专利名称：一种植入励磁线圈的磁流变弹性体复合结构的制作方法
技术领域：
本发明属于磁流变材料技术领域，具体涉及一种植入励磁线圈的磁流变 弹性体的复合结构。
背景技术：
磁流变弹性体是磁流变材料的一个新的分支，在航空航天、汽车、舰船、 振动控制等领域具有广泛的应用前景。磁流变弹性体兼有磁流变材料和弹性 体的优点，又克服了磁流变液沉降、稳定性差等缺点，因而近年来成为磁流 变材料研究的热点。然而，目前尽管新的制造方法被提出，但研制出的磁流 变弹性体仍存在机械性能不够好和磁致效应不够强的问题，这制约了基于磁 流变弹性体器件的设计和应用。磁流变弹性体在应用过程中除了材料自身问 题外，还存在外加磁场应用效率低及磁场强度穿透弹性体能力差，结构笨重； 以及在磁流变弹性体发生变形时与磁场有夹角，导致磁感应强度变小，从而 降低磁流变弹性体的磁流变效应等问题。发明内容本发明提出了一种从结构上优化磁流变弹性体的复合结构，即在磁流变 弹性体中植入励磁线圈，制成一种复合结构，来提高磁流变弹性体相关的工 作性能。本发明的技术方案如下一种植入励磁线圈的磁流变弹性体复合结构，其主要由磁流变弹性体和 励磁线圈组成，在所述磁流变弹性体内植入具有励磁功能的线圈，所述励磁线圈是在磁流变弹性体被制造前被放入模具中，然后再往模具中注入磁流变 弹性体原料(如混有铁磁性颗粒和高分子聚合物的混合物)，最后在外加磁场 的作用下，在一定温度下固化，使励磁线圈被整体复合在磁流变弹性体材料 内部，并留出励磁线圈通电接头。为了磁流变弹性体内部均匀磁化，充分实 现磁流变效应，所述励磁线圈应被布置于磁流变弹性体的中间位置，励磁线 圈的形状和体积可以根据应用环境和对象的不同进行改变。本复合结构在通电的情况下如图2所示，导电线圈由于电磁感应效应会 在线圈内部产生磁场，并且该磁场对应的磁力线均穿过磁流变弹性体，通过 不断改变线圈中的励磁电流，就可控制弹性体的磁致剪切模量，进而调节磁 流变弹性体执行器刚度的变化，从而消减工程中的各种冲击与振动。 可见本发明与现有技术相具有明显的优点1) 在磁场的产生方式上，该复合结构采用内部激励法，代替原来的外部 加磁法。这样可以避免在外加磁场作用于弹性体时出现的漏磁和磁场穿越不 均等不利现象，从而一定程度上提高了磁场的利用率。2) 在机械结构方面，该复合结构由于取消了外加磁场的激励装置，不仅 轻量化了结构，节省了材料，减少了加工，而且使弹性体的应用更灵活，更 广泛，不再受外加磁场的约束。3)由于励磁线圈通常是铜线圈，具有很好的弹柔性，当该复合结构在外 力作用下发生有限的形变时，导电线圈将与弹性体一起运动，这样就会使得 通电线圈形成的磁场方向与弹性体中铁磁颗粒的链状结构方向保持不变，从 而使得磁致剪切模量始终为最大值，更有利于电流对刚度的控制。4)本发明具有结构简单、制备成本低、剪切模量大等特点，可广泛应用图l加磁场固化后的复合结构图2通电工作状态下的复合结构具体实施方式
首先将励磁线圈3固定于模具中，并将液态的高分子聚合物与铁磁颗粒材料均匀混合；然后将混合物注入模具，这时的铁磁颗粒将成随机分布；最 后给该结构加上由永磁铁4所产生的恒定磁场，使其在一定温度下缓慢固化， 这时磁场将导致铁磁颗粒形成链状等复杂结构，在固化的过程中，励磁线圈3 将与基体材料与链状磁性颗粒结构紧密地结合，并在固化后仍然保持该结构不变。励磁线圈3即被整体复合在磁流变弹性体2材料内部，并留出励磁线圈通电接头l，结构如图l所示。在制作时，最好将励磁线圈3布置于磁流变弹性体2的中间位置，励磁 线圈3的形状和体积根据应用环境和对象的不同进行选取。励磁线圈3的放 置方向应满足励磁线圈3在通电工作状态下，励磁线圈3所产生的主磁场 方向应与磁流变弹性体2的工作模式有关，在剪切模式下，其方向应与磁流 变弹性体2因受力而发生磁致剪切作用所对应工作面的方向一致；在挤压模 式下，其方向应与挤压力的方向一致或相反。该复合结构在通电的情况下如图2所示，导电线圈由于电磁感应效应会 在励磁线圈3内部产生磁场，并且该磁场对应的磁力线5均穿过磁流变弹性 体2。通过改变线圈中的励磁电流，来控制弹性体的磁致剪切模量，进而调节 磁流变弹性体2执行器刚度的变化，从而消减工程中的各种冲击与振动。
权利要求
1、一种植入励磁线圈的磁流变弹性体复合结构，其具有磁流变弹性体，其特征在于，在所述磁流变弹性体内植入有励磁线圈，所述励磁线圈是在磁流变弹性体被制造时被固定在模具中，将混合均匀的磁流变弹性体原料注入模具，然后在外加磁场的作用下使磁流变弹性体原料缓慢固化，使励磁线圈被整体复合在磁流变弹性体材料内部，并留出励磁线圈通电接头。
2、 根据权利要求l所述的植入励磁线圈的磁流变弹性体复合结构，其特 征在于，所述励磁线圈被布置于磁流变弹性体的中间位置，励磁线圈的形状 和体积根据应用环境和对象的不同进行选取。
3、 根据权利要求1或2所述的植入励磁线圈的磁流变弹性体复合结构，其特征在于，所述励磁线圈的放置方向应满足励磁线圈在通电工作状态下，励磁线圈所产生的主磁场方向应与磁流变弹性体的工作模式有关，在剪切模 式下，其方向应与磁流变弹性体因受力而发生磁致剪切作用所对应工作面的方向一致；在挤压模式下，其方向应与挤压力的方向一致或相反。
全文摘要
本发明提出一种植入励磁线圈的磁流变弹性体复合结构，其主要由磁流变弹性体和励磁线圈组成，在所述磁流变弹性体内植入励磁线圈，励磁线圈是在磁流变弹性体被制造时被固定在模具中，将混合均匀的磁流变弹性体原料注入模具，然后在外加磁场的作用下使磁流变弹性体原料缓慢固化，使励磁线圈被整体复合在磁流变弹性体材料内部，并留出励磁线圈通电接头。本复合结构在通电的情况下导电线圈由于电磁感应效应会在线圈内部产生磁场，并且该磁场对应的磁力线均穿过磁流变弹性体，通过不断改变线圈中的励磁电流，就可控制弹性体的磁致剪切模量，进而调节磁流变弹性体执行器刚度的变化，从而消减工程中的各种冲击与振动。
文档编号H01F1/44GK101615468SQ20091010374
公开日2009年12月30日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者淼 余, 敏 李, 王四棋, 董小闵 申请人:重庆大学