[发明专利]一种低频补偿的惯性式作动器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明属于主动控制领域，特别是涉及一种低频补偿的惯性式作动器及其作动方法。

背景技术

一直以来机械结构工作时产生的振动一直是一个使人头疼的问题。降低机械结构工作时产生的振动是人们迫切需要解决的问题。振动控制是振动工程领域内的一个重要的分支，可分为被动控制与主动控制两类。振动的主动控制是指在振动控制过程中，根据传感器测得的振动信号，通过一定的控制算法，驱动执行器对控制目标施加一定的影响，达到抑制或消除振动的目的。由于其效果好、适应性强等潜在的优越性，主动控制正越来越广泛的得到运用。

作动器是实施主动控制的关键部件，是主动控制系统的重要环节，其作用时按照确定的控制规律对控制对象施加控制力。随着振动主动控制技术的发展，对作动器的要求也越来越高，研发出了各种各样的作动器。其中，电磁作动器相较于磁流变、电流变、形状记忆合金等作动器，它响应快、驱动电流小、位移、力较大具有良好的通用性。而惯性式作动器是电磁作动器的一种，它相较于普通电磁作动器的优点在于：普通电磁作动器需要安装在地面上或者将其悬吊起来，再通过作动杆对被控结构输出作动力，占用了额外的空间；而惯性式作动器直接安装在被控结构上，其振子所受的洛仑磁力反作用于作动器壳体，然后再作用于与壳体相连的被控结构，它无需独立支撑，不占用额外空间。因而，惯性式作动器在诸如发动机减振、浮筏隔振等结构紧凑、安装空间有限的环境下具有良好的应用前景。然而，现有的惯性式作动器设计决定了其振子质量很小，弹簧片刚度较大，使得固有频率较高。因而，低频段的控制效果并不如人意，这就使其在实际应用中出现了一些问题。

专利文献CN103791013 A公开的集成式惯性电磁作动器包括外导磁筒、上端盖、下端盖、第一永磁体、第二永磁体，第一永磁体位于第二永磁体上方，第一永磁体上方安装上导磁体，第一永磁体和第二永磁体之间安装中间导磁体，第二永磁体下方安装下导磁体，上导磁体、第一永磁体、中间导磁体、第二永磁体、下导磁体通过连接螺栓连接成一体构成振子，振子上端和下端分别安装上片弹簧和下片弹簧，上端盖安装在外导磁筒上端部，上片弹簧固定在上端盖和外导磁筒之间，下端盖安装在外导磁筒下端部，下片弹簧固定在下端盖和外导磁筒之间，外导磁筒内壁上自上而下依次缠绕上线圈、中间线圈和下线圈，上线圈和下线圈的绕向相同，中间线圈与上线圈和下线圈的绕向相反；所述的第一永磁体和第二永磁体的磁路方向相反；上端盖上安装风扇，上端盖和下端盖上均设置有通风口。该专利永磁体利用率低，磁感应强度低，作动力差且固有频率高，低频段控制效果差，作动效果有待进一步提升。

专利文献CN203124239U公开的一种动磁式惯性电动作动器包括封板(1)、弹性元件(2)、压板(3)、盖板(5)、电磁线圈(10)、动磁部分、线圈保持架(11)、导磁外壳(12)和定位圈(13)，动磁部分包括两个夹块(4)、两块或两块以上的磁铁(8)、两块外侧导磁板(7)、一块或一块以上的中间导磁板(9)，按外侧导磁板-磁铁-中间导磁板-磁铁-······-磁铁-外侧导磁板的顺序串联而成，两个夹块(4)分别固定在两个外侧导磁板(7)端面的中心位置；盖板(5)内表面的根部位置有环形定位槽，内表面的中心处有限位孔，限位孔由封板(1)对其封闭；其特征在于还包括金属橡胶保持架(6)，金属橡胶保持架(6)是由片状弹簧与橡胶硫化结合成一体的环形结构；其整体连接关系为：导磁外壳(12)的上下两端由盖板(5)封闭，金属橡胶保持架(6)的底部嵌入盖板(5)内表面的环形定位槽中并由定位圈(13)限位，金属橡胶保持架(6)作为横向定位支撑，紧密贴合在定位圈(13)上；用压板(3)将动磁部分上下两个夹块(4)与金属橡胶保持架(6)连接定位，使动磁部分保持在导磁外壳(12)的径向中心，弹性元件(2)的两端抵触在压板(3)和封板(1)之间，两端封板(1)将弹性元件(2)产生压缩量，使动磁部分实现轴向定位；电磁线圈(10)缠绕在线圈保持架(11)上，电磁线圈(10)和线圈保持架(11)整体位于导磁外壳(12)的内壁上。该专利在作动器较小的尺寸下实现了比较大的输出力，但该专利的永磁体利用率低，磁感应强度低且固有频率高，低频段控制效果差，作动效果有待进一步提升。

专利文献CN205160331公开的一种新型的惯性作动器包括底座、环形弹簧、线圈、磁钢和上端盖；线圈固定在底座上，磁钢与上端盖固定套在线圈上方使得线圈位于磁钢内，三个环形弹簧均布在底座和上端盖之间，通过焊接固定。该专利制造成本低、响应快，但该专利的永磁体利用率低，磁感应强度低，作动力差且固有频率高，低频段控制效果差，作动效果有待进一步提升。