[發(fā)明專利]一種具有自耦合功能的電流變彈性體減振器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010212737.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN111396496A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鈕晨光;牛藺楷;蘭媛;武兵;熊曉燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F13/00
• 分類號(hào): F16F13/00;F16F9/32;F16F9/53
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)和機(jī)械隔振領(lǐng)域；采用智能材料的減振器件均需要施加外部磁場(chǎng)或電場(chǎng)激勵(lì)，需要給減振器額外供能并設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制算法，使隔振系統(tǒng)變得復(fù)雜，本發(fā)明提供一種具有自耦合功能的電流變彈性體減振器，減振壓桿與上部外殼的內(nèi)腔頂面之間安裝多個(gè)發(fā)電拉桿，其上部為用于發(fā)電的介電彈性體堆棧，介電彈性體薄片之間的柔性電極間隔連接正負(fù)極引出電極，電流變彈性體單體之間的電極片間隔連接介電彈性體堆棧的正負(fù)極，減振壓桿將振動(dòng)能傳遞給介電彈性體發(fā)電拉桿并帶動(dòng)其中的介電彈性體堆棧發(fā)生拉壓變形，介電彈性體堆棧與減振壓桿下方的電流變彈性體疊層結(jié)構(gòu)的剛度匹配性好，并能提供較強(qiáng)電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)自耦合功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種減振器，更具體的說，涉及一種具有自耦合功能的電流變彈性體減振器。

背景技術(shù)

目前，機(jī)械減振領(lǐng)域最常用的技術(shù)仍為被動(dòng)式隔振，如金屬?gòu)椈?、橡膠彈簧、充氣彈簧和液壓減振器等。該類型減振器整體減振性能雖然不錯(cuò)，但由于其剛度和阻尼不可控，僅適用于某些固定的振動(dòng)情況，缺乏振動(dòng)控制的靈活性；且該類型減振器普遍存在抗橫向剪切作用能力差的缺陷，而充氣彈簧和液壓減振器對(duì)密封性的要求高，一旦氣體或液壓油發(fā)生泄漏就會(huì)失去減振效果。采用主動(dòng)式隔振技術(shù)可使機(jī)械設(shè)備在不同振動(dòng)工況下均獲得良好的減振效果，但由于需在結(jié)構(gòu)中串聯(lián)或并聯(lián)主動(dòng)元件和供能控制單元，這使得主動(dòng)式減振器結(jié)構(gòu)復(fù)雜且能耗較大。

近年來，基于智能材料的半主動(dòng)減振技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械設(shè)備減振提供了新的途徑。一方面，在周期性小振幅振動(dòng)條件下，半主動(dòng)減振器無需外界供能便可發(fā)揮類似被動(dòng)式減振具備的作用；另一方面，當(dāng)振動(dòng)幅值或頻率發(fā)生變化，可通過調(diào)控智能材料的剛度或阻尼使減振器改變固有特性適應(yīng)該振動(dòng)條件。然而，采用智能材料的減振器件一般均需要施加外部磁場(chǎng)或電場(chǎng)激勵(lì)，這需要給減振器額外供能并設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制算法，也會(huì)使隔振系統(tǒng)變得復(fù)雜。

最近的研究中，有學(xué)者提出了一些基于智能材料的自供能減振器件設(shè)計(jì)，如申請(qǐng)專利號(hào)為CN104154169B的中國(guó)專利公開的一種自供能電流變彈性體減振器，該專利采用電流變彈性體作為變剛度隔振材料開發(fā)出半主動(dòng)減振器，在采用具有主動(dòng)壓電基換能器作為供能單元，理論上減振器可無需外界供能。但對(duì)電流變彈性體來說，壓電基換能器輸出電壓較小，這會(huì)使電流變彈性體剛度變化范圍受限；且壓電陶瓷與電流變彈性體彈性模量差異較大，由此在工作中壓電材料輸出電壓與電流變彈性體變形會(huì)產(chǎn)生較大時(shí)滯，從而影響自供能控制效果。已公開的申請(qǐng)專利號(hào)為CN107255136A的中國(guó)專利智能電流變彈性體減振器中，采用永磁振子切割線圈的方法為電流變彈性體提供電能。永磁體發(fā)電電壓與線圈切割頻率成正比，因而在小振幅、低頻率條件下該方法較難產(chǎn)生高電壓，且線圈在長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)工況下需考慮放熱，也由此還需增加散熱單元增加器件復(fù)雜程度。因此，基于電流變彈性體等智能材料，開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度變化范圍較寬、性能穩(wěn)定的新型智能減振器件，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)控制具有重要的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有自耦合功能的電流變彈性體減振器，該發(fā)明響應(yīng)迅速，可自適應(yīng)調(diào)節(jié)剛度，在回收設(shè)備振動(dòng)能量的同時(shí)，免除器件剛度調(diào)控的能耗，簡(jiǎn)化隔振器的結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：