CN106286666A - 磁阻式电磁主动吸振器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于振动噪声控制技术领域，特别涉及主动吸振器。一种磁阻式电磁主动吸振器，它包括：吸振器下安装板，吸振器罩子，吸振器上安装板，动子组件以及定子组件；动子组件以及定子组件之间安装4个滚动导轨副，动子组件与吸振器下安装板和吸振器上安装板通过弹簧连接，通过滚动导轨副，动子组件可以自由振动。本发明不仅可与各种型号的被动减振器组合安装使用，还能随意布置在被控对象或基座上，当线圈通入交流电后，动子组件以及定子组件之间产生电磁力，定子线圈产生洛仑兹力，电磁力和洛仑兹力的合力驱动吸振器动子运动，用它产生的吸振力抵消受控对象的振动，达到控制振动的目的。

Description

磁阻式电磁主动吸振器
技术领域
本发明属于振动噪声控制技术领域，特别涉及主动吸振器。
背景技术
振动是生产和生活中一种常见现象。随着运行速度不断提高，机械设备的振动问题越来越受到人们的关注。振动不仅容易引起结构的疲劳损伤，影响设备寿命，还会降低仪器仪表的测量精度，导致电器部件和自控***工作失灵，同时振动还不可避免地产生噪声，影响操作人员的正常工作甚至危害健康。且随着科学技术的发展，出现了一些固有频率很低、频域很宽的振动。对这类振动，被动减振是无能为力的。为了解决这些问题，设计师们构思了多种方案，一种利用外部能源产生控制力，以抑制***振动的控制方法——主动控制得到了迅速的发展，并开始在众多领域中应用。
主动吸振技术利用外供能源，通过调整结构参数来改变吸振器的惯性元件或弹性元件的特性,或直接驱动吸振器的振动体按一定规律运动,用它产生的吸振力抵消受控对象的振动，也可认为是把受控对象的振动能量转移到了吸振器上，达到控制振动的目的。由于主动吸振常用结构或***的振动信号作为反馈信号，这样就能较灵活地适应外界的激励和***的不确定性，还具有重量轻，对振动环境有较强的适应性的优点，并具有抑制低频振动和宽带随机振动的能力，是一种理想的减振技术。
主动式动力吸振器可以根据主振系振动状态，自动调节动力吸振器的结构参数或动力吸振器的振动状态，实现宽频带吸振，从而大大拓宽了动力吸振器的使用范围，提高了减振效果。由于电源比气源和油源简单易行，因而电动式和电磁式吸振器在主动控制中得到广泛应用。电磁式执行机构的原理是产生电磁力(电磁铁原理)，而电动式执行机构利用的是洛仑兹力(电动机的原理)。电磁式执行器与电动式执行器相比，可以在较小的执行器体积和磁场下，产生更大的力，但受工作时气隙变化，易引起非线性。
发明内容
本发明的目的是：提供一种体积和质量大大减小、工程适用性良好的磁阻式电磁主动吸振器,且能够解决传统电磁式执行器中的非线性问题。
本发明的技术方案是：一种磁阻式电磁主动吸振器，它包括：由吸振器下安装板，吸振器罩子和吸振器上安装板组成的壳体，以及位于壳体内部的动子组件和定子组件；
动子组件包括：两块在端面中心凹槽处嵌有永磁体的动子硅钢片；两块动子硅钢片相互平行放置在吸振器下安装板上，且与吸振器下安装板垂直，其嵌有永磁体的一端相对，每块动子硅钢片的两侧分别通过动子固定螺杆与动子硅钢片左侧固定板、动子硅钢片右侧固定板连接，动子硅钢片左侧固定板、动子硅钢片右侧固定板的外侧设有动子配重；
定子组件包括：缠绕有线圈的定子硅钢片；定子硅钢片位于两个动子硅钢片之间，使线圈与动子硅钢片上的永磁体相对，且定子硅钢片与两个动子硅钢片保持相同的设定间距；定子硅钢片的两侧通过定子固定螺杆固定连接定子硅钢片固定板，每侧的定子硅钢片固定板与固定在吸振器下安装板上的定子固定杆固定连接；
4个微型滚动导轨副分为两对分别安装在两根定子固定杆上，动子组件的动子硅钢片左侧固定板、动子硅钢片右侧固定板分别与两对微型滚动导轨副相配合；
吸振器上安装板与定子固定杆固定连接；
在吸振器下安装板，吸振器上安装板以及动子组件上设有一一相对弹簧座，每组弹簧座之间套结有弹簧；吸振器下安装板与动子组件之间以及吸振器上安装板与动子组件之间均通过弹簧连接。
有益效果：(1)本发明的新型磁阻式电磁吸振器采用磁阻最小原理，单位电流产生的主动驱动力较大，且同时输出同向的洛仑兹力，大大较小了执行器的体积和质量，工程应用性很强；且由于动子组件和定子组件的距离在动子组件运动过程中保持不变，解决了非线性问题；
(2)本发明的主动吸振器具有良好的抗摇摆和抗冲击性能，工程应用性很强；
(3)本发明的新型磁阻式电磁吸振器不仅可与各种型号的被动减振器组合安装使用，还能随意布置在被控对象或基座上，且安装方式简单可靠，灵活多变，拆装方便，通用程度高。
附图说明
图1为本发明外观示意图；
图2为本发明内部结构示意图；
图3为本发明内部的俯视图；
图4为图3的A-A向视图；
图5为图3的B-B向视图；
图6为本发明中定子组件的主视图；
图7为图6的左视图；
图8为图6的俯视图；
图9为本发明中动子组件的主视图；
图10为图9的俯视图；
图11为图10的A-A向视图；
图12、图13、图14、图15为本发明工作原理图。
具体实施方式
参见附图，一种磁阻式电磁主动吸振器，它包括：由吸振器下安装板1，吸振器罩子2和吸振器上安装板3组成的壳体，以及位于壳体内部的动子组件和定子组件；
动子组件包括：两块在端面中心凹槽处嵌有永磁体11的动子硅钢片12；两块动子硅钢片12相互平行放置在吸振器下安装板1上，且与吸振器下安装板1垂直，其嵌有永磁体11的一端相对，每块动子硅钢片12的两侧分别通过动子固定螺杆10与动子硅钢片左侧固定板6、动子硅钢片右侧固定板7连接，动子硅钢片左侧固定板6、动子硅钢片右侧固定板7的外侧设有动子配重4；
定子组件包括：缠绕有线圈16的定子硅钢片13；定子硅钢片13位于两个动子硅钢片12之间，使线圈16与动子硅钢片12上的永磁体11相对，且定子硅钢片13与两个动子硅钢片12保持相同的设定间距；定子硅钢片13的两侧通过定子固定螺杆14固定连接定子硅钢片固定板8，每侧的定子硅钢片固定板8与固定在吸振器下安装板1上的定子固定杆5固定连接；
4个微型滚动导轨副18分为两对分别安装在两根定子固定杆5上，动子组件的动子硅钢片左侧固定板6、动子硅钢片右侧固定板7分别与两对微型滚动导轨副18相配合；
吸振器上安装板3与定子固定杆5固定连接；
在吸振器下安装板1，吸振器上安装板3以及动子组件上设有一一相对16个弹簧座15，每组弹簧座15之间套结有弹簧17；吸振器下安装板1与动子组件之间以及吸振器上安装板3与动子组件之间均通过弹簧17连接，吸振器上安装板3、吸振器下安装板1之间设有立柱19。
本发明中动子组件的主动驱动力包括两部分，电磁力和洛仑兹力，其工作原理如附图12～图15所示：永磁体11和定子磁轭(缠绕有线圈16的定子硅钢片13)在垂直方向产生S←N→S的磁场，当线圈16通入图12、图13所示电流时，铁芯(两个动子硅钢片12)产生的磁场与磁轭磁场相互作用，动子组件沿微型滚动导轨副18向上运动；当线圈16通入图14、图15所示电流时，铁芯产生的磁场与磁轭磁场相互作用，动子组件沿微型滚动导轨副18向下运动。动子组件和定子组件的距离r在动子组件运动过程中保持不变，解决了非线性问题，且距离r越小，输出的电磁力越大；同时定子组件和动子组件之间的相对面积不变，永磁体11产生的磁场Q1可看作常量，为线圈16所产生的磁场Q2为电流的函数，可写作为Q2＝Φm2sinωt，此时的吸力Fm＝Q1Q2/r2＝Φm1Φm2sinωt/r2中仅包含电流的频率，即使电流中有多个频率，也不会产生谐频、和频、差频等成分。除了电磁力，线圈16还受到和电磁力方向相同的洛仑兹力，该洛仑兹力为线性力。

Claims (2)

1.一种磁阻式电磁主动吸振器，其特征是：它包括：由吸振器下安装板(1)，吸振器罩子(2)和吸振器上安装板(3)组成的壳体，以及位于壳体内部的动子组件和定子组件；
所述动子组件包括：两块在端面中心凹槽处嵌有永磁体(11)的动子硅钢片(12)；两块所述动子硅钢片(12)相互平行放置在所述吸振器下安装板(1)上，且与所述吸振器下安装板(1)垂直，其嵌有永磁体(11)的一端相对，每块所述动子硅钢片(12)的两侧分别通过动子固定螺杆(10)与动子硅钢片左侧固定板(6)、动子硅钢片右侧固定板(7)连接，所述动子硅钢片左侧固定板(6)、所述动子硅钢片右侧固定板(7)的外侧设有动子配重(4)；
所述定子组件包括：缠绕有线圈(16)的定子硅钢片(13)；所述定子硅钢片(13)位于两个所述动子硅钢片(12)之间，使所述线圈(16)与所述动子硅钢片(12)上的永磁体(11)相对，且所述定子硅钢片(13)与两个所述动子硅钢片(12)保持相同的设定间距；定子硅钢片(13)的两侧通过定子固定螺杆(14)固定连接定子硅钢片固定板(8)，每侧的所述定子硅钢片固定板(8)与固定在所述吸振器下安装板(1)上的定子固定杆(5)固定连接；
4个微型滚动导轨副(18)分为两对分别安装在两根所述定子固定杆(5)上，所述动子组件的所述动子硅钢片左侧固定板(6)、所述动子硅钢片右侧固定板(7)分别与两对所述微型滚动导轨副(18)相配合；
所述吸振器上安装板(3)与所述定子固定杆(5)固定连接；
在所述吸振器下安装板(1)，所述吸振器上安装板(3)以及所述动子组件上设有一一相对弹簧座(15)，每组所述弹簧座(15)之间套结有弹簧(17)；所述吸振器下安装板(1)与所述动子组件之间以及所述吸振器上安装板(3)与所述动子组件之间均通过所述弹簧(17)连接。
2.如权利要求1所述的一种磁阻式电磁主动吸振器，其特征是：所述吸振器上安装板(3)、所述吸振器下安装板(1)之间设有立柱(19)。
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