一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的制作方法

1.本发明涉及耗能减振技术领域，尤其是涉及一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器。


背景技术：

2.阻尼器是一种以提供运动的阻力来耗减运动能量的减振装置，利用阻尼器来耗能减振是一种被广泛应用于航天、航空、军工、枪炮以及汽车等行业的传统技术，自二十世纪七十年代以来，人们开始逐步的把利用阻尼器耗能减振的技术应用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中。阻尼器对于抑制系统振动、提高运动控制精度具有重要作用。
3.目前，电涡流阻尼的基本原理是：当处于磁场中的导体板切割磁力线时会在导体板中产生电涡流，电涡流又会产生与原磁场方向相反的新磁场，从而在原磁场和导体之间形成阻碍二者相对运动的阻尼力，如果将导体板与振动结构相连接，就可以产生结构减振与耗能的作用，成为电涡流阻尼器。与结构振动控制领域常用的一些阻尼装置相比，电涡流阻尼器不依靠机械摩擦耗能，没有工作流体也就不存在漏液和密封的问题，具有可靠性高、耐久性好和构造相对简单等优点。
4.本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：
5.在现有技术中，电涡流阻尼器只具有单自由度的振动抑制、无法应用于双自由度振动抑制的场合。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供直线和旋转双自由度电涡流阻尼器，以解决现有技术中存在的电涡流阻尼器只具有单自由度的振动抑制、无法应用于双自由度振动抑制的场合的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
7.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
8.本发明提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器，包括定子永磁体、定子外铁芯、定子内铁芯和动子阻尼体，其中，所述定子内铁芯位于所述定子外铁芯的内部且所述定子内铁芯的端部与所述定子外铁芯的端部相连接，所述定子内铁芯和所述定子外铁芯之间存在间隔空间，所述定子永磁体位于所述间隔空间中且所述定子永磁体套在所述定子内铁芯上，所述动子阻尼体能伸入到所述间隔空间内且所述动子阻尼体位于所述定子永磁体和所述定子外铁芯之间，所述动子阻尼体和所述定子永磁体为同轴结构，所述动子阻尼体能在所述间隔空间做周向旋转运动或/和轴向直线运动。
9.可选地，所述定子外铁芯包括外筒、辐条、连接盘和定子线圈，所述连接盘位于所述外筒的一端且所述连接盘的外侧壁与所述外筒的内侧壁通过所述辐条固定连接，所述连接盘与所述定子内铁芯相连接，所述定子线圈缠绕在所述辐条上。
10.可选地，还包括参数控制系统，所述参数控制系统与所述定子线圈电连接且所述
参数控制系统能调节所述定子线圈中的电流的大小和方向。
11.可选地，所述辐条的个数为四个，所有所述辐条沿所述连接盘的周向方向分布，每一个所述辐条均缠绕有所述定子线圈。
12.可选地，所述连接盘的端面与所述定子内铁芯的端面通过止口定位连接，所述连接盘与所述定子内铁芯通过螺钉相连接。
13.可选地，所述定子外铁芯或所述定子内铁芯采用的材料为45号钢并为一体式结构；或者所述定子外铁芯或所述定子内铁芯采用硅钢片叠加制作成型。
14.可选地，所述定子永磁体为圆环状结构，所述定子永磁体为一体式结构；或者所述定子永磁体由多个瓦片状磁块拼接成型。
15.可选地，所述动子阻尼体采用的材料为铜合金。
16.可选地，还包括定子基板，所述定子基板的端面与所述定子外铁芯的端面通过止口定位连接，所述定子基板与所述定子外铁芯通过螺钉相连接；
17.所述定子基板上设置有与受控对象的基座相连接的第一连接接口。
18.可选地，还包括动子基板，所述动子基板的端面与所述动子阻尼体的端面通过止口定位连接，所述动子基板与所述动子阻尼体通过螺钉相连接；
19.所述动子基板上设置有与受控对象的运动体相连接的第二连接接口。
20.本发明提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器，由于定子永磁体与动子阻尼体两者为同轴结构，动子阻尼体与受控对象的运动体同步作轴向直线运动、周向旋转运动或两者的合成运动，但无论何种形式的运动，动子阻尼体的运动方向均与定子永磁体产生的磁感应线的磁场方向相垂直，进而会在动子阻尼体内产生电涡流，此电涡流会与定子永磁体的磁场相互作用，产生了与动子阻尼体运动方向相反的阻尼力，即周向阻尼力或/和轴向阻尼力，从而可以实现对受控对象的旋转运动和直线运动的残余振动控制，以解决现有技术中存在的电涡流阻尼器只具有单自由度的振动抑制、无法应用于双自由度振动抑制的场合的技术问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的爆炸图；
23.图2是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的结构示意图；
24.图3是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的另一侧面的结构示意图；
25.图4是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的剖面图；
26.图5是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子组件的结构示意图；
27.图6是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子外铁芯
的结构示意图；
28.图7是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子外铁芯中缺少定子线圈的结构示意图；
29.图8是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子外铁芯缺少定子线圈的另一侧面的结构示意图；
30.图9是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子基板的结构示意图；
31.图10是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子基板的另一侧面的结构示意图；
32.图11是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子内铁芯的结构示意图；
33.图12是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子永磁体的结构示意图；
34.图13是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子线圈的结构示意图；
35.图14是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的动子阻尼体和定子基板连接的结构示意图；
36.图15是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的动子阻尼体和定子基板分开的结构示意图；
37.图16是本发明实施例提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器的定子基板连接的结构示意图；
38.图中1、定子永磁体；2、定子外铁芯；21、外筒；22、辐条；23、连接盘；231、第二环形凹槽；24、定子线圈；3、定子内铁芯；31、第二环形凸台；4、动子阻尼体；5、间隔空间；6、定子基板；61、第一连接接口；62、第一环形凹槽；7、动子基板；71、第二连接接口；72、第一环形凸台。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，
″
多个
″
的含义是两个或两个以上；术语
″
上
″
、
″
下
″
、
″
左
″
、
″
右
″
、
″
内
″
、
″
外
″
、
″
前端
″
、
″
后端
″
、
″
头部
″
、
″
尾部
″
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语
″
第一
″
、
″
第二
″
、
″
第三
″
等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
″
安装
″
、
″
相连
″
、
″
连接
″
应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；
可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.实施例1：
43.本发明提供了一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器，包括定子永磁体1、定子外铁芯2、定子内铁芯3和动子阻尼体4，其中，定子内铁芯3位于定子外铁芯2的内部且定子内铁芯3的端部与定子外铁芯2的端部相连接，定子内铁芯3和定子外铁芯2之间存在间隔空间5，间隔空间5是用于动子阻尼体4的活动空间，定子永磁体1位于间隔空间5中且定子永磁体1套在定子内铁芯3上，定子永磁体1位于间隔空间5的一端，定子内铁芯3的端部与定子外铁芯2的端部两者的连接处位于间隔空间5的另一端，动子阻尼体4能伸入到间隔空间5内且动子阻尼体4位于定子永磁体1和定子外铁芯2之间，动子阻尼体4和定子永磁体1为同轴结构，动子阻尼体4能在间隔空间5做周向旋转运动或/和轴向直线运动。本发明提供的一种直线和旋转双自由度电涡流阻尼器，由于定子永磁体1与动子阻尼体4两者为同轴结构，动子阻尼体4与受控对象的运动体同步作轴向直线运动、周向旋转运动或两者的合成运动，但无论何种形式的运动，动子阻尼体4的运动方向均与定子永磁体1产生的磁感应线的磁场方向相垂直，进而会在动子阻尼体4内产生电涡流，此电涡流会与定子永磁体1的磁场相互作用，产生了与动子阻尼体4运动方向相反的阻尼力，即周向阻尼力或/和轴向阻尼力，从而可以实现对受控对象的旋转运动和直线运动的残余振动控制，以解决现有技术中存在的电涡流阻尼器只具有单自由度的振动抑制、无法应用于双自由度振动抑制的场合的技术问题。
44.实施例2：
45.作为可选地实施方式，定子外铁芯2包括外筒21、辐条22、连接盘23和定子线圈24，连接盘23位于外筒21的一端且连接盘23的外侧壁与外筒21的内侧壁通过辐条22固定连接，连接盘23与定子内铁芯3相连接，定子线圈24缠绕在辐条22上，定子线圈24在通电情况下可以产生磁场，定子线圈24和定子永磁体1位于间隔空间5的两侧，定子永磁体1产生的磁场是稳定不变的，定子线圈24产生的磁场由所通电流的大小控制，定子线圈24和定子永磁体1所处位置不同，但磁场和磁路重合。磁感应线的路径：先从定子永磁体1的n极出发，沿径向单向穿过动子阻尼体4，流入外筒21中，然后沿外筒21的轴向到达辐条22，再沿辐条22到达连接盘23，接着沿轴向达到定子内铁芯3，最终回到定子永磁体1的s极。
46.实施例3：
47.作为可选地实施方式，还包括参数控制系统，参数控制系统与定子线圈24电连接且参数控制系统能调节定子线圈24中的电流的大小和方向。参数控制系统通过改变定子线圈24中的电流的大小和方向，进而可以改变定子线圈24产生的磁场的大小和方向，进而可以方便的调节阻尼力。
48.当受控对象正常工作时，此时不需要阻尼力，调节参数控制系统，给定子线圈24通以大小合适的反向电流，即定子线圈24产生的磁场强度与定子永磁体1产生的磁场强度一致，但磁场方向相反，正好使得定子线圈24产生的磁场与定子永磁体1产生的磁场相互抵消，进而不产生阻尼力；
49.当需要抑制受控对象的运动体的残余振动时，参数控制系统就会根据受控对象的特征和参数，合理地调节定子线圈24的电流大小与方向，自适应地调节阻尼，达到稳定和高效的振动抑制效果。
50.实施例4：
51.作为可选地实施方式，辐条22的个数为四个，所有辐条22沿连接盘23的周向方向分布，每一个辐条22均缠绕有定子线圈24，相邻的辐条22之间存在间隔。
52.作为可选地实施方式，连接盘23的端面与定子内铁芯3的端面通过止口定位连接，进而提供磁场的磁路，连接盘23与定子内铁芯3通过螺钉相连接，连接盘23上设置有螺钉孔，螺钉孔与辐条22不在连接盘23的同一径向方向上，是为了避免连接盘23上的螺钉孔影响磁路。连接盘23和定子内铁芯3均为中空结构，连接盘23的端部内壁上设置有第二环形凹槽231，定子内铁芯3的端面设置有第二环形凸台31，第二环形凸台31能伸入到第二环形凹槽231内形成止口定位连接
53.实施例5：
54.作为可选地实施方式，定子外铁芯2或定子内铁芯3采用的材料为45号钢并为一体式结构；或者定子外铁芯2或定子内铁芯3采用硅钢片叠加制作成型，制造工艺较复杂、成本较高，但磁损耗大大降低，电磁效率比较高。
55.实施例6：
56.作为可选地实施方式，定子永磁体1为圆环状结构，定子永磁体1为一体式结构；或者定子永磁体1由多个瓦片状磁块拼接成型，分段方式充磁比较容易，制造成本会降低，但贴装用时会变长。
57.作为可选地实施方式，动子阻尼体4采用的材料为铜合金，铜合金的导电性比较强，动子阻尼体4在磁场中相对运动时就容易产生电涡流，从而产生抑制相对运动的阻尼力。
58.实施例7：
59.作为可选地实施方式，还包括定子基板6，定子基板6的端面与定子外铁芯2的端面通过止口定位连接，定子基板6与定子外铁芯2通过螺钉相连接；定子基板6上设置有与受控对象的基座相连接的第一连接接口61。定子基板6为中空结构，定子基板6的端部内壁上设置有第一环形凹槽62，外筒21的端部能伸入到第一环形凹槽62形成止口定位连接。
60.实施例8：
61.作为可选地实施方式，还包括动子基板7，动子基板7的端面与动子阻尼体4的端面通过止口定位连接，动子基板7与动子阻尼体4通过螺钉相连接；动子基板7上设置有与受控对象的运动体相连接的第二连接接口71。动子基板7和动子阻尼体4均为中空结构，动子基板7的端面设置有第一环形凸台72，第一环形凸台72能伸入到动子阻尼体4的内部形成止口定位连接。
62.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。