一种主动执行器

    技术2024-11-22  42


    本发明涉及主动控制,尤其涉及一种主动执行器。


    背景技术:

    1、随着科学技术的迅速发展,振动给工程结构以及机械设备等带来的有害危险受到越来越多的关注,如何降低有害振动带来的不利影响一直是国内外研究的重点,而主动控制技术就是一种有效的减振手段。主动控制技术的核心为一套主动控制系统,该系统通过传感器采集被控设备的振动信号,经过处理器计算处理后使系统中的主动执行器输出一个反向的信号来抵消被控设备的振动,从而实现以振止振的控制效果。主动执行器作为主动控制系统的主动出力机构,大多采用电磁式结构,通过动子的往复运动对外输出力。

    2、主动执行器作为主动控制系统的核心装置,对其运行状态进行监测不仅可以为整个系统的正常工作提供保障,同时也可以根据监测反馈结果及时调整控制策略来保证减振效果。现有主动执行器通常采用加速度传感器监测动子的运行状态,具体是将加速度传感器直接粘贴在主动执行器的动子表面以进行检测。现有主动执行器通常会设计密封外壳来保证一定的防水防锈能力,在安装加速度传感器时,需要将外壳打开,固定好加速度传感器后,再将外壳密封安装,并且,加速度传感器还需要外部电源供电,使得安装和使用较为复杂。此外,由于加速度传感器固定在动子上,加速度传感器的信号线会随着动子反复运动,在运动过程中,信号线容易被折弯并产生疲劳破坏,会影响传感器测试的灵敏度,很难保证实际监测过程中的可靠性。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种主动执行器,将监测机构与执行机构集成,不需要外部电源供电,使用方便,并且监测时的可靠性较好。

    2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:

    3、一种主动执行器,包括:

    4、执行机构,包括支撑组件、定子组件和动子组件;所述定子组件固定在所述支撑组件上;所述动子组件与所述支撑组件滑动连接,所述定子组件通电后用于驱动所述动子组件振动;

    5、监测机构,包括线圈骨架、导电线圈、测量组件和至少一个永磁铁,所述线圈骨架固定在所述支撑组件上,所述导电线圈绕设固定在所述线圈骨架上;至少一个所述永磁铁固定在所述动子组件上,所述动子组件振动时,所述导电线圈能相对至少一个所述永磁铁产生的磁场做切割磁感线运动以产生感应电动势;所述测量组件与所述导电线圈电连接,用于将电信号转化为图像信号,以反映所述动子组件的振动速度的变化。

    6、作为优选,所述永磁铁设有一个,所述永磁铁的充磁方向呈轴向分布;所述主动执行器还包括第一导磁件、第二导磁件和第三导磁件,所述第一导磁件与所述永磁铁的顶部贴紧,所述第二导磁件与所述永磁铁的底部贴紧,所述第三导磁件与所述第二导磁件贴紧,且所述第三导磁件围设在所述永磁铁外并与所述永磁铁和所述第一导磁件均呈间隔设置;所述永磁铁、所述第一导磁件、所述第二导磁件和所述第三导磁件形成闭合磁路,所述导电线圈能在所述第三导磁件与所述第一导磁件之间的间隙中相对移动。

    7、作为优选,所述导电线圈在所述第三导磁件与所述第一导磁件之间的间隙中能沿第一方向相对移动,所述第三导磁件向内延伸有导磁部,且所述导磁部与所述第一导磁件之间产生的磁场的磁感线方向垂直于所述第一方向。

    8、作为优选,所述主动执行器还包括第一固定组件和第二固定组件,所述第一固定组件将所述第一导磁件和所述永磁铁固定在所述第二导磁件上,所述第二固定组件将所述第三导磁件和所述第二导磁件固定在所述动子组件上。

    9、作为优选,所述永磁铁为环形磁铁,所述第一固定组件包括第一固定件和第二固定件,所述第一导磁件设有第一通孔,所述第二导磁件设有第二通孔,所述第一固定件依次穿设所述第一通孔、所述永磁铁的内孔和所述第二通孔并与所述第二固定件连接。

    10、作为优选,所述第一导磁件设有第一导向凸起,所述第一导向凸起与所述永磁铁的内孔滑动连接;和/或,

    11、所述第二导磁件设有第二导向凸起,所述第二导向凸起与所述永磁铁的内孔滑动连接。

    12、作为优选,所述第二导磁件和所述第三导磁件呈一体化设置。

    13、作为优选,所述第一导磁件、所述第二导磁件和所述第三导磁件的材质均为电工纯铁。

    14、作为优选,所述永磁铁设有两个,两个所述永磁铁均为环形磁铁,所述环形磁铁的充磁方向呈径向分布,且所述环形磁铁的两个磁极分别设置于所述环形磁铁的内外两侧;其中一个所述环形磁铁间隔围设在另一个所述环形磁铁外,两个所述环形磁铁相互靠近的一侧的极性相反,所述导电线圈位于两个所述环形磁铁的间隙中。

    15、作为优选,所述线圈骨架上设有排气孔。

    16、本发明的有益效果:

    17、本发明提供的主动执行器,包括执行机构和监测机构。该主动执行器将监测机构与执行机构集成在一起,在实现动子组件振动的同时,可对动子组件的运行状态进行监测,使用方便。监测机构主要是基于电磁感应原理,动子组件振动时,导电线圈相对永磁铁往复运动,使得导电线圈在永磁铁产生的磁场中做切割磁感线运动,进而产生感应电动势。测量组件与导电线圈电连接,将感应电动势的电信号转化为图像信号,通过感应电动势的变化,以反映动子组件的振动速度的变化。在监测过程中,导电线圈在永磁铁产生的磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势,不需要外部电源供电,仅将导电线圈与测量组件电连接即可,使用方便。此外,导电线圈作为信号线,导电线圈绕设固定在线圈骨架上,导电线圈处于静止不动的状态,不存在随动子组件反复运动而被折弯并产生疲劳破坏的情况,使监测时的可靠性较好。



    技术特征:

    1.一种主动执行器,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的主动执行器,其特征在于,所述永磁铁(23)设有一个,所述永磁铁(23)的充磁方向呈轴向分布;所述主动执行器还包括第一导磁件(24)、第二导磁件(25)和第三导磁件(26),所述第一导磁件(24)与所述永磁铁(23)的顶部贴紧,所述第二导磁件(25)与所述永磁铁(23)的底部贴紧,所述第三导磁件(26)与所述第二导磁件(25)贴紧,且所述第三导磁件(26)围设在所述永磁铁(23)外并与所述永磁铁(23)和所述第一导磁件(24)均呈间隔设置;所述永磁铁(23)、所述第一导磁件(24)、所述第二导磁件(25)和所述第三导磁件(26)形成闭合磁路,所述导电线圈(22)能在所述第三导磁件(26)与所述第一导磁件(24)之间的间隙中相对移动。

    3.根据权利要求2所述的主动执行器,其特征在于,所述导电线圈(22)在所述第三导磁件(26)与所述第一导磁件(24)之间的间隙中能沿第一方向相对移动,所述第三导磁件(26)向内延伸有导磁部,且所述导磁部与所述第一导磁件(24)之间产生的磁场的磁感线方向垂直于所述第一方向。

    4.根据权利要求2所述的主动执行器,其特征在于,所述主动执行器还包括第一固定组件和第二固定组件,所述第一固定组件将所述第一导磁件(24)和所述永磁铁(23)固定在所述第二导磁件(25)上,所述第二固定组件将所述第三导磁件(26)和所述第二导磁件(25)固定在所述动子组件(13)上。

    5.根据权利要求4所述的主动执行器,其特征在于,所述永磁铁(23)为环形磁铁,所述第一固定组件包括第一固定件(27)和第二固定件,所述第一导磁件(24)设有第一通孔,所述第二导磁件(25)设有第二通孔,所述第一固定件(27)依次穿设所述第一通孔、所述永磁铁(23)的内孔和所述第二通孔并与所述第二固定件连接。

    6.根据权利要求5所述的主动执行器,其特征在于,所述第一导磁件(24)设有第一导向凸起(241),所述第一导向凸起(241)与所述永磁铁(23)的内孔滑动连接;和/或,

    7.根据权利要求2所述的主动执行器,其特征在于,所述第二导磁件(25)和所述第三导磁件(26)呈一体化设置。

    8.根据权利要求2所述的主动执行器,其特征在于,所述第一导磁件(24)、所述第二导磁件(25)和所述第三导磁件(26)的材质均为电工纯铁。

    9.根据权利要求1所述的主动执行器,其特征在于,所述永磁铁(23)设有两个,两个所述永磁铁(23)均为环形磁铁,所述环形磁铁的充磁方向呈径向分布,且所述环形磁铁的两个磁极分别设置于所述环形磁铁的内外两侧;其中一个所述环形磁铁间隔围设在另一个所述环形磁铁外,两个所述环形磁铁相互靠近的一侧的极性相反,所述导电线圈(22)位于两个所述环形磁铁的间隙中。

    10.根据权利要求1-9任一项所述的主动执行器,其特征在于,所述线圈骨架(21)上设有排气孔(211)。


    技术总结
    本发明属于主动控制技术领域,公开了一种主动执行器。主动执行器包括执行机构和监测机构,执行机构包括支撑组件、定子组件和动子组件;监测机构包括线圈骨架、导电线圈、测量组件和至少一个永磁铁。将监测机构与执行机构集成在一起,在实现动子组件振动的同时,可对动子组件的运行状态进行监测,使用方便。监测机构基于电磁感应原理,动子组件振动时,导电线圈在永磁铁产生的磁场中做切割磁感线运动,进而产生感应电动势,通过感应电动势的变化,以反映动子组件振动速度的变化。在监测过程中,不需要外部电源供电,仅将导电线圈与测量组件电连接即可,使用方便。此外,导电线圈作为信号线,不会随动子组件反复运动,监测时的可靠性较好。

    技术研发人员:吴磊,金凯,李新辉,杨铁军,朱明刚,赵晏萱,张闻启
    受保护的技术使用者:哈尔滨工程大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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