TW202147745A

TW202147745A - 動平衡裝置及維持動平衡且兼具減少振動之方法

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Publication number: TW202147745A
Application number: TW109118709A
Authority: TW
Inventors: 吳育仁; 鍾雲吉
Original assignee: 國立中央大學
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2021-12-16
Also published as: TWI737334B; US11209069B1; US20210381579A1; JP7080510B2; JP2021189161A; CN113758631A

Abstract

一種動平衡裝置，包括動平衡組件及複數阻尼粒子。動平衡組件包括至少二結構件，分隔地設置於連接轉子之轉軸上，且各結構件對應垂直轉軸之軸線之獨立平面，其中各結構件包括至少一容置部；複數阻尼粒子填充至各結構件之至少一容置部，使得各結構件之結構件質心偏離軸線。藉此，各結構件隨著轉子轉動而產生慣性力及慣性力矩，用以抵銷轉子於轉動時因轉子質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩以達到動平衡；其中複數阻尼粒子可隨著轉子轉動而於容置部內移動並產生摩擦碰撞，以達到減振及減噪之效果。

Description

動平衡裝置

本發明係關於一種動平衡裝置，尤指一種可結合於具有轉子之設備之動平衡裝置。

常見之電機設備（例如馬達、壓縮機等）會藉由轉子之持續轉動，以執行功率輸出或機械傳動等功能。一般而言，轉子之質心應該保持在轉子之固定軸線上，使得轉子基於固定軸線轉動時能維持轉動平衡。然而，轉子因為本身結構缺陷或變形、結構裝配偏差或是負載不均勻等因素，將會促使轉子之質心偏離原本之固定軸線。一旦前述轉子開始轉動，該轉子容易因為質心偏移所造成之附加離心慣性力及慣性力矩而產生轉動不平衡之現象。此外，該轉子也會因為轉動不平衡而產生振動及噪音，進而影響轉子轉動之效能及品質。

本發明之目的在於提供一種可結合於具有轉子之設備以改善轉子轉動時之動平衡效果之動平衡裝置。

為達上述目的，本發明之動平衡裝置係應用於具有轉子之設備，且轉子兩側連接沿軸線延伸之轉軸。本發明之動平衡裝置包括動平衡組件及複數阻尼粒子。動平衡組件包括至少二結構件，分隔地設置於連接轉子之轉軸上，以隨著轉子轉動，各結構件對應垂直軸線之獨立平面，其中各結構件包括至少一容置部。複數阻尼粒子填充至各結構件之至少一容置部，使得各結構件之結構件質心偏離軸線。藉此，各結構件隨著轉子轉動而產生慣性力，用以抵銷轉子於轉動時因轉子質心偏移所產生之另一慣性力以達到動平衡；其中複數阻尼粒子可隨著轉子轉動而於容置部內移動並產生摩擦碰撞，以達到減振及減噪之效果。

在本發明之一實施例中，當結構件之至少一容置部為複數個時，該些容置部基於軸線呈結構對稱排列。

在本發明之一實施例中，複數阻尼粒子填充至結構件之該些容置部之至少一者。

在本發明之一實施例中，當結構件之已填充複數阻尼粒子之容置部為複數個時，該些容置部中並非均具有相同總質量之複數阻尼粒子。

在本發明之一實施例中，阻尼粒子係以塑性材料製成。

在本發明之一實施例中，阻尼粒子係為空心顆粒結構。

在本發明之一實施例中，複數阻尼粒子可同時具有不同尺寸或形狀。

在本發明之一實施例中，任一結構件所產生之慣性力為結構件之已填充複數阻尼粒子之所有容置部所產生之慣性力總和。

在本發明之一實施例中，任一容置部所產生之慣性力為容置部內所填充之複數阻尼粒子之總質量、轉子轉動時之角速度平方與結構件隨著轉子轉動時容置部內所填充之複數阻尼粒子之體心位置至該軸線之最短距離之乘積。

在本發明之一實施例中，任一結構件所對應之獨立平面實質上平行於另一結構件所對應之獨立平面。

據此，本發明之動平衡裝置可依據轉子之質心偏移狀態，於各結構件相應之一或多個容置部中填充所需質量之複數阻尼粒子，使得各結構件產生質心偏移以達到轉子轉動時之動平衡。此外，藉由複數阻尼粒子隨著轉子轉動時之移動並產生摩擦碰撞，以達到減振及減噪之效果。

本發明更包括一種維持動平衡且兼具減少振動之方法，係應用於具有轉子之設備。該方法包括以下步驟：計算轉子於轉動時因轉子質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩；分隔地設置至少二結構件於連接轉子之轉軸上，其中各結構件對應垂直轉軸之軸線之獨立平面，且各結構件包括至少一容置部；以及填充複數阻尼粒子至各結構件之至少一容置部，使得各結構件之結構件質心偏離軸線。藉此，各結構件隨著轉子轉動而產生慣性力及慣性力矩，用以抵銷轉子於轉動時因轉子質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩以達到動平衡，其中複數阻尼粒子可隨著轉子轉動而於容置部內移動並產生摩擦碰撞，以達到減振及減噪之效果。

由於各種態樣與實施例僅為例示性且非限制性，故在閱讀本說明書後，具有通常知識者在不偏離本發明之範疇下，亦可能有其他態樣與實施例。根據下述之詳細說明與申請專利範圍，將可使該等實施例之特徵及優點更加彰顯。

於本文中，係使用「一」或「一個」來描述本文所述的元件和組件。此舉只是為了方便說明，並且對本發明之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個或至少一個，且單數也同時包括複數。

於本文中，用語「第一」或「第二」等類似序數詞主要是用以區分或指涉相同或類似的元件或結構，且不必然隱含此等元件或結構在空間或時間上的順序。應了解的是，在某些情形或組態下，序數詞可以交換使用而不影響本創作之實施。

於本文中，用語「包括」、「具有」或其他任何類似用語意欲涵蓋非排他性之包括物。舉例而言，含有複數要件的元件或結構不僅限於本文所列出之此等要件而已，而是可以包括未明確列出但卻是該元件或結構通常固有之其他要件。

本發明之動平衡裝置係應用於具有轉子之設備，例如電動機、馬達等，但本發明不以前述設備為限。前述轉子為具有偏心質量之轉子，且轉子兩側連接沿軸線延伸之轉軸，而藉由本發明之動平衡裝置之設置可抵銷轉子因偏心質量而於轉動時所產生之慣性力及慣性力矩以達到動平衡。

請參考圖1為本發明之動平衡裝置結合轉子於轉動時之示意圖。如圖1所示，本發明之動平衡裝置100包括動平衡組件及複數阻尼粒子130。前述動平衡組件包括至少二結構件，各結構件可作為獨立個體分別被設置，或者至少二結構件可藉由連接件彼此連接而作為一整體元件被設置（但相鄰二結構件之間仍保持間距，僅以連接件連接），端視不同設計需求而改變。為方便說明本發明之技術特徵，在以下實施例中，前述至少二結構件僅包括各自獨立之第一結構件110及第二結構件120，但前述結構件之設置數量可隨著設計不同而調整，不以本實施例為限。此外，在以下實施例中，第一結構件110及第二結構件120分隔地設置於連接轉子300兩側之轉軸310上，使得轉子300位於第一結構件110及第二結構件120之間，但前述結構件之設置位置也可隨著設計不同而調整，例如第一結構件110及第二結構件120也可同時設置於連接轉子300任一側之轉軸310上，不以本實施例為限。

前述轉軸310沿著軸線L直線延伸。此處所謂軸線L，定義為本發明之動平衡裝置100、轉子300及轉軸310在靜止狀態下所對應之平衡軸線，使得本發明之動平衡裝置100、轉子300及轉軸310可保持靜態平衡。當轉軸310基於軸線L轉動時，第一結構件110及第二結構件120會隨著轉子300同樣基於軸線L轉動。理論上，因為轉子300及轉軸310原本可能產生之質心偏移，使得當轉子300及轉軸310開始轉動時，轉子300及轉軸310會沿著相異於前述軸線L之另一條動態軸線轉動，進而產生轉動不平衡之現象。藉由本發明之動平衡裝置100之設置，用以抵銷轉子300及轉軸310原本可能產生之質心偏移，使得轉子300及轉軸310沿著轉動之前述動態軸線盡可能趨近前述軸線L，甚至與前述軸線L重合，以達到改善動平衡之效果。據此，在以下實施例中，藉由本發明之動平衡裝置100結合轉子300而設置後，可將圖1中之軸線L視為趨近於轉子300之動態軸線或與該動態軸線重合之狀態。

在本發明之一實施例中，第一結構件110及第二結構件120採用相同之結構設計。如圖1所示，第一結構件110為類似圓盤狀結構，且軸線L通過第一結構件110之中心部位（第一結構件110可設置供轉軸310貫穿之穿孔），使得第一結構件110之整體基於軸線L呈結構對稱。設置於轉軸310之第一結構件110對應實質上垂直軸線L之獨立平面P1，也就是說，第一結構件110整體大致位於獨立平面P1上。同樣地，第二結構件120為類似圓盤狀結構，且軸線L通過第二結構件120之中心部位（第二結構件120可設置供轉軸310貫穿之穿孔），使得第二結構件120之整體基於軸線L呈結構對稱。設置於轉軸310之第二結構件120對應實質上垂直軸線L之獨立平面P2，也就是說，第二結構件120整體大致位於獨立平面P2上。在設計上，第一結構件110所對應之獨立平面P1實質上平行於第二結構件120所對應之該獨立平面P2；而當結構件之數量為兩個以上時，任兩個結構件所對應之獨立平面亦彼此平行。

在本實施例中，第一結構件110及第二結構件120之外輪廓雖然為圓形，但本發明不以此為限，第一結構件110及第二結構件120之外輪廓也可採用多邊形或其他可基於軸線L呈結構對稱之相應外型設計。然而，視設計需求不同，第一結構件110及第二結構件120也可採用基於軸線L呈結構不對稱之外型設計，例如扇形、錘形或其他不規則之形狀。此外，第一結構件110及第二結構件120之結構尺寸也可視需求而改變。

第一結構件110及第二結構件120可採用不易變形之剛性材料所製成，例如金屬、木材、石材、塑性材料或其他具類似特性之材料等，但本發明不以此為限。

第一結構件110包括至少一第一容置部111，且第二結構件120包括至少一第二容置部121。在本發明之一實施例中，第一結構件110之至少一第一容置部111為複數個，該些第一容置部111基於軸線L呈結構對稱排列，且該些第一容置部111具有相同之尺寸；同樣地，第二結構件120之至少一第二容置部121為複數個，該些第二容置部121基於軸線L呈結構對稱排列，且該些第二容置部121具有相同之尺寸，但本發明不以此為限。例如，依設計需求不同，各結構件也可能僅設置單一個容置部；又例如，依設計需求不同，各結構件設置有複數個容置部時，複數個容置部可基於軸線呈結構不對稱排列或/及同時具有不同之尺寸。

在本發明之一實施例中，各第一容置部111可為自第一結構件110之一側之表面貫穿至另一側之表面之穿孔，但也可以是自第一結構件110之一側之表面朝另一側凹陷之盲孔。因應前述盲孔或穿孔之設計不同，各第一容置部111可搭配一或多個蓋體，用以封閉盲孔或穿孔之開口處。同樣地，各第二容置部121可為自第二結構件120之一側之表面朝另一側凹陷之盲孔，或者是自第二結構件120之一側之表面貫穿至另一側之表面之穿孔。因應前述盲孔或穿孔之設計不同，各第二容置部121可搭配一或多個蓋體，用以封閉盲孔或穿孔之開口處。在本實施例中，各第一容置部111及各第二容置部121採用圓孔結構，但本發明不以此為限，例如各第一容置部111及各第二容置部121也可採用其他多邊形或任意外型之孔洞或凹槽結構。

此外，如前所述，第一結構件110及第二結構件120之結構尺寸可視需求而改變，甚至如本實施例中之第一結構件110及第二結構件120之直徑可縮減至與轉軸310直徑相近或直接將轉軸310之局部作為第一結構件110及第二結構件120。此時，各第一容置部111及各第二容置部121可為自轉軸310之表面朝軸線L凹陷之孔洞或凹槽結構。

在本發明之一實施例中，各第一容置部111或第二容置部121更可藉由分隔件（例如隔板）分隔為複數個子容置區，以因應不同使用需求。藉由分隔件之設置，增加各容置部內之接觸面積，使得複數阻尼粒子130更容易與容置部之壁面或分隔件產生接觸變形及碰撞，提高複數阻尼粒子130消耗由轉子傳來之振動能量之效能。

複數阻尼粒子130用以填充至第一結構件110之至少一第一容置部111及第二結構件120之至少一第二容置部121。藉由控制所填充之複數阻尼粒子130之總質量及位置（即不同容置部之選擇），用以各別調整第一結構件110及第二結構件120之結構件質心之位置。以第一結構件110為例，如前所述，在本實施例中，由於第一結構件110基於軸線L呈結構對稱，且第一結構件110之複數個第一容置部111基於軸線L呈結構對稱排列，使得第一結構件110之結構件質心之位置大致位於軸線L上。據此，藉由將複數阻尼粒子130選擇填充至第一結構件110之複數個第一容置部111之至少一者，將使得第一結構件110之結構件質心偏離軸線L。

由於填充複數阻尼粒子130之目的是使第一結構件110之結構件質心偏離軸線L，因此依據不同需求，可選擇僅在單一之第一容置部111中填充複數阻尼粒子130，或者針對多個第一容置部111分別填充總質量不完全相同之複數阻尼粒子130。進一步說明，當第一結構件110之已填充複數阻尼粒子130之第一容置部111為複數個時，已填充複數阻尼粒子130之該些第一容置部111中並非均具有相同總質量之複數阻尼粒子130（也就是說，已填充複數阻尼粒子130之該些第一容置部111中至少包括兩種或以上之總質量之複數阻尼粒子130）。藉由複數阻尼粒子130於該些第一容置部111中產生質量分布之差異，以避免第一結構件110之結構件質心仍保持在軸線L上。同理，針對第二結構件120也採用相同方式使得第二結構件120之結構件質心偏離軸線L。

在本實施例中，複數阻尼粒子130未完全填滿容置部，也就是說，容置部在填充複數阻尼粒子130後仍保留一定空間，以容許複數阻尼粒子130可隨著轉子300轉動而於容置部內自由移動，且使得複數阻尼粒子130之間產生摩擦及碰撞。然而，依據設計需求不同，複數阻尼粒子130也可以完全填滿容置部，使得複數阻尼粒子130可隨著轉子300轉動而於容置部內彼此碰撞、摩擦或擠壓變形。

在本發明之一實施例中，阻尼粒子130可採用不易變形之剛性材料所製成，例如金屬、塑性材料或其他具類似特性之材料等。為了增加複數阻尼粒子130之間之摩擦及碰撞面積，阻尼粒子130也可採用可變形之彈性材料所製成，例如橡膠、矽膠材料或其他具類似特性之材料等。此外，為了因應不同使用需求，阻尼粒子130可選擇採用實心顆粒結構或空心顆粒結構。在本發明之一實施例中，複數阻尼粒子130可同時具有不同尺寸或/及形狀，但本發明不以此為限，舉例來說，複數阻尼粒子130也可採用具有相同尺寸或/及形狀之粒子組合而成。

以下將利用圖1之實施例說明本發明之動平衡裝置1之應用。首先，針對具有轉子300之設備，可先藉由電腦、相關測量儀器或其他裝置以硬體或軟體計算或測量轉子300之質心位置，以判斷轉子300是否有質心偏移之狀態。前述質心偏移除了考量轉子300本身，更可進一步整合連接轉子300之轉軸310、用以支撐或定位轉軸310之軸接部及其他附屬配件等所構成之總質心偏移。若有前述質心偏移之狀態，則計算或模擬轉子300於轉動時因質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩。依據前述取得之慣性力及慣性力矩等相關數值，進一步計算出本發明之動平衡裝置1之第一結構件110及第二結構件120分別於連接轉子300之轉軸310上之設置位置，以便實際於轉軸310上裝設第一結構件110及第二結構件120（例如在本實施例中，第一結構件110設置於轉子300與轉軸310一端之軸接部之間，第二結構件120設置於轉子300與轉軸310另一端之軸接部之間，但各結構件之設置位置不以本實施例為限）。

接著，依據前述取得之慣性力及慣性力矩等相關數值，進一步計算出本發明之動平衡裝置1之第一結構件110及第二結構件120應各別對應產生之慣性力及慣性力矩，以推得第一結構件110及第二結構件120之結構件質心偏離軸線L之偏移位置及所需質量數值。以第一結構件110為例，依據前述取得之第一結構件110之結構件質心之偏移位置及所需質量數值，針對第一結構件110相應位置之一個或多個第一容置部111，各別填充相應質量之複數阻尼粒子130。藉由所填充之複數阻尼粒子130之質量來調整第一結構件110之所需質量數值，並促使第一結構件110之結構件質心移動至所需之偏移位置。同理，針對第二結構件120也採用相同方式來調整第二結構件120之所需質量數值，並促使第二結構件120之結構件質心移動至所需之偏移位置。需注意的是，於轉軸上裝設各結構件時，可能需要搭配相應之固定件或定位件（例如C型扣環）以使結構件緊密結合於轉軸上，因此在計算各結構件對應產生之慣性力及慣性力矩時，應一併考量前述固定件或定位件對各結構件質心產生偏移之影響，進而取得各結構件之結構件質心較準確之偏移位置及所需質量數值。

據此，本發明之動平衡裝置1針對具有偏心質量之轉子300之設備加以設置。當轉子300轉動時，第一結構件110及第二結構件120會隨著轉子300同步轉動，且藉由前述結構件質心之偏移設計而產生慣性力及慣性力矩，用以抵銷轉子300轉動時因轉子質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩，進而達到轉子300轉動時之動平衡。此外，當第一結構件110及第二結構件120隨著轉子300轉動時，填充於第一容置部111及第二容置部121內之複數阻尼粒子130會因為旋轉產生之離心力而集中移動至各容置部內遠離軸線L之區域（例如圖1或圖2中複數阻尼粒子130所呈現之位置及狀態），並使得複數阻尼粒子130之間產生摩擦及碰撞，藉此可消耗轉子300轉動時之振動能量及噪音生成，以達到減振及減噪之效果。

以下基於圖1中之第一結構件110來說明其藉由質心偏移產生慣性力之原理。請參考圖2為本發明之動平衡裝置之第一結構件於轉動時產生慣性力之示意圖。如圖2所示，在本實施例中，第一結構件110共包括6個第一容置部111，該些第一容置部111基於通過第一結構件110之中心部位之軸線L呈結構對稱之環狀排列。依據前述所計算出第一結構件110應對應產生之慣性力及慣性力矩，在該些第一容置部111內分別填充複數阻尼粒子130，且已填充複數阻尼粒子130之該些第一容置部111中並非均具有相同總質量之複數阻尼粒子130（如圖2所示，該些第一容置部111包括兩種總質量之複數阻尼粒子130）。據此，於每個第一容置部111內所填充之複數阻尼粒子130之總質量並不會完全相同而形成質量分佈差異，以達到結構件質心之偏移效果。

如圖2所示，在本實施例中，於第一結構件110隨著轉子轉動時，每個已填充複數阻尼粒子130之第一容置部111均會藉由複數阻尼粒子130產生慣性力。此處所述慣性力為該第一容置部111內所填充之複數阻尼粒子130之總質量、轉動時之角速度平方與所填充之複數阻尼粒子130之體心位置V至軸線L之最短距離之乘積。前述體心位置V是指，當第一結構件110隨著轉子轉動時，複數阻尼粒子130因旋轉產生之離心力而集中移動至第一容置部111內遠離軸線L之區域，使得此時集中後之複數阻尼粒子130之體積所反映之體心位置V。由於複數阻尼粒子130並未填滿第一容置部111，使得前述複數阻尼粒子130之體心位置V至軸線L之最短距離必定會大於第一容置部111之中心位置O至至軸線L之最短距離。依據上述內容，可針對每個已填充複數阻尼粒子130之第一容置部111各別計算出其產生之慣性力。

已知第一結構件110所產生之慣性力F為第一結構件110之已填充複數阻尼粒子130之所有第一容置部111所產生之慣性力總和。因此，在針對每個已填充複數阻尼粒子130之第一容置部111各別計算出其產生之慣性力後，即可透過數學向量公式進行加總計算，以得出第一結構件110於結構件質心M處所產生之慣性力F。據此，藉由於不同第一容置部111內填充不同總質量之複數阻尼粒子130，即可改變第一結構件110之結構件質心M之位置及所產生之慣性力F大小，以達到所希望之動平衡效果。同理，針對第二結構件120也採用相同方式來進行相應調整。

以下請一併參考圖1、圖3至圖5，其中圖3為針對本發明之動平衡裝置之實驗組C與對照組A、B採用之結構件之剖面圖；圖4為本發明之動平衡裝置之實驗組C與對照組A、B之轉子質心徑向加速度時域結果比較圖；圖5為本發明之動平衡裝置之實驗組C與對照組A、B之轉子質心徑向位移之軌跡比較圖。在以下實驗中，基於採用如圖1所示之具有偏心質量之轉子300並結合設置本發明之動平衡裝置1之第一結構件110及第二結構件120作為基礎裝置，並將複數阻尼粒子130之填充作為變數。如圖1及圖3所示（其中，圖3僅以第一結構件110為例加以表示，但第二結構件120也採用相同設計），第一結構件110之所有第一容置部111及第二結構件120之所有第二容置部121內均未填充任何阻尼粒子130之條件作為對照組A，以第一結構件110之所有第一容置部111及第二結構件120之所有第二容置部121內均填充相同總質量之複數阻尼粒子130之條件作為對照組B，以第一結構件110之所有第一容置部111及第二結構件120之所有第二容置部121內填充有不完全相同之總質量之複數阻尼粒子130之條件作為實驗組C，模擬並測量轉子轉動時之轉子質心徑向加速度及位移數值。

如圖4所示，經統計實驗數據後可知，對照組A之質心徑向加速度約介於2~14.5 m/s² ，且數值變化極大而不穩定；對照組B之質心徑向加速度約介於1~8.5 m/s² ，且數值變化仍偏大而較不穩定；而實驗組C之質心徑向加速度約大致保持在3 m/s² 以下。由此可知，在各結構件之該些容置部內填充有不同總質量之複數阻尼粒子130，使得各結構件之結構件質心偏移以抵銷轉子因轉子質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩後，明顯有效降低轉子之質心徑向加速度之數值，進而能有效維持轉子轉動時之動平衡。

又如圖5所示，經統計實驗數據後可知，對照組A及對照組B之質心徑向位移約介於350~400 nm，而實驗組C之質心徑向位移約介於40~80 nm。由此可知，在各結構件之該些容置部內填充有不同總質量之複數阻尼粒子130，使得各結構件之結構件質心偏移以抵銷轉子因轉子質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩後，明顯有效降低轉子之質心徑向位移之數值，進而能有效維持轉子轉動時之動平衡。

請參考圖6為本發明之動平衡裝置之第一結構件另一實施例之示意圖。如圖6所示，在本實施例中，第一結構件110之整體基於轉軸310之軸線L呈結構對稱。第一結構件110之中心部位具有供轉軸310貫穿之穿孔112，以便設置於轉軸310上。第一結構件110僅包括單一個第一容置部111，且該第一容置部111之外型為基於以穿孔112為圓心所形成之環狀空間之部分區段；也就是說，第一容置部111最接近穿孔112之一側及最遠離穿孔112之一側均形成以穿孔112為圓心之圓弧狀側邊。當複數阻尼粒子130填充至第一容置部111，使得第一結構件110之結構件質心之偏移位置及總質量達到預設需求後，藉由前述第一容置部111之外型更可順應轉子之轉動路徑並提供複數阻尼粒子130較大之碰撞面積，以達到較佳之減振及減噪效果。當然，視設計需求不同，本實施例中之第一結構件110也可設置複數個第一容置部111，且各第一容置部111之設置位置可任意調整，例如不同第一容置部111距離穿孔112之最短距離不同。

請參考圖7為本發明之動平衡裝置之第一結構件又一實施例之示意圖。如圖7所示，在本實施例中，第一結構件110之整體基於轉軸310之軸線L呈結構不對稱。第一結構件110具有供轉軸310貫穿之穿孔112，以便設置於轉軸310上。第一結構件110僅包括單一個第一容置部111，且第一容置部111及第一結構件110之主要結構集中設置相異於穿孔112之另一側，使得第一結構件110之外輪廓形成如戒指狀之結構。此處第一容置部111採用圓孔結構。藉此，當複數阻尼粒子130填充至第一容置部111，使得第一結構件110之結構件質心之偏移位置及總質量達到預設需求後，第一結構件110可作為一種簡易外掛式之結構件，機動性地裝設在轉軸310上之預設位置，更能適用於各種具有轉子之設備。

此外，本發明之動平衡裝置更兼具製造及組裝容易、體積小、對原始結構變動小及造價低等優點。

綜上所述，本發明之動平衡裝置可依據轉子之質心偏移狀態，於各結構件相應之一或多個容置部中填充所需質量之複數阻尼粒子，使得各結構件產生質心偏移以達到轉子轉動時之動平衡。此外，藉由複數阻尼粒子隨著轉子轉動時之移動並產生摩擦碰撞，以達到減振及減噪之效果。

以上實施方式本質上僅為輔助說明，且並不欲用以限制申請標的之實施例或該等實施例的應用或用途。此外，儘管已於前述實施方式中提出至少一例示性實施例，但應瞭解本發明仍可存在大量的變化。同樣應瞭解的是，本文所述之實施例並不欲用以透過任何方式限制所請求之申請標的之範圍、用途或組態。相反的，前述實施方式將可提供本領域具有通常知識者一種簡便的指引以實施所述之一或多種實施例。再者，可對元件之功能與排列進行各種變化而不脫離申請專利範圍所界定的範疇，且申請專利範圍包含已知的均等物及在本專利申請案提出申請時的所有可預見均等物。

100:動平衡裝置 110:第一結構件 111:第一容置部 112:穿孔 120:第二結構件 121:第二容置部 130:阻尼粒子 300:轉子 310:轉軸 L:軸線 P1、P2:獨立平面 M:結構件質心 V:體心位置 O:中心位置 F:慣性力 A、B:對照組 C:實驗組

圖1為本發明之動平衡裝置結合轉子於轉動時之示意圖。圖2為本發明之動平衡裝置之第一結構件於轉動時產生慣性力之示意圖。圖3為應用於本發明之動平衡裝置之實驗組C與對照組A、B之結構件之剖面圖。圖4為本發明之動平衡裝置之實驗組C與對照組A、B之轉子質心徑向加速度時域結果比較圖。圖5為本發明之動平衡裝置之實驗組C與對照組A、B之轉子質心徑向位移之軌跡比較圖。圖6為本發明之動平衡裝置之第一結構件另一實施例之示意圖。圖7為本發明之動平衡裝置之第一結構件又一實施例之示意圖。

100:動平衡裝置

110:第一結構件

111:第一容置部

120:第二結構件

121:第二容置部

130:阻尼粒子

300:轉子

310:轉軸

L:軸線

P1、P2:獨立平面

Claims

一種動平衡裝置，係應用於具有一轉子之設備，該轉子兩側連接沿一軸線延伸之一轉軸，該動平衡裝置包括：一動平衡組件，包括至少二結構件，該至少二結構件分隔地設置於該轉軸上，以隨著該轉子轉動，各該結構件對應垂直該軸線之一獨立平面，其中各該結構件包括至少一容置部；以及複數阻尼粒子，填充至各該結構件之該至少一容置部，使得各該結構件之一結構件質心偏離該軸線；藉此，各該結構件隨著該轉子轉動而產生慣性力及慣性力矩，用以抵銷該轉子於轉動時因轉子質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩以達到動平衡；其中該複數阻尼粒子可隨著該轉子轉動而於該容置部內移動並產生摩擦碰撞，以達到減振及減噪之效果。
如請求項1所述之動平衡裝置，其中當該結構件之該至少一容置部為複數個時，該些容置部基於該軸線呈結構對稱排列。
如請求項2所述之動平衡裝置，其中該複數阻尼粒子填充至該結構件之該些容置部之至少一者。
如請求項3所述之動平衡裝置，其中當該結構件之已填充該複數阻尼粒子之該容置部為複數個時，該些容置部中並非均具有相同總質量之該複數阻尼粒子。
如請求項1所述之動平衡裝置，其中該阻尼粒子係以塑性材料製成。
如請求項1所述之動平衡裝置，其中該阻尼粒子係為空心顆粒結構。
如請求項1所述之動平衡裝置，其中該複數阻尼粒子可同時具有不同尺寸或形狀。
如請求項1所述之動平衡裝置，其中任一該結構件所產生之該慣性力為該結構件之已填充該複數阻尼粒子之所有該容置部所產生之慣性力總和。
如請求項8所述之動平衡裝置，其中任一該容置部所產生之慣性力為該容置部內所填充之該複數阻尼粒子之總質量、該轉子轉動時之角速度平方與該結構件隨著該轉子轉動時該容置部內所填充之該複數阻尼粒子之體心位置至該軸線之最短距離之乘積。
如請求項1所述之動平衡裝置，其中任一該結構件所對應之該獨立平面實質上平行於另一該結構件所對應之該獨立平面。
一種維持動平衡且兼具減少振動之方法，係應用於具有一轉子之設備，該方法包括以下步驟：計算該轉子於轉動時因轉子質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩；分隔地設置一動平衡組件之至少二結構件於連接該轉子之一轉軸上，其中各該結構件對應垂直該轉軸之一軸線之一獨立平面，且各該結構件包括至少一容置部；以及填充複數阻尼粒子至各該結構件之該至少一容置部，使得各該結構件之一結構件質心偏離該軸線；藉此，各該結構件隨著該轉子轉動而產生慣性力及慣性力矩，用以抵銷該轉子於轉動時因轉子質心偏移所產生之慣性力及慣性力矩以達到動平衡，其中該複數阻尼粒子可隨著該轉子轉動而於該容置部內移動並產生摩擦碰撞，以達到減振及減噪之效果。