CN211134523U - 一种带有线性振动电机的周期结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种带有线性振动电机的周期结构，包括板基体，按照周期性或者拟周期性排列嵌入在所述基体中m行n列的线性振动电机，以及包裹在线性振动电机外侧的一层软材料；当采用凸起型的方式时，由软材料和线性振动电机堆叠成一个散射体振子，在板基体上按照周期性或者拟周期性凸起设置m行n列这样的散射体振子，其中线性振动电机由定子、转子和滑轨等组成。周期结构具有带隙特性，其中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。因此通过调节线性电机的振动频率，可以实现对周期结构带隙范围的主动控制。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线性振动电机的周期结构。属于抗振材料制造的技术领域。
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。
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。
线性电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。线性电机也称直线电机，线性马达，直线马达，推杆马达。最常用的直线电机类型是平板式和U型槽式和管式。线圈的典型组成是三相，由霍尔元件实现无刷换相。线性电机的工作原理为：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。
通过改变线性电机的振动频率，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线性振动电机的周期结构，通过周期性嵌入带有包裹层的线性电机，或者周期性设置凸起的由软材料和线性电机组成的散射体振子，并调节线性电机的振动频率，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线性振动电机的周期结构，该周期结构包括板基体，线性电机，以及在线性电机外包裹的一层软材料，其中线性电机和软材料在板基体上嵌入设置m行n列，构成m行n列周期结构；线性电机由定子、动子和滑轨组成。
所述的线性电机和软材料堆叠成一个散射体振子，在基体板上凸起设置m行n列这样的散射体振子，这样设置的形式为凸起型；同时凸起的散射体振子为单侧或者双侧布置。
所述的线性电机为圆柱形、长方体形，当采用嵌入型时，所述环状包裹的软材料的内圈形状和线性电机相同，而外圈形状是圆形，矩形；当采用凸起型时，软材料和线性电机的几何形状相同，高度相同或不同，软材料设置在线性电机的下方。
所述的m行n列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。
所述线性振动电机的轴线布置方向与板基体的法线方向成0～90度。
所述各个线性振动电机的振动频率可调；所有电机振动频率相同，或在行或者列方向上振动频率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、聚氨酯等材料；软材料是橡胶或聚氨酯高分子材料。
当采用凸起型时，基体板与软材料粘贴，软材料与线性振动电机粘贴。
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。同时制作方便，便于标准化生产。
2)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。而这种带有线性电机的周期结构能够通过调节振动频率实现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线性电机的周期结构图；
图2为本实用新型嵌入型的周期结构的单胞图；
图3为本实用新型线性电机的结构示意图；
图4为本实用新型线性电机和软材料层均为长方体形且单胞按照正三角形排列的周期结构图；
图5为本实用新型凸起型的带有线性电机的周期结构图；
图6为本实用新型凸起型的周期结构的单胞图；
图7为本实用新型凸起型的双侧带有线性电机的周期结构图；
图中有：板基体1、软材料层2、线性振动电机3、定子3-1、动子3-2。
具体实施方式
本实用新型的形成方法如下：
m行n列的线性振动电机按照周期性或者拟周期性排列嵌入在基体板中；同时线性振动电机外面还包裹一层软材料，形成嵌入型的周期振动结构。也可以由软材料和线性振动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。形成凸起型的带有线性振动电机的周期结构。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线性振动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。
线性电机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。各个线性振动电机的振动频率可调，可以所有电机振动频率相同，也可以在行或者列方向上振动频率按照某一函数规律逐渐变化。基体板的材料可以是金属、混凝土、陶瓷、纤维增强复合材料或橡胶、聚氨酯等材料。软材料可以是橡胶或聚氨酯等高分子材料。
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所示，本实施例为一种带有线性振动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3线性振动电机由定子、动子、滑轨等组成。
实施例2：
如图3、4所示，本实施例为一种带有线性振动电机的嵌入型周期结构，图4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列的线性振动电机，线性电机和包裹的软材料均为长方体形，图3线性振动电机由定子、动子、滑轨等组成。
实施例3：
如图3、5、6、7所示，本实施例为一种带有线性振动电机的凸起型周期结构，线性振动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5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3线性振动电机由定子、动子、滑轨等组成。图7为在板基体的两侧布置这样的散射体振子的周期结构。
线性电机的工作原理为：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。通过改变线性电机的振动频率，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)
1.一种带有线性振动电机的周期结构，其特征在于，该周期结构包括板基体(1)，线性电机(3)，以及在线性电机(3)外包裹的一层软材料(2)，其中线性电机(3)和软材料(2)在板基体(1)上嵌入设置m行n列，构成m行n列周期结构；线性电机(3)由定子(3-1)、动子(3-2)和滑轨组成。
2.根据权利要求1所述的一种带有线性振动电机的周期结构，其特征在于，所述的线性电机(3)和软材料(2)堆叠成一个散射体振子，在板基体(1)上凸起设置m行n列这样的散射体振子，这样设置的形式为凸起型；同时凸起的散射体振子为单侧或者双侧布置。
3.根据权利要求1所述的一种带有线性振动电机的周期结构，其特征在于，所述的线性电机(3)为圆柱形、长方体形，当采用嵌入型时，所述的软材料(2)的内圈形状和线性电机(3)相同，而外圈形状是圆形，矩形；当采用凸起型时，软材料(2)和线性电机(3)的几何形状相同，高度相同或不同，软材料(2)设置在线性电机(3)的下方。
4.根据权利要求1所述的一种带有线性振动电机的周期结构，其特征在于，所述的m行n列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或正三角形。
5.根据权利要求1所述的一种带有线性振动电机的周期结构，其特征在于，所述线性电机(3)的轴线布置方向与板基体(1)的法线方向成0～90度。
6.根据权利要求1所述的一种带有线性振动电机的周期结构，其特征在于，所述线性电机(3)的振动频率可调；所有电机振动频率相同，或在行或者列方向上振动频率按照某一函数规律逐渐变化。
7.根据权利要求1所述的一种带有线性振动电机的周期结构，其特征在于，板基体(1)的材料是金属、混凝土、陶瓷、纤维增强复合材料或橡胶、聚氨酯材料；软材料(2)是橡胶或聚氨酯高分子材料。
8.根据权利要求1所述的一种带有线性振动电机的周期结构，其特征在于，当采用凸起型时，板基体(1)与软材料(2)粘贴，软材料(2)与线性电机(3)粘贴。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921452546.5U CN211134523U (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种带有线性振动电机的周期结构 |
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| CN201921452546.5U CN211134523U (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种带有线性振动电机的周期结构 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN211134523U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110449334A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-15 | 东南大学 | 一种带有线性振动电机的周期结构 |
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2019
- 2019-09-03 CN CN201921452546.5U patent/CN211134523U/zh active Active
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| CN110449334A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-15 | 东南大学 | 一种带有线性振动电机的周期结构 |
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