[發明專利]一種多維磁負剛度機構及其構成的多維磁負剛度減振系統

有效

• 申請號: 201811427114.9
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109356962B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 姜偉;陳學東;戴鵬輝;吳九林
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;F16F15/023;F16F15/04;F16F15/06;F16F15/08;F16F6/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尚威;李智

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

二維磁負剛度單元包括至少一個二維負剛度磁組(6)，一維磁負剛度單元包括至少一個一維負剛度磁組(5)；

浮動框架包括直線導軌(41)和永磁體安裝架(42)；永磁體安裝架(42)沿直線導軌(41)做一維直線運動；以主承載方向為Z向建立三維直角坐標系OXYZ，則直線導軌(41)沿Z向布置，二維負剛度磁組(6)的兩個負剛度方向分別沿X向和Y向布置，一維負剛度磁組(5)的負剛度方向沿Z向布置；

二維負剛度磁組(6)包括沿Z向直線排布的兩個二維動磁鐵(62)和位于其間的一個二維定磁鐵(61)；二維定磁鐵(61)和二維動磁鐵(62)均沿Z向充磁，兩個二維定磁鐵(61)充磁方向相同且與二維動磁鐵(62)充磁方向相反；

一維負剛度磁組(5)包括垂直于Z向直線排布的兩個一維定磁鐵(52)和位于其間的一個一維動磁鐵(51)；

直線導軌(41)和兩個一維定磁鐵(52)均固定于安裝基座(1)上，兩個二維定磁鐵(61)均固定于被減振體(3)上；或者，直線導軌(41)和兩個一維定磁鐵(52)均固定于被減振體(3)上，兩個二維定磁鐵(61)均固定于安裝基座(1)上；

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

整個多維磁負剛度機構在Z向上的等效剛度k_z滿足如下關系：

其中，k_ZZ是二維磁負剛度單元在Z向產生的正剛度，k_ZF是一維磁負剛度單元在Z向產生的負剛度；

k_ZF<0<-k_ZF<k_ZZ時，k_z＜0，整個多維磁負剛度機構為三維磁負剛度機構；

k_ZF<0<k_ZZ≤-k_ZF時，k_z≥0，整個多維磁負剛度機構為X向和Y向的二維磁負剛度機構。

2.如權利要求1所述的一種多維磁負剛度機構，其特征在于，包括兩個二維負剛度磁組(6)和一個一維負剛度磁組(5)，兩個二維負剛度磁組(6)沿X向或Y向分布于一維負剛度磁組(5)兩側。

3.如權利要求1所述的一種多維磁負剛度機構，其特征在于，包括一個二維負剛度磁組(6)和兩個一維負剛度磁組(5)，兩個一維負剛度磁組(5)沿X向或Y向分布于二維負剛度磁組(6)兩側。

4.如權利要求1～3任意一項所述的一種多維磁負剛度機構，其特征在于，一維定磁鐵(52)和一維動磁鐵(51)均由多個磁鐵堆疊而成，且在相互堆疊的磁鐵中，相鄰的磁鐵充磁方向相反；兩個一維動磁鐵(51)的同層磁鐵充磁方向相同，且與一維動磁鐵(51)的同層磁鐵充磁方向相反。

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

6.一種多維磁負剛度減振系統，其特征在于，包括：正剛度機構(2)以及如權利要求1～5任意一項所述的多維磁負剛度機構；

正剛度機構(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.如權利要求6所述的一種多維磁負剛度減振系統，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)分別包括金屬彈簧、橡膠結構、金屬-橡膠復合結構、氣體彈簧中的任意一種或多種。

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