專利名稱：可切換主動(dòng)控制和非主動(dòng)控制的扭振減振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬機(jī)械動(dòng)力裝置振動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種可工作在非主動(dòng)或主動(dòng) 控制等多個(gè)模式下的扭振減振器。
背景技術(shù)：
扭振現(xiàn)象是旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置中普遍存在的問題，它是由于扭矩載荷圍繞其均值作周 期性波動(dòng)所引起的，而且在一般情況下扭矩及其扭振呈現(xiàn)復(fù)雜周期性的特征，即包含了一 系列的諧波頻率成分。當(dāng)這樣的動(dòng)態(tài)載荷中某個(gè)頻率成分與結(jié)構(gòu)固有扭轉(zhuǎn)頻率趨于一致 時(shí)，機(jī)構(gòu)可能會(huì)產(chǎn)生劇烈的扭轉(zhuǎn)共振現(xiàn)象，這極易導(dǎo)致零部件的損壞和失效。即便是對于預(yù) 期設(shè)備使用壽命沒有負(fù)面影響的小幅度扭振，如果考慮機(jī)械設(shè)備對于周邊環(huán)境輻射振動(dòng)和 噪聲的有害影響，也將是不容忽視的問題。在減小和消除扭振方面，傳統(tǒng)的扭振減振器多數(shù)采用材料或結(jié)構(gòu)阻尼的非主動(dòng)控 制的扭振減振器。這種減振器的缺陷在于，現(xiàn)代旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備所承受的扭振的頻率和幅值 會(huì)在很寬廣的范圍內(nèi)快速地變化，系統(tǒng)特性相對固定的減振裝置顯然無法滿足這種特點(diǎn)下 比較高的要求。為了應(yīng)對上述問題，出現(xiàn)了各種主動(dòng)控制式的扭振減振器。盡管如此，非主動(dòng)控制 和主動(dòng)控制方式的扭振減振器各有其合適的應(yīng)用范圍和場合，因此期望有一種能夠同時(shí)具 有非主動(dòng)控制和主動(dòng)控制功能的扭振減振器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可切換主動(dòng)控制和非主動(dòng)控制的扭 振減振器。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種可切換主動(dòng)控制 和非主動(dòng)控制的扭振減振器，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、慣性轉(zhuǎn)輪、磁電結(jié)構(gòu)和滑環(huán)；內(nèi)轉(zhuǎn)子與一轉(zhuǎn)軸聯(lián) 接，慣性轉(zhuǎn)輪套在內(nèi)轉(zhuǎn)子外圈，磁電結(jié)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子與慣性轉(zhuǎn)輪之間，并由滑環(huán)導(dǎo)入的電 流感應(yīng)出磁場。在上述的扭振傳感器中，還包括彈性結(jié)構(gòu)，將慣性轉(zhuǎn)輪與內(nèi)轉(zhuǎn)子連接。在上述的扭振傳感器中，所述磁電結(jié)構(gòu)包括線圈繞組和磁極，線圈繞組繞在慣性 轉(zhuǎn)輪上，磁極固定在內(nèi)轉(zhuǎn)子上。在上述的扭振傳感器中，所述扭振減振器為變剛度型減振器。在上述的扭振傳感器中，所述扭振減振器為驅(qū)動(dòng)型減振器。本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，同一扭振減振器既可 工作在普通模式下，又可工作在變剛度型模式或者驅(qū)動(dòng)型模式下，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)控制和非主 動(dòng)控制方式的切換，從而以可靠、經(jīng)濟(jì)的方式有效控制機(jī)械動(dòng)力裝置的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
為讓本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用 新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中圖1示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的扭振減振器工作原理示意圖。圖2 (a)-2 (c)示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的扭振減振器的各種工作模式。圖3示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的變剛度型的扭振減振器結(jié)構(gòu)。圖4(a)和4(b)示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)型的扭振減振器。圖5(a)示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的扭振減振器的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖5(b)示出本實(shí)用新型的扭振減振器在設(shè)備上的安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例提供扭振減振器，可以主動(dòng)控制、非主動(dòng)控制或普通形式運(yùn) 行，從而提高產(chǎn)品的可靠性和使用范圍。具體地說，扭振減振器的三種典型模式中，第一種是傳統(tǒng)普通扭振減振器模式，即 扭振減振器內(nèi)的電磁結(jié)構(gòu)不工作，與普通扭振機(jī)械扭振減振器區(qū)別在于用電磁結(jié)構(gòu)取代或 部分取代傳統(tǒng)普通扭振減振器中的彈性和阻尼功能部件；第二種是非主動(dòng)控制模式，以類 似發(fā)電機(jī)的磁電效應(yīng)來吸收消耗轉(zhuǎn)軸扭振的能量；第三種主動(dòng)控制模式，以類似電磁激振 器、電動(dòng)機(jī)等方式工作，并結(jié)合新型主動(dòng)控制技術(shù)，更智能和高效地來提高減振效果。圖1示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的扭振減振器工作原理示意圖。參照圖1所示，本 實(shí)施例的扭振減振器10包括內(nèi)轉(zhuǎn)子1、慣性轉(zhuǎn)輪2、電刷3、滑環(huán)4，以及受電流控制而工作 在不同模式的電磁結(jié)構(gòu)5。內(nèi)轉(zhuǎn)子1與一轉(zhuǎn)軸20剛性連接并且同步旋轉(zhuǎn)。慣性轉(zhuǎn)輪2套在 內(nèi)轉(zhuǎn)子1外，通過彈性元件或其它元件與內(nèi)轉(zhuǎn)子1連接。電磁結(jié)構(gòu)5通常包含電磁鐵及線 圈繞組，在流經(jīng)線圈繞組的電流的作用下，電磁鐵感應(yīng)出不同的磁場，促使電磁結(jié)構(gòu)5產(chǎn)生 不同的工作模式，列舉如下當(dāng)線圈繞組中沒有電流時(shí)，電磁結(jié)構(gòu)不工作，其等效于空的部件5a，扭振傳感器處 在普通的非主動(dòng)控制模式中。當(dāng)線圈繞組中的電流變化來增強(qiáng)或減弱電磁鐵的磁極強(qiáng)度時(shí)，其等效于電氣耗能 組件5b，消耗振動(dòng)產(chǎn)生的電流，增強(qiáng)減振器的減振效果。此時(shí)，扭振減振器為變剛度型模式。當(dāng)線圈繞組中的電流改變磁極結(jié)構(gòu)時(shí)，外部的主動(dòng)控制器將控制電流通過電刷3、 滑環(huán)4輸送到電磁結(jié)構(gòu)5，其等效于主動(dòng)控制組件5c，產(chǎn)生更好的減振效果。此時(shí)，扭振減 振器為驅(qū)動(dòng)型模式。圖2(a)示出扭振減振器的普通工作模式。如圖2(a)所示，通過結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的 組合，使慣性轉(zhuǎn)輪2產(chǎn)生慣性運(yùn)動(dòng)ω 2，通過彈性k和阻尼c產(chǎn)生作用于慣性轉(zhuǎn)輪2與內(nèi)轉(zhuǎn) 子1之間的力，使內(nèi)轉(zhuǎn)子1的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)ω 1得到減小。圖2(b)示出扭振減振器的變剛度工作模式。如圖2(b)所示，通入電流I的線圈 以增強(qiáng)或減弱磁體的磁極強(qiáng)度來改變減振器的剛度。具體地說，L是由導(dǎo)線繞成的特殊線 圈，這特殊線圈用于通過慣性轉(zhuǎn)輪與內(nèi)轉(zhuǎn)子兩物體間ω 1、ω2振動(dòng)差產(chǎn)生電流I，和通過電 流I來改變兩物體間的相互作用力，相當(dāng)改變彈性k和阻尼c，來抑制內(nèi)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)。減振 器的剛度使相對振動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和慣性轉(zhuǎn)輪回到中間原始位置，彈性減振器的阻尼減緩內(nèi)轉(zhuǎn)子和慣性轉(zhuǎn)輪間相對運(yùn)動(dòng)的速度。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，變剛度型減振器內(nèi)轉(zhuǎn)子1和 慣性轉(zhuǎn)輪2的磁場結(jié)構(gòu)可以如圖2(b)的同性相斥、或圖2(c)異性相吸的形式。相斥或相 吸形式磁場的磁力會(huì)使內(nèi)轉(zhuǎn)子和慣性轉(zhuǎn)輪回到中間位置，通過的電流大小則改變剛度作用 的大小。也就是說變剛度型減振器允許一種變剛度型的線圈繞法，以及和異性相吸和同性 相斥的兩種磁極布置法。圖2(c)示出扭振減振器的驅(qū)動(dòng)工作模式。如圖2(c)所示，在此模式中，通入電流 I的線圈驅(qū)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子1和慣性轉(zhuǎn)輪2繞旋轉(zhuǎn)軸的中心相互擺動(dòng)。具體地說，固定在慣性轉(zhuǎn) 輪2上的線圈由ω 、ω2振動(dòng)差產(chǎn)生電流I，和通過電流I來驅(qū)動(dòng)線圈帶動(dòng)慣性轉(zhuǎn)輪2作 減小振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。慣性轉(zhuǎn)輪2與內(nèi)轉(zhuǎn)子1間的相對位置可以增加輔助結(jié)構(gòu)支撐。在本實(shí)用 新型的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)型減振器內(nèi)轉(zhuǎn)子和慣性轉(zhuǎn)輪的磁場結(jié)構(gòu)可以如圖2(c)異性相吸、或 圖2(b)中間的同性相斥的形式。也就是說驅(qū)動(dòng)型減振器允許一種驅(qū)動(dòng)型的線圈繞法，以及 和異性相吸和同性相斥的兩種磁極布置法。圖3示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的變剛度型的扭振減振器結(jié)構(gòu)。參照圖3所示，磁 電結(jié)構(gòu)包括線圈繞組13和磁極14，線圈繞組13繞在慣性轉(zhuǎn)子2上，磁極14固定在內(nèi)轉(zhuǎn)子 1上，二者可以產(chǎn)生相斥的磁極。線圈繞組可采用變剛度型的線圈繞法。處于ω 1轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn) 軸上的內(nèi)轉(zhuǎn)子與處于ω 2轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性轉(zhuǎn)輪由各自同性相斥的磁極推動(dòng)，產(chǎn)生彈性k和阻尼 C。線圈則完成磁電或電磁功能。圖4(a)和圖4(b)示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)型的扭振減振器結(jié)構(gòu)。參照圖 4(a)所示，磁電結(jié)構(gòu)包括線圈繞組13和磁極14，磁極14環(huán)繞在內(nèi)轉(zhuǎn)子14外圈，線圈繞組 13繞在磁極外圈。線圈繞組可采用驅(qū)動(dòng)型的線圈繞法，如圖4(b)所示。處于ω2轉(zhuǎn)動(dòng)的慣 性轉(zhuǎn)輪2上的一組繞組線圈L完成磁電發(fā)電，或通入電流，驅(qū)動(dòng)慣性轉(zhuǎn)輪相對轉(zhuǎn)軸上內(nèi)轉(zhuǎn)子 作小角度擺動(dòng)，來更高效地減小扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。在較佳實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)型扭振減振器可以采用如 橡膠彈性塊等結(jié)構(gòu)，來維持慣性轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)軸相對最佳角度。圖5(a)示出本實(shí)用新型一實(shí)施例扭振減振器的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖5(b)示出扭 振傳感器在設(shè)備上的安裝示意圖。在圖5(b)中，17為導(dǎo)電滑環(huán)，18為慣性轉(zhuǎn)輪帶銷蓋板， 19為蓋板慣性輪固定螺栓，20為內(nèi)轉(zhuǎn)子蓋板螺栓，21為內(nèi)轉(zhuǎn)子蓋板。在圖5(a)中，裝置的 結(jié)構(gòu)屬于驅(qū)動(dòng)型。減振器主要包括內(nèi)轉(zhuǎn)子11、套在內(nèi)轉(zhuǎn)子11外的慣性轉(zhuǎn)輪12、兩部件間的 線圈繞組13、磁極14、彈性橡膠15。其中彈性橡膠15設(shè)在內(nèi)轉(zhuǎn)子11外圈，磁極14布置在 彈性橡膠外圈，而線圈繞組13布置在磁極14外圈與慣性轉(zhuǎn)輪12之間。在內(nèi)轉(zhuǎn)子11與慣性轉(zhuǎn)輪12間的一組線圈繞組13控制慣性輪12相對內(nèi)轉(zhuǎn)子11 作小角度擺動(dòng)，通過內(nèi)轉(zhuǎn)子11減小轉(zhuǎn)軸的扭振。外部控制器可通過電刷16、導(dǎo)電滑環(huán)17傳 輸控制線圈繞組13的電流。當(dāng)不通入電流時(shí)該減振器相當(dāng)于常規(guī)的橡膠減振器，通入控制 電流后則強(qiáng)化了減振效果，通入的電流波形可以是正弦或脈沖等波形。由此，本實(shí)用新型實(shí)施例的扭振減振器既可工作在普通模式下，又可工作在變剛 度型模式或者驅(qū)動(dòng)型模式下，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)控制和非主動(dòng)控制方式的切換，從而以可靠、經(jīng)濟(jì) 的方式有效控制機(jī)械動(dòng)力裝置的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種可切換主動(dòng)控制和非主動(dòng)控制的扭振減振器，其特征在于包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、慣性轉(zhuǎn)輪、磁電結(jié)構(gòu)和滑環(huán)；內(nèi)轉(zhuǎn)子與一轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，慣性轉(zhuǎn)輪套在內(nèi)轉(zhuǎn)子外圈；磁電結(jié)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子與慣性轉(zhuǎn)輪之間，并由滑環(huán)導(dǎo)入的電流感應(yīng)出磁場。
2.如權(quán)利要求1所述的扭振減振器，其特征在于，還包括彈性結(jié)構(gòu)，將所述慣性轉(zhuǎn)輪與 所述內(nèi)轉(zhuǎn)子連接。
3.如權(quán)利要求1所述的扭振減振器，其特征在于，所述磁電結(jié)構(gòu)包括線圈繞組和磁極， 所述線圈繞組繞在所述慣性轉(zhuǎn)輪上，所述磁極固定在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上。
4.如權(quán)利要求1所述的扭振減振器，其特征在于，所述磁電結(jié)構(gòu)包括設(shè)于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子 和所述慣性轉(zhuǎn)輪之間的線圈繞組和磁極，所述磁極環(huán)繞所述內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述線圈繞組環(huán)繞所 述磁極。
5.如權(quán)利要求1所述的扭振減振器，其特征在于，所述扭振減振器為變剛度型減振器。
6.如權(quán)利要求1所述的扭振減振器，其特征在于，所述扭振減振器為驅(qū)動(dòng)型減振器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可切換主動(dòng)控制和非主動(dòng)控制的扭振減振器，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、慣性轉(zhuǎn)輪、磁電結(jié)構(gòu)和滑環(huán)；內(nèi)轉(zhuǎn)子與一轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，慣性轉(zhuǎn)輪套在內(nèi)轉(zhuǎn)子外圈；磁電結(jié)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子與慣性轉(zhuǎn)輪之間，并由滑環(huán)導(dǎo)入的電流感應(yīng)出磁場。根據(jù)不同的磁場作用，扭振減振器可為變剛度型或者驅(qū)動(dòng)型，當(dāng)因沒有電流而磁場消失時(shí)，扭振減振器為普通型，從而減振器可在不同模式下工作。
文檔編號F16F15/18GK201621227SQ20092028675
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者周炎, 周英, 張心瑋, 王慰慈, 胡賓, 韓彥民 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所