專利名稱：一種磁流變阻尼控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用磁流變阻尼技術(shù)的領(lǐng)域。
技術(shù)背景磁流變阻尼技術(shù)，就是利用磁流變效應(yīng)(Magnetorheological Effect)來實現(xiàn)阻尼作 用。利用磁流變效應(yīng)制作的磁流變阻尼器件具有響應(yīng)迅速、易于控制、能耗低、阻尼力 大的功能。在車輛懸掛系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)(如橋梁、大壩、高層建筑等)、制動器和離合 器、軍用裝備中艦炮的后坐力控制、直升飛機旋翼的減振等領(lǐng)域中獲得了較廣泛的應(yīng)用， 實現(xiàn)振動結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主動、半主動控制。目前具備的磁流變效應(yīng)技術(shù)，發(fā)生作用需要一個外加磁場，采用電磁鐵原理(如螺 線管線圈)來獲得所需的可控磁場，需要外配電源來驅(qū)動線圈。這這種技術(shù)線圈和外配 電源使得磁流變阻尼器件的體積和重量大，對于重量和能源有嚴格要求的航空航天結(jié)構(gòu) 領(lǐng)域，磁流變阻尼器的應(yīng)用還未取得突破性研究進展；磁流變液的響應(yīng)時間為毫秒級， 但磁流變阻尼器的總響應(yīng)時間受電磁場上升時間r-i/i (L為線圈的電感，R為線圈的 電阻)的限制， 一般在10 100毫秒的范圍內(nèi)，難以滿足一些要求快速響應(yīng)的場合。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了提供一種基于磁流變介質(zhì)(磁流變液、磁流變彈性體等)與超 磁致伸縮材料(Giant Magnetostrictive Material,簡稱GMM)耦合機理的磁流變阻尼可 控的方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本說明書提供了一種磁流變阻尼控制方法采用超磁致伸縮 材料、永磁體與兩端的磁軛構(gòu)成輸入磁回路，采用永磁體、磁軛、磁流變介質(zhì)和軟磁體 構(gòu)成輸出磁回路。這種方法可以事先增加在超磁致伸縮材料上加載外部負載的步驟。這種方法可以事先增加在超磁致伸縮材料上纏繞線圈，該線圈與一個由電容、電阻 串聯(lián)組成的電路相連接的步驟。本發(fā)明提供的這種磁流變阻尼可控的方法，省掉了線圈和外配電源，只需很少的材 料即可實現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)振動機械能向磁場能的轉(zhuǎn)換。基于本發(fā)明方法生產(chǎn)的新型阻尼器相 比傳統(tǒng)的磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)更緊湊，體積和重量更小，可靠性更高，總響應(yīng)時間(磁流 變介質(zhì)本身的響應(yīng)時間)提高到毫秒級，與目前的半主動控制的磁流變阻尼器相比，具有無能源裝置、大載荷、大阻尼力、響應(yīng)快、寬頻帶及對沖擊載荷有較好的緩沖等特點。 本發(fā)明的目的，特征及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖作進一步的說明。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的又一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參照上圖，提供下述實施例。通過實施例將有助于理解本發(fā)明，但不限制本發(fā)明的 內(nèi)容。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均 應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。實施例l:這種磁流變阻尼控制方法采用超磁致伸縮材料、永磁體與兩端的磁軛 構(gòu)成輸入磁回路，采用永磁體、磁軛、磁流變介質(zhì)和軟磁體構(gòu)成輸出磁回路。實施例2:在實施例1中的方法前事先增加在超磁致伸縮材料上加載外部負載的步驟。實施例3:在實施例1中的方法前事先增加在超磁致伸縮材料上纏繞線圈，該線圈 與一個由電容、電阻串聯(lián)組成的電路相連接的步驟。當(dāng)外部負載加載在超磁致伸縮材料上時，其內(nèi)部磁疇向與施力方向垂直的方向偏 轉(zhuǎn)，導(dǎo)致其內(nèi)部磁化強度減小，因此輸出磁回路的磁通量減小，由于總的磁通量不變， 因此輸入磁回路的磁通量增加，磁流變介質(zhì)在磁場作用下阻尼增大，而且負載越大，輸 入磁回路的磁通量增加越多，磁流變介質(zhì)的阻尼力也越大，因此上述方法具有自適應(yīng)性 的特點，由于超磁致伸縮材料的高抗壓強度，因此該新型阻尼器具有大載荷的特點。由于省掉了線圈和外配電源，且超磁致伸縮材料是高能量密度材料(20kJ/m3，是 壓電材料的25倍)，即只需很少的材料即可實現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)振動機械能向磁場能的轉(zhuǎn)換，因此基于方法的新型阻尼器相比傳統(tǒng)的磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)更緊湊，體積和重量更小，由于不需要外配電源，可靠性更高，此外由于G醒的響應(yīng)時間為微秒級，將使阻尼器的總 響應(yīng)時間提高到毫秒級(磁流變介質(zhì)本身的響應(yīng)時間)。應(yīng)該指出附圖中所表示的僅是 磁流變介質(zhì)與超磁致伸縮材料耦合基本原理一種方式，可以將此原理應(yīng)用在流動式、剪 切式、擠壓式及混合式等各種工作模式下的磁流變阻尼器件中。在超磁致伸縮材料周圍設(shè)置感應(yīng)線圈，并與電容、電阻等組成特定的電路相連接，組成質(zhì)量調(diào)諧阻尼器，亦可產(chǎn)生被動阻尼，它的機理是當(dāng)被控結(jié)構(gòu)振動時，超磁致伸縮材料和感應(yīng)線圈將結(jié)構(gòu)的機械能轉(zhuǎn)換為電能，然后通過電路中的電阻抗將其消耗為焦 耳熱，或有電回路分流一部分系統(tǒng)能量，從而達到抑制結(jié)構(gòu)振動的目的。本發(fā)明附圖中所示結(jié)構(gòu)中有兩種阻尼作用即磁流變介質(zhì)與GMM耦合機理作用下磁 流變介質(zhì)產(chǎn)生的阻尼和超磁致伸縮材料、線圈、電阻、電感等組成的質(zhì)量阻尼，此外為 優(yōu)化超磁致伸縮材料逆效應(yīng)性能且避免使其工作在受拉狀態(tài)， 一般通過彈簧或碟簧施加 一定的預(yù)壓應(yīng)力在超磁致伸縮材料上，而彈簧對于沖擊載荷具有很好的緩沖性能。因此 該新型阻尼器與目前的半主動控制的磁流變阻尼器相比，具有無能源裝置、大載荷、大 阻尼力、響應(yīng)快、寬頻帶及對沖擊載荷有較好的緩沖等特點。
權(quán)利要求
1. 一種磁流變阻尼控制方法，不需要驅(qū)動線圈和外部電源，其特征在于采用超磁致伸縮材料、永磁體與兩端的磁軛構(gòu)成輸入磁回路，采用永磁體、磁軛、磁流變介質(zhì)和軟磁體構(gòu)成輸出磁回路。
2、 權(quán)力要求1所述的阻尼控制方法，其特征在于在超磁致伸縮材料上加載外部 負載。
3、 權(quán)力要求1所述的阻尼控制方法，其特征在于在超磁致伸縮材料上纏繞線圈， 該線圈接入一個由電容、電阻串聯(lián)組成的電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及應(yīng)用磁流變阻尼技術(shù)的領(lǐng)域，提供了一種磁流變阻尼控制方法采用超磁致伸縮材料、永磁體與兩端的磁軛構(gòu)成輸入磁回路，采用永磁體、磁軛、磁流變介質(zhì)和軟磁體構(gòu)成輸出磁回路。本發(fā)明提供的這種方法，省掉了線圈和外配電源，只需很少的材料即可實現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)振動機械能向磁場能的轉(zhuǎn)換，具有無能源裝置、大載荷、大阻尼力、響應(yīng)快、寬頻帶及對沖擊載荷有較好的緩沖等特點。
文檔編號F16F9/53GK101225864SQ200710068598
公開日2008年7月23日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者呂福在, 唐志峰, 項占琴 申請人:浙江大學(xué)