一种机电液耦合式可控惯性和阻尼设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械力的控制领域，尤其是应用动力吸振的力控制设备领域。本发明 设及一种叶轮式结构惯性阻抗与电机产生的电学阻抗禪合而成的可控惯性和可控阻尼的 设备，尤其设及一种机电液禪合式可控惯性和阻尼设备。
【背景技术】
[0002] 目前，力控制设备的应用十分广泛，例如被用于车辆减振领域、桥梁、建筑物隔振 领域等。但基于传统隔振理论的隔振系统在解决减振效果的最佳化与设备工作空间的矛盾 方面，不能提出有效的解决方案，阻碍了隔振技术的进一步发展。根据机电相似性原理，将 机械系统之中的力流与电学系统中的电流、机械系统中的速度与电学系统中的电压分别对 应起来，在原有"弹黃-阻尼"两元件结构的基础上增加惯性设备，实现了既能够缓冲并衰减 高频振动和冲击，也能缓冲并衰减低频振动和冲击的动力吸振式隔振结构。
[0003] 国内外诸多学者对动力吸振设备结构的设计优化问题开展研究，对机械网络结构 运用鲁棒控制等算法，按照隔振性能指标得出目标传递函数，再通过网络综合得到的拓扑 结构比较复杂，并且会得到包含杠杆元件的结构，实际布置起来相当困难。如果要实现元件 参数可控，就更极大的增加了设备的复杂性，所W性能优良的复杂阻抗形式在机械式隔振 设备的实际运用中很难实现。
[0004] 中国专利CN201180015595.2公开了一种阻尼和惯性液压设备用于控制机械力，对 于其参数的控制，主要是通过改变周围磁场，改变设备内磁流变液的粘度，W此来实现设备 参数的可控;但是磁流变液价格昂贵，并且对于工作环境要求也较高，难W普及。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种机电液禪合式可控惯性和阻尼设备，将 惯性设备一体化布置，同时，在原有的液压机械一体结构上又禪合了电机元件，通过直线电 机调节阻尼特性、旋转电机调节惯性特性，可有效解决现有含惯性质量元件的隔振系统优 良的性能与复杂阻抗形式之间的矛盾问题，并且具有布置灵活简便，加工与安装方便，设备 参数可控的优点。
[0006] 本发明是通过W下技术手段实现上述技术目的的。
[0007] -种机电液禪合式可控惯性和阻尼设备，包括旋转电机、惯性力产生单元、阻尼力 产生单元和直线电机；
[000引所述惯性力产生单元包括滚动轴承、旋转叶轮轴和质量式叶轮；
[0009] 所述阻尼力产生单元包括惯性质量液压缸筒、阻尼细管A、阻尼细管B、气室、自由 活塞、主阻尼器液压缸筒、液室和主阻尼器活塞；
[0010] 所述旋转电机固定于惯性质量液压缸筒上，并与设置在所述惯性质量液压缸筒中 的旋转叶轮轴相连;所述旋转叶轮轴上固定有质量式叶轮，所述质量式叶轮与旋转叶轮轴 一起可绕着滚动轴承旋转；
[0011] 所述惯性质量液压缸筒通过阻尼细管A及阻尼细管B与主阻尼器液压缸筒相连，主 阻尼器液压缸筒顶部设有自由活塞，自由活塞将主阻尼器液压缸筒分为气室和液室，液室 中设有主阻尼器活塞，所述主阻尼器活塞与直线电机相连。
[0012] 进一步，所述直线电机，包括:动子轴式活塞杆、动子磁极、电机绕组和动子磁辆， 所述动子轴式活塞杆从直线电机工作腔经由支撑端面伸入主阻尼器液压缸筒中，并与所述 主阻尼器活塞相固结;所述动子轴式活塞杆上从内至外依次固定有动子磁辆和动子磁极； 所述动子磁极上绕有电机绕组。
[0013] 进一步，所述气室里充有氮气或空气。
[0014] 进一步，所述惯性质量液压缸筒与主阻尼器液压缸筒内均布满不可压缩油液，且 严格密封。
[0015] 进一步，所述阻尼设备通过直线电机来调节阻尼特性，实现对阻尼力的可控操作。
[0016] 本发明可W达到的技术效果是:本发明所实现的阻尼与惯性特性可控操作即改变 电学参数:直线电机改变阻尼特性、旋转电机改变惯性特性，通过机电液共同作用实现设备 的阻尼与惯性特性可控，实现隔振设备随着实际工况动态调整其元件参数，达到最佳隔振 效果，使机械设备始终处于最佳工作状态。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明机电液禪合式可控惯性和阻尼设备示意图；
[001引图2为本发明直线电动机示意图；
[0019] 图3为本发明旋转电机的剖视图。
[0020] 图中：1-旋转电机;2-惯性力产生单元;3-阻尼力产生单元;4-直线电机;5-滚动轴 承;6-旋转叶轮轴;7-质量式叶轮;8-惯性质量液压缸筒;9A-阻尼细管;9B-阻尼细管；10-气 室；11-自由活塞；12-主阻尼器液压缸筒；13-液室；14-主阻尼器活塞；15-动子轴式活塞杆； 16-动子磁极；17-电机绕组；18-动子磁辆；19-旋转电机定子;20-旋转电机转子;21 -旋转电 机壳体。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图W及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0022] 图1为机电液禪合式可控惯性和阻尼设备示意图，包括旋转电机1、惯性力产生单 元2、阻尼力产生单元3和直线电机4。
[0023] 所述惯性力产生单元2包括滚动轴承5、旋转叶轮轴6和质量式叶轮7;质量式叶轮7 为一种质量不可忽略的叶轮，起到质量元件的动力吸振作用；质量式叶轮7可带动旋转叶轮 轴6及旋转电机1的转子一起旋转，从而产生惯性力，并能够通过旋转电机1的控制来实现惯 质系数的可调，很好的代替了传统的飞轮，形成了质量叶轮式的力控制设备；质量式叶轮7 可采用了多叶轮方式（图1所示），根据不同的车型可增加、减少叶轮数量，或改变叶轮的几 何参数，W使得设备获得最佳的惯质系数，使隔振系统能够发挥最大的减振效果。
[0024] 所述阻尼力产生单元3包括惯性质量液压缸筒8、阻尼细管9A、阻尼细管9B、气室 10、自由活塞11、主阻尼器液压缸筒12、液室13、主阻尼器活塞14;所述惯性质量液压缸筒8 与主阻尼器液压缸筒12内均布满不可压缩油液，且严格密封；
[0025] 所述旋转电机1固定于惯性质量液压缸筒8上，并与设置在所述惯性质量液压缸筒 8中的旋转叶轮轴6相连;所述旋转叶轮轴6上固定有质量式叶轮7,所述质量式叶轮7与旋转 叶轮轴6-起可绕着滚动轴承5旋转；
[0026] 所述惯性质量液压缸筒8分别通过阻尼细管9A与液室13相连、阻尼细管9B与主阻 尼器活塞14下部腔室相连，形成连通回路，油液可W在两液压缸筒内流动;主阻尼器液压缸 筒12顶部设有自由活塞11，所述自由活塞11是有一定厚度的橡胶制成的圆柱体；自由活塞 11将主阻尼器液压缸筒12分为气室10和液室13,所述气室10里充有氮气或空气，起到充气 式减振器的作用，有效改善隔振系统的减振效果；
[0027] 液室13中设有主阻尼器活塞14,所述主阻尼器活塞14与直线电机4相连；
[0028] 所述直线电机4,包括:动子轴式活塞杆15、动子磁极16、电机绕组17和动子磁辆 18,如图2所示;所述动子轴式活塞杆15从直线电机4工作腔经由支撑端面伸入主阻尼器液 压缸筒12中，并与所述主阻尼器活塞14相固结;所述动子轴式活塞杆15上从内至外依次固 定有动子磁辆18和动子磁极16;所述动子磁极16上绕有电机绕组17。
[0029 ]所述旋转电机1包括:旋转电机定子19、旋转电机转子20、旋转电机壳体21，如图3 所示;旋转电机转子20在磁辆上沿圆周方向配置有多个铁氧体磁铁制的永久磁铁，并固定 于旋转叶轮轴6顶部。旋转电机定子19沿圆周方向配置有多个包含铁忍的定子齿，并固定于 惯性质量液压缸筒8顶部。定子齿通过其外周卷绕