DE102004043664A1

DE102004043664A1 - Oscillating force generator for use in e.g. helicopter, has coil arrangements for permanent magnet rotors and regulating and controlling device producing control signals such that sum of mass forces of rotors provide force progression

Info

Publication number: DE102004043664A1
Application number: DE200410043664
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.rer.nat. Jänker
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: DE102004043664B4

Abstract

The generator (10) has permanent magnet rotors (11-14), and a drive coupled to the rotors. Coil arrangements are provided for the rotors and permanent magnets (15-18) are arranged at the rotors to produce magnetic rotary fields that drive the rotors. A regulating and controlling device produces control signals such that sum of mass forces of the rotors provide force progression.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungskraftgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a vibration generator according to the preamble of claim 1.

Ein Schwingungskraftgenerator der beschriebenen Art umfasst exzentrisch gelagerte umlaufende Massen, einen mit den umlaufenden Massen gekoppelten Antrieb und eine Regel- und Steuereinrichtung, auf welche ansprechend die umlaufenden Massen durch den Antrieb im Sinne einer Erzeugung periodischer Massenkräfte rotierend bewegt werden. Ein solcher Schwingungskraftgenerator kann unter anderem für die Realisierung aktiver Schwingungsreduktionssysteme eingesetzt werden, insbesondere bei Luftfahrzeugen für die Reduktion von Schwingungsbelastungen in einer Hubschrauberzelle.One Vibration generator of the type described comprises eccentric stored circulating masses, one coupled with the circulating masses Drive and a control and regulating device, which is appealing the circulating masses by the drive in the sense of a generation periodic mass forces be moved in rotation. Such a vibration generator can for, among other the implementation of active vibration reduction systems used especially for aircraft for the reduction of vibration loads in a helicopter cell.

Ein Schwingungskraftgenerator dieser Art ist aus der DE 196 38 695 A1 bekannt. Dieser bekannte Schwingungskraftgenerator umfasst zwei exzentrisch gelagerte Massen, welche an parallel zueinander angeordneten Achsen umlaufend gelagert sind und über eine Umfangsverzahnung miteinander in Eingriff stehen. Mittels eines solchen Schwingungskraftgenerators kann an einem vorgegebenen Ort der Hubschrauberzelle eine individuelle Kraft mit fester Amplitude und variabler Phase erzeugt werden. Mittels mehrerer derartiger Schwingungskraftgeneratoren, die an beabstandeten Orten in der Hubschrauberzelle angeordnet sind, kann unter Vereinigung der Kräfte der einzelnen Schwingungskraftgeneratoren eine resultierende Schwingungskraft mit steuerbarer Amplitude erzeugt werden.A vibration generator of this kind is from the DE 196 38 695 A1 known. This known vibrational force generator comprises two eccentrically mounted masses which are circumferentially mounted on mutually parallel axes and are engaged with each other via a circumferential toothing. By means of such a vibration generator, an individual force of fixed amplitude and variable phase can be generated at a predetermined location of the helicopter cell. By means of a plurality of such vibratory force generators, which are arranged at spaced locations in the helicopter cell, a resultant oscillating force can be generated with controllable amplitude by combining the forces of the individual vibrational force generators.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Schwingungskraftgenerator zu schaffen, welcher kompakt aufgebaut und effizient ist und mit dem eine Schwingungskraft erzeugt werden kann, deren Amplitude, Frequenz und Richtung steuerbar ist.The The object of the invention is an improved vibration generator to create which is compact and efficient and with which a vibration force can be generated whose amplitude, Frequency and direction is controllable.

Diese Aufgabe wird durch einen Schwingungskraftgenerator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is by a vibration generator with the features of claim 1. Advantageous embodiments and Further developments of the vibrational force generator according to the invention are in the subclaims specified.

Durch die Erfindung wird ein Schwingungskraftgenerator mit exzentrisch gelagerten umlaufenden Massen und einem mit den umlaufenden Massen gekoppelten Antrieb und einer Regel- und Steuereinrichtung, auf welche ansprechend die umlaufenden Massen durch den Antrieb im Sinne einer Erzeugung periodischer Massenkräfte rotierend bewegt werden, geschaffen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Schwingungskraftgenerator mindestens vier die exzentrisch gelagerten umlaufenden Massen bildende Permanentmagnetläufer enthält, für die jeweilige Spulenanordnungen vorgesehen sind, welche in Zusammenwirkung mit den an den Permanentmagnetläufern angeordneten Permanentmagneten, in Abhängigkeit von der Regel- und Steuereinrichtung abgegebenen Steuersignale, die die Permanentmagnetläufer antreibenden magnetischen Drehfelder erzeugen, und dass die Regel- und Steuereinrichtung die Steuersignale so erzeugt, dass die Summe der Massenkräfte der Permanentmagnetläufer einen gewünschten Kraftverlauf nach Amplitude, Frequenz und Richtung ergibt.By The invention is a vibratory force generator with eccentric stored circulating masses and one with the circulating masses coupled drive and a control and regulating device, on which appealing the circulating masses by the drive in the sense a generation of periodic inertial forces are moved in rotation, created. It is according to the invention provided that the vibration generator at least four the eccentrically mounted rotating mass forming permanent magnetic rotor contains, for the respective Coil arrangements are provided, which in cooperation with at the permanent magnet rotors arranged permanent magnets, depending on the control and Control means output control signals which drive the permanent magnet rotor generate magnetic rotating fields, and that the control and regulating device generates the control signals so that the sum of the mass forces of Permanent magnet rotor a desired one Force curve according to amplitude, frequency and direction results.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators sind die die umlaufenden Massen bildenden Permanentmagnetläufer auf einer gemeinsamen Achse gelagert.According to one preferred embodiment of vibration generator according to the invention are the permanent magnet rotor forming the rotating masses stored on a common axis.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators sind jeweils zwei der die umlaufenden Massen bildenden Permanentmagnetläufer auf einer Achse gelagert. D.h. der Schwingungskraftgenerator umfasst zwei parallel zueinander verlaufende Achsen.According to one alternative embodiment of the vibration generator according to the invention are each two of the rotating masses forming permanent magnet rotor an axle stored. That the vibrational force generator comprises two parallel axes.

Weiterhin ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Schwingungskraftgenerator paarweise angeordnete, die umlaufenden Massen bildende Permanentmagnetläufer enthält.Farther is it according to one preferred embodiment provided that the vibrational force generator arranged in pairs, contains the rotating mass forming permanent magnetic rotor.

Hierbei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass der Schwingungskraftgenerator vier die umlaufenden Massen bildende Permanentmagnetläufer enthält, die paarweise in einem ersten Paar von Permanentmagnetläufern und einem zweiten Paar von Permanentmagnetläufern angeordnet sind.in this connection In particular, it may be provided that the vibration generator contains four forming the rotating mass permanent magnetic rotor, the in pairs in a first pair of permanent magnet rotors and a second pair of permanent magnet rotors are arranged.

Die die umlaufenden Massen bildenden Permanentmagnetläufer können vorzugsweise die gleiche Masse haben.The the circulating mass-forming permanent magnet rotor can preferably have the same mass.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Permanentmagnetläufer eines Paars mit vorgegebener Drehzahl und Phase gegensinnig umlaufen.Preferably it is envisaged that the permanent magnet rotor of a pair with predetermined Rotate the speed and phase in opposite directions.

Vorzugsweise sind die Läuferpaare im Sinne der Erzeugung einer periodisch veränderlichen Kraft antreibbar, deren Richtung im Raum feststeht und durch die Phasenbeziehung zwischen den Permanentmagnetläufern einstellbar ist.Preferably are the runner pairs drivable in the sense of generating a periodically variable force, whose direction is fixed in space and through the phase relationship between the permanent magnet rotors is adjustable.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators sind die Spulenanordnungen in Form von Synchronmotorstatorspulen ausgebildet.According to a preferred embodiment of the vibrational power generator according to the invention The coil arrangements are in the form of synchronous motor stator coils.

Dabei ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Regel- und Steuereinrichtung jeweilige, einer jeden Synchronmotorstatorspule zugeordnete Motorelektroniken und eine übergeordnete Reglereinheit enthält, durch welche die die umlaufenden Massen bildenden Permanentmagnetläufer jeweils nach Phase und Umlauffrequenz ansteuerbar sind.there is it according to one another preferred embodiment provided that the control and regulating device respective, one motor electronics associated with each synchronous motor stator coil; and a parent Controller unit contains, by which each of the rotating masses forming permanent magnet rotor can be controlled according to phase and rotational frequency.

Des weiteren ist es vorgesehen, dass die Regel- und Steuereinrichtung jeweilige, einer jeden Synchronmotorstatorspule zugeordnete Motorelektroniken und eine übergeordnete Reglereinheit enthält, durch welche die die umlaufenden Massen bildenden Permanentmagnetläufer zur Erzeugung höher frequenter Kräfte beschleunigbar sind.Of Further, it is provided that the control and regulating device respective motor electronics associated with each synchronous motor stator coil and a parent Contains regulator unit, by which the rotating masses forming the permanent magnet rotor for Generation higher Frequent forces can be accelerated.

Gemäß einer bevorzugten Anwendung ist der erfindungsgemäße Schwingungskraftgenerator zur aktiven Schwingungsreduktion in einem Luftfahrzeug, insbesondere in einem Hubschrauber vorgesehen.According to one preferred application is the inventive vibration generator for active vibration reduction in an aircraft, in particular provided in a helicopter.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators anhand der Zeichnung erläutert.in the Following are embodiments of the vibration generator according to the invention explained with reference to the drawing.

Es zeigt:It shows:

1 eine perspektivische, schematisierte Darstellung eines Teils eines Schwingungskraftgenerators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zwei um eine gemeinsame Achse exzentrisch gelagerte umlaufende Massen dargestellt sind; 1 a perspective, schematic representation of a portion of a vibratory force generator according to a first embodiment of the invention, wherein two eccentrically mounted about a common axis circumferential masses are shown;

2 eine schematisierte Querschnittsdarstellung eines Schwingungskraftgenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zwei Paare von um eine gemeinsame Achse exzentrisch gelagerten umlaufenden Massen dargestellt sind, welche einen wesentlichen Teil des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators bilden; 2 a schematic cross-sectional view of a vibrating force generator according to the first embodiment of the invention, wherein two pairs of eccentrically mounted about a common axis circumferential masses are shown, which form an essential part of the vibration generator according to the invention;

3 ein vereinfachtes Schaltschema eines Schwingungskraftgenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei dargestellt ist, wie die exzentrisch gelagerten umlaufenden Massen, deren Antrieb und eine Regel- und Steuereinrichtung, welche für die Einstellung von Amplitude, Frequenz und Richtung der von dem Schwingungskraftgenerator erzeugten Kraft dient, angeordnet sind; 3 a simplified circuit diagram of a vibratory force generator according to the first embodiment of the invention, which is shown as the eccentrically mounted rotating masses, their drive and a control and regulating device, which is used for adjusting the amplitude, frequency and direction of the force generated by the vibrating force generator, are arranged;

4a eine Darstellung eines mechanischen Ersatzmodels für einen in dem erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerator enthaltenen, eine exzentrisch gelagerte umlaufende Masse bildenden Läufer; sowie 4a a representation of a mechanical replacement model for a contained in the vibration generator according to the invention, an eccentrically mounted rotating mass forming rotor; such as

4b–4e Darstellungen von Gesamtkräften, die sich durch die umlaufenden Massen bewirkenden Einzelkräfte ergeben; 4b - 4e Representations of total forces arising from the circulating masses;

5 eine perspektivische, schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators, mit zwei parallel zueinander verlaufenden Achsen; und 5 a perspective, schematic representation of an alternative embodiment of the vibrational force generator according to the invention, with two mutually parallel axes; and

6 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators, bei dem jeweils ein Paar von Permanentmagnetläufern so ausgestaltet ist, dass die Schwerkräfte der Massen sich in einer Ebene senkrecht zur gemeinsamen Drehachse bewegen. 6 a schematic cross-sectional view of another alternative embodiment of the vibrational force generator according to the invention, in which in each case a pair of permanent magnet rotors is designed so that the gravitational forces of the masses move in a plane perpendicular to the common axis of rotation.

In 1 sind zwei, exzentrisch gelagerte, um eine gemeinsame Achse 40 umlaufende Massen bildende Permanentmagnetläufer 11, 12 dargestellt, welche Bestandteil eines Schwingungskraftgenerators sind, der dazu dient, eine nach Amplitude, Frequenz und Richtung einstellbare Kraft zu erzeugen. Die Permanentmagnetläufer 11, 12, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines länglichen Arms haben, sind an ihrem einen Ende an der gemeinsamen Achse 40 gelagert. An ihrem anderen Ende tragen sie jeweilige Permanentmagneten 15, 16, die im Zusammenwirken mit in 1 nicht dargestellten, magnetische Drehfelder erzeugenden Spulenanordnungen einen Antrieb für die Permanentmagnetläufer 11, 12 bilden. Die Permanentmagnetläufer 11, 12 sind in Form eines Paars vorgesehen und haben die gleiche Masse und sind dazu vorgesehen, bezüglich der Achse 40 mit jeweils einer vorgegebenen Drehzahl ω, wie durch die Pfeile gezeigt, und einer vorgegebenen Phase gegensinnig umzulaufen.In 1 are two, eccentrically mounted, about a common axis 40 circumferential mass forming permanent magnet rotor 11 . 12 shown, which are part of a vibratory force generator, which serves to generate an adjustable amplitude, frequency and direction force. The permanent magnet rotor 11 . 12 which in the illustrated embodiment are in the form of an elongate arm are at their one end on the common axis 40 stored. At the other end they carry respective permanent magnets 15 . 16 working in conjunction with in 1 not shown, magnetic rotating fields generating coil assemblies a drive for the permanent magnet rotor 11 . 12 form. The permanent magnet rotor 11 . 12 are provided in the form of a pair and have the same mass and are intended, with respect to the axis 40 each with a predetermined speed ω, as shown by the arrows, and a predetermined phase in opposite directions.

In 2 sind zwei Paare derartiger Permanentmagnetläufer zu sehen, nämlich ein erstes Paar von Permanentmagnetläufern 11, 12 und ein zweites Paar von Permanentmagnetläufern 13, 14. Die beiden Paare von Permanentmagnetläufern 11, 12, bzw. 13, 14 sind gemeinsam auf der Achse 40 angeordnet, welche wiederum auf Lagern 41, 42 gelagert ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel haben die die umlaufenden Massen bildenden Permanentmagnetläufer eines Paars wie auch die der verschiedenen Paare die gleiche Masse und sind auch sonst im wesentlichen gleich. Mit „gleicher Masse" ist hier gemeint, dass die auf einen Punkt konzentriert gedachte Masse m bei gleichem Abstand r zur Achse 40 gleich ist, wie in 4a) gezeigt. Das von der Achse 40 entfernte Ende eines jeden der armförmigen Penmanentmagnetläufer 11, 12, 13, 14 weist eine Aussparung auf, in welcher ein jeweiliger Permanentmagnet 15, 16, 17, 18 angebracht ist, und welcher weiterhin unter Belassung eines eine gegenseitige Relativbewegung zulassenden Luftspaltes Raum bietet für eine Spulenanordnung 21, 22, 23 bzw. 24.In 2 there are two pairs of such permanent magnet rotors, namely a first pair of permanent magnet rotors 11 . 12 and a second pair of permanent magnet rotors 13 . 14 , The two pairs of permanent magnet rotors 11 . 12 , respectively. 13 . 14 are together on the axis 40 arranged, which in turn on bearings 41 . 42 is stored. In the described embodiment, the permanent magnet rotors of a pair forming the rotating masses as well as those of the different pairs have the same mass and are otherwise substantially the same. By "equal mass" is meant here that the mass m concentrated at one point means at the same distance r to the axis 40 is the same as in 4a ). That from the axle 40 distant end of each of the arm-shaped pen manentmagnetläufer 11 . 12 . 13 . 14 has a recess in which a respective permanent magnet 15 . 16 . 17 . 18 is mounted, and which further provides space for a coil assembly while leaving a mutual relative movement permitting air gap 21 . 22 . 23 respectively. 24 ,

Diese Spulenanordnungen 21, 22, 23, 24 sind in Form von Synchnonmotorstatorspulen ausgebildet, so dass die Permanentmagnetläufer 11, 12, 13, 14 in Umlauffrequenz und Phase nach Art eines Synchronmotors antreibbar sind. Dies schließt jedoch keinesfalls die Einprägung tnansienter bzw. höherfrequente Kräfte aus. Die Spulenanordnungen 21, 22, 23, 24, welche im wesentlichen für jeden der Permanentmagnetläufer 11, 12, 13, 14 gleich sind, umgeben die Achse 40 in kon zentrischen Kreisringen und werden durch geeignete Mittel (nicht dargestellt) an ihrem Ort gehalten.These coil arrangements 21 . 22 . 23 . 24 are formed in the form of Synchnonmotorstatorspulen so that the permanent magnet rotor 11 . 12 . 13 . 14 can be driven in rotational frequency and phase in the manner of a synchronous motor. However, this does not exclude the impression tnansienter or higher-frequency forces. The coil arrangements 21 . 22 . 23 . 24 which is essentially for each of the permanent magnet rotor 11 . 12 . 13 . 14 are equal, surround the axis 40 in kon centric circular rings and are held by suitable means (not shown) in place.

Die in 2 gezeigten, die umlaufenden Massen bildenden Permanentmagnetläufer 11, 12, 13, 14, die paarweise in einem ersten Paar von Permanentmagnetläufern 11, 12 und einem zweiten paar von Permanentmagnetläufern 13, 14 angeordnet sind, werden durch die Spulenanordnungen 21, 22, 23, 24 so angetrieben, dass die Permanentmagnetläufer jeweils eines Paars 11, 12, bzw. 13, 14 mit vorgegebener Umlauffrequenz und Phase gegensinnig umlaufen. Auf diese Weise sind die Läuferpaare 11, 12 bzw. 13, 14 im Sinne der Erzeugung einer periodisch veränderlichen Kraft antreibbar, deren Richtung und Größe durch die Phasenbeziehung zwischen den jeweiligen Permanentmagnetläufern 11, 12, 13, 14 einstellbar ist.In the 2 shown, the rotating mass forming permanent magnet rotor 11 . 12 . 13 . 14 in pairs in a first pair of permanent magnet rotors 11 . 12 and a second pair of permanent magnet rotors 13 . 14 are arranged by the coil arrangements 21 . 22 . 23 . 24 driven such that the permanent magnet rotor each of a pair 11 . 12 , respectively. 13 . 14 circulating in opposite directions with specified rotational frequency and phase. In this way are the pairs of runners 11 . 12 respectively. 13 . 14 drivable in the sense of generating a periodically variable force whose direction and size by the phase relationship between the respective permanent magnet rotors 11 . 12 . 13 . 14 is adjustable.

Auf diese Weise addieren sich jeweilige Einzelkräfte, beispielsweise die Kräfte F₁ und F₂ der Permanentmagnetläufer 11, 12 des ersten Läuferpaars vektoriell in Abhängigkeit vom Zwischenwinkel α zu einer resultierenden Gesamtkraft F, wie in 4b) und in 4c) gezeigt ist. Dabei ist der Betrag F dieser Massenkräfte gegeben durch F = m·r·ω2. In this way, respective individual forces, for example, the forces F ₁ and F _{2 of} the permanent magnet rotor add 11 . 12 of the first pair of rotors vectorially as a function of the intermediate angle α to a resulting total force F, as in 4b ) and in 4c ) is shown. The amount F of these mass forces is given by F = m · r · ω 2 ,

Entsprechendes gilt für die Massenkräfte F₃ und F₄ der Permanentmagnetläufer 13, 14.The same applies to the mass forces F ₃ and F _{4 of} the permanent magnet rotor 13 . 14 ,

Die von allen vier, die exzentrisch gelagerten umlaufenden Massen bildenden Permanentmagnetläufern 11, 12, 13, 14, das heißt, von den beiden Läuferpaaren 11, 12 und 13, 14 erzeugten resultierenden Kräfte F = F₁ + F₂ und F' = F₃ + F₄ addieren sich wiederum vektoriell, so dass sich eine Gesamtkraft Fges = F + F'ergibt.Of all four, the eccentrically mounted rotating masses forming permanent magnet rotor 11 . 12 . 13 . 14 That is, from the two pairs of runners 11 . 12 and 13 . 14 The resultant forces F = F ₁ + F ₂ and F '= F ₃ + F ₄ , in turn, add vectorially, giving a total force F ges = F + F ' results.

Diese Gesamtkraft F_ges ist nach Amplitude, Frequenz und Richtung des Kraftvektors innerhalb der Ebene, auf welcher die Achse 40 senkrecht steht, beliebig steuerbar, wie 4d) und e) zeigen. Dabei kann auch, wie in 4e) dargestellt, eine Kraft mit der Amplitude 0 bei weiterhin umlaufenden Permanentmagnetläufern 11, 12, 13, 14 erhalten werden.This total force F _ges is the amplitude, frequency and direction of the force vector within the plane on which the axis 40 is vertical, arbitrarily controllable, such as 4d ) and e) show. It can also, as in 4e ), a force with the amplitude 0 at still revolving permanent magnet rotors 11 . 12 . 13 . 14 to be obtained.

Wie das in 3 dargestellte Schema des insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Schwingungskraftgenerators zeigt, ist zur Erzeugung der die Permanentmagnetläufer 11, 12, 13, 14 mittels der Spulenanordnungen 21, 22, 23, 24 antreibenden magnetischen Drehfelder eine Regel- und Steuereinrichtung vorgesehen, welche jeweils eine der jeweiligen Synchronmotorspulen 21, 22, 23, 24 zugeordnete Motorelektronik 25, 26, 27, bzw. 28 sowie eine diesen übergeordnete Reglereinheit 30 enthält. Durch diese Regel- und Steuereinrichtung 25, 26, 27, 28, 30 sind die die umlaufenden Massen bildenden Permanentmagnetläufer 11, 12, 13, 14 jeweils nach Phase und Umlauffrequenz so ansteuerbar, dass die Summe der Massenkräfte den gewünschten Kraftverlauf nach Amplitude, Frequenz und Richtung ergibt, wie oben beschrieben. Die übergeordnete Reglereinheit 30 kann in einer geeigneten, an sich bekannten Weise ausgeführt sein.Like that in 3 illustrated scheme of the overall reference numeral 10 designated vibrating force generator is to generate the permanent magnet rotor 11 . 12 . 13 . 14 by means of the coil arrangements 21 . 22 . 23 . 24 driving magnetic rotating fields provided a control and regulating device, which in each case one of the respective synchronous motor coils 21 . 22 . 23 . 24 assigned engine electronics 25 . 26 . 27 , respectively. 28 and a superordinate control unit 30 contains. Through this control and regulating device 25 . 26 . 27 . 28 . 30 are the permanent magnet rotor forming the circulating masses 11 . 12 . 13 . 14 in each case according to phase and rotational frequency controlled so that the sum of the mass forces the desired force curve according to amplitude, frequency and direction results, as described above. The higher-level controller unit 30 can be carried out in a suitable manner known per se.

Der erfindungsgemäße Schwingungskraftgenerator 10 ist insbesondere geeignet zur aktiven Schwingungsreduktion in einem Luftfahrzeug, insbesondere in einem Hubschrauber.The vibration generator according to the invention 10 is particularly suitable for active vibration reduction in an aircraft, especially in a helicopter.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit vier Permanentmagnetläufern 11, 12, 13, 14, die jeweils die gleiche Masse im weiter oben definierten Sinne haben, und bei der zwei Paare von gegensinnig umlaufenden Läufern vorgesehen sind. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese „symmetrische" Art von Schwingungskraftgenerator, sondern die Prinzipien des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators können auch mit einer anderen Anzahl von Massen und mit Massen unterschiedlicher Größe verwirklicht werden, jedoch erhöht sich dann der Steuer- und Regelaufwand.The described embodiment relates to a preferred embodiment of the invention with four permanent magnet rotors 11 . 12 . 13 . 14 , each having the same mass in the sense defined above, and in which two pairs of oppositely rotating rotors are provided. However, the invention is not limited to this "symmetric" type of vibratory force generator, but the principles of the vibrational force generator according to the invention can also be implemented with a different number of masses and masses of different sizes, but then increases the control and regulation effort.

Mit dem beschriebenen Schwingungskraftgenerator, bei dem die die exzentrisch gelagerten Massen bildenden Permanentmagnetläufer um eine gemeinsame Achse 40 umlaufen, lassen sich in einer Ebene liegende Massenkräfte beliebiger Amplitude, Frequenz und Richtung erzeugen. Sollen Massenkräfte erzeugt werden, die im dreidimensionale Raum hinsichtlich Amplitude, Frequenz und Richtung frei wählbar sind, lässt sich dies mit zwei Schwingungskraftgeneratoren der beschriebenen Art erreichen, deren Achsen 40 nicht parallel, sondern in verschiedenen Richtungen, vorzugsweise orthogonal zueinander angeordnet sind.With the vibration generator described, in which the eccentrically mounted masses forming permanent magnet rotor about a common axis 40 rotate, can create in a plane mass forces of any amplitude, frequency and direction. If mass forces are to be generated which are freely selectable in three-dimensional space in terms of amplitude, frequency and direction, this can be achieved with two vibration force generators of the type described, their axes 40 not parallel, but in different directions, preferably orthogonal to each other.

5 zeigt darüber hinaus eine perspektivische, schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungskraftgenerators, bei der zwei parallel zueinander verlaufende Achsen, die mit Bezugsziffern 40' und 40'' bezeichnet sind, vorgesehen sind. Die beiden Achsen 40', 40'' sind an gemeinsamen Lagerschildern 43 angeordnet. An der ersten Achse 40' sind die Permanentmagnetläufer 11 und 12 paarweise angeordnet und laufen, wie zuvor beschrieben, gegensinnig um die Achse 40'. In analoger Weise sind an der zweiten Achse 40'' die Permanentmagnetläufer 13 und 14 angeordnet, die gegensinnig um die Achse 40'' laufen. Aus Gründen der besseren Übersicht sind in 5 die Permanentmagnetläufer 11, 12, 13 und 14 lediglich schematisch dargestellt. Zu dem wurde auf die Darstellung der Permanentmagnete und Spulenanordnungen verzichtet. 5 also shows a perspective, schematic representation of an alternative embodiment of the vibrational force generator according to the invention, in which two mutually parallel axes, with reference numerals 40 ' and 40 '' are designated, are provided. The two axes 40 ' . 40 '' are on common storage signs 43 arranged. At the first axis 40 ' are the permanent magnet rotor 11 and 12 arranged in pairs and run, as described above, in opposite directions about the axis 40 ' , In an analogous manner are on the second axis 40 '' the permanent magnet rotor 13 and 14 arranged in opposite directions around the axis 40 '' to run. For the sake of clarity, are in 5 the permanent magnet rotor 11 . 12 . 13 and 14 only shown schematically. In addition, the representation of the permanent magnets and coil arrangements has been dispensed with.

6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform, bei der ein Paar von Permanentmagnetläufern so ausgestaltet ist, dass die Schwerkräfte der Massen sich in einer Ebene senkrecht zur gemeingemeinsamen Drehachse bewegen. In 6 sind exemplarisch die Permanentmagnetläufer 11 und 12 dargestellt, die auf der gemeinsamen Achse 40 angeordnet sind. Die entsprechenden Permanentmagnete sowie die entsprechenden Spulenanordnungen sind wie zuvor mit Bezugsziffern 11, 12 bzw. 21, 22 bezeichnet. Wie aus 2 zu sehen ist, sind die Permanentmagnetläufer 11, 12 derart armförmig ausgebildet, dass deren Massenschwerpunkt, die in 6 mit einem „+" gekennzeichnet sind, sich in einer Ebene (gestrichelt dargestellt) senkrecht zur Drehachse bewegen. Dies vermindert vorteilhafterweise die Momentlast auf die Achse 40. Eine derartige Anordnung ist selbstverständlich auch bei einer Ausführungsform gemäß 5 möglich. 6 FIG. 12 shows a schematic cross-sectional view of another alternative embodiment in which a pair of permanent magnet rotors are configured such that the gravitational forces of the masses move in a plane perpendicular to the common axis of rotation. In 6 are exemplary the permanent magnet rotor 11 and 12 shown on the common axis 40 are arranged. The corresponding permanent magnets and the corresponding coil arrangements are as before with reference numerals 11 . 12 respectively. 21 . 22 designated. How out 2 can be seen, are the permanent magnet rotor 11 . 12 designed so arm-shaped that their center of mass, the in 6 are marked with a "+", move in a plane (shown in phantom) perpendicular to the axis of rotation, which advantageously reduces the moment load on the axis 40 , Such an arrangement is of course also in one embodiment according to 5 possible.

1010: SchwingungskraftgeneratorVibration power generator
1111: PermanentmagnetläuferPermanent magnet rotor
1212: PermanentmagnetläuferPermanent magnet rotor
1313: PermanentmagnetläuferPermanent magnet rotor
1414: PermanentmagnetläuferPermanent magnet rotor
1515: Permanentmagnetpermanent magnet
1616: Permanentmagnetpermanent magnet
1717: Permanentmagnetpermanent magnet
1818: Permanentmagnetpermanent magnet
2121: Spulenanordnungcoil assembly
2222: Spulenanordnungcoil assembly
2323: Spulenanordnungcoil assembly
2424: Spulenanordnungcoil assembly
2525: Motorelektronikengine electronics
2626: Motorelektronikengine electronics
2727: Motorelektronikengine electronics
2828: Motorelektronikengine electronics
3030: Reglereinheitcontroller unit
4040: Achseaxis
40'40 ': Achseaxis
40''40 '': Achseaxis
41, 4241 42: Lagercamp
4343: Lagerschildend shield

Claims

Vibration generator with eccentrically mounted rotating masses ( 11 . 12 . 13 . 14 ) and one with the circulating masses ( 11 . 12 . 13 . 14 ) coupled drive ( 15 . 16 . 17 . 18 . 21 . 22 . 23 . 24 ) and a control and regulation device ( 25 . 26 . 27 . 28 . 30 ), in response to which the circulating masses ( 11 . 12 . 13 . 14 ) by the drive ( 15 . 16 . 17 . 18 . 21 . 22 . 23 . 24 ) are rotationally movable in the sense of generating periodic mass forces, characterized in that the vibration force generator ( 10 ) at least four the eccentrically mounted rotating masses forming permanent magnet rotor ( 11 . 12 . 13 . 14 ), for the respective coil arrangements ( 21 . 22 . 23 . 24 ) are provided, which in cooperation with the permanent magnet rotors ( 11 . 12 . 13 . 14 ) arranged permanent magnets ( 15 . 16 . 17 . 18 ), depending on the control device ( 25 . 26 . 27 . 28 . 30 ) issued control signals that the permanent magnet rotor ( 11 . 12 . 13 . 14 ) generate driving magnetic rotating fields, and that the control and regulating device ( 25 . 26 . 27 . 28 . 30 ) generates the control signals so that the sum of the mass forces of the permanent magnet rotor ( 11 . 12 . 13 . 14 ) gives a desired force curve according to amplitude, frequency and direction.

Vibration generator according to claim 1, characterized in that the surrounding masses forming permanent magnet rotor ( 11 . 12 . 13 . 14 ) on a common axis ( 40 ) are stored.

Vibration generator according to claim 1, characterized in that in each case two permanent magnet rotors forming the circulating masses ( 11 . 12 respectively. 13 . 14 ) on one axis ( 40 ' respectively. 40 '' ) are stored.

Vibration generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the vibration generator ( 10 ) arranged in pairs, the rotating masses forming permanent magnet rotor ( 11 . 12 . 13 . 14 ) contains.

Vibration generator according to claim 4, characterized in that the vibration generator ( 10 ) Four permanent magnetic rotors forming the revolving masses ( 11 . 12 . 13 . 14 ) which pairs in a first pair of perma magnetic rotors ( 11 . 12 ) and a second pair of permanent magnet rotors ( 13 . 14 ) are arranged.

Vibration generator according to claim 4 or 5, characterized in that the circumferential masses forming permanent magnet rotor of a pair ( 11 . 12 respectively. 13 . 14 ) have the same mass.

Vibration generator according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the permanent magnet rotor of a pair ( 11 . 12 respectively. 13 . 14 ) in opposite directions at specified speed and phase.

Vibration generator according to claim 6 or 7, characterized in that the rotor pairs ( 11 . 12 respectively. 13 . 14 ) are drivable in the sense of generating a periodically varying force whose direction is fixed in space and is adjustable by the phase relationship between the permanent magnet rotors.

Vibration generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the coil arrangements ( 21 . 22 . 23 . 24 ) are formed in the form of synchronous motor stator coils.

Vibration generator according to claim 9, characterized in that the control and regulating device ( 25 . 26 . 27 . 28 . 30 ) of each synchronous motor stator coil ( 21 . 22 . 23 . 24 ) associated motor electronics ( 25 . 26 . 27 . 28 ) and a higher-level controller unit ( 30 ), by which the permanent magnet rotor forming the circulating masses ( 11 . 12 . 13 . 14 ) can be controlled in each case by phase and rotational frequency.

Vibration generator according to claim 9, characterized in that the control and regulating device ( 25 . 26 . 27 . 28 . 30 ) of each synchronous motor stator coil ( 21 . 22 . 23 . 24 ) associated motor electronics ( 25 . 26 . 27 . 28 ) and a higher-level controller unit ( 30 ) contains, by which the permanent magnet rotors forming the rotating masses can be accelerated to generate higher-frequency forces.

Vibration generator according to one of claims 1 to 11, characterized in that the vibration generator ( 10 ) is provided for active vibration reduction in an aircraft, in particular in a helicopter.