CN201078433Y - 电磁动力吸振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁动力吸振器，包括机械部分和控制部分，所述的机械部分包括通过轴承安装在转子外边的铁芯，位于铁芯周围的多个电磁铁，所述的铁芯通过弹性元件与电磁铁相连；所述的弹性元件为呈环形布置的片弹簧；所述的电磁铁呈环形均匀布置。本实用新型的转子和铁芯为被吸振元件，电磁铁作为吸振元件，弹性元件提供转子与电磁铁之间的主刚度，电磁力提供附加的刚度，铁芯和电磁铁间的总刚度为两个刚度之和，通过调整电磁铁线圈电流可改变附加的刚度，可进一步根据转子的振动频率来调整铁芯与电磁铁间的总刚度，达到动力吸振的效果；结构简单、实施方便、成本低廉、适宜推广应用。

Description

电磁动力吸振器

(一)技术领域

本实用新型涉及吸振装置技术领域，特别涉及一种用于由于不平衡及外界载荷所引起的转子振动控制的电磁动力吸振器。

(二)背景技术

公知的质量为M的单自由度弹簧阻尼系统，当受到频率为ω简谐力时，会产生强迫振动，在阻尼很小以致可以忽略不计的情况下，其强迫振动的振幅为 $A=X_{\mathrm{st}}/(1-\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{{\mathrm{\Ω}}_0^2}),$ 其中，A为强迫振动的振幅，ω为激振力的频率，X_st＝F₀/K为弹簧在力F₀下的静态位移，K为弹簧的刚度系数， ${\mathrm{\Ω}}_0=\sqrt{K/M}$ 为系统的固有频率。

从上面的分析可知，当激振力频率ω接近或等于系统的固有频率Ω₀时，系统的振幅很大。在这种情况下，在该质量弹簧系统上再附加一个无阻尼的质量弹簧系统，设附加系统的刚度为k，质量为m，则所附加的系统的固有频率为 ${\mathrm{\ω}}_0=\sqrt{k/m},$ 在附加了弹簧质量系统后，原单自由度系统中M的振幅为 $A_1=X_{\mathrm{st}}(1-\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{{\mathrm{\ω}}_0^2})/[(1+\frac{k}{K}-\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{{\mathrm{\Ω}}_0^2})(1-\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{{\mathrm{\ω}}_0^2})-\frac{k}{K}],$ 从上面可以看出来，当所附加的质量弹簧系统的固有频率ω₀等于激振力频率ω时，系统中质量M的振幅变为零。所加的质量弹簧系统也就是一般的力吸振器，加上吸振器过后，质量M在ω＝Ω₀处完全没有振动，但却使原来的单自由度系统变为二自由度系统，因而具有两个固有频率，当激振力频率等于任意一固有频率时还是会产生共振，因此，当激振力频率在较大的范围内改变时，则动力吸振器的作用只是将具有一个共振频率的振系改变为具有两个共振频率的振系，而起不到吸振的作用。

许多旋转机械的转子，由于材质不均、形状不对称以及加工装配误差等原因，不可避免的存在着偏心，同时转子在工作过程中也还可能产生热变形以及磨损和介质的粘附等现象，这些都会导致实际转子的惯性主轴偏离其旋转轴，产生不平衡力，从而引起转子的扰曲和内应力，使转子产生与振动频率与转速有关的强迫振动，对机械的正常运转产生恶劣的影响，甚至产生严重的安全事故。因此需要对转子的振动进行有效的控制，动力吸振器是使用广泛的吸振装置，可传统的动力吸振器为纯机械装置，只能是被动吸振，而转子的不平衡力随其转速变化，这就要求动力吸振器的参数能随振动情况的变化而调整，因而传统的动力吸振器已经不能满足需要，已有的用于转子振动控制的电磁式作动器，刚度全部由电磁力提供，当需要的刚度较大时，所需要的电流较大，会增加系统的功耗，而且在断电情况下转子与振动器，会产生接触或碰撞，发生安全事故。

(三)发明内容

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种吸振频率可以随转子的振动频率改变，功耗小，实施方便的电磁动力吸振器。

本实用新型是通过以下措施来实现的：一种电磁动力吸振器，包括机械部分和控制部分，所述的机械部分包括通过轴承安装在转子外边的铁芯，位于铁芯周围的多个电磁铁，所述的铁芯通过弹性元件与电磁铁相连。

所述的弹性元件为金属弹簧或橡胶弹簧。

本实用新型的进一步改进之处在于：所述的弹性元件为呈环形布置的片弹簧。

本实用新型的更进一步改进之处在于：所述的电磁铁呈环形均匀布置。

所述的控制部分包括位于转子上的传感器，与传感器相连的控制器、与控制器相连的放大器。

本实用新型的工作原理：

转子和铁芯为被吸振元件，电磁铁作为吸振元件，弹性元件提供转子与电磁铁之间的主刚度，电磁力提供附加的刚度，铁芯和电磁铁间的总刚度为两个刚度之和，当转子振动时，传感器检测转子的振动频率，控制器根据检测到的频率调节电磁铁中电流，通过电流的改变来调整铁芯与动力吸振器间的附加刚度，进一步调整铁芯与电磁铁间的总刚度，使动力吸振器的固有频率与转子的振动频率相等，达到动力吸振的效果。

本实用新型的有益效果：

1.当转子的振动频率变化时，可以通过调整电磁铁电流的方法达到宽频吸振。转子外安装铁芯，可以避免由于转子旋转所带来的对电磁铁性能的影响。

2.弹性元件提供主刚度，而电磁力提供附加刚度，当弹性元件的刚度选取得当时，所需要的附件刚度的值可以较小，即所需要的线圈电流较小，这样可以减少系统的功耗。

3.结构简单、实施方便、成本低廉、适宜推广应用。

(四)附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

图1本实用新型的原理示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为图2的左视示意图。

图中1电磁铁，2弹性元件，3铁芯，4轴承，5转子。

(五)具体实施方式

如图1.2.3所示的一种电磁动力吸振器，包括通过轴承4安装在转子5外边的铁芯3，位于铁芯3周围的多个电磁铁1，所述的铁芯3通过弹性元件2与电磁铁1相连。

所述的电磁铁1呈环形均匀布置，所述的弹性元件2为呈环形布置的片弹簧。

所述的控制部分包括位于转子上的传感器，与传感器相连的控制器、与控制器相连的放大器。

安装时在转子5外面安装轴承4，轴承4的外圈安装铁芯3内，铁芯3的两端分别通过片弹簧与电磁铁1相连，片弹簧外圈与电磁铁1两端侧面固定，内圈与铁芯3相连。

工作时，只要给电磁铁1通入电流，并根据需要控制电流的大小，便可实现电磁动力吸振的功能。

Claims (4)

1.一种电磁动力吸振器包括机械部分和控制部分，其特征在于：所述的机械部分包括通过轴承(4)安装在转子(5)外边的铁芯(3)，位于铁芯(3)周围的多个电磁铁(1)，所述的铁芯(3)通过弹性元件(2)与电磁铁(1)相连。

2.根据权利要求1所述的电磁动力吸振器，其特征在于：所述的弹性元件(2)为金属弹簧或橡胶弹簧。

3.根据权利要求1所述的电磁动力吸振器，其特征在于：所述的弹性元件(2)为呈环形布置的片弹簧。

4.根据权利要求1所述的电磁动力吸振器，其特征在于：所述的电磁铁(1)呈环形均匀布置。

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