CN104343875A - 直线式阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直线式阻尼器，包括磁体副和阻尼副；其中，所述阻尼副沿所述磁体副的N极向所述磁体副的S极运动或沿所述磁体副的S极向所述磁体副的N极运动；所述磁体副和所述阻尼副之间具有空气隙所述磁体副的数量为多个，多个所述磁体副在轴向方向上的异极顺次相连。多个所述磁体副在周向方向上的异极顺次相连，所述阻尼副沿所述磁体副的轴向方向运动。本发明能够产生稳定直线阻尼力，产生的阻尼力对于温度、真空度、湿度等环境因素不敏感，且对于速度，加速度，振动频率等运动条件不敏感的阻尼力。

Description

直线式阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼器，具体地，涉及一种直线式阻尼器。

背景技术

在很多场合，需要直线式的阻尼力。现有的产品或技术，大致有几类：

1、利用流体(液体、气体)的体积变化，单向阀的运动产生阻尼力。其本质是利用流体的黏度。结构简单，成本低。但是有温度的影响。在真空中亦有影响。对运动速度及加速度的变化也很敏感。很难产生稳定，可控的直线阻尼。此方案的典型应用为汽车减震阻尼；

2、油膜阻尼，在运动副的间隙中，加入一定的油膜。控制油膜的体积(厚度)，黏度等参数，来改变阻尼力。其本质也是利用流体来产生阻尼力。因此与方案1的弱点相同。此方案在某些机床的直线导轨上有应用；

3、弹性体阻尼，利用橡胶等弹性体，是运动付的运动时的动能，转变为弹性体的内能，从而产生阻尼力。此方案所用的弹性体，在运动过程中的阻尼力不可控，或者非线性。弹性体还会老化失效。老化程度很难量化。因此需要定期更换弹性体。此方案在某些电梯的基座，一些建筑物的地基中，有所使用；

4、摩擦阻尼，在运动副之间安装摩擦材料，产生阻尼力。但是摩擦材料易损，造成摩擦系数的不稳定。从而使阻尼力不可控。而且此方案的最大特点是运动副之间必须有垂直运动方向的正压力存在；

5、颗粒阻尼器，主要利用振动构件上现存的或附加的空腔，将颗粒物填入其中。在结构振动时，颗粒彼此之间以及颗粒与构件之间会产生碰撞和摩擦，将机械能转化为热能耗散，并产生阻尼效应。同时，颗粒与结构间的动量交换，也能起到对振动的抑制作用。但这种阻尼器，本质是使系统的振动，转化为颗粒的振动。因此不能避免的产生噪音。而且，每一个颗粒的振动很难控制，必然使总的阻尼力很难控制。出自《东北大学》2012硕士论文《轴类工件颗粒阻尼器的特性与试验研究》；

6、直线电机用作发电机，产生阻尼力，利用直线电机反作用，使系统的动能转化为电机的电能，并通过外接负载把电能转化为热能耗散掉。这样的系统之中，必须要有一个外接负载。而且直线电机本身的结构也比较复杂；

7、利用制动器，产生直线阻尼的装置，利用现有的圆周运动的各种制动器，采用一定的运动转换机构，使圆周运动变为直线运动。这里的制动器，可以是永磁、磁滞、磁粉、摩擦片式等各类现有的制动器。这里的运动转换机构，可以是齿轮－齿条机构、滑轮－带绳机构等。此类装置，必须在制动器之外附加一装置，增加了系统的复杂性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种直线式阻尼器。

根据本发明提供的直线式阻尼器，包括磁体副和阻尼副；

其中，所述阻尼副能够沿所述磁体副的N极向所述磁体副的S极运动和/或沿所述磁体副的S极向所述磁体副的N极运动；所述磁体副和所述阻尼副之间具有空气间隙。

优选地，所述磁体副的数量为多个，多个所述磁体副在轴向方向上的异极顺次相连。

优选地，多个所述磁体副在周向方向上的异极顺次相连，所述阻尼副沿所述磁体副的轴向方向运动。

优选地，所述磁体副的呈环形，多个所述磁体副异极顺次相连。

优选地，所述阻尼副呈环形，所述阻尼副设置在所述磁体副的外侧。

优选地，所述磁体副采用永磁体制成；所述阻尼副采用未充磁的硬磁材料或半硬磁材料制成。

优选地，所述磁体副采用电磁铁制成。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明能够产生直线阻尼力；

2、本发明能够产生稳定直线阻尼力，产生的阻尼力对于温度、真空度、湿度等环境因素不敏感，且对于速度，加速度，振动频率等运动条件不敏感的阻尼力；

3、本发明能够恒定的直线阻尼力，如果不改变系统的参数，阻尼力的大小就不变，而且在运动副的整个运动行程中，均能保持恒定，而且力的波动很小；

4、本发明能够产生可控的直线阻尼力，具体为改变系统的某个参数，就可以人为的改变阻尼力的大小。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中第一实施例的结构示意图；

图2为本发明中第二实施例的结构示意图；

图3为图2中沿A-A的剖视示意图；

图4为本发明中第三实施例的结构示意图。

图中：

101为第一阻尼副；

102为第一磁体副的N极；

103为第一磁体副的S极；

104为第一空气隙；

201为第二阻尼副；

202为第二磁体副的N极；

203为第二磁体副的S极；

204为第二空气隙；

301为第三阻尼副；

302为第三磁体副的N极；

303为第三磁体副的S极；

304为第二空气隙；

305为外接导线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本实施例中，直线运动副为一组机械装置，有两个或两个以上的运动副组成，有一个或一个以上的自由度。直线运动副之间的相对运动为直线运动，有时会叠加一个旋转运动。阻尼力指产生于运动副之间，或由外力引起。阻尼力的方向与运动物体的运动方向相反。阻尼力可以看做是阻止物体运动的力的总和。

本发明的本质为设计一种运动副，在此运动副中，可以沿运动方向，产生一个反向的阻尼力。本发明设计了一组运动副，其中一个产生磁场。此磁场产生装置，可以由永磁体产生，也可以由电磁体产生，也可以由永磁体和电磁体组合而成。另外一个，安装了由未经充磁的硬磁材料或半硬磁材料构成的组件。两个运动副相对直线运动的过程中，硬磁材料或半硬磁材料在磁场中被反复磁化，从而消耗能量。此能量即为运动副的外加动能。在这过程中，动能转化为硬磁材料中的磁势能，最终转化为热能在系统中及空气中耗散掉。此过程中，就产生了直线上的阻尼力。

实施例1

在本是实例中，如图1所示，第一磁体副的N极102和第一磁体副的S极103。即为运动副中的磁场产生装置。第一阻尼副101为硬磁材料或半硬磁材料构成的另一个运动副。在第一阻尼副101受外力以v运动时，产生一个与运动方向相反的阻尼力F。所述第一磁体副和所述第一阻尼副之间具有第一空气隙。图中亦画出了磁通的走向和方向。由于外加的运动或运动趋势的存在，第一阻尼副101每一时刻的被磁化状态是不同的，改变101的磁化状态，必须消耗能量。此能量也就是外加的动能。由此，第一在阻尼副101上就耗散了外加能量，并将动能转化为热能。第一在阻尼副101的发热功率和外加运动的功率相等。

实施例2

在本是实例中，如图2、图3所示，第二磁体副数量为多个，所述第二磁体副的数量为多个，多个所述第二磁体副在轴向方向上的异极顺次相连且多个所述第二磁体副在周向方向上的异极顺次相连呈环形，所述第二阻尼副201沿所述第二磁体副的轴向方向运动。异极顺次相连具体为相邻第二磁体副的N极与S极相连。第二阻尼副呈环形，第二阻尼副设置在所述磁体副的外侧。

在变形例中所述第二磁体副的呈环形，多个所述磁体副异极顺次相连。

图中亦画出了磁通的走向和方向。同图1中所示的理论一样，第二阻尼副201有运动或运动趋势的时候，也会产生相应的阻尼力。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上，如图4所示，利用通电线圈代替了示意图1中永磁体。外接导线305中通入一定量的直流电，根据安培定则，从而在通电线圈中产生一个磁场。对于通电线圈来说，改变电流的方向和大小，即可以控制磁场的方向和大小。磁场的大小，对于第三阻尼副301中的阻尼力，有着直接的影响。因此，构成了一整套可以在线调节，可控的直线阻尼副。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种直线式阻尼器，其特征在于，包括磁体副和阻尼副；

其中，所述阻尼副能够沿所述磁体副的N极向所述磁体副的S极运动和/或沿所述磁体副的S极向所述磁体副的N极运动；所述磁体副和所述阻尼副之间具有空气间隙。

2.根据权利要求1所述的直线式阻尼器，其特征在于，所述磁体副的数量为多个，多个所述磁体副在轴向方向上的异极顺次相连。

3.根据权利要求2所述的直线式阻尼器，其特征在于，多个所述磁体副在周向方向上的异极顺次相连，所述阻尼副沿所述磁体副的轴向方向运动。

4.根据权利要求1所述的直线式阻尼器，其特征在于，所述磁体副的呈环形，多个所述磁体副异极顺次相连。

5.根据权利要求4或3所述的直线式阻尼器，其特征在于，所述阻尼副呈环形，所述阻尼副设置在所述磁体副的外侧。

6.根据权利要求1所述的直线式阻尼器，其特征在于，所述磁体副采用永磁体制成；所述阻尼副采用未充磁的硬磁材料或半硬磁材料制成。

7.根据权利要求1所述的直线式阻尼器，其特征在于，所述磁体副采用电磁铁制成。