[发明专利]利用永磁机构的宽范围刚度阻尼可变的磁流变液吸振器

说明书

本发明提出利用永磁机构的宽范围刚度阻尼可变的磁流变液吸振器，包括第二缸筒、第一缸筒和活塞杆；活塞杆的一端连接外部负载；另一端置于第二缸筒内；活塞杆上固定有带第一励磁线圈的第一活塞、带第二励磁线圈的第二活塞；第一活塞位于第一缸筒内，第二活塞位于第二缸筒内；所述第一缸筒、第二缸筒的筒腔内均储有磁流变液；所述第一缸筒滑置于外套筒内，第一缸筒端部与外套筒端部之间设有刚度可调的第一吸振结构；第二活塞滑置于第二缸筒内形成阻尼可变的第二吸振结构；本发明通过双缸分别控制吸振器的刚度和阻尼，可以实现吸振器的结构一体化，并且采用永磁体实现变刚度，可以更大范围地调节刚度变化，增大吸振器的最大出力和整体动力可调系数。

技术领域

本发明涉及磁流变液设备技术领域，尤其是利用永磁机构的宽范围刚度阻尼可变的磁流变液吸振器。

背景技术

磁流变液是一种可控流体智能材料，它可以在外加磁场的作用下，实现由流动性良好的液体状态变为粘弹性固体的毫秒级转变，并且这种转变可控、可逆、耗能低。磁流变吸振器正是基于磁流变效应制成的一种半主动控制装置，磁流变吸振器相比于传统的被动控制，具有对阻尼和刚度实时可控的好处，对比于完全主动控制，又有耗能低、结构简单的优势，因此广泛应用于桥梁振动的智能控制以及房屋抗震当中。

但传统的磁流变液吸振器只能单一地改变阻尼的大小，而无法对刚度施加有效的控制，根据推导可以得知，动力吸振器的主系统振幅比是关于固有频率比和阻尼比的函数，可以选定一个特定的固有频率比和一个特定的阻尼比，使得主系统的振幅比最小。当磁流变液吸振器的刚度发生变化时，将会引起主系统的固有频率比发生变化，其刚度和阻尼的变化都会引起主系统的阻尼比发生变化。因此，若能实现磁流变液吸振器的刚度阻尼可调可控，将会使得主系统可匹配的频率范围越宽，吸振频带也越宽，从而实现更好的减振效果。

对于目前的磁流变吸振器，主要存在以下问题：

1)传统的磁流变液吸振器可以通过改变输入电流的大小，进而改变阻尼的大小，从而实现减振目的，但其不可改变刚度的大小，其初始刚度往往已被弹性元件提供的刚度所固定，要想在变阻尼的基础上实现变刚度，是需要条件的，一般的办法是将两个磁流变液阻尼器串联组成，在阻尼调节的基础上实现变刚度，但这种结构形式存在的缺点是一方面体积庞大，另一方面是这种吸振器不是一个独立的吸振结构，其控制精度差，难以实现工程化应用。

2)目前的变刚度和变阻尼设计，一般采用组合梁式或者空气弹簧来实现变刚度，对于组合梁式变刚度方法，其刚度变化响应慢，响应时间长；对于空气弹簧变刚度方法，其谐调速度慢，对于高频率的振动情况，不能很好地适用，并且以上两种方法都不能实现大范围的刚度变化。

发明内容

本发明提出利用永磁机构的宽范围刚度阻尼可变的磁流变液吸振器，通过上下双缸的布局形式，分别控制吸振器的刚度和阻尼，可以实现吸振器的结构一体化，并且采用永磁体实现变刚度，可以更大范围地调节刚度变化，进而增大吸振器的最大出力和整体动力可调系数。

本发明采用以下技术方案。

利用永磁机构的宽范围刚度阻尼可变的磁流变液吸振器，所述磁流变液吸振器包括第二缸筒（1）、第一缸筒（11）和活塞杆（8）；所述活塞杆的一端用于连接需吸振的外部负载；另一端置于第二缸筒（1）内；活塞杆上固定有带第一励磁线圈（6）的第一活塞（10）、带第二励磁线圈（15）的第二活塞（2）；第一活塞位于第一缸筒内，第二活塞位于第二缸筒内；所述第一缸筒、第二缸筒的筒腔内均储有磁流变液；

所述第一缸筒滑置于外套筒（7）内，第一缸筒端部与外套筒端部之间设有刚度可调的第一吸振结构；所述第一缸筒内的磁流变液可由第一励磁线圈磁场驱动以推动活塞杆，改变第一缸筒在外套筒内的位置以调节第一吸振结构的刚度；

所述第二活塞滑置于第二缸筒内形成阻尼可变的第二吸振结构；所述第二吸振结构吸振时的阻尼力由第二活塞推动磁流变液流动时形成；第二吸振结构的阻尼力可通过调节第二励磁线圈对磁流变液施加的磁场来改变。