[發(fā)明專利]一種多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)及其構(gòu)成的多維磁負(fù)剛度減振系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811427114.9
• 申請(qǐng)日: 2018-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN109356962B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜偉;陳學(xué)東;戴鵬輝;吳九林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F15/02
• 分類號(hào): F16F15/02;F16F15/023;F16F15/04;F16F15/06;F16F15/08;F16F6/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 尚威;李智

1.一種多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括：安裝基座(1)、浮動(dòng)框架(4)、二維磁負(fù)剛度單元和一維磁負(fù)剛度單元；

二維磁負(fù)剛度單元包括至少一個(gè)二維負(fù)剛度磁組(6)，一維磁負(fù)剛度單元包括至少一個(gè)一維負(fù)剛度磁組(5)；

浮動(dòng)框架包括直線導(dǎo)軌(41)和永磁體安裝架(42)；永磁體安裝架(42)沿直線導(dǎo)軌(41)做一維直線運(yùn)動(dòng)；以主承載方向?yàn)閆向建立三維直角坐標(biāo)系OXYZ，則直線導(dǎo)軌(41)沿Z向布置，二維負(fù)剛度磁組(6)的兩個(gè)負(fù)剛度方向分別沿X向和Y向布置，一維負(fù)剛度磁組(5)的負(fù)剛度方向沿Z向布置；

二維負(fù)剛度磁組(6)包括沿Z向直線排布的兩個(gè)二維動(dòng)磁鐵(62)和位于其間的一個(gè)二維定磁鐵(61)；二維定磁鐵(61)和二維動(dòng)磁鐵(62)均沿Z向充磁，兩個(gè)二維定磁鐵(61)充磁方向相同且與二維動(dòng)磁鐵(62)充磁方向相反；

一維負(fù)剛度磁組(5)包括垂直于Z向直線排布的兩個(gè)一維定磁鐵(52)和位于其間的一個(gè)一維動(dòng)磁鐵(51)；

直線導(dǎo)軌(41)和兩個(gè)一維定磁鐵(52)均固定于安裝基座(1)上，兩個(gè)二維定磁鐵(61)均固定于被減振體(3)上；或者，直線導(dǎo)軌(41)和兩個(gè)一維定磁鐵(52)均固定于被減振體(3)上，兩個(gè)二維定磁鐵(61)均固定于安裝基座(1)上；

一維動(dòng)磁鐵(51)和一維動(dòng)磁鐵(62)均固定于永磁體安裝架(42)上，以隨永磁體安裝架(42)一同沿直線導(dǎo)軌(41)做Z向的一維直線運(yùn)動(dòng)；

整個(gè)多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)在Z向上的等效剛度k_z滿足如下關(guān)系：

其中，k_ZZ是二維磁負(fù)剛度單元在Z向產(chǎn)生的正剛度，k_ZF是一維磁負(fù)剛度單元在Z向產(chǎn)生的負(fù)剛度；

k_ZF<0<-k_ZF<k_ZZ時(shí)，k_z＜0，整個(gè)多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)為三維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)；

k_ZF<0<k_ZZ≤-k_ZF時(shí)，k_z≥0，整個(gè)多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)為X向和Y向的二維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括兩個(gè)二維負(fù)剛度磁組(6)和一個(gè)一維負(fù)剛度磁組(5)，兩個(gè)二維負(fù)剛度磁組(6)沿X向或Y向分布于一維負(fù)剛度磁組(5)兩側(cè)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括一個(gè)二維負(fù)剛度磁組(6)和兩個(gè)一維負(fù)剛度磁組(5)，兩個(gè)一維負(fù)剛度磁組(5)沿X向或Y向分布于二維負(fù)剛度磁組(6)兩側(cè)。

4.如權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述的一種多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)，其特征在于，一維定磁鐵(52)和一維動(dòng)磁鐵(51)均由多個(gè)磁鐵堆疊而成，且在相互堆疊的磁鐵中，相鄰的磁鐵充磁方向相反；兩個(gè)一維動(dòng)磁鐵(51)的同層磁鐵充磁方向相同，且與一維動(dòng)磁鐵(51)的同層磁鐵充磁方向相反。

5.如權(quán)利要求4所述的一種多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)，其特征在于，一維負(fù)剛度磁組(6)中用于堆疊的磁鐵均是截面為正方形的長(zhǎng)條矩形體。

6.一種多維磁負(fù)剛度減振系統(tǒng)，其特征在于，包括：正剛度機(jī)構(gòu)(2)以及如權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的多維磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)；

正剛度機(jī)構(gòu)(2)包括X向正剛度組件(21)、Z向正剛度組件(22)和Y向正剛度組件(23)，分別沿X向、Z向和Y向支撐于被減振體(3)和安裝基座(1)之間。

7.如權(quán)利要求6所述的一種多維磁負(fù)剛度減振系統(tǒng)，其特征在于，X向正剛度組件(21)、Z向正剛度組件(22)和Y向正剛度組件(23)分別包括金屬?gòu)椈伞⑾鹉z結(jié)構(gòu)、金屬-橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)、氣體彈簧中的任意一種或多種。

8.如權(quán)利要求7所述的一種多維磁負(fù)剛度減振系統(tǒng)，其特征在于，Z向正剛度組件(22)包括四個(gè)Z向螺旋彈簧，對(duì)稱分布在被減振體(3)和安裝基座(1)之間的四個(gè)角落。