一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器

本发明涉及准零刚度隔振器，特别涉及一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器。

背景技术：

1、在精密加工等领域，微小的振动会严重影响机械设备的正常运转，目前常用的隔振技术是以阻断振动传播的形式达到减振降噪的目的，而传统的被动隔振器难以兼顾低隔振频率及高承载力。

2、为解决低频、超低频隔振的需求，引入负刚度结构理论，构建准零刚度隔振器。但现有准零刚度隔振器存在结构复杂、部件耦合性强、难以进行拆卸等缺点。此外，准零刚度隔振器利用电磁弹簧作为负刚度结构，电磁弹簧的长时间运转可能造成较大的系统能耗。针对以上问题，以下提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，具有能够有效降低系统能耗，增加隔振器工作的稳定性，结构便于拆卸，降低维护成本的优点。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，包括

4、支撑架结构，所述支撑架结构包括上托板和下托板，所述下托板置于外部基座上；

5、空气弹簧结构，所述空气弹簧结构包括空气弹簧、上盖板、上盖板保护板、下盖板和下盖板保护板，所述上盖板与上盖板保护板固定连接，所述下盖板与下盖板保护板高度连接，所述空气弹簧位于上盖板与下盖板之间，且分别与两块盖板连接，所述上盖板及上盖板保护板均与上托板固定连接，所述下盖板及下盖板保护板均与下托板固定连接；

6、电磁弹簧结构，所述电磁弹簧结构包括外置永磁体、电磁弹簧磁极以及连接装置，所述电磁弹簧磁极包括线圈、e形硅钢片和硅钢片保护片，所述线圈缠绕于e形硅钢片上，形成电磁弹簧磁极，所述电磁弹簧磁极与外置永磁体的磁极方向相反，以产生相斥电磁力，并使电磁力作用于支撑架结构上，从而实现主动隔振，所述外置永磁体可通过外置磁极反转实现电磁弹簧系统正负刚度的改变；

7、自补偿结构，所述自补偿结构包括若干机械弹簧，所述机械弹簧与e形硅钢片相连接。

8、作为优选，所述空气弹簧为倒立放置，以使其充气口位于基座端。

9、作为优选，所述电磁弹簧结构设置有三个或三个以上，所述电磁弹簧结构对称设置于空气弹簧四周。

10、作为优选，所述电磁弹簧磁极上连接有上连接杆和下连接杆，所述电磁弹簧磁极通过上连接杆与上托板固定连接，所述电磁弹簧磁极通过下连接杆与下托板固定连接，以实现若干电磁弹簧磁极在竖直位置上保持一致，通过选用所述连接杆的长度，以实现电磁弹簧磁极与外置永磁体径向相对位置的改变。

11、作为优选，所述机械弹簧的设置数量为奇数时，其中一组或奇数组的机械弹簧位于e形硅钢片中心线上，其余偶数组的弹簧上下对称分布；所述机械弹簧当布置数目为偶数时，若干所述机械弹簧以e形硅钢片中心为中心线，上下对称分布。

12、本发明的有益效果为：

13、1、本发明提供了一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，构建准零刚度隔振系统，弥补传统被动隔振器无法兼顾高静态承载能力和低固有频率的缺陷，大大提高了隔振器的隔振性能，具有较好的低频隔振效果。

14、2、本发明专利采用外置电磁弹簧的结构，分离式结构便于隔振器拆卸和隔振器系统故障检测，节省设备维修成本。

15、3、本发明专利采用机械弹簧作为准零刚度隔振系统的自补偿机构，系统负刚度的自补偿机制可减少电磁弹簧结构的工作时间，降低电磁弹簧结构工作能耗。

16、4、本发明专利采用磁气混合隔振系统，主被动隔振结合具有较强的能控性及较好的低频隔振效果，工作可靠，系统的稳定性强。

技术特征：

1.一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，其特征在于，所述空气弹簧(11)为倒立放置，以使其充气口位于基座端。

3.根据权利要求2所述的一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，其特征在于，所述电磁弹簧结构(2)设置有三个或三个以上，所述电磁弹簧结构(2)对称设置于空气弹簧(11)四周。

4.根据权利要求1所述的一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，其特征在于，所述电磁弹簧磁极(22)上还设有连接装置(23)，所述连接装置(23)包括上连接杆(237)和下连接杆(238)，所述电磁弹簧磁极(22)通过上连接杆(237)与上托板(41)固定连接，所述电磁弹簧磁极(22)通过下连接杆(238)与下托板(42)固定连接，以实现若干电磁弹簧磁极(22)在竖直位置上保持一致，通过选用所述连接杆的长度，以实现电磁弹簧磁极(22)与外置永磁体(21)径向相对位置的改变。

5.根据权利要求4所述的一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，其特征在于，所述连接装置(23)还包括托子(235)和滑道(236)，所述滑道(236)与支撑架结构(4)焊接固定，所述托子(235)位于滑道(236)内，且与滑道(236)滑动连接，所述电磁弹簧磁极(22)与托子(235)的上端面固定连接，所述电磁弹簧磁极(22)通过托子(235)与滑道(236)滑动配合。

6.根据权利要求1所述的一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，其特征在于，所述机械弹簧(31)的设置数量为奇数时，其中一组或奇数组的机械弹簧(31)位于e形硅钢片(221)中心线上，其余偶数组的弹簧上下对称分布；所述机械弹簧(31)当布置数目为偶数时，若干所述机械弹簧(31)以e形硅钢片(221)中心为中心线，上下对称分布。

7.根据权利要求1所述的一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，其特征在于，所述硅钢片保护片包括硅钢片保护片一(222)和硅钢片保护片二(223)，两片所述硅钢片保护片分别固定在e形硅钢片(221)的两侧。

技术总结
本发明公开了一种分离式自补偿准零刚度磁气混合隔振器，包括空气弹簧结构、电磁弹簧结构、自补偿结构以及支撑架结构，空气弹簧通过上下盖板及其保护盖板与支撑架结构的上下托板连接，为系统正刚度元件；电磁弹簧结构是系统负刚度元件；自补偿结构利用机械弹簧实现系统的初始负刚度；支撑架结构为系统稳定运行提供了条件。本申请可根据不同的负载情况，合理配置空气弹簧刚度，电磁弹簧刚度，自补偿结构刚度，减小系统能耗，同时分离式结构便于拆卸，降低维护成本，通过支撑元件增强了系统可靠性。构建准零刚度隔振器，作为一种典型非线性隔振器，可满足“高静低动”的准零刚度需求，大大提高了系统的隔振性能。

技术研发人员：宋春生,韩雨润,江友亮,王鹏,马欣
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14