电磁吸隔振系统的制作方法

本发明涉及吸振领域与隔振领域，具体地，涉及一种电磁吸隔振系统，特别是一种电磁吸振与磁致伸缩隔振相结合的多模态振动控制系统。

背景技术：

隔振器可分为被动隔振器、半主动隔振器、主动隔振器。被动隔振器主要依靠被动隔振元件如空气弹簧、橡胶、弹簧等材料特性衰减振动传递，具有较好的高频隔振性能且结构原理简单易于实现，但不利于低频段的振动抑制；主动隔振器通过作动器的控制产生主动力，控制振动响应，适用于超低频和高精度的隔振；将主动和被动隔振技术混合使用形成主被动一体的混合隔振器。

动力吸振器最早出现于1909年，与隔振器相比，动力吸振器的优点在于其可以实现小型轻量化设计、对被控对象原结构破坏小、而同时又具有杰出的制振性能，其在机械振动抑制、建筑制振等领域具有广阔的应用范围。动力吸振器是广泛应用于工程实践中的一种减振技术。其通过在被控主振系的特定部位附加一个具有质量和刚度的子系统即动力吸振器，通过合理地选择动力吸振器的动力参数、结构形式及与主振系的耦合关系，从而改变主振系的振动状态，使能量重新分配，即将主振系上的振动能量转移到动力吸振器上，从而减少或消除主振系的振动。对于通常可以简化为单自由度质量弹簧系统的动力吸振器而言，就是要将附加子系统的质量和刚度调谐至其固有频率与主振系激励频率相同，从而引起动力吸振器发生反共振，使被控主振系的振动能量最大程度地输入到动力吸振器上，达到对被控主振系减振的目的。由于动力吸振器结构简单、减振效果明显、易于实施，因此在工程实践中得到了广泛应用。

动力吸振器最早的工程应用见于1909年frahm在德国邮船上安装的防振水箱，但是当时并没有明确它的基本构造和原理。1928年j.ormondroyd和denhartog通过对单自由度振动系统的研究，提出了利用动力吸振器的阻尼作用降低主振动系统振幅的动力吸振器设计思想，确定了最优阻尼的存在，建立了动力调谐原理。在此基础上，hahnkamm利用振幅曲线上存在两个不受阻尼大小影响的定点现象，推导出了动力吸振器的最优同调频率。随后，brock于1946年推导出了最优阻尼的关系，形成了完整的关于传统的动力吸振器的理论体系。从上世纪中后期开始，人们的研究重点主要是在传统吸振器的基础上，通过改变结构特点、利用特殊材料等来不断寻求适合当今技术发展要求的动力吸振技术。比如，多重动力吸振器、利用记忆合金和磁流变体等智能材料设计的新型吸振器。

现有技术中已有的吸振器、隔振器单独使用难以抑制多模态的振动，吸振器在初级系统谐振频率处效果最明显，而主动隔振器可工作与低频段，但其对谐振较为敏感，共振往往恶化主动隔振器的控制效果。

专利文献cn103615599a提供了一种设备层管道隔振结构，由安装在管道下的管道隔振构件及安装在管道隔振构件与地坪之间的下隔振结构组成。管道隔振构件由管道支承架、弹性吸振垫及上可调式弹簧隔振器组成，管道支承架由弧形钢板、二侧承力钢板及加劲板焊接成的一体式构件；下隔振结构由隔振质量块、支承钢结构、下可调式弹簧隔振器及橡胶减振垫组成，隔振质量块由钢板框架结构、配重形成的一体式构件。据该专利文献自述不仅能有效地控制管道振动的固体结构传播，隔振效率高。而且能根据需要调整隔振结构的高度，保证相关设备、管道的荷载均衡。但是该专利文献提供的结构吸振效果较差，难以满足多模态(如振动方向、频率)环境下的吸隔振要求。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电磁吸隔振系统。

根据本发明提供的电磁吸隔振系统，包含隔振子系统与吸振子系统；

所述隔振子系统包含磁致伸缩隔振机构，所述磁致伸缩隔振机构中相对发生伸缩位移的两端中，其中一端安装至基座平台上，另一端能够接触至振动抑制目标平台上；

所述吸振子系统包含第一电磁吸振器，所述第一电磁吸振器安装在振动抑制目标平台上。

优选地，所述磁致伸缩隔振机构包含磁致伸缩主动驱动装置与位移放大机构；

磁致伸缩主动驱动装置与位移放大机构相连，位移放大机构能够接触至振动抑制目标平台。

优选地，所述隔振子系统还包含位移控制单元，包含以下模块：

第一初级振动位移信息获取模块：获取初级振动子系统的初级振动位移信息；

位移输出指令生成模板：根据初级振动位移信息，生成位移输出指令；

所述位移输出指令用于控制磁致伸缩主动驱动装置的输出位移。

优选地，所述位移放大机构包含以下任一种或任多种结构：

--菱形位移放大结构；

--杠杆位移放大结构；

--存在具有不同横截面大小的两个活塞的液压系统或气压系统。

优选地，所述第一电磁吸振器包含励磁线圈、弹簧钢片、动子质量体以及定子外壳；

弹簧钢片与定子外壳相连并在内部形成容物空间，动子质量体安装至容物空间中，所述励磁线圈安装在动子质量体上。

优选地，多个动子质量体中包含有第一动子质量体与第二动子质量体；

第一动子质量体包含绕线部，所述励磁线圈绕接在绕线部上，第二动子质量体紧固安装至绕线部上。

优选地，所述吸振子系统还包含励磁电流调节单元，包含以下模块：

第二初级振动位移信息获取模块：获取振动抑制目标平台的初级振动位移信息；

惯性力信息生成模块：根据初级振动位移信息，生成惯性力输出信息；

电流输出指令生成模块：根据惯性力输出信息，生成电流输出指令；

所述电流输出指令用于控制通入励磁线圈中的实时电流大小。

优选地，吸振子系统还包含第二吸振器；

第一电磁吸振器安装在振动抑制目标平台的底面上，第二吸振器安装在振动抑制目标平台的侧面上。

优选地，所述基座平台与振动抑制目标平台之间还通过设置的重力平衡弹簧相连。

优选地，振动抑制目标平台上还设置有负载配重与位移传感器。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明将磁致伸缩隔振系统和电磁吸振系统两种振动抑制结构加以结合，同时使用不但可以抑制谐振，且能有效降低低频振动。

2、本发明提供的吸振子系统可同时进行半主动式和主动式两种调谐。

3、本发明的振动抑制频带较宽，可实现多模态振动抑制，且结构简单、易于安装、应用方便。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的电磁吸隔振系统上侧视向下立体图；

图2为本发明提供的电磁吸隔振系统下侧视向下立体图；

图3为设置有水平向吸振器的电磁吸隔振系统结构示意图；

图4为垂向电磁吸振系统结构示意图；

图5为垂向电磁吸振系统剖视图。

图中示出：

振动抑制目标平台1第一动子质量体8

负载配重2第二动子质量体9

重力平衡弹簧3励磁线圈10

基座平台4第一弹簧钢片11

磁致伸缩主动驱动装置5第二弹簧钢片12

位移放大机构6定子外壳13

第一电磁吸振器7第二吸振器14

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2所示，本发明提供的电磁吸隔振系统，包含隔振子系统与吸振子系统；所述隔振子系统包含磁致伸缩隔振机构，所述磁致伸缩隔振机构中相对发生伸缩位移的两端中，其中一端安装至基座平台4上，另一端能够接触至振动抑制目标平台1上；所述吸振子系统包含第一电磁吸振器7，所述第一电磁吸振器7安装在振动抑制目标平台1上。

所述磁致伸缩隔振机构包含磁致伸缩主动驱动装置5与位移放大机构6；磁致伸缩主动驱动装置5与位移放大机构6相连，位移放大机构6能够接触至振动抑制目标平台1。位移放大机构6将磁致伸缩主动驱动装置5输出位移进行放大，可进行更大振幅的振动抑制。所述磁致伸缩主动驱动装置5可以采用磁致伸缩材料件，即随着磁场强度变化而发生变形的结构；也可以采用磁场驱动结构，即通过电磁力驱动位移输出件产生伸出或缩回的运动。优选地，所述磁致伸缩主动驱动装置5还可以采用电致伸缩主动驱动装置代替，进一步优选地，磁致伸缩主动驱动装置5还可以采用记忆合金或者温度敏感材料制成的驱动装置来代替。优选地，振动抑制目标平台1上还设置有负载配重2与位移传感器。优选地，所述基座平台4与振动抑制目标平台1之间还通过设置的重力平衡弹簧3相连，防止振动抑制目标平台1与基座平台4之间发生失衡现象。

所述隔振子系统还包含位移控制单元，包含以下模块：第一初级振动位移信息获取模块：获取初级振动子系统的初级振动位移信息；位移输出指令生成模板：根据初级振动位移信息，生成位移输出指令；所述位移输出指令用于控制磁致伸缩主动驱动装置5的输出位移。将振动抑制目标平台1的振动位移通过传感器测量后，输入位移控制单元，根据当前时刻振动抑制目标平台1的振动位移计算出下一时刻位移放大机构6应该输出的位移，解算后得到主动驱动装置2的输出位移，完成隔振子系统的闭环振动控制。所述位移放大机构6包含以下任一种或任多种结构：菱形位移放大结构；杠杆位移放大结构；存在具有不同横截面大小的两个活塞的液压系统或气压系统。值得注意的是，菱形位移放大结构是利用了其变形时长短轴变化长度不等的特定实现位移放大效果的，本申请所限定的菱形位移放大结构包含了狭义上的菱形形状的位移放大结构，也包含了例如折线形(菱形的一半)、x形、椭圆形等形状的位移放大结构。对于液压系统或气压系统，可以是在同一个液压缸或气压缸中设置两个不同横截面大小的活塞及输出杆，也可以是由多个液压缸串联，或者多个气压缸串联构成。

所述隔振子系统可实现低频、超低频振动控制，但是对谐振抑制效果则大大降低；为了提高振动抑制系统对谐振的抑振性能，本发明将所述吸振子系统4复合设计于隔振系统。如图4、图5所示，所述第一电磁吸振器7包含励磁线圈10、弹簧钢片、动子质量体以及定子外壳13；弹簧钢片与定子外壳13相连并在内部形成容物空间，动子质量体安装至容物空间中，所述励磁线圈10安装在动子质量体上。动子质量体可以理解为具有一定质量的活动部件，动子质量体运动产生的吸振力能够抵消振动抑制目标平台1的振动。优选地，多个弹簧钢片中包含有第一弹簧钢片11与第二弹簧钢片12，动子质量体位于第一弹簧钢片11与第二弹簧钢片12之间。多个动子质量体中包含有第一动子质量体8与第二动子质量体9；第一动子质量体8包含绕线部，所述励磁线圈10绕接在绕线部上，第二动子质量体9紧固安装至绕线部上。通过上述的第一电磁吸振器7的结构，可以实现半主动式调谐方式，通过在动子质量体上安装励磁线圈10，改变动子质量体与定子外壳13间的电磁力实现电磁弹簧功能，改变励磁电流即可改变第一电磁吸振器7的刚度。

为实现主动式调谐方式，所述吸振子系统还包含励磁电流调节单元，包含以下模块：第二初级振动位移信息获取模块：获取振动抑制目标平台1的初级振动位移信息；惯性力信息生成模块：根据初级振动位移信息，生成惯性力输出信息；电流输出指令生成模块：根据惯性力输出信息，生成电流输出指令；所述电流输出指令用于控制通入励磁线圈10中的实时电流大小。主动式调谐通过在传感器测量振动抑制目标平台1的振动位移，计算出第一电磁吸振器7应该输出的惯性力，经励磁电流调节单元中预先设定的“力-电流”模型计算出励磁线圈10中应该输出的实时动态控制电流，完成闭环主动振动控制。

如图3所示，吸振子系统还包含第二吸振器14；吸振子系统可进行群式子系统设计，将多个第二吸振器14设计安装于振动抑制目标平台1，合理布置各第二吸振器14的安装位置，并使其与振动抑制目标平台1的各有害振动模态相匹配，可完成多模态振动抑制。优选地，第一电磁吸振器7安装在振动抑制目标平台1的底面上，第二吸振器14安装在振动抑制目标平台1的侧面上，这样，第一电磁吸振器7、第二吸振器14分别形成了垂向电磁吸振器、水平向吸振器。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。