寬頻帶剛度及阻尼可調式半主動吸振器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種動力吸振器。
【背景技術】
[0002] 隨著社會的發展，人們對于減振降噪的要求越來越高。振動控制是振動工程領域 的一個重要分支，其目的就是通過一定的措施使被控對象的振動水平降低至人們的預期要 求。吸振是廣泛應用于工程實踐中的一種減振技術。所謂吸振，就是通過在被控主振系的特 定部位附加一個具有質量和剛度的子系統即吸振器，合理選擇該子系統的動力參數、結構 形式及與主振系的耦合關系，以改變主振系的振動狀態，使能量重新分配，即將主振系上的 振動能量轉移到子系統上，從而減少或消除主振系的振動。
[0003] 被動的動力吸振器是質量和剛度參數固定的機械結構，其固有頻率不可調節，因 而只能控制單一頻率的振動，適用范圍很窄。為了對變工況運行的被控對象進行振動控制， 出現了很多固有頻率可調的半主動吸振器，也稱為自調諧吸振器，大部分半主動吸振器通 過改變剛度來改變其固有頻率。公告號為CN102410336B的專利文件中所提出的封閉結構線 圈外置式半主動吸振器以及公開號為CN103291828A的專利文件中所提出的封閉結構線圈 內置式半主動吸振器便是兩款頻率可調的電磁式半主動吸振器，兩者的區別在于線圈位置 的不同，其原理就是通過調節勵磁線圈電流改變電磁剛度，進而達到調節吸振器固有頻率 的目的。然而上述電磁式半主動吸振器存在以下兩點不足:第一，所設計吸振器阻尼很小， 且不具備調節功能，使得吸振器在具體實施時可控頻率帶太窄，影響吸振效果。第二，在實 際應用中，吸振器可調頻率范圍太小，通常只有幾赫茲。
【發明內容】
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種可靈活調節固有頻率的寬頻帶剛度及阻尼可調 式半主動吸振器。
[0005] 本實用新型的目的是這樣實現的：包括兩端分別安裝于底座與上蓋上的軸，穿在 軸上的動子，套在軸上且分別位于動子與底座和動子與上蓋之間的兩個彈簧，布置于動子 上的線圈，包在動子外部且兩端分別于底座和上蓋連接的外殼，其特征是:所述線圈的數量 為2-8個且為偶數，各線圈獨立安裝在動子上，每個線圈均引出兩個線端。
[0006] 本實用新型還可以包括：
[0007] 1、所述線圈的數量為4個，每個線圈的匝數分別為1、2、3、4。
[0008] 2、所述線圈的數量為4個，每個線圈的匝數分別為1、2、4、8。
[0009] 3、所述動子形狀呈啞鈴形，線圈纏繞在動子中間小半徑的位置。
[0010] 4、啞鈴形動子兩端的大半徑處有動子齒，外殼的內壁設置有與動子齒位置相對應 的齒。
[0011] 本實用新型屬于一種半主動吸振器，圓盤形狀的底座設計了螺紋孔，用以連接振 源。軸位于吸振器中心，與底座通過預緊力連接。吸振器的外殼呈圓柱形，內部設計有齒，與 動子齒位置相對應，外殼通過螺釘與底座連接。吸振器的動子穿過軸，與軸通過軸承連接。 動子形狀呈啞鈴形，半徑較大的兩端設計有動子齒，線圈纏繞在動子中間半徑較小的位置。 兩個彈簧對稱放置在動子的上、下兩個端面的凹槽里，彈簧的一端抵住動子，另一端抵住吸 振器的上端蓋和底座。吸振器的上端蓋通過螺釘與外殼固定。上端蓋的上方設置了螺母8， 用以連接固定軸和上端蓋。
[0012] 本實用新型的吸振器配置了多個線圈，獨立安裝在動子上。每個線圈均引出兩個 線端，使線圈既可連接在勵磁回路中，又可連接在阻尼回路中，易于實現吸振器電磁剛度和 阻尼的調節控制。
[0013] 本實用新型的有益技術效果體現在以下幾個方面：
[0014] 1、本實用新型設計的吸振器可以通過調節電流大小調節吸振器的剛度和阻尼，在 電流無法變化的某些突發情況下，所設計電磁式半主動吸振器依舊可以通過線圈接入的多 少實現電磁剛度或者電磁阻尼的改變。
[0015] 2、本實用新型設計的剛度可調節的半主動式吸振器，通過調節吸振器的剛度大小 來調節其固有頻率，有效拓寬了吸振器的頻帶。
[0016] 3、本實用新型的吸振器的阻尼可以通過簡單的方式進行連續或較大范圍的調節， 使吸振器在一定的頻率范圍內吸振效果更好，更為有效。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型的吸振器線圈引線布置圖。圖1中a、b、c、d、e、f、g、h為線圈線端 接口。
[0018] 圖2為吸振器內部結構圖。
[0019]圖3a為外殼結構圖，圖3b為圖3a的俯視圖。
[0020] 圖4a為動子結構圖，圖4b為圖4a的俯視圖。
[0021] 圖5為線圈的匝數為1、2、3、4時，電磁剛度和阻尼的搭配表。
[0022] 圖6為線圈的匝數為1、2、4、8時，電磁剛度和阻尼的搭配表。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0024]機械彈簧的剛度為km，電磁剛度為k電，隔振頻帶為fmin~fmax，吸振質量為m a。吸振 器的總剛度為k = k電+2kf/ι，機械彈黃的剛度為k#l=Gd4/ (8nD3)，電磁剛度需滿足的范圍是 -說機，機械彈簧需滿足的范圍是15 [0025]結合圖2。半主動吸振器包括圓盤形狀的底座1，底座的中心設計了凹槽，用來放置 軸3。底座表面具有階梯結構，用以確定底座和外殼6的相對位置。底座設計了兩周螺紋孔， 內圈六個螺紋孔用以連接外殼，外圈六個螺紋孔用以連接振源。軸位于吸振器中心，與底座 的凹槽通過預緊力連接。吸振器的外殼6為圓柱筒，內部設計有齒，與動子齒位置相對應，外 殼側表面開有一小孔，用來引出線端。外殼通過螺釘與底座連接。吸振器的動子5穿過軸，與 軸通過軸承連接。動子形狀呈啞鈴形，半徑較大的兩端設計有動子齒，線圈4纏繞在動子中 間半徑較小的位置。動子的上下表面設計有凹槽，兩個彈簧2對稱放置在動子的上、下兩個 端面的凹槽里。彈簧的一端抵住動子，另一端抵住吸振器的上端蓋7和底座。吸振器的上端 蓋7呈圓盤形，設計有階梯，用來確定與外殼的相對位置，上端蓋通過螺釘與外殼固定。上端 蓋的上方設有螺母8,螺母與定子和上端蓋均以螺紋配合連接，用以連接固定軸和上端蓋。 [0026]當吸振器受到激振力時，動子產生軸向位移，彈簧受力變形后產生一個相反的力 來阻止振動。而電磁線圈通電后即在吸振器的定子齒圈、定子輒、氣隙、動子齒圈和動子輒 形成的封閉磁路上產生磁場，當動子發生軸向位移時，齒圈在磁場的作用下產生了試圖使 動子齒圈回復原位置的電磁拉力。機械彈簧力與電磁力共同作用，產生吸振效果。
[0027] 吸振器的剛度和阻尼是可調節的。磁剛度的調節是通過改變連入勵磁回路中的線 圈個數，改變磁勢，從而改變動子的磁通量，進而調節磁剛度，且剛度的變化與線圈匝數成 正比的關系。阻尼的調節是通過改變空載閉合線圈的個數(或者空載中串聯線圈的個數）， 從而調節吸振器的阻尼。假定線圈匝數的單位為1，下面分兩種情況討論：
[0028] (1)設線圈1、2、3、4的匝數分別為1、2、3、4時，通過調節連入的線端，可以得到不同 的電磁剛度和阻尼的搭配組合。例如c = 6，k電=4是將線圈1、2、3的線端接口自相閉合形成 阻尼回路，將線圈4接入勵磁回路;c = l，k電=2是將線圈1的線端接口自相閉合形成阻尼回 路，將線圈2的線端接口接入勵磁回路中，其他線圈接口不接。具體數據如圖5的表所示，， 表示可得到組合，X表示不可組合。共有61組可搭配方式，并且數據較為連續。
[0029] (2)當四個線圈的匝數為1、2、4、8時，通過調節連入線端的方式，可以得到不同的 電磁剛度和阻尼的搭配如圖6的表所示，共可的到81組搭配方式，并且數據分布較為廣泛。
[0030] 本實施方式的線圈設計為四個，線圈匝數提供了 1、2、3、4和1、2、4、8兩種，僅作參 考。在實際的應用中，線圈的數量以及線圈的匝數均可根據不同的要求設計成不同的數目， 得到更多的組合。
【主權項】
1. 一種寬頻帶剛度及阻尼可調式半主動吸振器，包括兩端分別安裝于底座與上蓋上的 軸，穿在軸上的動子，套在軸上且分別位于動子與底座和動子與上蓋之間的兩個彈簧，布置 于動子上的線圈，包在動子外部且兩端分別于底座和上蓋連接的外殼，其特征是:所述線圈 的數量大于1，各線圈獨立安裝在動子上，每個線圈均引出兩個線端。2. 根據權利要求1所述的寬頻帶剛度及阻尼可調式半主動吸振器，其特征是:為2-8個 且為偶數。3. 根據權利要求2所述的寬頻帶剛度及阻尼可調式半主動吸振器，其特征是:所述線圈 的數量為4個，每個線圈的匝數分別為1、2、3、4。4. 根據權利要求2所述的寬頻帶剛度及阻尼可調式半主動吸振器，其特征是:所述線圈 的數量為4個，每個線圈的匝數分別為1、2、4、8。5. 根據權利要求1-4任何一項所述的寬頻帶剛度及阻尼可調式半主動吸振器，其特征 是:所述動子形狀呈啞鈴形，線圈纏繞在動子中間小半徑的位置。6. 根據權利要求5所述的寬頻帶剛度及阻尼可調式半主動吸振器，其特征是:啞鈴形動 子兩端的大半徑處有動子齒，外殼的內壁設置有與動子齒位置相對應的齒。
【專利摘要】本實用新型提供的是一種寬頻帶剛度及阻尼可調式半主動吸振器。包括兩端分別安裝于底座與上蓋上的軸，穿在軸上的動子，套在軸上且分別位于動子與底座和動子與上蓋之間的兩個彈簧，布置于動子上的線圈，包在動子外部且兩端分別于底座和上蓋連接的外殼，所述線圈的數量大于1，各線圈獨立安裝在動子上，每個線圈均引出兩個線端。本實用新型可以通過調節電流大小調節吸振器的剛度和阻尼，在電流無法變化的某些突發情況下可以通過線圈接入的多少實現電磁剛度或者電磁阻尼的改變。本實用新型有效拓寬了吸振器的頻帶。本實用新型可以通過簡單的方式進行連續或較大范圍的調節，使吸振器在一定的頻率范圍內吸振效果更好，更為有效。
【IPC分類】F16F13/00, F16F6/00
【公開號】CN205207526
【申請號】CN201520906111
【發明人】劉學廣, 張佳琪, 韓超, 李侃, 范朝陽, 呂紹平
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年11月13日