[發明專利]一種基于主動電磁阻尼器的低摩擦恒力氣缸

在審

• 申請號: 202210062858.5
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114562492A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 馮凱;董李;陳斌
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B15/20;F16F15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及振動設備領域及氣缸領域，公開了一種基于主動電磁阻尼器的低摩擦恒力氣缸。其中，所述主動電阻器主要包括上蓋板、磁鐵夾具、釹磁鐵、下蓋板以及通電線圈，電磁阻尼器通過螺栓固定在活塞底部與活塞一起上下運動。本發明的有益效果在于：在沒有給系統增加任何剛度的情況下，減小恒力氣缸在平衡位置時的抖振。根據流體的不穩定性以及恒力氣缸整體的機構的特點，可能會出現在平衡位置不停抖振的情況，主動阻尼器的設置降低了這一情況帶來的各種負面效果，提高整個恒力氣缸結構的穩定性，通過控制電流的大小來改變整個阻尼系統的阻尼系數，提高恒力氣缸對力的控制精度。

技術領域

本發明涉及振動設備領域和氣缸領域，具體的涉及主動電磁阻尼器和恒力氣缸。

背景技術

氣缸指的是引導活塞在缸內進行直線往復運動的圓筒形金屬機件。本發明所述的低摩擦恒力氣缸主要針對不同負載通過閥門控制產生一個恒定的壓力用于抵消負載所產生的豎直向下的重力。因此為保證系統在平衡狀態下的穩定性，減少活塞在氣缸內不必要的抖振便是一項重要的問題。傳統的恒力氣缸工作時，隨著氣動系統壓力的提高，系統的流量增大，排氣沖擊噪聲不斷增大，阻尼減弱，系統很容易產生振蕩，導致氣缸壓力不能保持目標壓力，無法實現精密的力輸出控制和工件位置控制。本發明采用一種基于主動電磁阻尼器的方法來減小系統抖振，提高系統的穩定性。在系統開始工作時，可以讓其處于低阻尼的狀態，快速運動到目標位置，而當系統穩定時，又可以讓其處于高阻尼狀態，提高系統穩定性。本發明與傳統的低摩擦恒力氣缸相比具有適應范圍廣、穩定承載、零剛度等優勢。

發明內容

本發明的主要目的是為了解決現有技術中存在的低摩擦恒力氣缸活塞不規則抖振帶來的穩定性問題，提供一種主動電磁阻尼器能夠方便高效快捷的在活塞發生抖振時來抵消這種力的作用。主動阻尼器優點在于可控，適應性廣，零剛度，可針對不同工況實現最佳的系統阻尼。當系統剛開始工作時，可以通入逆向電流抵消由釹磁鐵自身磁場所帶來的阻尼，達到系統快速響應的目的；而當系統趨于穩定時，又可通入正向電流增加整個系統的阻尼系數，消除系統的抖振，增加恒力氣缸的穩定性。

本發明的技術方案如下：

其特征在于：包括上端蓋、下端蓋、活塞桿、氣缸活塞、缸筒、以及主動電磁阻尼器，所述主動電磁阻尼器主要由磁鐵夾具、釹磁鐵、墊片、線圈、上蓋板以及下蓋板組成，所述上蓋板通過螺栓固定在氣缸活塞上并且隨著氣缸活塞一起上下運動，下蓋板與磁鐵夾具以及磁鐵夾具與上蓋板之間通過螺紋連接，所述活塞桿通過活塞桿連接件與氣缸活塞相連。所述下端蓋上開有進氣孔，負責通入高壓氣體來抵消活塞桿頂部所承受的負載。所述主動電磁阻尼器與缸筒內壁之間留有間隙，氣缸活塞與上蓋板間由于墊片的存在也有間隙，進氣孔通入的高壓氣體流入此間隙中，高壓氣體從活塞底部的進氣道經進氣孔至環形進氣槽在氣浮活塞與缸筒內壁間形成一層氣膜，氣流直接流至低壓氣腔或從排氣槽再經排氣孔流至低壓氣腔，低壓氣腔與大氣相通，高壓氣腔內的高壓氣流也可通過排氣槽再經排氣孔流至低壓氣腔。

所述釹磁鐵在線圈未通電時，由于磁鐵夾具和上下蓋板是導體的緣故，釹磁鐵大部分的磁感應線會從N極通過上下蓋板經磁鐵夾具中心圓柱部分回到S極，只有少量磁感應線會穿過缸筒，而在線圈通電后，由于電流的磁效應，會產生一個與釹磁鐵方向相同或相反的磁場，從而增加或減少缸筒的穿過的磁感應線強度，當主動阻尼器隨著活塞一起上下抖振時，由于缸筒閉合，缸筒內部會產生渦流，這些渦流產生的斥力與相對運動的速度大小成正比并且會阻礙兩者的相對運動，從而達到阻尼的效果。同時由于電流的大小和方向可以自行控制，所以當系統剛開始工作時，可以通入逆向電流抵消由釹磁鐵自身磁場所帶來的阻尼，達到系統快速響應的目的；而當系統趨于穩定時，又可通入正向電流增加整個系統的阻尼系數，消除系統的抖振，增加恒力氣缸的穩定性。同時還可針對不同工況實現提供不同的阻尼系數，實現系統的最佳阻尼。

所述線圈在纏繞時可以加入鐵芯來增加整個電磁阻尼器的磁場強度，改變電磁阻尼器的阻尼系數的變化范圍。

所述線圈的纏繞方式是多種多樣的，不受數量和排布方式的限制。