CN108150605A - 一种阻尼减震器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阻尼减震器，包括沿轴承(4)径向由内向外依次安装固定的内环(2)、弹性减震件(3)和外环(1)，弹性减震件(3)具有在受到外力作用时沿轴承(4)的径向发生形变的空间结构。本发明还提供了一种制造阻尼减震器的方法。本发明的阻尼减震器安装在轴承(4)径向，内环(2)、弹性减震件(3)和外环(1)沿轴承(4)由内向外依次排布，当在设备运行过程中，其径向方向的振动可通过弹性减震件(3)消除，尤其是对于飞轮储能器，通过轴承(4)径向的阻尼减震器，不仅可以降低共振频率，弹性减震件(3)在径向方向上可受力且发生变形，并且可以减小振动和噪音，保证转子顺利越过共振点，实现高速运行。

Description

一种阻尼减震器及其制造方法

技术领域

本发明涉及减震器技术领域，具体涉及一种阻尼减震器及其制造方法。

背景技术

飞轮储能系统储存电能，其作为化学电池和超级电容器的一种替代产品，具有寿命长、维护量小、高效率和高功率等优点。飞轮储能的原理是依靠电机来实现充放电，依靠旋转的飞轮存储能量，充电时电机推动飞轮转动，飞轮将电能转换为动能储存起来；放电时飞轮驱动电机，把动能转换为电能释放出去。在储能过程中，飞轮能量E∝ρvs²，其中ρ为转子材料的密度，v为转子的尺寸，s为转子边缘的线速度。因此，电机中转子的速度和转子的尺寸决定飞轮存储的能量，对于飞轮储能器来说，电机转子的尺寸和速度决定了其储存能量的多少。

但是从机器振动的角度来说，转子尺寸大和其速度高互相矛盾：转子速度越高意味着其单位体积或重量所承载的能量越大，除去共振速度，转子速度越高，同样不平衡量导致的振动越大，而同样的转速，转子体积越大，不平衡量越大，机器的振动也越大。此外，高转速一般是指转子实现转速超过一阶临界速度，转子便可称为柔性转子，转子越过临界速度进行超临界运行。但是转子在临界速度时，转子的振动频率和系统的固有频率相等，此时转子的振动最大，在很多情况下会导致转子失稳或者损坏整个系统，因此，在电机使用过程中，一般会采取相应的振动控制措施减小系统振动。

目前常用的振动控制措施就是给运转设备安装阻尼减震器，通过消耗振动能量来减少转子或者系统振动。传统的阻尼减震器包括橡胶减震器、弹簧减震器、固体摩擦减震器、油膜挤压减震器以及电磁阻尼减震器。各类减震器工作原理基本相同，在一般环境条件下可以满足减振需求。但是对于高速电机，尤其是飞轮储能器中这种超临界运行的柔性转子，传统的阻尼减震器存在一些缺点：首先，普通减震器主要对振源进行频率减振，而对于飞轮储能器，特别是柔性转子本身的主要低阶共振频率，普通减震器的减振效果不明显；其次，高速柔性转子振动频域较宽，传统阻尼减震器无法对高频驻波响应起到很好的作用；另外，飞轮储能器的使用寿命一般在20年左右，传统的阻尼减震器存在物理老化现象，无法满足这一要求；此外，飞轮储能器的转子是在真空环境下运行，而一般阻尼减震器在真空环境中的散热效果并不够好。

为了解决上述技术问题，中国专利文献CN203548696U公开了一种阻尼减震器，包括一对减震环，该减震环上均设有轴孔，减震环的轴孔处均设有凸台，其中一个减震环的凸台上设有轴套，另一个减震环套装于轴套上。使用时，通过对减震环对数及大小型号的调整，可以将安装在轴承上的机械零件的轴向振动及噪声控制在一定范围内，但是在该专利文献中，上盖体、减震垫圈和下盖体是依次沿减震环的轴向排布的，这样在机械设备运行过程中，减震垫圈的弹性变形主要发生在轴向上，因此对振动的衰减作用也是发生在减震环的轴向上，而对于机械设备在径向上的振动该减震器并不能起到有效的减震作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种阻尼减震器及其制造方法，以解决现有的阻尼减震器对飞轮储能器中电机转子的径向振动减震效果不明显的问题。

为此，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种阻尼减震器，包括：沿轴承径向由内向外依次安装固定的内环、弹性减震件和外环，所述弹性减震件具有在受到外力作用时沿所述轴承的径向发生形变的空间结构。

可选地，所述内环和外环的一个端部分别具有朝向所述弹性减震件延伸的第一弯折部和第二弯折部，且所述第一弯折部和第二弯折部之间预留有间隙，所述弹性减震件置于所述内环、外环、第一弯折部和第二弯折部形成的容置空间中。

可选地，在所述内环和/或所述外环朝向所述弹性减震件的侧壁上间隔设置有若干个用于阻止所述内环、外环和所述弹性减震件相互运动的凸起。

可选地，在所述阻尼减震器与固定板的安装面上，所述弹性减震件高于所述内环和外环的另一个端部所在的平面。

可选地，所述弹性减震件为金属丝缠绕形成的空间网状结构。

可选地，所述内环和外环均为金属材质。

本发明还提供了一种制造阻尼减震器的方法，包括以下步骤：将内环、弹性减震件和外环沿轴承径向由内向外依次安装固定在所述轴承的外侧，所述弹性减震件具有在受到外力作用时沿所述轴承的径向发生形变的空间结构。

可选地，将金属材料加工成中间允许所述轴承穿过的双层筒状结构，所述双层筒状结构的中间为所述弹性减震件的容置空间，并在所述双层筒状结构的一个水平端面上设置环形槽，另一个水平端面设置开口。

可选地，将所述弹性减震件安装在所述双层筒状结构的容置空间中，且所述弹性减震件与固定板接触的一端高出所述双层筒状结构的开口设置。

可选地，所述方法还包括在所述内环和/或所述外环朝向所述弹性减震件的侧壁上间隔设置若干个用于阻止所述内环、外环和所述弹性减震件相互运动的凸起的步骤。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供了一种阻尼减震器，其中该阻尼减震器包括沿轴承径向由内向外依次安装固定的内环、弹性减震件和外环，弹性减震件具有在受到外力作用时沿轴承的径向发生形变的空间结构。该阻尼减震器安装在轴承径向，内环、弹性减震件和外环沿轴承径向由内向外依次排布，当在设备运行过程中，其径向方向的振动可通过弹性减震件消除，尤其是对于飞轮储能器这种超临界速度运行的柔性转子，通过轴承径向的阻尼减震器中的弹性减震件，不仅可以降低共振频率，弹性减震件在径向方向上可受力且发生变形，并且可以减小振动和噪音，保证转子顺利越过共振点，实现高速运行。

2.本发明提供了一种阻尼减震器，其内环和外环的一个端部分别具有朝向弹性减震件延伸的第一弯折部和第二弯折部，且第一弯折部和第二弯折部之间预留有间隙，弹性减震件置于内环、外环、第一弯折部和第二弯折部形成的容置空间中。弹性减震件在径向上受力除了径向上的弹性形变，也会在轴向上发生相应的伸长变形，而内环、外环、第一弯折部和第二弯折部形成的容置空间，不仅使得弹性减震件能够牢固地放置于其中，不会与内外环发生较大错位，还由于在第一弯折部和第二弯折部之间间隙的设置，使得弹性减震件在轴向上有一定的变形空间。

3.本发明提供了一种阻尼减震器，在其内环和/或外环朝向弹性减震件的侧壁上间隔设置有若干个用于阻止内环、外环和弹性减震件相互运动的凸起。这样的凸起布置方式，使得弹性减震件在使用过程中不会相对于内环和外环发生滑动。

4.本发明还提供了一种制造阻尼减震器的方法，包括将内环、弹性减震件和外环沿轴承径向由内向外依次安装固定在轴承的外侧，弹性减震件具有在受到外力作用时沿轴承的径向发生形变的空间结构。该制造阻尼减震器的方法简单，能够有效消除机械设备径向上的振动。

5.本发明提供了一种制造阻尼减震器的方法，将金属材料加工成中间允许轴承穿过的双层筒状结构，双层筒状结构的中间为弹性减震件的容置空间，并在双层筒状结构的一个水平端面上设置环形槽，另一个水平端面设置开口。先加工弹性减震件的内环和外环，即双层筒状结构，再加工两侧的环形槽和开口，减少了将内环和外环分别加工还需要再次安装对准的步骤，且该结构为金属材料制成，散热效果好，不会发生物理老化现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的阻尼减震器的俯视图一；

图2是根据本发明实施例的阻尼减震器的侧视图；

图3是根据本发明实施例的阻尼减震器的俯视图二；

附图标记：1-外环，2-内环，3-弹性减震件，4-轴承，5-间隙，6-固定板，7-轴承座，8-凸起，11-第二弯折部，21-第一弯折部。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

在本实施例中提供了一种阻尼减震器，如图1所示，该阻尼减震器包括沿轴承4由内向外依次安装固定的内环2、弹性减震件3和外环1，弹性减震件3具有在受到外力作用时沿轴承4的径向发生形变的空间结构。具体地，在轴承4的径向方向上，由内至外依次安装固定内环2、弹性减震件3和外环1，在设备运行过程中，弹性减震件3在径向方向上可受力发生形变，能够消除设备径向方向产生的振动和噪音，尤其是对于飞轮储能器这种超临界速度运行的柔性转子，在受到外力作用时，通过轴承4径向的阻尼减震器中的弹性减震件3产生的变形，能够降低转子的低阶共振频率，从而使最大振动频率产生在转子的转速较低时，避免了当转子的振动频率产生在转子较高转速时，容易导致设备损坏的现象发生，解决了现有的阻尼减震器对飞轮储能器中电机转子的径向振动减震效果不明显的问题。

上述具体实施方式中的内环2和外环1的一个端部分别具有朝向弹性减震件3延伸的第一弯折部21和第二弯折部11，如图2所示，第一弯折部21和第二弯折部11相向设置，第一弯折部21和第二弯折部11之间预留有间隙5，弹性减震件3置于内环2、外环1、第一弯折部21和第二弯折部11形成的容置空间中。一方面，内环2和外环1朝向弹性减震件3延伸的方向上形成有第一弯折部21和第二弯折部11，两者之间预留有间隙5，保证了弹性减震件3在径向方向上受力的同时能够在轴向上产生一定的变形，使其减震效果更好；另一方面，将弹性减震件3置于内环2、外环1、第一弯折部21和第二弯折部11形成的容置空间中，能够使弹性减震件3更牢固地固定在内环2和外环1之间，避免在设备运行过程中，由于振动使弹性减震件3与内环2和外环1之间发生错位的现象发生。

为了更好地固定弹性减震件3，如图3所示，在内环2和外环1朝向弹性减震件3的侧壁上间隔设置有若干个用于阻止内环2、外环1和弹性减震件3相互运动的凸起8。具体地，在内环2和外环1朝向弹性减震件3的壁上设置凸起8，凸起8可以与内环2或外环1一体加工成型，也可以单独加工成型后再焊接在内环2和外环1的侧壁上；内环2和外环1上的凸起8相互交错分布，以尽量增大与弹性减震件3的接触面积，凸起8卡入弹性减震件3内，保证在设备长期运行过程中，弹性减震件3和内环2、外环1之间不会发生滑动位移，从而保证设备的稳定运行，以及弹性减震件3的减震效果。

上述具体实施方式中的阻尼减震器，在阻尼减震器与固定板6的安装面上，弹性减震件3高于内环2和外环1的另一个端部所在的面，一般高出0.3mm至0.5mm，在实际安装时，例如飞轮储能器的转子盘两侧都安装有轴承4和固定板6，则在两个轴承4上都安装阻尼减震器，并将阻尼减震器固定在轴承座7内，轴承座7通过螺栓与固定板6固定。这样安装的目的是，保证设备运行时，轴向方向的力主要由弹性减震件3承受，内环2和外环1不直接与固定板6接触，减小其轴向方向上的受力，而弹性减震件3可以发生变形，从而避免阻尼减震器在长期使用时受到损坏。

上述具体实施方式中的阻尼减震器，其弹性减震件3为金属丝缠绕形成的空间网状结构，具体地，一定量的金属丝经过编织、缠绕，挤压成型于内环2和外环1之间，形成交错勾连的空间网状结构，一方面，金属丝网状结构的弹性远大于刚性的金属体，受到外力时能够产生足量的变形，金属丝之间的相互摩擦能够有效消耗振动能量，从而降低振动；另一方面，金属丝形成的弹性减震件3不会随着使用时间的延长而出现物理老化现象；再一方面，由于弹性减震件3为金属材料制成，能够有效提高真空环境下飞轮储能器的散热效果。

上述具体实施方式中的阻尼减震器，其内环2和外环1均为金属材质，例如不锈钢等，金属材料制成的内环2和外环1可以保护弹性减震件3，另一方面也能够提高其散热效果，避免阻尼减震器长期使用后出现物理老化现象。

作为一种可替代的实施方式，只在内环2朝向弹性减震件3的侧壁上间隔设置若干个用于阻止内环2和弹性减震件3相互运动的凸起8，这样也能够达到避免弹性减震件3产生滑动的目的。

作为另一种可替代的实施方式，只在外环1朝向弹性减震件3的侧壁上间隔设置若干个用于阻止外环1和弹性减震件3相互运动的凸起8，这样也能够达到避免弹性减震件3产生滑动的目的。

实施例2

在本实施例中提供了一种制造阻尼减震器的方法，具体为：将金属材料加工成中间允许轴承4穿过的双层筒状结构，双层筒状结构的中间为弹性减震件3的容置空间，容置空间的大小根据轴承尺寸确定，以确定轴承安装要求为准。然后在内环2和外环1朝向弹性减震件3的侧壁上间隔设置若干个用于阻止内环2、外环1和弹性减震件3相互运动的凸起8。并在该双层筒状结构的另一个水平端面设置开口，该开口为弹性减震件3的安装进口。再将编织、缠绕好的弹性减震件3挤压从开口处装入双层筒状结构的容置空间中。然后将双层筒状结构的一个水平端面上开设环形槽，即将内环2与外环1分离，并确保二者中间的间隙。最后根据固定板的平面，加工内环2和外环1的端面，使弹性减震件3与固定板6接触的一端高出双层筒状结构的开口。

在将阻尼减震器与轴承4安装时，首先需将内环2、弹性减震件3和外环1沿轴承4径向由内向外依次安装固定在轴承4的外侧，然后按照轴承座7和固定板6，弹性减震件3具有在受到外力作用时沿轴承4的径向发生形变的空间结构。阻尼减震器的该种制造方法，制作过程简单，通过由轴承4径向由内向外依次安装固定的内环2、弹性减震件3和外环1，能够有效消除飞轮储能器及其他设备在运动过程中径向产生的振动，从而达到保护设备的目的，且采用金属材料加工制成的阻尼减震器，散热效果好，且不会随着使用时间的增长而发生物理老化现象。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种阻尼减震器，其特征在于，包括：

沿轴承(4)径向由内向外依次安装固定的内环(2)、弹性减震件(3)和外环(1)，所述弹性减震件(3)具有在受到外力作用时沿所述轴承(4)的径向发生形变的空间结构。

2.根据权利要求1所述的阻尼减震器，其特征在于，所述内环(2)和外环(1)的一个端部分别具有朝向所述弹性减震件(3)延伸的第一弯折部(21)和第二弯折部(11)，且所述第一弯折部(21)和第二弯折部(11)之间预留有间隙(5)，所述弹性减震件(3)置于所述内环(2)、外环(1)、第一弯折部(21)和第二弯折部(11)形成的容置空间中。

3.根据权利要求1或2所述的阻尼减震器，其特征在于，在所述内环(2)和/或所述外环(1)朝向所述弹性减震件(3)的侧壁上间隔设置有若干个用于阻止所述内环(2)、外环(1)和所述弹性减震件(3)相互运动的凸起(8)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的阻尼减震器，其特征在于，在所述阻尼减震器与固定板(6)的安装面上，所述弹性减震件(3)高于所述内环(2)和外环(1)的另一个端部所在的平面。

5.根据权利要求1-4任一项所述的阻尼减震器，其特征在于，所述弹性减震件(3)为金属丝缠绕形成的空间网状结构。

6.根据权利要求1-5任一项所述的阻尼减震器，其特征在于，所述内环(2)和外环(1)均为金属材质。

7.一种制造权利要求1-6任一项所述的阻尼减震器的方法，包括以下步骤：

将内环(2)、弹性减震件(3)和外环(1)沿轴承(4)径向由内向外依次安装固定在所述轴承(4)的外侧，所述弹性减震件(3)具有在受到外力作用时沿所述轴承(4)的径向发生形变的空间结构。

8.根据权利要求7所述的制造阻尼减震器的方法，其特征在于，将金属材料加工成中间允许所述轴承(4)穿过的双层筒状结构，所述双层筒状结构的中间为所述弹性减震件(3)的容置空间，并在所述双层筒状结构的一个水平端面上设置环形槽，另一个水平端面设置开口。

9.根据权利要求8所述的制造阻尼减震器的方法，其特征在于，将所述弹性减震件(3)安装在所述双层筒状结构的容置空间中，且所述弹性减震件(3)与固定板(6)接触的一端高出所述双层筒状结构的开口设置。

10.根据权利要求7-9任一项所述的制造阻尼减震器的方法，其特征在于，还包括在所述内环(2)和/或所述外环(1)朝向所述弹性减震件(3)的侧壁上间隔设置若干个用于阻止所述内环(2)、外环(1)和所述弹性减震件(3)相互运动的凸起的步骤。