FR2765647A1

FR2765647A1 - WIDE BAND AND LIGHTWEIGHT SINGLE-AXIS VIBRATION REDUCER

Info

Publication number: FR2765647A1
Application number: FR9708610A
Authority: FR
Inventors: Jacques Clausin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-08
Anticipated expiration: 2017-07-07
Also published as: FR2765647B1; EP1049889A1; WO1999002890A1

Abstract

The invention concerns a device reducing vibrations along an axis, in an extended frequency field, and with an optimum efficacy/mass ratio. In its simplest embodiment, it consists of a spring disk (60), two electromagnets (75), and a mass (76), contained in a housing (66), and comprises a vibration measuring sensor (91) and a controller (92).

Description

La présente invention concerne les dispositifs destinés à la réduction de vibrations, constitués de masses mobiles suspendues élastiquement et déplacées par des moteurs électromagnétiques dans des directions opposées au sens des vibrations à réduire, le moteur électromagnétique étant asservi à la vibration à réduire de façon à ce que cette dernière diminue d'une valeur imposée à l'avance. The present invention relates to devices for the reduction of vibrations, consisting of mobile masses suspended elastically and moved by electromagnetic motors in directions opposite to the direction of the vibrations to be reduced, the electromagnetic motor being controlled by the vibration to be reduced so that that the latter decreases by a value imposed in advance.

L'invention trouve son application partout où la réduction des vibrations est nécessaire ou désirable, particulièrement lorsque l'allégement maximum est obligatoire, en particulier dans les applications marines, aéronautiques, spatiales et lorsque le prix minimum pour une efficacité maximale est un paramètre fondamental, comme en construction automobile et plus généralement lorsque les fréquences vibratoires les plus basses sont de quelques hertz, et variables. The invention finds its application everywhere where the reduction of vibrations is necessary or desirable, particularly when maximum lightening is compulsory, in particular in marine, aeronautical, space applications and when the minimum price for maximum efficiency is a fundamental parameter, as in automobile construction and more generally when the lowest vibrational frequencies are a few hertz, and variable.

On connaît des dispositifs réducteurs de vibrations monoaxiaux, biaxiaux ou triaxiaux utilisant les principes ci-dessus, et agissant sur une fréquence de résonance imposée. Ils utilisent ( figure 1), une masse (2) fixée à la structure (1) dont il faut réduire les vibrations par un ou plusieurs ressorts (3), la fréquence de résonance fo de l'ensemble masse ressort étant égale ou voisine de la fréquence des vibrations à réduire. Afin d'accroître considérablement leur efficacité, un ensemble électromécanique généralement constitué d'un ou plusieurs électroaimants (4) excite le mouvement relatif entre la masse mobile et la structure en ajoutant une force de même fréquence que celle de la vibration de la structure et d'amplitude et de phase imposée par l'amplitude et la phase de ladite vibration mesurées par un capteur de vibration (5), cette force étant calculée par un système électronique et de calcul numérique spécialement programmé (6) . Monoaxial, biaxial or triaxial vibration reducing devices are known using the above principles, and acting on an imposed resonance frequency. They use (FIG. 1), a mass (2) fixed to the structure (1) whose vibrations must be reduced by one or more springs (3), the resonance frequency fo of the mass spring assembly being equal to or close to the frequency of vibrations to be reduced. In order to considerably increase their efficiency, an electromechanical assembly generally made up of one or more electromagnets (4) excites the relative movement between the moving mass and the structure by adding a force of the same frequency as that of the vibration of the structure and d amplitude and phase imposed by the amplitude and phase of said vibration measured by a vibration sensor (5), this force being calculated by a specially programmed electronic and digital calculation system (6).

On démontre facilement qu'un système de ce type requiert, lorsque la fréquence des vibrations s'écarte de la fréquence propre du système masse ressort, une force d'excitation générée par l'électroaimant (4) d'autant plus grande que l'écart est grand. It is easily demonstrated that a system of this type requires, when the frequency of the vibrations deviates from the natural frequency of the spring mass system, an excitation force generated by the electromagnet (4) which is all the greater as the gap is great.

La Figure 2 représente le rapport de cette force F à la force Fo agitant la structure soit
F/Fo, en fonction d'une fréquence réduite flfo rapport de la fréquence d'excitation f à la fréquence propre fo.Figure 2 represents the ratio of this force F to the force Fo agitating the structure is
F / Fo, as a function of a reduced frequency flfo ratio of the excitation frequency f to the natural frequency fo.

On constate que lorsque le domaine de variation de fréquence M est faible et est situé aux alentours de fo, la force à fournir F n'est qu'un faible pourcentage de la force Fo excitant la structure, ce qui est très utile lorsque la fréquence des vibrations est stable. Dans certaines applications, cet avantage ne peut être utilisé car les fréquences d'excitation des structures s'écartent trop de la fréquence Fo. C'est, en particulier le cas des véhicules automobiles, des hélicoptères ou des appareils propulsifs de navires. C'est aussi le cas des avions turbopropulseurs, pour lesquels l'optimum de consommation est une donnée qui nécessite de faire varier la fréquence des turbines. It can be seen that when the frequency variation domain M is small and is located around fo, the force to be supplied F is only a small percentage of the force Fo exciting the structure, which is very useful when the frequency vibration is stable. In certain applications, this advantage cannot be used because the excitation frequencies of the structures deviate too much from the frequency Fo. This is particularly the case for motor vehicles, helicopters or ship propellants. This is also the case for turboprop planes, for which the optimum consumption is a fact that requires varying the frequency of the turbines.

En ce cas, I'utilisation des dispositifs connus ne présente guère d'avantages sur l'utilisation d'excitateurs large bande, puisque l'énergie électromagnétique de commande devient quasi égale à l'énergie de commande de ces excitateurs. In this case, the use of known devices has little advantage over the use of broadband exciters, since the electromagnetic control energy becomes almost equal to the control energy of these exciters.

De plus l'accroissement de poids que nécessite l'accroissement de force d'attraction des dispositifs électromagnétiques devient une condition absolue de rejet de ces systèmes au profit de mécanismes utilisant d'autres technologies comme les technologies hydrauliques. Enfin, même en présence d'une fréquence f relativement fixe, les dispositifs actuels sont trop lourds pour satisfaire les conditions de légèreté que nécessite la construction aéronautique, la construction spatiale ou la construction automobile, cette dernière nécessitant un procédé de construction automatisable, apte à la grande série et peu coûteux. In addition, the increase in weight required by the increase in the attraction force of electromagnetic devices becomes an absolute condition for rejecting these systems in favor of mechanisms using other technologies such as hydraulic technologies. Finally, even in the presence of a relatively fixed frequency f, the current devices are too heavy to satisfy the conditions of lightness required by aeronautical construction, space construction or automobile construction, the latter requiring an automated construction process capable of the great series and inexpensive.

Le dispositif selon l'invention apporte une solution à ces exigences. Il est très léger et comparé aux procédés similaires, le plus léger. Il assure un fonctionnement satisfaisant dans un grand domaine de fréquences qui ne dépend que des rapports de dimensionnement entre éléments physiques. Il est apte à l'exigence économique de la construction en grande série. The device according to the invention provides a solution to these requirements. It is very light and compared to similar processes, the lightest. It ensures satisfactory operation in a large frequency range which only depends on the dimensioning relationships between physical elements. It is suitable for the economic requirements of mass production.

Le principe le plus simple modélisant le dispositif revendiqué est représenté Figure 3. Bien entendu la conception réelle diffère pour des raisons constructives de ce principe élémentaire, mais elle assure les mêmes fonctions. Il se compose donc essentiellement d'un (ou plusieurs) ressorts primaires (7) fixé d'un côté à la structure (1), et de l'autre à une ou plusieurs masses intermédiaires (8) essentiellement constituées d'un matériau ferromagnétique doux, pièce polaire fixée aussi à une des extrémités d'un (ou plusieurs) ressorts secondaires (9) l'autre extrémité de ce ressort (9) étant fixée à la masse secondaire (10) constituée essentiellement d'un (ou plusieurs) électroaimants et des éléments de fixations qu'ils nécessitent
Par rapport aux conceptions actuelles schématisées Figure 1, on constate:
1") que toutes les masses sont actives, contrairement aux conceptions actuelles dans lesquelles l'électroaimant (4) est fixe et alourdit sans utilité la structure. La masse globale est donc minimale.The simplest principle modeling the claimed device is shown in Figure 3. Of course the actual design differs for constructive reasons from this elementary principle, but it performs the same functions. It therefore essentially consists of one (or more) primary springs (7) fixed on one side to the structure (1), and on the other to one or more intermediate masses (8) essentially made of a ferromagnetic material soft, pole piece also fixed to one end of one (or more) secondary springs (9) the other end of this spring (9) being fixed to the secondary mass (10) essentially consisting of one (or more) electromagnets and the fasteners they require
Compared to the current designs shown in Figure 1, we see:
1 ") that all the masses are active, contrary to current designs in which the electromagnet (4) is fixed and makes the structure uselessly useless. The overall mass is therefore minimal.

2") que la solution à 2 étages présente les deux avantages d'importance extrême que sont l'avantage de présenter, pour des choix particuliers des ressorts et des masses pnmaires et secondaires, une bande de fréquences utiles large et l'avantage d'être capable de générer de grands déplacements des masses mobiles donc de grands efforts pour des fréquences faibles d'environ quelques hertz
Ces avantages sont explicités ci-après: les performances des electroaimants sont limitées par la saturation magnétique des matériaux ferromagnétiques les constituants et les densités de courant admissibles dans les enroulements d'excitation. Ces contraintes les rendent peu aptes à satisfaire la génération de grandes courses et de grandes forces. En effet, à titre d'exemple, supposons que les fréquences pulsatoires à réduire soient situées entre 15 à 50 Hertz. Pour générer une force dynamique importante à ces fréquences sans accroître de manière rédhibitoire le poids du dispositif, la loi de la dynamique nécessite de choisir une masse M1 (Masse active (2) pour les dispositifs actuels, et (8) et (10) pour le dispositif selon l'invention), petite, donc une accélération y (accélération rectiligne prise par cette masse M1) importante, soit donc une importante élongation des ressorts (3) pour les dispositifs actuels et (7) et (9) pour les dispositifs selon l'invention. Cela nécessite donc une grande course des électroaimants (distance variable entre les pièces polaires fixes et mobiles) des dispositifs actuellement utilisés ce qui demande, selon la loi d'Ampère bien connue H.l = NI une force magnétomotrice NI très élevée, donc des
3 bobines de champ très lourdes. Inversement, pour le dispositif selon l'invention, le choix des composants, ressorts et masses est tel que le déplacement de la pièce (8) est une fraction importante, (par exemple les 9/10) du déplacement de la masse secondaire (10). La course différentielle de l'électroaimant constitué d'unc partie de la masse (10) et de la pièce polaire (8) est alors une petite proportion de la course totale de la masse (10): les bobines de champ sont réduites car la force magnétomotrice Ni est alors très petite. L'entrefer étant petit, les fuites magnétiques diminuent beaucoup, augmentant ainsi le rendement de l'ensemble. Cette disposition permet, en ajustant les paramètres physiques des composants, ressorts et masses, d'optimiser le fonctionnement de l'électroaimant.2 ") that the two-stage solution has the two advantages of extreme importance which are the advantage of presenting, for particular choices of springs and primary and secondary masses, a wide useful frequency band and the advantage of be able to generate large displacements of the moving masses therefore great efforts for low frequencies of about a few hertz
These advantages are explained below: the performance of electromagnets is limited by the magnetic saturation of ferromagnetic materials, the constituents and the admissible current densities in the excitation windings. These constraints make them unsuitable for satisfying the generation of large races and large forces. Indeed, as an example, suppose that the pulsating frequencies to be reduced are between 15 and 50 Hertz. To generate a significant dynamic force at these frequencies without prohibitively increasing the weight of the device, the law of dynamics requires choosing a mass M1 (Active mass (2) for current devices, and (8) and (10) for the device according to the invention), small, therefore an acceleration y (rectilinear acceleration taken by this mass M1) significant, therefore a significant elongation of the springs (3) for the current devices and (7) and (9) for the devices according to the invention. This therefore requires a large stroke of the electromagnets (variable distance between the fixed and mobile pole pieces) of the devices currently in use, which requires, according to the well-known Ampere law Hl = NI a very high magnetomotive force NI, therefore
3 very heavy field coils. Conversely, for the device according to the invention, the choice of components, springs and masses is such that the displacement of the part (8) is a large fraction, (for example 9/10) of the displacement of the secondary mass (10 ). The differential stroke of the electromagnet consisting of a part of the mass (10) and of the pole piece (8) is then a small proportion of the total stroke of the mass (10): the field coils are reduced because the magnetomotive force Ni is then very small. The air gap being small, the magnetic leaks decrease a lot, thus increasing the efficiency of the assembly. This arrangement allows, by adjusting the physical parameters of the components, springs and masses, to optimize the operation of the electromagnet.

La Figure 4 montre deux positions en débattement maximal du dispositif. Le fonctionnement selon l'invention s'apparente beaucoup au principe de la balançoire, où les petits balancements répétés de l'usager sont suffisants pour engendrer un très grand balancement d'ensemble. Figure 4 shows two positions in maximum travel of the device. The operation according to the invention is very similar to the principle of the swing, where the repeated small swings of the user are sufficient to generate a very large overall swing.

La modélisation numérique du dimensionnement de la course de I'électroaimant et de la force d'excitation qu'il est nécessaire d'appliquer par l'intermédiaire de l'électroaimant composé des pièces (11 et 12), pour assurer un niveau vibratoire nul à la structure (1), montre qu'il existe un compromis assurant un rendement économique optimal, caractérisé par exemple par la masse minimale (ou le coût minimal) des pièces en alliage magnétique et des bobines génératrices de champ. Cette modélisation impose un choix judicieux des raideurs des ressorts, des masses, de I'électroaimant(ll et 12) et de leur fixation, des masses intermédiaires (8), et de l'induction magnétique maximale dans l'entrefer de l'électroaimant
On peut ainsi trouver un optimum économique telles que le système fonctionne pour des variations de fréquences allant de 1 à 5 telles que celles nécessitées par les transports automobiles, par exemple.Numerical modeling of the dimensioning of the electromagnet stroke and of the excitation force that it is necessary to apply via the electromagnet composed of the parts (11 and 12), to ensure a zero vibration level to the structure (1), shows that there is a compromise ensuring an optimal economic return, characterized for example by the minimum mass (or the minimum cost) of the magnetic alloy parts and the field-generating coils. This modeling requires a judicious choice of the stiffnesses of the springs, of the masses, of the electromagnet (ll and 12) and of their fixing, of the intermediate masses (8), and of the maximum magnetic induction in the air gap of the electromagnet.
It is thus possible to find an economic optimum such that the system operates for variations in frequencies ranging from 1 to 5 such as those required by motor transport, for example.

À titre d'exemple, la Figure 5 montre 4 courbes caractéristiques fonction de la fréquence, d'un dispositif selon l'invention. La courbe C2 correspond à l'évolution de la force magnétique nécessaire pour fournir une force mécanique (droite C1) d'un dispositif selon l'invention
La courbe C3 correspond à la valeur de la course de la partie mobile nécessitée par un dispositif conventionnel du type des excitateurs actuels. La courbe C4 reproduit la course relative des parties mobiles de la configuration selon l'invention.For example, Figure 5 shows 4 characteristic curves depending on the frequency, of a device according to the invention. The curve C2 corresponds to the evolution of the magnetic force necessary to provide a mechanical force (straight line C1) of a device according to the invention
The curve C3 corresponds to the value of the travel of the movable part required by a conventional device of the type of current exciters. Curve C4 reproduces the relative travel of the mobile parts of the configuration according to the invention.

Entre les fréquences fl et fs pour lesquelles ces courbes ont été tracées, le calcul d'optimisation effectué pour un actionneur de 15Kg de masse active, fonctionnant de 10 à 20 Hz et délivrant une force constante de 1000N fournit les résultats suivants. Between the frequencies fl and fs for which these curves have been drawn, the optimization calculation carried out for an actuator of 15 kg of active mass, operating from 10 to 20 Hz and delivering a constant force of 1000N provides the following results.

Poids de la solution revendiquée: . ... 17 Kg
Poids d'une solution conventionnelle de même masse active: . . 39 Kg Force magnétique maximale de la solution revendiquée: . ..... 701 N
Force magnétique que doit fournir la solution conventionnelle: . .. 1000 N
Ainsi l'invention apporte une solution élégante aux deux exigences imposées par la réduction des vibrations des moyens de transport pour lesquels le poids des équipcments est un désavantage majeur.Weight of the solution claimed:. ... 17 Kg
Weight of a conventional solution with the same active mass:. . 39 Kg Maximum magnetic force of the claimed solution:. ..... 701 N
Magnetic force to be provided by the conventional solution:. .. 1000 N
Thus the invention provides an elegant solution to the two requirements imposed by the reduction of vibrations of the means of transport for which the weight of the equipment is a major disadvantage.

Deux descriptions non limitatives, utilisant l'une et l'autre l'invention sont fournies
Figures 6 et suivantes. Elles décrivent un amortisseur monoaxe à forte puissance, et un amortisseur monoaxe économique.Two non-limiting descriptions, both using the invention are provided
Figures 6 and following. They describe a single-axis shock absorber with high power, and an economical single-axis shock absorber.

L'amortisseur monoaxe de forte puissance est décrit Figures 6, 7, 8, 9, 10 et 11. La
Figure 6 correspond à 2 demi-coupes du dispositif selon 2 demi-plans définis Figure 7 qui représente une vue des masses secondaires, cette vue étant définie par la ligne pointillée ABCD de la figure 6. Le dispositif comporte essentiellement des pièces de formes toroidales d'axes de révolution confondus selon l'axe repéré XX. L'amortisseur est entièrement compris dans un boîtier formé de 2 couvercles (11) et (12) de forme identique et d'un corps principal (13), fixé rigidement à la structure (1) par des moyens connus (14) et (15). Deux disques ressorts (16) et (17) identiques sont fixés au corps principal (13) par un moyen connu, par exemple, plusieurs vis dont 4 sont représentées (18), (19), (20) et (21). Dans le dispositif représenté ces vis rendent solidaire les 2 couvercles (11) et (12) du corps principal (13) et des 2 disques ressorts (16) et (17).The high power single-axis shock absorber is described in Figures 6, 7, 8, 9, 10 and 11. The
Figure 6 corresponds to 2 half-sections of the device according to 2 defined half-planes Figure 7 which represents a view of the secondary masses, this view being defined by the dotted line ABCD of Figure 6. The device essentially comprises parts of toroidal shapes d 'axes of revolution combined along the axis marked XX. The shock absorber is entirely included in a housing formed by 2 covers (11) and (12) of identical shape and a main body (13), rigidly fixed to the structure (1) by known means (14) and ( 15). Two identical spring discs (16) and (17) are fixed to the main body (13) by known means, for example, several screws, 4 of which are shown (18), (19), (20) and (21). In the device shown, these screws make the 2 covers (11) and (12) integral with the main body (13) and the 2 spring disks (16) and (17).

Ces disques ressorts (16) et (17), dont une vue de face est vue Figure 9, comportent 2 zones toriques souples selon l'axe XX : une zone centrale (19) jouant le rôle de ressort secondaire et une zone périphérique (22) jouant le rôle de ressort primaire qui peuvent être ajourées afin d'augmenter leur souplesse. Les souplesses de ces 2 zones sont calculées et ajustées combinant la longueur et la forme des fentes (23) et les épaisseurs des zones, épaisseurs visibles Figure 6 et il afin d'obtenir le plus grand débattement possible, tout en conservant des contraintes mécaniques maximales admissibles pour ne pas provoquer de rupture par fatigue des matériaux. Ces 2 disques ressorts sont en alliage à haute ténacité, par exemple, en acier allié ou en Cuprobéryllium, et les fentes sont obtenues aisément par électroérosion selon la technologie d'abrasion par fil traversant La zone médiane (24) de ces disques ressort a la forme d'un tore plus épais que chacune des 2 zones souples, et ce renflement de rigidification sert de support à une pièce de forme torique (25) en alliage, qui sert de moyen d'immobilisation pour le noyau magnétique torique (26), constitué de tôles d'acier au silicium enroulées à la manière des noyaux des transformateurs toriques, et découpées et percées selon les formes visibles Figure 8. Ce noyau (26) comporte 2 ou 4 alvéoles (27) et 2 ou 4 trous traversants (28) Figure 8, les alvéoles étant destinés à recevoir des cales parallélépipédiques (29), et les trous des tiges épaulées (30)
I'une et l'autre étant pressées par les écrous (31) contre la zone épaisse (24) du disque ressort.These spring discs (16) and (17), a front view of which is seen in FIG. 9, comprise 2 flexible toric zones along the axis XX: a central zone (19) playing the role of secondary spring and a peripheral zone (22 ) playing the role of primary spring which can be perforated in order to increase their flexibility. The flexibilities of these 2 zones are calculated and adjusted by combining the length and shape of the slots (23) and the thicknesses of the zones, thicknesses visible in Figure 6 and it in order to obtain the greatest possible clearance, while retaining maximum mechanical stresses admissible in order not to cause fatigue failure of the materials. These 2 spring discs are made of high-tenacity alloy, for example, of alloy steel or Cuproberyllium, and the slots are easily obtained by electroerosion according to the abrasion technology using a wire passing through. The median zone (24) of these discs comes out at shape of a toroid thicker than each of the 2 flexible zones, and this stiffening bulge serves to support a toroidal piece (25) made of an alloy, which serves as an immobilization means for the toric magnetic core (26), made of silicon steel sheets wound like toroidal transformer cores, and cut and drilled according to the visible shapes Figure 8. This core (26) has 2 or 4 cells (27) and 2 or 4 through holes (28 ) Figure 8, the cells being intended to receive parallelepipedal wedges (29), and the holes of the shouldered rods (30)
Both being pressed by the nuts (31) against the thick zone (24) of the spring disc.

Ces noyaux (26) comportent donc 4 cornes polaires apparentes. Ces tiges épaulées (30) réunissent rigidement comme le montrent les Figures 6 et 11, les 2 disques ressorts et les pièces (29), qui ne peuvent donc se déplacer que d'un mouvement de translation identique selon l'axe XX. These cores (26) therefore comprise 4 apparent polar horns. These shouldered rods (30) rigidly join, as shown in FIGS. 6 and 11, the 2 spring disks and the parts (29), which can therefore only move with an identical translational movement along the axis XX.

La zone centrale des disques ressorts (32) comporte elle aussi un renflement de rigidification servant à fixer par un moyen connu (33), par exemple par vissage, la masse mobile secondaire (34), qui étant fixée de chaque coté aux 2 disques ressorts (16) ct (17) assure ainsi un déplacement idcntique selon l'axe XX des zones centrales (32) des disques ressorts (16) et (17) ct dc la masse mobile secondaire (34). The central area of the spring discs (32) also includes a stiffening bulge used to fix by known means (33), for example by screwing, the secondary mobile mass (34), which being fixed on each side to the 2 spring discs (16) side (17) thus ensures an identical displacement along the axis XX of the central zones (32) of the spring discs (16) and (17) and next to the secondary mobile mass (34).

Cette masse mobile (34) de forme toroidale comporte un plan de symétrie perpendiculaire à l'axe XX. Elle comporte, de chaque coté de cc plan de symétrie, une alvéole annulaire (35) occupée par un noyau en tôle roulée au silicium (36) de conception identique au noyau (26), comportant des trous traversant (37) de diamètre supérieur au diamètre des tiges (30), ces trous étant continués par des trous de diamètre identiques (38) usinés dans la masse mobile secondaire (34), et tels que les tiges (30) puissent se déplacer librement en translation sans frottement. This mobile mass (34) of toroidal shape has a plane of symmetry perpendicular to the axis XX. It comprises, on each side of this plane of symmetry, an annular cell (35) occupied by a core of silicon-rolled sheet (36) of identical design to the core (26), comprising through holes (37) of diameter greater than diameter of the rods (30), these holes being continued by holes of identical diameter (38) machined in the secondary movable mass (34), and such that the rods (30) can move freely in translation without friction.

Ces noyaux (36) sont entourés, sur leurs cornes polaires débordantes (39 figure 10) de 2 à 4 bobines de fil électrique isolé (40 figure 10) selon le nombre de cornes polaires choisies constituant ainsi 2 ou 4 électroaimants. Le sens du courant dans ces bobines est choisi de façon à faire apparaître une suite de pôles Nord-Sud comme indiqué Figure 10. Ces cornes polaires (39) sont placées en vis à vis des cornes polaires des noyaux (26), et ainsi attirent celles-ci via l'entrefer (41) lorsqu'un courant traverse les 4 bobines (40). These cores (36) are surrounded, on their projecting pole horns (39 Figure 10) by 2 to 4 coils of insulated electrical wire (40 Figure 10) depending on the number of polar horns chosen thus constituting 2 or 4 electromagnets. The direction of the current in these coils is chosen so as to show a series of North-South poles as shown in Figure 10. These polar horns (39) are placed opposite the polar horns of the cores (26), and thus attract these via the air gap (41) when a current flows through the 4 coils (40).

Une pièce cruciforme (42) visible Figure 7, fixée par boulons par exemple à la masse mobile secondaire (34), immobilise les bobines (40) et le noyau (36), cette immobilisation étant complétée par la coulée d'un compound thermodurcissable très adhérent (43), qui assure la répartition homogène des contraintes mécaniques consécutives à la force d'attraction magnétique et à la force d'inertie due au mouvement oscillant des pièces mobiles. A cruciform piece (42) visible in FIG. 7, fixed by bolts for example to the secondary movable mass (34), immobilizes the coils (40) and the core (36), this immobilization being completed by the casting of a thermosetting compound very adherent (43), which ensures the homogeneous distribution of the mechanical stresses consecutive to the magnetic attraction force and to the inertial force due to the oscillating movement of the moving parts.

Selon l'invention, les bobines (40) situées de part et d'autre du plan de symétrie sont alimentées alternativement par un courant de forme telle qu'il assure une force d'attraction de valeur identique à la valeur désirée pour obtenir l'effet voulu. Les 2 fils d'alimentation en courant (44) et (45) des bobines réunies entre elles selon le schéma visible Figure 10, sont d'une part fixés à la masse mobile secondaire (46), faisant office de conducteur, d'autre part par l'intermédiaire de trous (47) et (48) ménagés dans la masse mobile secondaire, sont réunis par un moyen connu telle que la soudure (49) à un disque ressort métallique fin et souple (50) fixé à sa périphérie aux couvercles (11) et (12) par l'intermédiaire de bagues toroidales cylindriques (51) et (52), et de vis isolées (53), et en son centre à la masse mobile secondaire par l'intermédiaire d'une pièce toroidale vissée (54) par exemple à la masse mobile secondaire, constituée d'un matériau isolant robuste tel que les époxydes chargées verre ou Kevlar, et d'une autre pièce (55) isolante, ces 2 pièces (54) et (55) et les vis écrous (56) pressant et rendant solidaire le disque ressort (50) de la masse mobile secondaire (34). According to the invention, the coils (40) located on either side of the plane of symmetry are supplied alternately by a current of such shape that it provides an attractive force of value identical to the desired value to obtain the desired effect. The 2 current supply wires (44) and (45) of the coils joined together according to the diagram visible in Figure 10, are on the one hand fixed to the secondary movable mass (46), acting as a conductor, on the other part by means of holes (47) and (48) formed in the secondary movable mass, are joined by known means such as welding (49) to a thin and flexible metal spring disc (50) fixed at its periphery to covers (11) and (12) by means of cylindrical toroidal rings (51) and (52), and of insulated screws (53), and in its center to the secondary mobile mass by means of a toroidal part screwed (54) for example to the secondary movable mass, consisting of a robust insulating material such as glass or Kevlar filled epoxies, and another insulating part (55), these 2 parts (54) and (55) and the screw nuts (56) pressing and making the spring disk (50) integral with the secondary movable mass (34).

L'espace annulaire (59) entre le corps (13) et la masse active secondaire (34) est ajusté pour que l'air mis en compression lorsque cette masse active secondaire (34) est en mouvement passe d'un coté à l'autre et soit laminé de telle manière qu'il assure l'amortissement dynamique nécessaire. The annular space (59) between the body (13) and the secondary active mass (34) is adjusted so that the air put under compression when this secondary active mass (34) is moving from one side to the other and be laminated in such a way that it provides the necessary dynamic damping.

Afin de parfaire cet amortissement, des échancrures ou des trous d'axe parallèle à l'axe
XX peuvent être ménagées à la périphérie de la masse mobile secondaire afin d'augmenter la surface de frottement de l'air en transfert.In order to perfect this damping, notches or holes in the axis parallel to the axis
XX can be provided at the periphery of the secondary movable mass in order to increase the friction surface of the air in transfer.

La Figure 11 montre une masse mobile secondaire à sa course maximale, limitée par les butées en élastomère faiblement résilient (57) et (58). Figure 11 shows a mobile mass secondary to its maximum stroke, limited by the stops in weakly resilient elastomer (57) and (58).

Par comparaison au schéma Figure 3, le disque ressort (16) est l'analogue des 2 ressorts (7) et (9), la masse totale constituée par l'addition des masses du noyau (26), de la pièce (25), des pièces (29), des tiges (30) et d'une proportion du disque ressort (16) est l'analogue de la masse intermédiaire (8), la somme des masses de la masse mobile secondaire (34) des noyaux (36), des bobines (40), des croix (42), des pièces isolantes (54) et (55) et d'une partie de la masse des disques ressorts (16) et (50) est l'analogue de la masse mobile secondaire (10). By comparison with the diagram in Figure 3, the spring disk (16) is the analog of the 2 springs (7) and (9), the total mass constituted by the addition of the masses of the core (26), of the part (25) , parts (29), rods (30) and a proportion of the spring disk (16) is the analog of the intermediate mass (8), the sum of the masses of the secondary mobile mass (34) of the cores ( 36), coils (40), crosses (42), insulating parts (54) and (55) and part of the mass of the spring discs (16) and (50) is the analog of the mass secondary mobile (10).

L'amortisseur monoaxe économique est décrit Figures 12, 13, 14 et 15. The economical single-axis damper is described in Figures 12, 13, 14 and 15.

La Figure 12 montre une vue intérieure perpendiculaire à l'axe de déplacement de l'ensemble mobile. Le boîtier (66) en forme de coque emboutie est représenté coupé selon un de ses diamètres, alors que l'ensemble mobile est représenté non coupé. La Figure 13 représente une coupe repérée YY' sur la Figure 14, selon les axes des électroaimants. La figure 14 représente une vue d'un des sous-ensembles électroaimants, selon le plan 'indiqué figure 13. Figure 12 shows an interior view perpendicular to the axis of movement of the movable assembly. The box (66) in the form of a stamped shell is shown cut according to one of its diameters, while the mobile assembly is shown uncut. Figure 13 shows a section marked YY 'in Figure 14, along the axes of the electromagnets. FIG. 14 represents a view of one of the electromagnet sub-assemblies, according to the plan 'indicated in FIG. 13.

La Figure 15 représente une coupe de l'ensemble mobile selon XX' Figure 14. La Figure 16 représente une vue selon Z1Z'1 de l'ensemble mobile, et la Figure 17 une vue selon Z2z'2 de ce même ensemble. Les Figures 18 et 19 représentent un exemple d'application du dispositif à la construction automobile.Figure 15 shows a section of the mobile assembly along XX 'Figure 14. Figure 16 shows a view along Z1Z'1 of the mobile set, and Figure 17 a view along Z2z'2 of this same set. Figures 18 and 19 show an example of application of the device to automobile construction.

Très différent de la description précédente, l'amortisseur monoaxe économique ne comporte qu'un disque ressort (60), constitué ici d'une tôle d'acier à haute résistance découpée et poinçonnée, les formes des poinçons et matrices étant déterminées pour découper les fentes (61) et (62) et les trous cylindriques (63), (64) et (65) et le contour cylindrique extérieur. Ce disque ressort fixé sur sa périphérie à la coque (66), en tôle emboutie, par l'intermédiaire de la pièce torique (67) servant de répartiteur d'effort, elle aussi en tôle emboutie, et des rivets ou autres moyens d'immobilisation connus. Les fentes (61) et (62) sont en nombre suffisant et régulièrement réparties angulairement afin d'assurer les flexibilités désirées des 2 ressorts concentriques primaires et secondaires qu'elles créent. Deux pièces de forme torique (68) et (69) sont moulées sur la forme torique comprise entre le plus grand rayon des fentes (62) et le plus petit rayon des fentes (61). L'opération de moulage s'effectue selon un procédé d'injection sous pression ou toute autre technique similaire, tolérant les inserts métalliques. En effet, le moule à injection doit inclure, sous forme d'insert, le disque ressort (60), et les 2 pièces polaires (70) et (71) constituées d'un empilage de tôle d'acier à caractéristiques magnétiques dite "douce" d'une forme assurant un blocage à la manière d'une queue d'aronde (74), la liaison entre les pièces (68) et (69) s'effectuant simultanément par le remplissage des trous (64). On obtient ainsi un sous-ensemble monobloc, solide et précis en une seule opération, formant masse intermédiaire. Very different from the previous description, the economical single-axis shock absorber only has a spring disc (60), here made of a sheet of high-strength steel cut and punched, the shapes of the punches and dies being determined to cut the slots (61) and (62) and the cylindrical holes (63), (64) and (65) and the outer cylindrical contour. This spring disk fixed on its periphery to the shell (66), in stamped sheet metal, by means of the O-ring piece (67) serving as a force distributor, also in stamped sheet metal, and rivets or other means of known assets. The slots (61) and (62) are in sufficient number and regularly distributed angularly in order to ensure the desired flexibilities of the 2 primary and secondary concentric springs which they create. Two toroidal pieces (68) and (69) are molded on the toroidal shape between the largest radius of the slots (62) and the smallest radius of the slots (61). The molding operation is carried out using a pressure injection process or any other similar technique, tolerating the metal inserts. In fact, the injection mold must include, in the form of an insert, the spring disc (60), and the 2 pole pieces (70) and (71) consisting of a stack of steel sheet with magnetic characteristics called " soft "of a form ensuring a blocking in the manner of a dovetail (74), the connection between the parts (68) and (69) being effected simultaneously by filling the holes (64). A solid, precise one-piece sub-assembly is thus obtained in a single operation, forming an intermediate mass.

Les électroaimants d'attraction sont constitués d'un sous-ensemble monobloc (75) Figure 12, assemblés rigidement ensemble et au disque ressort (60) en son centre par une opération de vissage, sertissage ou rivetage. La Figure 13 montre un assemblage par rivet (77). Selon la description non limitativc ci-dessous, le dispositif représenté ne comporte des électroaimants que d'un côté du disque ressort. Une contre masse (76), de masse équivalente et située de l'autre côté du disque ressort assure l'équilibrage dynamique de l'ensemble et forme avec les électroaimants (75) masse secondaire. Une autre conception, lorsque les efforts à fournir sont plus conséquents consiste à remplacer cette contre masse par un groupe d'électroaimants identique au sousensemble (75). The attraction electromagnets consist of a monobloc sub-assembly (75) Figure 12, rigidly assembled together and to the spring disc (60) in its center by a screwing, crimping or riveting operation. Figure 13 shows a rivet assembly (77). According to the nonlimiting description below, the device shown only has electromagnets on one side of the spring disc. A counter mass (76), of equivalent mass and located on the other side of the spring disc ensures the dynamic balancing of the assembly and forms with the electromagnets (75) secondary mass. Another design, when the efforts to be made are more substantial, consists in replacing this counter-mass by a group of electromagnets identical to the subassembly (75).

Afin de réduire les coûts tout en assurant une rigidité suffisante, le sous-ensemble (75) est constitué d'une pièce moulée (78) comportant sous forme de 2 inserts, les empilages de tôles magnétiques douces (79) et (80) ayant la forme d'un U comportant à sa base deux aspérités en forme de queue d'aronde (81), destinées au blocage absolu. Cette pièce moulée (78) comporte une alvéole (82) qui ménage un volume creux destiné à contenir les 2 bobines de champ (83) et (84), dont les enroulements sont selon l'invention réunis en parallèle et dont un des fils de sortie est réuni à la masse générale par exemple par vissage sur un insert (85) prévu à cet effet sur la pièce (78) et l'autre réuni à une traversée isolante d'un modèle connu (86), elle-même fixée à un disque ressort (87) d'amenée de courant, ledit disque ressort étant, au montage final, raccordé à la traversée isolante (88), fixée à la coque (66). La mise en parallèle des bobines a, lorsque celles sont commandées par un procédé dit à courants hachés, procédé connu, l'avantage d'assurer un déplacement selon l'axe voulu, sans mouvements parasites selon les autres axes, sans nécessiter un guidage longitudinal par 2 disques ressort comme cela est le cas de la première description. En effet, un procédé connu consiste à produire le courant électrique générant l'attraction par commutation alternée de la tension d'alimentation pendant des temps variables. Le Àti courant traversant alors une bobine est donné par la relation I - 1o + , si Io est le courant à l'instant t, At l'intervalle de temps, L l'inductance de la bobine et U la tension d'alimentation. In order to reduce costs while ensuring sufficient rigidity, the subassembly (75) consists of a molded part (78) comprising in the form of 2 inserts, the stacks of soft magnetic sheets (79) and (80) having the shape of a U comprising at its base two asperities in the shape of a dovetail (81), intended for absolute blocking. This molded part (78) comprises a cell (82) which provides a hollow volume intended to contain the 2 field coils (83) and (84), the windings of which are according to the invention joined in parallel and one of the wires of which outlet is joined to the general ground for example by screwing on an insert (85) provided for this purpose on the part (78) and the other joined to an insulating bushing of a known model (86), itself fixed to a spring disc (87) for supplying current, said spring disc being, on final assembly, connected to the insulating bushing (88), fixed to the shell (66). The parallelization of the coils has, when those are controlled by a process known as chopped currents, known process, the advantage of ensuring a displacement along the desired axis, without parasitic movements along the other axes, without requiring longitudinal guidance by 2 discs spring as is the case of the first description. Indeed, a known method consists in producing the electric current generating the attraction by alternating switching of the supply voltage for variable times. The current Atti then passing through a coil is given by the relation I - 1o +, if Io is the current at time t, At the time interval, L the inductance of the coil and U the supply voltage.

Lorsque les entrefers des électroaimants, situés d'un même côté du disque ressort sont différents, l'inductance de l'électroaimant présentant le plus petit entrefer est plus grande que l'inductance de l'autre électroaimant. On démontre facilement que cette variation maintient constante l'induction dans chacun des entrefers, et donc, comme les sections de flux sont identiques, maintient une attraction magnétique équilibrée et donc un mouvement axial pur.When the air gaps of the electromagnets, located on the same side of the spring disc are different, the inductance of the electromagnet having the smallest air gap is greater than the inductance of the other electromagnet. It is easily demonstrated that this variation keeps the induction constant in each of the air gaps, and therefore, as the flow sections are identical, maintains a balanced magnetic attraction and therefore a pure axial movement.

Chaque bobine (83) et (84) est bloquée dans l'alvéole par l'interposition d'un matériau isolant connu, comme sont par exemple les produits à b & se de résines thermodurcissables. Elles sont de plus, pour assurer leur fixation définitive, bloquées par la pièce (89), en tôle emboutie. Each coil (83) and (84) is blocked in the cell by the interposition of a known insulating material, as are for example the products with thermosetting resins. They are more, to ensure their final fixing, blocked by the part (89), in stamped sheet metal.

Cette pièce (89) est assemblée avec la pièce moulée (78) et le disque ressort (60) lors de l'opération de vissage, sertissage ou rivetage. Un disque en élastomère peu résilient (90) formant butée limite le débattement de l'ensemble, les dimensions de la coque étant telles qu'une seconde butée est inutile. This part (89) is assembled with the molded part (78) and the spring disc (60) during the screwing, crimping or riveting operation. A sparingly resilient elastomeric disc (90) forming a stop limits the movement of the assembly, the dimensions of the shell being such that a second stop is unnecessary.

Sur la Figure 12 et la Figure 13 ont été représentés un accéléromètre (91) servant de capteur de mesure et un boîtier électronique (92) ces 2 équipements sont selon l'invention directement intégrés au dispositif. L'accéléromètre (91) mesure le déplacement de la coque selon l'axe de symétrie de l'ensemble mobile, le boîtier électronique (92) assurant alors, dans le domaine de fréquences désiré, un déplacement de l'ensemble mobile de phase et d'amplitudes calculé pour supprimer le déplacement mesuré par l'accéléromètre (91). Ce boîtier (92) joue le rôle de contrôleur autonome, pouvant être piloté par un contrôleur maître lors d'applications nécessitant de multiples actionneurs. In Figure 12 and Figure 13 are shown an accelerometer (91) serving as a measurement sensor and an electronic unit (92) these 2 devices are according to the invention directly integrated into the device. The accelerometer (91) measures the displacement of the shell along the axis of symmetry of the mobile assembly, the electronic unit (92) then ensuring, in the desired frequency domain, a displacement of the mobile phase assembly and amplitudes calculated to suppress the displacement measured by the accelerometer (91). This housing (92) acts as an autonomous controller, which can be controlled by a master controller in applications requiring multiple actuators.

Cette disposition est particulièrement favorable lors de la réduction de vibrations de sources de vibrations connues: un exemple non limitatif est représenté Figure 18 et Figure 19. This arrangement is particularly favorable when reducing vibrations from known vibration sources: a non-limiting example is shown in Figure 18 and Figure 19.

Il correspond à la suppression de la propagation des vibrations transmises par les biellettes de report de couple des moteurs thermiques, système très utilisé en construction automobile. La biellette (93) est fixée d'une part au moteur (94) et à la coque du véhicule (95). Le dispositif selon l'invention (96) rigidement fixé à la coque (95), supprime alors la vibration transmise par la biellette et qui est d'axe parfaitement connu
Ces dispositions sont particulièrement bien adaptées à la réduction des pulsations aérodynamiques ou hydrodynamiques des sustentateurs ou propulseurs à hélice, tels que ceux utilisés en technique marine ou dans la conception des hélicoptères, ou à la réduction des vibrations transmise par les moteurs à capsulines, en technique automobile, par exemple. It corresponds to the suppression of the propagation of vibrations transmitted by the torque transfer rods of heat engines, a system widely used in automobile construction. The link (93) is fixed on the one hand to the engine (94) and to the vehicle hull (95). The device according to the invention (96) rigidly fixed to the shell (95), then eliminates the vibration transmitted by the link and which is of perfectly known axis
These provisions are particularly well suited to the reduction of aerodynamic or hydrodynamic pulsations of lifters or propeller propellers, such as those used in marine technology or in the design of helicopters, or to the reduction of vibrations transmitted by capsulin engines, in technical automotive, for example.

Claims

1) Device for reducing camctorisc structure vibrations by using one or more primary springs (7), (22), (61) linked to the structure and to one or more intermediate masses (8), (25) + (26) + (29) + (30), (68) + (69) and one or more secondary springs (9), (19) + (62) fixed to the intermediate mass or masses and to one or more masses secondary (10), (34), (75) + (76) the intermediate masses comprising the pole pieces of one or more electromagnets (11), (12), (36) + (40), (75) forming masses secondary.

2) Device according to claim 1 characterized in that the primary and secondary springs consist of a single disc (16), (17), (60) of high strength alloy comprising 2 flexible concentric openwork toric zones if necessary .

3) Device according to claim 1 characterized in that the stiffness of the springs and the intermediate and secondary moving masses are chosen so that the electromagnetic force to be provided by the electromagnet (s) attracting these masses mutually in the direction of movement springs is, in a desired frequency range, a fraction of the resulting action on the structure, and that the total travel of the masses is a multiple of the relative displacement of the pole pieces of the electromagnets.

4) Device according to claims 1,2 and 3 characterized by the fact of comprising 2 spring discs (16) and (17) between which are fixed the intermediate and secondary masses and more particularly intended for the supply of large forces.

5) Device according to claim 1,2 and 3 characterized in that it comprises only one spring disk (60), located between 2 primary masses and 2 secondary masses, and more particularly intended for economical manufacturing.

6) Device according to claim 5 cancerized by the fact that the electromagnets (75) located on the same side of the spring disc are 2 in number, and that their field coils (83) and (84) are supplied in parallel.

7) Device according to claim 5 characterized in that the spring disc (60) may consist of a cut sheet, and that the intermediate and secondary moving masses may consist of molded parts in which are inserted the pole pieces of the electromagnets (70), (71), (79) and (80).

8) Device according to claim S characterized in that it incorporates a measurement sensor (91) and a controller (92).