一種三維磁場電磁阻尼裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三維磁場電磁阻尼裝置及阻尼方法，該裝置包括U型鐵心、磁多極子和阻尼鋁片，其中，所述磁多極子對稱緊貼于所述U型鐵心的相對兩面，每面由多塊永磁體N、S交錯相接構(gòu)成，所述阻尼鋁片位于所述U型鐵心的氣隙中，該阻尼鋁片與待阻尼機(jī)構(gòu)固定連接。本發(fā)明采用若干塊永磁體N、S交錯分布構(gòu)成空間三維磁場，既滿足了磁場不均勻的要求，又滿足磁場各個方向都比較大的要求，實(shí)現(xiàn)了阻尼鋁片在各個方向上運(yùn)動時都有比較好的阻尼效果。同時，非接觸的結(jié)構(gòu)和不導(dǎo)磁的阻尼鋁片保證了電磁阻尼不會產(chǎn)生任何附加的力，保證了測量精度，可應(yīng)用于精密電磁天平或者其他需消除機(jī)械振動等領(lǐng)域。
【專利說明】一種三維磁場電磁阻尼裝置及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種阻尼器及阻尼方法，具體涉及一種無接觸式三維磁場電磁阻尼裝置及阻尼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)量測量是物理中基本測量之一，物理實(shí)驗(yàn)中最常用的測量質(zhì)量的工具是天平。精密天平一般通過刀口來解耦懸掛的砝碼與天平橫梁，當(dāng)懸掛的砝碼在晃蕩時會造成質(zhì)量測量的誤差，所以一般天平都會加上阻尼器以使懸掛物體盡快靜止下來。普通天平的阻尼器，要使天平在不到一分鐘的時間內(nèi)靜止下來，而精密天平的阻尼器，則應(yīng)使天平在擺動1-2個周期內(nèi)完全靜止，并且不能影響到質(zhì)量的測量。
[0003]一般天平采用空氣阻尼，空氣阻尼由內(nèi)阻尼筒和外阻尼筒構(gòu)成，內(nèi)外阻尼筒相隔很小的氣隙，內(nèi)阻尼筒晃動時在外阻尼筒內(nèi)造成空氣流動，產(chǎn)生阻尼力?？諝庾枘岬膬?yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，絕對無接觸。但是它的缺點(diǎn)也很明顯:阻尼力太小，較重的物體阻尼效果不明顯，往往需要比較長的時間才能阻尼?。欢覂?nèi)外阻尼筒的間隙必須要很小，很容易造成碰擦，引起測量誤差。另外，也有天平采用油阻尼，懸掛物體在油中運(yùn)動的時候會使得油流動從而形成阻尼力。油阻尼相對空氣阻尼來講阻尼力要大得多，很快就能阻尼住。但是它也有很多缺點(diǎn):油會產(chǎn)生浮力；油與懸掛物體必須接觸，從而會沿著接觸桿不斷往上滲析；在懸掛物體晃蕩時，會造成接觸桿上沾附上油而造成質(zhì)·量變化。
[0004]不光是天平，任何機(jī)械結(jié)構(gòu)受到載荷作用的時候都會產(chǎn)生振動。在高、精、尖等【技術(shù)領(lǐng)域】，機(jī)械振動會造成結(jié)構(gòu)破壞失效、精度下降、壽命縮短以及出現(xiàn)傷亡事故。例如，火箭發(fā)射時，沖擊載荷會造成的結(jié)構(gòu)破壞、發(fā)射精度降低；汽車行駛時，路面的粗糙不平使其舒適性降低；儀器儀表受到振動時，會導(dǎo)致其測量精度下降等等。實(shí)踐中，為克服機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷所產(chǎn)生的振動，采用了設(shè)置阻尼器的方法，在一定程度上增加機(jī)械結(jié)構(gòu)的阻尼系數(shù)，使得結(jié)構(gòu)快速穩(wěn)定，所以，阻尼效果好、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的阻尼器將廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械結(jié)構(gòu)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了克服上述機(jī)械結(jié)構(gòu)阻尼器的各種缺點(diǎn)，設(shè)計了一種三維磁場電磁阻尼裝置及阻尼方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，揭示了一種三維磁場電磁阻尼裝置，該裝置包括U型鐵心、磁多極子和阻尼鋁片，其中，所述磁多極子對稱緊貼于U型鐵心的相對兩面，每面由多塊永磁體N、S交錯相接構(gòu)成；所述阻尼鋁片位于U型鐵心的氣隙中，該阻尼鋁片與待阻尼機(jī)構(gòu)固定連接。
[0007]優(yōu)選地，所述U型鐵心采用硅鋼片疊裝構(gòu)成。
[0008]優(yōu)選地，所述U型鐵心相對兩面各分布所述磁多極子的四塊永磁體，每塊永磁體相對、相鄰的均為反極。[0009]優(yōu)選地，所述U型鐵心的氣隙寬度為16mm，阻尼鋁片的寬度為10mm。
[0010]根據(jù)本發(fā)明提供的另外實(shí)施例，揭示了一種三維磁場電磁阻尼方法，包括將多個永磁體相鄰、相對互為反極地固定，在所述多個永磁體的氣隙中形成一個三維磁場；將阻尼鋁片和待阻尼機(jī)構(gòu)固定連接，并將該阻尼鋁片置于所述多個永磁體的氣隙中，利用氣隙磁場中的渦流形成阻尼效應(yīng)。
[0011]優(yōu)選地，所述多個永磁體固定于U型鐵心的相對兩面，該多個永磁體為相鄰、相對位置均互為反極地交錯對稱結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選地，所述待阻尼機(jī)構(gòu)為天平。其中，所述U型鐵心的氣隙寬度為16mm，阻尼鋁片的寬度為10mm。
[0013]本發(fā)明提出的技術(shù)方案，采用若干塊永磁體N、S交錯分布構(gòu)成空間三維磁場，既滿足了磁場不均勻的要求，又滿足磁場各個方向都比較大的要求，實(shí)現(xiàn)了阻尼鋁片在各個方向上運(yùn)動時都有比較好的阻尼效果。同時，非接觸的結(jié)構(gòu)和不導(dǎo)磁的阻尼鋁片保證了電磁阻尼不會產(chǎn)生任何附加的力，保證了測量精度，可應(yīng)用于精密電磁天平或者其他需消除機(jī)械振動的領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，以下描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，還可以根據(jù)這些附圖所示實(shí)施例得到其它的實(shí)施例及其附圖。
[0015]圖1a為本發(fā)明的三維磁場電磁阻尼裝置的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖1b為本發(fā)明的三維磁場電磁阻尼裝置的主視圖；
[0017]圖1c為本發(fā)明的三維磁場電磁阻尼裝置的俯視圖；
[0018]圖2a為本發(fā)明的磁多極子的左部永磁體分布圖；
[0019]圖2b為本發(fā)明的磁多極子的右部永磁體分布圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的三維磁場電磁阻尼裝置的安裝示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明的磁力線有限元計算的俯視圖；
[0022]圖5為本發(fā)明的磁感應(yīng)強(qiáng)度有限元計算的俯視圖；
[0023]圖6為本發(fā)明的磁力線有限元計算的主視圖；
[0024]圖7為本發(fā)明的磁感應(yīng)強(qiáng)度有限元計算的主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明各實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
[0026]圖1系列是本發(fā)明的實(shí)施例中三維磁場電磁阻尼裝置，其中，圖1a為本發(fā)明的三維磁場電磁阻尼裝置的立體結(jié)構(gòu)圖，圖1b為該三維磁場電磁阻尼裝置的主視圖，圖1c為該三維磁場電磁阻尼裝置的俯視圖。如圖所示，本裝置包括U型鐵心1、多塊永磁體構(gòu)成的磁多極子2和阻尼鋁片3，其中，磁多極子2分為左右兩部分，每部分別自然緊貼于U型鐵心I的相對兩面，阻尼鋁片3則位于U型鐵心I的氣隙中。本實(shí)施例中U型鐵心I采用硅鋼片疊裝而成，磁多極子2采用磁場強(qiáng)度較高的永磁體，阻尼鋁片3絕對不導(dǎo)磁。當(dāng)阻尼鋁片3在U型鐵心的氣隙中運(yùn)動時，會感應(yīng)出渦流，渦流在磁場中產(chǎn)生電磁力，從而阻止阻尼鋁片3運(yùn)動,產(chǎn)生阻尼效應(yīng)。
[0027]渦流是由垂直于導(dǎo)體平面的時變磁場產(chǎn)生的，滿足麥克斯韋方程組:
【權(quán)利要求】
1.一種三維磁場電磁阻尼裝置，其特征在于，該裝置包括U型鐵心、磁多極子和阻尼鋁片，其中，所述磁多極子對稱緊貼于所述U型鐵心的相對兩面，每面由多塊永磁體N、S交錯相接構(gòu)成；所述阻尼鋁片位于所述U型鐵心的氣隙中，該阻尼鋁片與待阻尼機(jī)構(gòu)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維磁場電磁阻尼裝置，其特征在于，所述U型鐵心采用硅鋼片疊裝構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維磁場電磁阻尼裝置，其特征在于，所述U型鐵心相對兩面各分布所述磁多極子的四塊永磁體，每塊永磁體相對、相鄰的均為反極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維磁場電磁阻尼裝置，其特征在于，所述U型鐵心的氣隙寬度為16mm,所述阻尼招片的寬度為10mm。
5.—種三維磁場電磁阻尼方法,其特征在于，將多個永磁體相鄰、相對互為反極地固定，在所述多個永磁體的氣隙中形成一個三維磁場；將阻尼鋁片和待阻尼機(jī)構(gòu)固定連接，并將該阻尼鋁片置于所述多個永磁體的氣隙中，利用氣隙磁場中的渦流形成阻尼效應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維磁場電磁阻尼方法，其特征在于，所述多個永磁體固定于U型鐵心的相對兩面，該多個永磁體為相鄰、相對均互為反極地交錯對稱固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維磁場電磁阻尼方法，其特征在于，所述待阻尼機(jī)構(gòu)為天平。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維磁場電磁阻尼方法，其特征在于，所述U型鐵心的氣隙寬度為16mm,所述阻尼招片的寬度為10mm。
【文檔編號】G01G23/10GK103728006SQ201410035988
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】張鐘華, 李正坤, 許金鑫, 李世松, 魯云峰, 韓冰, 賀青 申請人:中國計量科學(xué)研究院