[发明专利]力发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种力发生器以及一种用于驱动力发生器的方法。力发生器特别用于结构的振动影响，其中有针对性的将逆振动导入结构中，以降低在该结构中的振动的总水平。此外本发明涉及一种用于振动影响的装置。本发明特别应用在直升飞机和飞机中的振动控制中。

背景技术

力发生器用于，借助预先确定的惯性质量产生希望的力。在此该力始终由一直运动的惯性质量的惯性产生。为了产生尽可能高的力，可以一方面使惯性质量以尽可能高的加速度(或者说高的偏移)运动。替代地或者附加地，这样高的力也可以通过尽可能高的惯性质量产生。

迄今为止公开的力发生器以电动力学的原理为基础，对于该原理使用了在运动的电载荷之间的能量变换。为此在磁场中浸入线圈缠绕的电导体，该电导体设有电流脉冲。导体中的电荷因此遭受力脉冲，由此将线圈置于运动中。在这种情况下存在这个缺点，即线圈具有高的质量并且只能产生相对小的加速度以及由此小的力。使用的质量与产生的力的比例相对较高。此外对于电动力学的原理由于线圈的欧姆电阻而存在不利的能量平衡。

这样的力发生器例如用于力到振动的结构(例如飞机，机动车或者机械部件)中的有针对性的导入，以抵制高的振动水平并且剔除它。当要调节的结构的频率或多或少地强烈变化，例如在振动的结构的不同工作状态下的情况，此时会特别出现一个问题。这样的不同工作状态例如对于飞机在不同的飞行阶段出现，特别在起飞以及降落时。利用已知的结构，振动最多只能在非常狭窄的频率范围内降低，这在很多应用情况下都是缺点。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种力发生器，它在预先给定的惯性质量的情况下产生高的加速度以及由此高的力，并且同时具有惯性质量和由此产生的力的有利的关系。根据本发明的力发生器此外应该具有高的性能，也就是说具有小的固有阻尼和小的能量消耗。另一个任务在于，提供一种力发生器，它可以普遍并且可变化地使用；也就是说，利用该力发生器特别可以在尽可能宽的频率范围上有效地减小振动。此外存在一个任务，提供一种方法，利用该方法可以运行这些力发生器。

这些任务通过具有独立权利要求特征的力发生器解决。在从属的权利要求中给出了本发明有利的设计方案。

根据本发明的力发生器成用于安装在结构上，以将可控制的振动力导入该结构中用于结构的振动影响，并且该力发生器具有至少在其一个端部上可以固定在结构上的弯臂以及远离弯臂的固定端地与弯臂耦合的惯性质量。该弯臂装备有电子机械的变能器，并且设有该电子机械的变能器的触发器，它被设置用于通过电子机械的变能器的触发使带有惯性质量和变能器弯臂这样弯曲以及由此使惯性质量偏移，即可以在结构中产生具有可变的幅值，相位和频率的振动力，该力可以通过固定端导入结构中。

在此特别有利的是，设计触发器，使惯性质量，弯臂和电子机械的变能器进行具有可调整的幅值，相位和频率的振动。以这种方式可以有针对性地产生不同的振动力，特别是在宽的频率范围上，并且导入要影响的结构中。在此可以使惯性质量和弯臂包括变能器或者较低强度地被激励，这样实现较低的振动幅度以及由此较低的加速度和较低的力，不过或者也可以强烈地被激励，这样实现高的振动幅度以及由此大的加速度和大的力。除了振动幅度的匹配，相位及频率也同样可以可变地调整。

另一个优点在于，该电子机械的变能器也可以这样触发，即振动力的导入可以在两个和多个频率上同时进行。此时在多个频率上或者在预先规定的频率范围上进行触发。

如果力发生器在固有频率中(或者在它的固有频率附近)工作，由此可以以有利的方式充分利用惯性质量的偏移的动力学加高以产生特别高的力。通过在固有频率范围内的激励可以在预先确定的惯性质量的情况下实现惯性质量的高的振动幅度。由此随之出现高的加速度，这样可以由惯性质量产生相对高的力。

惯性质量适宜地为弯臂包括变能器的质量的数倍，这样力发生器具有相对小的总质量并实现高的效率。

优选变能器是压电的执行器。这种执行器具有非常快的响应特性并且不仅关于它的调节距离幅度，而且关于它的频率都可以精确调节。由此可以对力发生器准确调整预定的激励频率。压电的执行器也以具有高的调节距离和高的分辨率在高的反作用力的情况下工作，这样在大的惯性质量的情况下也能够产生可靠的振动力。