CN201059334Y

CN201059334Y - 间隙控制型电磁动力吸振器

Info

Publication number: CN201059334Y
Application number: CNU2007200253265U
Authority: CN
Inventors: 宋方臻; 白城均
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: Jinan University; University of Jinan
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2017-07-20

Abstract

本实用新型涉及一种间隙控制型电磁动力吸振器，包括机械装置和控制系统，所述的机械装置包括导轨、直流电机、支架，和电磁铁，所述的直流电机主轴连接有丝杠螺纹副，丝杠与导轨平行，丝杠贯穿支承架，所述的电磁铁套装在转子径向外侧的通过弹簧连接支撑架。本实用新型采用间隙控制方法代替电流控制方法，减少了电路系统的复杂性；减小了因为电流变化引起的涡流产生的功耗和电磁铁本身的功耗；结构简单，操作灵活，实施方便，适宜推广应用。

Description

间隙控制型电磁动力吸振器

(一)技术领域

本实用新型涉及一种应用于转子减振装置，特别涉及一种能调节自身固有频率的间隙控制型电磁动力吸振器。

(二)背景技术

目前，公知的电磁式动力吸振器的工作原理是：首先根据传感器检测到外界激励力的频率，控制系统计算出电磁弹簧应该调整的刚度值，并把刚度值转变成对应的控制参数；然后由控制系统按照设计好的控制律，输出控制电流，改变电磁铁线圈电流的大小，把动力吸振器的固有频率调整为外界激励力频率，达到吸振的目的。它的机械结构简单，控制方便，但是由于采用控制电磁铁线圈电流方法，不可避免的增加了整个电磁系统的复杂性，而且当振动频率较高时，需要较大的控制电流，当振动频率不变而持续时间较长时，控制电流的持续时间与振动时间相等，以及由于电流的变化而引起涡流，增加了系统的功耗。

(三)发明内容

本实用新型为了解决现有的电流控制电磁动力吸振器电路系统结构复杂、吸振器功耗高等问题，提供一种结构简单、操作灵活，实施方便的间隙控制型电磁动力吸振器。

本实用新型是通过以下措施来实现的：一种间隙控制型电磁动力吸振器，包括机械装置和控制系统，所述的机械装置包括电机、由电机带动作直线运动的支承架、安装在支撑架内部的电磁铁和套装电磁铁内部的转子。

为了方便调整电磁铁和转子的间隙和磁力，电磁铁与转子的配合面为锥形。

本实用新型的更进一步改进之处之于：所述的电磁铁轴向表面设有多个沿周向分布的半球形凹槽，每个凹槽内有一滚珠，滚珠与凹槽内表面和支撑架左、右侧壁接触。

所述的凹槽数目至少为4个。

所述的支承架包括下底板，左侧板，右侧板与上底板构成四边形结构，其中下底板横截面为“凸”型结构。

所述的直流电机主轴连接有丝杠螺纹副，丝杠贯穿支承架，支撑架通过弹簧与电磁铁相连接。

所述的转子安装有轴承，轴承固定在轴承座和轴承座盖内部，轴承座径向通过弹簧与电磁铁相连。

本实用新型的工作原理：一种间隙控制型电磁动力吸振器，在结构上，它没有采用已有电磁动力吸振器的柱形结构形式，而是采用锥形的形式，在实现方法上，是通过调整电磁动力吸振器磁极与转子表面间隙的方法，来改变电磁动力吸振器的刚度，从而改变其固有频率，达到动力吸振的目的，其实现依据如下：当电流不变，系统阻尼很小，以致可以忽略不计时，电磁动力吸振器的数学模型为

m \overset{\cdot \cdot}{x} + kx = - k_{x} x,

即

m \overset{\cdot \cdot}{x} + (k + k_{x}) x = 0,

可得到固有频率

ω_{0} = \sqrt{\frac{k + k_{x}}{m}},

其中，k为电磁动力吸振器与转子间的支承的刚度，

k_{x} = - \frac{μ_{0} A N^{2} I_{0}^{2}}{x_{0}^{3}}

为其位移刚度，m电磁动力吸振器的质量，μ₀为真空中的磁导率、I₀为电磁铁中电流、A为磁路有效面积、N为电磁铁线圈匝数。当以上各参数不变时，通过改变电磁动力吸振器磁极与转子表面间隙x₀，可以达到改变电磁动力吸振器固有频率的目的，进一步达到吸振的目的，根据锥形结构的特点，即当转子与电磁铁的轴向相对位置改变时，转子表面与电磁铁磁极的法向间隙也随之改变。

本实用新型的有益效果：

1.采用间隙控制方法代替电流控制方法，减少了电路系统的复杂性；

2.克服了因为电流控制带来的噪声，减小了因为电流变化引起的涡流产生的功耗和电磁铁本身的功耗；

3.结构简单，操作灵活，实施方便，适宜推广应用。

(四)附图说明

下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明。

图1是本实用新型间隙控制型电磁动力吸振器的结构简图。

图2是图1中的电磁铁的A--A剖视图。

图3是图1中I部分的局部放大结构图。

图中1.电机，2.连轴器，3.导轨，4.下底板，5.丝杠，6.左侧板，7.转子，8.右侧板，9.弹簧，10.滚珠，11.电磁铁，12.弹簧，13.轴承，14.轴承座，15.垫片，16.螺钉，17.轴承座盖。

(五)具体实施方式

一种间隙控制型电磁动力吸振器，包括机械装置和控制系统，如图1.2.3所示的机械装置包括直流电机1、由直流电机1带动作直线运动的支承架、安装在支承架内部的电磁铁11和套装在电磁铁11内部的转子7，所述的电磁铁11与转子的配合面采用锥形结构形式即电磁铁磁极与转子表面相对于转子轴线有一定的锥角。

所述的电磁铁11轴向表面设有多个沿周向分布的半球形凹槽，每个凹槽内有一滚珠10，滚珠10与凹槽内表面和支撑架左、右内侧壁接触。所述的凹槽数目至少为4个。

所述的支承架包括下底板4，左侧板6，右侧板8与上底板构成四边形结构，其中下底板4横截面为“凸”型结构。

本实用新型的安装方式为：如图1.2所示直流电机1安装在基础上，电机1的输出端通过连轴器2连接丝杠5的一端，丝杠5贯穿支撑架的下底板4，丝杠5通过安装于基础上的机械轴承支撑，导轨3与丝杠5平行布置且贯穿支撑架的下底板4，为防止支撑架翻转，导轨3的数目为2，导轨3两端固定安装于基础之上，支撑架的下底板4通过螺栓与左侧板6，右侧板8连接构成四边形结构，电磁铁11通过弹簧9与支撑架连接，且套装在转子7径向外侧，弹簧9沿转子7径向均匀布置，数目为2的倍数，电磁铁11轴向表面设有沿周向分布的半球形凹槽，凹槽数目至少为4个，凹槽内放置有滚珠10，滚珠10与凹槽内表面和左侧板6，右侧板8接触。

如图3所示转子7末端安装有轴承13，轴承13由轴承座14、垫片15，螺钉16，轴承座盖17固定，轴承座14径向通过弹簧12与电磁铁11相连，弹簧12沿转子7径向均匀布置，数目为2的倍数。

控制系统部分包括控制器、传感器、放大器，传感器安装于转子径向外侧临近转子锥形凸肩处，传感器连接放大器，放大器连接A/D转换器，A/D转换器连接到计算机，计算机通过D/A转换器连接电机控制器，电机控制器通过放大器连接直流电机1。

操作时传感器通过放大器和A/D转换器把转子的振动信息传到计算机，计算机将这些信号处理后，通过D/A转换器和电机控制器，控制直流电机1的运行，直流电机1带动丝杠5使电磁铁11沿转子7轴向往复运动，改变电磁铁11与转子7表面间的间隙，使电磁动力吸振器的固有频率与转子的振动频率相等，达到动力吸振的目的。

Claims

1.一种间隙控制型电磁动力吸振器，包括机械装置和控制系统，其特征在于：所述的机械装置包括电机(1)、由电机(1)带动作直线运动的支承架、安装在支承架内部的电磁铁(11)和套装在电磁铁(11)内部的转子(7)，所述的电磁铁(11)与转子的配合面为锥形。

2.根据权利要求1所述的间隙控制型电磁动力吸振器，其特征在于：所述的电磁铁(11)轴向表面设有多个沿周向分布的半球形凹槽，每个凹槽内有一滚珠(10)，滚珠(10)与凹槽内表面和支承架左、右内侧壁接触。

3.根据权利要求2所述的间隙控制型电磁动力吸振器，其特征在于：所述的凹槽数目至少为4个。

4.根据权利要求1或2所述的间隙控制型电磁动力吸振器，其特征在于：所述的支承架包括下底板(4)、左侧板(6)、右侧板(8)与上底板构成四边形结构，其中下底板(4)横截面为“凸”型结构。

5.根据权利要求1所述的间隙控制型电磁动力吸振器，其特征在于：所述的直流电机(1)主轴连接有丝杠螺纹副，丝杠(5)贯穿支承架，支撑架通过弹簧与电磁铁相连接。

6.根据权利要求1所述的间隙控制型电磁动力吸振器，其特征在于：所述的转子(7)安装有轴承(13)，轴承(13)固定在轴承座(14)和轴承座盖(17)内部，轴承座(14)径向通过弹簧与电磁铁相连。