頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，包括動力吸振器移動機構、板；克服第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，永磁移動執行機構能夠與板相對運動；克服第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，電磁隨動機構能夠與板相對運動。本發明可以實現對被控主振系一定頻率帶寬范圍內振動的高細分有效精密吸振；同時該動力吸振器具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點，對于在一定頻率范圍內頻率微細變化的振動具有優異的抑制效果，通過變剛度實現大范圍內頻率的粗調節，變質量實現小范圍內頻率的精調節，能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糙的缺點。
【專利說明】
頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器
技術領域
[0001]本發明涉及一種動力吸振器，特別涉及一種頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，是動力吸振器時振動控制領域的重要制振裝置。
【背景技術】
[0002]動力吸振器最早出現于1909年，與隔振器相比，動力吸振器的優點在于其可以實現小型輕量化設計、對被控對象原結構破壞小、而同時又具有杰出的制振性能，其在機械振動抑制、建筑制振等領域具有廣闊的應用范圍。動力吸振器是廣泛應用于工程實踐中的一種減振技術。其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動力吸振器，通過合理地選擇動力吸振器的動力參數、結構形式及與主振系的耦合關系，從而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動力吸振器上，從而減少或消除主振系的振動。對于通常可以簡化為單自由度質量彈簧系統的動力吸振器而言，就是要將附加子系統的質量和剛度調諧至其固有頻率與主振系激勵頻率相同，從而引起動力吸振器發生反共振，使被控主振系的振動能量最大程度地輸入到動力吸振器上，達到對被控主振系減振的目的。由于動力吸振器結構簡單、減振效果明顯、易于實施，因此在工程實踐中得到了廣泛應用。
[0003]動力吸振器最早的工程應用見于1909年Frahm在德國郵船上安裝的防振水箱，但是當時并沒有明確它的基本構造和原理。1928年J.0rmondroyd和Den Hartog通過對單自由度振動系統的研究，提出了利用動力吸振器的阻尼作用降低主振動系統振幅的動力吸振器設計思想，確定了最優阻尼的存在，建立了動力調諧原理。在此基礎上，Hahnkamm利用振幅曲線上存在兩個不受阻尼大小影響的定點現象，推導出了動力吸振器的最優同調頻率。隨后，Brock于1946年推導出了最優阻尼的關系，形成了完整的關于傳統的動力吸振器的理論體系。從上世紀中后期開始，人們的研究重點主要是在傳統吸振器的基礎上，通過改變結構特點、利用特殊材料等來不斷尋求適合當今技術發展要求的動力吸振技術。比如，多重動力吸振器、利用記憶合金和磁流變體等智能材料設計的新型吸振器。
[0004]從技術特點上來看，可以將動力吸振器分為被動吸振器，半主動吸振器和主動吸振器。傳統來講，我們用來抑制振動的方法主要是被動式吸振器，被動吸振器的各項參數設定后就不再改變，因此主要適用于對單一激勵頻率進行振動抑制，其結構簡單、性能穩定，但控制頻率范圍太窄。主動吸振器的最大特點是根據被控對象的實際振動情況，對被控對象產生一個反相作動力，抵消原振動，實現減振目標，其控制精度和減振效果最好，但結構復雜且能耗較高，而且對控制系統的要求非常高，因此主要被應用于光學設計或精密加工等對減振效果要求很高的領域。半主動吸振器也稱為自調諧吸振器，它的某些參數(頻率、阻尼和質量)可在線改變，因此其能夠針對變化的激勵頻率進行減振，寬頻減振效果較被動吸振器有很大提高。半主動吸振器介于前兩者之間，其減振效果接近主動吸振器，而且結構相對簡單、控制方便、耗能較少，因此更具有應用前景。普通被動吸振器結構設計簡單、制振效果優異，但是其有效頻帶很窄，為了擴展吸振器的有效應用頻帶寬度，逐漸發展成主動吸振器和主被動一體的半主動吸振器。
[0005]考慮到已有動力吸振器頻率分辨率粗糙的局限，尋求一種頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，該動力吸振器通過結合變剛度與變質量原理實現頻率分辨率的高細分吸振;該動力吸振器具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點；同時該動力吸振器可以實現一定頻率帶寬范圍內的高細分精密吸振，能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糙的缺點。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器。
[0007]根據本發明提供的一種頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，包括動力吸振器移動機構、板；
[0008]動力吸振器移動機構包括永磁移動執行機構、電磁隨動機構、第一方向限位摩擦機構、第二方向限位摩擦機構；
[0009]永磁移動執行機構緊固連接第一方向限位摩擦機構；
[0010]電磁隨動機構緊固連接第二方向限位摩擦機構；
[0011 ]第一方向限位摩擦機構、第二方向限位摩擦機構均設置在板上，并與板接觸。
[0012]優選地，克服第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，永磁移動執行機構能夠與板相對運動；
[0013]克服第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，電磁隨動機構能夠與板相對運動。
[0014]優選地，永磁移動執行機構包括永磁體;電磁隨動機構包括電磁體。
[0015]優選地，永磁移動執行機構包括通過栗連接的第一液體存儲室和第二液體存儲室。
[0016]優選地，第一液體存儲室、第二液體存儲室沿永磁移動執行機構與板的相對運動方向排布。
[0017]優選地，當永磁體與電磁體相互排斥時，電磁隨動機構能夠推動永磁移動執行機構克服第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦，以使永磁移動執行機構與板相對運動。
[0018]優選地，當永磁體與電磁體相互吸引時，永磁移動執行機構能夠吸引電磁隨動機構克服第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦，以使電磁隨動機構與板相對運動。
[0019]優選地，電磁體上電后能夠吸引板，通過改變電磁體激勵限流的值能夠改變第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力。
[0020]優選地，MC2<MC0<MC1
[0021 ]其中:MCO表示第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力;MCI表示當電磁體向永磁鐵施加磁排斥力時，第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力;MC2表示當電磁體向永磁鐵施加吸引力時，第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力。
[0022]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0023]本發明可以實現對被控主振系一定頻率帶寬范圍內振動的高細分有效精密吸振；同時該動力吸振器具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點，對于在一定頻率范圍內頻率微細變化的振動具有優異的抑制效果，通過變剛度實現大范圍內頻率的粗調節，變質量實現小范圍內頻率的精調節，能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糙的缺點。
【附圖說明】
[0024]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0025]圖1為本發明提供給的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器的結構示意圖。
[0026]圖2為本發明中永磁移動執行機構與電磁隨動機構互相排斥示意圖。
[0027]圖3為本發明中永磁移動執行機構與電磁隨動機構互相吸引示意圖。
[0028]圖4為本發明中電磁隨動機構電磁體極化示意圖。
[0029]圖5為本發明中電磁隨動機構電磁體極化示意圖。
[0030]圖中，I——永磁體，2——電磁體，3——電磁隨動機構，4——永磁移動執行機構，5——板，6——第一調整方向限位摩擦機構；7——第二調整方向限位摩擦機構，10——第一液體存儲室，11一一第二液體存儲室，12—一微栗。
【具體實施方式】
[0031]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0032]本發明通過結合變剛度與變質量原理實現頻率分辨率的高細分吸振，可以實現一定頻率帶寬范圍內的高細分精密吸振，能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糙的缺點。
[0033]根據本發明提供的一種頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，包括動力吸振器移動機構、板；
[0034]動力吸振器移動機構包括永磁移動執行機構、電磁隨動機構、第一方向限位摩擦機構、第二方向限位摩擦機構；
[0035]永磁移動執行機構緊固連接第一方向限位摩擦機構；
[0036]電磁隨動機構緊固連接第二方向限位摩擦機構；
[0037]第一方向限位摩擦機構、第二方向限位摩擦機構均設置在板上，并與板接觸。
[0038]克服第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，永磁移動執行機構能夠與板相對運動；
[0039]克服第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，電磁隨動機構能夠與板相對運動。
[0040]永磁移動執行機構包括永磁體;電磁隨動機構包括電磁體。
[0041 ]永磁移動執行機構包括通過栗連接的第一液體存儲室和第二液體存儲室。
[0042]第一液體存儲室、第二液體存儲室沿永磁移動執行機構與板的相對運動方向排布。
[0043]當永磁體與電磁體相互排斥時，電磁隨動機構能夠推動永磁移動執行機構克服第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦，以使永磁移動執行機構與板相對運動。
[0044]當永磁體與電磁體相互吸引時，永磁移動執行機構能夠吸引電磁隨動機構克服第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦，以使電磁隨動機構與板相對運動。
[0045]電磁體上電后能夠吸引板，通過改變電磁體激勵限流的值能夠改變第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力，使得MC2<MC0<MC1 ；
[0046]其中:MC0表示第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力;MCl表示當電磁體向永磁鐵施加磁排斥力時，第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力;MC2表示當電磁體向永磁鐵施加吸引力時，第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力。
[0047]接下來對本發明進行更為具體的說明。
[0048]請參考圖1，圖1為本發明提供的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器的示意圖。如圖1所示，該頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器包括動力吸振器移動機構、板5;動力吸振器移動機構包括永磁移動執行機構4、電磁隨動機構3、第一方向限位摩擦機構6、第二方向限位摩擦機構7、第一液體存儲室1、第二液體存儲室11和微栗12;永磁移動執行機構緊固連接第一方向限位摩擦機構；電磁隨動機構緊固連接第二方向限位摩擦機構;第一方向限位摩擦機構、第二方向限位摩擦機構均設置在板上，并與板接觸。克服第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，永磁移動執行機構能夠與板相對運動;克服第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，電磁隨動機構能夠與板相對運動。永磁移動執行機構包括永磁體;電磁隨動機構包括電磁體。通過栗第一液體存儲室和第二液體存儲室通過微栗連接。第一液體存儲室、第二液體存儲室沿永磁移動執行機構與板的相對運動方向排布，例如圖中的左右方向。
[0049]請參考圖2，圖2為本發明永磁移動執行機構與電磁隨動機構互相排斥示意圖。請參考圖4，圖4為本發明電磁隨動機構電磁體極化示意圖。
[0050]結合圖2、圖4闡述其原理。如圖4所示，當電磁隨動機構3中電磁體2的激勵線圈通入圖中方向電流后，電磁體2產生磁場并使其極化，電磁體的鐵芯上端為N極、下端為S極，而此時永磁移動執行機構4的永磁體I磁極上端為S極、下端為N極，兩者會有互相排斥的趨勢。如圖2所示，電磁隨動機構3可以通過改變電流大小實現與板5間的摩擦力調節。通過調整方向限位摩擦機構6與板5間的摩擦力并選擇合適的電磁激勵電流，使排斥力水平向分量大于永磁移動執行機構4與板5的摩擦力，同時小于電磁隨動機構3與板5的摩擦力，所以此時當兩個磁極相互作用時永磁移動執行機構4會發生移動，而電磁隨動機構3由于靜摩擦力較大而不會發生移動。
[0051]更為具體地，電磁隨動機構3與板5的摩擦力的調節通過改變電磁隨動機構3的電流大小，從而引起電磁隨動機構3與板5間的壓力調節，實現電磁隨動機構3與板5間的摩擦力調節，而永磁移動執行機構4與板5的摩擦力可視為始終為一定值。
[0052]請參考圖3，圖3為本發明永磁移動執行機構與電磁隨動機構互相吸引示意圖。請參考圖5，圖5為本發明電磁隨動機構電磁體極化示意圖。
[0053]結合圖3、圖5闡述其原理。如圖5所示，當電磁隨動機構3通入圖中方向電流后，電磁體2產生磁場并使其極化，鐵芯上端為S極、下端為N極，而此時永磁移動執行機構4的永磁體I磁極上端為S極、下端為N極，兩者會有互相吸引的趨勢。如圖3所示，電磁隨動機構3可以通過改變電流大小實現與板5間的摩擦力調節。通過調整方向限位摩擦機構7與板5間的摩擦力并選擇合適的電磁激勵電流，使吸引力水平向分量小于永磁移動執行機構4與板5的摩擦力，同時大于電磁隨動機構3與板5的摩擦力，所以此時當兩個磁極相互作用時電磁隨動機構3會發生移動，而永磁移動執行機構4由于靜摩擦力較大而不會發生移動。
[0054]通過連續改變電流的方向以及大小，則可以實現動力吸振器移動機構的尺蠖爬行移動，當此動力吸振器移動機構在板5上的位置不同時，其余板5組成的系統剛度會發生變化，從而可以進行較大頻帶內的粗調節。即通過動力吸振器移動機構在板上的位置調節，可以改變動力吸振器的剛度使動力吸振器的固有頻率發生變化，從而使動力吸振器的有效吸振頻率帶寬得到拓寬，實現其頻率可調諧功能。
[0055]結合圖1闡述其頻率分辨率高細分調諧原理。第一液體存儲室10和第二液體存儲室11中都存放有液體，通過微栗12可以實現兩者間的液體交換，當兩者中的液體量因交換而產生變化時，動力吸振器移動機構的質心等效質量將會發生小范圍的變動，可以實現動力吸振器頻率分辨率高細分調諧功能。
[0056]上述實施方式中給出的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器原理及結構方案能夠實現被控主振系一定頻率帶寬范圍內的高細分精密吸振;該動力吸振器通過結合變剛度與變質量原理實現頻率分辨率的高細分吸振;該動力吸振器具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點;能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糙的缺點。
[0057]圖2、圖3中示出的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器的移動方向為從右到左，從左往右采用同樣的原理可以實現，當電磁體中通入與從右往左移動時的方向相反、大小相同的電流，調整過程相同的時候，即可實現從左往右的移動調整。
[0058]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
【主權項】
1.一種頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，其特征在于，包括動力吸振器移動機構、板； 動力吸振器移動機構包括永磁移動執行機構、電磁隨動機構、第一方向限位摩擦機構、第二方向限位摩擦機構； 永磁移動執行機構緊固連接第一方向限位摩擦機構； 電磁隨動機構緊固連接第二方向限位摩擦機構； 第一方向限位摩擦機構、第二方向限位摩擦機構均設置在板上，并與板接觸。2.根據權利要求1所述的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，其特征在于，克服第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，永磁移動執行機構能夠與板相對運動； 克服第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力時，電磁隨動機構能夠與板相對運動。3.根據權利要求1所述的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，其特征在于，永磁移動執行機構包括永磁體;電磁隨動機構包括電磁體。4.根據權利要求1所述的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，其特征在于，永磁移動執行機構包括通過栗連接的第一液體存儲室和第二液體存儲室。5.根據權利要求4所述的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，其特征在于，第一液體存儲室、第二液體存儲室沿永磁移動執行機構與板的相對運動方向排布。6.根據權利要求3所述的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，其特征在于，當永磁體與電磁體相互排斥時，電磁隨動機構能夠推動永磁移動執行機構克服第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦，以使永磁移動執行機構與板相對運動。7.根據權利要求3所述的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，其特征在于，當永磁體與電磁體相互吸引時，永磁移動執行機構能夠吸引電磁隨動機構克服第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦，以使電磁隨動機構與板相對運動。8.根據權利要求3所述的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，其特征在于，電磁體上電后能夠吸引板，通過改變電磁體激勵限流的值能夠改變第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力。9.根據權利要求3所述的頻率分辨率高細分可調諧動力吸振器，其特征在于， MC2<MC0<MC1 其中:MCO表示第一方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力;MCl表示當電磁體向永磁鐵施加磁排斥力時，第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力;MC2表示當電磁體向永磁鐵施加吸引力時，第二方向限位摩擦機構與板之間的摩擦力。
【文檔編號】G05D19/02GK105912044SQ201610398287
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】楊斌堂, 王熙
【申請人】上海交通大學