一种差动式磁悬浮隔振器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种差动式磁悬浮隔振器，其包括：分别固定在壳体（14）和底座（12）上的上环状E型电磁铁（15）、下环状E型电磁铁（11）及固定其上的上线圈绕组（8）和下线圈绕组（10），通过支架（16）固定在壳体（14）上的位移传感器（1），和由连杆（5）从上至下依次串联在一起的连接法兰盘（3）、调整螺母（4）、弹簧（6）、直线轴承（7）及衔铁（9）；所述壳体（14）固定在底座（12）上，该壳体内部固定有与其内壁的螺旋槽配合形成密封冷却水道的套筒（13）。本发明具有结构简单，尺寸小，无接触、寿命长、响应快和电磁力易于调控的优点，在有源振动噪声控制领域有着很好的应用前景。
【专利说明】一种差动式磁悬浮隔振器
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种主动隔振器，具体的说是一种差动式磁悬浮隔振器，在有源噪声控制领域有着很好的应用前景。
【背景技术】
[0002]主动隔振技术是一种“以动治动”的控制方式，又称为有源控制。主动隔振在被控系统中引入次级振源，并通过一定的控制方法调节次级振源的输出，使其产生的振动与主振源(干扰)的振动相抵消，从而达到隔振的目的。主动隔振技术具有更大的灵活性和适应性，并可以抑制超低频振动和宽带随机振动。
[0003]随着国家航空航天、船舶动力、机械工程和车辆工程等领域的飞速发展，对主动隔振技术要求越来越高。主动隔振器作为主动隔振系统中的核心部件,对系统的隔振性能有直接的影响，因此合理地选择隔振器的类型是隔振器设计过程中的一个重要环节。目前，常用的主动隔振器主要有液压式、气动式、电磁式、压电式、电流变/磁流变式等主动隔振器。液压和气动式主动隔振器工作原理类似，都具有结构简单、位移和输出力大、可靠性高等优点，但它们具有延时大，容易出现迟滞现象，非线性度大，控制精度低，工作频低等缺点，只适用于低频、对控制力要求较大的振动控制场合；压电式主动隔振器响应快，能在真空环境中应用，然而其单位体积的主动控制力较小；电/磁流变液阻尼器能够在单位体积能产生较大的作用力，然而其控制难度较大。电磁隔振器利用可控电磁力对振动进行控制，具有响应快、可靠性高、寿命长、易于调控等优势，磁悬浮隔振器是电磁式隔振器的一种形式，它与磁悬浮系统(如磁悬浮轴承、磁悬浮列车)产生电磁力的方式相同，利用可控的电磁力将被支承对象(导磁体)悬浮起来，磁悬浮支承参数(刚度和阻尼等)不仅取决于磁悬浮结构参数、平衡位置，还取决于其控制系统，且在运行过程中可控可调，在实际控制过程中，通过调节控制电流大小来改变电磁力大小进行调控。磁悬浮隔振器与其他主动隔振器相比具有频响范围宽、寿命长、响应快、无接触、且电磁力及支承参数(刚度，阻尼等)随控制参数的变化易于调控的优势，是一种较理想的主动隔振器。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种寿命长、响应快、功耗低、结构简单的差动式磁悬浮隔振器，实现对低频的有效隔振。
[0005]本发明解决其技术问题采用以下的技术方案:
[0006]本发明提供的差动式磁悬浮隔振器，其包括:分别固定在壳体和底座上的上环状E型电磁铁、下环状E型电磁铁，分别固定上环状E型电磁铁、下环状E型电磁铁上的上线圈绕组和下线圈绕组，通过支架固定在壳体上的位移传感器，和由连杆从上至下依次串联在一起的连接法兰盘、调整螺母、弹簧、直线轴承及衔铁；所述壳体固定在底座上，该壳体内部固定有与其内壁的螺旋槽配合形成密封冷却水道的套筒。
[0007]所述的上环状E型电磁铁、下环状E型电磁铁及衔铁材料均可以为电工纯铁或硅钢片，三者轴端平面互相平行。
[0008]所述的上环状E型电磁铁和下环状E型电磁铁结构相同，相对衔铁可以对称布置，槽腔用于固定上线圈绕组和下线圈绕组，背部设有螺纹孔，通过沉头螺钉予以固定，内外磁极面积相等。
[0009]所述的上线圈绕组和下线圈绕组结构相同，由被绝缘材料包裹的铜线缠绕而成，分别与功率放大器相连。
[0010]所述壳体的内壁螺旋槽可以为矩形螺旋槽，该壳体的材料采用不导磁材料。所述不导磁材料可以为铝合金材料或不锈钢材料。
[0011]所述的位移传感器可以为电涡流位移传感器，测量范围为O~12.5_，通过支架固定在壳体上，以连接法兰盘作为被测对象，用以测量衔铁与上环状E型电磁铁、下环状E型电磁铁间的气隙，该气隙为< 10mm。
[0012]所述的连杆材料可以为45号钢，在靠近连接法兰盘的轴端设有用于安装弹性挡圈的槽，在振动过程中由 直线轴承进行导向，防止出现卡死现象。
[0013]所述的调整螺母与连杆间可以为螺纹连接，将其旋转，可以改变调整螺母与衔铁间的相对位移，从而实现将衔铁的初始位置调整到上环状E型电磁铁、下环状E型电磁铁的中间位置。
[0014]本发明提供的上述差动式磁悬浮隔振器，其应用于航空航天、船舶动力、机械工程或车辆工程的隔振设备中。
[0015]该差动式磁悬浮隔振器工作时连接法兰盘可以与隔振设备用螺栓连接，把隔振设备的振动传给衔铁，位移传感器通过测量连接法兰盘的位移来间接测量衔铁与上环状E型电磁铁、下环状E型电磁铁间的气隙，将信号传递给控系统，控制系统通过调整上线圈绕组、下线圈绕组的电流大小，在衔铁上产生与振动方向相反的可控电磁力，实现对隔振设备的主动隔振。
[0016]本发明差动式磁悬浮隔振器的工作原理是:利用可控电磁力抵消隔振设备的振动，包括机械部分和控制系统，机械部分主要包括衔铁、上下环状E型电磁铁等，控制系统主要包括传感器、控制器和功率放大器等。上下环状E型电磁铁对称布置，衔铁置于电磁铁所产生的磁场中，由位移传感器连续监测衔铁与上下环状E型电磁铁间气隙的变化情况。位移传感器监测出气隙后，作为控制器的微处理器将检测到的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，矫正通过线圈绕组的电流，从而控制电磁铁的吸引力，使衔铁输出与振动方向相反的力，实现隔振。
[0017]所述差动式磁悬浮隔振器的理论电磁力与气隙、电流的关系如下:
[0018]
【权利要求】
1.一种差动式磁悬浮隔振器，其特征在于包括:分别固定在壳体(14)和底座(12)上的上环状E型电磁铁(15)、下环状E型电磁铁(11)及固定其上的上线圈绕组(8 )和下线圈绕组(10)，通过支架(16)固定在壳体(14)上的位移传感器(1)，和由连杆(5)从上至下依次串联在一起的连接法兰盘(3)、调整螺母(4)、弹簧(6)、直线轴承(7)及衔铁(9);所述壳体(14)固定在底座(12)上，该壳体内部固定有与其内壁的螺旋槽配合形成密封冷却水道的套筒(13)。
2.根据权利要求1所述的差动式磁悬浮隔振器，其特征在于:所述上环状E型电磁铁(15),下环状E型电磁铁(11)及衔铁(9)材料均为电工纯铁或硅钢片，三者轴端平面互相平行。
3.根据权利要求1所述的差动式磁悬浮隔振器，其特征在于:所述的上线圈绕组(8)、下线圈绕组(10)结构相同，由被绝缘材料包裹的铜线缠绕而成，分别与功率放大器相连。
4.根据权利要求1所述的差动式磁悬浮隔振器，其特征在于:所述的上环状E型电磁铁(15)和下环状E型电磁铁(11)结构相同，相对衔铁(9)对称布置，槽腔用于固定上线圈绕组(8)和下线圈绕组(11)，背部设有螺纹孔，通过沉头螺钉予以固定，内外磁极面积相等。
5.根据权利要求1所述的差动式磁悬浮隔振器，其特征在于:所述壳体(14)的内壁螺旋槽为矩形螺旋槽，该壳体的材料采用不导磁材料，所述不导磁材料为铝合金材料或不锈钢材料。
6.根据权利要求1所述的差动式磁悬浮隔振器，其特征在于:所述的位移传感器(I)为电涡流位移传感器，测量范围为O?12.5_，通过支架(16)固定在壳体上，以连接法兰盘(3 )作为被测对象，用以测量衔铁(9 )与上环状E型电磁铁(11 )、下环状E型电磁铁(15 )间的气隙，该气隙为< IOmm。
7.根据权利要求1所述的差动式磁悬浮隔振器，其特征在于:所述的连杆(5)材料为45号钢，在靠近连接法兰盘(3)的轴端设有用于安装弹性挡圈的槽，在振动过程中由直线轴承(7 )进行导向，防止出现卡死现象。
8.根据权利要求1所述的差动式磁悬浮隔振器，其特征在于:所述的调整螺母(4)与连杆(5 )间为螺纹连接，将其旋转，可以改变调整螺母(4 )与衔铁(9 )间的相对位移，从而实现将衔铁(9 )的初始位置调整到上环状E型电磁铁(15 )、下环状E型电磁铁(11)的中间位置。
9.权利要求1至8中任一权利要求所述差动式磁悬浮隔振器的应用，其特征在于:该差动式磁悬浮隔振器应用于航空航天、船舶动力、机械工程或车辆工程的隔振设备中。
10.根据权利要求1所述的差动式磁悬浮隔振器，其特征在于:该差动式磁悬浮隔振器工作时连接法兰盘(3)与隔振设备用螺栓连接，把隔振设备的振动传给衔铁(9)，位移传感器(I)通过测量连接法兰盘(3)的位移来间接测量衔铁(9)与上环状E型电磁铁(15)、下环状E型电磁铁(11)间的气隙，将信号传递给控系统，控制系统通过调整上线圈绕组(8)、下线圈绕组(11)的电流大小，在衔铁(9)上产生与振动方向相反的可控电磁力，实现对隔振设备的主动隔振。
【文档编号】F16F15/03GK103697099SQ201310722897
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】宋春生, 张锦光, 胡业发, 陈娟 申请人:武汉理工大学