力发生器、其运行方法及用于对结构产生振动影响的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种力发生器（１），该力发生器构造成用于安装在结构（３）上，用于将可控制的振动力导入该结构中用于结构（３）的振动衰减。根据本发明专利技术的力发生器（１）具有至少在其一个端部（１０）可以固定在结构（３）上的弯臂（２），以及离开所述弯臂（２）的固定端（１０）一定距离与弯臂（２）耦合的惯性质量（４），其中所述弯臂（２）装备有至少一个电子机械的变能器（５，１５），并且为所述变能器（５，１５）设有触发器（６，１６），所述触发器被设置通过变能器（５，１５）的控制使弯臂（２）连同惯性质量（４）和变能器（５，１５）这样弯曲以及由此使惯性质量（４）偏移，即可以在结构（３）中导入具有可变的幅值，相位和频率的振动力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】力发生器本专利技术涉及一种力发生器以及一种用于驱动力发生器的方法。力发 生器特别用于结构的振动影响，其中有针对性的将逆振动导入结构中， 以降低在该结构中的振动的总水平。此外本专利技术涉及一种用于振动影响 的装置。本专利技术特别应用在直升飞机和飞机中的振动控制中。力发生器用于，借助预先确定的惯性质量产生希望的力。在此该力 始终由一直运动的惯性质量的惯性产生。为了产生尽可能高的力，可以 一方面使惯性质量以尽可能高的加速度(或者说高的偏移)运动。替代 地或者附加地，这样高的力也可以通过尽可能高的惯性质量产生。用了在运动的电载荷之间的能量变换。为此在i兹场^浸入线圈缠i的电 导体，该电导体设有电流脉冲。导体中的电荷因此遭受力脉冲，由此将 线圈置于运动中。在这种情况下存在这个缺点，即线圈具有高的质量并 且只能产生相对小的加速度以及由此小的力。使用的质量与产生的力的 比例相对较高。此外对于电动力学的原理由于线圈的欧姆电阻而存在不 利的能量平衡。这样的力发生器例如用于力到振动的结构(例如飞机，机动车或者 机械部件)中的有针对性的导入，以抵制高的振动水平并且剔除它。当 要调节的结构的频率或多或少地强烈变化，例如在振动的结构的不同工 作状态下的情况，此时会特别出现一个问题。这样的不同工作状态例如 对于飞机在不同的飞行阶段出现，特别在起飞以及降落时。利用已知的 结构，振动最多只能在非常狭窄的频率范围内降低，这在很多应用情况 下都是缺点。本专利技术的任务在于，提供一种力发生器，它在预先给定的惯性质量 的情况下产生高的加速度以及由此高的力，并且同时具有惯性质量和由 此产生的力的有利的关系。根据本专利技术的力发生器此外应该具有高的性 能，也就是说具有小的固有阻尼和小的能量消耗。另一个任务在于，提供一种力发生器，它可以普遍并且可变化地使用；也就是说，利用该力 发生器特別可以在尽可能宽的频率范围上有效地减小振动。此外存在一 个任务，提供一种方法，利用该方法可以运行这些力发生器。这些任务通过具有独立权利要求特征的力发生器解决。在从属的权 利要求中给出了本专利技术有利的设计方案。根据本专利技术的力发生器成用于安装在结构上，以将可控制的振动力 导入该结构中用于结构的振动影响，并且该力发生器具有至少在其一个 端部上可以固定在结构上的弯臂以及远离弯臂的固定端地与弯臂耦合 的惯性质量。该弯臂装备有电子机械的变能器，并且设有该电子机械的 变能器的触发器，它被设置用于通过电子机械的变能器的触发使带有惯 性质量和变能器弯臂这样弯曲以及由此使惯性质量偏移，即可以在结构 中产生具有可变的幅值，相位和频率的振动力，该力可以通过固定端导 入结构中。在此特别有利的是，设计触发器，使惯性质量，弯臂和电子机械的 变能器进行具有可调整的幅值，相位和频率的振动。以这种方式可以有 针对性地产生不同的振动力，特别是在宽的频率范围上，并且导入要影 响的结构中。在此可以使惯性质量和弯臂包括变能器或者较低强度地被 激励，这样实现较低的振动幅度以及由此较低的加速度和较低的力，不 过或者也可以强烈地被激励，这样实现高的振动幅度以及由此大的加速 度和大的力。除了振动幅度的匹配，相位及频率也同样可以可变地调整。另一个优点在于，该电子机械的变能器也可以这样触发，即振动力 的导入可以在两个和多个频率上同时进^f亍。此时在多个频率上或者在预 先规定的频率范围上进行触发。如果力发生器在固有频率中(或者在它的固有频率附近)工作，由 此可以以有利的方式充分利用惯性质量的偏移的动力学加高以产生特 别高的力。通过在固有频率范围内的激励可以在预先确定的惯性质量的 情况下实现惯性质量的高的振动幅度。由此随之出现高的加速度，这样 可以由惯性质量产生相对高的力。惯性质量适宜地为弯臂包括变能器的质量的数倍，这样力发生器具 有相对小的总质量并实现高的效率。优选变能器是压电的执行器。这种执行器具有非常快的响应特性并 且不仅关于它的调节距离幅度，而且关于它的频率都可以精确调节。由 此可以对力发生器准确调整预定的激励频率。压电的执行器也以具有高 的调节距离和高的分辨率在高的反作用力的情况下工作，这样在大的惯 性质量的情况下也能够产生可靠的振动力。特别优选该压电的执行器是具有d33效应的堆叠形的压电元件(也 就是说所谓的压电堆叠)。对于已知也称为纵向效应的d33效应， 压电的元件的长度变化在施加的电场的方向进行，也就是说，沿着压电 元件的堆叠方向或者说纵向。此时引起的长度变化已知大于在d31效应 的情况下的长度变化，在d31效应的情况下，长度变化垂直于施加的电 场的方向进4亍。根据一种优选的实施方式，变能器可以这样触发，即它实施在弯臂 的纵向上的长度变化。这导致弯臂的弯曲，由此又使惯性质量偏移，这 样引起弯臂连同惯性质量和变能器的振动，以产生相应的振动力。如果 变能器平行于中性层布置，该中性层在对称构建的弯臂的情况下沿着弯 臂的中线延伸，那么 一个平行于中性层设置的层由此可以相比中性层在 它的长度上变化。该具有较大的长度的层导致在朝向具有较短的长度的 层的方向上的弯曲。如果该长度变化以周期性的距离重复，则产生弯臂 包括变能器和惯性质量的弯曲振动。在固有频率范围内激励时该系统振 动到大的幅值。特别优选在中性层的互相对置侧上分别至少布置一个变能器，这样 可以产生朝向中性层的两个互相对置的侧的弯曲，由此可以有利地增大 惯性质量的偏移。优选变能器与中性层传力连接和/或形状配合连接。由此一方面保证 了，变能器位置固定地定位并且可以引起可精确重复的弯臂弯曲。另一 方面通过变能器在中性层附近的定位达到在非常高的振动幅度时变能 器相对小的弯曲。这是用于保护变能器防止由于弯曲引起的机械变形的 措施。如果至少一个的变能器布置在弯臂内部或者说嵌入弯臂内，该保 护可以提高。由此能使机械敏感的变能器的从外部的受损变困难。此外 可以通过变能器布置在弯臂内部实现变能器的封装，这样该力发生器也 可以例如应用在潮湿或者4匕学腐蚀性的环境中。根据本专利技术的另 一种优选的实施方式，在变能器的端部和惯性质量 之间布置有间隔元件。通过该间隔元件可以使变能器更可靠地定位在它 的位置上。优选该间隔元件具有小的密度，以提高惯性质量与弯臂包括 变能器的质量的关系。特别可以通过间隔元件的材料的合适的选择有针 对性地影响由弯臂、变能器和惯性质量组成的组件的固有频率。此外弯臂的与中性层侧向隔开布置的保护外层可以与变能器传力连接和/或形状配合连接。通过外层的使用实现了弯臂的层状构造并且由 此实现了在变能器的外部影响的简单的保护。该传力连接，例如通过粘 接，及形状配合连接，例如通过螺栓连接，保证了零件互相的精确定位。 特别优选该弯臂以纤维复合构造方式构建并带有集成的变能器。该 弯臂在此以层状结构方式在应用纤维复合材料，特别是玻璃纤维增强塑料(GFK)的情况下生产，其中该层状构造在最后一个工作步骤中例如 借助于已知的RTM (树脂传递模塑)方法以树脂系统浸渍或注射并且 接着硬化。通过这样的纤维复合构造方式可以实现力发生器的特别高的 寿命。优选变能器处于压预应力下。由此可以实现，在变能器上在弯臂的 高的振动幅度时(例如在共振加高时)也能持续作用压力并且不作用对 变能器危险的拉力。这特别对于具有压本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于安装在结构（３）上的力发生器（１），用于将可控制的振动力导入该结构中用于结构（３）的振动影响，具有至少在端部（１０）上可以固定在结构（３）上的弯臂（２）；以及远离所述弯臂（２）的固定端（１０）与弯臂（２）耦合的惯性质量（４）；其中所述弯臂（２）装备有至少一个电子机械的变能器（５，１５），并且为所述变能器（５，１５）设有触发器（６，１６），所述触发器被设置通过触发变能器（５，１５）使带有惯性质量（４）和变能器（５，１５）的弯臂（２）弯曲以及由此使惯性质量（４）偏移，从而可以在结构（３）中导入具有可变的幅值、相位和频率的振动力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-12-16 102005060779.91.用于安装在结构(3)上的力发生器(1)，用于将可控制的振动力导入该结构中用于结构(3)的振动影响，具有至少在端部(10)上可以固定在结构(3)上的弯臂(2)；以及远离所述弯臂(2)的固定端(10)与弯臂(2)耦合的惯性质量(4)；其中所述弯臂(2)装备有至少一个电子机械的变能器(5，15)，并且为所述变能器(5，15)设有触发器(6，16)，所述触发器被设置通过触发变能器(5，15)使带有惯性质量(4)和变能器(5，15)的弯臂(2)弯曲以及由此使惯性质量(4)偏移，从而可以在结构(3)中导入具有可变的幅值、相位和频率的振动力。2. 根据权利要求1所述的力发生器(1),其特征在于，所述变能 器(5, 15)可以触发，使振动力可以在至少两个频率上导入结构(3) 中。3. 根据权利要求1或2所述的力发生器(1 ),其特征在于，所述 变能器(5， 15)可以触发，使弯臂(2)连同惯性质量(4)和变能器(5， 15)置于固有频率上的振动。4. 根据权利要求1至3中任意一项所述的力发生器(1 ),其特征 在于，所述惯性质量(4)为弯臂(2)和变能器(5, 15)的质量的多 倍。5. 根据权利要求1至4中任意一项所述的力发生器(1 ),其特征 在于，所述变能器(5, 15)是压电的执行器(5， 15)，特别是具有d33 效应的堆叠形的压电元件。6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的力发生器(1 )，其特征 在于，所述变能器(5, 15)可触发，使它实施在弯臂(2)的纵向上的 长度变化。7. 根据权利要求1至6中任意一项所述的力发生器(1 )，其特征 在于，所述变能器(5, 15)平行于中性层(19)布置，该中性层沿着 弯臂(2)的中线(7, 12)延伸。8. 根据权利要求7所述的力发生器(1),其特征在于，在所述中 性层(19)的互相对置的侧上分别布置至少一个变能器(5, 15)。9. 根据权利要求7或8中任意一项所述的力发生器(1 ),其特征 在于，所述变能器(5， 15)与中性层(19)传力连接和/或形状配合连接。10. 根据权利要求1至9中任意一项所述的力发生器(1 )，其特征在于，所述至少一个的变能器(5， 15)布置在弯臂(2)内部。11. 根据权利要求1至10中任意一项所述的力发生器(1 )，其特 征在于，至少在所述变能器(5， 15)的端部和惯性质量(4)之间布置 间隔元件(13, 17; 13, 17, 22， 23)。12. 根据权利要求10或11所述的力发生器(1 ),其特征在于，所 述弯臂(2)的与中性...

【专利技术属性】
技术研发人员：P康斯坦泽，S斯托姆，
申请(专利权)人：欧洲直升机德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]