[发明专利]一种三自由度电磁吸振俘能器

说明书

本发明属于超精密减振领域，并具体公开了一种三自由度电磁吸振俘能器，包括共振装置、张力装置和俘能装置，其中，所述共振装置包括壳体以及设于壳体内部的共振单元和第一永磁体，所述壳体的内表面布置有与所述俘能装置相连的导电线圈，所述共振单元共设有两组，分设于第一永磁体的两侧，每组共振单元均包括第二永磁体和两根柔性连接件，两根柔性连接件的一端与第二永磁体相连，另一端穿过壳体与所述张力装置相连，所述第一永磁体通过第二柔性连接件与两组共振单元中的第二永磁体相连。本发明可实现三个自由度的吸振俘能，具有对微小振动响应快、俘能效率高和固有频率可调节的优点。

技术领域

本发明属于超精密减振领域，更具体地，涉及一种三自由度电磁吸振俘能器。

背景技术

机械振动对机械设备的性能有重要影响，故需要隔离机械设备中振动的传递，消除振动。通常可通过主动控制法以及被动隔振法进行振动消除，主动控制法是指通过施加和振动信号反相位的振动来达到振动消除的目的，此种方式存在控制结构和控制算法复杂，需要额外输入能量，控制稳定性差的问题。被动隔振法是通过结构的阻尼和反共振特性抑制振动的传递，主要应用于隔绝振动的传递，被动隔振中的动力吸振器利用共振系统吸收物体的振动能量以减小物体振动的设备，不需要额外的能力输入，且可通压电、静电或电磁感应的换能机制将机械能转化为电能为微电子设备供电，是近年来研究的热点。

通常机械振动系统存在数个甚至是时变的振动频率，且振动也存在于多个方向。由于吸振器的固有频率需要在激振频率附近才能引起共振达到最佳的吸振俘能效果，这就要求吸振器具有多个固有频率，且具有调节固有频率的功能以实现复杂振动环境下的高效吸振俘能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三自由度电磁吸振俘能器，其通过对关键组件如共振装置的结构以及其与其他组件之间的具体装配关系进行研究和设计，相应的可实现三个自由度的吸振俘能，具有对微小振动响应快、俘能效率高和固有频率可调节的优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种三自由度电磁吸振俘能器，包括共振装置、张力装置和俘能装置，其中，所述共振装置包括壳体以及设于壳体内部的共振单元和第一永磁体，所述壳体的内表面布置有与所述俘能装置相连的导电线圈，所述共振单元共设有两组，分设于第一永磁体的两侧，每组共振单元均包括第二永磁体和两根第一柔性连接件，两根第一柔性连接件的一端与第二永磁体相连，另一端穿过壳体与所述张力装置相连，所述第一永磁体通过第二柔性连接件与两组共振单元中的第二永磁体相连。

作为进一步优选的，所述第二永磁体安装在磁体安装座内，两组共振单元中的四根第一柔性连接件的长度相等且等高平行布置。

作为进一步优选的，所述第一永磁体为环形永磁体，且沿轴向磁化，该环形永磁体内嵌套有直线轴承，所述第二柔性连接件从直线轴承穿过，两端分别穿过两个磁体安装座后与张紧力装置相连。

作为进一步优选的，作为进一步优选的，所述第二永磁体为环形永磁体，沿轴向磁化，其与第一永磁体对面同极性布置。

作为进一步优选的，所述导电线圈沿永磁体的振动方向成对布置，该导电线圈的线圈匝数可调。

作为进一步优选的，所述壳体为正方体结构，正方体结构的六个内表面上均安装有导电线圈，每个导电线圈的两端均连接有俘能装置，其中，壳体上下左右内表面上的四个导电线圈分布在垂直于第一永磁体轴线的中间切面上，且左右两导电线圈关于第一永磁体的中心对称布置，上下两导电线圈关于第一永磁体的中心对称布置，壳体前后内表面上的两个导电线圈的中心连线和第二永磁体9的轴线重合。

作为进一步优选的，所述张力装置包括螺柱和螺母，该螺柱的一端打孔用于固定第一柔性连接件或第二柔性连接件，另一端由螺母固定，通过螺母调节螺柱的伸缩。

作为进一步优选的，所述第一柔性连接件和第二柔性连接件为钢丝绳或细长杆件。