[發(fā)明專利]一種多功能三方向壓電-電磁耦合式換能器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711476419.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108111057A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)博;馬洪業(yè);趙晨雪
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K35/04
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新;王之懷

本發(fā)明涉及換能器技術(shù)領(lǐng)域。目的是提供一種多功能、高效率三向壓電?電磁耦合式換能器，實(shí)現(xiàn)X,Y和Z三方向同時(shí)減振，提高減振效率。技術(shù)方案是：一種多功能三方向壓電?電磁耦合式換能器,其特征在于：包括正三角形下底板、軸向工作裝置和徑向工作裝置；所述軸向工作裝置包括三個(gè)軸向彈簧振動(dòng)裝置、受徑向振動(dòng)而工作的磁鐵線圈機(jī)構(gòu)、連接軸向彈簧振動(dòng)裝置和磁鐵線圈機(jī)構(gòu)的正三角形上底板；所述徑向工作裝置一共三套，每套徑向工作裝置包括固定在軸向彈簧振動(dòng)裝置上的第二軸、引導(dǎo)第二軸沿軸向滑動(dòng)的第一固定套筒、壓電堆、連接壓電堆并傳遞力的桿、連接扇形磁鐵的第三軸、引導(dǎo)第三軸沿軸向滑動(dòng)的第二固定套筒、扇形磁鐵。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及換能器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種多功能三方向壓電-電磁耦合式換能器。

背景技術(shù)

在機(jī)航天航空及船舶工程等多種高、精、尖技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)對振動(dòng)環(huán)境要求越來越高，需要采取高精度高性能的減振期間抑制振動(dòng)，這也對減振元器件提出了更高的要求。永磁體對之間的力是一種非線性力，通過磁體間的相互配制設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)不同性能需求的等效非線性彈簧，可基于振動(dòng)理論，使用非線性軟彈簧提高隔振帶寬。目前，針對單方向的直線振動(dòng)，現(xiàn)有的減振元器件僅能降低一個(gè)方向上的振動(dòng)，減振效率較低。此外，若要控制另個(gè)方向上的振動(dòng)，則需要在相應(yīng)的方向上加入減振裝置，這極大的降低了空間利用率及減振效率。此外，工程中的有大量的多方向隨機(jī)振動(dòng)，單方向振動(dòng)控制裝置便無法滿足工作需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種多功能、高效率三向壓電-電磁耦合式換能器，該裝置能實(shí)現(xiàn)：可將單軸直線振動(dòng)轉(zhuǎn)化為平面振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X,Y和Z三方向同時(shí)減振，提高減振效率；若徑向非接觸式磁鐵為相吸的異極，則會(huì)提高隔振帶寬；若將控制電路接入到壓電堆，則會(huì)實(shí)現(xiàn)微振動(dòng)控制；若壓電堆作為主動(dòng)控制元件，實(shí)現(xiàn)電磁支撐力的精準(zhǔn)調(diào)控。

本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種多功能三方向壓電-電磁耦合式換能器,其特征在于：包括正三角形下底板、軸向工作裝置和徑向工作裝置；所述軸向工作裝置包括三個(gè)軸向彈簧振動(dòng)裝置、受徑向振動(dòng)而工作的磁鐵線圈機(jī)構(gòu)、連接軸向彈簧振動(dòng)裝置和磁鐵線圈機(jī)構(gòu)的正三角形上底板；所述徑向工作裝置一共三套，每一套均分布在正三角形下底板的角平分線上，每套徑向工作裝置包括固定在軸向彈簧振動(dòng)裝置上的第二軸、引導(dǎo)第二軸沿軸向滑動(dòng)的第一固定套筒、連接壓電堆并傳遞力的桿、回路中有電阻元件的壓電堆、連接扇形磁鐵的第三軸、引導(dǎo)第三軸沿軸向滑動(dòng)的第二固定套筒、扇形磁鐵。

所述軸向彈簧振動(dòng)裝置包括豎直固定在正三角形下底板的外套筒、垂懸固定在正三角形上底板底部的可沿外套筒軸向滑動(dòng)的內(nèi)套筒、套在內(nèi)套筒的外壁并沿內(nèi)套筒軸向伸縮的彈簧；彈簧的兩端分別連接在正三角形上底板的底面以及外套筒的內(nèi)孔底部。

所述軸向工作裝置的三個(gè)軸向彈簧振動(dòng)裝置安裝在正三角形下底板的三個(gè)角上。

所述磁鐵線圈機(jī)構(gòu)包括一端固定于環(huán)形固定裝置而另一端懸空的第一軸、安裝固定在第一軸上部的第一環(huán)形磁鐵、安裝在第一軸底端的第二環(huán)形磁鐵、纏繞在環(huán)形纏繞管上且回路中有電阻元件的線圈、固定在正三角形下底板中部的環(huán)形固定裝置、固定在環(huán)形磁鐵固定裝置上的第三環(huán)形磁鐵、固定在正三角形上底板上的環(huán)形纏繞管；第一軸從上至下穿過第三環(huán)形磁鐵和環(huán)形固定裝置，第一環(huán)形磁鐵位于第三環(huán)形磁鐵的內(nèi)孔中，第二環(huán)形磁鐵位于第三環(huán)形磁鐵的下方。

所述第一環(huán)形磁鐵的外徑小于第三環(huán)形磁鐵的內(nèi)徑；第一環(huán)形磁鐵外圈的磁性與第三環(huán)形磁鐵內(nèi)圈的磁性相反；第一環(huán)形磁鐵和第三環(huán)形磁鐵均與正三角形上底板保持有一端距離，該距離大于徑向振動(dòng)的振幅。

所述第二環(huán)形磁鐵和扇形磁鐵不在同一水平線上；第二環(huán)形磁鐵外圈磁性和扇形磁鐵內(nèi)圈磁性相同。

所述環(huán)形纏繞管的內(nèi)徑大于第一環(huán)形磁鐵的外徑，外徑小于第三環(huán)形磁鐵的內(nèi)徑。