[发明专利]一种串联扩展式惯性作动器及其作动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动与噪声控制领域，特别是一种串联扩展式惯性作动器及其作动方法。

背景技术

随着工业化进程的加快，机械装备正朝着高速化、连续化、精密化、集成化、智能化发展，随之而来的振动与噪声问题也日益突出。强振动环境会造成机械结构的磨损、疲劳和松动，进而引起零部件的偏心、断裂和脱落，严重情况将会导致动静摩擦、叶片断裂和机体击穿等极端后果，因此，进行振动与噪声的治理意义重大。传统治理振动与噪声的方法为被动耗散或物理阻隔的被动控制法。例如结构改进或调整、被动隔振系统、吸声材料或声屏障等。尽管被动控制获得了广泛的应用，却也面临诸如灵活性差、低频振动与噪声治理能力差、体积和质量大等诸多问题，因此人们一直在探索新的振动与噪声治理方式。振动主动控制方法是20世纪50年代发展起来的振动与噪声治理方法，它通过动态调整结构的固有参数(刚度或阻尼)或直接增加次级振源来减缓或抵消原有的振动与噪声。由于主动控制具有低频控制效果好、灵活性强、附加质量小等潜在的优越性，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。目前应用于主动控制领域的作动器类型有压电陶瓷、形状记忆合金、磁致伸缩合金、电流变液体、液体作动、气体作动等，但它们或是存在响应慢，或是需要强电场、强磁场等缺点且均有各自特定的应用场合；而电磁作动器因其响应快，位移、力较大，驱动电流小，体积、重量小并且在多种场合具有通用性的特点，使其得到了快速发展。惯性式电磁作动器是电磁作动器的一种，除了拥有电磁作动器的优点外。因其附加在结构上，通过底壳激励的方式给被控结构输出作动力，且无需独立支撑的特点(普通电磁作动器通过固定在地面或悬挂起来再通过作动杆对被控结构输出作动力，占用了额外空间)，使其在诸如汽车发动机减振、浮筏隔振等结构紧凑、安装空间有限的环境下具有比普通电磁作动器更广阔的应用前景。目前的惯性式作动器主要都是单个紧固装置，无法进行组装和拆卸以大幅度改变作动力，不能适应振动力大幅度变化时振动控制的需求。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，特别是为了现有惯性式作动器不具备大幅度改变作动力的能力，本发明提供一种串联扩展式惯性作动器及其作动方法，保证作动力范围大幅可调和作动器同步工作。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一个方面，一种串联扩展式惯性作动器包括至少两个镜面对称的串联的惯性作动主体，

所述惯性作动主体包括固定部分和运动部分，其中，

所述固定部分包括大致密封的外壳和设在外壳内的线圈架，线圈设在所述线圈架上，

所述运动部分包括设在外壳内的闭合磁路和质量弹性系统，其中，导磁筒、永磁体和导磁体形成两个上下对称的闭合磁路，每个磁路均存在环形气隙，导杆和固定在外壳上的片状弹簧组成质量弹性系统，当线圈位于环形气隙中且通有交变电流时，经由导杆固定的导磁筒、永磁体、导磁体在电磁反力的作用下沿轴向作往复运动使得质量弹性系统作动，其中，惯性作动主体的导杆之间经由连接套筒连接使得惯性作动主体同步作动。

在所述的串联扩展式惯性作动器中，所述导磁筒中间厚度大于导磁筒侧壁的厚度以及大于导磁体的厚度。

在所述的串联扩展式惯性作动器中，所述线圈上设有导线和可插入电源的插头。

在所述的串联扩展式惯性作动器中，所述外壳包括上端盖、下端盖和布置在上下端盖之间的侧壁，所述上端盖和下端盖设有通过导杆的通孔。

在所述的串联扩展式惯性作动器中，每个惯性作动主体产生的作动力传递到与上下端盖相连的结构，作动力在惯性作动主体依次叠加使得传递到被控对象的作动力为各惯性作动主体产生的惯性力叠加。

在所述的串联扩展式惯性作动器中，在每个惯性作动主体的外壳上均设有一正一负两个接口，线圈之间串联，相邻两个惯性作动主体的不同接口导线连接，剩余一正一负接口与电源正负极连接以保证多个惯性作动主体的同步性。

在所述的串联扩展式惯性作动器中，所述外壳为方形。

在所述的串联扩展式惯性作动器中，所述运动部分沿轴向按片状弹簧、导磁体、永磁体、导磁筒、永磁体、导磁体、片状弹簧依次布置且成对称分布。

在所述的串联扩展式惯性作动器中，用于支撑线圈缠绕的所述线圈架一端固定在外壳上，一端位于闭合磁路的气隙中。