[发明专利]一种采用环形永磁铁的电磁分支电路阻尼吸振器

说明书

技术领域

本发明属于机械振动减振技术领域，具体涉及一种采用环形永磁铁的电磁分支电路阻尼吸振器。

背景技术

机械振动会产生各种危害，它常常是造成机械结构恶性破坏和失效的直接原因。结构的振动控制问题，长期以来一直是科研工作者们研究对象，在实际工程应用中，如何有效地抑制结构的振动，同样是机械工程、航天航空、车辆工程等各个领域所关切的问题。

电磁分支电路阻尼技术作为一种新出现的减振技术，由于其具有响应速度快、作动力大、结构简单等特点，很快成为科研工作者的关注热点。电磁分支电路阻尼吸振器利用了电磁学基本原理，首先，利用了闭合电路的导线在磁场中作切割磁感线运动导线中就会产生电流的现象，然后，通过使用通电导线在磁场中产生的安培力来提高结构的阻尼力，从而抑制结构的振动，同时，合理地设计分支电路，能使振动能量以焦耳热的形式耗散在电路中，从而实现结构的振动控制。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用环形永磁铁的电磁分支电路阻尼吸振器，主要利用同轴布置的永磁铁和闭合线圈间的相对运动产生阻尼力，抑制结构原本的振动，并通过负电阻负电感分支电路增强吸振的效果；具有响应速度快、作动力大、结构简单的特点；能够对梁、板、壳等结构进行吸振控制，并且可以同时对多阶振动模态进行吸振控制。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用环形永磁铁的电磁分支电路阻尼吸振器，由电磁阻尼吸振器和分支电路两部分组成，所述电磁阻尼吸振器包括中轴杆1，套入中轴杆1上并固定在中轴杆1上的套筒2，缠绕在套筒2外壁上的线圈9；磁轭5通过其中心孔洞中固定的滑动轴承3套入中轴杆1上，环形永磁铁4附着于磁轭5的内壁上，所述套筒2套入磁轭5，使线圈9位置处于磁轭5中央，磁轭5的上端通过上弹簧10与套筒2连接，磁轭5的下端通过下弹簧8与固定在中轴杆1上的底盖6连接；所述中轴杆1的上端通过螺母固定于吸振对象，则套筒2及其外壁上缠绕的线圈9也固定于吸振对象，磁轭5及附着于其内壁上的环形永磁铁4沿中轴杆1上下振动，即环形永磁铁4与线圈9相对运动；

所述分支电路采用负电阻负电感分支电路，将电磁阻尼吸振器的线圈9两端接入成为一个完整的回路，线圈9在回路中相当于一个由线圈电阻R_e和线圈电感L_e组成的正阻抗Z+，负电阻负电感分支电路主要由一个运算放大器A和两个等值电阻R₁、一个电阻R_shunt和一个电感L_shunt构成，具体连接关系为：线圈9一端接地，另一端与运算放大器A的反相输入端相连，两个等值电阻R₁一个接在运算放大器A的反相输入端与输出端之间，另一个接在正相输入端与输出端之间，电阻R_shunt和电感L_shunt串联，一端接地，另一端与正相输入端相连；在电路中，两个等值电阻R₁相互抵消，电阻R_shunt和电感L_shunt串联接入运算放大器的正相输入端产生负电阻负电感的效果，整个负电阻负电感分支电路相当于一个负阻抗Z-，正阻抗Z+接入运算放大器的反相输入端-，负阻抗Z-的作用是抵消正阻抗Z+，使整体阻抗减小，从而增加电路耗散能量的能力，最终增强吸振器的能力。

所述环形永磁铁4的材料选择磁性强的汝铁硼，采用辐射充磁，使其磁化方向为径向。

所述磁轭5采用导磁率高的材料。

其他零部件的材料优选非导磁性或弱导磁性的材料。

所述环形永磁铁4的高度在20mm-30mm之间，厚度在4mm-6mm之间，外径在20mm-25mm之间；所述磁轭比永磁体高5mm-8mm，其最大外径在52mm-57mm之间；所述分支电路中的电阻R_shunt和电感L_shunt的绝对值分别为线圈圈电阻R_e和线圈电感L_e绝对值的80％-90％。

所述滑动轴承3在磁轭5上的固定方式为粘接。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：