基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器制造技术

本发明专利技术提供了基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器，包括：动磁体(1)、上线圈(13)、下线圈(14)、板簧、外壳(2)和磁流体(20)；所述动磁体(1)的两端呈对称设置的环形管状结构，使得动磁体(1)产生的磁场沿环形管状结构的管壁构成回路，所述的上线圈(13)和下线圈(14)对称的位于两个环形孔(23)内，当两线圈通入反向交变电流后，该上线圈(13)、下线圈(14)与动磁体(1)间将产生同向的电磁激励力，使动磁体(1)和外壳(2)间产生相对运动形成振动的激励，所述的磁流体(20)灌注于环形孔(23)内，用于将上线圈(13)和下线圈(14)产生的热量传导至动磁体(1)上进行散热，从而加强惯性式激振器的散热性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械振动
，特别涉及基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器。
技术介绍
振动激励器(简称激振器，又称作动器)是一种将电能转化为机械能的振动激励装置，在输入信号的驱动下，以输出力的方式激励目标产生预期的振动。随着技术进步，在科研、军事、汽车、娱乐等各个领域，随着人们对振动产生或控制的需求日益强烈，激振器的应用也越来越广泛。根据换能器件的不同，激振器可分为电磁式、压电式、磁致伸缩式、液压式等种类。其中压电式、磁致伸缩式激振器自身力阻抗较大、容许位移较低，一般适合于中高频率的激振；液压式激振器需附加外部液压系统，结构复杂且容许位移较低，但力值较大；而电磁式激振器附加阻抗小、容许位移大，是需求低频激振场合的一般选择。根据结构和安装方式的不同，激振器又可分为普通激振器和惯性式激振器。普通激振器一般由底座和力输出端构成，安装时要分别将底座和力输出端进行固定，其安装结构复杂且对安装精度要求较高，但力输出端处附加阻抗很小，并且激振器下限工作频率较低，一般应用于科研等需求精密测试的场合。与普通激振器不同，惯性式激振器不存在力输出端，仅需将底座固定即可正常工作，故安装简易、应用更为广泛，但其下限工作频率一般要高于普通激振器。随着激振器应用需求的增长，人们对其性能指标提出了更高的要求。如何在不增加体积、重量的条件下提高激振器的力输出能力是目前激振器设计的主要目的。增大线圈电流是最直接的方法，但此时线圈热功率同样增加，这对激振器的散热性能提出了更高的要求。目前，多数激振器中，线圈与外壳间通过胶水、胶木弹片等导热性能不佳的材料进行连接，而且接触面积小，线圈产生的热量难以有效传导至外壳上，从而使线圈在大电流下容易积累热量产生高温。因此，如何提高有效激振器的散热性能、抑制线圈的温度是激振器设计的重要问题，可直接提升其输出能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决现有的激振器散热性能差、能量密度低、安装结构复杂的缺点，提供一种采用磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器，利用该惯性式激振器能够加强激振器的散热性能，提高线圈的寿命，提高其长时间、大功率工作的可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供的基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器，包括：动磁体、外壳、板簧、上线圈下线圈以及磁流体。所述的板簧呈圆环板状弹性结构，用于将动磁体支撑于外壳内，并限制动磁体的非轴向位移，所述动磁体的两端呈对称设置的环形管状结构，使得动磁体产生的磁场沿环形管状结构的管壁构成回路，在每一环形管状结构的外侧端面上均设有一环形孔，用于放置线圈，所述的环形孔将环形管状结构的内腔与外界贯通，所述的上线圈和下线圈均缠绕在一线圈骨架上，两个线圈骨架的另一端对称的固定于外壳两端面内侧的中心位置，所述的上线圈和下线圈对称的位于两个环形孔内，当两线圈通入反向交变电流后，该上线圈、下线圈与动磁体间将产生同向的电磁激励力，使动磁体和外壳间产生相对运动形成振动的激励，所述的磁流体灌注于环形孔内，用于将上线圈和下线圈产生的热量传导至动磁体上进行散热。作为上述技术方案的进一步改进，所述的外壳包括：上盖板、下盖板及壳体，所述的上盖板和下盖板分别覆盖于壳体的上端口和下端口；该上盖板和下盖板的中部均设有一环形凸缘，分别用于固定上线圈的线圈骨架、下线圈的线圈骨架。作为上述技术方案的进一步改进，所述的外壳还包括散热装置，该散热装置包括：离心风机、若干上散热片和若干下散热片，所述的上散热片和下散热片分别固定于上盖板的顶部和下盖板的底部，所述上盖板和下盖板的两个环形凸缘的中心均开设有与铁芯的内腔贯通的孔，作为空气流动的入口和出口，所述的离心风机设置于上盖板的正上方，其通过电能驱动气流从下散热片流入惯性式激振器，并经下盖板、铁芯的内腔、上盖板后从上散热片流出惯性式激振器。作为上述技术方案的进一步改进，所述的上散热片呈螺旋状的分布于上盖板的孔周围，所述的下散热片呈辐射状的分布于下盖板的孔周围。作为上述技术方案的进一步改进，所述的动磁体包括：铁芯、上永磁体、下永磁体、上轭铁、下轭铁；所述的铁芯呈中空的筒状结构，其上、下两端的外壁上均设有一环形支架，两个环形支架之间沿周向开设有环形凹槽；所述的上永磁体安装于一个环形支架与上轭铁之间，使得铁芯上端、上永磁体和上轭铁组合后形成一个环形管状结构；所述的下永磁体固定于另一个环形支架与下轭铁之间，使得铁芯下端、下永磁体和下轭铁组合后形成另一个环形管状结构。作为上述技术方案的进一步改进，所述铁芯上端的外壁与上轭铁之间设有的间隙形成一个环形孔，该铁芯下端的外壁与下轭铁之间设有的间隙形成另一个环形孔。此时上线圈、下线圈的主体分别位于由上轭铁和铁芯、下轭铁和铁芯形成的磁隙中。作为上述技术方案的进一步改进，所述板簧的数量为两个；所述的两个板簧均为圆环板状弹性结构，用于支撑动磁体的重量，其中一个板簧的外缘固定于上盖板和壳体之间，其内缘则固定于上轭铁的外壁上，另一个板簧的外缘固定于下盖板与壳体之间，其内缘固定于下轭铁的外壁上。所述的上盖板和下盖板均可通过其边缘设置的凸缘将两个板簧固定于壳体上。作为上述技术方案的进一步改进，所述的上永磁体、下永磁体沿轴向极化，并利用胶水与铁芯及上轭铁、下轭铁固定，并且安装于铁芯上后其相对的一面具有相同的极性。作为上述技术方案的进一步改进，所述的铁芯、上轭铁、下轭铁均利用软磁材料整体加工成型。作为上述技术方案的进一步改进，所述的上永磁体、下永磁体均利用永磁材料整体加工成环形结构，或采用永磁材料加工成若干扇形结构，并拼接成圆环。本专利技术的基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器优点在于：本专利技术惯性式激振器通过将磁流体灌注于环形孔内，使得上线圈和下线圈产生的热量传导至动磁体上进行散热，使得线圈产生的热量能够有效传导至外界，提高了激振器的散热性能，降低了线圈温度，且由于磁流体阻尼特性好，使得激振器的力输出曲线更为平滑，提高其大功率、长期工作的可靠性；将动磁体的两端设置呈环形管状结构，使得动磁体产生的磁场沿环形管状结构的管壁构成回路，使得磁场绝大部分约束于该回路内部，从而极大增强环形孔内的磁场，使通电线圈产生更强的力，配合设置的双线圈结构，使激振器在相同体积、重量下具有更高的力输出能力，能够激励更强的振动；同时该惯性式激振器可在任意安装角度下工作，提高了适用范围。附图说明图1是本专利技术实施例中一种基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器的剖面视图。图2是本专利技术实施例中的上散热片的横向切面视图。图3是本专利技术实施例中的下散热片的横向切面视图。附图标识：1、动磁体2、外壳3、铁芯4、上永磁体5、下永磁体6、上轭铁7、下轭铁8、上板簧9、下板簧10、上盖板11、下盖板12、壳体13、上线圈14、下线圈15、上散热片16、下散热片17、离心风机18、遮板19、底板20、磁流体21、线圈骨架22、环形凸缘23、环形孔24、环形凹槽25、环形支架具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术所述的基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器进行详细说明。参考图1，本专利技术提供的一种基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器包括：动磁体1、外壳2、上板簧8、下板簧9、上线圈13、下线圈14和磁流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器，其特征在于，包括：动磁体(1)、上线圈(13)、下线圈(14)、板簧、外壳(2)和磁流体(20)；所述的板簧呈圆环板状弹性结构，用于将动磁体(1)支撑于外壳(2)内，并限制动磁体(1)的非轴向位移，所述动磁体(1)的两端呈对称设置的环形管状结构，使得动磁体(1)产生的磁场沿环形管状结构的管壁构成回路，在每一环形管状结构的外侧端面上均设有一环形孔(23)，用于放置线圈，所述的环形孔(23)将环形管状结构的内腔与外界贯通，所述的上线圈(13)和下线圈(14)均缠绕在一线圈骨架(21)的一端，两个线圈骨架(21)的另一端对称的固定于外壳(2)两端面内侧的中心位置，所述的上线圈(13)和下线圈(14)对称的位于两个环形孔(23)内，当两线圈通入反向交变电流后，该上线圈(13)、下线圈(14)与动磁体(1)间将产生同向的电磁激励力，使动磁体(1)和外壳(2)间产生相对运动形成振动的激励，所述的磁流体(20)灌注于环形孔(23)内，用于将上线圈(13)和下线圈(14)产生的热量传导至动磁体(1)上进行散热。

【技术特征摘要】
1.基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器，其特征在于，包括：动磁体(1)、上线圈(13)、下线圈(14)、板簧、外壳(2)和磁流体(20)；所述的板簧呈圆环板状弹性结构，用于将动磁体(1)支撑于外壳(2)内，并限制动磁体(1)的非轴向位移，所述动磁体(1)的两端呈对称设置的环形管状结构，使得动磁体(1)产生的磁场沿环形管状结构的管壁构成回路，在每一环形管状结构的外侧端面上均设有一环形孔(23)，用于放置线圈，所述的环形孔(23)将环形管状结构的内腔与外界贯通，所述的上线圈(13)和下线圈(14)均缠绕在一线圈骨架(21)的一端，两个线圈骨架(21)的另一端对称的固定于外壳(2)两端面内侧的中心位置，所述的上线圈(13)和下线圈(14)对称的位于两个环形孔(23)内，当两线圈通入反向交变电流后，该上线圈(13)、下线圈(14)与动磁体(1)间将产生同向的电磁激励力，使动磁体(1)和外壳(2)间产生相对运动形成振动的激励，所述的磁流体(20)灌注于环形孔(23)内，用于将上线圈(13)和下线圈(14)产生的热量传导至动磁体(1)上进行散热。2.根据权利要求1所述的基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器，其特征在于，所述的外壳(2)包括：上盖板(10)、下盖板(11)及壳体(12)；所述的上盖板(10)和下盖板(11)分别覆盖于壳体(12)的上端口和下端口，该上盖板(10)的中心和下盖板(11)的中心均设有一环形凸缘(22)，分别用于固定上线圈(13)的线圈骨架和下线圈(14)的线圈骨架。3.根据权利要求2所述的基于磁流体散热的双线圈单动磁体结构的惯性式激振器，其特征在于，所述的外壳(2)还包括散热装置，该散热装置包括：离心风机(17)、若干上散热片(15)和若干下散热片(16)，所述的上散热片(15)和下散热片(16)分别固定于上盖板(10)的顶部和下盖板(11)的底部，所述上盖板(10)和下盖板(11)的两个环形凸缘(22)的中心均开设有与铁芯(3)的内腔贯通的孔，作为空气流动的入口和出口，所述的离心风机(17)设置于上盖板(10)的正上方，其通过电能驱动气流从下散热片(16)流入惯性式激振器，并经...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晓斌，孙红灵，安峰岩，杨军，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11