一种基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒转让专利

申请号 : CN202210739570.7

文献号 : CN115021188B

文献日 :

基本信息:

PDF:

法律信息:

相似专利:

发明人 : 范圣平李林勇王一凡李华亮李竞王佩犇王琪如刘羽中

申请人 : 广东电网有限责任公司广东电网有限责任公司电力科学研究院

摘要 :

本发明公开了基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,间隔棒包括:若干首尾相连的馈能式电磁阻尼减振器;每一馈能式电磁阻尼减振器包括:第一线夹、第二线夹、第一连杆、第二连杆、外壳体、齿轮轴、齿轮轴固定板、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、电机以及内壳体;第一线夹和第二线夹夹持电缆导线,当电缆导线产生振动时,馈能式电磁阻尼减振器的往复运动,通过馈能式电磁阻尼减振器内的齿条和齿轮带动电机转动。从而电机获得旋转运动产生阻尼力,同时通过控制组件对电机的负载电阻进行调整对电缆导线的振动频率和振动幅值进行控制。

权利要求 :

1.一种基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,其特征在于,包括:若干首尾相连的馈能式电磁阻尼减振器;

每一所述馈能式电磁阻尼减振器包括:第一线夹、第二线夹、第一连杆、第二连杆、外壳体、齿轮轴、齿轮轴固定板、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、电机、内壳体、控制组件收纳舱以及控制组件;

所述第一线夹与所述第一连杆的第一端连接;所述第一连杆的第二端与所述外壳体外部左侧端面连接;所述第一齿条的第一端和所述第二齿条的第一端均与所述外壳体内部左侧端面连接,所述第一齿条的第二端和所述第一齿条的第二端经所述内壳体外部左侧端面穿入所述内壳体内;所述齿轮轴固定板与所述内壳体外部左侧端面连接;所述齿轮轴固定在所述齿轮轴固定板上,所述齿轮轴的第一端与所述第一齿轮连接,所述齿轮轴的第二端与所述第二齿轮连接;所述第一齿轮与所述第一齿条啮合;所述第二齿轮与所述第二齿条啮合;所述第一锥齿轮设置在所述齿轮轴的中间区域,所述齿轮轴的中间区域为所述齿轮轴两端之间的区域;所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合,且所述第二锥齿轮设置在所述电机的输出轴上;所述控制组件收纳舱与所述内壳体外部右侧端面连接;所述第二线夹与所述第二连杆的第一端连接;所述第二连杆的第二端与所述控制组件收纳舱外部右侧端面连接;所述电机的左侧端面与所述内壳体内部左侧端面连接;所述外壳体的右侧为开放式结构,所述内壳体可经所述外壳体的右侧滑入所述外壳体的内部,或经所述外壳体的右侧从所述外壳体的内部滑出;

所述控制组件,用于采集电机所生成的电压信号,并根据所述电压信号计算电缆导线的振动频率和振动幅值;在振动频率以及振动幅值达到预设范围时,根据预设的振动幅值削减比例计算目标阻尼系数,根据电压信号、振动频率以及目标阻尼系数,计算实际阻尼系数与目标阻尼系数相同时所需调整的电阻值,继而根据所述电阻值对所述电机的负载电阻进行调整。

2.如权利要求1所述的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,其特征在于,每一所述馈能式电磁阻尼减振器,还包括:导向杆;所述导向杆的第一端与所述外壳体内部左侧端面连接,所述导向杆的第二端经所述内壳体外部左侧端面穿入所述内壳体内。

3.如权利要求2所述的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,其特征在于,每一所述馈能式电磁阻尼减振器,还包括:第一弹簧和第二弹簧;所述第一弹簧的第一端与所述内壳体内部左侧端面连接,所述第一弹簧的第二端与所述第一齿条的第二端连接;所述第二弹簧的第一端与所述内壳体内部左侧端面连接,所述第一弹簧的第二端与所述第二齿条的第二端连接。

4.如权利要求1所述的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,其特征在于,所述第一线夹与所述第一连杆的第一端铰接;所述第二线夹与所述第二连杆的第一端铰接。

5.如权利要求1所述的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,其特征在于,所述第一连杆的第二端与外壳体外部左侧端面螺纹连接;所述第二连杆的第二端与内壳体外部右侧端面螺纹连接。

6.如权利要求1所述的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,其特征在于,所述第一齿条的第一端和所述第二齿条的第一端均与外壳体内部左侧端面螺纹连接。

7.如权利要求2所述的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,其特征在于,所述导向杆的第一端与所述外壳体内部左侧端面螺纹连接。

8.如权利要求3所述的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,其特征在于,所述第一弹簧的第一端与所述内壳体内部左侧端面卡扣连接,所述第一弹簧的第二端与所述第一齿条的第二端焊接;所述第二弹簧的第一端与所述内壳体内部左侧端面卡扣连接,所述第一弹簧的第二端与所述第二齿条的第二端焊接。

9.如权利要求1所述的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,其特征在于,所述控制组件,包括:电压传感器、整流器、电池以及控制器;

所述电压传感器分别与电机以及所述控制器连接;所述整流器分别与所述电机以及所述电池连接;所述电池还与所述控制器连接;

所述电压传感器,用于采集电机所生成的电压信号,并将所述电压信号传输至所述控制器;

所述控制器,用于根据所述电压信号计算电缆导线的振动频率和振动幅值;在振动频率以及振动幅值达到预设范围时,根据预设的振动幅值削减比例计算目标阻尼系数,根据电压信号、振动频率以及目标阻尼系数,计算实际阻尼系数与目标阻尼系数相同时所需调整的电阻值,继而根据所述电阻值对所述电机的负载电阻进行调整;

所述电池,用于为所述电压传感器以及所述控制器供电。

说明书 :

一种基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒

技术领域

[0001] 本发明涉及输电线路技术领域,尤其涉及一种基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒。

背景技术

[0002] 随着我国电力工业的发展,电网建设同步加快,在输送线路中存在一个普遍问题:输送线路中的导线之间随着微风振动以及尾流振动等外界激励下相互碰线或发生导线间空气绝缘击穿,解决此问题的最好办法就是在道线之间安装间隔棒,通过耗能达到减缓导线振动的目的。
[0003] 目前,在电网建设中使用最多的阻尼型间隔棒为橡胶式间隔棒,此设计通过橡胶的粘性以及弹性实现吸收振动且具有一定的阻尼,然而橡胶阻尼容易磨损,性能不佳。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供一种基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,通过电机产生电磁阻尼力提供间隔棒的阻尼,避免了现有橡胶阻尼容易磨损的问题,提升间隔棒的性能。
[0005] 本发明一实施例提供一种基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,包括:若干首尾相连的馈能式电磁阻尼减振器;
[0006] 每一所述馈能式电磁阻尼减振器包括:第一线夹、第二线夹、第一连杆、第二连杆、外壳体、齿轮轴、齿轮轴固定板、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、电机、内壳体、控制组件收纳舱以及控制组件;
[0007] 所述第一线夹与所述第一连杆的第一端连接;所述第一连杆的第二端与所述外壳体外部左侧端面连接;所述第一齿条的第一端和所述第二齿条的第一端均与所述外壳体内部左侧端面连接,所述第一齿条的第二端和所述第一齿条的第二端经所述内壳体外部左侧端面穿入所述内壳体内;所述齿轮轴固定板与所述内壳体外部左侧端面连接;所述齿轮轴固定在所述齿轮轴固定板上,所述齿轮轴的第一端与所述第一齿轮连接,所述齿轮轴的第二端与所述第二齿轮连接;所述第一齿轮与所述第一齿条啮合;所述第二齿轮与所述第二齿条啮合;所述第一锥齿轮设置在所述齿轮轴的中间区域,所述齿轮轴的中间区域为所述齿轮轴两端之间的区域;所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合,且所述第二锥齿轮设置在所述电机的输出轴上;所述控制组件收纳舱与所述内壳体外部右侧端面连接;所述第二线夹与所述第二连杆的第一端连接;所述第二连杆的第二端与所述控制组件收纳舱外部右侧端面连接;所述电机的左侧端面与所述内壳体内部左侧端面连接;所述外壳体的右侧为开放式结构,所述内壳体可经所述外壳体的右侧滑入所述外壳体的内部,或经所述外壳体的右侧从所述外壳体的内部滑出;
[0008] 所述控制组件,用于采集电机所生成的电压信号,并根据所述电压信号计算电缆导线的振动频率和振动幅值;在振动频率以及振动幅值达到预设范围时,根据预设的振动幅值削减比例计算目标阻尼系数,根据电压信号、振动频率以及目标阻尼系数,计算实际阻尼系数与目标阻尼系数相同时所需调整的电阻值,继而根据所述电阻值对所述电机的负载电阻进行调整。
[0009] 进一步的,每一所述馈能式电磁阻尼减振器,还包括:导向杆;所述导向杆的第一端与所述外壳体内部左侧端面连接,所述导向杆的第二端经所述内壳体外部左侧端面穿入所述内壳体内。
[0010] 进一步的,每一所述馈能式电磁阻尼减振器,还包括:第一弹簧和第二弹簧;所述第一弹簧的第一端与所述内壳体内部左侧端面连接,所述第一弹簧的第二端与所述第一齿条的第二端连接;所述第二弹簧的第一端与所述内壳体内部左侧端面连接,所述第一弹簧的第二端与所述第二齿条的第二端连接。
[0011] 进一步的,所述第一线夹与所述第一连杆的第一端铰接;所述第二线夹与所述第二连杆的第一端铰接。
[0012] 进一步的,所述第一连杆的第二端与外壳体外部左侧端面螺纹连接;所述第二连杆的第二端与内壳体外部右侧端面螺纹连接。
[0013] 进一步的,所述第一齿条的第一端和所述第二齿条的第一端均与外壳体内部左侧端面螺纹连接。
[0014] 进一步的,所述导向杆的第一端与所述外壳体内部左侧端面螺纹连接。
[0015] 进一步的,所述第一弹簧的第一端与所述内壳体内部左侧端面卡扣连接,所述第一弹簧的第二端与所述第一齿条的第二端焊接;所述第二弹簧的第一端与所述内壳体内部左侧端面卡扣连接,所述第一弹簧的第二端与所述第二齿条的第二端焊接。
[0016] 进一步的,所述控制组件,包括:电压传感器、整流器、电池以及控制器;
[0017] 所述电压传感器分别与所述电机以及所述控制器连接;所述整流器分别与所述电机以及所述电池连接;所述电池还与所述控制器连接;
[0018] 所述电压传感器,用于采集电机所生成的电压信号,并将所述电压信号传输至所述控制器;
[0019] 所述控制器,用于根据所述电压信号计算电缆导线的振动频率和振动幅值;在振动频率以及振动幅值达到预设范围时,根据预设的振动幅值削减比例计算目标阻尼系数,根据电压信号、振动频率以及目标阻尼系数,计算实际阻尼系数与目标阻尼系数相同时所需调整的电阻值,继而根据所述电阻值对所述电机的负载电阻进行调整;
[0020] 所述电池,用于为所述电压传感器以及所述控制器供电。
[0021] 通过实施本发明实施例具有如下有益效果:
[0022] 本发明实施例公开了一种基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,若干首尾相连的馈能式电磁阻尼减振器;每一所述馈能式电磁阻尼减振器包括:第一线夹、第二线夹、第一连杆、第二连杆、外壳体、齿轮轴、齿轮轴固定板、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、电机以及内壳体;第一线夹和第二线夹夹持电缆导线,当电缆导线产生振动时,通过第一线夹和第二线夹,将导线的振动能量传递给馈能式电磁阻尼减振器。从而引起馈能式电磁阻尼减振器的往复运动。由于外壳体上安装有第一齿条与第二齿条,第一齿条与第二齿条将往复振动传递给第一齿轮与第二齿轮。将往复的直线运动转化为往复的齿轮的旋转运动。齿轮的旋转运动带动齿轮轴转动,从而带动第一锥齿轮转动。第一锥齿轮再带动第二锥齿轮转动。从而电机获得旋转运动产生阻尼力,同时通过控制组件对电机的负载电阻进行调整可以进一步控制电缆导线的振动频率和振动幅值,提升减振效果。与现有技术相比无需使用橡胶阻尼,不存在橡胶阻尼易磨损的问题,提升了间隔棒的性能。

附图说明

[0023] 图1为本发明一实施例提供的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒的结构示意图;
[0024] 图2为本发明一实施例提供的馈能式电磁阻尼减振器的结构示意图;
[0025] 图3为本发明一实施例中馈能式电磁阻尼减振器处于压缩行程的运动原理示意图;
[0026] 图4为本发明一实施例中馈能式电磁阻尼减振器处于拉伸行程的运动原理示意图;
[0027] 图5为本发明一实施例中外壳体内部导向杆与齿条分布图;
[0028] 图6为本发明一实施例中外壳体的螺纹孔分布图;
[0029] 图7为本发明一实施例中去掉外壳体后的结构示意图;
[0030] 图8为本发明一实施例中控制组件的结构示意图;
[0031] 图9为本发明一实施例所提供的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒的减振效果示意图;
[0032] 附图标记说明:第一馈能式电磁阻尼减振器1、第二馈能式电磁阻尼减振器2、第三馈能式电磁阻尼减振器3、第一线夹101、第一连杆102、外壳体103、第一齿条104、第一齿轮105、第一弹簧106、内壳体107、控制线108、控制组件收纳舱109、第二连杆110、第二线夹
111、第二弹簧112、电机113、第二锥齿轮114、齿轮轴固定板115、第二齿轮116、齿轮轴117、第一锥齿轮118、第二齿条119、第一导向杆120、第二导向杆121、第三导向杆122、第一螺纹孔123、第二螺纹孔124、第三螺纹孔125、第四螺纹孔126以及第五螺纹孔127。

具体实施方式

[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0034] 请同时参见图1‑7,本发明一实施例提供了一种基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒,若干首尾相连的馈能式电磁阻尼减振器;
[0035] 每一所述馈能式电磁阻尼减振器包括:第一线夹101、第二线夹111、第一连杆102、第二连杆110、外壳体103、齿轮轴117、齿轮轴固定板115、第一齿条104、第二齿条119、第一齿轮105、第二齿轮116、第一锥齿轮118、第二锥齿轮114、电机113、内壳体107、控制组件收纳舱109以及控制组件;
[0036] 所述第一线夹101与所述第一连杆102的第一端连接;所述第一连杆102的第二端与所述外壳体103外部左侧端面连接;所述第一齿条104的第一端和所述第二齿条119的第一端均与所述外壳体103内部左侧端面连接,所述第一齿条104的第二端和所述第一齿条104的第二端经所述内壳体107外部左侧端面穿入所述内壳体107内;所述齿轮轴固定板115与所述内壳体107外部左侧端面连接;所述齿轮轴117固定在所述齿轮轴固定板115上,所述齿轮轴117的第一端与所述第一齿轮105连接,所述齿轮轴117的第二端与所述第二齿轮116连接;所述第一齿轮105与所述第一齿条104啮合;所述第二齿轮116与所述第二齿条啮合;
所述第一锥齿轮118设置在所述齿轮轴117的中间区域,所述齿轮轴117的中间区域为所述齿轮轴117两端之间的区域;所述第一锥齿轮118与所述第二锥齿轮114啮合,且所述第二锥齿轮114设置在所述电机113的输出轴上;所述控制组件收纳舱与所述内壳体107外部右侧端面连接;所述第二线夹111与所述第二连杆110的第一端连接;所述第二连杆110的第二端与所述控制组件收纳舱外部右侧端面连接;所述电机113的左侧端面与所述内壳体107内部左侧端面连接;所述外壳体103的右侧为开放式结构,所述内壳体107可经所述外壳体103的右侧滑入所述外壳体103的内部,或经所述外壳体103的右侧从所述外壳体103的内部滑出;
[0037] 所述控制组件,用于采集电机113所生成的电压信号,并根据所述电压信号计算电缆导线的振动频率和振动幅值;在振动频率以及振动幅值达到预设范围时,根据预设的振动幅值削减比例计算目标阻尼系数,根据电压信号、振动频率以及目标阻尼系数,计算实际阻尼系数与目标阻尼系数相同时所需调整的电阻值,继而根据所述电阻值对所述电机113的负载电阻进行调整。
[0038] 在一个优选的实施例中,每一所述馈能式电磁阻尼减振器,还包括:导向杆;所述导向杆的第一端与所述外壳体103内部左侧端面连接,所述导向杆的第二端经所述内壳体107外部左侧端面穿入所述内壳体107内。
[0039] 在一个优选的实施例中,每一所述馈能式电磁阻尼减振器,还包括:第一弹簧106和第二弹簧112;所述第一弹簧106的第一端与所述内壳体107内部左侧端面连接,所述第一弹簧106的第二端与所述第一齿条104的第二端连接;所述第二弹簧112的第一端与所述内壳体107内部左侧端面连接,所述第一弹簧106的第二端与所述第二齿条119的第二端连接。
[0040] 在一个优选的实施例中,所述第一线夹101与所述第一连杆102的第一端铰接;所述第二线夹111与所述第二连杆110的第一端铰接。
[0041] 在一个优选的实施例中,所述第一连杆102的第二端与外壳体103外部左侧端面螺纹连接;所述第二连杆110的第二端与内壳体107外部右侧端面螺纹连接。
[0042] 在一个优选的实施例中,所述第一齿条104的第一端和所述第二齿条的第一端均与外壳体103内部左侧端面螺纹连接。
[0043] 在一个优选的实施例中,所述导向杆的第一端与所述外壳体103内部左侧端面螺纹连接。
[0044] 在一个优选的实施例中,所述第一弹簧106的第一端与所述内壳体107内部左侧端面卡扣连接,所述第一弹簧106的第二端与所述第一齿条104的第二端焊接;所述第二弹簧112的第一端与所述内壳体107内部左侧端面卡扣连接,所述第一弹簧106的第二端与所述第二齿条119的第二端焊接。
[0045] 在一个优选的实施例中,所述控制组件,包括:电压传感器、整流器、电池以及控制器;
[0046] 所述电压传感器分别与所述电机113以及所述控制器连接;所述整流器分别与所述电机113以及所述电池连接;所述电池还与所述控制器连接;
[0047] 所述电压传感器,用于采集电机113所生成的电压信号,并将所述电压信号传输至所述控制器;
[0048] 所述控制器,用于根据所述电压信号计算电缆导线的振动频率和振动幅值;在振动频率以及振动幅值达到预设范围时,根据预设的振动幅值削减比例计算目标阻尼系数,根据电压信号、振动频率以及目标阻尼系数,计算实际阻尼系数与目标阻尼系数相同时所需调整的电阻值,继而根据所述电阻值对所述电机113的负载电阻进行调整;所述电池,用于为所述电压传感器以及所述控制器供电。
[0049] 以下对本发明所提供的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒进行具体的说明:
[0050] 如图1所示,示意性的本发明采用三根馈能式电磁阻尼减振器(当然也可以是4根、5根等,馈能式电磁阻尼减振器的数量不作限定,可根据实际情况进行适应性调整)首尾相接构成本发明所述的基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒。该间隔棒为三相间隔棒,可以对三股电缆导线进行约束。每两股电缆导线之间有一根馈能式电磁阻尼减振器。一个间隔棒由3个相同的馈能式电磁阻尼减振器组成。分别为第一馈能式电磁阻尼减振器1、第二馈能式电磁阻尼减振器2、第三馈能式电磁阻尼减振器3。以第一馈能式电磁阻尼减振器1为例,如图2所示,第一馈能式电磁阻尼减振器1其主要由如下零件组成:第一线夹101、第一连杆102、外壳体103、第一齿条104、第一齿轮105、第一弹簧106、内壳体107、控制线108、控制组件收纳舱109、第二连杆110、第二线夹111、第二弹簧112、电机113、第二锥齿轮114、第二齿轮116、齿轮轴117、齿轮轴固定板115、第一锥齿轮118、第二齿条119、导向杆等。
[0051] 它们具有如下连接关系:第一线夹101铰接在第一连杆102上,第二线夹111铰接在第二连杆110上,第一连杆102与外壳体103螺栓连接,第二连杆110与控制组件收纳舱109连接。第一齿条104与第二齿条119的左侧端面与内壳体107螺栓连接(如图5所示),右端面分别与第一弹簧106和第二弹簧112的右端面焊接固定;外壳体103上还螺纹连接有导向杆,优选的导向杆的数量为3,分别为第一导向杆120、第二导向杆121以及第三导向杆122,外壳体103上的螺纹孔位置如图6所示,第一齿条104连接在第三螺纹孔125处、第二齿条119连接在第五螺纹孔127处、第一导向杆120连接在第四螺纹孔126处、第二导向杆121连接在第二螺纹孔124处、第三导向杆122连接在第一螺纹孔123处;通过导向杆可以限制内壳体107和外壳体103的移动方向,使得馈能式电磁阻尼能够将电缆导线的振动转换为内壳体107和外壳体103的线性运动;第一齿轮105与第一齿条104啮合、第二齿轮116与第二齿条119啮合;第一齿轮105、第二齿轮116、第一锥齿轮118以及第二锥齿轮114均安装在齿轮轴117上,齿轮轴117穿过齿轮轴固定板115的通孔(见图7)、齿轮轴固定板115与内壳体107连接。第一锥齿轮118与第二锥齿轮114相啮合。第二锥齿轮114安装在电机113的输入轴上。电机113左侧端面与内壳体107内部左端面螺栓连接。第一弹簧106与第二弹簧112左端与内壳体107内部左侧表面卡扣连接。电机113通过控制线108与控制组件收纳舱109内的控制组件连接。
[0052] 工作原理如下:当架空导线产生振动时,通过第一线夹101和第二线夹111将电缆导线的振动能量传递给第一馈能式电磁阻尼减振器1。由于导线的振动方向随风向改变,并且间隔棒本身也会在风的作用下产生晃动,从而使得间隔棒两个线夹之间的相对运动存在许多不同方向的振动分量。导向杆使得两个线夹之间的振动局限于直线运动,增加了振动稳定性,减小其他方向的振动分量对间隔棒的运动影响。由于外壳体103上安装有第一齿条104和第二齿条119,第一齿条104和第二齿条119将往复振动传递给第一齿轮105与和第二齿轮116,使得往复的直线运动转化为往复的旋转运动。第一齿轮105和第二齿轮116的旋转运动带动齿轮轴117转动,从而带动第一锥齿轮118转动。第一锥齿轮118再带动第二锥齿轮
114转动。从而电机113获得旋转运动,旋转的电机113将产生电能与电磁阻尼力。
[0053] 按照运动方向可以分为压缩行程与拉伸行程。其不同行程的工作流程叙述如下:
[0054] 如图3所示为压缩行程。当处于压缩行程时第一连杆102向右运动,第二连杆110向左运动。从而带动第一齿条104与齿条第二产生向右的相对运动。在第一齿条104和第二齿条119的作用下,第一齿轮105与第二齿轮116逆时针旋转。从而带动第一锥齿轮118逆时针旋转,第二锥齿轮114顺时针旋转。驱动电机113旋转产生电能与阻尼力。
[0055] 如图4所示为拉伸行程。当处于拉伸行程时第一连杆102向左运动,第二连杆110向右运动。从而带动第一齿条104与第二齿条119产生向左的相对运动。在第一齿条104和第二齿条119的作用下,第一齿轮105与第二齿轮116顺时针旋转。从而带动第一锥齿轮118顺时针旋转,第二锥齿轮114逆时针旋转。驱动电机113旋转产生电能与阻尼力。
[0056] 上述基于馈能式电磁阻尼减振器的间隔棒除了能够产生阻尼力外,还能通过控制组件对电磁阻尼力进行调节,从而调节电缆导线的振动频率和幅值;
[0057] 如图8所示,控制组件,包括:电压传感器、整流器、电池以及控制器;
[0058] 电压传感器分别与电机以及所述控制器连接;整流器分别与电机以及所述电池连接;电池还与控制器连接;
[0059] 间隔棒将电缆导线的振动能量转化为电机的旋转运动。其产生的电能进入整流器对电池进行充电,以使得电池可以为电压传感器和控制器供电;电压传感器获取电压信号,将电压信号传输至控制器,控制器根据电压信号进行分析判断,计算出当前电缆导线的振动频率和幅值,然后判断是否需要进行电机负载阻值的调控。
[0060] 具若当前的电缆导线振动频率处于0.08‑3Hz之间,且振动幅值处于5‑300d(d为电缆导线直径)时则进入阻尼调控模式。控制组件中的控制器对电机的负载电阻进行调节,改变电机的电磁阻尼力。
[0061] 其余情况下(例如频率处于3‑150Hz,幅值处于0.01‑1d时),则不对电机产生的电磁阻尼力进行调节。
[0062] 所需调节的负载电阻阻值的计算方式具体如下:
[0063] 首先根据调控目标确定目标阻尼系数,在本发明中间隔棒减振的预期效果为:在振动一周期的幅值减小到上一幅值的1/2。则通过以下公式即可计算出目标阻尼系数:c=ccζ;C为目标阻尼系数,cc为临界阻尼系数(其具体计算方法也是现有的再此不做展开),ζ为阻尼比,在满足振动一周期的幅值减小到上一幅值的1/2这一条件时,阻尼比ζ约等于0.1103(阻尼比的具体计算方法是现有的再此不进行展开),cc=2mlωn;
ml是电缆导线的等效质量(为提前测得的已知值)。ωn为固有频率(为提前计算得到的已知值),Td为阻尼振动周期,是关于频率的一个变量(为提前设置的已知值)。
[0064] 紧接着,根据所采集的电压信号构建实际阻尼的计算表达式:
[0065] 先根据采集的电压信号计算电缆导线的振动频率和振动幅值,计算公式如下:
[0066]
[0067]
[0068] 其中,f为电缆导线的振动频率,tsw为电压波形信号的持续时间,A为电缆导线的振动幅值,t0为电压波形信号的开始时间,t为电压波形信号的结束时间,E(t)为电压信号的瞬时值,ke为电机的反电动势常数,r为与第一齿轮或第二齿轮的半径(在本发明中第一齿轮和第二齿轮的半径相同)。
[0069] 然后计算实际阻尼系数: cr为实际阻尼系数,ω为角频率,Wf,Wi,We分别为减振器摩擦力做功,惯性力做功,电磁阻尼力做功,A为当前时刻导线的振动幅值。分别有如下计算公式:
[0070]
[0071] 其中,Ff表示工作过程中所产生的总摩擦力(提前测量得到的已知值),总摩擦力Ff由2部分构成:库伦摩擦项的摩擦力与粘滞摩擦项的摩擦力。fc表示所有零件工作过程中所产生的库伦擦项的摩擦力的近似值(提前测量得到的已知值),cv表示粘滞摩擦阻尼系数(提前测量得到的已知值), 表示外界对齿条(第一齿条或第二齿条)产生的激励速度。Fi表示减振器等效惯性力(提前测量得到的已知值)。m表示减振器旋转运动件与直线运动件的等效质量(提前测量得到的已知值),a表示减振器旋转运动件与直线运动件的等效加速度,Δx表示计算时间步长所对应产生的齿条(第一齿条或第二齿条)位移,Fe表示等效电磁阻尼力(提前测量得到的已知值),R为所需调控的电阻值,Ri n表示电机的内阻(提前测量得到的已知值),kt表示电机的转矩常数(提前测量得到的已知值),ωM表示电机转子的转速,r表示与齿条(第一齿条或第二齿条)啮合齿轮(第一齿轮或第二齿轮)的半径。
[0072] 其中,电机转子转速ωM,齿条的激励速度 以及减振器旋转运动件与直线运动件的等效加速度a以及时间步长对应产生的齿条位移Δx分别表示为:
[0073]
[0074] 式中:Er为当前时段所采集的实时电压信号,igb为齿轮箱传动比(提前测量得到的已知值), 为上一时刻的齿条激励速度,tstep为相邻两次电压信号采集的时间间隔。
[0075] 最后令cr实际阻尼系数与目标阻尼系数相同,从而得到下述公式:
[0076]
[0077] 求解上述公式即可得到所需调控的电阻值,然后对电机的负载电阻进行控制。通过上述方法调控后的效果示意图见图8,由图8可知,通过上述调控方法可以使得调控后的电缆导线振动幅值削减为调控前1/2左右,效果明显。
[0078] 以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。