[发明专利]一种基于磁流变液压电材料的主动吸音消音器

说明书

本发明涉及消音设备领域，具体涉及一种基于磁流变液压电材料的主动吸音消音器。包括中空的筒体，沿筒体两端设有进气管和出气管；筒体包括壳体和固定体，固定体上开有若干圆柱孔，圆柱孔内设有磁锥；筒体内由左隔板和右隔板沿垂直筒体轴线方向将筒体分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体；左隔板上设有与筒体同轴的转轴，转轴的细轴上套设有吸音叶片；第二腔体内设有阻尼单元，转子设置在阻尼单元空腔内并套设在转轴上，转子与阻尼单元中左极和右极内壁之间的间隙充满磁流变液。优势与特色：利用磁流变液的场至微结构特性和磁锥声阻抗的逐渐变化主动吸音，将声能化为热能，吸声系数高；根据发动机转速变化动态主动吸声，内耗高。

技术领域

本发明涉及消音设备领域，具体涉及一种基于磁流变液压电材料的主动吸音消音器。

背景技术

消音器是阻止声音传播而允许气流通过的一种器件，是消除空气动力性噪声的重要措施。消音器是安装在鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等排气口噪音较大的空气动力设备的气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。

利用吸声材料或吸声结构来降低噪声的方法称为吸声降噪，吸声降噪是噪声控制中很重要的一个手段。吸声材料和吸声结构的种类很多，一般可分为单层吸声材料和多层吸声材料，它们都是被动吸声；而有别于被动吸声的主动吸声方法是从噪声传播途径上和受声体进行控制，它的控制目标是使入射声波的反射系数很小或接近于零，形成“黑洞”现象，使得吸声系数达到最大，从而达到吸声降噪的目的。与传统的吸声技术相比，主动吸声技术可使吸声系数根据外界噪声的变化而变化，实现噪声的主动控制。

主动吸声的智能材料主要有压电材料和磁流变液。压电材料主要利用压电效应，根据入射声波的频率，在压电材料表面形成电荷，将声能转化为电能，达到主动吸声的目的；磁流变液具有优异的可控性能，通过磁场的作用其粘度、场致微结构等易形成梯度变化，使声波能够无反射的进入吸声材料，而且由于材料本身的粘性和微结构，可导致声波多次反射，多次吸收，最终将声能转化为热能，使得声波在其中能够迅速衰减，因此，磁流变液场致微结构可实现梯度变化，易于形成梯度阻抗，给主动智能吸声提供了一个新的视角。

发明内容

针对现有排气消音器消音方面所存在的问题，本发明提出一种基于磁流变液压电材料的主动吸音消音器，本发明采用的实施方案是：包括中空的筒体，沿筒体一端偏离轴线的位置设有进气管，沿筒体另一端轴线的位置设有出气管，进气管的右端和出气管的左端均为圆锥形；筒体包括壳体和固定体，固定体上开有若干圆柱孔，圆柱孔内设有磁锥；磁锥由圆柱形永磁体和被磁化后覆盖在永磁体上的圆锥形磁流变液组成；筒体内由左隔板和右隔板沿垂直筒体轴线方向将筒体分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体，进气管与第一腔体相通，出气管与第三腔体相通；左隔板和右隔板上均布地分别开有左流通孔和右流通孔，左流通孔和右流通孔的两端均为喇叭形；左隔板上设有与筒体同轴的转轴，转轴的左端深入到第一腔体中，转轴的细轴上均布地套设有吸音叶片，吸音叶片由压电陶瓷和金属基板粘接而成；第二腔体内设有阻尼单元，阻尼单元包括与筒体同轴的圆筒、并列设置在圆筒内左隔板和右隔板之间的左极和右极、设在左极和右极间的隔磁橡胶圈、磁流变液、轴承和密封圈；圆筒两个端面通过螺钉安装到左隔板和右隔板上，圆筒内设有控制磁流变液力学性能的线圈；左极和右极组成一个圆柱形，内部形成一空腔，转轴的右端深入到此空腔中，转子设置在空腔内并通过键套设在转轴上，转子与左极和右极内壁之间的间隙充满磁流变液；空腔与转子之间设有密封圈，转轴与左极和右极之间均设有轴承。

本发明中，为提高吸音叶片的吸音降噪能力，吸音叶片与转轴的细轴的轴面相连并与转轴的轴向成一定的倾斜角β(类似电风扇叶片倾斜角)，吸音叶片倾斜角为β＝110°或70°，吸音叶片为弯曲的彩虹型结构，压电陶瓷的曲率半径小于金属基板的曲率半径，压电陶瓷厚度为0.15～0.3mm的PZT4，金属基板为铍青铜，金属基板与压电陶瓷的厚度之比为1～2.5，此时吸音叶片的吸音降噪能力较强。