一種差動(dòng)式磁懸浮隔振器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其包括：分別固定在殼體（14）和底座（12）上的上環(huán)狀E型電磁鐵（15）、下環(huán)狀E型電磁鐵（11）及固定其上的上線圈繞組（8）和下線圈繞組（10），通過(guò)支架（16）固定在殼體（14）上的位移傳感器（1），和由連桿（5）從上至下依次串聯(lián)在一起的連接法蘭盤（3）、調(diào)整螺母（4）、彈簧（6）、直線軸承（7）及銜鐵（9）；所述殼體（14）固定在底座（12）上，該殼體內(nèi)部固定有與其內(nèi)壁的螺旋槽配合形成密封冷卻水道的套筒（13）。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，無(wú)接觸、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快和電磁力易于調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，在有源振動(dòng)噪聲控制領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種差動(dòng)式磁懸浮隔振器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種主動(dòng)隔振器，具體的說(shuō)是一種差動(dòng)式磁懸浮隔振器，在有源噪聲控制領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。
【背景技術(shù)】
[0002]主動(dòng)隔振技術(shù)是一種“以動(dòng)治動(dòng)”的控制方式，又稱為有源控制。主動(dòng)隔振在被控系統(tǒng)中引入次級(jí)振源，并通過(guò)一定的控制方法調(diào)節(jié)次級(jí)振源的輸出，使其產(chǎn)生的振動(dòng)與主振源(干擾)的振動(dòng)相抵消，從而達(dá)到隔振的目的。主動(dòng)隔振技術(shù)具有更大的靈活性和適應(yīng)性，并可以抑制超低頻振動(dòng)和寬帶隨機(jī)振動(dòng)。
[0003]隨著國(guó)家航空航天、船舶動(dòng)力、機(jī)械工程和車輛工程等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對(duì)主動(dòng)隔振技術(shù)要求越來(lái)越高。主動(dòng)隔振器作為主動(dòng)隔振系統(tǒng)中的核心部件,對(duì)系統(tǒng)的隔振性能有直接的影響，因此合理地選擇隔振器的類型是隔振器設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前，常用的主動(dòng)隔振器主要有液壓式、氣動(dòng)式、電磁式、壓電式、電流變/磁流變式等主動(dòng)隔振器。液壓和氣動(dòng)式主動(dòng)隔振器工作原理類似，都具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、位移和輸出力大、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但它們具有延時(shí)大，容易出現(xiàn)遲滯現(xiàn)象，非線性度大，控制精度低，工作頻低等缺點(diǎn)，只適用于低頻、對(duì)控制力要求較大的振動(dòng)控制場(chǎng)合；壓電式主動(dòng)隔振器響應(yīng)快，能在真空環(huán)境中應(yīng)用，然而其單位體積的主動(dòng)控制力較??；電/磁流變液阻尼器能夠在單位體積能產(chǎn)生較大的作用力，然而其控制難度較大。電磁隔振器利用可控電磁力對(duì)振動(dòng)進(jìn)行控制，具有響應(yīng)快、可靠性高、壽命長(zhǎng)、易于調(diào)控等優(yōu)勢(shì)，磁懸浮隔振器是電磁式隔振器的一種形式，它與磁懸浮系統(tǒng)(如磁懸浮軸承、磁懸浮列車)產(chǎn)生電磁力的方式相同，利用可控的電磁力將被支承對(duì)象(導(dǎo)磁體)懸浮起來(lái)，磁懸浮支承參數(shù)(剛度和阻尼等)不僅取決于磁懸浮結(jié)構(gòu)參數(shù)、平衡位置，還取決于其控制系統(tǒng)，且在運(yùn)行過(guò)程中可控可調(diào)，在實(shí)際控制過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)控制電流大小來(lái)改變電磁力大小進(jìn)行調(diào)控。磁懸浮隔振器與其他主動(dòng)隔振器相比具有頻響范圍寬、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、無(wú)接觸、且電磁力及支承參數(shù)(剛度，阻尼等)隨控制參數(shù)的變化易于調(diào)控的優(yōu)勢(shì)，是一種較理想的主動(dòng)隔振器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻的有效隔振。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其包括:分別固定在殼體和底座上的上環(huán)狀E型電磁鐵、下環(huán)狀E型電磁鐵，分別固定上環(huán)狀E型電磁鐵、下環(huán)狀E型電磁鐵上的上線圈繞組和下線圈繞組，通過(guò)支架固定在殼體上的位移傳感器，和由連桿從上至下依次串聯(lián)在一起的連接法蘭盤、調(diào)整螺母、彈簧、直線軸承及銜鐵；所述殼體固定在底座上，該殼體內(nèi)部固定有與其內(nèi)壁的螺旋槽配合形成密封冷卻水道的套筒。
[0007]所述的上環(huán)狀E型電磁鐵、下環(huán)狀E型電磁鐵及銜鐵材料均可以為電工純鐵或硅鋼片，三者軸端平面互相平行。
[0008]所述的上環(huán)狀E型電磁鐵和下環(huán)狀E型電磁鐵結(jié)構(gòu)相同，相對(duì)銜鐵可以對(duì)稱布置，槽腔用于固定上線圈繞組和下線圈繞組，背部設(shè)有螺紋孔，通過(guò)沉頭螺釘予以固定，內(nèi)外磁極面積相等。
[0009]所述的上線圈繞組和下線圈繞組結(jié)構(gòu)相同，由被絕緣材料包裹的銅線纏繞而成，分別與功率放大器相連。
[0010]所述殼體的內(nèi)壁螺旋槽可以為矩形螺旋槽，該殼體的材料采用不導(dǎo)磁材料。所述不導(dǎo)磁材料可以為鋁合金材料或不銹鋼材料。
[0011]所述的位移傳感器可以為電渦流位移傳感器，測(cè)量范圍為O~12.5_，通過(guò)支架固定在殼體上，以連接法蘭盤作為被測(cè)對(duì)象，用以測(cè)量銜鐵與上環(huán)狀E型電磁鐵、下環(huán)狀E型電磁鐵間的氣隙，該氣隙為< 10mm。
[0012]所述的連桿材料可以為45號(hào)鋼，在靠近連接法蘭盤的軸端設(shè)有用于安裝彈性擋圈的槽，在振動(dòng)過(guò)程中由 直線軸承進(jìn)行導(dǎo)向，防止出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。
[0013]所述的調(diào)整螺母與連桿間可以為螺紋連接，將其旋轉(zhuǎn)，可以改變調(diào)整螺母與銜鐵間的相對(duì)位移，從而實(shí)現(xiàn)將銜鐵的初始位置調(diào)整到上環(huán)狀E型電磁鐵、下環(huán)狀E型電磁鐵的中間位置。
[0014]本發(fā)明提供的上述差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其應(yīng)用于航空航天、船舶動(dòng)力、機(jī)械工程或車輛工程的隔振設(shè)備中。
[0015]該差動(dòng)式磁懸浮隔振器工作時(shí)連接法蘭盤可以與隔振設(shè)備用螺栓連接，把隔振設(shè)備的振動(dòng)傳給銜鐵，位移傳感器通過(guò)測(cè)量連接法蘭盤的位移來(lái)間接測(cè)量銜鐵與上環(huán)狀E型電磁鐵、下環(huán)狀E型電磁鐵間的氣隙，將信號(hào)傳遞給控系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整上線圈繞組、下線圈繞組的電流大小，在銜鐵上產(chǎn)生與振動(dòng)方向相反的可控電磁力，實(shí)現(xiàn)對(duì)隔振設(shè)備的主動(dòng)隔振。
[0016]本發(fā)明差動(dòng)式磁懸浮隔振器的工作原理是:利用可控電磁力抵消隔振設(shè)備的振動(dòng)，包括機(jī)械部分和控制系統(tǒng)，機(jī)械部分主要包括銜鐵、上下環(huán)狀E型電磁鐵等，控制系統(tǒng)主要包括傳感器、控制器和功率放大器等。上下環(huán)狀E型電磁鐵對(duì)稱布置，銜鐵置于電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，由位移傳感器連續(xù)監(jiān)測(cè)銜鐵與上下環(huán)狀E型電磁鐵間氣隙的變化情況。位移傳感器監(jiān)測(cè)出氣隙后，作為控制器的微處理器將檢測(cè)到的位移變換成控制信號(hào)，然后功率放大器將這一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制電流，矯正通過(guò)線圈繞組的電流，從而控制電磁鐵的吸引力，使銜鐵輸出與振動(dòng)方向相反的力，實(shí)現(xiàn)隔振。
[0017]所述差動(dòng)式磁懸浮隔振器的理論電磁力與氣隙、電流的關(guān)系如下:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其特征在于包括:分別固定在殼體(14)和底座(12)上的上環(huán)狀E型電磁鐵(15)、下環(huán)狀E型電磁鐵(11)及固定其上的上線圈繞組(8 )和下線圈繞組(10)，通過(guò)支架(16)固定在殼體(14)上的位移傳感器(1)，和由連桿(5)從上至下依次串聯(lián)在一起的連接法蘭盤(3)、調(diào)整螺母(4)、彈簧(6)、直線軸承(7)及銜鐵(9);所述殼體(14)固定在底座(12)上，該殼體內(nèi)部固定有與其內(nèi)壁的螺旋槽配合形成密封冷卻水道的套筒(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其特征在于:所述上環(huán)狀E型電磁鐵(15),下環(huán)狀E型電磁鐵(11)及銜鐵(9)材料均為電工純鐵或硅鋼片，三者軸端平面互相平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其特征在于:所述的上線圈繞組(8)、下線圈繞組(10)結(jié)構(gòu)相同，由被絕緣材料包裹的銅線纏繞而成，分別與功率放大器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其特征在于:所述的上環(huán)狀E型電磁鐵(15)和下環(huán)狀E型電磁鐵(11)結(jié)構(gòu)相同，相對(duì)銜鐵(9)對(duì)稱布置，槽腔用于固定上線圈繞組(8)和下線圈繞組(11)，背部設(shè)有螺紋孔，通過(guò)沉頭螺釘予以固定，內(nèi)外磁極面積相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其特征在于:所述殼體(14)的內(nèi)壁螺旋槽為矩形螺旋槽，該殼體的材料采用不導(dǎo)磁材料，所述不導(dǎo)磁材料為鋁合金材料或不銹鋼材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其特征在于:所述的位移傳感器(I)為電渦流位移傳感器，測(cè)量范圍為O?12.5_，通過(guò)支架(16)固定在殼體上，以連接法蘭盤(3 )作為被測(cè)對(duì)象，用以測(cè)量銜鐵(9 )與上環(huán)狀E型電磁鐵(11 )、下環(huán)狀E型電磁鐵(15 )間的氣隙，該氣隙為< IOmm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其特征在于:所述的連桿(5)材料為45號(hào)鋼，在靠近連接法蘭盤(3)的軸端設(shè)有用于安裝彈性擋圈的槽，在振動(dòng)過(guò)程中由直線軸承(7 )進(jìn)行導(dǎo)向，防止出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其特征在于:所述的調(diào)整螺母(4)與連桿(5 )間為螺紋連接，將其旋轉(zhuǎn)，可以改變調(diào)整螺母(4 )與銜鐵(9 )間的相對(duì)位移，從而實(shí)現(xiàn)將銜鐵(9 )的初始位置調(diào)整到上環(huán)狀E型電磁鐵(15 )、下環(huán)狀E型電磁鐵(11)的中間位置。
9.權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述差動(dòng)式磁懸浮隔振器的應(yīng)用，其特征在于:該差動(dòng)式磁懸浮隔振器應(yīng)用于航空航天、船舶動(dòng)力、機(jī)械工程或車輛工程的隔振設(shè)備中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式磁懸浮隔振器，其特征在于:該差動(dòng)式磁懸浮隔振器工作時(shí)連接法蘭盤(3)與隔振設(shè)備用螺栓連接，把隔振設(shè)備的振動(dòng)傳給銜鐵(9)，位移傳感器(I)通過(guò)測(cè)量連接法蘭盤(3)的位移來(lái)間接測(cè)量銜鐵(9)與上環(huán)狀E型電磁鐵(15)、下環(huán)狀E型電磁鐵(11)間的氣隙，將信號(hào)傳遞給控系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整上線圈繞組(8)、下線圈繞組(11)的電流大小，在銜鐵(9)上產(chǎn)生與振動(dòng)方向相反的可控電磁力，實(shí)現(xiàn)對(duì)隔振設(shè)備的主動(dòng)隔振。
【文檔編號(hào)】F16F15/03GK103697099SQ201310722897
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】宋春生, 張錦光, 胡業(yè)發(fā), 陳娟 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)