[发明专利]一种沙漏型宽幅宽频准零刚度电磁隔振器

说明书

本发明公开了一种沙漏型宽幅宽频准零刚度电磁隔振器，包括沙漏型框架、环形永磁铁部分、环形电磁铁部分、直线限位花键、传感器和紧固件部分；环形线圈骨架固定在框架，且中间无铁芯；环形永磁体安装在环形固定架上，固定架固定在框架；环形电磁铁部分和环形永磁体部分布置在沙漏型框架的中间部分，传感器布置在框架的顶部和底部；限位花键嵌入在沙漏型框架一侧，线圈顶杆与花键配合实现直线限位；沙漏型框架具有宏观拉伸膨胀特性和位移放大效应；本发明利用沙漏型结构的位移放大特性克服了传统准零刚度电磁机构隔振器隔振范围小的缺点，实现了大范围负刚度行程；本发明还提供了隔振器主动负刚度算法，能够实现鲁棒性良好的隔振性能。

技术领域

本发明属于振动控制技术领域，主要涉及一种电磁隔振器，具体涉及一种沙漏型宽幅宽频准零刚度电磁隔振器。

背景技术

在航天航空、精密仪器工程等领域，有害振动会造成设备损坏，影响设备精确性指标，尤其对于低频振动，常规振动控制手段难以实现有效控制。因此，实现宽频带的振动控制具有非常重要的工程意义。隔振一般分为：主动隔振、被动隔振、半主动隔振以及主被动一体化隔振。其中，被动隔振可靠性高，实现简单，然而无法实现良好的低频隔振。因此，主动隔振为低频隔振的主要手段，其中，主动准零刚度隔振技术可实现宽频带良好的隔振效果，且算法实现简单。

结构的宏观负泊松比特性是指，结构具有拉伸膨胀效应，竖向受拉时横向扩张，而竖向受压时横向收缩，通过一定的结构设计可使其产生2-4倍的位移放大效果，在减振方面已经有大量研究。其优点在于抗损伤性能强，断裂韧性高，抗冲击性强。如发明专利(公开号CN 102720785 A)公开了一种具有负泊松比特性的内空型金属橡胶隔振器，负泊松比特性使其可以放大振动时橡胶之间的摩擦行程，从而通过摩擦耗散更多的振动能量，达到更好的阻尼减振的效果。主动准零刚度隔振器一般多用于电磁机构，如实用新型专利(公开号CN202120394291.2)公开了一种改进的电磁式准零刚度隔振平台，其平台结构简单，电磁作动效率高，可保证整个隔振平台始终处于准零刚度状态，隔振频带范围宽。然而，主动准零刚度隔振器用于隔振时准零刚度行程一般比较小，这大大限制了准零刚度隔振器的应用场景。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于，通过利用沙漏型机构位移放大的结构特点和负刚度电磁机构宽频隔振的优点；提出一种沙漏型宽幅宽频准零刚度电磁隔振器；所述隔振器克服了传统准零刚度隔振器位移行程有限的缺点，可实现宽幅宽频隔振，具有可设计性强，刚度可调，结构紧凑，实现算法简单，应用范围广的特点，旨在用于机械/结构的宽幅宽频振动隔离。

本发明的目的是这样实现的：

一种沙漏型宽幅宽频准零刚度电磁隔振器，包括沙漏型框架1、环形电磁铁部分、环形永磁铁部分、直线限位花键部分、上传感器12、下传感器13和紧固件，由不导磁材料制成的沙漏型框架1通过第一紧固螺栓2和第二紧固螺栓11固定在振源和被隔振物体之间；环形电磁铁部分和环形永磁铁部分分布在沙漏型框架1内的中间部分，其中，环形永磁铁部分包括不导磁的环形永磁铁固定框架3和环形永磁铁4，环形永磁铁固定框架3通过第三紧固螺栓7固定在沙漏型框架1的中间部分左侧，环形永磁铁4通过过盈配合固定在环形固定框架3上；环形电磁铁部分包括线圈骨架8和线圈9，线圈骨架8通过第四紧固螺栓10固定在沙漏型框架1的中间部分右侧，线圈9通过减少漏磁的三明治绕线法缠绕在线圈骨架8上，线圈顶部预留有螺纹孔；环形永磁铁4和线圈9形成环形电磁对；直线限位花键部分包括滚珠花键5和花键轴6，滚珠花键5通过外筒的螺纹紧固在沙漏型框架1上，花键轴6通过螺纹连接到线圈骨架8上，通过花键轴6和滚轴花键5的配合限定环形电磁对之间的运动为直线；上传感器12和下传感器13分别布置在沙漏型框架1的上面板内侧和下面板内侧。

所述沙漏型框架1提供支撑刚度，可通过调整斜梁夹角、斜梁厚度来调整沙漏型框架1支撑刚度，达到使用工况要求。

所述沙漏型框架1可设计性强，可通过结构尺寸设计来调整隔振器的尺寸满足工程不同适应性要求，可通过在0°与45°之间调整斜梁夹角来调整位移放大比。