CN105889401B - 动力吸振单元及可穿戴振动抑制装备 - Google Patents

动力吸振单元及可穿戴振动抑制装备 Download PDF

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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/005—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a wound spring and a damper, e.g. a friction damper

Abstract

本发明提供了一种动力吸振单元及可穿戴振动抑制装备，包括励磁线圈(1)、振动磁体(2)、导向框架(3)、弹性机构；励磁线圈(1)设置在导向框架(3)上；振动磁体(2)设置在导向框架(3)内部的滑行通道中，并能够沿滑行通道滑动；弹性机构设置在滑行通道中。本发明结构合理，已于穿戴。在本发明的应用中，能够形成单自由度、双自由度、三自由度以及多自由度的多种振动控制，单个自由度上的振动方向控制包括平动以及转动，可以应用于精密工程和保健康复领域。

Description

动力吸振单元及可穿戴振动抑制装备
技术领域
本发明涉及动力吸振领域，具体地，涉及动力吸振单元及可穿戴振动抑制装备。
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。此外，在保健康复领域，例如帕金森等患者手臂的振颤同样是振动问题。因此有必要设计一种能够吸振的装置，以解决精密工程以及康复领域中的吸振问题。
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动力吸振单元及可穿戴振动抑制装备。
根据本发明提供的一种动力吸振单元，包括励磁线圈、振动磁体、导向框架、弹性机构；
励磁线圈设置在导向框架上；
振动磁体设置在导向框架内部的滑行通道中，并能够沿滑行通道滑动；
弹性机构设置在滑行通道中。
优选地，弹性机构包括第一弹簧和/或第二弹簧；沿滑行通道的延伸方向，振动磁体的一端通过第一弹簧连接滑行通道的一端，振动磁体的另一端通过第二弹簧连接滑行通道的另一端。
优选地，弹性机构包括流体；流体填充在封闭的滑行通道中。
优选地，弹性机构包括反极性磁体；反极性磁体设置在振动磁体的一侧或者多侧。
优选地，励磁线圈的轴向与振动磁体的磁极方向之间垂直、一致或者呈小于0度的夹角。
优选地，励磁线圈紧固连接或者可拆卸连接导向框架；励磁线圈的数量为一个或者多个；振动磁体包括永磁体、电磁体、铁磁体、永磁体与电磁体的组合体或者永磁体与铁磁体的组合体；滑行通道沿直线或者弧线延伸。
优选地，还包括：设置在导向框架上的如下任一种或任多种装置：
-发电线圈；
-感应线圈；
-粘接部件。
根据本发明提供的一种可穿戴振动抑制装备，包括相连接的多个上述的动力吸振单元；
多个动力吸振单元的滑行通道的延伸方向一致或者至少有两种延伸方向。
优选地，多个动力吸振单元的滑行通道的延伸方向为同一圆周方向。
优选地，多个动力吸振单元的滑行通道的延伸方向包括平动方向和转动方向。
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，已于穿戴。在本发明的应用中，能够形成单自由度、双自由度、三自由度以及多自由度的多种振动控制，单个自由度上的振动方向控制包括平动以及转动，可以应用于精密工程和保健康复领域。
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为本发明提供的具有两个动力吸振单元的可穿戴振动抑制装备的结构图。
图2为本发明提供的滑行通道沿弧线延伸的动力吸振单元的结构图。
图3为本发明提供的具有三个动力吸振单元的可穿戴振动抑制装备的结构图。
图4为本发明提供的具有七个动力吸振单元的可穿戴振动抑制装备的结构图。
图5为本发明佩戴于手臂上的示意图。
图中：
1-励磁线圈
2-振动磁体
3-导向框体
4-第一弹簧
5-第二弹簧
6-反极性磁体
7-激励电磁体
8-发电电磁体
9-发电线圈
10-粘接部件
11-振动被控体
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。
如图1所示，示出了两个动力吸振单元。所述动力吸振单元包括励磁线圈1、振动磁体2、导向框架3、弹性机构；励磁线圈1设置在导向框架3上；振动磁体2设置在导向框架3内部的滑行通道中，并能够沿滑行通道滑动；弹性机构设置在滑行通道中。弹性机构包括第一弹簧4、第二弹簧5；沿滑行通道的延伸方向，振动磁体2的一端通过第一弹簧4连接滑行通道的一端，振动磁体2的另一端通过第二弹簧5连接滑行通道的另一端。弹性机构包括流体；流体填充在封闭的滑行通道中，流体可以充满或者非充满滑行通道；随着振动磁体的滑动，流体受挤压将发生流动，从而与振动磁体之间发生摩擦而生成粘弹性阻尼。弹性机构包括反极性磁体6；反极性磁体6设置在滑行通道的一端。励磁线圈1紧固连接或者可拆卸连接导向框架3；振动磁体2包括永磁体、电磁体、铁磁体、永磁体与电磁体的组合体或者永磁体与铁磁体的组合体；振动磁体2可以是非单一极性体，例如振动磁体2可以由多个永磁体组合连接形成。励磁线圈1的数量为一个或者多个。滑行通道沿直线延伸。励磁线圈1的轴向与振动磁体2的磁极方向之间垂直或者一致。动力吸振单元还包括：设置在导向框架2上的发电线圈、感应线圈、粘接部件。其中，粘接部件可以是胶带、绑带等。
如图2所示，示出了一个动力吸振单元。所述动力吸振单元包括励磁线圈1、振动磁体2、导向框架3、弹性机构；励磁线圈1设置在导向框架3上；振动磁体2设置在导向框架3内部的滑行通道中，并能够沿滑行通道滑动；弹性机构设置在滑行通道中。弹性机构包括第一弹簧4、第二弹簧5；沿滑行通道的延伸方向，振动磁体2的一端通过第一弹簧4连接滑行通道的一端，振动磁体2的另一端通过第二弹簧5连接滑行通道的另一端。弹性机构包括流体；流体填充在封闭的滑行通道中。弹性机构包括反极性磁体6；反极性磁体6设置在滑行通道的一端。励磁线圈1紧固连接或者可拆卸连接导向框架3；振动磁体2包括永磁体、电磁体、永磁体与电磁体的组合体或者永磁体与铁磁体的组合体。励磁线圈1的数量为一个或者多个。动力吸振单元还包括：设置在导向框架2上的发电线圈、感应线圈、粘接部件。其中，粘接部件可以是胶带、绑带等。励磁线圈1的轴向与振动磁体2的磁极方向之间呈小于90度的夹角。滑行通道沿弧线延伸。
图3示出三个动力吸振单元，这三个动力吸振单元中的滑行通道的延伸方向均为转动方向，优选地这三个动力吸振单元的滑行通道的延伸方向为同一圆周方向，从而可以在转动方向上进行吸振。
图4示出了七个动力吸振单元，其中的四个动子吸振单元在平动方向上吸振，其中的三个动子吸振单元在转动方向上吸振。位于上方与下方的吸振单元的平动方向与佩戴有可穿戴振动抑制装备的佩戴部分的轴向之间呈小于90度的夹角，从而产生平行于该轴向以及垂直于该轴向的两个平动分量，从而在这两个平动分量的方向上进行吸振。
图5示出了本发明的应用场景，多自由度运动机构上穿戴了两套所述可穿戴振动抑制装备，其中一套可穿戴振动抑制装备包括相连接的4个平动振动的动力吸振单元，另一套可穿戴振动抑制装备包括相连接的3个转动振动的动力吸振单元。
本发明利用的吸振原理是振动被控体的振动频率与其上吸振器的频率相同时，产生共振，从而将振动被控体的振动动能较好地转移到吸振器上，从而使振动被控体振动减小，而产生减隔振效果。对于一个系统其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，通过振动磁体和周边励磁线圈所产生的磁场相互作用，而产生一个合适的磁场作用力(拉力或斥力)，从而改变振动磁体的初始转动特性，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，可以通过施加励磁线圈电流，实现吸振系统固有频率ω的调控。从而，当振动被控体的振动频率为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。
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 (7)

1.一种可穿戴振动抑制装备，其特征在于，包括相连接的多个动力吸振单元；
多个动力吸振单元的滑行通道的延伸方向一致或者至少有两种延伸方向；
动力吸振单元包括励磁线圈(1)、振动磁体(2)、导向框架(3)、弹性机构；
励磁线圈(1)设置在导向框架(3)上；
振动磁体(2)设置在导向框架(3)内部的滑行通道中，并能够沿滑行通道滑动；
弹性机构设置在滑行通道中；
弹性机构包括流体；流体填充在封闭的滑行通道中；
弹性机构包括反极性磁体(6)；反极性磁体(6)设置振动磁体(2)的一侧或多侧。
2.根据权利要求1所述的可穿戴振动抑制装备，其特征在于，性机构包括第一弹簧(4)和/或第二弹簧(5)；沿滑行通道的延伸方向，振动磁体(2)的一端通过第一弹簧(4)连接滑行通道的一端，振动磁体(2)的另一端通过第二弹簧(5)连接滑行通道的另一端。
3.根据权利要求1所述的可穿戴振动抑制装备，其特征在于，励磁线圈(1)的轴向与振动磁体(2)的磁极方向之间垂直、一致或者呈小于90度的夹角。
4.根据权利要求1所述的可穿戴振动抑制装备，其特征在于，励磁线圈(1)紧固连接或者可拆卸连接导向框架(3)；励磁线圈(1)的数量为一个或者多个；振动磁体(2)包括永磁体、电磁体、铁磁体、永磁体与电磁体的组合体或者永磁体与铁磁体的组合体；滑行通道沿直线或者弧线延伸。
5.根据权利要求1所述的可穿戴振动抑制装备，其特征在于，动力吸振单元还包括：设置在导向框架(3 )上的如下任一种或任多种装置：
-发电线圈；
-感应线圈；
-粘接部件。
6.根据权利要求1所述的可穿戴振动抑制装备，其特征在于，多个动力吸振单元的滑行通道的延伸方向为同一圆周方向。
7.根据权利要求1所述的可穿戴振动抑制装备，其特征在于，多个动力吸振单元的滑行通道的延伸方向包括平动方向和转动方向。
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