永磁電磁複合的半主動隔振作動器的製造方法
2023-11-30 14:30:51 2
永磁電磁複合的半主動隔振作動器的製造方法
【專利摘要】本實用新型的目的在於提供永磁電磁複合的半主動隔振作動器，永磁體設置在第一殼體和第二殼體之間，第一殼體、永磁體以及第二殼體共同組成了中空的殼體結構，主軸安裝在銜鐵裡，銜鐵安裝在殼體結構裡，銜鐵的第一端部伸出至第二殼體外，法蘭與第二殼體的端部相固定，第一殼體的端部固定第一軸承端蓋，法蘭的端部固定第二軸承端蓋，第一軸承端蓋和第二軸承端蓋分別設置在主軸的兩個端部外部，主軸的兩個端部外側分別安裝有螺母，兩個螺母與第一軸承端蓋、第二軸承端蓋之間分別安裝彈簧。本實用新型兼有傳統半主動隔振系統中被動隔振器和可控剛度執行器的功能，同時解決了傳統半主動隔振系統中被動隔振器失穩的問題。
【專利說明】
永磁電磁複合的半主動隔振作動器
技術領域
[0001] 本實用新型涉及的是一種振動控制裝置，具體地說是隔振器。
【背景技術】
[0002] 機械振動在人們的日常生活中幾乎無處不在，其危害也是眾所周知的。振動隔離 (簡稱隔振)技術是振動控制領域中應用最廣的技術之一，是指採用附加子系統將振動源與 需減振的對象隔開，以減小振動源對隔振對象的影響。半主動隔振是一種隔振系統的參數 控制技術，它根據系統輸入的變化和對系統輸出的要求，實時調節隔振系統中某些環節的 剛度或阻尼，從而使系統能獲得優良的動力學特性。半主動隔振系統與被動式隔振系統相 比，具有能適應外擾頻率變化，有效隔離低頻振動的優點；與主動隔振系統相比，又不會帶 來大量的能量或重量需求，而且控制系統相對簡單，成本較低，運行可靠。因此，近些年來， 半主動隔振作為被動隔振和主動隔振的折中方法而被廣泛研究。
[0003] 申請號為88107926.X的專利申請文件中，提出了一種一種電磁式彈簧剛度連續可 調消振方法和消振器，它利用齒形結構的電磁彈簧代替傳統動力消振器中的機械彈簧，根 據振動物體的振動頻率，調節電磁彈簧中的勵磁電流，即可改變電磁彈簧的彈簧剛度，達到 消振的目的。
[0004] 申請號為201110347104.6的專利申請文件中，提出了一種封閉結構線圈外置式半 主動吸振器，用底座支撐的方式取代軸支撐的方式，降低了重心，提高了安裝穩定性，特別 是橫向穩定性。
[0005] 申請號為200910071808.8的專利申請文件中，提出了一種冗餘變齒距結構半主動 隔振作動器，其組成包括軸、端蓋、殼體、線圈繞組、法蘭、銜鐵、鎖緊螺母、控制器等。銜鐵通 過鎖緊螺母固定在軸上，兩個端蓋安裝在軸上，殼體和法蘭安裝在兩個端蓋之間，法蘭與殼 體圍成的空間中安裝有線圈繞組，線圈繞組的引線連接到控制器，銜鐵、法蘭和殼體上都開 有齒，銜鐵的齒廓和法蘭、殼體的齒廓間的間隙形成氣隙。採用非永磁材料作為導磁材料， 採用整體式線圈繞組，動、靜磁鐵間設計成齒狀，具有更大的電磁力，特別是設計齒距不等， 更容易實現位移和電磁力呈近似線性關係，以達到更好的隔振效果。
[0006] 上述可變剛度半主動隔振作動器雖然都具有一定優點，但也存在明顯的不足：
[0007] 由隔振原理可知，隔振器只有在外擾頻率大於系統固有頻率的方倍時，才有良好 的隔振效果。而上述可變剛度半主動隔振作動器在應用時需要與被動式隔振器配合使用。 考慮到靜變形不能過大以及失穩的問題，系統中被動式隔振器剛度不能太小。電磁作動器 只能增加，而不能減少系統剛度，隨電流變化只是可以改變剛度增加的大小程度而已，所以 系統的固有頻率也就不可能太小，這導致對於低頻振動的隔離僅限於增加系統剛度，使共 振峰向高頻段移動，從而避開共振峰，但其力的傳遞率仍然較大，影響了隔振效果。而且系 統中既有被動式隔振器，又有可控剛度執行器，導致部件較多，結構複雜。
【發明內容】
[0008] 本實用新型的目的在於提供具有更大的剛度調整範圍，有效降低系統複雜度的永 磁電磁複合的半主動隔振作動器。
[0009] 本實用新型的目的是這樣實現的：
[0010] 本實用新型永磁電磁複合的半主動隔振作動器，其特徵是:包括第一殼體、第二殼 體、法蘭、主軸、永磁體、銜鐵，所述第一殼體、第二殼體、法蘭、銜鐵以及永磁體均為環狀結 構，永磁體設置在第一殼體和第二殼體之間，第一殼體、永磁體以及第二殼體共同組成了中 空的殼體結構，主軸安裝在銜鐵裡，且主軸的兩個端部分別穿出銜鐵位於其外部，銜鐵安裝 在殼體結構裡，銜鐵的第一端部伸出至第二殼體外，法蘭與第二殼體的端部相固定且法蘭 的內側與銜鐵第一端部的外側相配合，第一殼體的端部固定第一軸承端蓋，法蘭的端部固 定第二軸承端蓋，第一軸承端蓋和第二軸承端蓋分別設置在主軸的兩個端部外部，主軸的 兩個端部外側分別安裝有螺母，兩個螺母與第一軸承端蓋、第二軸承端蓋之間分別安裝彈 簧。
[0011] 本實用新型還可以包括：
[0012] 1、永磁體與主軸之間安裝線圈架，線圈架上安裝線圈繞組。
[0013] 2、第一殼體內側、法蘭內側以及銜鐵外側上設置齒，主軸未產生位移時，第一殼體 內側的齒與其對應的銜鐵上的齒的位置相對設置，法蘭內側的齒與其對應的銜鐵上的齒的 位置相對設置。
[0014] 3、第一殼體、法蘭、銜鐵上的齒為變齒距齒寬的齒。
[0015] 4、第一殼體內側的齒與其對應的銜鐵上的齒之間留有工作氣隙，法蘭內側的齒與 其對應的銜鐵上的齒之間留有工作氣隙。
[0016] 本實用新型的優勢在於:本實用新型兼有傳統半主動隔振系統中被動隔振器和可 控剛度執行器的功能，有效降低了系統的複雜度；同時沒有傳統半主動隔振系統中被動隔 振器失穩的問題，在低頻振動時，可以在允許的振幅範圍內，較大限度的降低系統剛度，從 而大大降低力的傳遞率，使得低頻隔振效果更佳;可以通過線圈繞組的反向通電，抵消一部 分永磁體產生的磁場，也可以通過線圈繞組的正向通電，使電磁場與永磁場疊加，從而可以 獲得更大的剛度調整範圍，實現寬頻帶內的良好隔振。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型的側視圖；
[0018] 圖2為圖1的A-A視圖.
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述：
[0020] 結合圖1-2,本實用新型主要包括第一殼體1、線圈架2、第二殼體3、法蘭4、軸承端 蓋5、直線軸承6、主軸7、線圈繞組8、永磁體9、彈性圓柱銷10、銜鐵11、彈簧12、螺母13。
[0021] 第一殼體1、法蘭4以及銜鐵11上開有變齒距齒寬的小齒，這樣可以獲得更好的位 移-電磁力的線性特性。第一殼體、法蘭上的齒與銜鐵上的齒間留有一定大小的工作氣隙。
[0022] 第一殼體1、第二殼體3、法蘭4(即定子)和銜鐵11(即動子)均採用導磁性能良好的 電工純鐵;永磁體9採用高性能的燒結型釹鐵硼永磁體N48;其它部件均為非導磁材料。
[0023] 通過調節安裝於主軸7兩端的螺母13,可以調整彈簧12的預緊力，保證在與實際安 裝狀態一致的靜平衡狀態下，動子和定子上對應齒的中線對齊。
[0024] 軸承端蓋5具有限位功能，確保動子在合適的位移範圍內運動。
[0025] 永磁體9的尺寸根據需要隔振的對象的質量，以及所要求的安裝後的靜位移確定。
[0026] 本實用新型在實際應用中，當不生振動時，線圈不通電，在隔振對象重力的作用 下，主軸7產生一靜位移，使得動子上的齒和定子上的齒錯開一定的距離，由於永磁體磁場 的作用，定子對動子產生一反向磁拉力，該磁拉力與隔振對象的重力平衡，相當於傳統半主 動隔振系統中的被動隔振器。因此，本實用新型在使用時可以省去傳統半主動隔振系統中 的被動隔振器，大大降低了系統複雜度。
[0027] 當發生振動時，若外擾頻率較大，則線圈繞組仍然不需要通電，因為此時本實用新 型就相當於一個被動隔振器，能夠有效隔離高頻振動;若外擾頻率較小時，在允許的振幅範 圍內，可以通過對線圈繞組通電，使得線圈繞組產生的磁場方向與永磁體產生的磁場方向 相反，抵消一部分永磁體產生的磁力，從而降低了系統剛度，在較低的外擾頻率下，仍然可 以大大降低力的傳遞率(本實用新型採用的永磁電磁複合式的電磁彈簧結構保證了不會出 現傳統機械彈簧在剛度較小時的失穩問題）。
[0028] 當外擾頻率在大範圍內變化時，可以通過改變線圈繞組電流的方向和大小，改變 系統剛度。由於本實用新型中可以通過對線圈繞組反向通電，將永磁體產生的磁場抵消到 一個更小的值(傳統的半主動隔振電磁作動器無論如何改變電流方向，都只能增加系統剛 度，而不能減小系統剛度），通過對線圈繞組通以正向電流，產生的磁場與永磁體產生的磁 場疊加，從而獲得更大的剛度。也即本實用新型具有更寬的剛度調整範圍，從而在寬頻帶內 實現更好的隔振效果。
[0029] 本實用新型第一殼體和永磁體、永磁體與第二殼體分別粘結在一起，主軸和銜鐵 通過彈性圓柱銷固結在一起，主軸和軸承端蓋之間裝有直線軸承，法蘭和第二殼體、軸承端 蓋和法蘭之間通過螺栓連接，殼體和法蘭之間的空間中安裝有線圈架，線圈架上繞有線圈 繞組。
[0030] 永磁體的個數和安裝位置視具體情況而定，可以安裝於殼體部分，也可以安裝於 銜鐵部分，也可以同時安裝於這兩個部分。
[0031] 當外擾頻率較低時，對線圈通以反向電流，產生的電磁場抵消一部分永磁場，使得 系統剛度降低，不僅可以避開共振峰，還可以有效降低低頻擾動時力的傳遞率。
[0032] 當外擾頻率在大範圍內變化時，通過改變線圈電流的方向和大小，實現電磁場和 永磁場的抵消或疊加，獲得更寬的剛度調整範圍，從而在寬頻帶內良好隔振。
[0033] 本實用新型的目的是這樣實現的:包括第一殼體、第二殼體、線圈架、法蘭、軸承端 蓋、直線軸承、主軸、線圈繞組、永磁體、彈性圓柱銷、銜鐵、彈簧和螺母等部件。第一殼體和 永磁體、永磁體與第二殼體分別粘結在一起，主軸和銜鐵通過彈性圓柱銷固結在一起，主軸 和軸承端蓋之間裝有直線軸承，法蘭和第二殼體、軸承端蓋和法蘭之間通過螺栓連接，殼體 和法蘭之間的空間中安裝有線圈架，線圈架上繞有線圈繞組。
[0034]第一殼體、法蘭以及銜鐵上開有變齒距齒寬的小齒，第一殼體、法蘭上的齒與銜鐵 上的齒間留有一定大小的工作氣隙。在軸和軸承端蓋間安裝有彈簧，並由螺母固定。線圈架 和殼體以及法蘭間有彈性墊圈。軸承端蓋具有限位功能。確保銜鐵的位移在合適的範圍內。
【主權項】
1. 永磁電磁複合的半主動隔振作動器，其特徵是：包括第一殼體、第二殼體、法蘭、主 軸、永磁體、銜鐵，所述第一殼體、第二殼體、法蘭、銜鐵以及永磁體均為環狀結構，永磁體設 置在第一殼體和第二殼體之間，第一殼體、永磁體以及第二殼體共同組成了中空的殼體結 構，主軸安裝在銜鐵裡，且主軸的兩個端部分別穿出銜鐵位於其外部，銜鐵安裝在殼體結構 裡，銜鐵的第一端部伸出至第二殼體外，法蘭與第二殼體的端部相固定且法蘭的內側與銜 鐵第一端部的外側相配合，第一殼體的端部固定第一軸承端蓋，法蘭的端部固定第二軸承 端蓋，第一軸承端蓋和第二軸承端蓋分別設置在主軸的兩個端部外部，主軸的兩個端部外 側分別安裝有螺母，兩個螺母與第一軸承端蓋、第二軸承端蓋之間分別安裝彈簧。2. 根據權利要求1所述的永磁電磁複合的半主動隔振作動器，其特徵是:永磁體與主軸 之間安裝線圈架，線圈架上安裝線圈繞組。3. 根據權利要求1或2所述的永磁電磁複合的半主動隔振作動器，其特徵是:第一殼體 內側、法蘭內側以及銜鐵外側上設置齒，主軸未產生位移時，第一殼體內側的齒與其對應的 銜鐵上的齒的位置相對設置，法蘭內側的齒與其對應的銜鐵上的齒的位置相對設置。4. 根據權利要求3所述的永磁電磁複合的半主動隔振作動器，其特徵是:第一殼體、法 蘭、銜鐵上的齒為變齒距齒寬的齒。5. 根據權利要求3所述的永磁電磁複合的半主動隔振作動器，其特徵是:第一殼體內側 的齒與其對應的銜鐵上的齒之間留有工作氣隙，法蘭內側的齒與其對應的銜鐵上的齒之間 留有工作氣隙。6. 根據權利要求4所述的永磁電磁複合的半主動隔振作動器，其特徵是:第一殼體內側 的齒與其對應的銜鐵上的齒之間留有工作氣隙，法蘭內側的齒與其對應的銜鐵上的齒之間 留有工作氣隙。
【文檔編號】F16F6/00GK205715405SQ201620407267
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】石勇, 寧高, 寧一高, 孫軍, 趙建輝, 郭強
【申請人】哈爾濱工程大學