[发明专利]一种采用电磁负刚度的主被动复合隔振器及控制方法

说明书

一种采用电磁负刚度的主被动复合隔振器及控制方法，该隔振器包括外壳、传力杆、十字梁弹簧片、环形动子、永磁体、定子、固定铁芯、工作气隙、线圈骨架和励磁线圈；永磁体产生静态偏置磁通；给励磁线圈通电产生励磁磁通与偏置磁通叠加，该叠加磁通在环形动子表面与定子表面之间的工作气隙中产生电磁应力并作用到环形动子上，使环形动子沿竖直方向运动，与环形动子连接的传力杆也沿竖直方向运动；十字梁弹簧片将传力杆与上外壳连接，十字梁弹簧片将传力杆与下外壳连接；通过检测传力杆的输出位移并反馈给隔振器，实现主动闭环控制；本发明能够实现微振动主被动隔振控制。

技术领域

本发明涉及隔振技术领域，具体涉及一种采用电磁负刚度的主被动复合隔振器及控制方法。

背景技术

振动隔振装置被广泛应用于航天航空，超精密机械制造，微机电工程，光学系统等领域。传统的隔振装置只有当扰动频率大于隔振装置共振频率的倍时才能有效的抑制振动。因此为了提高隔振器的隔振性能，扩大隔振器工作频带范围，就必须降低隔振装置的共振频率。一般通过降低隔振装置的系统刚度或增加系统质量来实现共振频率的降低。但是，降低系统刚度会使得系统静变形增大，增加系统质量易受空间环境限制，因此可采用负刚度机构与正刚度并联连接实现共振频率降低，从而提高隔振装置的工作频带范围。但是此类负刚度机构设计完成后，刚度可控性较低，无法灵活适应隔振对象的扰动变化。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用电磁负刚度的主被动复合隔振器及控制方法，通过主动控制的方式，实现正负刚度并联连接，降低隔振器共振频率，具有较高的隔振频带范围以及良好的刚度可控性。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用电磁负刚度的主被动复合隔振器，包括上外壳1、下外壳2和传力杆3，上十字梁弹簧片4将传力杆3与上外壳1连接，下十字梁弹簧片12将传力杆3与下外壳2连接；所述上十字梁弹簧片4和下十字梁弹簧片12与上外壳1和下外壳2分别通过螺栓连接；传力杆3上端穿过上十字梁弹簧片4中间的通孔，传力杆3下端穿过下十字梁弹簧片12中间的通孔，分别用螺帽固定；所述上外壳1和下外壳2内分别安装结构相同的励磁装置，即上端励磁装置和下端励磁装置；当传力杆3受力时与上外壳1和下外壳2相对运动。

所述上端励磁装置包括同轴心布置的上端定子8-1、上端线圈9-1和上端骨架10-1；上端线圈9-1缠绕在上端骨架10-1上，上端骨架10-1安装在上端定子8-1上；所述下端励磁装置包括同轴心布置的下端定子8-2、下端线圈9-2和下端骨架10-2；下端线圈9-2缠绕在下端骨架10-2上，下端骨架10-2安装在下端定子8-2；上端定子8-1与下端定子8-2分别安装在环形固定铁芯7的上下两侧；环形永磁体6被等分成8块，固定于环形固定铁芯7内侧的凹槽中，且环形永磁体6的外环面与环形固定铁芯7的内环面相接触，环形动子5安装在上端定子8-1与下端定子8-2之间，并通过橡胶垫片13与环形永磁体6保持水平固定连接；环形动子5的上表面与上端定子8-1的下表面之间形成上端工作气隙11-1，环形动子5的下表面与下端定子8-2的上表面之间形成下端工作气隙11-2；上端励磁装置和下端励磁装置与环形动子5、环形永磁体6和环形固定铁芯7均采用同轴心布置。

所述上外壳1、下外壳2、传力杆3、上十字梁弹簧片4和下十字梁弹簧片12均采用硬铝合金材料。

所述上外壳1与下外壳2采用螺栓固定连接。

所述环形永磁铁6采用钕铁硼材料，沿环向内侧面为N极，外侧面为S极；所述环形动子5、固定铁芯7和定子8采用电工纯铁材料。

所述传力杆3与环形动子5采用螺纹连接。