一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器的制作方法

本发明涉及机械工程振动技术领域，特别涉及一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器。

背景技术：

磁性液体是一种长期稳定存在的胶体，由基载液、纳米尺度的磁性颗粒以及包裹在磁性颗粒表面的表面活性剂组成。磁性液体的二阶浮力原理指的是，磁铁浸没在磁性液体中受到的浮力大于阿基米德浮力，因此磁性液体可以将浸在其中的、比重大于磁性液体的磁铁悬浮起来。基于二阶浮力原理的磁性液体阻尼减振器通过磁性液体和壳体之间的摩擦、碰撞，磁性液体内部的剪切，以及悬浮体与磁性液体之间的摩擦耗散能量，实现阻尼减振效果。

但是，现有的磁性液体阻尼减振器存在着能量耗散效率低的问题，减振效果有待提高。现有的基于二阶浮力原理的磁性液体阻尼减振器结构多针对于解决磁铁与壳体碰撞的问题，但缺少使磁场更强更集中、使磁铁吸附更多磁性液体、增大摩擦力的结构。因此需要对磁性液体阻尼减振器的结构进行创新，提高它的阻尼减振效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器，具有有效提高减振器的能量耗散效率和阻尼减振效果的优点。

根据本发明实施例的一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器，包括壳体、端盖、上盖、磁性液体、o形圈、磁铁套、导磁块、磁铁、吸液环、导磁螺钉、下盖；壳体下端封闭，上端由端盖封盖；多个磁铁自上而下布置，每相邻的两个所述磁铁之间均设有导磁块，所述磁铁的数量为奇数，且相邻两个磁铁的同极相对；所有所述磁铁和所述导磁块组成磁铁组；在磁铁组的外面套上磁铁套，磁铁套的上端和上盖连接，磁铁套的下端和下盖连接；在磁铁套、上盖、下盖的外表面制作表面微结构；在磁铁套的外侧，且与导磁块等高度的位置套有吸液环，吸液环和磁铁套通过导磁螺钉连接；所述磁铁组、所述磁铁套、所述上盖、所述下盖、所述吸液环、所述导磁螺钉组成悬浮体；在壳体内注入磁性液体，再放入悬浮体；在壳体上表面的槽内放入o形圈；将端盖放在壳体的上面，端盖和壳体通过螺纹连接。

根据本发明实施例的一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器，通过设置磁铁的排列结构使磁场更集中地分布在磁铁的两端，让磁铁两端的磁场更强；通过在磁铁套的外部固定吸液环，增大与磁性液体接触的面积，让磁性液体更多地吸附在悬浮体上，增大振动时的阻力；在上盖、下盖、磁铁套的表面制作表面微结构，增大表面的摩擦力，从而有效地使减振器在被减振物体发生机械振动时快速耗散掉振动能量，提高振动能量耗散的效率，提高减振效果。

另外，根据本发明上述实施例的一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器，还可以具有如下附加的技术特征：

一些实施例中，所述吸液环为环绕所述磁铁套的回转体形状，且所述吸液环的横截面为“y”形。

一些实施例中，所述导磁块、所述上盖、所述下盖、所述磁铁套、所述吸液环、所述导磁螺钉使用导磁材料；所述壳体和所述端盖采用非导磁材料。

一些实施例中，所述磁铁套、所述上盖、所述下盖的外表面的表面微结构是经滚花、喷砂毛化、激光毛化、电子束毛化等工艺中的至少一种处理形成的微结构。

一些实施例中，所述磁铁套和所述上盖连接方式是焊接；所述磁铁套和所述下盖的连接方式是焊接。

根据本发明实施例的一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器相对于相关技术而言具有以下有益效果：结构简单，安装方便；能量耗散效率高，能快速地将机构振动的机械能转化为摩擦产生的热能，阻尼减振的效果好；不需要额外提供能量，特别适用于太空中飞行器供电有限，且需要快速消除微小抖动的工况。

另外，根据本发明附加方面的优点将在随后的具体实施方式中部分给出，部分优点将变得明显，或者通过本发明的实践获得。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器的示意图。

图2是悬浮体内布置3块磁铁时的磁感线分布示意图。

图3是悬浮体内布置5块磁铁时的磁感线分布示意图。

图4是滚花处理形成的表面微结构示意图。

图5是滚花处理形成的另一种表面微结构示意图。

图6是喷砂毛化处理形成的表面微结构示意图。

图7是激光毛化处理形成的表面微结构示意图。

图8是激光毛化处理形成的另一种表面微结构示意图。

图9是激光毛化处理形成的再一种表面微结构示意图。

附图标记：

一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器100，

壳体1、端盖2、上盖3、磁性液体4、o形圈5、磁铁套6、导磁块7、磁铁8、吸液环9、导磁螺钉10、下盖11。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1到图9详细描述根据本发明实施例的一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器100。该磁铁对置的磁性液体阻尼减振器100适用于太空中飞行器供电有限，且需要快速消除微小抖动的工况。

结合图1，该磁铁对置的磁性液体阻尼减振器100，包括：壳体1、端盖2、上盖3、磁性液体4、o形圈5、磁铁套6、导磁块7、磁铁8、吸液环9、导磁螺钉10、下盖11。

壳体1下端封闭，上端由端盖2封盖。多个磁铁8自上而下布置，每相邻的两个磁铁8之间均设有导磁块7，磁铁8的数量为奇数，且相邻两个磁铁8的同极相对。所有磁铁8和导磁块7组成磁铁组。在磁铁组的外面套上磁铁套6，磁铁套6的上端和上盖3连接，磁铁套6的下端和下盖11连接；在磁铁套6、上盖3、下盖11的外表面制作表面微结构。在磁铁套6的外侧，且与导磁块7等高度的位置套有吸液环9，吸液环9和磁铁套6通过导磁螺钉10连接。磁铁组、磁铁套6、上盖3、下盖11、吸液环9、导磁螺钉10组成悬浮体。在壳体1内注入磁性液体4，再放入悬浮体。在壳体1上表面的槽内放入o形圈5。将端盖2放在壳体1的上面，端盖2和壳体1通过螺纹连接。

需要说明的是，磁铁组内磁铁8沿上下排布的上下方向可以参考图1中所示的方向，虽然具体的实施例中并不局限为图示的上下方向，但是为了简化描述，下文中的涉及上、下的方位均可参考图1所示方向。

根据本发明实施例的一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器100，通过设置磁铁组内磁铁8的排列结构使磁场更集中地分布在磁铁8的两端，让磁铁8两端的磁场更强；通过在磁铁套6的外部固定吸液环9，增大与磁性液体4之间的接触面积，让磁性液体4更多地吸附在悬浮体上，增大振动时的阻力；在上盖3、下盖11、磁铁套6的表面制作表面微结构，增大表面的摩擦力，从而使该磁铁对置的磁性液体阻尼减振器100在被减振物体发生机械振动时快速耗散掉振动能量，提高振动能量耗散的效率，提高减振效果。

在图1所示实施例中，磁铁8包括第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁，导磁块7包括第一导磁块和第二导磁块。吸液环9包括第一吸液环、第二吸液环。其中，第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁沿轴向自上而下地排列，第一磁铁的n极和s极分布在第一磁铁的上端和下端，第一磁铁的s极和第二磁铁的s极相邻，中间连接有第一导磁块；第二磁铁的n极和第三磁铁的n极相邻，中间连接有第二导磁块。第一吸液环套在磁铁套6的外部，且与第一导磁块高度相同的位置；第二吸液环11套在磁铁套6的外部，且与第二导磁块高度相同的位置。磁性液体4注入壳体1内并由端盖2封盖，悬浮体悬浮于磁性液体4内。其中，壳体1内的磁铁组包括三个磁铁8和两个导磁块7；三个磁铁8沿轴向自上而下间隔布置，在每个磁铁8的间隔处连接有导磁块7，每个相邻的磁铁8的磁极相同，从而使磁铁8的磁场集中分布在导磁块7位置，从而为导磁块7等高位置的吸液环9更有力地吸附磁性液体4。吸液环9与磁性液体4之间的接触表面积大，增加了振动时产生的阻力，以便快速耗散振动能量。

可选地，磁铁8的个数可以为奇数，相邻两个磁铁8的同极相对，且每相邻的两个磁铁8之间设有导磁块7。磁铁8的个数为奇数个，比如图1和图2实施例中所展示的三个磁铁，或者图3实施例中所展示的五个磁铁，或者在其他实施例中，磁铁8的个数可以为七个、九个、十一个等。设置相邻两个磁铁8的同极相对，且每相邻的两个磁铁8之间设有导磁块7，根据多个磁铁8的磁感线分布，参照图2和图3，能够使磁铁组内磁感线密集分布于导磁块7附近，从而增加吸液环9吸附磁性液体4的能力，进而增加振动时磁性液体4与吸液环9之间的摩擦力，提高振动能量的耗散效率。

上述实施例中，吸液环9为环绕磁铁套6的回转体形状，且吸液环9的横截面为“y”形。

结合图1，上盖3、磁铁套6、导磁块7、吸液环9、导磁螺钉10、下盖11选用电工纯铁材料；壳体1、端盖2选用无磁的304不锈钢；磁铁8选用钕铁硼材料；磁性液体4选用包裹油酸的fe3o4纳米颗粒、基载液为煤油的磁性液体；导磁螺钉10选用45钢。

结合图1，磁铁套6、上盖3、下盖11的外表面的表面微结构是经滚花、喷砂毛化、激光毛化、电子束毛化等工艺中的至少一种处理形成的微结构。磁铁套6、上盖3、下盖11的外表面是指与磁性液体4相互接触的表面，在磁铁套6、上盖3、下盖11的外表面制作表面微结构，能够增加磁铁套6、上盖3、下盖11的外表面和磁性液体4之间的摩擦力，当待减振器件振动时，利于将振动的机械能快速转化为热能，从而提高减振效果。

上述实施例中，磁铁套6、上盖3、下盖11的外表面的表面微结构可以结合附图4到图9中所示的示例。比如，图4中展示了十字滚花处理形成的表面微结构的实施例。图5展示了“人”字滚花处理形成的表面微结构的实施例。图6展示了喷砂毛化处理形成的表面微结构的实施例，在表面形成了大小不规则、深浅各异的凹坑。图7至图9展示的是激光毛化处理形成的表面微结构的实施例。具体而言，图7的实施例中展示的是微米尺度的均匀分布的正三角形的表面微结构，图8的实施例展示的是微米尺度的均匀分布的正六边形的表面微结构，图9的实施例展示的是微米尺度的均匀分布的圆形的表面微结构。当然，本发明并不局限于上述实施例，磁铁套6、上盖3、下盖11的外表面的表面微结构也可以通过其他工艺制作，微结构的形状和结构等能够起到增加表面摩擦的效果即可。

该磁铁对置的磁性液体阻尼减振器100各部分之间的连接：

磁铁包括第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁，第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁沿轴向自上而下地排列；第一磁铁的s极和第二磁铁的s极相邻，中间有第一导磁块；第二磁铁的n极和第三磁铁的n极相邻，中间有第二导磁块。所有磁铁和导磁块组成磁铁组。

将磁铁组放入磁铁套6中，把上盖3通过焊接和磁铁套6的上端连接，把下盖11通过焊接和磁铁套6的下端连接。用锉刀打磨焊缝，保证连接处表面平整。在上盖3、下盖11、磁铁套6的表面制作表面微结构，如用滚花刀加工十字滚花。

其中，吸液环9包括第一吸液环和第二吸液环。将第一吸液环套在磁铁套6的外部，且与第一导磁块高度相同的位置，用导磁螺钉10将磁铁套6和第一吸液环8固定；将第二吸液环套在磁铁套6的外部，且与第二导磁块高度相同的位置，用导磁螺钉10将磁铁套6和第二吸液环固定。以上零件构成悬浮体。

在壳体1的内部注入磁性液体4，再将悬浮体放入磁性液体4中，应保证悬浮体的表面均吸附有磁性液体4；根据磁性液体的二阶浮力原理，悬浮体将悬浮在壳体1中。

将o形圈5放入壳体1上表面的槽内，将端盖2放在壳体1的上表面上；端盖2和壳体1用螺纹连接。

图1所示的一种磁铁对置的磁性液体阻尼减振器100工作时，将该阻尼减振器100通过壳体1下端的孔安装在待减振器件上。当待减振器件振动时，悬浮体在磁性液体4中与磁性液体4发生相对运动，磁性液体4内部的剪切力、悬浮体表面和磁性液体4之间的摩擦力、磁性液体4和壳体1之间的摩擦力和碰撞，将振动的机械能转化为热能，实现阻尼减振效果。

区别于图1和图2所示实施例的一种实施例中，磁铁组可以包括：第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第一导磁块和第二导磁块。第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁沿轴向自上而下地排列，第一磁铁的s和n极上下分布，第一磁铁的n极和第二磁铁的n极相邻，中间设有第一导磁块。第二磁铁的s极和第三磁铁的s极相邻，中间设有第二导磁块。

或者，在图3所示的实施例中，磁铁组包括第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第四磁铁和第五磁铁共5个磁铁，其中，第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第四磁铁和第五磁铁自上而下沿轴向间隔分布，第一磁铁的s极和第二磁铁的s极相邻，第二磁铁的n极和第三磁铁的n极相邻，第三磁铁的s极和第四磁铁的s极相邻，第四磁铁的n极和第五磁铁的n极相邻。并且，在每相邻两个磁铁之间有一个导磁块7，结合图3所示，磁感线在导磁块7的位置最密集，在导磁块7位置吸引磁性液体4的能力最强。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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；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发明中的具体含义。

在本发明中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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发明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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。