[发明专利]自适应变刚度平面磁性液体阻尼减振器

说明书

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：