[發明專利]慣質系數兩級可調式慣容器

在審

• 申請號: 201410665397.6
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104455203A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 陳龍;沈鈺杰;張孝良;楊軍;蔣濤
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F16F15/31
• 分類號: F16F15/31
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種慣容器裝置，尤其是一種慣質系數兩級可調的慣容器。

背景技術

“慣質”的概念最早由英國劍橋大學Smith學者提出，基于“力-電流”的第二類機電相似性理論，慣容器被定義為一種兩端點元件，施加在其兩端點的力與兩端點的相對加速度成正比。其動力學表達式為：，F為施加在慣容器兩端點的力，v1，v2為兩端點的速度，b被定義為慣質系數，它是表征慣容器的重要物理量。

慣容器的誕生解決了質量元件必須以地心為參考系的單端點難題，由“慣容器-彈簧-阻尼器”組成的新型機械隔振網絡被廣泛應用在車輛懸架隔振、建筑物隔振及高性能摩托車轉向補償領域。目前，慣容器較為成熟的實現形式有機械式與液壓式，機械式中又包含滾珠絲桿式與齒輪齒條式，其結構特點均是通過運動轉換機構將質量塊或飛輪的質量進行放大，由此獲取較大的“虛質量”，實現對慣性質量的封裝。然而，隨著磁流變液/電流變液等新型液體材料的出現以及空氣彈簧技術的日益進步，工程上實現了對彈簧剛度及阻尼系數的可控，而慣容器仍停留在被動不可變階段，因此，實現慣容器慣質系數的可變及可控迫在眉睫。

中國專利201110295740.9公開了一種可變慣質系數的齒輪齒條式慣容器裝置，其通過安裝在飛輪槽上質量塊的移動改變飛輪轉動慣量的大小，實現慣質系數的可變，且可有效克服大載荷沖擊作用，然而，卻未能實現慣質系數的可控。中國專利201310686427.7公開了一種可控慣容和阻尼磁流變慣容器裝置及控制方法，利用磁流變液從缸體左腔經細長管流向右腔時產生的巨大慣性效應來設計慣容器，并通過改變細長管管徑調節慣容器的慣質系數，具有較高的研究價值，但是應用磁流變液的慣容器與阻尼器耦合機理較為復雜，且其模型的非線性較強，慣質系數與阻尼系數的控制原理仍在進一步探索中。

發明內容

為了解決已成慣容器的慣質系數不可變的難題，本發明提出一種慣質系數兩級可調式慣容器，滿足工程實際應用。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

慣質系數兩級可調式慣容器，包括上吊耳、飛輪室、滾珠絲桿、行程室、飛輪、絲桿螺母、下吊耳，所述上吊耳與飛輪室的上端鉸接，飛輪位于飛輪室內、且固定在滾珠絲桿的上端，所述滾珠絲桿另一端伸出飛輪室、并延伸入行程室內，絲桿螺母固定在行程室的上端面內壁上、且與滾珠絲桿嚙合，下吊耳鉸接在行程室的下端面上；其特征在于，所述飛輪內設有數個均勻分布的徑向管狀導槽，所述導槽內設置有能夠徑向移動的磁體子，所述飛輪的外圈設置有與外部電源電連接的環形磁鐵線圈，所述外部電源能夠提供方向相反的直流電。

進一步地，所述飛輪與滾珠絲桿之間通過鍵連接，所述滾珠絲桿的端部裝有位于飛輪上部的壓緊螺母。

進一步地，飛輪下端與飛輪室之間設有裝于滾珠絲桿上的軸承。

進一步地，所述多個導槽內的磁體子為等質量的永磁體，且磁極均為徑向同向分布。

進一步地，所述上吊耳安裝在振源上連接點，下吊耳安裝在振源下連接點。

本發明以改變飛輪轉動慣量為技術出發點，利用滾珠絲桿副傳動機構將上下往復的直線運動轉換為飛輪的旋轉運動，獲取較大的慣性力，達到慣容器的實現效果。外端電路的線圈與環形磁鐵線圈相連，在電流的作用下，環形磁鐵線圈將產生徑向分布的磁極，當環形磁鐵線圈的內環磁極與磁體子產生斥力時，磁體子均分布在中心部位，此時轉動慣量較小，當環形磁鐵線圈的內環磁極與磁體子產生斥力時，磁體子均分布在飛輪邊緣部位，此時轉動慣量較大。改變外端電路的電流大小與方向，即可實現慣容器轉動慣量在“大”、“小”兩級工作模式的切換，實現慣質系數可控。

本發明的有益效果是：僅僅通過改變外部電源的電流大小與方向，即可實現對慣容器裝置慣質系數的可控，使其在“大”、“小”兩種慣質系數的工作狀況下切換。實現裝置結構簡單，控制調節機構工作穩定性強。

附圖說明

圖1為本發明所述慣質系數兩級可調式慣容器的結構圖。

圖2為所述飛輪的徑向截面圖。

圖中：

1.上吊耳，2.飛輪室，3.環形磁鐵線圈，4.滾珠絲桿，5.行程室，6.壓緊螺母，7.線圈通孔，8.飛輪，9.軸承，10.絲桿螺母，11.下吊耳，12.導槽，13.磁體子。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。