[发明专利]一种轴系横向振动大力值惯性式电磁主动控制装置

说明书

本发明公开了一种轴系横向振动大力值惯性式电磁主动控制装置，该装置包含：导磁外壳，固定在导磁外壳两端的上端盖和下端盖，设置在导磁外壳内的线框架、弹簧径向固定件、线圈、导磁体、非导磁性的主杆、永磁体和压缩弹簧，以及固定在下端盖上的基座。其中，主杆、永磁体和导磁体构成动子。主杆处于导磁外壳的中轴线处，其两端分别通过轴承与上端盖和下端盖转动连接。永磁体和导磁体沿主杆的轴向交替排布在主杆的外侧壁上，且处于两端的磁体为导磁体，相邻的永磁体间同极相对，永磁体通过导磁外壳和处于永磁体两端的导磁体形成闭合磁路。本发明的装置通过调节线圈的通电频率和方向使动子输出力与轴系振动方向相反、频率相同，以控制轴系横向振动。

技术领域

本发明涉及一种电磁式主动控制装置，具体涉及一种轴系横向振动大力值惯性式电磁主动控制装置。

背景技术

轴系是动力传送的主要设备，它将主机和执行件(如船桨)有效连接，并且形成一套完整的动力体系，使设备(如船舶)正常行驶。当轴系出现主机力传递不均匀、力矩和安装不能对中、材料加工不精确等现象时，就会使轴系产生不平衡的状态，出现横向振动(此外，螺旋桨在不均匀的流场中工作，会引起船舶尾部的扰动，使船舶出现共振和局部振动)。严重的横向振动可能会引起轴系的弯曲应力过大，而使其断裂，危害人体生命。

目前，可以通过改变外界激励频率来避免共振，如果外界激励频率是固定不变的，则可以通过改变轴系中某项参数(如改变轴承支撑刚度、支撑位置)，改变系统的固有频率，避开共振区域，达到减小系统响应和控制设备振动的目的。当共振现象不可避免时，可降低系统振动响应，例如轴稳定运行转速大于临界转速时，为了尽可能降低共振产生的破坏，就要快速越过共振区域，缩短在共振区域的运转时间，降低系统振动响应，也可以通过增加系统阻尼，消耗共振时产生的能量，实现减小振幅，降低共振影响的目标，例如安装轴承支撑时增大隔振器的阻尼等。

上述减小轴系回转振动的方法都是改善工艺或者被动控制，推进轴系横向振动主动控制装置相对较少。

目前，国内外使用的作动器主要有液压/气压作动器、压电作动器、磁致伸缩作动器、电磁作动器四大类。其中，电磁作动器利用通电线圈与永磁体的恒定磁场作用产生输出力，具有易控制、线性度好、响应速度高的优点。电磁作动器有两种，一种是传统的顶杆式激振器，缺点是不易安装，另一种是惯性作动器，易安装、线性度好、谐波失真小，易于控制低频线谱。当前研究的电磁式惯性作动器尚存在单位体积重量下输出力值低、可靠性差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴系横向振动大力值惯性式电磁主动控制装置，通过调节线圈的通电频率和方向即可使动子输出力与轴系振动方向相反、频率相同，从而达到控制轴系横向振动的目的。

为了达到上述目的，本发明提供了一种轴系横向振动大力值惯性式电磁主动控制装置，该装置包含：导磁外壳；上端盖，其固定在所述导磁外壳的顶端；下端盖，其固定在所述导磁外壳的底端；环肋散热部件，其包含若干环形肋片，若干环形肋片周向设置在所述导磁外壳的外侧壁上；动子，其设置在所述导磁外壳内，包含：主杆、永磁体和导磁体；所述主杆具有非导磁性，处于所述导磁外壳的中轴线处，其两端分别通过轴承与上端盖和下端盖转动连接；所述永磁体和导磁体沿所述主杆的轴向交替排布在主杆的外侧壁上，且处于两端的磁体为导磁体，相邻的永磁体间同极相对，永磁体通过所述导磁外壳和处于永磁体两端的导磁体形成闭合磁路；弹簧径向固定件，其固定在所述动子两端的导磁体上；压缩弹簧，其设置在所述动子的顶端与上端盖及所述动子的底端与下端盖之间，其一端通过所述弹簧径向固定件限位，另一端通过轴承与上端盖或下端盖限位；线框架，其设置在所述导磁外壳的内壁上；线圈，其固定在所述线框架内，且与所述导磁体的外侧壁相对应，与两端的导磁体对应的线圈的缠绕方向相同，电流方向相同，与中间的导磁体对应的线圈的缠绕方向相反，电流方向相反；以及基座，其固定在所述下端盖的底部。

优选地，所述弹簧径向固定件具有圆形凹槽形状，所述主杆穿过其中心；所述压缩弹簧套置在主杆上，且压缩弹簧的一端固定在弹簧径向固定件上。