CN107763127A - 一种用于振动主动控制的电磁作动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于振动主动控制的电磁作动器，包括：端盖、骨架、作动杆、轴毂、机壳、线圈、弹簧片、永磁体以及接线端口，两个轴毂对称地安装在环形的骨架的内部两端；多个永磁体依次紧凑地粘接在骨架的外部并粘接成两圈；端盖与永磁体之间形成气隙，并且两个端盖之间设置有支架，线圈缠绕在所述支架上；绕制好的线圈置于机壳内部，并与接线端口一起注塑成型，线圈通过接线端口与外部电源连接；两个弹簧片分别压装在两个端盖内，所述作动杆贯穿所述轴毂且作动杆与两个弹簧片连接，并且作动杆伸出其中一个弹簧片的一端用于与需减振的装置连接。本发明具有反应灵敏的特点，能够更好地实现高精度的振动主动控制。

Description

一种用于振动主动控制的电磁作动器

技术领域

本发明涉及一种主动减振装置，具体地说是一种用于振动主动控制的电磁作动器。

背景技术

振动主动控制是指在振动控制过程中，根据检测的振动信号应用一定的控制策略，经过实时计算，通过驱动作动器对控制目标施加一定的影响，达到抑制或消除振动的目的。相比于传统的被动控制，它具有减振效果好、适应性强等优点，因而受到了广泛的重视。

其中，作动器是实施振动主动控制的关键部件，它的作用是按照确定的控制规律对控制对象施加控制力。因此为实现高精度的振动主动控制，高性能作动器的设计是重点之一。作动器的种类较多，目前常用的有电磁作动器、液压作动器、压电作动器、磁致伸缩作动器、电致伸缩作动器、气动作动器等。

其中，电磁作动器的特点是：结构紧凑、反应灵敏、输出位移大、适用频带宽，因此在许多领域得到广泛应用。然而，现有的电磁作动器大多因结构复杂，尺寸过大，能耗大、可靠性不强等问题，难以在振动主动控制的实际工程中得以应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能更好地应用于实施振动主动控制的电磁作动器，其具有结构紧凑、能耗小、出力大、反应灵敏、适应频带宽、可靠性强等优点。

为达上述目的，本发明提供一种用于振动主动控制的电磁作动器，其包括：端盖、骨架、作动杆、轴毂、机壳、线圈、弹簧片、永磁体以及接线端口，

两个轴毂对称地安装在环形的骨架的内部两端；

多个永磁体依次紧凑地粘接在骨架的外部并粘接成两圈；

两个端盖分别套设在安装有永磁体的骨架的外部两端，端盖与永磁体之间形成气隙，并且两个端盖之间设置有支架，线圈缠绕在所述支架上；

绕制好的线圈置于机壳内部，并与接线端口一起注塑成型，线圈通过接线端口与外部电源连接；

两个弹簧片分别压装在两个端盖内，所述作动杆贯穿所述轴毂且作动杆与两个弹簧片连接，并且作动杆伸出其中一个弹簧片的一端用于与需减振的装置连接。

所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其中，所述作动杆的一端具有用于与需减振的装置连接的外螺纹，并且作动杆的另一端设有螺纹孔，所述作动杆上接近外螺纹的一端还固定设有凸块，所述凸块卡止在其中一个弹簧片上，而作动杆的具有螺纹孔的一端通过螺钉使其与另一个弹簧片连接。

所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其中，所述永磁体采用瓦状结构。

所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其中，所述永磁体的曲率与所述骨架的曲率相同。

所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其中，所述永磁体利用环氧树脂胶粘接在骨架上。

所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其中，所述弹簧片具有镂空结构。

所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其中，所述线圈采用灌封胶进行密封处理。

所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其中，所述永磁体采用钕铁硼材料制成。

所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其中，所述弹簧片采用60Si2MnA、60Si2CrVA或60CrMnBA制成。

所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其中，所述机壳采用纯铁、导磁不锈钢或低碳钢制成。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1)本发明中的作动器采用电磁式，具有反应灵敏的特点，能够更好地实现高精度的振动主动控制；

2)本发明中电磁作动器的磁路是采用永磁铁和交流线圈组成的结构，与利用直流线圈和交流线圈构成的磁路结构相比，本发明降低了使用过程中的能量消耗，具有能耗小的优点；

3)本发明中的永磁体采用瓦状结构，在环形骨架上360°均匀粘接两圈，使得磁路结构更加紧凑，且可提高有效磁面积，提高磁能利用率；

4)本发明中的弹簧片相比现有采用的压簧或拉簧结构更加紧凑，并且通过在弹簧片表面加工不同形状的镂空结构实现可调整所需刚度的优点；

5)本发明中的作动杆穿过轴毂4及弹簧片8的中心孔并与螺钉9配合进行固定，从而通过提高弹簧片的径向刚度可以保证磁路结构实现更小的气隙，提高作动器的出力大小。并且避免了驱动永磁体10、骨架2、作动杆3、轴毂4、弹簧片8以及螺钉9等装置在轴向运动过程中可能出现的偏心问题，解决了弹簧需要利用导向结构进行径向定位的难题，使得作动器的结构更简单可靠；

6)本发明的电磁作动器凭借结构紧凑、能耗小、出力大、反应灵敏、适应频带宽、可靠性强等优点，能够更好地应用于振动主动控制的实际工程中。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为根据本发明的一种用于振动主动控制的电磁作动器的沿着作动杆轴向的剖视图。

附图标记说明：1-端盖；2-骨架；3-作动杆；4-轴毂；5-机壳；6-线圈；7-支架；8-弹簧片；9-螺钉；10-永磁体；11-接线端口。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供一种用于振动主动控制的电磁作动器，其主要包括：端盖1、骨架2、作动杆3、轴毂4、机壳5、线圈6、支架7、弹簧片8、螺钉9、永磁体10以及接线端口11。

其中，两个轴毂4对称地安装在环形的骨架2的内部两端。优选地，轴毂4与骨架2为过渡配合。

所述永磁体10可采用瓦状结构，并且多个永磁体10依次紧凑地粘接在环形的骨架2的外部，并粘接成两圈。优选地，瓦状的永磁体10的曲率与环形骨架2的曲率相同，因此永磁体10可以更好地贴合骨架2的外部，使得磁路结构更加紧凑，且可提高有效磁面积，提高磁能利用率。再优选地，可选用环氧树脂胶将永磁体10粘接在骨架2上，但不以此为限。

两个端盖1分别套设在安装有永磁体10的骨架2的外部两端，并且两个端盖1之间设置有支架7。此外，需保证端盖1与永磁体10之间形成气隙。弹簧片8通过工装压装在端盖1内，构成弹簧端盖。优选地，可在所述弹簧片的表面加工各种形状的镂空结构，以便于调整所需的刚度，并且可有效降低生产成本。

线圈6(例如漆包线圈)缠绕在所述支架7上，并利用灌封胶进行密封处理。将绕制密封好的漆包线圈6置于机壳5的内部，并与接线端口11一起注塑成型，漆包线通过接线端子的形式从接线端口11处伸出与外部电源连接。

所述作动杆3的一端具有外螺纹(图中未详示)，用于与需减振的装置连接，相应地，机壳5固定连接在其他装置上。并且作动杆3的另一端设有螺纹孔，用于与螺钉9连接。此外，所述作动杆3上接近外螺纹的一端还固定设有凸块31。所述轴毂4的中心孔与弹簧片8的中心孔对齐，当作动杆3贯穿所述中心孔时，凸块31将卡止在其中一个弹簧片8上，而作动杆3的具有螺纹孔的一端通过螺钉9使其与另一个弹簧片8连接。这样一来，作动杆3将与金属弹片8连动。

此时，永磁体10和骨架2均安装在线圈6的支架7(即绝缘密封壳)的中间位置，并将组装好的两个弹簧端盖分别安装在机壳5内部的两端，构成作动器机构。

优选地，永磁体10可采用钕铁硼材料制成。

再优选地，弹簧片8可采用60Si2MnA、60Si2CrVA或60CrMnBA等弹簧钢材质制成。

进一步优选地，机壳5可采用纯铁、导磁不锈钢或低碳钢等金属材质制成。

本发明的工作原理是：

当线圈6未通电时，由永磁体10在气隙处建立了恒定磁场，从而在产生预载力；当线圈6通以交流电流(控制电流)时，会在气隙处产生交变磁场，从而改变了可动永磁体10的受力情况，相当于在预载上叠加交变的控制力，所产生的控制力将驱动永磁体10、骨架2、作动杆3、轴毂4、弹簧片8以及螺钉9一起运动，换言之，使作动杆3沿其轴线方向往返运动，进而使其作用于需减振的装置上，从而对需要振动控制的对象施加一定影响，达到更好地抑制或消除振动的目的。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1)本发明中的作动器采用电磁式，具有反应灵敏的特点，能够更好地实现高精度的振动主动控制；

2)本发明中电磁作动器的磁路是采用永磁铁和交流线圈组成的结构，与利用直流线圈和交流线圈构成的磁路结构相比，本发明降低了使用过程中的能量消耗，具有能耗小的优点；

3)本发明中的永磁体采用瓦状结构，在环形骨架上360°均匀粘接两圈，使得磁路结构更加紧凑，且可提高有效磁面积，提高磁能利用率；

4)本发明中的弹簧片相比现有采用的压簧或拉簧结构更加紧凑，并且通过在簧片表面加工不同形状的镂空结构实现可调整所需刚度的优点；

5)本发明中的作动杆穿过轴毂4及弹簧片8的中心孔并与螺钉9配合进行固定，从而通过提高弹簧片的径向刚度可以保证磁路结构实现更小的气隙，提高作动器的出力大小。并且避免了驱动永磁体10、骨架2、作动杆3、轴毂4、弹簧片8以及螺钉9等装置在轴向运动过程中可能出现的偏心问题，解决了弹簧需要利用导向结构进行径向定位的难题，使得作动器的结构更简单可靠；

6)本发明的电磁作动器凭借结构紧凑、能耗小、出力大、反应灵敏、适应频带宽、可靠性强等优点，能够更好地应用于振动主动控制的实际工程中。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，包括：端盖、骨架、作动杆、轴毂、机壳、线圈、弹簧片、永磁体以及接线端口，其中

两个轴毂对称地安装在环形的骨架的内部两端；

多个永磁体依次紧凑地粘接在骨架的外部并粘接成两圈；

两个端盖分别套设在安装有永磁体的骨架的外部两端，端盖与永磁体之间形成气隙，并且两个端盖之间设置有支架，线圈缠绕在所述支架上；

绕制好的线圈置于机壳内部，并与接线端口一起注塑成型，线圈通过接线端口与外部电源连接；

两个弹簧片分别压装在两个端盖内，所述作动杆贯穿所述轴毂且作动杆与两个弹簧片连接，并且作动杆伸出其中一个弹簧片的一端用于与需减振的装置连接。

2.根据权利要求1所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，所述作动杆的一端具有用于与需减振的装置连接的外螺纹，并且作动杆的另一端设有螺纹孔，所述作动杆上接近外螺纹的一端还固定设有凸块，所述凸块卡止在其中一个弹簧片上，而作动杆的具有螺纹孔的一端通过螺钉使其与另一个弹簧片连接。

3.根据权利要求1所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，所述永磁体采用瓦状结构。

4.根据权利要求3所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，所述永磁体的曲率与所述骨架的曲率相同。

5.根据权利要求1所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，所述永磁体利用环氧树脂胶粘接在骨架上。

6.根据权利要求1所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，所述弹簧片具有镂空结构。

7.根据权利要求1所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，所述线圈采用灌封胶进行密封处理。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，所述永磁体采用钕铁硼材料制成。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，所述弹簧片采用60Si2MnA、60Si2CrVA或60CrMnBA制成。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的用于振动主动控制的电磁作动器，其特征在于，所述机壳采用纯铁、导磁不锈钢或低碳钢制成。