[發明專利]一種剛度可控的正應力電磁式振動平臺及控制方法

有效

• 申請號: 201711257093.6
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108144829B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 張豐;徐明龍;馬國亮;田征
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B06B1/08
• 分類號: B06B1/08;G01B7/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種剛度可控的正應力電磁式振動平臺，其特征在于：包括振動平臺(1)、底座(2)和連接振動平臺(1)與底座(2)的懸臂梁支撐結構(3)，還包括固定在振動平臺(1)與底座(2)之間的正應力電磁作動器(4)以及監測振動平臺(1)振動位移的電容式位移傳感器(5)；所述四個正應力電磁作動器(4)圍繞十字形質量塊(10)呈對角兩兩分布，十字形質量塊(10)中心通過螺紋安裝有作動桿(11)，作動桿(11)與振動平臺(1)通過彈簧(13)連接，彈簧(13)上端連接與振動平臺(1)通過螺紋連接的預緊裝置(14)，作動桿(11)外套有固定在振動平臺(1)下端的導向套筒(12)，作動桿(11)和導向套筒(12)限制振動平臺(1)只能沿豎直方向運動；振動平臺(1)四周的懸臂梁支撐結構(3)限制振動平臺(1)在水平方向的自由度；

所述正應力電磁作動器(4)包括C形固定鐵芯(6)、勵磁繞組線圈(7)、永磁鐵(8)和運動鐵芯(9)；勵磁繞組線圈(7)纏繞在C形固定鐵芯(6)的上下兩端，永磁體(8)水平安裝在C形固定鐵芯(6)的中間，與C形固定鐵芯(6)保持同一平面；運動鐵芯(9)與永磁體(8)通過橡膠墊塊連接并位于C形固定鐵芯(6)的開口處，并與C形固定鐵芯(6)開口處兩端構成氣隙(15)，運動鐵芯(9)的外端與C形固定鐵芯(6)開口處上下端面平齊。

2.根據權利要求1所述的一種剛度可控的正應力電磁式振動平臺，其特征在于：所述底座(2)上通過螺栓固定安裝電容式位移傳感器(5)。

3.根據權利要求1所述的一種剛度可控的正應力電磁式振動平臺，其特征在于：所述永磁鐵(8)可采用釹鐵硼材料，所述運動鐵芯(9)采用軟磁材料。

4.根據權利要求1所述的一種剛度可控的正應力電磁式振動平臺，其特征在于：所述十字形質量塊(10)、作動桿(11)、導向套筒(12)和懸臂梁支撐結構(3)均采用硬鋁合金材料。

5.權利要求1至4任一項所述的一種剛度可控的正應力電磁式振動平臺的控制方法，其特征在于：給正應力電磁作動器(4)輸入電流信號，通電的勵磁繞組線圈(7)會產生勵磁磁場，該勵磁磁場方向隨電流方向變化；勵磁繞組線圈(7)產生的勵磁磁場疊加到永磁鐵(8)產生的直流偏置磁場，通過C形固定鐵芯(6)與運動鐵芯(9)之間的氣隙(15)形成磁路，產生的電磁正應力作用到運動鐵芯(9)上，并沿電磁正應力方向運動產生作動位移；改變勵磁繞組線圈(7)中的電流方向，即改變電磁正應力方向，使運動鐵芯(9)反向運動；運動鐵芯(9)的輸出位移通過十字形質量塊(10)傳遞到作動桿(11)，與作動桿(11)通過彈簧(13)相連接的振動平臺(1)會產生振動位移；由于作動桿(11)與彈簧(13)串聯連接，通過電容式位移傳感器(5)監測振動平臺(1)的振動位移，并經過處理并反饋給正應力電磁作動器(4)，使得正應力電磁作動器(4)產生與振動平臺(1)的位移成正比例的輸出力，實現了系統彈性力可控并對彈簧(13)的剛度補償，使得振動平臺(1)總體等效剛度可控；由于正應力電磁作動器(4)產生的作動位移為微米量級，因此振動位移調節分辨率能夠達到微弧度級，并且系統剛度可控。