[發明專利]一種基于一體化結構的低頻主動抑振系統

有效

• 申請號: 202110210254.6
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113013319B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 周靜;周晶晶;侯大軍;沈杰;陳文;趙利軍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H10N30/50
• 分類號: H10N30/50;H10N30/20;H10N30/80
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 何明倫

1.一種基于一體化結構的低頻主動抑振系統，其特征在于，包括抑振功能器件和主動抑振系統裝置；

所述抑振功能器件包括壓電纖維復合層、兩金屬電極層以及兩封裝層，其中，所述兩金屬電極層分別覆蓋在壓電纖維復合層的頂面和底面，所述壓電纖維復合層與兩金屬電極層構成壓電纖維復合材料片，所述兩封裝層從所述壓電纖維復合材料片兩側將壓電纖維復合層和金屬電極層封裝成一體；

所述壓電纖維復合層包括多條相互平行間隔的壓電陶瓷纖維以及多條分別填充設置在每相鄰兩壓電陶瓷纖維之間的環氧樹脂纖維，每條壓電陶瓷纖維、每條環氧樹脂纖維在壓電纖維復合層中交替排列；

所述封裝層的材料為玻璃鋼片；所述封裝層具體由單層或多層玻纖布經環氧樹脂膠粘劑浸潤后再經固化形成；

所述抑振功能器件通過所述封裝層與振動機構貼合連接在一起。

2.根據權利要求1所述的基于一體化結構的低頻主動抑振系統，其特征在于，所述壓電纖維復合層的厚度為0.1mm-3mm；

在所述壓電纖維復合層中，每一所述壓電陶瓷纖維的寬度為0.01mm-0.1mm，每一環氧樹脂纖維的寬度為0.01mm-0.1mm。

3.根據權利要求1-2中任一種所述的基于一體化結構的低頻主動抑振系統，其特征在于，所述壓電纖維復合層的制備過程為：將多片壓電陶瓷片等間距平行排列，其中，壓電陶瓷片的厚度為0.01mm-0.1mm，相鄰兩壓電陶瓷片的間距為0.01mm-0.1mm；然后在該多片平行排列的壓電陶瓷片的縫隙中灌裝注入環氧樹脂膠粘劑，固化后得到復合材料塊，接著沿著垂直于壓電陶瓷片平面的方向從該復合材料塊切割出纖維薄片，該纖維薄片的切割厚度為0.1mm-3mm，得到壓電纖維復合層。

4.根據權利要求1所述的基于一體化結構的低頻主動抑振系統，其特征在于，在所述壓電纖維復合層中，所述壓電陶瓷纖維的材料為鋯鈦酸鉛系列陶瓷材料、鈮酸鉀鈉系列陶瓷材料、鈦酸鋇系列陶瓷材料中的一種或多種。

5.根據權利要求1所述的基于一體化結構的低頻主動抑振系統，其特征在于，所述金屬電極層的厚度為10nm-1000nm，所述金屬電極層的材料為金、銀、銅、鉑中的一種或多種；所述金屬電極層通過離子濺射的方式在所述壓電纖維復合層表面濺射形成。

6.根據權利要求1所述的基于一體化結構的低頻主動抑振系統，其特征在于，所述抑振功能器件還包括兩條分別與兩金屬電極層連接的金屬引出箔條，所述金屬引出箔條一端與金屬電極層連接，另一端從封裝層中延伸出來。

7.根據權利要求1所述的基于一體化結構的低頻主動抑振系統，其特征在于，所述抑振功能器件的制備過程為一體化結構的構件過程，該一體化結構的構件過程為：首先，將壓電纖維復合材料片的底面貼附在半固化的玻璃鋼片上，利用玻璃鋼片上半固化的環氧樹脂膠粘劑實現對金屬電極層和壓電纖維復合層的粘接固化；其次，為了實現抑振功能器件的封裝，將另一片半固化的玻璃鋼片貼附到壓電纖維復合材料片的頂面并固化。

8.根據權利要求1所述的基于一體化結構的低頻主動抑振系統，其特征在于，其諧振頻率范圍為10Hz-50Hz，低頻抑振效率范圍為50％-90％；

所述抑振功能器件的工作模式兼具壓電材料d31模式和部分壓電材料d33模式。

9.根據權利要求1所述的基于一體化結構的低頻主動抑振系統，其特征在于，所述主動抑振系統裝置包括電性連接的信號發生器、高壓放大器及控制器；

所述控制器控制信號發生器產生交流信號，高壓放大器將該交流信號放大后對所述抑振功能器件進行驅動。