CN113809871A - 一种用于抑制扭矩波动的自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于抑制扭矩波动的自动控制装置，包括连接轴、线圈部分、磁力部分和控制部分。线圈部分绕连接轴的周向方向设置；磁力部分至少设置在线圈部分的一侧，线圈部分和磁力部分通过弹性连接件连接，磁力部分能够产生磁场；控制部分用于向线圈部分提供电信号；其中，线圈部分和磁力部分中的一者与连接轴固定连接，线圈部分构造为在通电的状态下能够相对于磁力部分转动以使得连接轴输出扭矩。由此，可以根据旋转机械的扭矩对线圈部分通入电流，以使得自动控制装置输出一个与旋转轴的扭矩的波动频率一致且幅值相当但方向相反的扭矩，抵消扭矩波动，减少扭矩波动带来的扭振，能够降低噪音，并减少安全隐患。

Description

一种用于抑制扭矩波动的自动控制装置

技术领域

本发明涉及旋转机械控制的技术领域，具体而言涉及一种用于抑制扭矩波动的自动控制装置。

背景技术

在诸如内燃机、螺旋桨、旋转泵和齿轮箱等的旋转机械运行的过程中能够输出和传递扭矩，在其输出和传递扭矩时会产生波动，扭矩越大则产生的波动越大，这种波动会导致旋转机械的整个轴系发生扭振并带来其他各种类型的振动，会带来噪音，也会产生各种安全问题。

现有技术中，为了降低扭矩产生的波动，通常会在旋转机械中设置飞轮、扭振减振器和弹性联轴器，然而，这些设备仅能够被动地起到减振的效果，在长期使用的过程中设备磨损减振效果变差，波动较大时也无法有效地减振，而且不能根据扭矩的实时变化去降低振动。

因此，需要提供一种用于抑制扭矩波动的自动控制装置，以至少部分地解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种用于抑制扭矩波动的自动控制装置，所述自动控制装置包括：

连接轴；

线圈部分，所述线圈部分绕所述连接轴的周向方向设置；

磁力部分，所述磁力部分沿所述连接轴的径向方向至少设置在所述线圈部分的一侧，所述线圈部分和所述磁力部分通过弹性连接件连接，所述磁力部分能够产生磁场；以及

控制部分，所述控制部分用于向所述线圈部分提供电信号；

其中，所述线圈部分和所述磁力部分中的一者与所述连接轴固定连接，所述线圈部分构造为在通电的状态下能够相对于所述磁力部分转动以使得所述连接轴输出扭矩。

可选地，所述线圈部分包括芯体，以及缠绕在所述芯体上的导电线圈。

可选地，所述磁力部分包括能够产生磁场的磁场发生器以及套设在所述连接轴外侧的基座，所述磁场发生器固定在所述基座。

可选地，所述基座至少部分地由导磁材料构造而成；并且/或者

所述磁场发生器至少部分地由永磁材料或者是能够产生磁场的通电线圈构造而成。

可选地，所述自动控制装置包括壳体，所述壳体套设在所述线圈部分和所述磁力部分的外侧，并与所述连接轴固定连接。

可选地，所述磁力部分与所述壳体固定连接。

可选地，所述磁力部分包括设置在所述线圈部分的外侧的外磁部分以及设置在所述线圈部分和所述连接轴之间的内磁部分。

可选地，所述导电线圈与所述磁场发生器在所述连接轴的径向方向上相对设置；并且/或者

所述磁场发生器在所述连接轴的周向方向上间隔设置。

可选地，所述自动控制装置还包括供电部分，所述供电部分固定设置在所述连接轴上，以用于为所述导电线圈供电。

可选地，所述自动控制装置还包括联接器，所述联接器设置在所述连接轴的端部，以用于连接外部旋转机械；并且/或者

所述连接轴构造为空心轴。

根据本发明的自动控制装置，能够连接至旋转机械的转动轴，该自动控制装置可以根据旋转机械的扭矩对线圈部分通入对应的电流，以使得自动控制装置输出一个与旋转轴的扭矩的波动频率一致且幅值相当但方向相反的扭矩，以抵消旋转机械引起的扭矩波动，减少因扭矩波动带来的扭振，同时减少其他振动，而且能够降低噪音，并减少安全隐患。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的第一实施方式的自动控制装置的结构图；

图2为图1中所示的自动控制装置的剖视图；以及

图3为根据本发明的第二实施方式的自动控制装置的剖视图。

附图标记说明：

100/200：自动控制装置 110：连接轴

121/221：芯体 122/222：导电线圈

131/231：外基座 132/232：外磁场发生器

141：内基座 142：内磁场发生器

150：壳体 160：弹性连接件

170：供电部分 180：联接器

190：轴承

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

本发明提供了一种用于抑制扭矩波动的自动控制装置，该自动控制装置能够连接至旋转机械的旋转轴，并能够通过输出扭矩以抑制该旋转轴带来的扭矩波动。以下，将参照图1至图3所示，对根据本发明的优选实施方式的自动控制装置进行详细说明。

在根据本发明的第一实施方式中，提供了一种自动控制装置，自动控制装置包括连接轴、线圈部分、磁力部分和控制部分。其中，连接轴能够连接至旋转机械的旋转轴，并能够输出扭矩，线圈部分绕连接轴的周向方向设置在连接轴的外侧，磁力部分沿连接轴的径向方向至少部分地设置在线圈部分的一侧，线圈部分和磁力部分通过弹性连接件连接，磁力部分能够产生磁场，控制部分用于向线圈部分提供电信号。示例性地，本实施方式中的线圈部分的两侧均设置有磁力部分。

而且，线圈部分和磁力部分中的一者与连接轴固定连接，线圈部分构造为在通电的状态下能够相对于磁力部分转动以使得连接轴向被连接的旋转轴输出扭矩。

具体地，磁力部分能够产生至少部分地沿连接轴的径向分布的磁感线，当连接轴连接至旋转轴并跟随旋转轴转动时，控制部分能够根据旋转轴的转动扭矩向线圈部分提供电信号，线圈部分通电，由于线圈部分和磁力部分中的一者与连接轴固定连接，线圈部分相对于磁力部分转动并切割磁感线，线圈部分与磁力部分之间产生相互作用力，使得连接轴能够向外输出与转动轴的扭矩相对应的扭矩，线圈部分相对于磁力部分做往复转动，由此可以减少旋转轴的扭矩波动带来的扭振。

根据本发明的自动控制装置，能够连接至旋转机械的转动轴，该自动控制装置可以根据旋转机械的扭矩对线圈部分通入对应的电流，以使得自动控制装置输出一个与旋转轴的扭矩的波动频率一致且幅值相当但方向相反的扭矩，以抵消旋转机械引起的扭矩波动，减少因扭矩波动带来的扭振，同时减少其他振动，而且能够降低噪音，并减少安全隐患。

如图1和图2所示，在本实施方式中，线圈部分包括芯体121和导电线圈122，导电线圈122以缠绕的方式固定在芯体121上。由此，能够增加线圈部分的结构强度，能够提高整个自动控制装置运行的稳定性。示例性地，导电线圈122的导线可以至少部分地沿连接轴110的轴向方向设置。

进一步地，磁力部分包括磁场发生器和基座，其中，磁场发生器能够产生磁场，基座构造为环状且套设在连接轴110的外侧，磁场发生器即固定在基座上。

优选地，基座至少部分地由导磁材料构造而成，以保证能够充分利用磁场发生器产生的磁场。示例性地，基座可以完全由导磁材料制成。

而且，磁场发生器需要能够产生稳定且有效的磁场，因此磁场发生器可以由永磁材料制成。当然，磁场发生器也可以由能够在通电状态下产生磁场的通电线圈构造而成。

自动控制装置100还包括壳体150，壳体150套设在线圈部分和磁力部分的外侧，以此对线圈部分和磁力部分起到保护的作用，并且壳体150与连接轴110固定连接，由此可以避免壳体150松动而脱落。

在本实施方式中，磁力部分设置在线圈部分的两侧，且磁力部分根据与线圈部分的相对位置分为外磁部分和内磁部分，其中，外磁部分设置在线圈部分的外侧，内磁部分则是设置在连接轴110和线圈部分之间，具体地，如图1和图2所示，基座包括外基座131和内基座141，磁场发生器包括外磁场发生器132和内磁场发生器142，相对应的，外磁部分包括外基座131和固定在外基座131上的外磁场发生器132，内磁部分则是包括内基座141和固定在内基座141上的内磁场发生器142。优选地，内磁场发生器142和外磁场发生器132相对设置。

相对设置的内磁场发生器142和外磁场发生器132可以以相互排斥的方式设置，此时，当导电线圈122通电时，沿连接轴110径向方向的芯体121的两侧的电流方向相反，即导电线圈122在外磁场发生器132产生的磁场中的电流与其在内磁场发生器142产生的磁场中的电流是相反的，根据安培定律可知，导电线圈122在两个磁场中受到的作用力沿连接轴110的周向方向且同向，形成了一个磁场力纯扭矩。此时，为了增加自动控制装置100输出的扭矩，需要增大导电线圈122受到的作用力，可以增加导电线圈122中的电流强度，也可以增加磁场发生器产生的磁场强度。

在本实施方式中，外磁场发生器132和内磁场发生器142均可以由高性能的稀土永磁钕铁硼磁铁构造而成，芯体121则可以采用高磁导率的软磁材料构造而成。此外，为了提高磁场的利用率，可以在芯体121不接触外磁场发生器132和内磁场发生器142的情况下减小芯体121与外磁场发生器132以及内磁场发生器142之间的间隙。

可以理解的是，当线圈部分相对于磁力部分转动时，弹性连接件160也会受到作用力而产生弹性变形。

此外，相对设置的内磁场发生器142和外磁场发生器132也可以以相互吸引的方式设置，此时，当导电线圈122通电时，沿连接轴110径向方向的芯体121的两侧的电流方向相反，即导电线圈122在外磁场发生器132产生的磁场中的电流与其在内磁场发生器142产生的磁场中的电流是相反的，根据安培定律可知，导电线圈122在两个磁场中受到的作用力沿连接轴110的周向方向且反向。

本实施方式中，自动控制装置100包括至少两个导电线圈122和至少两个磁场发生器。优选地，每一个导电线圈122可以对应两个磁场发生器。更优选地，导电线圈122和磁场发生器在连接轴110的径向方向上相对设置。例如，如图1和图2所示，自动控制装置100包括相对设置的6个导电线圈122和12个磁场发生器。

优选地，相对于线圈部分设置在一侧的磁场发生器和线圈部分均可以以等间隔的方式沿连接轴110的周向设置。可以理解的是，位于一侧的磁场发生器以间隔的方式设置相比于直接设置为连续的环状结构能够提供更加集中的磁场，以便于对导电线圈122提供更加集中的作用力，进一步保证了自动控制装置100的抑制扭矩波动的性能。而且，磁场发生器的尺寸规格较小，便于生产制造和更换，能够降低生产成本。

此外，相对于线圈部分设置在一侧的磁场发生器和线圈部分均以间隔的方式沿连接轴110的周向设置，能够减少导电线圈122的数量，节约成本，同时减少电流的损耗，而且能够获得更大的输出扭矩。

本实施方式中，外基座131与壳体150固定连接，外磁场发生器132设置在外基座131的内侧，示例性地，外磁场发生器132可以通过粘合剂或其他连接方式固定在外基座131上。内基座141与连接轴110固定连接，内磁场发生器142设置在内基座141的外侧。示例性地，内磁场发生器142也可以通过粘合剂或其他连接方式固定在内基座141上。

弹性连接件160能够连接线圈部分和磁力部分，具体地，如图1所示，弹性连接件160可以分别连接芯体121和外基座131。示例性地，弹性连接件160可以由弹簧构造而成。当然，弹性连接件160也可以由其他具有弹性作用力的连接件构造而成。

线圈部分与连接轴110可旋转地连接，本实施方式中，线圈部分中的芯体121可以通过轴承190与连接轴110可旋转连接。

此外，如图1所示，自动控制装置100还包括供电部分170，其中，供电部分170固定设置在连接轴110上以用于为导电线圈122供电。

进一步地，自动控制装置100还可以包括联接器180，联接器180设置在连接轴110的端部，以用于连接外部旋转机械的旋转轴。此外，连接轴110也可以构造为空心轴，即连接轴110沿其轴向方向的轴心处设置有通孔，自动控制装置100可以借助该通孔套设并固定在外部机械的旋转轴上。通过上述设置方式，自动控制装置100可以连接并固定在外部旋转机械的旋转轴上，由此当旋转轴旋转时能够起到抑制扭矩波动的作用。

如图3所示，在根据本发明的第二个实施方式中，自动控制装置200可以包括线圈部分和设置在线圈部分的外侧的磁力部分，线圈部分包括芯体211和通电线圈222，磁力部分包括外基座231和外磁场发生器232。具体地，该实施方式中同样包括壳体，壳体与连接轴固定连接，磁力部分也以固定的方式设置在壳体上。此外，线圈部分通过弹性连接件与磁力部分连接，线圈部分通过轴承与连接轴可旋转地连接，由此可以保证线圈部分能够和磁力部分做相对的往复转动。本实施方式中，当外部旋转机械的旋转轴旋转时，固定在旋转轴上的自动控制装置200也能够起到抑制扭矩波动的作用。

相对应的，在一个类似的未示出的第三实施方式中，自动控制装置可以包括线圈部分和设置在线圈部分的内侧的磁力部分。磁力部分与连接轴固定连接，线圈部分通过弹性连接件与磁力部分连接，线圈部分通过轴承与连接轴可旋转地连接。在该实施方式中，也可以保证线圈部分也能够和磁力部分做相对的往复转动，当外部旋转机械的旋转轴旋转时，固定在旋转轴上的自动控制装置也能够起到抑制扭矩波动的作用。

在未示出的第四个实施方式中，自动控制装置可以包括线圈部分和磁力部分。线圈部分与连接轴固定连接，磁力部分通过弹性连接件与线圈部分连接，磁力部分通过轴承与连接轴可旋转地连接。在该实施方式中，同样可以保证线圈部分也能够和磁力部分做相对的往复转动，当外部旋转机械的旋转轴旋转时，固定在旋转轴上的自动控制装置也能够起到抑制扭矩波动的作用。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种用于抑制扭矩波动的自动控制装置，其特征在于，所述自动控制装置包括：

连接轴；

线圈部分，所述线圈部分绕所述连接轴的周向方向设置；

磁力部分，所述磁力部分沿所述连接轴的径向方向至少设置在所述线圈部分的一侧，所述线圈部分和所述磁力部分通过弹性连接件连接，所述磁力部分能够产生磁场；以及

控制部分，所述控制部分用于向所述线圈部分提供电信号；

其中，所述线圈部分和所述磁力部分中的一者与所述连接轴固定连接，所述线圈部分构造为在通电的状态下能够相对于所述磁力部分转动以使得所述连接轴输出扭矩。

2.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于，所述线圈部分包括芯体，以及缠绕在所述芯体上的导电线圈。

3.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于，所述磁力部分包括能够产生磁场的磁场发生器以及套设在所述连接轴外侧的基座，所述磁场发生器固定在所述基座。

4.根据权利要求3所述的自动控制装置，其特征在于，

所述基座至少部分地由导磁材料构造而成；并且/或者

所述磁场发生器至少部分地由永磁材料或者是能够产生磁场的通电线圈构造而成。

5.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于，所述自动控制装置包括壳体，所述壳体套设在所述线圈部分和所述磁力部分的外侧，并与所述连接轴固定连接。

6.根据权利要求5所述的自动控制装置，其特征在于，所述磁力部分与所述壳体固定连接。

7.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于，所述磁力部分包括设置在所述线圈部分的外侧的外磁部分以及设置在所述线圈部分和所述连接轴之间的内磁部分。

8.根据权利要求2所述的自动控制装置，其特征在于，

所述导电线圈与所述磁场发生器在所述连接轴的径向方向上相对设置；并且/或者

所述磁场发生器在所述连接轴的周向方向上间隔设置。

9.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于，所述自动控制装置还包括供电部分，所述供电部分固定设置在所述连接轴上，以用于为所述导电线圈供电。

10.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于，

所述自动控制装置还包括联接器，所述联接器设置在所述连接轴的端部，以用于连接外部旋转机械；并且/或者

所述连接轴构造为空心轴。

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