基于二阶浮力原理的磁性液体减振器转让专利
申请号 : CN202011254769.8
文献号 : CN112392884B
文献日 : 2021-06-15
发明人 : 李德才 , 李倩 , 韩鹏栋
申请人 : 清华大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,包括:壳体,所述壳体限定出空腔,所述壳体具有在第一方向上相对的第一壁面和第二壁面;
多个永磁体和至少一个第一多孔介质件,所述至少一个第一多孔介质件和多个所述永磁体沿第一方向交替设置在所述空腔内,每个所述第一多孔介质件在所述第一方向上位于相邻两个所述永磁体之间,每个所述第一多孔介质件设在相应的相邻两个所述永磁体中的一者上,其中每个所述第一多孔介质件的孔隙填充有第一磁性液体;以及多个复位部,多个所述复位部一一对应地与多个所述永磁体配合以便向所述永磁体施加在第二方向上的回复力,其中在所述第一方向上相邻的两个所述永磁体受到的所述回复力不相等。
2.根据权利要求1所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,多个所述永磁体包括第一永磁体和第二永磁体,多个所述复位部包括第一复位部和第二复位部,所述第一复位部与所述第一永磁体配合,所述第二复位部与所述第二永磁体配合。
3.根据权利要求2所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,多个所述永磁体进一步包括至少一个第三永磁体,所述至少一个第三永磁体在所述第一方向上位于所述第一永磁体和所述第二永磁体之间,多个所述复位部进一步包括至少一个第三复位部,所述至少一个第三复位部一一对应地与所述至少一个第三永磁体配合。
4.根据权利要求2或3所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,所述第一复位部为第一弹性件,所述第二复位部为第二弹性件,所述第一弹性件和所述第二弹性件中的每一者位于所述空腔内。
5.根据权利要求4所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,所述第一弹性件为第一窝簧,所述第一窝簧套设在所述第一永磁体的至少一部分上,所述第二弹性件为第二窝簧,所述第二窝簧套设在所述第二永磁体的至少一部分上。
6.根据权利要求2或3所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,所述第一复位部为第一凹槽,所述第二复位部为第二凹槽,所述第一壁面上形成所述第一凹槽,所述第二壁面上形成所述第二凹槽,所述第一凹槽的开口在第二方向上的尺寸大于所述第一凹槽的底部,所述第二凹槽的开口在第二方向上的尺寸大于所述第二凹槽的底部,所述第一凹槽与所述第一永磁体之间填充有第二磁性液体,所述第二磁性液体吸附于所述第一永磁体上,所述第二磁性液体与所述第一凹槽接触,所述第二凹槽与所述第二永磁体之间填充有第三磁性液体,所述第三磁性液体吸附于所述第二永磁体上,所述第三磁性液体与所述第二凹槽接触。
7.根据权利要求6所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,所述第一凹槽为锥形或圆台形,所述第二凹槽为锥形或圆台形。
8.根据权利要求2或3所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,所述第一复位部和所述第二复位部中的一者为窝簧,所述第一复位部和所述第二复位部中的另一者为凹槽,所述第一壁面和所述第二壁面中的一者上形成所述凹槽,所述窝簧件位于所述空腔内,所述窝簧套设在所述第一永磁体和所述第二永磁体中的一者的至少一部分上,所述凹槽的开口在第二方向上的尺寸大于所述凹槽的底部,所述凹槽与所述第一永磁体和所述第二永磁体中的另一者之间填充有磁性液体,所述磁性液体吸附于所述第一永磁体和所述第二永磁体中的另一者上,所述磁性液体与所述凹槽接触。
9.根据权利要求3所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,每个所述第三复位部为第三弹性件,每个所述第三复位部位于所述空腔内。
10.根据权利要求2或3所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,还包括:
第二多孔介质件,所述第一永磁体位于所述第一多孔介质件与所述第一壁面之间,所述第二多孔介质件位于所述第一永磁体与所述第一壁面之间,所述第二多孔介质件设在所述第一永磁体上,其中所述第二多孔介质件的孔隙填充有第二磁性液体;和第三多孔介质件,所述第二永磁体位于所述第一多孔介质件与所述第二壁面之间,所述第三多孔介质件位于所述第二永磁体与所述第二壁面之间,所述第三多孔介质件设在所述第二永磁体上,其中所述第三多孔介质件的孔隙填充有第三磁性液体。
11.根据权利要求10所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,所述第一多孔介质件、所述第二多孔介质件和所述第三多孔介质件由海绵、泡沫碳和泡沫铜中的至少一种制成。
12.根据权利要求6所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,所述第一凹槽具有在所述第二方向上相对的第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁在所述第二方向上具有第一端和第二端,所述第二侧壁在所述第二方向上具有第三端和第四端,所述第二端靠近所述第一凹槽的底部,所述第三端靠近所述第一凹槽的底部,所述第一端位于所述第二端的内侧,所述第四端位于所述第三端的内侧,所述第一永磁体在所述第二方向上位于所述第一端和所述第四端之间,
所述第二凹槽具有在所述第二方向上相对的第三侧壁和第四侧壁,所述第三侧壁在所述第二方向上具有第五端和第六端,所述第四侧壁在所述第二方向上具有第七端和第八端,所述第六端靠近所述第二凹槽的底部,所述第七端靠近所述第二凹槽的底部,所述第五端位于所述第六端的内侧,所述第八端位于所述第七端的内侧,所述第二永磁体在所述第二方向上位于所述第五端和所述第八端之间。
13.根据权利要求8所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,所述凹槽为锥形或圆台形。
14.根据权利要求9所述的基于二阶浮力原理的磁性液体减振器,其特征在于,所述第三弹性件为第三窝簧,所述第三窝簧套设在相应的所述第三永磁体的至少一部分上。
说明书 :
基于二阶浮力原理的磁性液体减振器
技术领域
背景技术
题。磁性液体减振器具有零耗能、对惯性力敏感、结构简单、减振速度快、寿命长的特点,是
一种适合于低频率、小振幅振动的被动减振器,因此特别适用于航天领域长直物体的低频
小振幅的振动。此外,磁性液体减振器在地面系统也有广泛的应用前景,如隔振台、大功率
天线的减振等等。
用,如文献1(公开号CN104074903A的申请专利)、文献2(公开号CN102032304A的申请专利)、
文献3(公开号CN103122960A)等,现有的磁性液体二阶浮力原理减振器大多具有如下缺点:
1.永磁体材料脆性较大,而航天器在发射过程中,会经历加速大极大的过程,很有可能引起
碰撞,从而导致永磁体破碎;2.减振器效果的改进通常基于永磁体形状等的改变,而永磁体
不易加工;3.起到减振效果的摩擦面较少,减振效果较差等。
发明内容
位于相邻两个所述永磁体之间,每个所述第一多孔介质件设在相应的相邻两个所述永磁体
中的一者上,其中每个所述第一多孔介质件的孔隙填充有第一磁性液体;以及
回复力不相等。
部与所述第二永磁体配合。
位部进一步包括至少一个第三复位部,所述至少一个第三复位部一一对应地与所述至少一
个第三永磁体配合。
的至少一部分上。
在第二方向上的尺寸大于所述第一凹槽的底部,所述第二凹槽的开口在第二方向上的尺寸
大于所述第二凹槽的底部,所述第一凹槽与所述第一永磁体之间填充有第二磁性液体,所
述第二磁性液体吸附于所述第一永磁体上,所述第二磁性液体与所述第一凹槽接触,所述
第二凹槽与所述第二永磁体之间填充有第三磁性液体,所述第三磁性液体吸附于所述第二
永磁体上,所述第三磁性液体与所述第二凹槽接触;可选地,所述第一凹槽具有在所述第二
方向上相对的第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁在所述第二方向上具有第一端和第二
端,所述第二侧壁在所述第二方向上具有第三端和第四端,所述第二端靠近所述第一凹槽
的底部,所述第三端靠近所述第一凹槽的底部,所述第一端位于所述第二端的内侧,所述第
四端位于所述第三端的内侧,所述第一永磁体在所述第二方向上位于所述第一端和所述第
四端之间,
八端,所述第六端靠近所述第二凹槽的底部,所述第七端靠近所述第二凹槽的底部,所述第
五端位于所述第六端的内侧,所述第八端位于所述第七端的内侧,所述第二永磁体在所述
第二方向上位于所述第五端和所述第八端之间。
成所述凹槽,所述窝簧件位于所述空腔内,所述窝簧套设在所述第一永磁体和所述第二永
磁体中的一者的至少一部分上,所述凹槽的开口在第二方向上的尺寸大于所述凹槽的底
部,所述凹槽与所述第一永磁体和所述第二永磁体中的另一者之间填充有磁性液体,所述
磁性液体吸附于所述第一永磁体和所述第二永磁体中的另一者上,所述磁性液体与所述凹
槽接触,
磁体的至少一部分上。
设在所述第一永磁体上,其中所述第二多孔介质件的孔隙填充有第二磁性液体;和
设在所述第二永磁体上,其中所述第三多孔介质件的孔隙填充有第三磁性液体。
附图说明
具体实施方式
括壳体100、多个永磁体、至少一个第一多孔介质件310和多个复位部。
面113之间。至少一个第一多孔介质件310和多个永磁体沿第一方向交替设置在空腔110内,
每个第一多孔介质件310在第一方向上位于相邻两个永磁体之间,每个第一多孔介质件310
设在相应的相邻两个永磁体中的一者上,其中每个第一多孔介质件310的孔隙填充有第一
磁性液体610。
永磁体在振动机械能的影响下移动,由于多个复位部一一对应地与多个永磁体配合,因此
当每个永磁体和与其配合的复位部接触后,复位部能够在第二方向上向与其配合的永磁体
施加回复力。由于在第一方向上相邻的两个永磁体受到的回复力不相等,因此在第一方向
上相邻的两个永磁体可以相对运动。
有第一磁性液体610,因此部分第一磁性液体610受另一者永磁体吸引会与相应的第一多孔
介质件310相对运动。
第二永磁体220较快的移动。第一永磁体固定一部分磁性液体不移动,因此使得第一磁性液
体610存在具有速度梯度的磁性液体层,不同移动速度的第一磁性液体610相互剪切、摩擦,
将机械能转化为热能,使得第一磁性液体610黏滞耗能,增加减振效果。由于第一多孔介质
件310内的孔隙的存在,一方面增加了固液接触面积,同时增大了第一磁性液体610内的速
度梯度,增大了摩擦耗能和黏滞耗能,进一步增加减振效果。
性液体610内部可以黏滞耗能,进一步增加减振效果。
在相应的相邻两个永磁体中的一者上,即第一多孔介质件310和一者永磁体能够同步移动。
其中,每个第一多孔介质件310的孔隙填充有第一磁性液体610。
210,另一个永磁体为第二永磁体220。第一多孔介质件310的数量为一个,第一多孔介质件
310位于第一永磁体210和第二永磁体220之间,第一多孔介质件310设在第一永磁体210和
第二永磁体220中的一者上。复位部的数量为两个,其中一个复位部为第一复位部,另一个
复位部为第二复位部。第一复位部与第一永磁体210配合,即第一复位部向第一永磁体210
施加在第二方向上的第一回复力。第二复位部与第二永磁体220配合,即第二复位部向第二
永磁体220施加在第二方向上的第二回复力。
410套设在第一永磁体210的至少一部分上。第二弹性件为第二窝簧420,第二窝簧420套设
在第二永磁体220的至少一部分上。
第一弹性件施加给第一永磁体210的第一回复力与第二弹性件施加给第二永磁体220的第
二回复力不同。由此使得第一永磁体210和第二永磁体220会相对运动。
一永磁体固定一部分磁性液体不移动,因此使得第一磁性液体610存在具有速度梯度的磁
性液体层,不同移动速度的第一磁性液体610相互剪切、摩擦,将机械能转化为热能,使得第
一磁性液体610黏滞耗能,增加减振效果。
口在第二方向上的尺寸大于第一凹槽510的底部,第二凹槽520的开口在第二方向上的尺寸
大于第二凹槽520的底部,第一凹槽510与第二凹槽520在第一方向相对。
第二侧壁512的左端,第四端为第二侧壁512的右端。
于第三端的内侧。第一凹槽510的开口在第一方向上的尺寸大于第一凹槽510的底部。
侧壁512的第三端(左端)为同一端。
第四侧壁522的左端,第八端为第四侧壁522的右端。
于第七端的内侧(内侧指靠近腔体110中心的一侧,外侧指靠近壳体100周壁面111的一侧)。
第二凹槽520的开口在第一方向上的尺寸大于第二凹槽520的底部。
四侧壁522的第七端(左端)为同一端。
上位于第一端和第四端之间,使得第一凹槽510能够对第一永磁体210起到一定的限位作
用,即第一永磁体210会在第一凹槽510允许的范围内发生移动。
上位于第五端和第八端之间,使得第二凹槽520能够对第二永磁体220起到一定的限位作
用,即第二永磁体220会在第二凹槽520允许的范围内发生移动。
体620被挤压,由于第一永磁体210的磁力作用,第二磁性液体620将会施加给第一永磁体
210方向向右的第一作用力,该第一作用力使得第一永磁体210靠近第一侧壁511的速度减
缓,直到第一永磁体210在该第一作用力的作用下开始向右移动。在该过程中,由于位于第
一永磁体210与第一侧壁511之间的第二磁性液体620被挤压,第二磁性液体620内部发生粘
性剪切而耗能。
衡位置是指:当第一永磁体210没有发生减振运动时所处的位置,此时第一永磁体210与壳
体100相对静止。
回复力不等于第二凹槽520对第二永磁体220产生的第二回复力。使得第一永磁体210与第
二永磁体220相对运动,从而使得部分第一磁性液体610与第一多孔介质件310发生相对运
动,提高减振效果。
凹槽具有在第一方向上的开口,凹槽的开口在第二方向上的尺寸大于凹槽的底部,凹槽为
锥形或圆台形。
对第二永磁体220施加第二回复力。
永磁体210施加第二回复力。
永磁体210施加第一回复力。第二复位部为第二凹槽520,第二凹槽520为锥形。第二凹槽520
与第二永磁体220之间填充有第三磁性液体630,第二凹槽520对第二永磁体220施加第二回
复力。通过使第一回复力不等于第二回复力,从而使得第一永磁体210与第二永磁体220相
对运动,即部分第一磁性液体610与第一多孔介质件310发生相对运动,提高减振效果。
一个第三复位部,至少一个第三复位部一一对应地与至少一个第三永磁体配合,即第三复
位部对与其对应的第三永磁体施加第三回复力。例如,第三永磁体的数量为一个时,即永磁
体的数量为三个,因此第一多孔介质件310的数量为两个,第三复位部为一个,第三回复力
与第一回复力和第二回复力中不相等。
应的第三永磁体施加第三回复力。
的刚度,因此使得第一弹性件施加给第一永磁体210的第一回复力与第三弹性件施加给第
三永磁体的第三回复力不同。由此使得第一永磁体210和第三永磁体会相对运动。
220的第二回复力与第三弹性件施加给第三永磁体的第三回复力不相等。由此使得第二永
磁体220和第三永磁体会相对运动。
的第三永磁体的第三回复力不相等。由此使得相邻的两个第三永磁体相对运动。
二多孔介质件320随着第一永磁体210移动。其中,第二多孔介质件320的孔隙填充有第二磁
性液体620。
得第二磁性液体620存在具有速度梯度的磁性液体层,不同移动速度的第二磁性液体620相
互剪切、摩擦,将机械能转化为热能,使得第二磁性液体620黏滞耗能,增加减振效果。
性液体620内部可以黏滞耗能,进一步增加减振效果。
第二永磁体220上,即第三多孔介质件330随着第二永磁体220移动。其中,第三多孔介质件
330的孔隙填充有第三磁性液体630。
得第三磁性液体630存在具有速度梯度的磁性液体层,不同移动速度的第三磁性液体630相
互剪切、摩擦,将机械能转化为热能,使得第二磁性液体620黏滞耗能,增加减振效果。同时,
穿过第三多孔介质件330的不同孔隙的第三磁性液体630的流速不同,不同流速的第三磁性
液体630相遇时会相互剪切、摩擦,从而将机械能转化为热能,使得第三磁性液体630内部可
以黏滞耗能,进一步增加减振效果。
和第三多孔介质件430具有弹性可以防止永磁体和壳体100相互碰撞而破损。
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体地限定。
接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实
施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示
例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。