CN105927701A - 一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构 - Google Patents

一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构 Download PDF

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Abstract

本发明属于振动噪声控制技术领域，特别涉及振动主动控制技术。一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，其技术方案是：由上盖板、气囊减振器囊体、下盖板、外壳锁紧螺栓组成被动隔振器，抑制被控对象的中高频振动；由上中下衔铁、圆形永磁体、环形永磁体、线圈绕组、线圈保持架、中间螺杆、固定螺杆、直线轴承组成主动作动机构，永磁体及衔铁组成磁通道，通电线圈切割磁通道中的磁力线产生电磁力，上下永磁体与线圈绕组的距离相同，保证中间衔铁在电磁力驱动下线圈中平均磁场强度一致，使输出力的大小不会受中间衔铁行程变化而变化，避免出现非线性。本发明在被控设备出现倾斜或摇摆时，确保主动执行机构输出力正常，避免常规作动机构出现卡滞现象。

Description

一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构
技术领域
本发明属于振动噪声控制技术领域，特别涉及振动主动控制技术。
背景技术
减振降噪目前受到广泛关注及重视，对于旋转动力设备存在的突出低频线谱，现阶段的抑制措施有被动的动力吸振和主动隔振，被动吸振只能对单一恒定的频率有较好的抑制效果，而实际中设备的频率往往会存在漂移或者设备具备变频功能导致频率会随着不同的使用工况而发生变化，此时被动吸振将不再适用。对多线谱及频率会发生变化的设备，振动主动控制技术有较好的适应性，主动控制能自适应跟踪频率的变化和突出线谱数量，通过一定的控制策略或算法调节对被控系统施加主动控制力，使其产生的振动响应与原激励的振动响应相抵消，降低设备的振动。
主动控制中主要组成有传感器、主动执行机构、控制算法，其中主动执行机构是实现有效控制的关键环节。目前，国内主动控制技术经过了一段时间的发展与积累，在控制算法上已经取得了良好成果，为推进主动控制的实际应用，很多科研院所都在积极开展主动执行机构的工程化设计。对于水下大型作战武器，存在倾斜和摇摆运行状态，目前常规设计的主动执行机构在抗摇摆性上考虑较少，为加快水下大型作战武器主动控制技术的应用，有必要结合工程应用环境开展主动执行机构抗摇摆性能设计。
发明内容
本发明的目的是：提供一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，使得应用对象处于倾斜或摇摆状态时，主动执行机构仍能正常工作，同时将主动执行机构嵌入在被动减振器中间，提高集成度，使主动控制技术进一步工程化。
本发明的技术方案是：一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，它包括：中间螺杆、上衔铁、上盖板、上圆形永磁体、上环形永磁体、固定螺杆、锁紧螺母、直线轴承、线圈绕组、下盖板、球头杆罩、球头杆、球头杆固定螺栓、下圆形永磁体、下环形永磁体、下衔铁、中间衔铁、线圈保持架及气囊减振器囊体；
上盖板、上衔铁、线圈保持架、中间衔铁、下衔铁和下盖板从上而下依次设置；
上圆形永磁体和上环形永磁体分别嵌入在上衔铁下端面的中心凹槽和与该中心凹槽同轴的环形凹槽内；
下圆形永磁体和下环形永磁体分别嵌入在下衔铁上端面的中心凹槽和与该中心凹槽同轴的环形凹槽内；
线圈保持架下端面设置有两个柱形凸起,每个柱形凸起上均缠绕有线圈绕组，将线圈保持架与中间衔铁固定,使缠绕有线圈绕组的柱形凸起位于中间衔铁上端面的凹槽内；
直线轴承嵌入在中间衔铁上，固定螺杆穿过上衔铁、直线轴承和下衔铁，并由锁紧螺母将上衔铁、下衔铁固定在固定螺杆上，通过调整锁紧螺母使上衔铁下端面到线圈绕组之间的距离与下衔铁上端面到线圈绕组之间的距离相同；
中间螺栓依次穿过上盖板、上衔铁和中间衔铁，并由锁紧螺母将中间衔铁固定在中间螺栓上；
气囊减振器囊体的两端分别与上盖板、下盖板固定，使上衔铁、线圈保持架、中间衔铁和下衔铁均位于气囊减振器囊体内；
下衔铁与下盖板之间通过铰链机构相连；
保证下盖板下端面至上盖板上端面之间的距离为气囊减振器囊体在受到被动设备静载荷时压缩后的高度与下盖板、上盖板厚度之和。
本发明将被动吸振和主动隔振相结合，由上盖板、气囊减振器囊体、下盖板、外壳锁紧螺栓组成被动隔振器，抑制被控对象的中高频振动；由上中下衔铁、圆形永磁体、环形永磁体、线圈绕组、线圈保持架、中间螺杆、固定螺杆、直线轴承组成主动作动机构，永磁体及衔铁组成磁通道，通电线圈切割磁通道中的磁力线产生电磁力，上下永磁体与线圈绕组的距离相同，保证中间衔铁在电磁力驱动下线圈中平均磁场强度一致，使输出力的大小不会受中间衔铁行程变化而变化，避免出现非线性。被控设备安装在上盖板的上表面，在被控设备出现倾斜或摇摆时，通过铰链机构实现主动作动机构保持良好的直线度，确保主动执行机构输出力正常，避免常规作动机构在此时出现的卡滞现象。
有益效果:(1)本发明可以与多种被动隔振器进行组合，且安装方式简单可靠，灵活多变，拆装方便，通用程度高。(2)本发明中设计有上下永磁体，通过上下永磁体与线圈绕组的距离相同，保证中间衔铁在电磁力驱动下线圈中平均磁场强度一致，使输出力的大小不会受中间衔铁行程变化而随着变化，减少非线性，同时上下永磁体使磁场强度提高，输出力也得到提高。
附图说明
图1为本发明剖视图；
图2为传统作动执行机构在倾斜时状态的示意图；
图3为本发明的作动执行机构在倾斜时状态的示意图。
具体实施方式
参见附图，一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，它包括：中间螺杆1、上衔铁2、上盖板3、上圆形永磁体4、上环形永磁体5、固定螺杆6、外壳锁紧螺栓7、锁紧螺母8、线圈保持架固定螺栓9、直线轴承10、线圈绕组11、下盖板12、球头杆罩13、球头杆14、球头杆固定螺栓15、下圆形永磁体16、下环形永磁体17、下衔铁18、中间衔铁19、线圈保持架20及气囊减振器囊体21；
其整体结构从上往下依次为:上盖板3、上衔铁2、线圈保持架20、中间衔铁19、下衔铁18和下盖板12；
上圆形永磁体4和上环形永磁体5分别嵌入在上衔铁2下端面的中心凹槽和与该中心凹槽同轴的环形凹槽内；
下圆形永磁体16和下环形永磁体17分别嵌入在下衔铁18上端面的中心凹槽和与该中心凹槽同轴的环形凹槽内；
在线圈保持架20下端面设置有两个柱形凸起,每个柱形凸起上均缠绕有线圈绕组11，通过线圈保持架固定螺栓9将线圈保持架20与中间衔铁19固定,使缠绕有线圈绕组11的柱形凸起位于中间衔铁19上端面的凹槽内；
直线轴承10嵌入在中间衔铁19的中间轴肩上，固定螺杆6依次穿过上衔铁2上端面的轴肩、直线轴承10和下衔铁18下端面的轴肩，并由锁紧螺母8分别将上衔铁2、下衔铁18固定在固定螺杆6上，通过调整锁紧螺母8使上衔铁2下端面到线圈绕组11之间的距离与下衔铁18上端面到线圈绕组11之间的距离相同；
中间螺栓1依次穿过上盖板3、上衔铁2的轴肩和中间衔铁19的轴肩，并由两个锁紧螺母从中间衔铁19中间轴肩的上下端面将中间衔铁19固定在中间螺栓1上；
气囊减振器囊体21为帘线层缠绕的气囊囊体，结构形式为单球或环形；气囊减振器囊体21也可用圆柱橡胶体或者金属弹簧代替；气囊减振器囊体21通过6个外壳锁紧螺栓7与上盖板3、下盖板12固定,使所述上衔铁2、线圈保持架20、中间衔铁19和下衔铁18均位于气囊减振器囊体21内；
球头杆罩13套在球头杆14下端的球面上，并用4个球头杆固定螺栓15将球头杆罩13与下盖板12固定，组成铰链机构；
球头杆14通过其上端的螺纹与下衔铁18连接固定；保证下盖板12至上盖板3之间的距离为气囊减振器囊体21在受到被动设备静载荷时压缩后的高度与下盖板12、上盖板3厚度之和；
通过6个外壳锁紧螺栓7将下盖板12和气囊减振器囊体21固定。
上述方案中，上圆形永磁体4、上环形永磁体5、下圆形永磁体16和下环形永磁体17为钕铁硼高性能的稀土永磁体，或高性能永磁体。铰链机构可由球形轴承代替。直线轴承10可由铜环代替。

Claims (6)

1.一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，其特征是：它包括：中间螺杆(1)、上衔铁(2)、上盖板(3)、上圆形永磁体(4)、上环形永磁体(5)、固定螺杆(6)、锁紧螺母(8)、直线轴承(10)、线圈绕组(11)、下盖板(12)、球头杆罩(13)、球头杆(14)、球头杆固定螺栓(15)、下圆形永磁体(16)、下环形永磁体(17)、下衔铁(18)、中间衔铁(19)、线圈保持架(20)及气囊减振器囊体(21)；
所述上盖板(3)、所述上衔铁(2)、所述线圈保持架(20)、所述中间衔铁(19)、所述下衔铁(18)和所述下盖板(12)从上而下依次设置；
所述上圆形永磁体(4)和所述上环形永磁体(5)分别嵌入在所述上衔铁(2)下端面的中心凹槽和与该中心凹槽同轴的环形凹槽内；
所述下圆形永磁体(16)和所述下环形永磁体(17)分别嵌入在所述下衔铁(18)上端面的中心凹槽和与该中心凹槽同轴的环形凹槽内；
所述线圈保持架(20)下端面设置有两个柱形凸起,每个柱形凸起上均缠绕有所述线圈绕组(11)，将所述线圈保持架(20)与所述中间衔铁(19)固定,使缠绕有所述线圈绕组(11)的柱形凸起位于所述中间衔铁(19)上端面的凹槽内；
所述直线轴承(10)嵌入在所述中间衔铁(19)上，所述固定螺杆(6)穿过所述上衔铁(2)、所述直线轴承(10)和所述下衔铁(18)，并由所述锁紧螺母(8)将所述上衔铁(2)、所述下衔铁(18)固定在所述固定螺杆(6)上，通过调整所述锁紧螺母(8)使所述上衔铁(2)下端面到所述线圈绕组(11)之间的距离与所述下衔铁(18)上端面到所述线圈绕组(11)之间的距离相同；
所述中间螺栓(1)依次穿过所述上盖板(3)、所述上衔铁(2)和所述中间衔铁(19)，并由锁紧螺母将所述中间衔铁(19)固定在所述中间螺栓(1)上；
所述气囊减振器囊体(21)的两端分别与所述上盖板(3)、所述下盖板(12)固定，使所述上衔铁(2)、所述线圈保持架(20)、所述中间衔铁(19)和所述下衔铁(18)均位于所述气囊减振器囊体(21)内；
所述下衔铁(18)与所述下盖板(12)之间通过铰链机构相连。
2.根据权利要求1所述的一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，其特征是：所述气囊减振器囊体(21)为帘线层缠绕的气囊囊体，结构形式为单球或环形。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，其特征是：所述铰链机构包括球头杆罩(13)和球头杆(14)；所述球头杆罩(13)套在所述球头杆(14)下端的球面上,并与所述下盖板(12)固定，所述球头杆(14)上端与所述下衔铁(18)连接固定。
4.根据权利要求1或2所述的一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，其特征是：所述上圆形永磁体(4)、所述上环形永磁体(5)、所述下圆形永磁体(16)和所述下环形永磁体(17)为钕铁硼高性能的稀土永磁体。
5.根据权利要求1或2所述的一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，其特征是：所述铰链机构为球形轴承。
6.根据权利要求1或2所述的一种抗摇摆电磁混合式作动执行机构，其特征是：所述直线轴承(10)由铜环代替。
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