CN105840705A - 磁粒子驱动吸振系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁粒子驱动吸振系统，其中，导向机构、励磁线圈紧固连接在隔振平台上；吸振器通过弹性部件连接隔振平台，并通过弹性部件的形变与隔振平台相对移动；转动磁粒子设置在弹性部件的形变方向上。本发明结构合理，装配简便。利用本发明能够通过调整转动磁粒子相对励磁线圈的偏摆位置或角度，从而改变转动磁粒子在弹簧伸缩方向上的尺度，进而改变弹簧的挤压程度，即磁场作用下，与永磁体转子相互作用(在达到平衡位置/初始位置时)的弹簧伸缩程度或弹簧刚度，可通过施加磁场力调节或改变，即可以以此方式调节或改变吸振系统的系统固有频率，进而实现对被控对象(主振)系统的振动的主动或半主动动力吸振效果。

Description

磁粒子驱动吸振系统

技术领域

本发明涉及吸振系统，具体地，涉及磁粒子驱动吸振系统。

背景技术

振动问题是精密工程领域普遍存在的问题，针对振动减隔振理论和技术和器件研究也非常广泛。由于动力吸振器在不影响主振动体(被控对象)任何结构情况下通过表面吸附等方式安装便可实现振动控制效果的方式，结构设计简单，安装使用非常便利，因此受到了普遍重视。

但是，动力吸振器当设计结构确定后，其减隔振的频率就确定了，基于与被控对象实现共振的吸振原理，当被控制对象的振动频率发生变化，那么动力吸振器吸振效果就会受到很大影响。因此，人们进一步研制了可变动力吸振器结构刚度，进而可以调整动力吸振器固有频率，以匹配被控对象的振动频率变化而达到振动的最佳主动吸振效果。经过检索发现：申请号：201320797303.1、申请日：2013-12-05，提出了一种频率可调悬臂梁式吸振器专利，包括底座、悬臂梁、质量圆盘，底座的下端固定在振动设备上，底座的上端以及质量圆盘上均设置通孔，通孔里均设置内螺纹，悬臂梁上设置与通孔相配合的外螺纹，悬臂梁通过外螺纹安装在底座和质量圆盘的通孔里，底座的通孔两端安装固定螺母将底座与悬臂梁的位置固定，质量圆盘的通孔两端安装调整螺母将质量圆盘与悬臂梁的相对位置限定，且调整螺母可调，即质量圆盘与悬臂梁的相对位置可调。该实用新型指出其吸振频率可灵活调节，且可调节余地较大。零件易于加工和替换。与电磁式和电动式可调谐吸振器相比，无电磁泄漏现象。结构简单，工作稳定，易于安装。

这种技术目的是实现频率可调，但是其频率可调是通过手工离线调整螺母实现质量圆盘与悬臂梁的相对位置来达到改变吸振器固有频率目的的。这种方式的缺点是其调整方式不能在被控对象工作是在线调整，并且每次调整后结构便固定了，因而固有频率确定，依然不能解决被控对象频率时变情况下的吸振器最有频率的对应调整。

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磁粒子驱动吸振系统。

根据本发明提供的一种磁粒子驱动吸振系统，包括隔振平台、导向机构、励磁线圈、转动磁粒子、吸振器；

导向机构、励磁线圈紧固连接在隔振平台上；

吸振器通过弹性部件连接隔振平台，并通过弹性部件的形变与隔振平台相对移动；

转动磁粒子设置在弹性部件的形变方向上。

优选地，吸振器包括第一伸缩杆、第二伸缩杆，弹性部件包括第一弹簧、第二弹簧；

第一伸缩杆、第二伸缩杆均能够沿导向机构滑动；

第一伸缩杆、第二伸缩杆的相对端之间设置有转动磁粒子；

第一弹簧的一端连接第一伸缩杆，第一弹簧的另一端与隔振平台相对固定；

第二弹簧的一端连接第二伸缩杆，第二弹簧的另一端与隔振平台相对固定；

受第一弹簧驱使的第一伸缩杆、受第二弹簧驱使的第二伸缩杆通过相互靠拢挤压转动磁粒子。

优选地，转动磁粒子安装在转轴上，转轴能够沿导向机构滑动。

优选地，第一伸缩杆、第二伸缩杆之间的相对面以及导向机构的内壁共同限定的空间形成活动腔室；

磁粒子被限制在活动腔室内，并能够在活动腔室内自由移动。

优选地，还包括感生线圈；感生线圈与隔振平台紧固连接。

优选地，还包括偏摆磁体；转动磁粒子位于偏摆磁体的内部或外部。

优选地，还包括阻尼磁体；阻尼磁体的数量为一个或者多个；阻尼磁体紧固连接隔振平台，并且阻尼磁体与第二伸缩杆能够在贴合状态与分离状态之间转换。

优选地，导向机构为导向管；导向管的轴向平行于隔振平台的法向；

导向管的内管壁构成第一伸缩杆、第二伸缩杆的滑行轨道；

第一伸缩杆的杆部与导向管的内管壁之间设置有第一轴套；第一弹簧的另一端连接第一轴套；

第二伸缩杆的杆部与导向管的内管壁之间设置有第二轴套；第二弹簧的另一端连接第二轴套；

第二伸缩杆上设置有配重块。

优选地，隔振平台朝向第一伸缩杆的一面设置有容纳孔；第一伸缩杆能够在容纳孔内滑动；偏摆磁体能够沿导向机构滑动。

优选地，阻尼磁体包括永磁体和电磁体，第二伸缩杆在直径方向上的两侧分别均设置有永磁体、电磁体；或者

阻尼磁体包括填充有磁流变液体、导磁性粉末颗粒、软磁颗粒、非晶、纳米晶颗粒或者磁性介质的胶囊体。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明结构合理，装配简便。利用本发明能够通过调整转动磁粒子相对励磁线圈的偏摆位置或角度，从而改变转动磁粒子在弹簧伸缩方向上的尺度，进而改变弹簧的挤压程度，即磁场作用下，与永磁体转子相互作用(在达到平衡位置/初始位置时)的弹簧伸缩程度或弹簧刚度，可通过施加磁场力调节或改变，即可以以此方式调节或改变吸振系统的系统固有频率，进而实现对被控对象(主振)系统的振动的主动或半主动动力吸振效果。

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为本发明第一实施例提供的磁粒子驱动吸振系统的结构示意图。

图2为本发明第二实施例提供的磁粒子驱动吸振系统的结构示意图。

图中：

1-隔振平台

2-导向机构

3-励磁线圈

4-第一伸缩杆

5-第二伸缩杆

6-磁粒子

7-第一弹簧

8-第二弹簧

9-转轴

10-活动腔室

11-感生线圈

12-偏摆磁体

13-阻尼磁体

14-第一轴套

15-第二轴套

16-配重块

17-容纳孔

H-磁场

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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

第一实施例

如图1所示，根据本发明提供的一种磁粒子驱动吸振系统，包括隔振平台1、导向机构2、励磁线圈3、第一伸缩杆4、第二伸缩杆5、转动磁粒子6、第一弹簧7、第二弹簧8；导向机构2、励磁线圈3紧固连接在隔振平台1上；第一伸缩杆4、第二伸缩杆5均能够沿导向机构2滑动；第一伸缩杆4、第二伸缩杆5的相对端之间设置有转动磁粒子6；第一弹簧7的一端连接第一伸缩杆4，第一弹簧7的另一端与隔振平台1相对固定；第二弹簧8的一端连接第二伸缩杆5，第二弹簧8的另一端与隔振平台1相对固定；受第一弹簧7驱使的第一伸缩杆4、受第二弹簧8驱使的第二伸缩杆5通过相互靠拢挤压转动磁粒子6。转动磁粒子6安装在转轴9上，转轴9能够沿导向机构2滑动。图1示出了1个励磁线圈和1个感生线圈。

所述磁粒子驱动吸振系统还包括感生线圈11；感生线圈11与隔振平台1紧固连接。所述磁粒子驱动吸振系统还包括偏摆磁体12；转动磁粒子6位于偏摆磁体12的内部或外部。所述磁粒子驱动吸振系统还包括阻尼磁体13；阻尼磁体13的数量为一个或者多个；阻尼磁体13紧固连接隔振平台1，并且阻尼磁体13与第二伸缩杆8能够在贴合状态与分离状态之间转换。

导向机构2为导向管；导向管的轴向平行于隔振平台1的法向；导向管的内管壁构成第一伸缩杆4、第二伸缩杆5的滑行轨道；第一伸缩杆4的杆部与导向管的内管壁之间设置有第一轴套14；第一弹簧7的另一端连接第一轴套14；第二伸缩杆5的杆部与导向管的内管壁之间设置有第二轴套15；第二弹簧8的另一端连接第二轴套15；第二伸缩杆5上设置有配重块16。隔振平台1朝向第一伸缩杆4的一面设置有容纳孔17；第一伸缩杆4能够在容纳孔17内滑动。偏摆磁体12能够沿导向机构2滑动。第二伸缩杆5在直径方向上的两侧均设置有阻尼磁体13。

第二实施例

如图2所示，根据本发明提供的一种磁粒子驱动吸振系统，包括隔振平台1、导向机构2、励磁线圈3、第一伸缩杆4、第二伸缩杆5、转动磁粒子6、第一弹簧7、第二弹簧8；导向机构2、励磁线圈3紧固连接在隔振平台1上；第一伸缩杆4、第二伸缩杆5均能够沿导向机构2滑动；第一伸缩杆4、第二伸缩杆5的相对端之间设置有转动磁粒子6；第一弹簧7的一端连接第一伸缩杆4，第一弹簧7的另一端与隔振平台1相对固定；第二弹簧8的一端连接第二伸缩杆5，第二弹簧8的另一端与隔振平台1相对固定；受第一弹簧7驱使的第一伸缩杆4、受第二弹簧8驱使的第二伸缩杆5通过相互靠拢挤压转动磁粒子6。第一伸缩杆4、第二伸缩杆5之间的相对面以及导向机构2的内壁共同限定的空间形成活动腔室10；磁粒子9被限制在活动腔室10内，并能够在活动腔室10内自由移动。图2示出了1个励磁线圈和1个感生线圈。

所述磁粒子驱动吸振系统还包括感生线圈11；感生线圈11与隔振平台1紧固连接。所述磁粒子驱动吸振系统还包括偏摆磁体12；转动磁粒子6位于偏摆磁体12的内部或外部。所述磁粒子驱动吸振系统还包括阻尼磁体13；阻尼磁体13的数量为一个或者多个；阻尼磁体13紧固连接隔振平台1，并且阻尼磁体13与第二伸缩杆8能够在贴合状态与分离状态之间转换。

导向机构2为导向管；导向管的轴向平行于隔振平台1的法向；导向管的内管壁构成第一伸缩杆4、第二伸缩杆5的滑行轨道；第一伸缩杆4的杆部与导向管的内管壁之间设置有第一轴套14；第一弹簧7的另一端连接第一轴套14；第二伸缩杆5的杆部与导向管的内管壁之间设置有第二轴套15；第二弹簧8的另一端连接第二轴套15；第二伸缩杆5上设置有配重块16。隔振平台1朝向第一伸缩杆4的一面设置有容纳孔17；第一伸缩杆4能够在容纳孔17内滑动。偏摆磁体12能够沿导向机构2滑动。第二伸缩杆5在直径方向上的两侧均设置有阻尼磁体13。

变化例

在图1、图2的一个变化例中，第一伸缩杆及第一弹簧可以省略；在另一个变化例中，第二伸缩杆及第二弹簧可以省略。阻尼磁体可以是填充有磁流变液体、导磁性粉末颗粒、软磁颗粒、非晶、纳米晶颗粒或者磁性介质的胶囊体，胶囊体产生阻碍第二伸缩杆的阻力。

工作原理

本发明利用的吸振原理是被隔振对象的振动频率与其上吸振系统的频率相同时，产生共振，从而将被隔振对象的振动动能较好地转移到吸振系统上，从而使被隔振对象振动减小，而产生减隔振效果。对于一个系统本身的固有频率可以简单的有ω＝(k/m)^1/2。其中，k为吸振系统刚度系数，m为吸振系统质量，ω为吸振系统固有频率。即通过改变k或/和m均可以改变吸振系统的固有频率ω。

本发明基于该原理，提出一种转动磁粒子(永磁体或电磁体)，通过转动磁粒子和周边的励磁线圈所产生的磁场(以及转动磁粒子周围偏摆磁体间)相互作用，而产生一个合适的电磁和/或铁磁的，作用于转动磁粒子的磁场作用力(拉力或斥力)，从而转动磁粒子相对励磁线圈的偏摆位置或角度，从而改变转动磁粒子在弹簧伸缩方向上的尺度，进而改变弹簧的挤压程度，即磁场作用下，与永磁体转子相互作用(在达到平衡位置/初始位置时)的弹簧伸缩程度或弹簧刚度，可通过施加磁场力调节或改变，即可以以此方式调节或改变吸振系统的系统固有频率，进而实现对被控对象(主振)系统的振动的主动或半主动动力吸振效果。因此能够最终呈现为吸振系统的吸振刚度系数k发生改变，最终根据ω＝(k/m)^1/2而能改变吸振系统固有频率。因此，可以通过施加电激励电磁场电流，或电磁复合铁磁作用于磁粒子的吸力改变转动磁粒子的偏摆角度，以调整弹簧的形变程度，从而实现吸振系统固有频率ω的调控。从而，当被隔振对象的振动频率为ω＇时，我们可以通过励磁电流调节吸振系统固有频率为与ω＇同频反相状态，从而达到最佳吸振效果。

具体地，励磁线圈用于产生磁场作用力，在所述磁场作用力的作用下，转动磁粒子相对励磁线圈的偏摆角度发生变化，进而改变了第一弹簧和/或第二弹簧的形变程度，从而使得磁粒子驱动吸振系统的系统刚度因转动磁粒子偏摆位置引起的结构变化而改变，并且使得转动磁粒子的扭转刚度或者转动磁粒子与励磁线圈的磁力转矩发生改变来改变磁粒子驱动吸振系统的吸振刚度系数。其中，转动磁粒子可通过转轴或者球型铰链偏摆。其中，感生线圈包围住导向管，励磁线圈包围住励磁线圈，偏摆磁体包围住励磁线圈。第一伸缩杆、第二伸缩杆、第一轴套、第二轴套、导向管同轴设置。感生线圈用于作为传感器检测隔振平台的振动频率，励磁线圈的控制器根据隔振平台的振动频率控制励磁线圈产生磁场激励转动磁粒子。在图1、图2中，第二伸缩杆的两侧均设置有阻尼磁体，第二伸缩杆左侧的阻尼磁体为电磁体，第二伸缩杆右侧的阻尼磁体为永磁体，在电磁体未通电时，永磁体保持吸附于第二伸缩杆的杆部，使得永磁体与第二伸缩杆之间发生摩擦，以将振动能量通过摩擦方式进行消耗，在电磁体通电时，可以吸引永磁体，使得摩擦力增大，也可以排斥永磁体，使得摩擦力减小或者消失。利用本发明能够有助于实现全主动形式或者半主动形式的隔振效果。

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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，包括隔振平台(1)、导向机构(2)、励磁线圈(3)、转动磁粒子(6)、吸振器；

导向机构(2)、励磁线圈(3)紧固连接在隔振平台(1)上；

吸振器通过弹性部件连接隔振平台(1)，并通过弹性部件的形变与隔振平台(1)相对移动；

转动磁粒子(6)设置在弹性部件的形变方向上。

2.根据权利要求1所述的磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，吸振器包括第一伸缩杆(4)、第二伸缩杆(5)，弹性部件包括第一弹簧(7)、第二弹簧(8)；

第一伸缩杆(4)、第二伸缩杆(5)均能够沿导向机构(2)滑动；

第一伸缩杆(4)、第二伸缩杆(5)的相对端之间设置有转动磁粒子(6)；

第一弹簧(7)的一端连接第一伸缩杆(4)，第一弹簧(7)的另一端与隔振平台(1)相对固定；

第二弹簧(8)的一端连接第二伸缩杆(5)，第二弹簧(8)的另一端与隔振平台(1)相对固定；

受第一弹簧(7)驱使的第一伸缩杆(4)、受第二弹簧(8)驱使的第二伸缩杆(5)通过相互靠拢挤压转动磁粒子(6)。

3.根据权利要求1所述的磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，转动磁粒子(6)安装在转轴(9)上，转轴(9)能够沿导向机构(2)滑动。

4.根据权利要求2所述的磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，第一伸缩杆(4)、第二伸缩杆(5)之间的相对面以及导向机构(2)的内壁共同限定的空间形成活动腔室(10)；

磁粒子(9)被限制在活动腔室(10)内，并能够在活动腔室(10)内自由移动。

5.根据权利要求1所述的磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，还包括感生线圈(11)；感生线圈(11)与隔振平台(1)紧固连接。

6.根据权利要求1所述的磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，还包括偏摆磁体(12)；转动磁粒子(6)位于偏摆磁体(12)的内部或外部。

7.根据权利要求1所述的磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，还包括阻尼磁体(13)；阻尼磁体(13)的数量为一个或者多个；阻尼磁体(13)紧固连接隔振平台(1)，并且阻尼磁体(13)与第二伸缩杆(8)能够在贴合状态与分离状态之间转换。

8.根据权利要求2所述的磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，导向机构(2)为导向管；导向管的轴向平行于隔振平台(1)的法向；

导向管的内管壁构成第一伸缩杆(4)、第二伸缩杆(5)的滑行轨道；

第一伸缩杆(4)的杆部与导向管的内管壁之间设置有第一轴套(14)；第一弹簧(7)的另一端连接第一轴套(14)；

第二伸缩杆(5)的杆部与导向管的内管壁之间设置有第二轴套(15)；第二弹簧(8)的另一端连接第二轴套(15)；

第二伸缩杆(5)上设置有配重块(16)。

9.根据权利要求1所述的磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，隔振平台(1)朝向第一伸缩杆(4)的一面设置有容纳孔(17)；第一伸缩杆(4)能够在容纳孔(17)内滑动；偏摆磁体(12)能够沿导向机构(2)滑动。

10.根据权利要求7所述的磁粒子驱动吸振系统，其特征在于，阻尼磁体(13)包括永磁体和电磁体，第二伸缩杆(5)在直径方向上的两侧分别均设置有永磁体、电磁体；或者

阻尼磁体(13)包括填充有磁流变液体、导磁性粉末颗粒、软磁颗粒、非晶、纳米晶颗粒或者磁性介质的胶囊体。