通过螺钉连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN110681700A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-01-14 | 河南理工大学 | 用磁流变液改变刚度的非线性能量阱装置 |
| CN110986188A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-04-10 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种可变刚度脚垫、压缩机及空调 |
| CN111017200A (zh) * | 2019-12-28 | 2020-04-17 | 河南省科宇信息技术有限公司 | 一种无人机起落架 |
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