CN115143231A - 一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，包括壳体、承重台、第一永磁体、第二永磁体、磁感线圈组、环形磁铁及外接线部；所述壳体为无盖圆筒状，壳体内腔底部的圆形凹槽中固定第一永磁体，壳体内腔侧壁通过安装接口周向均匀分布12个磁感线圈组，壳体外侧壁上设有外接线部，与外部电源连接；所述承重台容腔底部的圆形凹槽中固定有第二永磁体，其中轴线与壳体内腔底部圆形凹槽的中轴线重合；承重台外侧壁的U型槽中固定有环形磁铁。本发明共包括两组磁性源，在这两组磁性源的共同作用下使承重台与其他装置相隔离，机构产生的振动将不会被传递给周围的其他机构，阻断了振动干扰。

Description

一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置
技术领域
本发明属于减振领域，具体涉及一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置。
背景技术
船舶、潜艇等海上装备对减振有着严格的要求。并且船舶减振设计与车辆不同，车辆只需要考虑垂直地面的振荡干扰力，而船舶减振设计需要考虑全方位的震荡干扰力，这种震荡会使装备产生结构疲劳，从而导致装备能力削弱、寿命缩短。因此，需要使用多自由度减振装置来降低这种振荡造成的不良影响，增强设备的稳定性，减少维护频率，延长使用寿命。
现有减振方法主要分为以下两种：
采用塑料或者特殊橡胶达到多自由度减振的目的，此类方法的不足在于塑料、橡胶易老化，易失去弹性，性能稳定性差。
利用弹簧装置组合实现多自由度减振，此类减振装置的不足在于弹簧本身阻尼小，共振传递比大，且容易摇晃，装置的稳定性差。
磁悬浮技术利用磁性“同性相斥”的原理，能够克服重力使机构处于悬浮状态，可应用于减振装置的设计。而且，磁悬浮减振装置具有无接触、无摩擦、稳定性好、工作寿命长等优点，可以充分地吸收机构振动并且不易损坏，有效地克服了传统减振装置易老化、振动传递、稳定性差的缺点。
公告号为CN 206054617 U的专利公开了一种磁悬浮减振装置，该装置主要利用上下托板之间的磁性源，使上托板处于悬浮状态，在上下托板之间设置有若干个滑轨，且上托板可沿纵向移动，正是由于上下托板之间的若干滑轨存在使得该减振装置只能实现竖直方向的减振目的。该减振装置适用于车辆机构的减振作用，对于船舶机构多自由度减振要求显然不适用。而且由于滑轨的存在，机构产生的振动将会被传递到其他相关联机构，对周围机构造成干扰。因此本发明提出了一种船用抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：
一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，包括壳体、承重台、第一永磁体、第二永磁体、磁感线圈组、环形磁铁及外接线部；所述壳体为无盖圆筒状，壳体内腔底部的圆形凹槽中固定第一永磁体，壳体内腔侧壁通过安装接口周向均匀分布12个磁感线圈组，壳体外侧壁上设有外接线部，与外部电源连接；所述承重台为封闭圆筒状，承重台的上表面用以承载船舶上部分工作机构，是主要的受力单元；承重台容腔底部的圆形凹槽中固定有第二永磁体，其中轴线与壳体内腔底部圆形凹槽的中轴线重合，且大小一致；承重台外侧壁的U型槽中固定有环形磁铁。
本发明还可以包括：
1.所述第一永磁体和第二永磁体固定位置上下对应，均有磁极且相对面为同名磁极，产生斥力，使承重台竖直方向的减振及抑制了承重台水平方向的横移运动。
2.所述磁感线圈组和环形磁铁的相对面为同名磁极，在壳体内腔中产生排斥力，使承重台悬浮于壳体中轴位置。
3.所述磁感线圈组包括磁感线圈、接线组、接线端口和输电线；均匀分布的12磁感线圈通过接线组与输电线上均匀分布的连接端口相连，输电线经过壳体内腔侧壁上的线路分布槽与壳体外侧壁上的外接线部连接。
4.所述磁感线圈包括感应铁芯和感应绕组，接通电源可作为永磁体。
5.所述壳体侧壁包括导线层和绝缘层。
本发明的有益效果在于：
本发明设计了一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，能够满足船舶部分机构多自由度的减振要求，且不会对周围其他装置造成振动干扰。不同于传统弹簧或橡胶减震装置，该装置利用磁悬浮非接触的特性，有效地克服了由于接触造成的振动传递、稳定性差的缺点。本发明装置共包括两组磁性源，其中第一组的作用使承重台处于纵向悬浮状态，第二组的作用保持承重台的横向稳定性，始终处于壳体的中轴位置。在这两组磁性源的共同作用下使承重台与其他装置相隔离，机构产生的振动将不会被传递给周围的其他机构，阻断了振动干扰。
不同于单维磁悬浮减振装置，当遇到海浪冲击时，第一组磁性源相互作用达到了对机构垂直方向的减振效果，第二组磁性源相互配合限制了机构水平方向的摇摆运动。
本发明的第一永磁体和第二永磁体两者相互配合对机构竖直方向起到了减振作用；磁感线圈和环形磁铁两者之间的相互作用有效限制了机构水平方向上的摇摆运动，使减振装置承载的机构更加稳定。由于这两组磁性源的相互配合，始终使承重台悬浮于壳体的中轴位置，与其他机构隔离开，从而达到无法传递振动的目的。
附图说明
图1为本发明的磁悬浮减振装置的结构示意图；
图2为本发明的电磁线圈组的示意图；
图3为本发明的壳体内腔侧壁的线路分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，包括：壳体1，承重台2，第一永磁体3，第二永磁体4，磁感线圈组5，环形磁铁6，外接线部7。
壳体1的内腔底部的凹槽中固定圆柱状的第一永磁体3与固定在承重台2内腔底部的圆柱状的第二永磁铁4形状大小一致，两者相对的磁极为同名磁极，两者的磁场相互排斥产生斥力。当固定在承重台2上表面的机构振动时，将会导致承重台2向下移动，两磁体之间的距离越小磁体之间的斥力就越大，由于两永磁体之间的斥力作用，使承重台2恢复到原来的位置，最终实现了纵向减振的目的。在此过程中，由振动产生的动能转化为了承重台2往复运动的动能和势能，以及斥力在此过程中的做功，达到吸收振动的效果。
壳体1的内腔侧壁固定着由均匀分布12个磁感线圈501构成的磁感线圈组5，各个磁感线圈501利用连接线组502连接到接线端口503，然后通过输电线504连接到外接线部7，最终与外部电源连接。通电的磁感线圈组5与固定在承重台2外侧壁的U型槽中固定的环形磁铁6产生相互排斥的磁场。当船舶受到海浪的冲击时，将会导致固定于承重台2上表面的机构出现横向摇摆现象，由于磁感线圈组5与环形磁铁6之间产生的斥力作用将会抑制承重台2的水平运动，从而起到限制机构横向摇摆的作用。在此过程中，由于海浪冲击促使机构产生的动能全部转化为了斥力做的功，最终使承重台2趋于稳定。
在本发明中，壳体1固定于底部与其他机构相连接，但壳体1并非受力构件，主要的受力单元为承重台2，由于第一永磁体3与第二永磁体4和磁感线圈组5与环形磁铁6这两组磁性源的相互作用，使承重台2始终处于悬浮状态，不与除固定在承重台2上表面的其他机构相接触，因此当固定于承重台2上表面的机构产生振动时也无法传递给其他机构，进而就不能对周围其他机构造成振动干扰，实现了隔断振动传递的目的。
上述一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，在第一永磁体3与第二永磁体4产生的斥力作用下，实现了对机构的纵向减振目的。在磁感线圈组5与环形磁铁6产生的斥力作用下，有效地克服了由于海浪冲击导致机构在水平方向上的摇摆问题。由于主要受力单元承重台2与其他机构不接触，故不会出现摩擦导致减振装置损坏的现象。因此使用本发明的磁悬浮减振装置有效地解决了传统减振装置易老化、易摇晃、共振传递比大、稳定性差的问题，具有多自由度减振抗摇、无振动传递、寿命长、性能稳定等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，其特征在于：包括壳体(1)、承重台(2)、第一永磁体(3)、第二永磁体(4)、磁感线圈组(5)、环形磁铁(6)及外接线部(7)；所述壳体(1)为无盖圆筒状，壳体(1)内腔底部的圆形凹槽中固定第一永磁体(3)，壳体(1)内腔侧壁通过安装接口周向均匀分布12个磁感线圈组(5)，壳体(1)外侧壁上设有外接线部(7)，与外部电源连接；所述承重台(2)为封闭圆筒状，承重台(2)的上表面用以承载船舶上部分工作机构，是主要的受力单元；承重台(2)容腔底部的圆形凹槽中固定有第二永磁体(4)，其中轴线与壳体(1)内腔底部圆形凹槽的中轴线重合，且大小一致；承重台(2)外侧壁的U型槽中固定有环形磁铁(6)。
2.根据权利要求1所述的一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，其特征在于：所述第一永磁体(3)和第二永磁体(4)固定位置上下对应，均有磁极且相对面为同名磁极，产生斥力，使承重台(2)竖直方向的减振及抑制了承重台(2)水平方向的横移运动。
3.根据权利要求1所述的一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，其特征在于：所述磁感线圈组(5)和环形磁铁(6)的相对面为同名磁极，在壳体(1)内腔中产生排斥力，使承重台(2)悬浮于壳体(1)中轴位置。
4.根据权利要求1所述的一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，其特征在于：所述磁感线圈组(5)包括磁感线圈(501)、接线组(502)、接线端口(503)和输电线(504)；均匀分布的12磁感线圈(501)通过接线组(502)与输电线(503)上均匀分布的连接端口相连，输电线(504)经过壳体(1)内腔侧壁上设置的线路分布槽与壳体(1)外侧壁上的外接线部(7)连接。
5.根据权利要求4所述的一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，其特征在于：所述磁感线圈(501)包括感应铁芯和感应绕组，接通电源可作为永磁体。
6.根据权利要求1所述的一种抗海浪冲击的多自由度磁悬浮减振装置，其特征在于：所述壳体(1)侧壁包括导线层(101)和绝缘层(102)。
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