慣質系數兩級可調式慣容器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種慣容器裝置，尤其是一種慣質系數兩級可調的慣容器。
【背景技術】
[0002] "慣質"的概念最早由英國劍橋大學Smith學者提出，基于"力-電流"的第二類機 電相似性理論，慣容器被定義為一種兩端點元件，施加在其兩端點的力與兩端點的相對加 速度成正比。其動力學表達式為；，F為施加在慣容器兩端點的力，VI，v2為兩端點的速度， b被定義為慣質系數，它是表征慣容器的重要物理量。
[0003] 慣容器的誕生解決了質量元件必須W地屯、為參考系的單端點難題，由"慣容 器-彈黃-阻巧器"組成的新型機械隔振網絡被廣泛應用在車輛懸架隔振、建筑物隔振及高 性能摩托車轉向補償領域。目前，慣容器較為成熟的實現形式有機械式與液壓式，機械式中 又包含滾珠絲桿式與齒輪齒條式，其結構特點均是通過運動轉換機構將質量塊或飛輪的質 量進行放大，由此獲取較大的"虛質量"，實現對慣性質量的封裝。然而，隨著磁流變液/電 流變液等新型液體材料的出現W及空氣彈黃技術的日益進步，工程上實現了對彈黃剛度及 阻巧系數的可控，而慣容器仍停留在被動不可變階段，因此，實現慣容器慣質系數的可變及 可控迫在眉睫。
[0004] 中國專利201110295740. 9公開了一種可變慣質系數的齒輪齒條式慣容器裝置， 其通過安裝在飛輪槽上質量塊的移動改變飛輪轉動慣量的大小，實現慣質系數的可變，且 可有效克服大載荷沖擊作用，然而，卻未能實現慣質系數的可控。中國專利201310686427. 7 公開了一種可控慣容和阻巧磁流變慣容器裝置及控制方法，利用磁流變液從缸體左腔經細 長管流向右腔時產生的巨大慣性效應來設計慣容器，并通過改變細長管管徑調節慣容器的 慣質系數，具有較高的研究價值，但是應用磁流變液的慣容器與阻巧器禪合機理較為復雜， 且其模型的非線性較強，慣質系數與阻巧系數的控制原理仍在進一步探索中。 【實用新型內容】
[0005] 為了解決已成慣容器的慣質系數不可變的難題，本實用新型提出一種慣質系數兩 級可調式慣容器，滿足工程實際應用。
[0006] 本實用新型是通過W下技術手段實現上述技術目的的。
[0007] 慣質系數兩級可調式慣容器，包括上吊耳、飛輪室、滾珠絲桿、行程室、飛輪、絲桿 螺母、下吊耳，所述上吊耳與飛輪室的上端較接，飛輪位于飛輪室內、且固定在滾珠絲桿的 上端，所述滾珠絲桿另一端伸出飛輪室、并延伸入行程室內，絲桿螺母固定在行程室的上端 面內壁上、且與滾珠絲桿曬合，下吊耳較接在行程室的下端面上；其特征在于，所述飛輪內 設有數個均勻分布的徑向管狀導槽，所述導槽內設置有能夠徑向移動的磁體子，所述飛輪 的外圈設置有與外部電源電連接的環形磁鐵線圈，所述外部電源能夠提供方向相反的直流 電。
[000引進一步地，所述飛輪與滾珠絲桿之間通過鍵連接，所述滾珠絲桿的端部裝有位于 飛輪上部的壓緊螺母。
[0009] 進一步地，飛輪下端與飛輪室之間設有裝于滾珠絲桿上的軸承。
[0010] 進一步地，所述多個導槽內的磁體子為等質量的永磁體，且磁極均為徑向同向分 布。
[0011] 進一步地，所述上吊耳安裝在振源上連接點，下吊耳安裝在振源下連接點。
[0012] 本實用新型W改變飛輪轉動慣量為技術出發點，利用滾珠絲桿副傳動機構將上下 往復的直線運動轉換為飛輪的旋轉運動，獲取較大的慣性力，達到慣容器的實現效果。外端 電路的線圈與環形磁鐵線圈相連，在電流的作用下，環形磁鐵線圈將產生徑向分布的磁極， 當環形磁鐵線圈的內環磁極與磁體子產生斥力時，磁體子均分布在中屯、部位，此時轉動慣 量較小，當環形磁鐵線圈的內環磁極與磁體子產生斥力時，磁體子均分布在飛輪邊緣部位， 此時轉動慣量較大。改變外端電路的電流大小與方向，即可實現慣容器轉動慣量在"大"、 "小"兩級工作模式的切換，實現慣質系數可控。
[0013] 本實用新型的有益效果是；僅僅通過改變外部電源的電流大小與方向，即可實現 對慣容器裝置慣質系數的可控，使其在"大"、"小"兩種慣質系數的工作狀況下切換。實現 裝置結構簡單，控制調節機構工作穩定性強。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型所述慣質系數兩級可調式慣容器的結構圖。
[0015] 圖2為所述飛輪的徑向截面圖。
[0016] 圖中；
[0017] 1.上吊耳，2.飛輪室，3.環形磁鐵線圈，4.滾珠絲桿，5.行程室，6.壓緊螺母， 7.線圈通孔，8.飛輪，9.軸承，10.絲桿螺母，11.下吊耳，12.導槽，13.磁體子。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖W及具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保 護范圍并不限于此。
[0019] 如圖1、圖2所示，本實用新型所述的慣質系數兩級可調式慣容器，包括上吊耳 (1)、飛輪室（2)、滾珠絲桿（4)、行程室巧）、飛輪巧）、絲桿螺母（10)、下吊耳（11)。所述上 吊耳（1)與飛輪室（2)的上端較接，飛輪位于飛輪室內、且固定在滾珠絲桿的上端，飛輪可 在滾珠絲桿的的帶動下轉動。具體的，飛輪8與滾珠絲桿4通過鍵連接，在所述滾珠絲桿的 端部裝有位于飛輪上部的壓緊螺母化），實現飛輪的定位。
[0020] 飛輪做下端與飛輪室似之間設有裝于滾珠絲桿（4)上的軸承巧），軸承（9)內 環與滾珠絲桿（4)共同轉動，用于對滾珠絲桿（4)徑向定位。
[0021] 所述滾珠絲桿另一端伸出飛輪室、并延伸入行程室內，絲桿螺母（10)固定在行程 室的上端面內壁上、且與滾珠絲桿曬合，下吊耳較接在行程室的下端面上。
[0022] 在安裝時，上吊耳1安裝在振源上連接點，下吊耳11安裝在振源下連接點。當上 吊耳1與下吊耳11之間產生往復直線運動時，絲桿螺母10經滾珠絲桿副將運動轉換為滾 珠絲桿4與飛輪8的旋轉運動，可獲取較大的轉動慣性力，飛輪8的質量被"封裝"，由此實 現慣容器的物理效果。
[0023] 如圖2所示，所述飛輪內設有數個均勻分布的徑向管狀導槽，所述導槽內設置有 能夠徑向移動的磁體子，所述多個導槽內的磁體子（13)為等質量的永磁體，且磁極均為徑 向同向分布。所述飛輪的外圈設置有與外部電源電連接的環形磁鐵線圈，所述外部電源能 夠提供方向相反的直流電。具體的，本實施例中，在飛輪中屯、位置設置線圈通孔7,所述環形 磁鐵線圈3經由線圈通孔7連接外部電源。
[0024] 滾珠絲桿式慣容器慣質系數與轉動部件的轉動慣量和滾珠絲桿副的螺距有關，如 下式所示： \2
[0025] b =1 - U
[0026] 其中，b為慣質系數，P為滾珠絲桿副的螺距，I為旋轉部件的轉動慣量。當滾珠絲 桿的螺距確定后，慣質系數的大小與轉動部件的轉動慣量成正比。
[0027] 外部電源與環形磁鐵線圈相連，在電流的作用下，環形磁鐵線圈將產生徑向分布 的磁極，當環形磁鐵線圈的內環磁極與磁體子產生斥力時，磁體子均分布在中屯、部位，此時 轉動慣量較小，當環形磁鐵線圈的內環磁極與磁體子產生斥力時，磁體子均分布在飛輪邊 緣部位，此時轉動慣量較大。改變外端電路的電流大小與方向，即可實現慣容器轉動慣量在 "大"、"小"兩級工作模式的切換，實現慣質系數可控。
[002引下面結合理論推導對實例做進一步分析說明：
[0029] 假設磁體子13均是N級指向軸屯、。
[0030] 當處于運動狀態下，飛輪8隨著滾珠絲桿4 一起做旋轉運動，在離屯、力的作用下， 磁體子13處于飛輪8的外端邊緣位置，此時飛輪8的轉動慣量較大。但由于離屯、力并不穩 定，飛輪8的轉動慣量大小并不受控制，因此，定義此時的狀態為非控制模式。
[0031] 當需要系統提供"小"慣質系數時，改變外部電源的電流大小與方向，使得布置于 飛輪8內部外環的環形磁鐵線圈3產生徑向的磁極屬性，且內環為S級，由于異名磁極相互 吸引，當引力大于離屯、力作用時，磁體子13均被吸附在導槽12里端位置，飛輪8的轉動慣 量較小，此時系統工作在"小"慣質系數模式下。
[0032] 當需要系統提供"大"慣質系數時，再次改變外部電源的電流大小與方向，使得布 置于飛輪8內部外環的環形磁鐵線圈3產生徑向的磁極屬性，且內環為N級，由于同名磁極 相互排斥，磁體子13均在排斥力的作用下移動至導槽12的外端位置，飛輪8的轉動慣量較 大，此時系統工作在"大"慣質系數模式下。
[0033] 現有技術中針對慣容器慣質系數的可變與可控研究較少，實現慣質系數的可控不 僅結構原理復雜，且控制系統成本昂貴，機理深奧。本實用新型僅僅通過改變外端電路電流 的大小與方向，即可實現對慣容器裝置慣質系數的可控，實現慣質系數"大"、"小"兩級工作 模式的切換與控制，原理簡單，方案易行。
[0034] 所述實施例為本實用新型的優選的實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方 式，在不背離本實用新型的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見 的改進、替換或變型均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 慣質系數兩級可調式慣容器，包括上吊耳（1)、飛輪室（2)、滾珠絲桿（4)、行程室 巧）、飛輪巧）、絲桿螺母（10)、下吊耳（11)，所述上吊耳（1)與飛輪室似的上端較接，飛 輪位于飛輪室內、且固定在滾珠絲桿的上端，所述滾珠絲桿另一端伸出飛輪室、并延伸入行 程室內，絲桿螺母（10)固定在行程室的上端面內壁上、且與滾珠絲桿曬合，下吊耳較接在 行程室的下端面上；其特征在于，所述飛輪內設有數個均勻分布的徑向管狀導槽，所述導槽 內設置有能夠徑向移動的磁體子，所述飛輪的外圈設置有與外部電源電連接的環形磁鐵線 圈，所述外部電源能夠提供方向相反的直流電。
2. 根據權利要求1所述的慣質系數兩級可調式慣容器，其特征在于，所述飛輪與滾珠 絲桿之間通過鍵連接，所述滾珠絲桿的端部裝有位于飛輪上部的壓緊螺母化）。
3. 根據權利要求1所述的慣質系數兩級可調式慣容器，其特征在于，飛輪（8)下端與飛 輪室（2)之間設有裝于滾珠絲桿（4)上的軸承巧）。
4. 根據權利要求1所述的慣質系數兩級可調式慣容器，其特征在于，所述多個導槽內 的磁體子（13)為等質量的永磁體，且磁極均為徑向同向分布。
5. 根據權利要求1所述的慣質系數兩級可調式慣容器，其特征在于，所述上吊耳（1)安 裝在振源上連接點，下吊耳（11)安裝在振源下連接點。
【專利摘要】本實用新型提供了一種慣質系數兩級可調式慣容器，包括上吊耳、飛輪室、滾珠絲桿、行程室、飛輪、絲桿螺母、下吊耳，所述飛輪內設有數個均勻分布的徑向管狀導槽，所述導槽內設置有能夠徑向移動的磁體子，所述飛輪的外圈設置有與外部電源電連接的環形磁鐵線圈，所述外部電源能夠提供方向相反的直流電。本實用新型以改變飛輪轉動慣量為技術出發點，通過改變外部電源的電流大小與方向，即可實現對慣容器慣質系數的可控，使其在“大”、“小”兩種慣質系數的工作狀況下切換。實現裝置結構簡單，控制調節機構工作穩定性強。
【IPC分類】F16F15-31
【公開號】CN204284306
【申請號】CN201420698814
【發明人】陳龍, 沈鈺杰, 張孝良, 楊軍, 蔣濤
【申請人】江蘇大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月19日