磁粒子擺動吸振單元及方法、組合裝置、電磁阻尼發(fā)電機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及主動吸振器技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及磁粒子擺動吸振單元與方法及組合裝置、電磁阻尼發(fā)電機構(gòu)，尤其是可根據(jù)振源振動頻率相應(yīng)同頻反相共振以進行吸振的磁粒子擺動吸振單元、吸振方法、組合裝置、電磁阻尼發(fā)電機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]振動問題是精密工程領(lǐng)域普遍存在的問題，針對振動減隔振理論和技術(shù)和器件研究也非常廣泛。由于動力吸振器在不影響主振動體(被控對象)任何結(jié)構(gòu)情況下通過表面吸附等方式安裝便可實現(xiàn)振動控制效果的方式，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，安裝使用非常便利，因此受到了普遍重視。
[0003]但是，動力吸振器當(dāng)設(shè)計結(jié)構(gòu)確定后，其減隔振的頻率就確定了，基于與被控對象實現(xiàn)共振的吸振原理，當(dāng)被控制對象的振動頻率發(fā)生變化，那么動力吸振器吸振效果就會受到很大影響。因此，人們進一步研制了可變動力吸振器結(jié)構(gòu)剛度，進而可以調(diào)整動力吸振器固有頻率，以匹配被控對象的振動頻率變化而達到振動的最佳主動吸振效果。經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn):申請?zhí)?201320797303.1、申請日:2013-12_05，提出了一種頻率可調(diào)懸臂梁式吸振器專利，包括底座、懸臂梁、質(zhì)量圓盤，底座的下端固定在振動設(shè)備上，底座的上端以及質(zhì)量圓盤上均設(shè)置通孔，通孔里均設(shè)置內(nèi)螺紋，懸臂梁上設(shè)置與通孔相配合的外螺紋，懸臂梁通過外螺紋安裝在底座和質(zhì)量圓盤的通孔里，底座的通孔兩端安裝固定螺母將底座與懸臂梁的位置固定，質(zhì)量圓盤的通孔兩端安裝調(diào)整螺母將質(zhì)量圓盤與懸臂梁的相對位置限定，且調(diào)整螺母可調(diào)，即質(zhì)量圓盤與懸臂梁的相對位置可調(diào)。該實用新型指出其吸振頻率可靈活調(diào)節(jié)，且可調(diào)節(jié)余地較大。零件易于加工和替換。與電磁式和電動式可調(diào)諧吸振器相比，無電磁泄漏現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，易于安裝。
[0004]這種技術(shù)目的是實現(xiàn)頻率可調(diào)，但是其頻率可調(diào)是通過手工離線調(diào)整螺母實現(xiàn)質(zhì)量圓盤與懸臂梁的相對位置來達到改變吸振器固有頻率目的的。這種方式的缺點是其調(diào)整方式不能在被控對象工作是在線調(diào)整，并且每次調(diào)整后結(jié)構(gòu)便固定了，因而固有頻率確定，依然不能解決被控對象頻率時變情況下的吸振器最有頻率的對應(yīng)調(diào)整。另外，在密頻和多種頻率特征振動問題的抑制方面，目前的技術(shù)都無法解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種磁粒子擺動吸振單元與方法及組合裝置、電磁阻尼發(fā)電機構(gòu)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供的一種磁粒子擺動吸振單元，包括轉(zhuǎn)動磁粒子、磁場發(fā)生裝置；
[0007]磁場發(fā)生裝置用于產(chǎn)生磁場作用力；
[0008]在所述磁場作用力的作用下，轉(zhuǎn)動磁粒子相對磁場發(fā)生裝置的偏擺角度發(fā)生變化，從而使得磁粒子擺動吸振單元的系統(tǒng)剛度因轉(zhuǎn)動磁粒子偏擺位置引起的結(jié)構(gòu)變化而改變，并且使得轉(zhuǎn)動磁粒子與磁場發(fā)生裝置的磁力轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化而改變轉(zhuǎn)動磁粒子的扭轉(zhuǎn)剛度，進而來改變磁粒子擺動吸振單元的系統(tǒng)剛度。
[0009]優(yōu)選地，具有如下任一組技術(shù)特征:
[0010]-轉(zhuǎn)動磁粒子的廓形結(jié)構(gòu)關(guān)于自轉(zhuǎn)軸對稱，且轉(zhuǎn)動磁粒子的質(zhì)量不均勻；
[0011]-轉(zhuǎn)動磁粒子的廓形結(jié)構(gòu)關(guān)于自轉(zhuǎn)軸非對稱，且轉(zhuǎn)動磁粒子的質(zhì)量均勻；
[0012]-轉(zhuǎn)動磁粒子的廓形結(jié)構(gòu)關(guān)于自轉(zhuǎn)軸對稱，且轉(zhuǎn)動磁粒子的質(zhì)量均勻；分別位于轉(zhuǎn)動磁粒子兩端的不同的磁場發(fā)生裝置中的電磁發(fā)生線圈通以差異電信號，對轉(zhuǎn)動磁粒子進行磁場激勵；
[0013]-轉(zhuǎn)動磁粒子為轉(zhuǎn)動慣性矩可變磁粒子。
[0014]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動磁粒子為永磁體或者電磁體；所述磁場發(fā)生裝置為電磁場發(fā)生線圈或者為電磁場發(fā)生線圈與永磁體。
[0015]優(yōu)選地，還包括配置質(zhì)量體；配置質(zhì)量體連接在轉(zhuǎn)動磁粒子的幾何中心之外的位置處。
[0016]優(yōu)選地，還包括感生電流線圈；
[0017]感生電流線圈受到轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動磁粒子的激勵而產(chǎn)生電流耗能發(fā)電及電磁阻尼。
[0018]優(yōu)選地，還包括用于監(jiān)測轉(zhuǎn)動磁粒子偏擺程度的傳感裝置。
[0019]優(yōu)選地，所述傳感裝置包括磁致壓電傳感器、磁阻材料傳感器或者磁致光纖傳感器。
[0020]根據(jù)本發(fā)明提供的一種磁粒子擺動吸振方法，利用上述的磁粒子擺動吸振單元，使所述磁粒子擺動吸振單元的磁場發(fā)生裝置所產(chǎn)生的磁場作用磁彈性力驅(qū)使轉(zhuǎn)動磁粒子轉(zhuǎn)動偏擺以改變轉(zhuǎn)動磁粒子的扭轉(zhuǎn)剛度，使得所述磁粒子擺動吸振單元的吸振系統(tǒng)固有頻率與被隔振對象的振動頻率同頻反相進行吸振。
[0021]根據(jù)本發(fā)明提供的一種磁粒子擺動剛度調(diào)節(jié)方法，利用上述的磁粒子擺動吸振單元，使所述磁粒子擺動吸振單元的磁場發(fā)生裝置所產(chǎn)生的磁場作用使磁粒子擺動，使磁粒子擺向磁場方向，由于磁粒子本身是剛性體，所以在此擺動過程中，所述磁粒子擺動吸振單元在質(zhì)量體運動方向的支撐剛度會逐漸增大，直至轉(zhuǎn)到與質(zhì)量體運動方向重合時呈現(xiàn)最大剛度；使得所述磁粒子擺動吸振單元通過電磁力加載改變磁粒子的偏擺角度而改變所述磁粒子擺動吸振單元的系統(tǒng)剛度。
[0022]根據(jù)本發(fā)明提供的一種磁粒子擺動吸振單元組合裝置，包括按照相同方向放置或多個方向放置的多個上述的磁粒子擺動吸振單元。
[0023]優(yōu)選地，所述多個上述的磁粒子擺動吸振單元中，部分或者全部磁粒子擺動吸振單元構(gòu)成一個或多個復(fù)合組合體；
[0024]構(gòu)成同一復(fù)合組合體的多個磁粒子擺動吸振單元的轉(zhuǎn)動磁粒子連接于同一轉(zhuǎn)動軸上。
[0025]優(yōu)選地，所述磁粒子擺動吸振單元按照陣列排布。
[0026]優(yōu)選地，磁粒子擺動吸振單元之間呈X\Y\Z方向立體陣列排列連接或呈中心向外放射狀陣列排列連接。
[0027]根據(jù)本發(fā)明提供的一種磁粒子擺動吸振方法，利用上述的磁粒子擺動吸振單元組合裝置，通過調(diào)整所述磁粒子擺動吸振單元組合裝置中任一個或任多個磁粒子擺動吸振單元的吸振系統(tǒng)固有頻率，實現(xiàn)被控對象的多頻率疊加振動頻率的吸振。
[0028]根據(jù)發(fā)明提供的一種基于上述的磁粒子擺動吸振單元的電磁阻尼發(fā)電機構(gòu)，被控對象的振動通過磁粒子擺動吸振單元的感生電流線圈，將振動能轉(zhuǎn)化為電能；和/或被控對象的振動通過磁粒子擺動吸振單元的磁致壓電傳感器，將振動能轉(zhuǎn)化為電能。
[0029]根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于上述的磁粒子擺動吸振單元的電磁阻尼發(fā)電機構(gòu)，被控對象的振動激勵磁粒子擺動吸振單元的感生電流線圈產(chǎn)生感生電信號，該感生電信號用于磁粒子擺動或系統(tǒng)振動狀態(tài)的傳感。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0031]1、本發(fā)明能夠根據(jù)振源的振動頻率進行同頻反相的共振，從而得到最優(yōu)效果的振動抑制，并能將振動能轉(zhuǎn)化為電能進行發(fā)電。
[0032]2、本發(fā)明通過調(diào)整磁場發(fā)生裝置中磁場發(fā)生線圈的電流，來調(diào)整磁粒子相對磁場發(fā)生裝置的偏擺位置或角度，從而改變磁場發(fā)生裝置與磁粒子的磁力轉(zhuǎn)矩，或扭轉(zhuǎn)剛度，即可以此調(diào)節(jié)吸振單元的系統(tǒng)固有頻率，進而實現(xiàn)對被控對象振動的更有效抑制。
[0033]3、本發(fā)明通過壓電傳感器裝置采集到的電信號調(diào)整轉(zhuǎn)動磁粒子的偏擺，實現(xiàn)吸振頻率的精確控制。
[0034]4、由于被控對象的振動頻率通常為多頻率的疊加，本發(fā)明提供的吸振單元組合裝置，可以在每一個吸振單元內(nèi)調(diào)整轉(zhuǎn)動磁粒子的扭轉(zhuǎn)剛度，進而實現(xiàn)對多頻率疊加的振動頻率進行一致。
[0035]5、本發(fā)明還可以通過感生電流線圈和/或壓電傳感器裝置，將被控對象的振動能轉(zhuǎn)化為電能，由于振動能的持續(xù)性，且會調(diào)整至處于共振狀態(tài)，本發(fā)明的發(fā)電裝置具有更高的發(fā)電效率。
[0036]6、本發(fā)明提供的磁粒子擺動吸振單元、組合裝置及其應(yīng)用，不僅能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮膯我徽駝訉崿F(xiàn)精密抑制，還能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮亩囝l率疊加振動進行精密抑制控制，通過結(jié)構(gòu)的特殊性還可以實現(xiàn)質(zhì)心調(diào)整、慣性位移驅(qū)動和發(fā)電的應(yīng)用，適合在多領(lǐng)域推廣。
【附圖說明】
[0037]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0038]圖1為本發(fā)明的一個結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖2為本發(fā)明含有配置質(zhì)量體的一個結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖3為本發(fā)明含有多個轉(zhuǎn)動磁粒子的一個結(jié)構(gòu)不意圖。
[0041 ] 圖4為本發(fā)明中電磁場發(fā)