【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于精密隔振，特別是大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置。
技術介紹
1、在精密儀器設備的裝調、測試和實驗過程中，環境中的低頻微幅振動干擾成為影響研究效果的重點問題之一，為精密儀器設備配備低頻隔振平臺逐漸成為精密工程領域抑制環境微振動的主要技術手段。阻尼是決定隔振效果的核心參數之一，直接影響隔振平臺對不同頻率振動的作用效果。具體而言，高阻尼有助于降低隔振平臺在低頻至諧振頻率區間內的振動增益，相反，低阻尼則能有效促進隔振平臺對高頻振動的快速衰減。這意味著，針對不同頻率的振動，實現有效衰減所需的阻尼值是不同的。然而，現有隔振平臺的阻尼系數在幅頻特性上保持恒定，這限制了其在多樣頻率振動環境下的適應性和有效性。因此，如何有效調控隔振平臺的阻尼系數，成為了提升隔振性能亟待解決的關鍵問題。
2、現有阻尼調控裝置的研究主要集中在小型光學隔微振平臺和器件上，這些平臺和器件的質量通常在千克至百千克以內，鮮超過噸級；當面向百噸級及以上大型精密隔微振平臺的阻尼調控需求時，這些裝置難以提供足夠高的阻尼力來有效調節阻尼系數，致使大型平臺的阻尼系數趨于固定不變。另外，現有阻尼調控裝置的阻尼系數在幅頻特性上同樣展現出恒定不變的特點，僅能略微提升大型精密隔微振平臺的阻尼系數，而無法根據激勵頻率的變化動態調整阻尼，從而無法在多頻振動環境中實現高性能隔振。
3、專利號cn202210957290.3公開了一種齒形流道的磁流變阻尼器，齒形活塞采用仿齒輪設計，勵磁線圈均布三組纏繞在活塞缸內層以增大磁通利用率。專利號c
4、哈爾濱工業大學崔俊寧教授提出了一種超低頻空氣彈簧隔振器(1.“基于電磁負剛度結構的空氣彈簧隔振器”，zl202010605223.6；2.基于垂直磁化磁環負剛度結構的超低頻隔振器，zl202010605241.4；3.基于軸向磁化磁環負剛度結構的超低頻空氣彈簧隔振器，zl202010606309.0；4.基于負剛度磁彈簧的大承載超低頻空氣彈簧隔振器，zl202010605236.3)，該裝置可利用徑向反向磁化、軸向同向磁化或垂直磁化的內磁環與外磁環實現負剛度特性，并利用節流孔及內、外磁環相對運動產生的電渦流實現阻尼效果。在上述方案中，內、外磁環均為沿某一方向均勻磁化的永磁體，其勵磁磁場具有對稱性。實際應用中，僅一側磁場實現阻尼特性，而另一側磁場處于閑置狀態，磁場利用率較低。
5、廣西科技大學提出了一種電磁饋能與磁流變液復合的阻尼器(1.“一種電磁饋能式階梯型磁流變阻尼器”，cn202310051772.7；2.“一種雙筒嵌入式混合電磁饋能阻尼器”，cn202210120495.6；3.“一種混合式饋能電磁阻尼器”，cn202210120558.8；4.“一種混合式電磁饋能阻尼器”，cn202210120502.2)，通過在缸體內側與活塞頭間設置階梯形磁流變液阻尼間隙，增加了有效阻尼通道長度；同時復合由哈爾伯奇永磁陣列與線圈構成的電磁饋能阻尼結構，提升阻尼幅值，并實現對阻尼的調節。北京理工大學提出了一種阻尼旋轉定位彈簧(1.“一種基于多個halbach永磁陣列的電渦流阻尼磁力彈簧”，cn201610855716.9；2.“一種電渦流阻尼磁力彈簧”，cn201610857360.2)，利用多個同軸嵌套的哈爾伯奇永磁陣列面對面產生的磁場及其背面的漏磁，實現了磁性彈簧的高定位剛度與高速切換。該技術方案的特點在于：1)對于構成阻尼旋轉定位彈簧的哈爾伯奇永磁陣列，其產生的勵磁磁場具有顯著不均衡性，可顯著提升磁場利用率。2)利用halbach永磁陣列構建電渦流阻尼件，僅對旋轉運動具有阻尼效果，而無法隔離大型精密儀器設備所處環境中的低頻微幅振動干擾。3)阻尼無法根據外部激勵頻率的動態變化實時調整，限制了其在不同工況下提供最佳隔振效果的能力。
6、綜上，如何通過結構與原理創新，開發自適應激勵頻率變化的大型精密隔微振阻尼調控裝置，在不改變其大承載的條件下，對低頻微振動激勵產生高阻尼特性，高頻微振動激勵產生低阻尼特性，有效消除或衰減環境中各類頻率的微振動干擾，保證精密儀器設備工作環境最優。這一創新不僅標志著精密儀器設備工作環境優化技術的新飛躍，更將直接推動其工作精度邁向新高度，滿足當今乃至未來科研與工業領域對高精度、高穩定性設備的迫切需求。
技術實現思路
1、本專利技術的核心目標旨在解決環境振動干擾對精密儀器設備研究效果的不利影響，鑒于目前對大型精密隔微振阻尼調控機構研究不足且無法自適應激勵頻率變化的問題，提出大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置。此裝置利用4n(n≥1，n∈n+)層沿軸向陣列布置、相鄰層間垂直磁化的等截面磁環構成的內永磁陣列、外永磁陣列同軸嵌套形成高磁密勵磁磁場，當導體板相對高磁密勵磁磁場運動時產生高阻尼特性；此外，通過精密調控同軸嵌套于導體板外側的線圈中通電電流的大小與方向，即時響應外部激勵頻率的變化，動態調整阻尼力大小，確保在低頻微振動激勵時呈現高阻尼特性，高頻微振動激勵時呈現低阻尼特性，進而在不同工況下均能提供最佳的隔振效果。這種主被動復合式阻尼調控策略，不僅增強了大型精密隔微振的適應性和穩定性，還顯著提升了其在復雜振動環境下的隔振性能，從而確保各類精密儀器設備在最優的工作環境中運行，進而推動其精度與性能的進一步提升。
2、本專利技術的技術解決方案是：
3、大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，可精準適應激勵頻率的變化，實時產生可調高阻尼特性，從而實現百噸級以上大型精密隔微振對不同頻率微振動干擾的有效隔離，其特征在于包括負載平臺、垂直磁化空間電磁陣列與大型氣浮隔微振器，所述大型氣浮隔微振器包括上蓋板、彈性膜、氣罐與壓縮氣體，上蓋板與負載平臺固定連接，與彈性膜、氣罐構成密閉氣室，密閉氣室內通入壓縮氣體；所述垂直磁化空間電磁陣列包括內永磁陣列、內磁陣列固定件、內永磁陣列蓋板、外永磁陣列、外磁陣列固定件、導體板與本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，可精準適應激勵頻率的變化，實時產生可調高阻尼特性，從而實現百噸級以上大型精密隔微振對不同頻率微振動干擾的有效隔離；其特征在于包括負載平臺(8)、垂直磁化空間電磁陣列(9)與大型氣浮隔微振器(10)，所述大型氣浮隔微振器(10)包括上蓋板(11)、彈性膜(12)、氣罐(13)、與壓縮氣體(7)，上蓋板(11)與負載平臺(8)固定連接，與彈性膜(12)、氣罐(13)構成密閉氣室，密閉氣室內通入壓縮氣體(7)；所述垂直磁化空間電磁陣列(9)包括內永磁陣列(2)、內磁陣列固定件(3)、內永磁陣列蓋板(14)、外永磁陣列(4)、外磁陣列固定件(5)、導體板(6)與線圈(15)，內永磁陣列(2)、導體板(6)與外永磁陣列(4)同軸嵌套，并由軸心沿半徑向外依次等間隙排布；內磁陣列固定件(3)為倒T形截面的圓柱體結構，其底部固定、頂端與負載平臺(8)保持一定間隙；內永磁陣列(2)同軸緊密配合、固定安裝在內磁陣列固定件(3)的外側面，其頂端通過內永磁陣列蓋板(14)壓緊固定；導體板(6)為外圓柱面沿圓周設置深槽的環形圓柱體，其頂端與負載平
2.根據權利要求1所述的大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，其特征在于：所述垂直磁化空間電磁陣列(9)與大型氣浮隔微振器(10)相鄰間隙排布或垂直磁化空間電磁陣列(9)同軸嵌套固定安裝在大型氣浮隔微振器(10)的氣罐(13)內。
3.根據權利要求1所述的大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，其特征在于：所述內永磁陣列(2)與外永磁陣列(4)的層數滿足4n，其中n≥1，n∈N+。
4.根據權利要求1所述的大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，其特征在于：所述導體板(6)為銅、鋁、鐵、鎳等高電導率和高磁導率金屬材料。
5.根據權利要求1與4所述的大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，其特征在于：所述導體板(6)外圓柱面陣列的深溝槽為矩形、三角形或者圓弧形。
6.根據權利要求1與2所述的大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，其特征在于：所述大型氣浮隔微振器(10)采用鋼環密封、O型密封、膜片密封或壓力自密封方式。
7.根據權利要求1所述的大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，其特征在于：所述壓縮氣體(7)的壓力為0.1MPa～0.8MPa。
8.根據權利要求1與3所述的大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，其特征在于：所述內永磁陣列(2)與外永磁陣列(4)中沿徑向磁化的磁環由多塊沿半徑均勻磁化的瓦型磁鐵拼接而成，瓦型磁鐵的塊數可為4、6、8、10、12與15，相鄰瓦型磁鐵間的間隙不超過3°。
9.根據權利要求1所述的大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，其特征在于：所述內磁陣列固定件(3)、外磁陣列固定件(5)為不導磁或弱導磁的鋁合金，鈦合金等金屬導電材料。
...【技術特征摘要】
1.大型精密隔微振自適應主被動復合空間電磁陣列阻尼調控裝置，可精準適應激勵頻率的變化，實時產生可調高阻尼特性，從而實現百噸級以上大型精密隔微振對不同頻率微振動干擾的有效隔離；其特征在于包括負載平臺(8)、垂直磁化空間電磁陣列(9)與大型氣浮隔微振器(10)，所述大型氣浮隔微振器(10)包括上蓋板(11)、彈性膜(12)、氣罐(13)、與壓縮氣體(7)，上蓋板(11)與負載平臺(8)固定連接，與彈性膜(12)、氣罐(13)構成密閉氣室，密閉氣室內通入壓縮氣體(7)；所述垂直磁化空間電磁陣列(9)包括內永磁陣列(2)、內磁陣列固定件(3)、內永磁陣列蓋板(14)、外永磁陣列(4)、外磁陣列固定件(5)、導體板(6)與線圈(15)，內永磁陣列(2)、導體板(6)與外永磁陣列(4)同軸嵌套，并由軸心沿半徑向外依次等間隙排布；內磁陣列固定件(3)為倒t形截面的圓柱體結構，其底部固定、頂端與負載平臺(8)保持一定間隙；內永磁陣列(2)同軸緊密配合、固定安裝在內磁陣列固定件(3)的外側面，其頂端通過內永磁陣列蓋板(14)壓緊固定；導體板(6)為外圓柱面沿圓周設置深槽的環形圓柱體，其頂端與負載平臺(8)固定連接、底部與地面(1)保持一定間隙；線圈(15)同軸緊密配合、固定安裝在導體板(6)外側面的深槽內，其通電電流的大小與方向由控制器采用速度反饋控制算法根據外界微振動干擾的頻率而自適應調整；外磁陣列固定件(5)為內側沿圓周設置深槽的環形圓柱體，外永磁陣列(4)同軸緊密配合、固定安裝在外磁陣列固定件(5)內側的深槽內；內永磁陣列(2)與外永磁陣列(4)均由多層沿軸向陣列排布、相鄰層間垂直磁化的等截面磁環構成，且內永磁陣列(2)與外永磁陣列(4)中同層磁環的高度相等，奇數層磁環的高度均相等，偶數層磁環的高度均相等；內永磁陣列(2)與外永磁陣列(4)的第一層磁環沿徑向同向磁化，且其底面重合；在正剖面視圖的右半側，每增加一層，內磁環的磁化方向順時針旋轉9...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙亞敏，崔俊寧，雷嘉，鄒麗敏，金明睿，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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