CN105782340B - 一种两自由度扭转振动减振器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种两自由度扭转振动减振器，包括定子、第一动子、第二动子、永磁体，第一动子为圆柱体结构，第二动子和定子为中空的圆柱体结构，第一动子上固定有第一动子轴，定子上固定有定子轴，第一动子轴的两端分别伸出至第一动子两个端部的外部，定子轴的两端分别伸出至定子两个端部的外部，定子设置在第二动子内部，第一动子设置在定子内部，定子轴的两端分别通过轴承与第二动子相配合，第一动子轴的两端分别与定子相配合，永磁体安装在定子里，定子的外壁和内壁上均开设置线圈槽，外壁的线圈槽里设置第一线圈，内壁的线圈槽里设置第二线圈。本发明能够实现对基频和倍频两个频率进行同时控制。

Description

一种两自由度扭转振动减振器

技术领域

本发明涉及的是一种减振装置，具体地说是扭转振动减振装置。

背景技术

柴油机等动力机械的动力输出和传递离不开各种轴类零部件，其扭转振动是船舶、汽车等载运工具的主要振动噪声源之一，其危害也是众所周知的。

为了有效抑制扭转振动，长期以来人们进行了大量的研究。

申请号为88107926.X的专利申请文件中，提供了一种电磁式弹簧刚度连续可调消振方法和消振器。该消振器包括机械弹簧和电磁弹簧，其电磁弹簧由定子、动子和励磁线圈组成，定子、动子的工作表面上分布有齿宽、齿距和齿数相同的矩形齿圈，工作表面之间留一气隙，定子与被消振对象固定联接，并通过轴承和机械弹簧与动子构成可动联接。当电磁弹簧的定子与动子工作表面上的齿圈沿轴向分布，机械弹簧采用扭簧时，可用于消除扭转振动。

申请号为201110191102.2的专利申请文件中，提供了一种扭转振动减振器，它包括壳体、与壳体焊接密封的盖板、壳体与盖板围成的空腔，位于空腔内的具有至少一个环形凹槽的惯性体、充盈于所述容腔以及所述惯性体的凹槽内的阻尼物和至少一个位于所述惯性体与所述容腔之间的限位轴承，壳体的第一端面为受力端面，第二端面为非受力端面，且第二端面是盖板与壳体的结合部位，壳体采用旋压整体成形，具有刚性强、结构紧凑和加工效率高等优点。

申请号为201410435114.9的专利申请文件中，提供了一种汽车传动轴扭转减振器。包括内骨架、惯性环、外圈、定心限位元件和橡胶块，其内骨架通过螺栓组件与传动轴凸缘连接，在内骨架外侧壁周向均布橡胶块，橡胶块一侧硫化固定在内骨架的外侧壁上，另一侧硫化固定在外圈内壁上，外圈套装在内骨架的外面，在外圈两端内壁上压装惯性环，定心限位元件均布在外圈与内骨架之间的空腔中。用于解决现有扭转减振器中弹性连接件易损坏，整体寿命短的问题。

上述专利都是针对单一频率振动的控制，而多数动力机械的振动通常呈倍频关系，第二阶固有频率的振动也较大，需要与第一阶固有频率同时控制。

发明内容

本发明的目的在于提供能够实现对基频和倍频两个频率同时控制的一种两自由度扭转振动减振器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种两自由度扭转振动减振器，其特征是：包括定子、第一动子、第二动子、永磁体，所述第一动子为圆柱体结构，所述第二动子和定子为中空的圆柱体结构，第一动子上固定有第一动子轴，定子上固定有定子轴，第一动子轴的两端分别伸出至第一动子两个端部的外部，定子轴的两端分别伸出至定子两个端部的外部，定子设置在第二动子内部，第一动子设置在定子内部，定子轴的两端分别通过轴承与第二动子相配合，第一动子轴的两端分别与定子相配合，永磁体安装在定子里，定子的外壁和内壁上均开设置线圈槽，外壁的线圈槽里设置第一线圈，内壁的线圈槽里设置第二线圈，永磁体的位置位于第一线圈和第二线圈之间。

本发明还可以包括：

1、定子的内壁、外壁以及第一动子的外壁、第二动子的内壁上均设置有沿圆周均匀分布的齿，定子外壁的齿与第二动子内壁的齿的位置一一对应，定子内壁的齿与第一动子外壁的齿的位置一一对应。

2、定子外壁的齿与第二动子内壁的齿之间留有工作气隙，定子内壁的齿与第一动子外壁的齿之间留有工作气隙。

本发明的优势在于：本发明通过改变两个励磁线圈的电流，可以同时跟踪基频和倍频两个扭振频率，实现基频和倍频两个频率的扭转振动的有效控制；在定子上装有环形永磁铁，可以在线圈不通电的初始情况下，产生一定大小的磁场，保证初始时定子齿和两个动子上的齿处于对齐状态，避免了采用机械对齐部件使结构复杂或采用线圈通电对齐造成能量浪费的问题。

附图说明

图1为本发明的剖视图；

图2为图1的A-A视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，本实施例包括定子1、定位螺母2、定子轴3、、第一动子轴4、第二动子5、永磁体6、第一线圈7、第二线圈8、第二轴承9、第一轴承10、第一动子11等部件，第一动子轴4和第一动子11固连，并通过第一轴承10与定子1相连，定子轴3与定子1固连，并通过第二轴承9与第二动子5相连，定子轴3两端装有定位螺母2，定子1的外侧和内侧均开有线圈槽，分别装有第一线圈7和第二线圈8，定子1上还装有环形永磁体6。

所述定子的内外表面上、第一动子的外表面上和第二动子的内表面上均设有沿圆周均匀分布的齿，且定子外表面上与第二动子内表面上的齿一一对应，定子内表面上与第一动子外表面上的齿一一对应。

所述第一动子上的齿与定子内表面上的齿间、第二动子上的齿与定子外表面上的齿间均留有一定大小的工作气隙。

所述定位螺母用于保证第二动子相对定子不发生轴向移动。

所述第一动子、第二动子和定子均采用电工纯铁DT4，其它部件都采用非导磁材料。

在实际工作中，定子轴与需减振的轴固连，当需减振的轴发生扭转振动时，定子与该轴一起振动，而第一动子和第二动子由于惯性的存在，其运动滞后于定子，因而两个动子和定子之间产生相对转动，使对应齿间发生偏离。

当励磁线圈通电后，定子和两个动子之间产生磁拉力，磁拉力的大小、方向与定子、动子之间的偏离方向、偏离距离有关，磁拉力的作用是消除偏离量，使定子、动子恢复到对齐位置，即形成电磁弹簧。

设第一动子的转动惯量为I 1，它与定子间的电磁刚度为k1；第二动子的转动惯量为I2，它与定子间的电磁刚度为k2。针对第一阶固有频率ω1和第二阶固有频率ω2，由固有频率的计算公式可得：

通过调节两个励磁线圈中的电流，即可改变两个动子与定子间的电磁刚度；通过改变两个动子的质量或回转半径，即可改变对应的转动惯量。

对于基频和倍频两个频率的振动，有：

由于定子的转动惯量由减震器的结构参数所确定，设计好后就不能改变了，故为了同时控制基频和倍频两个频率的振动，需要控制两个线圈的电流，使两个动子与定子间的电磁刚度满足(2)式关系。

因此，通过控制两个励磁线圈的电流，就可以使两个动子的固有振动频率跟踪需减振轴的基频和倍频，达到共振，将需减振轴的振动能量更多的传递到减振器的两个动子，达到减振的目的。

本发明包括定子、定位螺母、定子轴、第一动子、第一动子轴、第二动子、永磁体、第一线圈、第二线圈、第一轴承、第二轴承等部件，第一动子轴和第一动子固连，并通过第一轴承与定子相连，定子轴与定子固连，并通过第二轴承与第二动子相连，定子轴两端装有定位螺母，定子的外侧和内侧均开有线圈槽，分别装有第一线圈和第二线圈，定子上还装有环形永磁体。

定子的内外表面上、第一动子的外表面上和第二动子的内表面上均设有沿圆周均匀分布的齿，且定子外表面上与第二动子内表面上的齿一一对应，定子内表面上与第一动子外表面上的齿一一对应。

第一动子上的齿与定子内表面上的齿间、第二动子上的齿与定子外表面上的齿间均留有一定大小的工作气隙。

Claims (3)

1.一种两自由度扭转振动减振器，其特征是：包括定子、第一动子、第二动子、永磁体，所述第一动子为圆柱体结构，所述第二动子和定子为中空的圆柱体结构，第一动子上固定有第一动子轴，定子上固定有定子轴，第一动子轴的两端分别伸出至第一动子两个端部的外部，定子轴的两端分别伸出至定子两个端部的外部，定子设置在第二动子内部，第一动子设置在定子内部，定子轴的两端分别通过轴承与第二动子相配合，第一动子轴的两端分别与定子相配合，永磁体安装在定子里，定子的外壁和内壁上均设置线圈槽，外壁的线圈槽里设置第一线圈，内壁的线圈槽里设置第二线圈，永磁体的位置位于第一线圈和第二线圈之间。

2.根据权利要求1所述的一种两自由度扭转振动减振器，其特征是：定子的内壁、外壁以及第一动子的外壁、第二动子的内壁上均设置有沿圆周均匀分布的齿，定子外壁的齿与第二动子内壁的齿的位置一一对应，定子内壁的齿与第一动子外壁的齿的位置一一对应。

3.根据权利要求2所述的一种两自由度扭转振动减振器，其特征是：定子外壁的齿与第二动子内壁的齿之间留有工作气隙，定子内壁的齿与第一动子外壁的齿之间留有工作气隙。