用于在磁性天棚阻尼器隔离中使用电感器的系统和调谐磁性缓冲器技术方案

本发明专利技术涉及用于在磁性天棚阻尼器隔离中使用电感器的系统和调谐磁性缓冲器。一种用于在磁性天棚阻尼器隔离中使用电感器的示例系统包括相对于第二部件可移动的第一部件，以及定位在第一部件和第二部件之间的调谐磁性缓冲器。调谐磁性缓冲器阻尼第一部件相对于第二部件的运动，并且包括联接到第一部件的音圈、联接到第二部件并与音圈同心的磁体以及电感器，该电感器与音圈串联定位以实现频率相关的阻尼，使得低于临界频率

【技术实现步骤摘要】
用于在磁性天棚阻尼器隔离中使用电感器的系统和调谐磁性缓冲器
本公开大体上涉及用以隔离交通工具的两个部分免受由其中一个部分引起的运动的隔离系统，并且更具体地，涉及用于阻尼部件之间的运动的调谐磁性缓冲器。
技术介绍
传递到交通工具中有效载荷上的振动可能会导致问题。例如，如果该交通工具是汽车，则振动会引起不适。如果该交通工具是太空运载火箭，振动会危及任务。因此，隔离系统通常用于将交通工具的主体与有效载荷隔离，以防止振动从主体传递到有效载荷。隔离系统在本领域中是公知的，其包括被动系统、半主动系统和主动系统。被动系统利用被动隔离装置(例如，安装座和减震器)将悬挂构件与冲击和振动输入隔离开。被动系统能提供足够的隔离，但通常只会从系统耗散掉能量。已经开发了半主动系统，其改变隔离系统的参数以便提供更好的隔离。例如，半主动系统能够包含可控阻尼器，以根据需要提供可控阻尼力。主动系统通过使用外部电源进一步控制隔离构件在系统中的运动。示例主动系统通常用于汽车中以控制车轮相对于底盘或车身的运动，而不是使用运动完全由路面确定的被动悬架。对于隔离系统，天棚理论是所有隔离系统(无论是被动的、半主动的还是主动的)被设计要实现的一种理念，其包括使系统保持稳定的姿势，好像系统被天空中的假想钩悬挂着一样，不受外部条件的影响。因此，隔离系统的目标是通过增加抵抗系统运动的力来实现系统在共振时的少量放大或不放大。这可以用主动系统通过实施天棚隔离器来实现，所述天棚隔离器具有在系统主体和致动器力之间建立的反馈链路，使得主动控制力能够与主体速度成比例并且没有低于ωn的放大(其中ωn是系统的自然频率，其中系统在没有阻尼力的情况下易于振荡)。对于被动系统，天棚设计涉及共振放大和高频衰减之间的权衡。所需要的是一种使用几乎是天棚的理想性能的被动隔离实现隔离性能而无需主动隔离和外部电源的方法。
技术实现思路
在一个示例中，描述了一种用于阻尼第一部件相对于第二部件的运动的调谐磁性缓冲器。该调谐磁性缓冲器包含联接到第一部件的音圈、联接到第二部件并与音圈同心的磁体以及电感器，该电感器与音圈串联定位以实现频率相关的阻尼，使得低于临界频率时的阻尼大于高于临界频率时的阻尼，其中ωn是第一部件相对于第二部件的自然运动频率。在另一示例中，描述了一种系统，其包括可相对于第二部件运动的第一部件以及定位在第一部件和第二部件之间的调谐磁性缓冲器。调谐磁性缓冲器用于阻尼第一部件相对于第二部件的运动。调谐磁性缓冲器包括联接到第一部件的音圈、联接到第二部件并与音圈同心的磁体以及电感器，该电感器与音圈串联定位以实现频率相关的阻尼，使得低于临界频率时的阻尼大于高于所述临界频率时的阻尼，其中ωn是所述第一部件相对于所述第二部件的自然运动频率。已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现，或者可以结合于其他实施例中，其进一步的细节可以参考以下描述和附图看出。附图说明被认为是说明性实施例的特征的新颖特征在随附的权利要求书中阐述。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的说明性实施例的以下详细描述，将最好地理解说明性实施例以及优选的使用模式、其进一步的目的和描述。图1是根据一种示例实施方式的在其中产生并阻尼扰动力的系统的示例图示。图2是图示说明根据一种示例实施方式的针对各种阻尼值ξ的示例被动隔离器(例如，图1中所示的系统)的传递率的示例曲线图。图3图示说明根据一种示例实施方式的在磁性天棚阻尼器隔离中使用(一个或多个)电感器的示例系统。图4是图示说明根据一种示例实施方式的调谐磁性缓冲器中的电感的示意图。图5图示说明根据一种示例实施方式的具有电感器调谐功能的示例系统。图6是图示说明根据一种示例实施方式的针对各种阻尼值ξ的调谐磁性缓冲器的传递率的示例曲线图。图7图示说明根据一种示例实施方式的具有定位在第一部件和第二部件之间的主动隔离系统的示例系统。图8示出根据一种示例实施例的用于阻尼第一部件相对于第二部件的运动的示例方法的流程图。图9示出根据一种示例实施例的与该方法一起使用的示例方法的流程图。图10示出根据一种示例实施例的与该方法一起使用的示例方法的流程图。具体实施方式现在将在下文中参考附图更全面地描述所公开的实施例，附图中示出了一些但不是所有公开的实施例。实际上，可以描述若干不同的实施例，并且不应该将其解释为限于本文中阐述的实施例。更确切地说，描述这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。主动隔离系统的目标是实现在共振时少量放大或不放大。图1是根据一种示例实施方式的系统100的示例图示，在系统100中产生并阻尼扰动力。系统100包括通过弹簧106和缓冲器108联接到第二质量104的第一质量102。第一质量102引起支撑结构(例如，脏主体)的位移xd，并且系统输出是第二质量104(例如，干净主体)的位移xc。弹簧106和缓冲器108运转以阻尼一定量的扰动，并且系统100的传递率(根据脏主体或第一质量102的位移与干净主体或第二质量104的位移之间的函数来定义)能够被确定为xc/xd。图2是图示说明根据一种示例实施方式的针对各种阻尼值ξ的示例被动隔离器(例如，图1中所示的系统100)的传递率的示例曲线图。图2图示说明了示例主动隔离的目的的曲线，同样在该隔离中在1Hz以下不发生放大，并且在1Hz以上衰减开始。如图2所示，示例被动隔离器的所有曲线对于大于1Hz，对于变为小于1Hz。因此，临界频率分离开系统的放大域和衰减域。当ξ＝0时，高频衰减率为1/s2，即-40dB/十倍频程(dB/decade)，而在转角频率ωn(弹簧-质量系统的自然频率)附近出现非常大的振幅。然后，阻尼降低共振时的振幅，但随着高频衰减率变为1/s(-20dB/十倍频程)，也趋于降低高频时的有效性。被动隔离器的设计涉及共振放大和高频衰减之间的权衡。理想的隔离器可以具有频率相关的阻尼，其中在低于临界频率(其中ωn是部件运动的自然频率)时具有高阻尼以减小放大峰值，并且在高于时具有低阻尼以提高衰减率(decayrate)。设计主动隔离系统的目的通常是增加一个与弹簧和缓冲器并联工作的力致动器，其将以如下方式运转，即，低于ωn时不放大，并且在高频下衰减率为-40dB/十倍频程(例如，如图2中的虚线所示)。如图2所示，在不牺牲1/s2滚降(在拉普拉斯域中或为时域中的1/ω2)的情况下实现共振时高阻尼的能力被称为天棚阻尼。天棚阻尼指的是保持系统中的稳定性，好像系统被天空中的假想钩悬挂着一样，因此如果阻尼器被附接到跟随周围的有效载荷的惯性参考(天棚)，则能够在不牺牲1/s2滚降的情况下实现共振时的高阻尼。主动隔离技术通常设计用于实现增加了反馈控制系统的复杂性且需要外部电源的天棚阻尼。在本文描述的示例内，描述了用于实现近乎理想的隔离性能的系统和方法，而无需主动隔离。新方法能够是完全被动的，并且例如不需要外部电源。在本文的一些示例中，示出了使用音圈/磁性缓冲器和外部电感器实现几乎与主动隔离一样好的振动隔离性能的方法。因此，示例被动隔离器能够在高频下实现天棚阻尼，而无需任何外部电源。图3图示说明了根据一种示例实施方式的在磁性天棚阻尼器隔离中使用(一个或多个)电感器的示例系统110。系统110包括可相对于第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于阻尼第一部件(112)相对于第二部件(114)的运动的调谐磁性缓冲器(108)，所述调谐磁性缓冲器包括：音圈(118)，其被联接到所述第一部件；磁体(120)，其被联接到所述第二部件并与所述音圈同心；和电感器(122)，其与所述音圈串联定位以实现频率相关的阻尼，使得低于临界频率

【技术特征摘要】
2017.10.06 US 15/727,1521.一种用于阻尼第一部件(112)相对于第二部件(114)的运动的调谐磁性缓冲器(108)，所述调谐磁性缓冲器包括：音圈(118)，其被联接到所述第一部件；磁体(120)，其被联接到所述第二部件并与所述音圈同心；和电感器(122)，其与所述音圈串联定位以实现频率相关的阻尼，使得低于临界频率时的阻尼大于高于所述临界频率时的阻尼，其中ωn是所述第一部件相对于所述第二部件的自然运动频率。2.根据权利要求1所述的调谐磁性缓冲器(108)，其中所述音圈(118)具有固有电感，并且其中所述音圈和所述磁体(120)运转以提供反电动势即EMF以阻尼所述第一部件(112)相对于所述第二部件(114)的运动，并且其中所述电感器(122)是串联增加至所述音圈的附加电感，以修改在某些频率下提供的所述反EMF。3.根据权利要求1所述的调谐磁性缓冲器(108)，其中弹簧(106)在所述第一部件(112)和所述第二部件(114)之间延伸，以控制所述第一部件相对于所述第二部件的相对定位。4.根据权利要求1所述的调谐磁性缓冲器(108)，其还包含框架(126)，其中：所述音圈(118)被支撑在所述框架中；所述磁体(120)通过所述音圈可相对于所述框架移动；以及所述电感器(122)被定位在所述框架中。5.一种系统(110)，其包含：第一部件(112)，其可相对于第二部件(114)移动；和调谐磁性缓冲器(108)，其被定位在所述第一部件和所述第二部件之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格里芬，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US