磁性液体减振器的制作方法

1.本实用新型涉及机械工程振动技术领域，尤其涉及一种磁性液体减振器。


背景技术：

2.在航天领域，空间飞行器由于受到能源的限制，非常适合采用被动减振器，尤其是航天器中长直物体产生的低频率、小振幅的振动，如天线和太阳能帆板的振动，是减振的难题。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。
3.然而现有的磁性液体减振器中，永磁体材料脆性较大，而航天器在发射过程中，会经历加速度过大的过程，很有可能引起碰撞，从而导致永磁体破碎。此外，磁性液体减振器中起到减振效果的摩擦面较少，减振效果较差等。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本实用新型的实施例提出一种磁性液体减振器，该磁性液体减振器具有防止永磁体破碎、减振效果好、减振效果稳定的优点。
6.根据本实用新型实施例的磁性液体减振器包括壳体、端盖、密封圈、永磁体、磁性液体和多孔介质件，所述端盖与所述壳体相连，所述端盖和所述壳体之间限定出内腔；所述密封圈设在端盖和所述壳体之间；所述永磁体设在所述内腔中；所述磁性液体设在所述内腔中，所述磁性液体吸附在所述永磁体上，所述磁性液体与所述内腔的壁面接触；所述多孔介质件设在所述永磁体上，所述磁性液体的一部分填充在所述多孔介质件中的孔隙内。
7.在一些实施例中，所述内腔和所述永磁体均为圆柱状，所述多孔介质件包括多孔介质圆环，所述多孔介质圆环套设在所述永磁体上，所述磁性液体包覆所述多孔介质圆环，以将所述多孔介质圆环与所述内腔的壁面间隔开，所述内腔的轴向、所述永磁体的轴向和所述多孔介质圆环的轴向一致。
8.在一些实施例中，所述多孔介质圆环的外径为所述内腔的直径的5/7
‑
9/10。
9.在一些实施例中，所述多孔介质件还包括多孔介质柱，所述永磁体设有安装孔，所述多孔介质柱的至少一部分设在安装孔内，所述磁性液体的一部分填充在所述多孔介质柱中的孔隙内。
10.在一些实施例中，所述安装孔为多个，每个所述安装孔沿所述永磁体的厚度方向贯穿所述永磁体，多个所述安装孔沿所述永磁体的周向等间隔分布，所述安装孔的轴线与所述永磁体的轴线之间的距离为所述永磁体的半径的3/5
‑
5/6，所述多孔介质柱的直径为所述永磁体的直径的1/10
‑
1/5。
11.在一些实施例中，所述内腔和所述永磁体均为圆柱状，所述内腔的轴向和所述永
磁体的轴向一致，所述内腔具有在其轴向上相对的第一侧壁面和第二侧壁面，所述磁性液体减振器进一步包括：
12.第一弹性件，所述第一弹性件的第一端与所述第一侧壁面相连，所述第一弹性件的第二端与所述永磁体相连；和
13.第二弹性件，所述第二弹性件的第一端所述第二侧壁面相连，所述第二弹性件的第二端与所述永磁体相连。
14.在一些实施例中，所述第一弹性件和所述第二弹性件均为弹簧，所述弹簧的外径为所述内腔的直径的1/5
‑
1/2。
15.在一些实施例中，所述永磁体为多个，多个所述永磁体在所述内腔的轴向间隔开地设置，任意相邻两个所述永磁体通过连接件相连，所述多孔介质件为多个，多个所述多孔介质件一一对应地设在多个所述永磁体上，每个所述多孔介质件中的孔隙内填充有所述磁性液体，其中所述第一弹性件的第二端与最邻近所述第一侧壁面的所述永磁体相连，所述第二弹性件的第二端与最邻近所述第二侧壁面的所述永磁体相连，可选地，所述永磁体的直径为所述内腔的直径的2/3
‑
3/4，所述永磁体的宽度为所述内腔的长度的1/10
‑
1/5。
16.在一些实施例中，所述第一侧壁面上设有将所述内腔与外界连通的第一通气孔，所述第二侧壁面上设有将所述内腔和外界连通的第二通气孔，可选地，所述磁性液体减振器进一步包括第一滤网和第二滤网，所述第一滤网设在所述第一侧壁面上，所述第一滤网覆盖所述第一通气孔，所述第二滤网设在所述第二侧壁面上，所述第二滤网覆盖所述第二通气孔。
17.在一些实施例中，所述多孔介质件由海绵、泡沫碳和泡沫铜中的至少一种制成。
附图说明
18.图1是根据本实用新型实施例的磁性液体减振器的示意图。
19.附图标记：
20.磁性液体减振器100，
21.壳体1，内腔101，第一端盖2，第一通气孔201，第二端盖3，第二通气孔301，永磁体4，磁性液体5，多孔介质圆环6，多孔介质柱7，第一弹性件8，第二弹性件9，第一滤网10，第二滤网11，第一密封圈12，第二密封圈13，连接件14。
具体实施方式
22.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
23.下面结合图1描述根据本实用新型实施例的磁性液体减振器100。
24.如图1所示，根据本实用新型实施例的磁性液体减振器100包括壳体1、端盖、密封圈、永磁体4、磁性液体5和多孔介质件。端盖与壳体1相连，端盖和壳体1之间限定出内腔101。密封圈设在端盖和壳体1之间，永磁体4设在内腔101中。磁性液体5设在内腔101中，磁性液体5吸附在永磁体4上，磁性液体5与内腔101的壁面接触。多孔介质件设在永磁体4上，磁性液体5的一部分填充在多孔介质件中的孔隙内。
25.根据本实用新型实施例的磁性液体减振器100，永磁体4作为减振质量块在内腔101 内相对壳体1运动时，永磁体4带动部分磁性液体5随着永磁体4较快的移动。与壳体1 壁面接触的部分磁性液体5不动或移动速度缓慢，因此使得磁性液体5存在具有速度梯度的磁性液体层，不同移动速度的磁性液体5相互剪切、摩擦，将机械能转化为热能，使得磁性液体5黏滞耗能，增加减振效果。
26.由于多孔介质件内的孔隙的存在，一方面增加了固液接触面积，同时增大了磁性液体 5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。
27.同时，穿过多孔介质件的不同孔隙的磁性液体5的流速不同，不同流速的磁性液体5 相遇时会相互剪切、摩擦，从而将机械能转化为热能，使得磁性液体5内部可以黏滞耗能，进一步增加减振效果。
28.此外，磁性液体5中的一部分容置在多孔介质件的孔隙内，进而可以减少磁性液体5 的挥发，使磁性液体减振器100的减振效果更稳定。而且，密封圈保证端盖和壳体1的连接处的密封，进而避免磁性液体5由端盖和壳体1的连接处漏出而影响磁性液体减振器100 的减振效果。
29.因此，根据本实用新型实施例的磁性液体减振器100具有减振效果好、减振效果稳定等优点。
30.需要说明的是，端盖、壳体1、连接件14为非导磁材料，为减轻质量，优先选用密度小的材料，如亚克力或铝等。磁性液体5的种类根据实际工况选取，如酯基磁性液体、机油基磁性液体、氟醚油基磁性液体等。
31.为了便于理解，图1中的箭头a所示为磁性液体减振器100的左右方向，图1中的箭头b所示为磁性液体减振器100的上下方向。
32.如图1所示，磁性液体5减振装置包括壳体1、端盖、永磁体4、磁性液体5、多孔介质件、第一弹性件8和第二弹性件9。
33.在一些实施例中，内腔101和永磁体4均为圆柱状，多孔介质件包括多孔介质圆环6。多孔介质圆环6套设在永磁体4上，磁性液体5包覆多孔介质圆环6，以将多孔介质圆环6 与内腔101的壁面间隔开。内腔101的轴向、永磁体4的轴向和多孔介质圆环6的轴向一致。由此，磁性液体5和多孔介质圆环6共同将永磁体4和内腔101的壁面间隔开，降低永磁体4与内腔101的壁面发生碰撞而破碎的几率。而且，通过设置内腔101的壁面为圆柱面，有效增加了磁性液体5与内腔101的壁面的接触面积以便提高摩擦面积，进而提高磁性液体减振器100的减振效果。
34.如图1所示，在永磁体4为圆柱状时，磁性液体5基本吸附在永磁体4的圆周边沿部分。此时，通过设置多孔介质件包括与永磁体4套接配合的多孔介质圆环6，多孔介质圆环6更容易与磁性液体5接触。进而更容易将部分磁性液体5填充在多孔介质圆环6的孔隙内，填充在多孔介质圆环6的孔隙内的磁性液体5也更容易与多孔介质圆环6发生相对运动。由此多孔介质圆环6实现增大磁性液体5与固体表面的摩擦面积的作用，同时进一步增大了磁性液体5内的速度梯度，增大了摩擦耗能和黏滞耗能，提高了减振效果。永磁体4的厚度大体等于多孔介质圆环6的厚度，即永磁体4的在其轴向上的尺寸大体等于多孔介质圆环6的在其轴向上的尺寸。
35.在一些实施例中，多孔介质圆环6的外径为内腔101的直径的5/7
‑
9/10。由此，磁性
液体5能够更好的将多孔介质圆环6和内腔101的壁面间隔开，以进一步降低多孔介质圆环6与内腔101的壁面发生碰撞而导致永磁体4破碎的几率。
36.在一些实施例中，多孔介质件还包括多孔介质柱7，永磁体4设有安装孔，多孔介质柱7的至少一部分设在安装孔内，磁性液体5的一部分填充在多孔介质柱7中的孔隙内。由此，进一步增大磁性液体5与固体表面的摩擦面积，同时进一步增大了磁性液体5内的速度梯度，增大了摩擦耗能和黏滞耗能，提高了磁性液体减振器100的减振效果。
37.本领域技术人员可以理解的是，当多孔介质件包括多孔介质圆环6和多孔介质柱7时，磁性液体5的一部分填充在多孔介质圆环6中的孔隙内，磁性液体5的一部分填充在多孔介质柱7中的孔隙内。也就是说，多孔介质圆环6中的孔隙内填充有磁性液体5,多孔介质柱7中的孔隙内填充有磁性液体5。
38.具体地，安装孔贯穿永磁体4，多孔介质柱7的长度等于安装孔的长度，多孔介质柱7 大体完全容置于安装孔内。
39.在一些实施例中，安装孔为多个，每个安装孔沿永磁体4的厚度方向(轴向)贯穿永磁体4。多个安装孔沿永磁体4的周向等间隔分布，安装孔的轴线与永磁体4的轴线之间的距离为永磁体4的半径的3/5
‑
5/6，多孔介质柱7的直径为永磁体4的直径的1/10
‑
1/5。由此，吸附在永磁体4的圆周边沿部分的磁性液体5基本覆盖每个多孔介质柱7，以进一步增加磁性液体5与固体表面的摩擦面积，进而进一步提高磁性液体减振器100的减振效果。
40.在一些实施例中，内腔101和永磁体4均为圆柱状，内腔101的轴向和永磁体4的轴向一致。内腔101具有在其轴向上相对的第一侧壁面和第二侧壁面，磁性液体减振器100 进一步包括第一弹性件8和第二弹性件9。第一弹性件8的第一端与第一侧壁面相连，第一弹性件8的第二端与永磁体4相连。第二弹性件9的第一端与第二侧壁面相连，第二弹性件9的第二端与永磁体4相连。例如，如图1所示，第一弹性件8的左端与第一侧壁面相连，第一弹性件8的右端与永磁体4相连。第二弹性件9的右端与第二侧壁面相连，第二弹性件9的左端与永磁体4相连。
41.由此，第一弹性件8和第二弹性件9用于阻止永磁体4在左右方向移动幅度过大而与第一侧壁面或第二侧壁面发生直接接触，进而有效降低永磁体4发生碰碎的几率，保证磁性液体减振器100的使用性能。而且，第一弹性件8和第二弹性件9还能在磁性液体减振器100振动和加速度为零时有利于多个永磁体4回复至内腔101的中心位置，保证磁性液体减振器100在左向和右向均有大体相同的减振效果。
42.具体地，磁性液体5未充满内腔101，磁性液体5将永磁体4在上下方向限定在内腔 101的中心位置。在多个永磁体4位于内腔101的中心位置时，磁性液体5在左右方向与第一侧壁面和第二侧壁面间隔开地设置。
43.需要说明的是，壳体1在左端和右端均设有开口，端盖的数量为两个并分别为第一端盖2和第二端盖3。第一端盖2与壳体1相连以封闭左端开口，第二端盖3与壳体1相连以封闭右端开口。此时的第一侧壁面形成于第一端盖2上，第二侧壁面形成于第二端盖3 上。
44.在一些实施例中，密封圈进一步包括第一密封圈12和第二密封圈13，第一端盖2通过螺栓与壳体1相连，第一密封圈12夹设在第一端盖2和壳体1之间。第二端盖3通过螺栓与壳体1相连，第二密封圈13夹设在第二端盖3和壳体1之间。由此，第一密封圈12 保证第一端盖2和壳体1的连接处的密封，第二密封圈13保证第二端盖3和壳体1的连接处的密封，进而
避免磁性液体5由第一端盖2和壳体1的连接处以及第二端盖3和壳体1 的连接处漏出而影响磁性液体减振器100的减振效果。
45.第一密封圈12和第二密封圈13均为由橡胶制成的o形圈，壳体1的左端面和右端面均设有用于卡设o形圈的环形卡槽。
46.在一些实施例中，第一弹性件8和第二弹性件9均为弹簧(例如螺旋弹簧)，弹簧的外径为内腔101的直径的1/5
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1/2。由此，第一弹性件8和第二弹性件9不会因直径过大而与吸附在永磁体4上的磁性液体5接触，进而有效避免磁性液体5影响第一弹性件8和第二弹性件9的弹性变形。而且，第一弹性件8和第二弹性件9不会因直径过小而在磁性液体减振器100振动时发生径向弯折变形，保证对永磁体4提供稳定的轴向回复力。
47.具体地，在多个永磁体4位于内腔101的中心位置时，第一弹性件8和第二弹性件9 均为未受力变形状态，第一弹性件8和第二弹性件9的长度为不受外力时的长度，即第一弹性件8和第二弹性件9处于自然状态。在多个永磁体4在左右方向发生最大振幅时(最左侧的永磁体4在初始位置和在最靠近第一端盖2的位置之间的距离)，弹簧的拉伸长度不超过其失效拉伸长度。此外，以内腔101为圆柱状为例，第一弹性件8和第二弹性件9的刚度均为0.0001
‑
1000n/mm。由此，第一弹性件8和第二弹性件9用于为永磁体4提供回复力的同时，也不会影响磁性液体减振器100的减振灵敏度。刚度按需选择，若需要磁性液体减振器100具有较高的灵敏度，可使用较小的刚度值。弹簧选用弹簧专用材料，如弹簧钢等。
48.在一些实施例中，永磁体4为多个，多个永磁体4在内腔101的轴向间隔开地设置，任意相邻两个永磁体4通过连接件14相连。多孔介质件为多个，多个多孔介质件一一对应地设在多个永磁体4上。每个多孔介质件中的孔隙内填充有磁性液体5，其中第一弹性件8 的第二端与最邻近第一侧壁面的永磁体4相连，第二弹性件9的第二端与最邻近第二侧壁面的永磁体4相连。由此进一步增加磁性液体5与固体表面的摩擦面积，同时进一步增大了磁性液体5内的速度梯度，增大了摩擦耗能和黏滞耗能，提高了磁性液体减振器100的减振效果。
49.具体地，永磁体4为三个，三个永磁体4均轴向充磁，三个永磁体4的轴线大体重合。连接件14为直径小于永磁体4的直径的柱状连接棒。
50.可选地，永磁体4的直径为内腔101的直径的2/3
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3/4，永磁体4的厚度为内腔101 的长度的1/10
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1/5。内腔101的长度为内腔101在其轴向上的尺寸。由此保证吸附在永磁体4上磁性液体5止抵在内腔101的壁面上，同时也保证磁性液体减振器100的减振效果。
51.在一些实施例中，相邻两个永磁体4中极性相同的磁极相对设置。由此减少永磁体4 的退磁，保证永磁体4对磁性液体5的稳定吸附，以保证磁性液体减振器100的减振效果。
52.在一些实施例中，第一侧壁面上设有将内腔101与外界连通的第一通气孔201，第二侧壁面上设有将内腔101和外界连通的第二通气孔301。由此，保证第一端盖2和最靠近第一端盖2的永磁体4之间的空腔与外界连通，保证第二端盖3和最靠近第二端盖3的永磁体4之间的空腔与外界连通，进而保证磁性液体减振器100具有更高的灵敏度。
53.具体地，以第一端盖2和第二端盖3为圆板为例，第一通气孔201的内径为第一端盖 2直径的1/10
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1/3，第二通气孔301的内径为第二端盖3直径的1/10
‑
1/3。
54.可选地，磁性液体减振器100进一步包括第一滤网10和第二滤网11，第一滤网10设在第一侧壁面上，第一滤网10覆盖第一通气孔201，第二滤网11设在第二侧壁面上，第二滤网11覆盖第二通气孔301。由此，第一滤网10和第二滤网11用于阻止外界灰尘进入内腔101
而污染磁性液体5，进而保证磁性液体减振器100的减振效果。
55.具体地，第一滤网10为圆形且直径为第一通气孔201的内径的1.05
‑
1.5倍，第二滤网11为圆形且直径为第二通气孔301的内径的1.05
‑
1.5倍。第一滤网10和第二滤网11 为非导磁材料，如不导磁不锈钢、亚克力、铝或塑料等。
56.在一些实施例中，多孔介质件由海绵、泡沫碳和泡沫铜中的至少一种制成。由此，在磁性液体减振器100振动时，多孔介质件可发生弹性变形，进而实现位于空隙内的磁性液体与多孔介质件的相对运动，增大了磁性液体5内的速度梯度，同时穿过多孔介质件的不同孔隙的磁性液体5的流速不同，不同流速的磁性液体5相遇时相互剪切、摩擦，从而将机械能转化为热能，使得磁性液体5内部可以黏滞耗能，进一步增加了减振效果。而且，多孔介质件中的多孔介质圆环6在与内腔101的壁面碰撞时，多孔介质圆环6也可通过发生弹性变形而降低永磁体4受到的冲击，以进一步防止永磁体4破碎。
57.具体地，多孔介质圆环6和多孔介质柱7均由同一种材料制成，如均由海绵、泡沫碳和泡沫铜中的至少一者制成。
58.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
59.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
60.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，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实用新型中的具体含义。
61.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“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。
62.在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少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。
63.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。