CN105952830A - 一种电磁式主动吸振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁式主动吸振器，包括动铁心、线圈绕组、橡胶件骨架、底座、静铁心、导向轴、螺栓，线圈绕组固定在动铁心内部，动铁心固定安装在橡胶件骨架上，所述橡胶件骨架与底座通过橡胶硫化连接。所述静铁心放置在动铁心下方的底座上，所述导向轴穿过动铁心中心通孔放置在静铁心上，所述螺栓穿过导向轴和底座将本电磁式主动吸振器固定在减振对象上，同时螺栓将导向轴、静铁心及底座相对于减振对象压紧固定，所述螺栓与导向轴构成动动铁心运动时的导向机构。本发明将线圈绕组与动铁心固定共同构成动质量部分，结构紧凑，布置灵活方便；通过控制输入线圈的电流，使动铁心发生轴向振动，从而向减振对象输出动力，实现主动控制。

Description

一种电磁式主动吸振器

技术领域

本发明涉及的是一种吸振器，具体来说是一种电磁式主动吸振器。

背景技术

振动不仅容易引起结构的疲劳损伤，影响设备的使用寿命，同时还不可避免地产生噪声。为了解决这些问题，研究表明可采用动力吸振器来衰减结构的振动。

传统的被动吸振器一般由惯性质量、弹簧单元及阻尼单元组成，并不需要外加能量。这种被动吸振器能够很好的抑制减振对象某特定频率的振动，至今仍是一种实用而有效的减振方法。但当激励频率发生偏移时，被动吸振器的减振效果并不理想。而基于被动吸振技术开发出的半主动吸振器，一般通过调整自身的结构参数，使其具有一定的吸振频率调节能力，适用于对激励频率在较小范围内变动的振动问题进行控制。然而，面对一些激励频率范围较宽，且较为复杂的振动问题，半主动吸振器难以取得良好的减振效果。

为了解决宽频振动的吸振问题，开发出了主动吸振器。主动吸振器是利用外供能源，驱动吸振器产生与激励力同频率同幅值但相位相反的作用力以抵消激励力对减振对象的影响，从而实现在宽频范围内对减振对象进行振动控制。

电磁式主动吸振器能通过调节输入吸振器线圈的电流，对吸振器输出力的频率、幅值及相位进行精确控制，以抵消减振对象的振动，从而对减振对象进行主动吸振。一般的电磁式主动吸振器多数含有永磁体，而永磁材料价格较贵，加工难度较高，且其性能易受温度等因素的变化所影响，进而影响到吸振器自身的性能。本发明针对以往的不足，研制出一种结构紧凑，制造简易，材料成本低，工作性能稳定的电磁式主动吸振器，实现对减振对象在宽频振动问题上的减振。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑，安装布置灵活，制造成本低，工作性能稳定，能在宽激励频率范围上对减振对象进行有效地减振的电磁式主动吸振器。

本发明的目的是这样实现的：

一种电磁式主动吸振器，，包括动铁心、线圈绕组、橡胶件骨架、底座、静铁心、导向轴、螺栓，所述线圈绕组固定在动铁心内部，所述动铁心固定安装在橡胶件骨架上，所述橡胶件骨架与底座通过橡胶硫化连接。所述静铁心放置在动铁心下方的底座上，所述导向轴穿过动铁心中心通孔放置在静铁心上，所述螺栓穿过导向轴和底座将本电磁式主动吸振器固定在减振对象上，同时螺栓将导向轴、静铁心及底座相对于减振对象压紧固定，所述螺栓与导向轴构成动动铁心运动时的导向机构，所述线圈的引线与电子控制元件连接。

作为优选，所述动铁心及静铁心采用导磁性能良好的软磁材料。

作为优选，所述动铁心为截面为“E”形、中心带有通孔的圆柱体，外圆周设置有连接橡胶件骨架的凸缘，所述动铁心内部具有一定空间用于安装线圈绕组，其周边设置有用于引出线圈绕组的引线的开口，上部均匀设置有若干用于往内部注胶并使线圈绕组粘合固定在动铁心上的通孔。

作为优选，所述线圈绕组包括线圈架和线圈，所述线圈为多层线圈，线圈在线圈架上绕制，线圈与线圈架组成线圈绕组并安装固定在动铁心内部，线圈引线从动铁心旁边的开口处引出。

作为优选，所述橡胶件骨架与动铁心为过盈配合，并通过对橡胶件骨架翻边与动铁心压紧固定。

作为优选，所述橡胶作为具有一定的形状及厚度的弹性单元，其具有一定的轴向刚度以支撑动铁心及线圈绕组的重量，并使动铁心与静铁心之间保持一定的初始间隙，所述橡胶的弹性变形量使动铁心有一定的轴向运动行程。

作为优选，所述导向轴上还设置有垫片，所述螺栓分别穿过垫片、导向轴、静铁心和底座与减振对象拧紧固定，同时已拧紧的螺栓通过垫片压紧导向轴，使导向轴、静铁心和底座之间紧密配合并与减振对象固定。

作为优选，所述导向轴与动铁心中心通孔为间隙配合，动铁心发生轴向振动时中心通孔内壁与导向轴外表面发生滑动摩擦，动铁心中心通孔内壁及导向轴外表面均为光滑表面，导向轴对动铁心轴向运动起导向作用。

作为优选，所述导向轴外表面加工有储油槽，储油槽内涂有用于减少动铁心振动过程中导向轴外表面与动铁心中心通孔内壁的摩擦的润滑脂。

相比现有技术，本发明的优势在于：

1、本电磁式主动吸振器线圈绕组与动铁心固定并共同构成动质量部分，结构紧凑，体积小；通过单个螺栓即可将本电磁式主动吸振器与减振对象连接，连接方式简单，布置灵活方便。

2、配合相应的控制方法，通过控制通入线圈电流的频率与大小，能控制本电磁式主动吸振器输出力的频率与大小。由于对电流频率及大小的调节易于实现且调节范围宽，因此能较为轻易地对本电磁式主动吸振器输出力进行调节，从而实现对减振对象在宽频范围上的振动控制。

3、本吸振器输出力随线圈输入电流变化的线性度较好，响应快速，工作稳定。

4、与含永磁体的电磁式主动吸振器比较，本电磁式主动吸振器不含永磁材料，加工较简易，制造成本较低，且不存在永磁材料因外界因素变化而发生性能改变的现象。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构剖面示意图。

图2为图1中A处的线圈绕组部分局部放大结构示意图。

图3为本发明实施例的结构俯视图。

图4为本发明实施例的动铁心结构的外形示意图。

图5为本发明实施例的动铁心结构的剖面示意图。

图6为本发明实施例的静铁心结构的外形示意图。

图7为本发明实施例的静铁心结构的剖面示意图。

图中所示为：1-动铁心；2-导向轴；3-螺栓；4-垫片； 6-静铁心；7-橡胶件骨架；8-橡胶弹簧；9-底座；10-线圈；11-通孔；12-注胶；13-开口；14-线圈架。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

结合图1~7，本发明包括动铁心1、导向轴2、螺栓3、垫片4、线圈10、线圈架14、静铁心6，橡胶弹簧8、橡胶件骨架7和底座9。线圈10缠绕在线圈架14上，并通过注胶12与动铁心1粘合固定。橡胶件骨架7通过橡胶硫化与底座9连接，静铁心6放置在底座9上，动铁心1压入橡胶件骨架7，对橡胶件骨架7翻边与动铁心1固定。安装时螺栓3将垫片4、导向轴2、静铁心6及底座9压紧且与减振对象固定，动铁心1、线圈10及橡胶件骨架7共同组成本电磁式主动吸振器的运动部分。

如图5，所述动铁心1为截面为“E”型，中心带有通孔的圆柱体，材料采用导磁性能良好的软磁材料。动铁心1内部具有一定空间用于安装线圈绕组，其旁边的开口13用于引出线圈绕组的引线，其上部的四个通孔11用于往内部注胶并使线圈绕组粘合固定在动铁心1上。动铁心1中心孔应有良好的表面粗糙度，以减小动铁心1振动时与导向轴2的摩擦。动铁心1的外圆周设置有连接橡胶件骨架的凸缘，用于与橡胶件骨架7组装时对橡胶件骨架7外圈翻边压紧，其尺寸应确保与橡胶件骨架7外圈组装配合时有一定过盈量。

所述导向轴2为中心有通孔、外表面有储油槽的圆柱体，其外表面要求有良好的表面粗糙度。导向轴2与动铁心1中心通孔间隙配合。

如图2，所述线圈10为多层线圈绕组，材料为表面涂有绝缘漆的铜线，铜线缠绕在线圈架14上组成线圈绕组，线圈匝数根据线圈架14的尺寸大小而定，绕缠时应确保铜线尽可能紧密并绕满线圈架14。线圈架14尺寸应保证线圈绕组能放进动铁心1内部，并充分利用其中的空间，仅留出少量空隙为后续对线圈绕组周围进行注胶即可。缠绕好的线圈绕组安装在动铁心1内部，线圈引线从动铁心1旁边的开口13中引出。安装好的线圈绕组与动铁心1间有少量间隙，通过线圈绕组与动铁心1间的间隙、动铁心上的开口13和四个通孔11对线圈绕组周围注胶，使线圈绕组与动铁心1粘合固定。

所述橡胶件骨架7外圈的尺寸应确保与动铁心1外部突出部分配合时有一定过盈量。橡胶件骨架7与底座9通过硫化连接，连接的橡胶即为橡胶弹簧8，橡胶弹簧8的截面具有一定的形状及厚度，其具体形态及结构根据所需的弹簧刚度进行设计。橡胶弹簧8的作用在于支撑本电磁式主动吸振器的动质量部分（动铁心1、线圈绕组及橡胶件骨架7），使本电磁式主动吸振器在不工作时动铁心1与静铁心6之间保持一定的初始间隙，工作时橡胶弹簧8则作为结构的弹性单元，使动质量具有一定的轴向振动行程。

组装时，先将静铁心6放置在底座9上，固定橡胶件骨架7，并将已装有线圈绕组的动铁心1放置在橡胶件骨架7的外圈上。由于橡胶件骨架7与动铁心1的配合存在一定过盈量，须对动铁心1上表面施加压力将其压入橡胶件骨架7，然后对橡胶件骨架7外圈翻边压紧动铁心1的突出部分使两者紧固，不发生相对位移。完成动铁心1与橡胶件骨架7的组装后，在导向轴2表面及储油槽内涂上润滑脂，将导向轴2放进动铁心1中心通孔中，垫片4放置在导向轴2上，螺栓3穿过垫片4、导向轴2、静铁心6及底座9与减振对象拧紧固定。此时垫片4、导向轴2、静铁心6及底座9均被螺栓3压紧并固定在减振对象上，动铁心1、线圈绕组和橡胶件骨架7相对固定并由橡胶弹簧8支撑。

本电磁式主动吸振器的工作原理：用螺栓3将本电磁式主动吸振器与减振对象拧紧固定后，螺栓3将垫片4、导向轴2、静铁心6及底座9压紧且均与减振对象固定。动铁心1、线圈绕组及橡胶件骨架7之间相对固定并由橡胶弹簧8支撑。将线圈引线连接电子控制元件，利用电子控制元件控制通入线圈10的电流。由于动铁心1及静铁心6均为导磁性能良好的软磁材料，当线圈10中通入电流时，动铁心1与静铁心6间生成磁场，此时动铁心1与静铁心6之间产生电磁力相互吸引，由于静铁心6相对于减振对象固定，此时动铁心1、线圈绕组及橡胶件骨架7三者作为动质量部分一同向下运动并压缩橡胶弹簧8；当断开通入线圈10中的电流时，动铁心1与静铁心6之间的电磁力消失，橡胶弹簧8的回复力使动质量部分向上运动。过程中，导向轴2对动铁心1的运动起导向作用。通过调节通入线圈10的电流大小及频率，即可调节动铁心1振动的幅值及频率，并通过底座9输出作动力作用在减振对象上，实现对减振对象振动的主动控制。控制过程中，须保证通入线圈10的电流不能过大，使动铁心1振动时不与垫片4、静铁心6发生碰撞。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式。但本发明保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电磁式主动吸振器，其特征在于，包括动铁心、线圈绕组、橡胶件骨架、底座、静铁心、导向轴、螺栓，所述线圈绕组固定在动铁心内部，所述动铁心固定安装在橡胶件骨架上，所述橡胶件骨架与底座通过橡胶硫化连接，所述静铁心放置在动铁心下方的底座上，所述导向轴穿过动铁心中心通孔放置在静铁心上，所述螺栓穿过导向轴和底座将本电磁式主动吸振器固定在减振对象上，同时螺栓将导向轴、静铁心及底座相对于减振对象压紧固定，所述螺栓与导向轴构成动动铁心运动时的导向机构，所述线圈的引线与电子控制元件连接。

2.根据权利要求1所述的电磁式主动吸振器，其特征在于：所述动铁心及静铁心采用导磁性能良好的软磁材料。

3.根据权利要求1所述的电磁式主动吸振器，其特征在于：所述动铁心为截面为“E”形、中心带有通孔的圆柱体，外圆周设置有连接橡胶件骨架的凸缘，所述动铁心内部具有一定空间用于安装线圈绕组，其周边设置有用于引出线圈绕组的引线的开口，上部均匀设置有若干用于往内部注胶并使线圈绕组粘合固定在动铁心上的通孔。

4.根据权利要求1所述的电磁式主动吸振器，其特征在于：所述线圈绕组包括线圈架和线圈，所述线圈为多层线圈，线圈在线圈架上绕制，线圈与线圈架组成线圈绕组并安装固定在动铁心内部，线圈引线从动铁心旁边的开口处引出。

5.根据权利要求1所述的电磁式主动吸振器，其特征在于：所述橡胶件骨架与动铁心为过盈配合，并通过对橡胶件骨架翻边与动铁心压紧固定。

6.根据权利要求1所述的电磁式主动吸振器，其特征在于：所述橡胶作为具有一定的形状及厚度的弹性单元，其具有一定的轴向刚度以支撑动铁心及线圈绕组的重量，并使动铁心与静铁心之间保持一定的初始间隙，所述橡胶的弹性变形量使动铁心有一定的轴向运动行程。

7.根据权利要求1所述的电磁式主动吸振器，其特征在于：所述导向轴上还设置有垫片，所述螺栓分别穿过垫片、导向轴、静铁心和底座与减振对象拧紧固定，同时已拧紧的螺栓通过垫片压紧导向轴，使导向轴、静铁心和底座之间紧密配合并与减振对象固定。

8.根据权利要求1所述的电磁式主动吸振器，其特征在于：所述导向轴与动铁心中心通孔为间隙配合，动铁心发生轴向振动时中心通孔内壁与导向轴外表面发生滑动摩擦，动铁心中心通孔内壁及导向轴外表面均为光滑表面。

9.根据权利要求1所述的电磁式主动吸振器，其特征在于：所述导向轴外表面加工有储油槽，储油槽内涂有用于减少动铁心振动过程中导向轴外表面与动铁心中心通孔内壁的摩擦的润滑脂。