一种多功能三方向压电-电磁耦合式换能器制造技术

本发明专利技术涉及换能器技术领域。目的是提供一种多功能、高效率三向压电‑电磁耦合式换能器，实现X,Y和Z三方向同时减振，提高减振效率。技术方案是：一种多功能三方向压电‑电磁耦合式换能器,其特征在于：包括正三角形下底板、轴向工作装置和径向工作装置；所述轴向工作装置包括三个轴向弹簧振动装置、受径向振动而工作的磁铁线圈机构、连接轴向弹簧振动装置和磁铁线圈机构的正三角形上底板；所述径向工作装置一共三套，每套径向工作装置包括固定在轴向弹簧振动装置上的第二轴、引导第二轴沿轴向滑动的第一固定套筒、压电堆、连接压电堆并传递力的杆、连接扇形磁铁的第三轴、引导第三轴沿轴向滑动的第二固定套筒、扇形磁铁。

A multifunctional three direction piezoelectric electromagnetic coupling transducer

The present invention relates to the technical field of transducer. The purpose is to provide a multi-functional, high-efficiency three way piezoelectric electromagnetic coupling transducer to realize X, Y and Z three directional vibration reduction and improve the efficiency of vibration reduction. The technical scheme is: a multi-function three direction piezoelectric electromagnetic coupling transducer, which includes the bottom plate under the normal triangle, the axial working device and the radial working device, and the axial working device includes three axial spring vibration devices, a magnet coil mechanism working with radial vibration, and the axial spring vibration connection. There are three sets of radial working devices, each of which includes a second axis fixed on an axial spring vibration device, a first fixed sleeve, a piezoelectric heap, a piezoelectric heap connecting a piezoelectric pile, a transfer force, and a sector magnet, which are fixed on the axial spring vibration device. The third axis and the second fixed sleeve and sector magnet which guide third axes slide along the axis.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能三方向压电-电磁耦合式换能器
本专利技术涉及换能器
，尤其是一种多功能三方向压电-电磁耦合式换能器。
技术介绍
在机航天航空及船舶工程等多种高、精、尖
，结构对振动环境要求越来越高，需要采取高精度高性能的减振期间抑制振动，这也对减振元器件提出了更高的要求。永磁体对之间的力是一种非线性力，通过磁体间的相互配制设计可实现不同性能需求的等效非线性弹簧，可基于振动理论，使用非线性软弹簧提高隔振带宽。目前，针对单方向的直线振动，现有的减振元器件仅能降低一个方向上的振动，减振效率较低。此外，若要控制另个方向上的振动，则需要在相应的方向上加入减振装置，这极大的降低了空间利用率及减振效率。此外，工程中的有大量的多方向随机振动，单方向振动控制装置便无法满足工作需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种多功能、高效率三向压电-电磁耦合式换能器，该装置能实现：可将单轴直线振动转化为平面振动，实现X,Y和Z三方向同时减振，提高减振效率；若径向非接触式磁铁为相吸的异极，则会提高隔振带宽；若将控制电路接入到压电堆，则会实现微振动控制；若压电堆作为主动控制元件，实现电磁支撑力的精准调控。本专利技术提供了以下技术方案：一种多功能三方向压电-电磁耦合式换能器,其特征在于：包括正三角形下底板、轴向工作装置和径向工作装置；所述轴向工作装置包括三个轴向弹簧振动装置、受径向振动而工作的磁铁线圈机构、连接轴向弹簧振动装置和磁铁线圈机构的正三角形上底板；所述径向工作装置一共三套，每一套均分布在正三角形下底板的角平分线上，每套径向工作装置包括固定在轴向弹簧振动装置上的第二轴、引导第二轴沿轴向滑动的第一固定套筒、连接压电堆并传递力的杆、回路中有电阻元件的压电堆、连接扇形磁铁的第三轴、引导第三轴沿轴向滑动的第二固定套筒、扇形磁铁。所述轴向弹簧振动装置包括竖直固定在正三角形下底板的外套筒、垂悬固定在正三角形上底板底部的可沿外套筒轴向滑动的内套筒、套在内套筒的外壁并沿内套筒轴向伸缩的弹簧；弹簧的两端分别连接在正三角形上底板的底面以及外套筒的内孔底部。所述轴向工作装置的三个轴向弹簧振动装置安装在正三角形下底板的三个角上。所述磁铁线圈机构包括一端固定于环形固定装置而另一端悬空的第一轴、安装固定在第一轴上部的第一环形磁铁、安装在第一轴底端的第二环形磁铁、缠绕在环形缠绕管上且回路中有电阻元件的线圈、固定在正三角形下底板中部的环形固定装置、固定在环形磁铁固定装置上的第三环形磁铁、固定在正三角形上底板上的环形缠绕管；第一轴从上至下穿过第三环形磁铁和环形固定装置，第一环形磁铁位于第三环形磁铁的内孔中，第二环形磁铁位于第三环形磁铁的下方。所述第一环形磁铁的外径小于第三环形磁铁的内径；第一环形磁铁外圈的磁性与第三环形磁铁内圈的磁性相反；第一环形磁铁和第三环形磁铁均与正三角形上底板保持有一端距离，该距离大于径向振动的振幅。所述第二环形磁铁和扇形磁铁不在同一水平线上；第二环形磁铁外圈磁性和扇形磁铁内圈磁性相同。所述环形缠绕管的内径大于第一环形磁铁的外径，外径小于第三环形磁铁的内径。本专利技术的有益效果是：轴向振动所产生的能量一部分转化为线圈中的电流，另一部分转化为压电堆线路中的电流，减小径向振动；径向振动所产生的能量一部分转化为线圈中的电流，另一部分转化为压电堆线路中的电流，减小轴向振动；径向非接触式磁铁产生非线性支撑力，增加了装置的使用寿命；若径向非接触式磁铁为相吸的异极，则会提高隔振带宽；若将控制电路接入到压电堆当中，则会实现微振动控制；若压电堆作为主动控制元件，则可控制径向磁铁对之间的距离，实现电磁支撑力的精准调控。附图说明图1是本专利技术的立体结构示意图。图2是本专利技术的主视图。图3是本专利技术去除正三角形上底板的立体结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不局限于以下实施例。如图1所示，一种多功能、高功能三方向压电-电磁换能器,包括用于固定装置的正三角形下底板1、轴向工作装置2和径向工作装置3；轴向工作装置通过轴向弹簧振动装置2-1定位在正三角形下底板中的三个角上；径向工作装置通过环形固定装置2-3-6安装在正三角形下底板上。如图2所示，轴向工作装置包括轴向弹簧振动装置2-1、受轴向振动而工作的磁铁线圈机构2-3、连接轴向弹簧振动装置和磁铁线圈机构的正三角形上底板2-2；轴向弹簧振动装置一端固定在正三角形下底板上，另一端固定在正三角形上底板上；轴向弹簧振动装置一共三套，每套分别分布在正三角形上底板的三个角上。如图3所示，弹簧径向振动装置包括固定在正三角形下底板的外套筒2-1-1、固定在正三角形上底板的可沿外套筒轴向滑动的内套筒2-1-2、套在内套筒外壁并沿内套筒轴向伸缩的弹簧2-1-3，弹簧2-1-3两端分别连接在正三角形上底板和外套筒上。如图3所示，磁铁线圈机构包括一端固定于环形磁铁固定装置2-3-6而另一端悬空的第一轴2-3-1、安装固定在第一轴上的第一环形磁铁2-3-2和第二环形磁铁2-3-3、顺时针(或逆时针)缠绕在环形缠绕管2-3-7上的并且回路中有电阻元件的线圈2-3-4、固定在正三角形下底板上的环形磁铁固定装置2-3-6、固定在环形磁铁固定装置2-3-6上的第三环形磁铁2-3-5、固定在正三角形上底板上的环形缠绕管2-3-7。第一环形磁铁的外径小于第三环形磁铁的内径；第一环形磁铁外圈的磁性与第三环形磁铁内圈的磁性相反；第一环形磁铁和第三环形磁铁均需与正三角形上底板留有一端距离，其距离大于径向振动的振幅；环形缠绕管的内径大于第一环形磁铁的外径，外径小于第三环形磁铁的内径。如图3所示，径向工作装置包括固定在外套筒上的第二轴3-1、使第二轴沿轴向滑动的第一固定套筒3-2、连接压电堆并传递力的杆3-3、回路中有电阻元件的压电堆3-4、连接扇形磁铁的第三轴3-5、使第三轴沿轴向滑动的第二固定套筒3-6、扇形磁铁3-7；径向工作装置一共三套，每一套均分布在正三角形角平分线上；第二环形磁铁和扇形磁铁不在同一水平线上；第二环形磁铁外圈磁性和扇形磁铁内圈磁性相同。除第一、第二、第三环形磁铁外，其它零件材料均为非铁磁性材料，本专利技术降低轴向振动的工作步骤如下：1)轴向振动(即第三环形磁铁的轴线方向)使缠绕固定在环形缠绕管2-3-7上的线圈上下振动2-3-4，进而切割第一环形磁铁2-3-2与第三环形磁铁2-3-5产生的磁感线，线圈2-3-4内产生电流，电流被电路中的电阻元件消耗；2)固定在第一轴上的第二环形磁铁2-3-3与扇形磁铁3-7的距离发生变化，磁力通过第三轴3-5传递给压电堆3-5，压电堆受力发生变形并产生电流，电流被电路中的电阻元件消耗，轴向振动的能量被消耗。本专利技术降低径向振动的工作步骤如下：1)径向振动(即第三环形磁铁的半径方向)使得压电堆3-5受力发生形变并产生电流，电流被电路中的电阻元件消耗；固定在第一轴2-3-1上的第二环形磁铁2-3-3与扇形磁铁3-7的距离发生变化，磁力发生变化；2)磁力的变化使第一轴产生轴向振动，使缠绕固定在环形缠绕管2-3-7上的线圈上下振动2-3-4，进而切割第一环形磁铁2-3-2与第三环形磁铁2-3-5产生的磁感线，线圈2-3-4内产生电流，电流被电路中的电阻元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能三方向压电‑电磁耦合式换能器,其特征在于：包括正三角形下底板(1)、轴向工作装置(2)和径向工作装置(3)；所述轴向工作装置包括三个轴向弹簧振动装置(2‑1)、受径向振动而工作的磁铁线圈机构(2‑3)、连接轴向弹簧振动装置和磁铁线圈机构的正三角形上底板(2‑2)；所述径向工作装置一共三套，每一套均分布在正三角形下底板(1)的角平分线上，每套径向工作装置包括固定在轴向弹簧振动装置上的第二轴(3‑1)、引导第二轴沿轴向滑动的第一固定套筒(3‑2)、连接压电堆并传递力的杆(3‑3)、回路中有电阻元件的压电堆(3‑4)、连接扇形磁铁的第三轴(3‑5)、引导第三轴沿轴向滑动的第二固定套筒(3‑6)、扇形磁铁(3‑7)。

【技术特征摘要】
1.一种多功能三方向压电-电磁耦合式换能器,其特征在于：包括正三角形下底板(1)、轴向工作装置(2)和径向工作装置(3)；所述轴向工作装置包括三个轴向弹簧振动装置(2-1)、受径向振动而工作的磁铁线圈机构(2-3)、连接轴向弹簧振动装置和磁铁线圈机构的正三角形上底板(2-2)；所述径向工作装置一共三套，每一套均分布在正三角形下底板(1)的角平分线上，每套径向工作装置包括固定在轴向弹簧振动装置上的第二轴(3-1)、引导第二轴沿轴向滑动的第一固定套筒(3-2)、连接压电堆并传递力的杆(3-3)、回路中有电阻元件的压电堆(3-4)、连接扇形磁铁的第三轴(3-5)、引导第三轴沿轴向滑动的第二固定套筒(3-6)、扇形磁铁(3-7)。2.根据权利要求1所述的一种多功能三方向压电-电磁耦合式换能器,其特征在于：所述轴向弹簧振动装置(2-1)包括竖直固定在正三角形下底板的外套筒(2-1-1)、垂悬固定在正三角形上底板底部的可沿外套筒轴向滑动的内套筒(2-1-2)、套在内套筒的外壁并沿内套筒轴向伸缩的弹簧(2-1-3)；弹簧(2-1-3)的两端分别连接在正三角形上底板的底面以及外套筒的内孔底部。3.根据权利要求2所述的一种多功能三方向压电-电磁耦合式换能器，其特征在于：所述轴向工作装置的三个轴向弹簧振动装置(2-1)安装在正三角形下底板的三个角上。4.根据权利要求3所述的一种多功能三方向压电-电磁耦合式换能器,其特征在于：所述磁铁线圈机构包括一...

【专利技术属性】
技术研发人员：严博，马洪业，赵晨雪，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33