專利名稱：一種植入勵磁線圈的磁流變彈性體復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁流變材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種植入勵磁線圈的磁流變 彈性體的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
磁流變彈性體是磁流變材料的一個新的分支，在航空航天、汽車、艦船、 振動控制等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。磁流變彈性體兼有磁流變材料和彈性 體的優(yōu)點(diǎn)，又克服了磁流變液沉降、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，因而近年來成為磁流 變材料研究的熱點(diǎn)。然而，目前盡管新的制造方法被提出，但研制出的磁流 變彈性體仍存在機(jī)械性能不夠好和磁致效應(yīng)不夠強(qiáng)的問題，這制約了基于磁 流變彈性體器件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。磁流變彈性體在應(yīng)用過程中除了材料自身問 題外，還存在外加磁場應(yīng)用效率低及磁場強(qiáng)度穿透彈性體能力差，結(jié)構(gòu)笨重； 以及在磁流變彈性體發(fā)生變形時與磁場有夾角，導(dǎo)致磁感應(yīng)強(qiáng)度變小，從而 降低磁流變彈性體的磁流變效應(yīng)等問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出了一種從結(jié)構(gòu)上優(yōu)化磁流變彈性體的復(fù)合結(jié)構(gòu)，即在磁流變 彈性體中植入勵磁線圈，制成一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，來提高磁流變彈性體相關(guān)的工 作性能。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種植入勵磁線圈的磁流變彈性體復(fù)合結(jié)構(gòu)，其主要由磁流變彈性體和 勵磁線圈組成，在所述磁流變彈性體內(nèi)植入具有勵磁功能的線圈，所述勵磁線圈是在磁流變彈性體被制造前被放入模具中，然后再往模具中注入磁流變 彈性體原料(如混有鐵磁性顆粒和高分子聚合物的混合物)，最后在外加磁場 的作用下，在一定溫度下固化，使勵磁線圈被整體復(fù)合在磁流變彈性體材料 內(nèi)部，并留出勵磁線圈通電接頭。為了磁流變彈性體內(nèi)部均勻磁化，充分實(shí) 現(xiàn)磁流變效應(yīng)，所述勵磁線圈應(yīng)被布置于磁流變彈性體的中間位置，勵磁線 圈的形狀和體積可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和對象的不同進(jìn)行改變。本復(fù)合結(jié)構(gòu)在通電的情況下如圖2所示，導(dǎo)電線圈由于電磁感應(yīng)效應(yīng)會 在線圈內(nèi)部產(chǎn)生磁場，并且該磁場對應(yīng)的磁力線均穿過磁流變彈性體，通過 不斷改變線圈中的勵磁電流，就可控制彈性體的磁致剪切模量，進(jìn)而調(diào)節(jié)磁 流變彈性體執(zhí)行器剛度的變化，從而消減工程中的各種沖擊與振動。 可見本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相具有明顯的優(yōu)點(diǎn)1) 在磁場的產(chǎn)生方式上，該復(fù)合結(jié)構(gòu)采用內(nèi)部激勵法，代替原來的外部 加磁法。這樣可以避免在外加磁場作用于彈性體時出現(xiàn)的漏磁和磁場穿越不 均等不利現(xiàn)象，從而一定程度上提高了磁場的利用率。2) 在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，該復(fù)合結(jié)構(gòu)由于取消了外加磁場的激勵裝置，不僅 輕量化了結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料，減少了加工，而且使彈性體的應(yīng)用更靈活，更 廣泛，不再受外加磁場的約束。3)由于勵磁線圈通常是銅線圈，具有很好的彈柔性，當(dāng)該復(fù)合結(jié)構(gòu)在外 力作用下發(fā)生有限的形變時，導(dǎo)電線圈將與彈性體一起運(yùn)動，這樣就會使得 通電線圈形成的磁場方向與彈性體中鐵磁顆粒的鏈狀結(jié)構(gòu)方向保持不變，從 而使得磁致剪切模量始終為最大值，更有利于電流對剛度的控制。4)本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、制備成本低、剪切模量大等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用圖l加磁場固化后的復(fù)合結(jié)構(gòu)圖2通電工作狀態(tài)下的復(fù)合結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
首先將勵磁線圈3固定于模具中，并將液態(tài)的高分子聚合物與鐵磁顆粒材料均勻混合；然后將混合物注入模具，這時的鐵磁顆粒將成隨機(jī)分布；最 后給該結(jié)構(gòu)加上由永磁鐵4所產(chǎn)生的恒定磁場，使其在一定溫度下緩慢固化， 這時磁場將導(dǎo)致鐵磁顆粒形成鏈狀等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在固化的過程中，勵磁線圈3 將與基體材料與鏈狀磁性顆粒結(jié)構(gòu)緊密地結(jié)合，并在固化后仍然保持該結(jié)構(gòu)不變。勵磁線圈3即被整體復(fù)合在磁流變彈性體2材料內(nèi)部，并留出勵磁線圈通電接頭l，結(jié)構(gòu)如圖l所示。在制作時，最好將勵磁線圈3布置于磁流變彈性體2的中間位置，勵磁 線圈3的形狀和體積根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和對象的不同進(jìn)行選取。勵磁線圈3的放 置方向應(yīng)滿足勵磁線圈3在通電工作狀態(tài)下，勵磁線圈3所產(chǎn)生的主磁場 方向應(yīng)與磁流變彈性體2的工作模式有關(guān)，在剪切模式下，其方向應(yīng)與磁流 變彈性體2因受力而發(fā)生磁致剪切作用所對應(yīng)工作面的方向一致；在擠壓模 式下，其方向應(yīng)與擠壓力的方向一致或相反。該復(fù)合結(jié)構(gòu)在通電的情況下如圖2所示，導(dǎo)電線圈由于電磁感應(yīng)效應(yīng)會 在勵磁線圈3內(nèi)部產(chǎn)生磁場，并且該磁場對應(yīng)的磁力線5均穿過磁流變彈性 體2。通過改變線圈中的勵磁電流，來控制彈性體的磁致剪切模量，進(jìn)而調(diào)節(jié) 磁流變彈性體2執(zhí)行器剛度的變化，從而消減工程中的各種沖擊與振動。
權(quán)利要求
1、一種植入勵磁線圈的磁流變彈性體復(fù)合結(jié)構(gòu)，其具有磁流變彈性體，其特征在于，在所述磁流變彈性體內(nèi)植入有勵磁線圈，所述勵磁線圈是在磁流變彈性體被制造時被固定在模具中，將混合均勻的磁流變彈性體原料注入模具，然后在外加磁場的作用下使磁流變彈性體原料緩慢固化，使勵磁線圈被整體復(fù)合在磁流變彈性體材料內(nèi)部，并留出勵磁線圈通電接頭。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的植入勵磁線圈的磁流變彈性體復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特 征在于，所述勵磁線圈被布置于磁流變彈性體的中間位置，勵磁線圈的形狀 和體積根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和對象的不同進(jìn)行選取。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的植入勵磁線圈的磁流變彈性體復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述勵磁線圈的放置方向應(yīng)滿足勵磁線圈在通電工作狀態(tài)下，勵磁線圈所產(chǎn)生的主磁場方向應(yīng)與磁流變彈性體的工作模式有關(guān)，在剪切模 式下，其方向應(yīng)與磁流變彈性體因受力而發(fā)生磁致剪切作用所對應(yīng)工作面的方向一致；在擠壓模式下，其方向應(yīng)與擠壓力的方向一致或相反。
全文摘要
本發(fā)明提出一種植入勵磁線圈的磁流變彈性體復(fù)合結(jié)構(gòu)，其主要由磁流變彈性體和勵磁線圈組成，在所述磁流變彈性體內(nèi)植入勵磁線圈，勵磁線圈是在磁流變彈性體被制造時被固定在模具中，將混合均勻的磁流變彈性體原料注入模具，然后在外加磁場的作用下使磁流變彈性體原料緩慢固化，使勵磁線圈被整體復(fù)合在磁流變彈性體材料內(nèi)部，并留出勵磁線圈通電接頭。本復(fù)合結(jié)構(gòu)在通電的情況下導(dǎo)電線圈由于電磁感應(yīng)效應(yīng)會在線圈內(nèi)部產(chǎn)生磁場，并且該磁場對應(yīng)的磁力線均穿過磁流變彈性體，通過不斷改變線圈中的勵磁電流，就可控制彈性體的磁致剪切模量，進(jìn)而調(diào)節(jié)磁流變彈性體執(zhí)行器剛度的變化，從而消減工程中的各種沖擊與振動。
文檔編號H01F1/44GK101615468SQ20091010374
公開日2009年12月30日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者淼 余, 敏 李, 王四棋, 董小閔 申請人:重慶大學(xué)