CN102022473A - 一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置 - Google Patents
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Abstract
一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，它包括弹簧阻尼部分、横向弹簧部分和外壳三部分。弹簧阻尼部分的音圈电机线圈与可调电阻和可调电感串联连接，弹簧阻尼部分的负载平台与横向弹簧部分的二力杆通过平面铰链连接，横向弹簧部分的压力弹簧套筒与弹簧阻尼部分的音圈电机定子和外壳均通过螺钉连接。本发明通过调节可调电阻和电感系数，实现对隔振器阻尼的改变；压力弹簧仅在阻尼器受到振动时起作用，提高了隔振带宽；通过调节横向弹簧部分的预紧螺钉，实现对隔振器隔振带宽的改变，适应各种工况。本发明为被动隔振装置，无需外部提供能源，无功耗；其结构简单，构思新颖，便于制造。它在机电设备振动控制技术领域里具有实用价值和广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，属于机电设备振动控制技术领域。
背景技术
随着现代科学技术的不断发展，结构/机构及安装其上的高精密设备对振动越来越敏感，这要求结构/机构具备隔离振动的能力，而阻尼隔振装置是解决该问题行之有效的手段之一。音圈电机作为一种电磁阻尼隔振装置，依靠电磁感应将振动能量消耗，从而减少振动对高精密设备的影响。为了适应各种隔振工况，结构/机构振动隔离控制要求隔振装置具有阻尼可调的功能和较宽频带的隔振能力。基于上述考虑，本发明通过特殊的设计，将音圈电机的线圈与可调电阻和电感串联连接，并将音圈电机与较大刚度的支撑弹簧组装成弹簧阻尼装置，通过改变电阻和电感系数实现对阻尼的调节，提高振动抑制效果；将二力杆及弹簧与音圈电机的动子横向连接，通过增加二力杆的杆向力来降低隔振装置受到振动时的刚度，提高隔振带宽。因此，本发明——一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置具备刚度、阻尼可调功能和超宽频带的结构/机构振动隔离的能力。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，它用于结构/机构的振动隔离，以适应结构/机构及安装其上的高精密设备对隔振装置的刚度、阻尼可调功能和超宽频带振动隔离的要求。
本发明——一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，它包括：弹簧阻尼部分、横向弹簧部分和外壳三部分。它们的位置连接关系为：弹簧阻尼部分的音圈电机线圈与可调电阻和可调电感串联连接，弹簧阻尼部分的负载平台与横向弹簧部分的二力杆通过平面铰链连接，横向弹簧部分的压力弹簧套筒与弹簧阻尼部分的音圈电机定子和外壳均通过螺钉连接。
所述弹簧阻尼部分（如图2所示）包括：负载平台、音圈电机（包括音圈电机动子和音圈电机定子）、可调电阻、可调电感、支撑弹簧和压紧板。它们之间的位置连接关系如下。
音圈电机线圈与可调电阻和可调电感串联连接；负载平台与音圈电机动子用螺钉连接；音圈电机定子安装在外壳底部上；支撑弹簧上端面卡在负载平台侧面环型凹槽内，支撑弹簧下端面卡在压紧板下；压紧板用螺钉与外壳底部连接，并通过该螺钉压紧支撑弹簧的下端面。该负载平台是圆周侧面开有环型凹槽、中部设置圆形凹槽的圆柱形结构件，上端面设有M4的螺钉孔，上端面边缘安装平面铰链；该音圈电机是BEI公司的生产的市购产品；该支撑弹簧为压缩弹簧；该压紧板是圆环薄板结构件，其上设置有4个均布的连接外壳底部的通孔。
所述横向弹簧部分包括： 二力杆、铰链连接件、压力弹簧、弹簧挡板、压力弹簧套筒和预紧螺钉。它们之间的位置连接关系为：铰链连接件的一端与二力杆连接，另一端与压力弹簧的挂钩端连接。压力弹簧的平面端与弹簧挡板接触连接。铰链连接件、压力弹簧与弹簧挡板从压力弹簧套筒开槽端装入。预紧螺钉与压力弹簧套筒的螺纹孔连接，并与弹簧挡板接触连接。该二力杆为两端留有铰链连接孔的圆柱形杆件；该铰链连接件为自主设计的平面铰链结构件，一端为平面铰链，另一端为侧面穿孔的圆柱形结构件；该弹簧挡板为扁平圆柱型结构件；该压力弹簧套筒是一端设置M3的螺纹孔，另一端开槽的管状结构件，套筒中部外缘还设置有两个连接外壳的连接孔；该预紧螺钉是市购产品。
所述外壳部分包括：外壳。外壳与弹簧阻尼部分的音圈电机定子用螺钉连接，外壳与横向弹簧部分的压力弹簧套筒通过螺钉连接。该外壳为一端敞开、另一端封闭的圆柱形套筒结构件。
其中，该弹簧阻尼部分的数量是一套，该横向弹簧部分的数量是四套，该外壳部分的数量是一套。
其中，该音圈电机的型号为BEI公司的LA14-17-000A。
其中，该支撑弹簧为YIII型压缩弹簧。
其中，该压力弹簧的型号为LIII型。
其中，该预紧螺钉为M3×8的螺钉。
其中，负载平台与音圈电机动子连接用螺钉为M3×5。
其中，压紧板与外壳底部连接用螺钉为M3×5。
其中，外壳与弹簧阻尼部分的音圈电机定子连接用螺钉为M3×5。
其中，外壳与横向弹簧部分的压力弹簧套筒连接用螺钉为M1×2。
本发明的工作过程为： 将弹簧阻尼部分的音圈电机线圈与可调电阻和电感串联连接，通过改变电阻和电感系数实现对隔振装置的阻尼调节，以适应各种振动工况。通过横向弹簧部分的预紧螺钉使压力弹簧受压产生压力，沿二力杆杆向传递给弹簧阻尼部分的负载平台。阻尼器静止时，压力弹簧产生的压力与电机动子运动方向垂直，支撑弹簧支撑负载平台与音圈电机的动子。当阻尼器底部受到振动，电机动子偏离平衡位置，压力弹簧产生与电机动子运动方向相同的分力，形成负刚度，降低弹簧阻尼部分的固有频率，提高隔振带宽。
本发明的优点在于：（1）通过调节可调电阻和电感系数，实现对隔振器阻尼的改变，同时该电磁阻尼对高频振动的抑制效果优于常值阻尼（图1所示）。
（2）压力弹簧仅在阻尼器受到振动时起作用，不仅提高了隔振带宽，而且不影响平台承载能力。
（3）通过调节横向弹簧部分的预紧螺钉，实现对隔振器隔振带宽的改变，以适应各种工况。
（4）采用音圈电机作为提供阻尼的装置，动子与定子为非接触连接，避免传统机械阻尼装置的摩擦力和机械安装误差对振动控制的影响，且工作寿命长。
（5）本发明为被动隔振装置，无需外部提供能源，无功耗。
（6）本发明结构简单，零部件少，便于加工制造。
附图说明
图1 本发明的原理示意图，图中的R代表可调电阻，L代表可调电感。
图2 本发明的半剖平面视图，图中虚线框部分为横向弹簧部分。
图3 本发明的俯视图。
图中标号具体如下：1.负载平台 2.M3×5螺钉 3.M1×2螺钉 4.平面铰链 5.二力杆 6.铰链连接件 7.压力弹簧 8.弹簧挡板 9.预紧螺钉 10.压力弹簧套筒 11.外壳 12.压紧板 13 音圈电机定子 14.音圈电机动子 15.支撑弹簧 。
具体实施方式
下面结合附图及具体实例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明的目的旨在本旨在提供一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，它用于结构/机构的振动隔离，以适应结构/机构及安装其上的高精密设备对隔振装置的刚度、阻尼可调功能和超宽频带振动隔离的要求。
本发明——一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，它包括：弹簧阻尼部分、横向弹簧部分和外壳三部分。它们的位置连接关系为：弹簧阻尼部分的音圈电机线圈与可调电阻R和可调电感L串联连接，弹簧阻尼部分的负载平台1与横向弹簧部分的二力杆5通过平面铰链4连接，横向弹簧部分的压力弹簧套筒10与弹簧阻尼部分的音圈电机定子13和外壳11分别通过M1×2螺钉3和M3×5螺钉2连接。
（a）如图1和图2所示，所述弹簧阻尼部分包括：负载平台1、音圈电机定子13、音圈电机动子14、可调电阻R、可调电感L、支撑弹簧15、压紧板12。它们之间的位置连接关系： 音圈电机的线圈与可调电阻R和可调电感L串联连接；负载平台1与音圈电机动子14端面用4个M3×5螺钉2连接；音圈电机定子13通过4个M3×5螺钉2安装在外壳11上；支撑弹簧15上端面卡在负载平台1侧面环型凹槽内，支撑弹簧15下端面卡在压紧板12下面；压紧板12用4个M3×5螺钉2与外壳11连接，通过螺钉2压紧支撑弹簧15。该负载平台1是圆周侧面开有环型凹槽、中部设置圆形凹槽的圆柱形结构件，上端面设有M4的螺钉孔，上端面边缘安装平面铰链4；该音圈电机的型号为BEI公司的LA14-17-000A，是市购产品；该支撑弹簧17为YIII型压缩弹簧；该压紧板12是设置圆环薄板结构，其上还设置有4个均布的连接外壳11底部的通孔。
（b）如图2所示，所述横向弹簧部分包括：二力杆5，铰链连接件6，压力弹簧7，弹簧挡板8，压力弹簧套筒10，预紧螺钉9。它们之间的连接关系为：铰链连接件6的一端与二力杆5连接，另一端与压力弹簧7的挂钩端连接。压力弹簧7另一端与弹簧挡板8接触连接。铰链连接件6、压力弹簧7与弹簧挡板8从压力弹簧套筒10的开槽端装入。预紧螺钉9与压力弹簧套筒10螺纹孔连接，并与弹簧挡板8接触连接。该二力杆5为两端留有铰链连接孔的圆柱形杆件；该铰链连接件6为自主设计的平面铰链结构件，一端为平面铰链4，另一端为侧面穿孔的圆柱形结构件；该压力弹簧7为LIII型；该弹簧挡板8为扁平圆柱型结构件；该压力弹簧套筒10是一端设置M3的螺纹孔，另一端开槽的管状结构件，套筒中部外缘还设置有两个连接外壳11的连接孔；预紧螺钉9为M3×8的螺钉，是市购产品。
（c）如图2所示，所述外壳部分包括：外壳11。外壳11与弹簧阻尼部分的音圈电机定子13用M3×5的螺钉2连接，外壳11与横向弹簧部分的压力弹簧套筒10通过M1×2的螺钉连接。该外壳11为一端敞开、另一端封闭的圆柱形套筒结构件。
本发明的工作过程为：将弹簧阻尼部分的音圈电机线圈与可调电阻R和可调电感L串联连接，通过改变可调电阻R和可调电感L系数实现对隔振装置的阻尼调节，适应各种振动工况。通过横向弹簧部分的预紧螺钉9使压力弹簧7受压产生压力，沿二力杆5杆向传递给弹簧阻尼部分的负载平台1。阻尼器静止时，压力弹簧7产生的压力平衡，支撑弹簧15支撑负载平台1与音圈电机的动子16。当阻尼器底部受到振动，音圈电机动子14偏离平衡位置，压力弹簧7始终产生与音圈电机动子14运动方向相同的分力，形成负刚度系统，降低弹簧阻尼部分的固有频率，提高隔振带宽。
Claims (10)
1.一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于：它包括弹簧阻尼部分、横向弹簧部分和外壳三部分；弹簧阻尼部分的音圈电机线圈与可调电阻和可调电感串联连接，弹簧阻尼部分的负载平台与横向弹簧部分的二力杆通过平面铰链连接，横向弹簧部分的压力弹簧套筒与弹簧阻尼部分的音圈电机定子和外壳均通过螺钉连接；
所述弹簧阻尼部分包括：负载平台、音圈电机、可调电阻、可调电感、支撑弹簧和压紧板；音圈电机线圈与可调电阻和可调电感串联连接；负载平台与音圈电机动子用M3×5螺钉连接；音圈电机定子安装在外壳底部上；支撑弹簧上端面卡在负载平台侧面环型凹槽内，支撑弹簧下端面卡在压紧板下；压紧板用M3×5的螺钉与外壳底部连接，并通过该螺钉压紧支撑弹簧的下端面；该负载平台是圆周侧面开有环型凹槽、中部设置圆形凹槽的圆柱形结构件，上端面设有M4的螺钉孔，上端面边缘安装平面铰链；该音圈电机是选购产品；该支撑弹簧为压缩弹簧；该压紧板是圆环薄板结构件，其上设置有4个均布的连接外壳底部的通孔；
所述横向弹簧部分包括： 二力杆、铰链连接件、压力弹簧、弹簧挡板、压力弹簧套筒和预紧螺钉；铰链连接件的一端与二力杆连接，另一端与压力弹簧的挂钩端连接；压力弹簧的平面端与弹簧挡板接触连接；铰链连接件、压力弹簧与弹簧挡板从压力弹簧套筒开槽端装入；预紧螺钉与压力弹簧套筒的螺纹孔连接，并与弹簧挡板接触连接；该二力杆为两端留有铰链连接孔的圆柱形杆件；该铰链连接件的一端为平面铰链，另一端为侧面穿孔的圆柱形结构件；该弹簧挡板为扁平圆柱型结构件；该压力弹簧套筒是一端设置M3的螺纹孔，另一端开槽的管状结构件，套筒中部外缘还设置有两个连接外壳的连接孔；
所述外壳为一端敞开、另一端封闭的圆柱形套筒结构件；外壳与弹簧阻尼部分的音圈电机定子用M3×5的螺钉连接，外壳与横向弹簧部分的压力弹簧套筒通过M1×2的螺钉连接。
2.根据权利要求1所述的一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于：该弹簧阻尼部分的数量是一套，该横向弹簧部分的数量是四套，该外壳部分的数量是一套。
3.根据权利要求1所述的一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于：该音圈电机的型号为BEI公司生产的LA14-17-000A。
4.根据权利要求1所述的一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于：该支撑弹簧为YIII型压缩弹簧。
5.根据权利要求1所述的一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于： 该压力弹簧的型号为LIII型。
6.根据权利要求1所述的一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于：该预紧螺钉为M3×8的螺钉。
7.根据权利要求1所述的一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于：该负载平台与音圈电机动子连接用螺钉为M3×5。
8.根据权利要求1所述的一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于：该压紧板与外壳底部连接用螺钉为M3×5。
9.根据权利要求1所述的一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于：该外壳与弹簧阻尼部分的音圈电机定子连接用螺钉为M3×5。
10.根据权利要求1所述的一种超宽频可调式电磁阻尼隔振装置，其特征在于：该外壳与横向弹簧部分的压力弹簧套筒连接用螺钉为M1×2。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201118 Address after: Unit 905, unit 4, 9 / F, building 2, FengHao East Road, Haidian District, Beijing 100094 Patentee after: BEIJING WEIFEN HANGYU TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: School of aerospace BUAA 37 No. 100191 Beijing Haidian District city Xueyuan Road Patentee before: BEIHANG University |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20201201 Address after: 1107d-2, 11th floor, No.8 caihefang Road, Haidian District, Beijing 100086 Patentee after: BEIJING HANGYU ZHENKONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: Unit 905, unit 4, 9 / F, building 2, FengHao East Road, Haidian District, Beijing 100094 Patentee before: BEIJING WEIFEN HANGYU TECHNOLOGY Co.,Ltd. |