CN210632407U - 一种带有偏心轮电机的周期结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种带有偏心轮电机的周期结构，包括板基体，以及按照周期性或者拟周期性排列嵌入在所述基体中m行n列的偏心轮电机，在偏心轮电机的外侧还包裹有一层软材料；或者在板基体上按照周期性或者拟周期性凸起设置m行n列的由软材料和偏心轮电机堆叠成的散射体振子，其中偏心轮电机由偏心轮、微型旋转电机和引线组成。通过调节偏心轮的转速从而改变散射体的振动频率，可以实现对周期结构带隙范围的主动控制。与传统的隔振相比，这种周期结构可实现结构与隔振系统的一体化设计，并且具有质量轻、隔振频率宽、实时主动控制等优点，在工程隔振领域具有广泛的应用前景。对波导，声波过滤器等领域具有重要价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种周期结构,特别是涉及一种带有偏心轮电机的周期结构。
背景技术
周期结构，又称声子晶体，声子晶体的概念由光子晶体衍生而来，在声子晶体中，弹性常数和密度不同的材料周期的进行排列,相互之间连通的材料称为基体,不连通的材料称为散射体。振动通常是以弹性波的形式在周期结构中传播，弹性波带隙又可称为振动带隙。周期结构的弹性波带隙可用于减振，一方面可以为高精度加工系统提供一定频率范围内的无振动加工环境，保证较高的加工精度要求；另一方面可以为特殊精密仪器或设备提供一定频率范围内的无振动工作环境，提高工作精度和可靠性，同时延长其使用寿命。噪声在周期结构中同样以弹性波的形式传播，因此利用周期结构的带隙特性，可以设计制造出新的隔声降噪材料。这种材料既可以在噪声的传播途中隔离噪声，又可以在噪声源处控制噪声。
根据带隙频率所对应的波长与晶格常数的比例关系，带隙可以分为Bragg散射型(带隙频率所对应的波长与晶格常数处于同一量级)和局域共振型(带隙频率所对应的波长远大于晶格常数)。局域共振机理认为，在特定频率的弹性波激励下，各个散射体产生共振，并与弹性波长波行波相互作用，从而抑制其传播。由于局域共振带隙的产生取决于散射体自身共振特性与基体中长波行波的相互作用，因此，其带隙频率与单个散射体固有的振动特性密切相关。
微型振动马达是属于直流有刷电机，马达轴上面有一个偏心轮，当马达转动的时候，偏心轮的圆心质点不在电机的转心上，使得马达处于不断的失去平衡状态，由于惯性作用引起震动。通过改变偏心轮的转速从而改变散射体的振动频率，与基体中长波行波相互作用，可以实现对带隙范围的主动控制。与传统的隔振相比，这种周期结构可实现结构与隔振系统的一体化设计，并且具有质量轻、隔振频率宽、实时主动控制等优点，在工程隔振领域具有广泛的应用前景。
发明内容
技术问题：本实用新型的目的是提供一种带有偏心轮电机的周期结构，通过周期性嵌入带有包裹层的偏心轮电机，或者周期性设置凸起的由软材料和偏心轮电机组成的散射体振子，并调节偏心轮电机的转速，改变散射体的振动频率，从而实现对带隙范围的主动控制。
技术方案：本实用新型是一种带有偏心轮电机的周期结构，该周期结构包括基体板，以及按照周期性或者拟周期性排列嵌入在所述基体板中m行n列的偏心轮电机，在偏心轮电机的外侧还环状包裹有一层软材料，构成嵌入型结构的周期结构。
所述偏心轮电机和软材料还能堆叠成一个散射体振子，即软材料位于基体板的表面，偏心轮电机位于软材料上，在基体板上凸起设置m行n列这样的散射体振子，构成凸起型结构；同时凸起的散射体振子为单侧或者双侧布置在基体板的表面。
所述周期结构当采用嵌入型结构时，所述环状包裹的软材料的外圈形状是圆形、长方形或者其他多边形，内圈形状为和偏心轮电机尺寸相配的圆形；当采用凸起型结构时，软材料为半径和偏心轮电机相同的圆柱形。
所述周期结构，组成周期结构的最小的重复单元叫做单胞，各单胞之间的排列形状是正方形，正三角形或其他多边形。
所述偏心轮电机轴线的布置方向与板基体的法线方向成0～90度的任一角度。
所述各个偏心轮电机的转速可调，所有电机转速相同或在行或者列方向上转速按照某一函数规律逐渐变化。
所述基体板的材料是金属、混凝土、陶瓷、纤维增强复合材料或橡胶或聚氨酯；软材料是橡胶或聚氨酯。
所述周期结构采用凸起型结构时，基体板和软材料以及偏心轮电机之间采用粘贴的连接方式。
所述偏心轮电机由偏心轮、微型旋转电机和引线组成；偏心轮位于微型旋转电机的转轴上，引线位于微型旋转电机的下部。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：
1)传统基于布拉格散射型的周期结构想要达到理想的低频隔振范围往往尺寸过大，而该结构基于局域共振机理，在有限的尺寸下能够实现低频的减振降噪，更有利于实际应用。
2)传统的弹性波或声波校准元件尺寸大且造价高，使用该周期结构则可以减小尺寸，降低造价。同时制作方便，便于标准化生产。
3)目前大部分的周期结构减振器件大多采用的是被动控制，即结构一经确定，其具有的衰减频率范围也随之确定，想要再扩大或者改变带隙范围比较困难。而这种带有偏心轮电机的周期结构能够实现实时对带隙范围的主动控制。
附图说明
图1为本实用新型嵌入型的带有偏心轮电机的周期结构图；
图2为本实用新型嵌入型的周期结构的单胞图；
图3为本实用新型嵌入型的周期结构的单胞的爆炸图；
图4为本实用新型偏心轮电机的结构图；
图5为本实用新型软材料外圈为正方形且单胞按照正三角形排列的周期结构图；
图6为本实用新型凸起型的带有偏心轮电机的周期结构图；
图7为本实用新型凸起型的周期结构的单胞图；
图8为本实用新型凸起型的双侧带有偏心轮电机的周期结构图；
图中有：板基体1、软材料层2、偏心轮电机3、偏心轮3-1、微型旋转电机3-2、引线3-3。
具体实施方式
本实用新型的形成方法如下：
m行n列的偏心轮电机按照周期性或者拟周期性排列嵌入在基体板中；同时偏心轮电机外面还包裹一层软材料，形成嵌入型的周期振动结构。也可以由软材料和偏心轮电机堆叠成一个散射体振子，在基体板上周期性或者拟周期性的布置这样的振子。形成凸起型的带有偏心轮电机的周期结构。凸起的散射体振子可以单侧或者双侧布置。此时，基体板和软材料以及偏心轮电机之间采用粘贴的连接方式。周期结构各个单胞之间排列的形状可以是正方形，三角形或其他多边形。
偏心轮电机轴线的布置方向可以与板基体的法线方向成0～90度的任一角度。各个偏心轮电机的转速可调，可以所有电机转速相同，也可以在行或者列方向上转速按照某一函数规律逐渐变化。基体板的材料是金属、混凝土、陶瓷、纤维增强复合材料或橡胶或聚氨酯，软材料是橡胶或聚氨酯。
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步详细说明：
实施例1：
如图1、2、3、4所示，本实施例为一种带有偏心轮电机的嵌入型周期结构，图1各单胞之间采用正方形晶格的排列方式，晶格常数设置为a1，嵌入m排n列的偏心轮电机，外面包裹一层圆环状的软材料，图4偏心轮电机由偏心轮、微型旋转电机、引线等组成。
实施例2：
如图2、3、4、5所示，本实施例为一种带有偏心轮电机的嵌入型周期结构，图5各单胞之间采用正三角形晶格的排列方式，晶格常数设置为a1，嵌入m排n列的偏心轮电机，外面包裹一层环状的软材料，软材料的外圈为正方形，内圈为圆形，图4偏心轮电机由偏心轮、微型旋转电机、引线等组成。
实施例3：
如图4、6、7、8所示，本实施例为一种带有偏心轮电机的凸起型周期结构，偏心轮电机和软材料层堆叠成一个散射体振子，凸起设置m排n列这样的散射体振子，图6各单胞之间采用正方形晶格的排列方式，晶格常数设置为a1，图4偏心轮电机由偏心轮、微型旋转电机、引线等组成。图8为在板基体的两侧布置这样的散射体振子的周期结构。
微型振动马达是属于直流有刷电机，马达轴上面有一个偏心轮，当马达转动的时候，偏心轮的圆心质点不在电机的转心上，使得马达处于不断的失去平衡状态，由于惯性作用引起震动。通过改变偏心轮的转速从而改变散射体的振动频率，与基体中长波行波相互作用，可以实现对带隙范围的主动控制。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种带有偏心轮电机的周期结构，其特征在于，该周期结构包括基体板(1)，以及按照周期性或者拟周期性排列嵌入在所述基体板(1)中m行n列的偏心轮电机(3)，在偏心轮电机的外侧还环状包裹有一层软材料(2)，构成嵌入型结构的周期结构。
2.根据权利要求1所述的一种带有偏心轮电机的周期结构，其特征在于，所述偏心轮电机(3)和软材料(2)还能堆叠成一个散射体振子，即软材料(2)位于基体板(1)的表面，偏心轮电机(3)位于软材料(2)上，在基体板(1)上凸起设置m行n列这样的散射体振子，构成凸起型结构；同时凸起的散射体振子为单侧或者双侧布置在基体板(1)的表面。
3.根据权利要求1或2所述的一种带有偏心轮电机的周期结构，其特征在于，所述周期结构当采用嵌入型结构时，所述环状包裹的软材料(2)的外圈形状是圆形、长方形或者其他多边形，内圈形状为和偏心轮电机(3)尺寸相配的圆形；当采用凸起型结构时，软材料(2)为半径和偏心轮电机(3)相同的圆柱形。
4.根据权利要求1所述的一种带有偏心轮电机的周期结构，其特征在于，所述周期结构，组成周期结构的最小的重复单元叫做单胞，各单胞之间的排列形状是正方形，正三角形或其他多边形。
5.根据权利要求1所述的一种带有偏心轮电机的周期结构，其特征在于，所述偏心轮电机(3)的布置方向与基体板(1)的法线方向成0～90度的任一角度。
6.根据权利要求1所述的一种带有偏心轮电机的周期结构，其特征在于，所述基体板(1)的材料是金属、混凝土、陶瓷、纤维增强复合材料或橡胶或聚氨酯；软材料(2)是橡胶、环氧树脂或聚氨酯。
7.根据权利要求3所述的一种带有偏心轮电机的周期结构，其特征在于，所述周期结构采用凸起型结构时，基体板(1)和软材料(2)以及偏心轮电机(3)之间采用粘贴的连接方式。
8.根据权利要求1所述的一种带有偏心轮电机的周期结构，其特征在于，所述偏心轮电机(3)由偏心轮(3-1)、微型旋转电机(3-2)和引线(3-3)组成；偏心轮(3-1)位于微型旋转电机(3-2)的转轴上引线(3-3)位于微型旋转电机(3-2)的下部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920959885.6U CN210632407U (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种带有偏心轮电机的周期结构 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201920959885.6U Active CN210632407U (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种带有偏心轮电机的周期结构 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN210632407U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110369249A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-10-25 | 东南大学 | 一种带有偏心轮电机的周期结构 |
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2019
- 2019-06-25 CN CN201920959885.6U patent/CN210632407U/zh active Active
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| CN110369249A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-10-25 | 东南大学 | 一种带有偏心轮电机的周期结构 |
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