[发明专利]一种自调谐两自由度电磁吸振器

说明书

本发明属于超精密减振领域，并具体公开了一种自调谐两自由度电磁吸振器，包括壳体、共振装置、固有频率调节装置和耗能装置，共振装置包括永磁体和磁铁，永磁体通过柔性连接件设于壳体内部，柔性连接件一端与壳体左侧相连，另一端穿过壳体右侧与张紧装置相连，磁铁设置有两块，两块磁铁分设于永磁体左右两侧，并安装在壳体内部的左右表面上，左侧磁铁的磁极与永磁体左侧磁极相同，右侧磁铁的磁极与永磁体右侧磁极相同；固有频率调节装置用于夹持柔性连接件并调节柔性连接件参与振动的长度，壳体的内表面布置有两端与耗能装置相连的导电线圈。本发明可同时吸收两个自由度方向的振动，具有对微小振动响应快、吸振效率高和固有频率可实时调节的优点。

技术领域

本发明属于超精密减振领域，更具体地，涉及一种自调谐两自由度电磁吸振器。

背景技术

机械振动对机械设备的性能有重要影响，故需要隔离机械设备中振动的传递，消除振动。通常可通过主动控制法以及被动隔振法进行振动消除，主动控制法是指通过施加和振动信号反相位的振动来达到振动消除的目的，此种方式存在控制结构和控制算法复杂，需要额外输入能量，控制稳定性差的问题。被动隔振法是通过结构的阻尼和反共振特性抑制振动的传递，主要应用于隔绝振动的传递，被动隔振中的动力吸振器利用共振系统吸收物体的振动能量以减小物体振动的设备，不需要额外的能力输入，且可通压电、静电或电磁感应的换能机制将机械能转化为电能为微电子设备供电，是近年来研究的热点。

通常机械振动系统存在数个甚至是时变的振动频率，且振动也存在于多个方向。由于吸振器的固有频率需要在激振频率附近才能引起共振达到最佳的吸振效果，这就要求吸振器具有多个固有频率，且具有调节固有频率的功能以实现复杂振动环境下的高效吸振。

传统调谐吸振装置是在悬臂梁非固定端放置水箱，通过调节水箱里面的水量来调节质量从而改变装置的固有频率，也有设置弹簧质量系统，通过改变振动方向上的刚度来改变固有频率。上述这些方法虽然可以达到改变固有频率的效果，但装置复杂且调整周期过长，对时变激励的响应不及时，且装置质量和刚度均不易改变，固有频率调节范围小，对于复杂振动环境吸振效果难以保证，且大部分装置只能保证单自由度上的吸振效果。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自调谐两自由度电磁吸振器，其通过对关键组件如共振装置和固有频率调节装置的结构及其具体设置方式进行研究和设计，可实现同时吸收两个自由度方向的振动，并可根据激振频率实时调整吸振器的固有频率，具有对微小振动响应快、吸振效率高和固有频率可实时调节的优点，可在一定频率带宽内实现较好的吸振效果。

为实现上述目的，本发明提出了一种自调谐两自由度电磁吸振器，其包括壳体、共振装置、固有频率调节装置和耗能装置，其中：

所述共振装置包括永磁体和磁铁，该永磁体通过柔性连接件设于壳体的内部，该柔性连接件的一端与壳体的左侧相连，另一端穿过壳体的右侧并与张紧装置相连，所述磁铁设置有两块，两块磁铁分设于永磁体的左右两侧，并分别安装在壳体内部的左右表面上，其中左侧磁铁的磁极与永磁体左侧的磁极相同，右侧磁铁的磁极与永磁体右侧的磁极相同；

所述固有频率调节装置用于夹持柔性连接件，并调节柔性连接件参与振动的长度，所述壳体的内表面布置有导电线圈，该导电线圈的两端与耗能装置相连。

作为进一步优选的，所述固有频率调节装置包括传动单元和调节单元，所述传动单元包括双向滚珠丝杠和用于驱动该双向滚珠丝杠转动的电机，所述调节单元设置有两组，其分设在双向滚珠丝杠的两端，并与双向滚珠丝杠螺纹配合，通过电机的驱动实现两组调节单元沿相反方向运动，每组调节单元均包括移动支座和支撑梁，该移动支座与双向滚珠丝杠螺纹配合，该支撑梁的上端与移动支座相连，下端设置有一对用于夹持柔性连接件的滚轮。