[發明專利]主被動一體式電磁隔振裝置

有效

• 申請號: 201410360150.3
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104179868A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 曹登慶;池維超;羅德堃;聶一帆;唐介;于開平;黃文虎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F16F6/00
• 分類號: F16F6/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 王大為

技術領域

本發明涉及一種電磁隔振裝置，具體涉及一種空間飛行器在軌運行階段對飛行器及有效載荷間的振動傳遞加以隔離的電磁隔振裝置。

背景技術

空間飛行器通常裝載有對微振動極為敏感的高精度遙感及探測設備，要求支撐平臺具有穩定的力學環境。而飛行器搭載的動力設備和有效載荷及儀器設備的振動干擾及各種擾動因素引起的航天器結構的動力學響應的振動加速度將會引起飛行器微振動，影響有效載荷的指向精度、穩定度和成像質量。如太空中10微米的振動相當于地面上500km的距離誤差。為避免空間飛行器承載的有效載荷由于受外力作用造成的振動導致無法正常工作，通常在飛行器及有效載荷之間加上隔振裝置，盡可能隔離飛行器上各種運動部件的振動向有效載荷的傳遞。這種情況下加以隔振器就有了非常重大的意義。傳統的被動隔振器通常體積較大，對低頻振動的隔離效果欠佳；主動隔振器效果較好，但是存在著可靠性低等問題，一旦控制系統出現故障，隔振器就會完全失效。

綜上，被動隔振器積較大、對低頻振動的隔離效果欠佳以及主動隔振器可靠性低。

發明內容

本發明為解決被動隔振器存在積較大、對低頻振動的隔離效果欠佳以及主動隔振器存在可靠性低的問題，進而提供了一種主被動一體式電磁隔振裝置。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

本發明的主被動一體式電磁隔振裝置包括永磁體、下磁軛、外磁軛、上磁軛、上蓋、下圓筒、直線軸承、板狀彈簧、線圈、線圈架、螺柱、圓柱導軌和兩個上圓筒；外磁軛為筒狀，下磁軛固裝在外磁軛的下端面上，永磁體位于下磁軛的上端面上，直線軸承豎直設置在永磁體上端面上，上磁軛位于永磁體上端面上且套裝在直線軸承上，板狀彈簧設置在兩個上圓筒之間，上圓筒、下圓筒依次設置在外磁軛的上端面上，上蓋設置在板狀彈簧的上方，線圈架呈倒置圓桶狀，螺柱的下端穿過板狀彈簧的中心孔且與線圈架螺紋連接，螺柱的中部通過螺母螺紋連接，所述螺母位于板狀彈簧的上端面上，圓柱導軌的上端面固裝在螺柱的下端面上，圓柱導軌的下部位于直線軸承內，上磁軛與外磁軛之間形成環形間隙，線圈架的下部纏繞有線圈，線圈位于環形間隙處。

本發明的有益效果是：

本發明的主被動一體式電磁隔振裝置的線圈架為圓筒結構，線圈架與線圈一起作為動子的一部分沿軸向移動，環形間隙處徑向分布均勻磁場，線圈架在做切割磁感線運動時，線圈架內部會產生感應渦電流，渦電流同時受到反抗相對運動的磁力，即產生阻尼作用；同時線圈架還承擔纏繞線圈的作用，與被動隔振器相比，大大減少了隔振裝置的體積；

本發明的主被動一體式電磁隔振裝置與主動隔振器相比，本發明的被動阻尼可在主控執行器失效時將其支撐剛度引入的一階固有頻率的幅值控制在較低水平，大大增強了系統的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明的主被動一體式電磁隔振裝置的主視剖視圖，圖2是具體實施方式一中板狀彈簧9的俯視圖，圖3是具體實施方式7中上蓋22的主視剖視圖，圖4是本發明的主被動一體式電磁隔振裝置的硬件系統構成圖，圖5是基于狀態觀測器的狀態反饋控制系統流程圖。

具體實施方式

具體實施方式一：如圖1～4所示，本實施方式的主被動一體式電磁隔振裝置包括永磁體1、下磁軛3、外磁軛4、上磁軛5、上蓋22、下圓筒8、直線軸承2、板狀彈簧9、線圈21、線圈架6、螺柱11、圓柱導軌16和兩個上圓筒12；外磁軛4為筒狀，下磁軛3固裝在外磁軛4的下端面上，永磁體1位于下磁軛3的上端面上，直線軸承2豎直設置在永磁體1上端面上，上磁軛5位于永磁體1上端面上且套裝在直線軸承2上，板狀彈簧9設置在兩個上圓筒12之間，上圓筒12、下圓筒8依次設置在外磁軛4的上端面上，上蓋22設置在板狀彈簧9的上方，線圈架6呈倒置圓桶狀，螺柱11的下端穿過板狀彈簧9的中心孔且與線圈架6螺紋連接，螺柱11的中部通過螺母19螺紋連接，所述螺母19位于板狀彈簧9的上端面上，圓柱導軌16的上端面固裝在螺柱11的下端面上，圓柱導軌16的下部位于直線軸承2內，上磁軛5與外磁軛4之間形成環形間隙，線圈架6的下部纏繞有線圈21，線圈21位于環形間隙處。

螺母19用于固定線圈架6；

本發明的永磁體1、下磁軛3、外磁軛4、上磁軛5、線圈21和線圈架6構成電磁執行器，即主動執行器。漆包線圈均勻纏繞在線圈架6上，導線中電流的方向近似地與磁感線方向和線圈運動方向兩兩垂直。當線圈中有電流通過時，根據安培力原理，線圈會受到與電流成正比、電流方向與執行器中軸線平行的電磁力，通過控制電流的大小即可實現對作動力的實時控制。