CN201621227U - 可切换主动控制和非主动控制的扭振减振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可切换主动控制和非主动控制的扭振减振器，包括内转子、惯性转轮、磁电结构和滑环；内转子与一转轴联接，惯性转轮套在内转子外圈；磁电结构设置在内转子与惯性转轮之间，并由滑环导入的电流感应出磁场。根据不同的磁场作用，扭振减振器可为变刚度型或者驱动型，当因没有电流而磁场消失时，扭振减振器为普通型，从而减振器可在不同模式下工作。

Description

可切换主动控制和非主动控制的扭振减振器

技术领域

本实用新型属机械动力装置振动控制领域，尤其涉及一种可工作在非主动或主动控制等多个模式下的扭振减振器。

背景技术

扭振现象是旋转机械装置中普遍存在的问题，它是由于扭矩载荷围绕其均值作周期性波动所引起的，而且在一般情况下扭矩及其扭振呈现复杂周期性的特征，即包含了一系列的谐波频率成分。当这样的动态载荷中某个频率成分与结构固有扭转频率趋于一致时，机构可能会产生剧烈的扭转共振现象，这极易导致零部件的损坏和失效。即便是对于预期设备使用寿命没有负面影响的小幅度扭振，如果考虑机械设备对于周边环境辐射振动和噪声的有害影响，也将是不容忽视的问题。

在减小和消除扭振方面，传统的扭振减振器多数采用材料或结构阻尼的非主动控制的扭振减振器。这种减振器的缺陷在于，现代旋转机械设备所承受的扭振的频率和幅值会在很宽广的范围内快速地变化，***特性相对固定的减振装置显然无法满足这种特点下比较高的要求。

为了应对上述问题，出现了各种主动控制式的扭振减振器。尽管如此，非主动控制和主动控制方式的扭振减振器各有其合适的应用范围和场合，因此期望有一种能够同时具有非主动控制和主动控制功能的扭振减振器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可切换主动控制和非主动控制的扭振减振器。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种可切换主动控制和非主动控制的扭振减振器，包括内转子、惯性转轮、磁电结构和滑环；内转子与一转轴联接，惯性转轮套在内转子外圈，磁电结构设置在内转子与惯性转轮之间，并由滑环导入的电流感应出磁场。

在上述的扭振传感器中，还包括弹性结构，将惯性转轮与内转子连接。

在上述的扭振传感器中，所述磁电结构包括线圈绕组和磁极，线圈绕组绕在惯性转轮上，磁极固定在内转子上。

在上述的扭振传感器中，所述扭振减振器为变刚度型减振器。

在上述的扭振传感器中，所述扭振减振器为驱动型减振器。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，同一扭振减振器既可工作在普通模式下，又可工作在变刚度型模式或者驱动型模式下，实现了主动控制和非主动控制方式的切换，从而以可靠、经济的方式有效控制机械动力装置的扭转振动。

附图说明

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出本实用新型一实施例的扭振减振器工作原理示意图。

图2(a)-2(c)示出本实用新型一实施例的扭振减振器的各种工作模式。

图3示出本实用新型一实施例的变刚度型的扭振减振器结构。

图4(a)和4(b)示出本实用新型一实施例的驱动型的扭振减振器。

图5(a)示出本实用新型一实施例的扭振减振器的装置结构示意图。

图5(b)示出本实用新型的扭振减振器在设备上的安装示意图。

具体实施方式

本实用新型的实施例提供扭振减振器，可以主动控制、非主动控制或普通形式运行，从而提高产品的可靠性和使用范围。

具体地说，扭振减振器的三种典型模式中，第一种是传统普通扭振减振器模式，即扭振减振器内的电磁结构不工作，与普通扭振机械扭振减振器区别在于用电磁结构取代或部分取代传统普通扭振减振器中的弹性和阻尼功能部件；第二种是非主动控制模式，以类似发电机的磁电效应来吸收消耗转轴扭振的能量；第三种主动控制模式，以类似电磁激振器、电动机等方式工作，并结合新型主动控制技术，更智能和高效地来提高减振效果。

图1示出本实用新型一实施例的扭振减振器工作原理示意图。参照图1所示，本实施例的扭振减振器10包括内转子1、惯性转轮2、电刷3、滑环4，以及受电流控制而工作在不同模式的电磁结构5。内转子1与一转轴20刚性连接并且同步旋转。惯性转轮2套在内转子1外，通过弹性元件或其它元件与内转子1连接。电磁结构5通常包含电磁铁及线圈绕组，在流经线圈绕组的电流的作用下，电磁铁感应出不同的磁场，促使电磁结构5产生不同的工作模式，列举如下：

当线圈绕组中没有电流时，电磁结构不工作，其等效于空的部件5a，扭振传感器处在普通的非主动控制模式中。

当线圈绕组中的电流变化来增强或减弱电磁铁的磁极强度时，其等效于电气耗能组件5b，消耗振动产生的电流，增强减振器的减振效果。此时，扭振减振器为变刚度型模式。

当线圈绕组中的电流改变磁极结构时，外部的主动控制器将控制电流通过电刷3、滑环4输送到电磁结构5，其等效于主动控制组件5c，产生更好的减振效果。此时，扭振减振器为驱动型模式。

图2(a)示出扭振减振器的普通工作模式。如图2(a)所示，通过结构动力特性的组合，使惯性转轮2产生惯性运动ω2，通过弹性k和阻尼c产生作用于惯性转轮2与内转子1之间的力，使内转子1的扭转振动ω1得到减小。

图2(b)示出扭振减振器的变刚度工作模式。如图2(b)所示，通入电流I的线圈以增强或减弱磁体的磁极强度来改变减振器的刚度。具体地说，L是由导线绕成的特殊线圈，这特殊线圈用于通过惯性转轮与内转子两物体间ω1、ω2振动差产生电流I，和通过电流I来改变两物体间的相互作用力，相当改变弹性k和阻尼c，来抑制内转子的振动。减振器的刚度使相对振动的内转子和惯性转轮回到中间原始位置，弹性减振器的阻尼减缓内转子和惯性转轮间相对运动的速度。在本实用新型的实施例中，变刚度型减振器内转子1和惯性转轮2的磁场结构可以如图2(b)的同性相斥、或图2(c)异性相吸的形式。相斥或相吸形式磁场的磁力会使内转子和惯性转轮回到中间位置，通过的电流大小则改变刚度作用的大小。也就是说变刚度型减振器允许一种变刚度型的线圈绕法，以及和异性相吸和同性相斥的两种磁极布置法。

图2(c)示出扭振减振器的驱动工作模式。如图2(c)所示，在此模式中，通入电流I的线圈驱动内转子1和惯性转轮2绕旋转轴的中心相互摆动。具体地说，固定在惯性转轮2上的线圈由ω1、ω2振动差产生电流I，和通过电流I来驱动线圈带动惯性转轮2作减小振动的运动。惯性转轮2与内转子1间的相对位置可以增加辅助结构支撑。在本实用新型的实施例中，驱动型减振器内转子和惯性转轮的磁场结构可以如图2(c)异性相吸、或图2(b)中间的同性相斥的形式。也就是说驱动型减振器允许一种驱动型的线圈绕法，以及和异性相吸和同性相斥的两种磁极布置法。

图3示出本实用新型一实施例的变刚度型的扭振减振器结构。参照图3所示，磁电结构包括线圈绕组13和磁极14，线圈绕组13绕在惯性转子2上，磁极14固定在内转子1上，二者可以产生相斥的磁极。线圈绕组可采用变刚度型的线圈绕法。处于ω1转动的转轴上的内转子与处于ω2转动的惯性转轮由各自同性相斥的磁极推动，产生弹性k和阻尼c。线圈则完成磁电或电磁功能。

图4(a)和图4(b)示出本实用新型一实施例的驱动型的扭振减振器结构。参照图4(a)所示，磁电结构包括线圈绕组13和磁极14，磁极14环绕在内转子14外圈，线圈绕组13绕在磁极外圈。线圈绕组可采用驱动型的线圈绕法，如图4(b)所示。处于ω2转动的惯性转轮2上的一组绕组线圈L完成磁电发电，或通入电流，驱动惯性转轮相对转轴上内转子作小角度摆动，来更高效地减小扭转振动。在较佳实施例中，驱动型扭振减振器可以采用如橡胶弹性块等结构，来维持惯性转轮与转轴相对最佳角度。

图5(a)示出本实用新型一实施例扭振减振器的装置结构示意图。图5(b)示出扭振传感器在设备上的安装示意图。在图5(b)中，17为导电滑环，18为惯性转轮带销盖板，19为盖板惯性轮固定螺栓，20为内转子盖板螺栓，21为内转子盖板。在图5(a)中，装置的结构属于驱动型。减振器主要包括内转子11、套在内转子11外的惯性转轮12、两部件间的线圈绕组13、磁极14、弹性橡胶15。其中弹性橡胶15设在内转子11外圈，磁极14布置在弹性橡胶外圈，而线圈绕组13布置在磁极14外圈与惯性转轮12之间。

在内转子11与惯性转轮12间的一组线圈绕组13控制惯性轮12相对内转子11作小角度摆动，通过内转子11减小转轴的扭振。外部控制器可通过电刷16、导电滑环17传输控制线圈绕组13的电流。当不通入电流时该减振器相当于常规的橡胶减振器，通入控制电流后则强化了减振效果，通入的电流波形可以是正弦或脉冲等波形。

由此，本实用新型实施例的扭振减振器既可工作在普通模式下，又可工作在变刚度型模式或者驱动型模式下，实现了主动控制和非主动控制方式的切换，从而以可靠、经济的方式有效控制机械动力装置的扭转振动。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种可切换主动控制和非主动控制的扭振减振器，其特征在于包括内转子、惯性转轮、磁电结构和滑环；内转子与一转轴联接，惯性转轮套在内转子外圈；磁电结构设置在内转子与惯性转轮之间，并由滑环导入的电流感应出磁场。

2.如权利要求1所述的扭振减振器，其特征在于，还包括弹性结构，将所述惯性转轮与所述内转子连接。

3.如权利要求1所述的扭振减振器，其特征在于，所述磁电结构包括线圈绕组和磁极，所述线圈绕组绕在所述惯性转轮上，所述磁极固定在所述内转子上。

4.如权利要求1所述的扭振减振器，其特征在于，所述磁电结构包括设于所述内转子和所述惯性转轮之间的线圈绕组和磁极，所述磁极环绕所述内转子，所述线圈绕组环绕所述磁极。

5.如权利要求1所述的扭振减振器，其特征在于，所述扭振减振器为变刚度型减振器。

6.如权利要求1所述的扭振减振器，其特征在于，所述扭振减振器为驱动型减振器。

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