基于磁激勵的運動粒子吸振單元及組合裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及主動吸振器技術領域，具體地，涉及基于磁激勵的運動粒子吸振單元及組合裝置與方法。
【背景技術】
[0002]振動問題是精密工程領域普遍存在的問題，針對振動減隔振理論和技術和器件研究也非常廣泛。由于動力吸振器在不影響主振動體(被控對象)任何結構情況下通過表面吸附等方式安裝便可實現振動控制效果的方式，結構設計簡單，安裝使用非常便利，因此受到了普遍重視。
[0003]但是，動力吸振器當設計結構確定后，其減隔振的頻率就確定了，基于與被控對象實現共振的吸振原理，當被控制對象的振動頻率發生變化，那么動力吸振器吸振效果就會受到很大影響。因此，人們進一步研制了可變動力吸振器結構剛度，進而可以調整動力吸振器固有頻率，以匹配被控對象的振動頻率變化而達到振動的最佳主動吸振效果。經過檢索發現:申請號:201320797303.1、申請日:2013-12-05，提出了一種頻率可調懸臂梁式吸振器專利，包括底座、懸臂梁、質量圓盤，底座的下端固定在振動設備上，底座的上端以及質量圓盤上均設置通孔，通孔里均設置內螺紋，懸臂梁上設置與通孔相配合的外螺紋，懸臂梁通過外螺紋安裝在底座和質量圓盤的通孔里，底座的通孔兩端安裝固定螺母將底座與懸臂梁的位置固定，質量圓盤的通孔兩端安裝調整螺母將質量圓盤與懸臂梁的相對位置限定，且調整螺母可調，即質量圓盤與懸臂梁的相對位置可調。該實用新型指出其吸振頻率可靈活調節，且可調節余地較大。零件易于加工和替換。與電磁式和電動式可調諧吸振器相比，無電磁泄漏現象。結構簡單，工作穩定，易于安裝。
[0004]這種技術目的是實現頻率可調，但是其頻率可調是通過手工離線調整螺母實現質量圓盤與懸臂梁的相對位置來達到改變吸振器固有頻率目的的。這種方式的缺點是其調整方式不能在被控對象工作是在線調整，并且每次調整后結構便固定了，因而固有頻率確定，依然不能解決被控對象頻率時變情況下的吸振器最有頻率的對應調整。另外，在密頻和多種頻率特征振動問題的抑制方面，目前的技術都無法解決。

【發明內容】

[0005]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于磁激勵的運動粒子吸振單元及組合裝置與方法。
[0006]根據本發明提供的一種基于磁激勵的運動粒子吸振單元，包括運動磁粒子、用于產生磁場作用力的磁場發生裝置；
[0007]當所述基于磁激勵的運動粒子吸振單元未受到外激勵振動時，運動磁粒子在磁場作用力的吸引或排斥作用下處于初始平衡位置；
[0008]當所述基于磁激勵的運動粒子吸振單元受到外激勵振動時，磁場發生裝置通過改變運動磁粒子所受磁場作用力的強弱，來驅使運動磁粒子保持在初始平衡位置，進而改變所述基于磁激勵的運動粒子吸振單元的系統剛度，使得所述基于磁激勵的運動粒子吸振單元的吸振系統固有頻率與被隔振對象的振動頻率經磁場作用力調節趨于一致，實現動力吸振。
[0009]優選地，運動磁粒子以如下任一種方式振動:
[0010]-沿直線振動；
[0011]-擺動振動；
[0012]-轉動振動；
[0013]-轉動振動疊加直線振動；
[0014]-扭轉振動。
[0015]優選地，運動磁粒子能夠在振動偏移位置與初始平衡位置之間沿直線振動；
[0016]運動磁粒子在重力和/或磁場作用力的吸引作用下處于初始平衡位置；
[0017]運動磁粒子有一對或多對磁極。
[0018]優選地，兩個以上的運動磁粒子通過環形保持框架設置在磁場發生裝置的電磁激勵線圈的內部；
[0019]運動磁粒子能夠擺動振動或轉動振動；
[0020]運動磁粒子在磁場作用力作用下處于初始平衡位置；
[0021]各個運動磁粒子之間始終相互分離。
[0022]優選地，運動磁粒子的數量為一個以上；
[0023]每個運動磁粒子的一端為自由端，另一端連接于轉軸上；
[0024]各個運動磁粒子能夠各自自由擺動；
[0025]每個運動磁粒子的自由端側布置有相應的磁場發生裝置或者各個運動磁粒子受到一個或多個磁場發生裝置的磁作用；
[0026]在未受到外激勵振動時，各個運動磁粒子在各自對應的磁場發生裝置所生成的磁場作用力下平衡于初始平衡位置；
[0027]在受到外激勵振動后，各個運動磁粒子進行擺動振動。
[0028]優選地，在受到外激勵振動后，運動磁粒子依靠轉軸進行轉動振動，運動磁粒子以如下任一種方式設置在轉軸上:
[0029]-以質量偏心的方式設置在轉軸上；
[0030]-以非質量偏心的方式設置在轉軸上；
[0031 ]-以非質量偏心的方式設置在轉軸上，且運動磁粒子上以質量偏心方式設置有質量塊；
[0032]磁場發生裝置為如下任一種或任多種裝置的組合:
[0033]-電磁激勵線圈，其中，電磁激勵線圈通過對電流大小進行控制來改變運動磁粒子所受磁場作用力的強弱；
[0034]-鐵磁體，其中，鐵磁體通過改變與運動磁粒子的相對距離來改變運動磁粒子所受磁場作用力的強弱；
[0035]-永磁體，其中，永磁體通過改變與運動磁粒子的相對距離來改變運動磁粒子所受磁場作用力的強弱。
[0036]優選地，運動磁粒子的兩個以上的非磁極端通過彈性連接件連接于磁場發生裝置；
[0037]在受到外激勵振動后，各個運動磁粒子進行扭轉振動。
[0038]優選地，還包括感生電流裝置，其中，感生電流裝置用于受到運動磁粒子的激勵而感生電勢發電及生成電磁阻尼；
[0039]感生電流裝置為獨立的感生電流線圈，或者感生電流裝置與磁場發生裝置由單個線圈繞組構成。
[0040]根據本發明提供的一種基于磁激勵的運動粒子吸振單元組合裝置，包括按照相同方向放置或多個方向放置的多個上述的基于磁激勵的運動粒子吸振單元。
[0041 ]根據本發明提供的一種運動粒子吸振方法，包括:
[0042]利用上述的基于磁激勵的運動粒子吸振單元，當所述基于磁激勵的運動粒子吸振單元未受到外激勵振動時，運動磁粒子在磁場作用力的吸引或排斥作用下處于初始平衡位置；當所述基于磁激勵的運動粒子吸振單元受到外激勵振動時，控制磁場發生裝置通過改變運動磁粒子所受磁場作用力的強弱，來驅使運動磁粒子保持在初始平衡位置，進而改變所述基于磁激勵的運動粒子吸振單元的系統剛度，使得所述基于磁激勵的運動粒子吸振單元的吸振系統固有頻率與被隔振對象的振動頻率同頻反相進行吸振;和/或
[0043]利用上述的基于磁激勵的運動粒子吸振單元組合裝置，通過調整所述基于磁激勵的運動粒子吸振單元組合裝置中任一個或任多個基于磁激勵的運動粒子吸振單元的吸振系統固有頻率，實現被控對象的多頻率疊加振動頻率的吸振。
[0044]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0045]1、本發明中運動磁粒子的形狀結構合理，加工簡便。
[0046]2、優選地是通過直線運動、擺動以及轉動方式，根據振源的振動頻率進行同頻反相的共振，從而得到最優效果的振動抑制，并能將振動能轉化為電能進行發電。
[0047]3、本發明通過調整磁場發生裝置中磁場發生線圈的電流，來調整運動磁粒子所受磁場作用力的強弱，從而改變剛度，即可以此調節吸振單元的系統固有頻率，進而實現對被控對象振動的更有效抑制。
[0048]4、由于被控對象的振動頻率通常為多頻率的疊加，本發明提供的吸振單元組合裝置，可以在每一個吸振單元內調整轉動磁粒子的扭轉剛度，進而實現對多頻率疊加的振動頻率進行一致。
[0049]5、本發明還可以通過感生電流線圈和/或壓電傳感器裝置，將被控對象的振動能轉化為電能，由于振動能的持續性，且會調整至處于共振狀態，本發明的發電裝置具有更高的發電效率。
[0050]6、本發明提供的磁粒子擺動吸振單元、組合裝置及其應用，不僅能夠對被控對象的單一振動實現精密抑制，還能夠對被控對象的多頻率疊加振動進行精密抑制控制，通過結構的特殊性還可以實現質心調整、慣性位移驅動和發電的應用，適合在多領域推廣。
【附圖說明】
[0051]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0052]圖1為本發明第一優選例中基于磁激勵的運動粒子吸振單元的結構示意圖。
[0053]圖2為本發明第二優選例中基于磁激勵的運動粒子吸振單元的結構示意圖。
[0054]圖3為本發明第三優選例中基于磁激勵