[发明专利]一种具有自耦合功能的电流变弹性体减振器

说明书

本发明属于结构和机械隔振领域；采用智能材料的减振器件均需要施加外部磁场或电场激励，需要给减振器额外供能并设计相应的控制算法，使隔振系统变得复杂，本发明提供一种具有自耦合功能的电流变弹性体减振器，减振压杆与上部外壳的内腔顶面之间安装多个发电拉杆，其上部为用于发电的介电弹性体堆栈，介电弹性体薄片之间的柔性电极间隔连接正负极引出电极，电流变弹性体单体之间的电极片间隔连接介电弹性体堆栈的正负极，减振压杆将振动能传递给介电弹性体发电拉杆并带动其中的介电弹性体堆栈发生拉压变形，介电弹性体堆栈与减振压杆下方的电流变弹性体叠层结构的刚度匹配性好，并能提供较强电场，实现自耦合功能。

技术领域

本发明涉及一种减振器，更具体的说，涉及一种具有自耦合功能的电流变弹性体减振器。

背景技术

目前，机械减振领域最常用的技术仍为被动式隔振，如金属弹簧、橡胶弹簧、充气弹簧和液压减振器等。该类型减振器整体减振性能虽然不错，但由于其刚度和阻尼不可控，仅适用于某些固定的振动情况，缺乏振动控制的灵活性；且该类型减振器普遍存在抗横向剪切作用能力差的缺陷，而充气弹簧和液压减振器对密封性的要求高，一旦气体或液压油发生泄漏就会失去减振效果。采用主动式隔振技术可使机械设备在不同振动工况下均获得良好的减振效果，但由于需在结构中串联或并联主动元件和供能控制单元，这使得主动式减振器结构复杂且能耗较大。

近年来，基于智能材料的半主动减振技术的发展为机械设备减振提供了新的途径。一方面，在周期性小振幅振动条件下，半主动减振器无需外界供能便可发挥类似被动式减振具备的作用；另一方面，当振动幅值或频率发生变化，可通过调控智能材料的刚度或阻尼使减振器改变固有特性适应该振动条件。然而，采用智能材料的减振器件一般均需要施加外部磁场或电场激励，这需要给减振器额外供能并设计相应的控制算法，也会使隔振系统变得复杂。

最近的研究中，有学者提出了一些基于智能材料的自供能减振器件设计，如申请专利号为CN104154169B的中国专利公开的一种自供能电流变弹性体减振器，该专利采用电流变弹性体作为变刚度隔振材料开发出半主动减振器，在采用具有主动压电基换能器作为供能单元，理论上减振器可无需外界供能。但对电流变弹性体来说，压电基换能器输出电压较小，这会使电流变弹性体刚度变化范围受限；且压电陶瓷与电流变弹性体弹性模量差异较大，由此在工作中压电材料输出电压与电流变弹性体变形会产生较大时滞，从而影响自供能控制效果。已公开的申请专利号为CN107255136A的中国专利智能电流变弹性体减振器中，采用永磁振子切割线圈的方法为电流变弹性体提供电能。永磁体发电电压与线圈切割频率成正比，因而在小振幅、低频率条件下该方法较难产生高电压，且线圈在长时间振动工况下需考虑放热，也由此还需增加散热单元增加器件复杂程度。因此，基于电流变弹性体等智能材料，开发一种结构简单、刚度变化范围较宽、性能稳定的新型智能减振器件，对于机械设备的振动控制具有重要的实际意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有自耦合功能的电流变弹性体减振器，该发明响应迅速，可自适应调节刚度，在回收设备振动能量的同时，免除器件刚度调控的能耗，简化隔振器的结构。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：