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专利号: 2019106616575
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般机械振动的发生或传递
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于Halbach永磁阵列的惯性激振器,包括壳体,其特征在于,所述壳体内部分别设有可动磁体部、固定绕组部、悬挂部和重力补偿部;

所述可动磁体部包括Halbach永磁阵列以及位于Halbach永磁阵列上部和下部的纯铁;

所述固定绕组部包括线圈,所述线圈设置在Halbach永磁阵列与纯铁形成的间隙中;所述悬挂部包括连接在纯铁与壳体之间的若干卷曲弹簧,所述重力补偿部包括支撑弹簧,所述支撑弹簧用于支撑可动磁体部的重量,并提供激振器所需的振幅;

所述可动磁体部具体包括:第一环形永磁体之上设置第二环形永磁体,所述第一环形永磁体和第二环形永磁体形成的环形空间之间设置第一圆柱形永磁体和第二圆柱形永磁体;

所述固定绕组部与被激振物体连接,当给线圈通入交变电流后,在洛伦兹力的作用下,可动磁体部相对于固定绕组部发生振动,通过调节电流大小和方向能够改变振动的幅值和频率。

2.如权利要求1所述的基于Halbach永磁阵列的惯性激振器,其特征在于,所述第二圆柱形永磁体设置在第一圆柱形永磁体之上;第二环形永磁体之上设置环形纯铁,第二圆柱形永磁体之上设置第一圆柱形纯铁,第一环形永磁体和第一圆柱形永磁体之下设置第二圆柱形纯铁。

3.如权利要求2所述的基于Halbach永磁阵列的惯性激振器,其特征在于,所述第一环形永磁体和第二环形永磁体的尺寸、充磁方向和充磁强度均相同。

4.如权利要求2所述的基于Halbach永磁阵列的惯性激振器,其特征在于,第一圆柱形永磁体、第二圆柱形永磁体和第一圆柱形纯铁与第一环形永磁体、第二环形永磁体和环形纯铁之间均留有设定距离的间隙,所述线圈设置在所述间隙中。

5.如权利要求2所述的基于Halbach永磁阵列的惯性激振器,其特征在于,所述支撑弹簧设置在第二圆柱形纯铁的底部。

6.如权利要求1所述的基于Halbach永磁阵列的惯性激振器,其特征在于,所述固定绕组部包括:工作平台、线圈和绕组骨架;所述工作平台与被激振物体连接,所述绕组骨架与工作平台可拆卸连接,线圈采用交错绕线方法缠绕在绕组骨架上。

7.如权利要求1所述的基于Halbach永磁阵列的惯性激振器,其特征在于,所述悬挂部包括:外圈固定片、卷曲弹簧片和内圈固定片;所述卷曲弹簧片连接在外圈固定片和内圈固定片之间;所述外圈固定片与壳体连接,所述内圈固定片与纯铁连接。

8.如权利要求7所述的基于Halbach永磁阵列的惯性激振器,其特征在于,所述卷曲弹簧片具有弯曲圆弧形结构,用于提供激振器所需的振幅。

9.基于Halbach永磁阵列的惯性激振器设计方法,采用如权利要求1-8任一项所述的基于Halbach永磁阵列的惯性激振器,其特征在于,包括:选取不同充磁强度不同、不同几何尺寸以及不同外形的永磁体,按照不同的排列方式组成不同的Halbach永磁阵列,通过有限元软件对不同的Halbach永磁阵列进行仿真,选取具有最优磁回路结构的Halbach永磁阵列;

通过分别分析不同气隙长度以及不同几何尺寸的永磁体对磁场强度的影响规律,选择最优的永磁体尺寸和结构;

通过计算固定绕组部所处的位置沿着x方向和y方向的磁场强度变化趋势,衡量惯性激振器的线性度;

对惯性激振器的输出力值指标进行分解,作为固定绕组部线圈电流和电阻的设计依据,确定最大允许用电流和电阻,以及线圈的层数、圈数;

通过应力应变分析和刚度分析,对卷曲弹簧和支撑弹簧的几何参数进行优化,最终得到满足激振器刚度要求的设计参数。

10.如权利要求9所述的基于Halbach永磁阵列的惯性激振器设计方法,其特征在于,通过优化卷曲弹簧的刚度、改变卷曲弹簧的数量,能够改变系统的刚度,扩大激振器的控制频率范围。