[發明專利]一種采用環形永磁鐵的電磁分支電路阻尼吸振器

有效

• 申請號: 201510036390.2
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104595402A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 張志峰;張希農;嚴博;謝石林;張亞紅;羅亞軍;鄭宜生
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F16F6/00
• 分類號: F16F6/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明屬于機械振動減振技術領域，具體涉及一種采用環形永磁鐵的電磁分支電路阻尼吸振器。

背景技術

機械振動會產生各種危害，它常常是造成機械結構惡性破壞和失效的直接原因。結構的振動控制問題，長期以來一直是科研工作者們研究對象，在實際工程應用中，如何有效地抑制結構的振動，同樣是機械工程、航天航空、車輛工程等各個領域所關切的問題。

電磁分支電路阻尼技術作為一種新出現的減振技術，由于其具有響應速度快、作動力大、結構簡單等特點，很快成為科研工作者的關注熱點。電磁分支電路阻尼吸振器利用了電磁學基本原理，首先，利用了閉合電路的導線在磁場中作切割磁感線運動導線中就會產生電流的現象，然后，通過使用通電導線在磁場中產生的安培力來提高結構的阻尼力，從而抑制結構的振動，同時，合理地設計分支電路，能使振動能量以焦耳熱的形式耗散在電路中，從而實現結構的振動控制。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種采用環形永磁鐵的電磁分支電路阻尼吸振器，主要利用同軸布置的永磁鐵和閉合線圈間的相對運動產生阻尼力，抑制結構原本的振動，并通過負電阻負電感分支電路增強吸振的效果；具有響應速度快、作動力大、結構簡單的特點；能夠對梁、板、殼等結構進行吸振控制，并且可以同時對多階振動模態進行吸振控制。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種采用環形永磁鐵的電磁分支電路阻尼吸振器，由電磁阻尼吸振器和分支電路兩部分組成，所述電磁阻尼吸振器包括中軸桿1，套入中軸桿1上并固定在中軸桿1上的套筒2，纏繞在套筒2外壁上的線圈9；磁軛5通過其中心孔洞中固定的滑動軸承3套入中軸桿1上，環形永磁鐵4附著于磁軛5的內壁上，所述套筒2套入磁軛5，使線圈9位置處于磁軛5中央，磁軛5的上端通過上彈簧10與套筒2連接，磁軛5的下端通過下彈簧8與固定在中軸桿1上的底蓋6連接；所述中軸桿1的上端通過螺母固定于吸振對象，則套筒2及其外壁上纏繞的線圈9也固定于吸振對象，磁軛5及附著于其內壁上的環形永磁鐵4沿中軸桿1上下振動，即環形永磁鐵4與線圈9相對運動；

所述分支電路采用負電阻負電感分支電路，將電磁阻尼吸振器的線圈9兩端接入成為一個完整的回路，線圈9在回路中相當于一個由線圈電阻R_e和線圈電感L_e組成的正阻抗Z+，負電阻負電感分支電路主要由一個運算放大器A和兩個等值電阻R₁、一個電阻R_shunt和一個電感L_shunt構成，具體連接關系為：線圈9一端接地，另一端與運算放大器A的反相輸入端相連，兩個等值電阻R₁一個接在運算放大器A的反相輸入端與輸出端之間，另一個接在正相輸入端與輸出端之間，電阻R_shunt和電感L_shunt串聯，一端接地，另一端與正相輸入端相連；在電路中，兩個等值電阻R₁相互抵消，電阻R_shunt和電感L_shunt串聯接入運算放大器的正相輸入端產生負電阻負電感的效果，整個負電阻負電感分支電路相當于一個負阻抗Z-，正阻抗Z+接入運算放大器的反相輸入端-，負阻抗Z-的作用是抵消正阻抗Z+，使整體阻抗減小，從而增加電路耗散能量的能力，最終增強吸振器的能力。

所述環形永磁鐵4的材料選擇磁性強的汝鐵硼，采用輻射充磁，使其磁化方向為徑向。

所述磁軛5采用導磁率高的材料。

其他零部件的材料優選非導磁性或弱導磁性的材料。

所述環形永磁鐵4的高度在20mm-30mm之間，厚度在4mm-6mm之間，外徑在20mm-25mm之間；所述磁軛比永磁體高5mm-8mm，其最大外徑在52mm-57mm之間；所述分支電路中的電阻R_shunt和電感L_shunt的絕對值分別為線圈圈電阻R_e和線圈電感L_e絕對值的80％-90％。

所述滑動軸承3在磁軛5上的固定方式為粘接。

和現有技術相比較，本發明具備如下優點：