CN112228502A - 一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置 - Google Patents

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张雷
牟迪
徐用椿
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Abstract

本发明属于振动抑制及发电回收技术领域，具体涉及一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置。本发明包括滚珠丝杠、直流发电机、蓄电池组和智能变阻尼模块。本发明的智能变阻尼模块，在低频振动时有较小的阻尼，高频振动时有较大的阻尼，可以良好的抑制变频振动设备。本发明采用自反馈式的结构，无需消耗外界能量，且具有智能可变阻尼、惯性放大作用，在良好抑制振动的同时并可收集振动能量，具有广阔的应用范围。

Description

一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置
技术领域
本发明属于振动抑制及发电回收技术领域，具体涉及一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置。
背景技术
振动是绝大多数机械设备中所存在的不利现象，甚至可直接破坏机械结构导致设备损毁。现有的振动抑制设备大都采用弹簧和摩擦阻尼作为减震装置，也有设备采用复合材料作为减震装置，但它们多数共同的缺点是：一、阻尼装置固定不可变化；二、振动所产生的能量多通过热能的形式散发掉。这样一方面不利于振动抑制，另一方面势必造成了能量的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供在良好抑制振动的同时可收集振动能量的一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括滚珠丝杠、直流发电机、蓄电池组和智能变阻尼模块；所述的滚珠丝杠前端安装有推力轴承，滚珠丝杠的后端通过动力联接模块与增速器连接；所述的直流发电机的输入端与增速器连接，直流发电机的输出端与整流器连接；所述的智能变阻尼模块包括外磁芯、内磁芯和导电滑轨；所述的导电滑轨设置在外磁芯右侧，在导电滑轨右侧设有固定点；所述的导电滑轨包括上部滑轨和下部间断性滑轨；所述的下部间断性滑轨由绝缘体块和导电体块相间构成，导电体块与直流发电机绕组连接；所述的外磁芯为螺线管，外磁芯与整流器连接；所述的内磁芯一端安装有碳刷，内磁芯另一端伸入到螺线管内；所述的碳刷右端通过弹簧与固定点连接，碳刷上部设置在上部滑轨上，碳刷中部为绝缘体，碳刷下部设置在下部间断性滑轨上。
本发明还可以包括：
所述的下部间断性滑轨中，每个导电体块与不同匝数的直流发电机绕组连接，且每个导电体块连接的直流发电机绕组匝数从右至左依次递减。
所述的下部间断性滑轨中，每个导电体块与相同匝数的直流发电机绕组连接；所述的碳刷下部为条形，且碳刷下部可覆盖下部间断性滑轨的所有导电体块。
本发明的有益效果在于：
本发明采用自反馈式的结构，无需消耗外界能量，且具有智能可变阻尼、惯性放大作用，在良好抑制振动的同时并可收集振动能量。
附图说明
图1为本发明的一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置的整体结构示意图。
图2为本发明中智能变阻尼模块的原理图。
图3为本发明的实施例中改进碳刷的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明涉及一种振动抑制及发电回收装置，特别是一种含有惯性放大作用的智能变阻尼振动抑制及发电回收装置。本发明采用自反馈式的结构，无需消耗外界能量，且具有智能可变阻尼、惯性放大作用，在良好抑制振动的同时并可收集振动能量。
如图1所示，一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置，包括滚珠丝杠、直流发电机、蓄电池组和智能变阻尼模块；所述的滚珠丝杠前端安装有推力轴承，滚珠丝杠的后端通过动力联接模块与增速器连接；所述的直流发电机的输入端与增速器连接，直流发电机的输出端与整流器和智能变阻尼模块连接；所述的智能变阻尼模块包括外磁芯、内磁芯和导电滑轨；所述的导电滑轨设置在外磁芯右侧，在导电滑轨右侧设有固定点；所述的导电滑轨包括上部滑轨和下部间断性滑轨；所述的下部间断性滑轨由绝缘体块和导电体块相间构成，每个导电体块与不同匝数的直流发电机绕组连接，且每个导电体块连接的直流发电机绕组匝数从右至左依次递减；所述的外磁芯为螺线管，外磁芯与整流器连接；所述的内磁芯一端安装有碳刷，内磁芯另一端伸入到螺线管内；所述的碳刷右端通过弹簧与固定点连接，碳刷上部设置在上部滑轨上，碳刷中部为绝缘体，碳刷下部设置在下部间断性滑轨上。
滚珠丝杠、增速器、发电机等均需要固定在机架上，在各转动连接处，需要相应的联轴器或轴承。在蓄电池组正极处设置有单项二极管，防止电池组反向放电。此外，智能控制模块可实现集成化，有利于节约空间。增速器不仅能起到增速作用，还能够对振动系统起到惯性放大的作用，从而更好的抑制振动，此外，增速器保护了滚珠丝杠，使系统对滚珠丝杠的螺旋升角降低了要求，防止了卡死现象。
以横向振动为例，如图1所示，减振时将滚珠丝杠连接至振源(滚珠丝杠前端连接有推力轴承)，并通过动力联接模块将横向振动转化为旋转振动，通过增速器将转速提高输入至直流发电机，因振动是往复的，故而直流发电机输出的为交流电，通过整流器将交流电转换为直流电为蓄电池组供电实现能量收集，并对振动实现了抑制。当然，对于旋转振动，可直接连接至增速装置上。
将输出的直流电为智能变阻尼元件供电，实现智能改变阻尼的作用。其原理图如图2所示。当振动频率较低时，电机转速则较低，输出的电流较小，此时螺线管对内磁芯的吸引力较小，内磁芯在弹簧拉力的作用下向右运动，在间断性导电滑轨上，黑色为绝缘体，白色为导电体，右端的白色导电体连接有较多的直流发电机绕组匝数(每个白色导电体的连接匝数从右至左依次递减)，因此时较多的匝数通过内磁芯前端下面的碳刷接入电路(上下电刷之间的黑色物质为绝缘体)，从而使得的装置具有较大的电磁阻尼；反之，当振动频率较高时，电流较大，在螺线圈的强大吸引下，内磁芯带着电刷向左运动，此时接入电路的匝数较少，从而使得装置有较小的电磁阻尼。根据振动力学，低频时有较小的阻尼，高频时有较大的阻尼，可以良好的抑制变频振动设备。本装置因其智能变阻尼性质，使其具有广阔的应用范围。
图2中所示的碳刷及其绕组匝数连接方式容易发生跳跃现象，现对其做了如图3所示的改进，下部间断性滑轨中，每个导电体块与相同匝数的直流发电机绕组连接；所述的碳刷下部为条形，且碳刷下部可覆盖下部间断性滑轨的所有导电体块。将碳刷改为条形接触的方式，并将绕组匝数每一匝连接至一个间断的白色导电体上，图3仅为示意图，实际上此时白色导电体是非常密集的。当碳刷向右运动时接入匝数多阻尼大，当碳刷向左运动时接入匝数少阻尼小，并且白色导电体的密度可实现非线性排列，更有利于阻尼控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置，其特征在于，包括滚珠丝杠、直流发电机、蓄电池组和智能变阻尼模块；所述的滚珠丝杠前端安装有推力轴承，滚珠丝杠的后端通过动力联接模块与增速器连接；所述的直流发电机的输入端与增速器连接，直流发电机的输出端与整流器连接；所述的智能变阻尼模块包括外磁芯、内磁芯和导电滑轨；所述的导电滑轨设置在外磁芯右侧，在导电滑轨右侧设有固定点；所述的导电滑轨包括上部滑轨和下部间断性滑轨；所述的下部间断性滑轨由绝缘体块和导电体块相间构成，导电体块与直流发电机绕组连接；所述的外磁芯为螺线管，外磁芯与整流器连接；所述的内磁芯一端安装有碳刷，内磁芯另一端伸入到螺线管内；所述的碳刷右端通过弹簧与固定点连接，碳刷上部设置在上部滑轨上，碳刷中部为绝缘体，碳刷下部设置在下部间断性滑轨上。
2.根据权利要求1所述的一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置，其特征在于：所述的下部间断性滑轨中，每个导电体块与不同匝数的直流发电机绕组连接，且每个导电体块连接的直流发电机绕组匝数从右至左依次递减。
3.根据权利要求1所述的一种智能变阻尼振动抑制及发电回收装置，其特征在于：所述的下部间断性滑轨中，每个导电体块与相同匝数的直流发电机绕组连接；所述的碳刷下部为条形，且碳刷下部可覆盖下部间断性滑轨的所有导电体块。
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