[发明专利]驱动主动振动平衡器以在基本频率和谐波频率下最小化振动

说明书

技术领域

本发明一般涉及通过以下方法减少或消除主机器的机械振动：驱动耦合到主机器的主动平衡器使得主动平衡器产生相对由主机器产生的力的平衡力。更具体而言，本发明涉及不仅在主机器的基本操作频率下而且在该基本频率的谐波(harmonic)下减少或消除机械振动。

背景技术

许多机器由于作为机器的一部分的一个或多个周期性移动质块(mass)的重复加速和减速而振动。在某些环境下，振动可能使人不舒服、分心或恼人，并且在一些情况下，它们会干扰其它设备的操作且甚至可能导致损坏。减少振动的一种方式是将振动机器通过中间减振器(其可以是吸收部分振动能量的装置或材料)安装到另一个质块。然而，因为这种方式只能部分减少振动，所以消除或至少最小化振动的幅度的更有效的方法是将振动平衡器刚性安装到振动机器。振动平衡器产生与振动相反的力；即，其产生幅度相等或几乎相等但相位相反的力，并由此抵消或几乎抵消由振动产生的力。

振动平衡器一般有两种类型，被动振动平衡器和主动振动平衡器，其中一些也被称为调谐质块避震器、主动质块避震器或减振器。被动振动平衡器本质上是谐振弹簧和质块系统，其被调谐到振动机器的操作频率，但是被布置为在与由振动产生的力相差180°的相位下将力从其加速和减速质块施加到振动机器。主动振动平衡器本质上是质块，且还可链接到弹簧，但质块的运动由感测振动并相对于振动驱动质块的控制系统控制。

虽然被动平衡器不太昂贵，但是它具有以下缺点：它仅可在其被调谐到的一个谐振频率下响应振动。主动平衡器可响应于振动频率的细微变化并能够以更好地抵消振动的幅度施加补偿力，但主动平衡器更昂贵并且需要控制器来以所需的幅度和相位驱动主动平衡器。据本人所知，被动平衡器或主动平衡器都在振动机器的基本操作频率的谐波下不具有平衡振动。

因此，本发明的目的和特征是提供用于在机器的基本操作频率和该基频的谐波两者下减少或消除机器的振动。

发明内容

本发明是用于在主振动机器的基本操作频率和该操作频率的选定谐波下平衡主振动机器的振动。主振动机器的振动被感测以提供代表主振动机器的被感测机械振动的感测振动信号。产生用于操作频率的基本谐波和选定谐波的平衡信号，且优选产生用于几个选定谐波中的每个的谐波平衡信号。通过由自适应滤波器的自适应滤波算法处理感测的振动信号产生每个平衡信号。每个选定频率的自适应滤波算法在其被分配的选定频率下具有正交正弦变化的参考输入。所有选定频率的谐波平衡信号相加并施加以驱动主动平衡器的驱动电机。每个选定频率下的每个谐波平衡信号因此以用于相对每个选定频率下的振动的每个选定频率的驱动电压分量驱动驱动电机。

附图说明

图1是示出本发明的基本操作的框图。

图2是示出其为本发明的组件的自适应平衡信号发生器的操作框图。

图3示出本发明的一个实施例的图。

图4示出本发明的另一实施例的图。

图5示出本发明的又另一实施例的图。

在描述在附图示出的本发明的优选实施例中，为清楚起见，将采取特定术语。然而，这不意味着本发明限于如此选择的特定术语且应理解，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似目的的所有技术等同物。

具体实施方式

美国专利7,511,459通过引用并入本申请。该现有技术专利示出用于被驱动地链接到斯特林机器且可与本发明的实施例一起使用的控制线性电机/交流发电机的控制系统的实例。更具体而言，本专利公开了其在本文中称为用于将主电驱动电压和电流施加到其电机/交流发电机电枢绕组以便在其工作频率下控制其操作的主要控制系统的实例。

虽然本发明的最初设想的应用是平衡驱动地链接到线性电机/交流发电机的斯特林机的振动，但是本发明也可适用于减少其它主振动机器的振动。本发明可独立于主振动机器的控制系统操作，并因此并不一定依赖于该控制系统。然而，本发明和主振动机器的控制系统之间的交互可被添加到本发明且本发明的一个所示实施例(图3)利用来自主振动机器的控制系统的信号。

术语和现有技术的基本原则