的电线通电而进行励磁，在永久磁铁与定 子齿之间产生引力，使不同的定子齿连续地励磁，从而在转子与定子之间产生作用力矩，调 节惯质系数参数，实现其可控。
[0030] 本发明所述的阻尼设备是通过直线电机4来调节阻尼特性，实现对阻尼力的可控 操作。
[0031] 整个设备的阻抗是由机械阻抗与电学阻抗共同禪合而成的复合阻抗，因为机械元 件参数已经固定，在实际应用过程中难W通过改变机械阻抗实现复合阻抗的可变;所W利 用机械结构提供基础阻尼力与惯性力，通过改变电学参数的方案实现对复合阻抗的控制， 即可W通过改变电学阻抗形式实现复合阻抗的改变。
[0032] 电机阻抗的表达式为：
U )
[0034] 式中：枉的为感应电动势Vg的拉式变换，如S)为感应电流Ia的拉式变换瓜为电机 等效电阻，La为电机等效电感，Ze为外接电路阻抗。
[0035] 电机感应电动势Vg的表达式为：
[0036] Vg = keVa (2)
[0037] 其中，ke为电机电动势常数，Va是动子轴式活塞杆15的速度。
[003引电磁力Te的表达式为：
[0039] Te = kqla (3)
[0040] 其中，kq为电机力矩常数。
[0041] 旋转电机1与惯性力产生单元2的复合动力学方程为： (4)
[0043] 其中，T为外部机械力力矩，Bm为惯性力产生单元2固有的惯质系数，Jm为质量式叶 轮7的转动惯量，CO为旋转电机的角速度。
[0044] 将公式(4)进行拉普拉斯变换，得
(5)
[0046] 此外，还有
(6) (7)
[0049] 其中方(句为外部力F(S)的拉式变换，R为旋转电机转子半径，(6(句为电机转速V(S) 的拉式变换。
[0050] 由公式(5)、（6)、（7)得
C 8)
[0052]由公式(8)得到旋转电机1与惯性力产生单元2的复合阻抗的表达式为：
(;於
[0054]同理，可得直线电机4与阻尼力产生单元3的复合阻抗的表达式为：
U(I)
[0056] 其中，n/为直线电机动子轴式活塞杆15的质量。
[0057] 由此可W看出，通过对电流Ia的控制，电磁力Te随之改变，进而控制厂(S)的大小，由 此可通过改变电学阻抗实现装置复合阻抗的可控。
[0058] 本发明所述的用于控制机械力的一种机电液禪合式可控惯性和阻尼设备，可用于 车辆、工程机械、桥梁、建筑物、直升机螺旋奖等诸多领域的减振。在实际布置时，本发明所 述的一种机电液禪合式可控惯性和阻尼设备需要与弹黃元件（含1根)并联使用，形成一个 隔振系统，防止隔振设备被需隔振设备的重力压坏导致击穿，丧失隔振功能。
[0059] 下面结合该装置的工作过程来进一步说明。
[0060] 动子轴式活塞杆15与振动产生源相连，主阻尼器液压缸筒12与需隔振设备相连， 机电液禪合式可控惯性和阻尼设备并联一根弹黃元件。当产生振动时，振动力作用于动子 轴式活塞杆15上，带动主阻尼器活塞14推动油液在主阻尼器液压缸筒12及惯性质量液压缸 筒8之间运动，油液流过质量式叶轮7时推动质量式叶轮7及旋转叶轮轴6-同旋转，产生惯 性蓄能效应，即将振动的能量转化为质量式叶轮7旋转的动能存储起来。由于动子轴式活塞 杆15进入主阻尼器液压缸筒12内部使缸内面积减小，所W要设置一个气室做补偿，缸内油 液通过对自由活塞11施加压力，进而压缩气室10内气体，使其体积减小W补偿动子轴式活 塞杆15进入液压缸筒12的体积。当需要对隔振设备参数进行控制时，可W控制旋转电机与 直线电机的电压来分别调节惯质系数W及阻尼系数，使其始终工作在最佳隔振状态。
[0061] 相对于主动、半主动悬架的参数调控机理，本发明将动力吸振设备与阻尼设备一 体化布置，实现了设备轻量化，装置响应速度也更快，并具有更优越的动态性能，且原理简 单，可W实现更为复杂的悬架复合阻抗形式，具有更广阔的应用前景。
[0062] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不 背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换 或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种机电液耦合式可控惯性和阻尼设备，其特征在于，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); 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); 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)和主阻尼器活塞（14); 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； 所述惯性质量液压缸筒（8)通过阻尼细管（9A)及阻尼细管（9B)与主阻尼器液压缸筒 (12)相连，主阻尼器液压缸筒（12)顶部设有自由活塞（11)，自由活塞（11)将主阻尼器液压 缸筒（12)分为气室（10)和液室（13)，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。2. 根据权利要求1所述的一种机电液耦合式可控惯性和阻尼设备，其特征在于，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)和动子磁辄（18)，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 动子磁辄(18)和动子磁极（16);所述动子磁极（16)上绕有电机绕组（17)。3. 根据权利要求1所述的一种机电液耦合式可控惯性和阻尼设备，其特征在于，所述气 室（10)里充有氮气或空气。4. 根据权利要求1所述的一种机电液耦合式可控惯性和阻尼设备，其特征在于，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。5. 根据权利要求1所述的一种机电液耦合式可控惯性和阻尼设备，其特征在于，所述阻 尼设备通过直线电机(4)来调节阻尼特性，实现对阻尼力的可控操作。
【专利摘要】本发明公开了一种机电液耦合式可控惯性和阻尼设备，属于机械力的控制领域。本发明包括旋转电机、惯性力产生单元、阻尼力产生单元和直线电机；其中惯性力产生单元包括滚动轴承、旋转叶轮轴和质量式叶轮，阻尼力产生单元包括惯性质量液压缸筒、阻尼细管、气室、自由活塞、主阻尼器液压缸筒、液室和主阻尼器活塞，直线电机包括动子轴式活塞杆、动子磁极、电机绕组、动子磁轭。质量式叶轮固定于旋转叶轮轴上，可以随着油液的流动而绕旋转叶轮轴进行旋转，将液体的部分动能转化为质量式叶轮的动能。本发明将动力吸振设备与阻尼设备一体化布置，通过改变电学参数，改变惯性特性和阻尼特性，实现设备的阻尼与惯性特性可控。
【IPC分类】F16F9/06, F16F15/027, F16F9/504, F16F15/023
【公开号】CN105605146
【申请号】CN201610126444
【发明人】陈龙, 刘昌宁, 杨晓峰, 刘雁玲, 沈钰杰
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月4日