一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于结构隔振技术领域，公开了一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置，将至少一个刚度可调的磁流变隔振器均匀布置在机身的上、下面板之间；磁流变隔振器包括隔磁底座和导磁壳体，导磁壳体中心安装有铁芯，铁芯底部通过弹簧连接于隔磁底座；铁芯和导磁壳体之间设置有磁流变弹性体，磁流变弹性体的中部由隔磁板分隔；导磁壳体内部的环形空间安装有线圈和永磁体，线圈产生的磁场方向与永磁体产生的磁场方向相反，且可将永磁体的磁场抵消。本实用新型专利技术利用陶瓷磁体作为永磁体，在多旋翼无人机正常飞行时提供恒定磁场，保证机架刚度；在多旋翼无人机受到较大振动的情况下，由线圈调节磁场，实时改变磁流变材料的刚度，达到隔振目的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置
本技术属于结构隔振
，具体的说，是涉及一种用于多旋翼机身的磁流变隔振装置。
技术介绍
多旋翼无人机具有机构复杂度低、执行器响应速度高、动力安全冗余大等优势，随其广泛应用于边防巡检、精准农业、环境遥感等领域，振动分析和减振研究成为多旋翼无人机进一步发展的关键。多旋翼无人机的主要振源为电机和螺旋桨，其产生的振动激励通过无人机机臂传递到机身圆盘中心处，引起传感器的振动；此外，遭遇强风干扰、落地速度过大等情况也会引起机身的强烈振动。因而，多旋翼无人机机身的减振设计具有重要的意义。首先，飞控板上的加速度传感器对振动十分敏感，而加速度信号直接关系到姿态角和姿态速率的估计；再者，通过减振可以提高成像质量，在不依赖云台的情况下拍摄出高质量的视频，有利于多旋翼无人机的小型化。多旋翼无人机常用隔振元件的材料一般包括金属弹簧、空气弹簧、防振橡胶、玻璃纤维、软木等。空气弹簧体积大，多用于大型结构的隔振设计；防振橡胶具有较好的隔振性能及灵活的结构设计，应用范围广；玻璃纤维和软木等材料一般应用于高频振动控制领域。这些常用的隔振材料由于其本身的性质，通常只能应对较单一的振动情况，但是多旋翼无人机实际的振动环境复杂且多变，如遇强风、撞击等突发情况，隔振元件并不能发挥其隔振作用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于传统隔振器由于刚度参数难以调节，只能针对单一振动情况，无法适应多旋翼无人机机身复杂振动环境的缺陷，提供了一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置，由一个或多个安装在机身上下面板之间的磁流变隔振器组成，其磁流变隔振器利用陶瓷磁体作为永磁体，在多旋翼无人机正常飞行时提供恒定磁场，保证机架刚度；在多旋翼无人机受到较大振动的情况下，由线圈调节磁场，实时改变磁流变材料的刚度，达到隔振目的。为了解决上述技术问题，本技术通过以下的技术方案予以实现：一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置，包括至少一个刚度可调的磁流变隔振器，所述磁流变隔振器均匀布置在机身的上、下面板之间；所述磁流变隔振器包括隔磁底座和安装在所述隔磁底座上部的导磁壳体，所述导磁壳体中心安装有铁芯，所述铁芯底部通过弹簧连接于所述隔磁底座；所述铁芯可在所述导磁壳体内竖向运动；所述铁芯和所述导磁壳体之间设置有磁流变弹性体，所述磁流变弹性体与所述铁芯和所述导磁壳体均形成接触；所述磁流变弹性体的中部设置有隔磁板，所述隔磁板将所述磁流变弹性体分隔为上下两部分；所述铁芯外周在所述导磁壳体内部设置有环形空间，该环形空间用于安装线圈和永磁体，所述线圈产生的磁场方向与所述永磁体产生的磁场方向相反，并且所述线圈产生的磁场可将所述永磁体的磁场抵消。进一步地，所述磁流变隔振器的数量为一个时，其在机身的上、下面板之间的中心设置；所述磁流变隔振器的数量为多个时，其在机身的上、下面板之间环向均匀布置。进一步地，所述磁流变隔振器的铁芯通过螺栓与所述机身的上面板相连，所述磁流变隔振器的隔磁底座通过螺栓与所述机身的下面板相连。进一步地，所述铁芯设置为由上部较大直径逐渐过渡到下部较小直径的圆台体，同时所述导磁壳体中心设置有与所述铁芯相匹配的斜面。更进一步地，所述斜面相对于水平面的倾斜角度为55°-65°。进一步地，所述导磁壳体和所述隔磁底座均为中心对称结构。进一步地，所述磁流变弹性体的厚度为1～5mm。进一步地，所述铁芯和所述导磁壳体均为电工纯铁制成。进一步地，所述永磁体为陶瓷磁体、铷铁硼磁体、铝镍钴磁体中的一种。本技术的有益效果是：本技术提供了一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置，利用磁流变半主动控制技术，通过改变磁流变弹性体的刚度，克服了传统隔振器由于刚度参数难以调节，只能针对单一振动情况，无法适应多旋翼无人机机身复杂振动环境的缺陷。本技术由一个或多个安装在机身上下面板之间的磁流变隔振器组成，其磁流变隔振器利用陶瓷磁体作为永磁体，在多旋翼无人机正常飞行时为磁流变隔振器提供恒定磁场，保证机架刚度；在多旋翼无人机受到较大振动的情况下，由线圈调节磁场，实时改变磁流变材料的刚度，达到隔振目的，由此能够避免安装在机身上的精密仪器，由于振动而影响正常工作或因强烈振动而受到损坏。附图说明图1为实施例提供的一种刚度可调式磁流变隔振器的结构示意图；图2为实施例提供的一种刚度可调式磁流变隔振装置的结构示意图。上述图中：1、铁芯；2、磁流变弹性体；3、导磁壳体；4、隔磁底座；5、隔磁板；6、弹簧；7、线圈；8、陶瓷磁体；9、飞控；10、电池；11、机身；12、机臂；13、螺旋桨；14、磁流变隔振器；15、电能控制模块。具体实施方式本技术提供了一种用于多旋翼机架的刚度可调式磁流变隔振装置，由一个或多个安装在机身上下面板之间的磁流变隔振器组成，利用磁流变材料的半主动控制技术，实现其刚度可调的功能。当多旋翼无人机正常飞行时，磁流变隔振器中由永磁体提供恒定磁场，使磁流变弹性体具有足够的刚度，防止机身产生晃动；当多旋翼无人机机身振动较大，或遇强风干扰、落地速度过大等激烈振动情况时，磁流变隔振器中由线圈抵消永磁铁的磁场后，产生一个可以实时控制的新磁场，改变磁流变材料的刚度，控制铁芯的上下振动幅度，耗散振动能量。为能进一步了解本技术的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：本实施例公开的一种用于多旋翼机架的刚度可调式磁流变隔振装置，由一个或多个磁流变隔振器14组成；当该装置只包括一个磁流变隔振器14时，磁流变隔振器14设置在机身11的上、下面板之间的中心位置；当该装置包括多个磁流变隔振器14时，多个磁流变隔振器14均匀布置在机身11的上、下面板之间。如图1所示，磁流变隔振器14包括铁芯1、磁流变弹性体2、导磁壳体3、隔磁底座4、隔磁板5、弹簧6、线圈7、陶瓷磁体8。导磁壳体3固定安装在隔磁底座4上部，为了保证多旋翼机架的平衡，导磁壳体3和隔磁底座4均设计为中心对称结构。本实施例中，隔磁底座4为扁状圆盘体结构，导磁壳体3外轮廓为圆柱体结构。导磁壳体3中心设置有上下贯通的安装座，用于安装铁芯1、磁流变弹性体2、隔磁板5、弹簧6；导磁壳体3内部设置有环形空间，用于安装线圈7和陶瓷磁体8。铁芯1安装在导磁壳体3中心设置的安装座中，该安装座对铁芯1的水平运动限位而竖向运动不限位。铁芯1与隔磁底座4之间设置有弹簧6，弹簧6上端与所述铁芯1焊接，弹簧6下端与隔磁底座4焊接。铁芯1与弹簧6连接后，铁芯1顶面外露于导磁壳体3顶面5mm左右。弹簧6的主要作用是承载铁芯1的重量并对铁芯1进行约束，防止铁芯1由于振动幅度过大而损坏磁流变弹性体2，甚至脱离导磁壳体3而导致磁流变隔振器14失效。同时，弹簧6因铁芯1的振动而不断拉伸、压缩，也可消耗部分振动能量。铁芯1与导磁壳体3之间设置有磁流变弹性体2，磁流变弹性体2包裹于铁芯1外围，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置，其特征在于，包括至少一个刚度可调的磁流变隔振器，所述磁流变隔振器均匀布置在机身的上、下面板之间；/n所述磁流变隔振器包括隔磁底座和安装在所述隔磁底座上部的导磁壳体，所述导磁壳体中心安装有铁芯，所述铁芯底部通过弹簧连接于所述隔磁底座；所述铁芯可在所述导磁壳体内竖向运动；/n所述铁芯和所述导磁壳体之间设置有磁流变弹性体，所述磁流变弹性体与所述铁芯和所述导磁壳体均形成接触；所述磁流变弹性体的中部设置有隔磁板，所述隔磁板将所述磁流变弹性体分隔为上下两部分；/n所述铁芯外周在所述导磁壳体内部设置有环形空间，该环形空间用于安装线圈和永磁体，所述线圈产生的磁场方向与所述永磁体产生的磁场方向相反，并且所述线圈产生的磁场可将所述永磁体的磁场抵消。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置，其特征在于，包括至少一个刚度可调的磁流变隔振器，所述磁流变隔振器均匀布置在机身的上、下面板之间；
所述磁流变隔振器包括隔磁底座和安装在所述隔磁底座上部的导磁壳体，所述导磁壳体中心安装有铁芯，所述铁芯底部通过弹簧连接于所述隔磁底座；所述铁芯可在所述导磁壳体内竖向运动；
所述铁芯和所述导磁壳体之间设置有磁流变弹性体，所述磁流变弹性体与所述铁芯和所述导磁壳体均形成接触；所述磁流变弹性体的中部设置有隔磁板，所述隔磁板将所述磁流变弹性体分隔为上下两部分；
所述铁芯外周在所述导磁壳体内部设置有环形空间，该环形空间用于安装线圈和永磁体，所述线圈产生的磁场方向与所述永磁体产生的磁场方向相反，并且所述线圈产生的磁场可将所述永磁体的磁场抵消。


2.根据权利要求1所述的一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置，其特征在于，所述磁流变隔振器的数量为一个时，其在机身的上、下面板之间的中心设置；所述磁流变隔振器的数量为多个时，其在机身的上、下面板之间环向均匀布置。


3.根据权利要求1所述的一种用于多旋翼机身的刚度可调式磁流变隔振装置，其特征在于，所述磁流变隔振器...

【专利技术属性】
技术研发人员：付小嫚，周亚东，刘中宪，邱良，刘举，郎瑞卿，程星磊，柴寿喜，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：新型
国别省市：天津;12