[發明專利]主動電磁負剛度隔微振裝置

有效

• 申請號: 202011189262.9
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112303176B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 崔俊寧;趙亞敏;鄒麗敏;邊星元;程鐘義;黃瑩瑩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F16F15/03
• 分類號: F16F15/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

主動電磁負剛度隔微振裝置屬于精密隔振技術領域，由同軸嵌套雙磁環結構與通電線圈并聯構成。同軸嵌套雙磁環結構利用徑向產生的高幅值正剛度特性實現軸向運動的磁力導向，在軸向實現剛度不可調整的負剛度特性，通電線圈產生精密可控的勵磁磁通實現負剛度值的調整。本發明磁環間隙與負剛度方向垂直，不限制隔振負載的振動幅值及正剛度隔振器的最大形變量；無需額外的導向機構，結構簡單緊湊；線圈中只需較小的電流對偏置磁場進行調節，而無需持續的高能量輸入，系統能耗低。

技術領域

本發明屬于精密隔振技術領域，特別是一種主動電磁負剛度隔微振裝置。

背景技術

環境中的低頻微幅振動干擾已經成為限制精密儀器設備裝調、測試和實驗精度提高的重點問題之一，為精密儀器設備配備低頻隔振器逐漸成為超精密工程領域抑制環境微振動的主要技術手段。主動電磁負剛度隔微振裝置因其無機械摩擦、結構緊湊、易于與主動控制系統集成、能夠動態適應隔振負載質量及激勵頻率變化等特點，廣泛用于與正剛度隔振器并聯構建剛度可調式高靜低動剛度隔振器。

專利號201810299031.X和201810300899.7公開了一種采用電磁負剛度的主被動復合隔振器。該技術方案采用環形永磁體產生靜態偏置磁通；通過檢測傳力桿的輸出位移并反饋給隔振器，主動控制勵磁線圈產生勵磁磁通與偏置磁通疊加，該疊加磁通在環形動子表面與定子表面之間的工作氣隙中產生電磁應力并作用到環形動子上，使環形動子在垂向產生剛度可調的負剛度特性。該技術方案的特征在于：1)永磁體及線圈的布置方式限制了隔振負載的振動幅值及正剛度隔振器的最大形變量，不適用于大型空氣彈簧等具有大浮起高度及振動位移特性的隔振器的低頻隔振；2)需要高精度位移傳感器實現傳力桿位移的精確監控，成本高。

專利號201810371511.2利用三個沿垂向陣列布置的環形電磁線圈與環形電磁鐵構成剛度可調式電磁隔振裝置，該技術方案通過調節環形線圈之間的軸向距離及改變供電電流大小，改變電磁線圈磁場的分布，進而實現剛度可調，提高隔振裝置對不同振源的隔振能力，擴大裝置的使用范圍。該技術方案的特征在于：1)環形電磁線圈間的距離限制了隔振負載的振動幅值及正剛度隔振器的最大形變量，不適于降低大型空氣彈簧等具有大浮起高度及振動位移特性的隔振器的剛度；2)需要精密的導向機構實現沿垂向的單自由度運動，結構復雜、成本高；3)采用電磁線圈產生可調激勵磁場，工作過程中需要持續地給電磁線圈輸入能量以產生電磁力，系統能耗高。

專利號201910634275.3公開了一種基于Stewart平臺準零剛度隔振和能量采集系統，該技術方案利用環形永磁體和電磁鐵沿軸布置提供負剛度，抵消膜片彈簧的正剛度，通過布置在運動電磁鐵周圍的線圈，利用電磁感應收集電能。電磁鐵的引入使得負剛度大小可調，適應隔振負載質量及激勵頻率的變化，隔振頻帶增加，達到更低頻隔振效果。該技術方案的特征在于：1)環形永磁體與電磁鐵沿垂向間隙布置的方式限制了隔振負載的振動幅值及正剛度隔振器的最大形變量，不適用于大型空氣彈簧等具有大浮起高度及振動位移特性的隔振器的低頻隔振。2)采用永磁體與電磁鐵組合的方式實現可調負剛度特性，工作過程中需要持續地給電磁鐵輸入能量以產生與運動位移方向相同的電磁力，系統能耗高；3)水平向的低剛度特性導致準零剛度隔振系統需要精密的導向機構實現沿垂向的單自由度運動，結構復雜、成本高。

綜上，如何通過隔振結構與原理創新，提供一種不限制隔振負載振動幅值及正剛度隔振器最大形變量、能耗低、結構簡單的主動電磁負剛度隔微振裝置以實現不同負載質量、不同激勵頻率下的低頻/超低頻隔振效果，對進一步降低環境微振動干擾對精密儀器設備的裝調、測試和實驗精度的影響具有重大意義。

發明內容