CN115727094A - 一种并列磁式负刚度结构的紧凑型低频隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并列磁式负刚度结构的紧凑型低频隔振装置，包括上支撑平台、中间连接平台、基座、三根中心轴和三个隔振器，所述上支撑平台、中间连接平台和基座上下间隔且平行布置；三个隔振器间隔且对称布置在中间连接平台和基座之间；每个隔振器对应配置一根中心轴，中心轴的上端通过锁紧螺母与上支撑平台相连，中心轴的下端穿过中间连接平台，与对应的隔振器底部相连，中心轴可轴向移动，使隔振器的刚度变化。本发明的有益效果为：本发明采用三个线性磁式负刚度隔振机构并列布置形式，使得隔振装置结构紧凑而且具有更大的承载能力；当负载质量或者外部激励变化时，利用三个电磁调节机构可以同时调节隔振系统的刚度，使其可以更加灵活地应对变化。

Description

一种并列磁式负刚度结构的紧凑型低频隔振装置

技术领域

本发明涉及隔振技术领域，具体涉及一种并列磁式负刚度结构的紧凑型低频隔振装置。

背景技术

传统的线性刚度隔振器对中、高频振动的隔离效果良好，但对低频振动的隔离效果不理想。而且线性隔振系统只有当激励频率大于系统固有频率的根号二倍时才具有隔振效果。因此，隔振系统需降低自身固有频率才具有低频隔振性能，通常的方法是减小系统刚度，但刚度过小会降低承载能力，导致静位移过大、系统稳定性不足，线性隔振系统不能兼顾高承载能力与低频隔振性能。为了提高隔振器的低频隔振效果，研究者们提出了大量新型的隔振装置。

公开号为CN 104455181 B，为“一种采用环形永磁体产生负刚度的准零刚度隔振器”的发明专利，提出了一种采用环形永磁体产生负刚度的准零刚度隔振器，在振动过程中，所设置的内永磁体与外永磁体相对，产生负刚度来降低系统的总刚度，该发明具有高静态刚度和低动态刚度的特点。公开号为CN 205824020 U，为“一种剪式准零刚度隔振器”的实用新型专利，公开了一种剪式准零刚度隔振器，该隔振器基于正负刚度结构并联的原理，具有高静刚度低动刚度特性。公开号为CN 109973571 A，为“一种带水平阻尼的准零刚度隔振器”的发明专利，公开了一种带水平阻尼的准零刚度隔振器，利用两组凸轮-滚轮-弹簧机构水平对称布置作为负刚度结构，并增设水平阻尼器，再与竖直布置的正刚度弹簧结构并联，共同组成一个准零刚度隔振机构。

由正、负刚度元件并联的准零刚度隔振器，承载力取决于正刚度元件，而负刚度元件则可以降低系统动刚度，可获得支撑被隔离设备的高静刚度和减小振动传递率的低动刚度特性，既可保证工作点附近的低频隔振性能。而且，虽然目前存在数种实现可调负刚度的方法，但是多通过附加复杂的机械机构来调节负刚度机构参数，从而实现改变负刚度大小。附加的机械调节机构，不但使得隔振系统的组成结构复杂、占用空间大。而且，多数负刚度装置产生的负刚度值有限，导致隔振系统的承载范围有限，不能够很好地应用于工程实践。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，基于三个吸引式和排斥式电磁耦合机构，提供一种并列磁式负刚度结构的紧凑型低频隔振装置。

本发明采用的技术方案为：一种并列磁式负刚度结构的紧凑型低频隔振装置，包括上支撑平台、中间连接平台、基座、三根中心轴和三个隔振器，所述上支撑平台、中间连接平台和基座上下间隔且平行布置；三个隔振器间隔且对称布置在中间连接平台和基座之间；每个隔振器对应配置一根中心轴，中心轴的上端通过锁紧螺母与上支撑平台相连，中心轴的下端穿过中间连接平台，与对应的隔振器底部相连，中心轴可轴向移动，使隔振器的刚度变化。

按上述方案，三个隔振器呈正三角布置。

按上述方案，所述隔振器为线性磁式负刚度低频隔振器，其包括隔振箱体、安装在隔振箱体内的两个弹簧正刚度模块和电磁负刚度模块；

所述隔振箱体的顶部与中间连接平台相连，隔振箱体的底座固定在基座上；两个弹簧正刚度模块对称布置在电磁负刚度模块的上部和下部；

所述中心轴的上端通过锁紧螺母与上支撑平台相连，中心轴的下端依次穿过位于隔振箱体内上部的弹簧正刚度模块、电磁负刚度模块和位于隔振箱体内下部的弹簧正刚度模块，与基座相连。

按上述方案，所述电磁负刚度模块包括沿中心轴轴向依次配置的上环形永磁体、中间环形永磁体和下环形永磁体，上下环形永磁体对称布置在中间环形永磁体的上部和下部；每个永磁体的外部分别对应配置有同轴的环形线圈，环形线圈与对应的环形线圈箱体固定；三个环形永磁体可随中心轴在对应环形线圈内部的空腔内沿轴向运动；

通过两个弹簧正刚度模块可调节中心轴的轴向位移，进而改变环形永磁体和对应线圈的相对位置，从而调整电磁负刚度模块的负刚度。

按上述方案，所述弹簧正刚度模块包括螺旋弹簧、限位件和调节件；所述螺旋弹簧套在中心轴上，螺旋弹簧的一端与调节件相连，调节件与中心轴配合；螺旋弹簧的另一端与限位件的上端面相连；所述中心轴自限位件的中心穿过；所述电磁负刚度模块安装在两个螺旋弹簧正刚度模块的限位件之间；调节两个所述弹簧正刚度模块的调节件时，可以改变两个螺旋弹簧的压缩量，进而改变中心轴的轴向位置，从而调整环形永磁体和对应环形线圈的相对位置，从而调整电磁负刚度模块的负刚度。

按上述方案，所述限位件为直线轴承，两个弹簧正刚度模块的直线轴承沿所述隔振装置的平衡位置对称布置在中心轴上；螺旋弹簧的一端与直线轴承的端面相连，直线轴承与环形线圈箱体相连。

按上述方案，三个环形线垂向同轴心对称布置构成吸引式电磁负刚度机构；上下两个环形线圈分别对称布置在中间环形线圈的两端，而且通入同向且大小相等的电流。

按上述方案，所述环形线圈均为水冷线圈。

按上述方案，三个环形永磁体和三个环形线圈垂向同轴心对称布置构成排斥式电磁负刚度机构；环形永磁体均通过固定环与中心轴固定相连，三个环形线圈均与对应的环形永磁体等高度同轴心。

按上述方案，环形线圈的垂向间距为14～15mm，环形永磁体的垂向间距为14～15mm，环形线圈与对应永磁体的横向间距为4～5mm。

本发明的有益效果为：本发明采用三个线性磁式负刚度隔振机构并列布置的方式，进一步提高了隔振装置系统的承载能力和低频隔振性能。每个线性磁式负刚度机构采用吸引式电磁负刚度机构和排斥式电磁负刚度机构耦合的方式，提升了准零刚度隔振装置中负刚度的线性度。本隔振装置主要适用于负载质量较大、安装空间有限且要求系统刚度可调的场合，采三个线性磁式负刚度隔振机构并列布置形式，使得隔振装置结构紧凑而且具有更大的承载能力；当负载质量或者外部激励变化时，利用三个电磁调节机构可以同时调节隔振系统的刚度，使其可以更加灵活地应对变化。另外，单个线性磁式负刚度隔振机构中设有粗调螺母和微调螺母，可以根据不同负载质量提前对系统负刚度进行调整，进一步保证隔振系统在平衡位置的隔振频率为准零态，提高隔振系统的性能稳定性。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的整体结构示意图。

图2为本实施例无上支撑平台的结构示意图。

图3为本实施例中单个隔振器的整体结构示意图。

图4为本实施例中单个隔振器的正视剖视图。

图5为本实施例中单个隔振器的侧向视图。

图6为本实施例中单个隔振器中三个环形永磁体的布置示意图。

其中：1、上支撑平台；2、螺旋弹簧；3、上环形线圈；4、中间环形线圈；5、下环形线圈；6、底座；7、锁紧螺母；8、微调螺母；9、上直线轴承；10、固定环；11、隔振装置箱体；12、下直线轴承；13、粗调螺母；14、中心轴；15、长贯穿螺栓；16、上环形永磁体；17、下环形永磁体；18、中间环形永磁体；19、中间环形线圈箱体；20、上线性弹簧箱体；21、下环形线圈箱体；22、下环形线圈箱体；23、上环形线圈箱体；24、中间连接平台；25、隔振器；26、基座。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1～图2所示的一种并列磁式负刚度结构的紧凑型低频隔振装置，包括上支撑平台1、中间连接平台14、基座26、三根中心轴14和三个隔振器25，所述上支撑平台1、中间连接平台24和基座26上下间隔且平行布置；三个隔振器25间隔且对称布置在中间连接平台24和基座26之间；每个隔振器25对应配置一根中心轴14，中心轴14的上端通过锁紧螺母与上支撑平台相连，中心轴14的下端穿过中间连接平台24，与对应的隔振器25底部相连，中心轴14可轴向移动，使隔振器25的刚度变化。

本实施例中，三个隔振器25呈正三角布置，也即，三者中心线的连线形成正三角形。这种布置结构紧凑、可以更均匀的承载系统负荷以及更有利于电磁装置的对流散热。

优选地，如图3～6所示，所述隔振器25为线性磁式负刚度低频隔振器，其包括隔振箱体11、安装在隔振箱体11内的两个弹簧正刚度模块和电磁负刚度模块；

所述隔振箱体11的顶部与中间连接平台相连，隔振箱体11的底座6固定在基座26上；两个弹簧正刚度模块对称布置在电磁负刚度模块的上部和下部；

所述中心轴14的上端通过锁紧螺母7与上支撑平台1相连，中心轴14的下端依次穿过位于隔振箱体11内上部的弹簧正刚度模块、电磁负刚度模块和位于隔振箱体11内下部的弹簧正刚度模块，与隔振箱体11的底座6相连；

所述电磁负刚度模块包括沿中心轴14轴向依次配置的上环形永磁体16、中间环形永磁体18和下环形永磁体17，上下环形永磁体对称布置在中间环形永磁体18的上部和下部；每个环形永磁体的外部分别对应配置有同轴的环形线圈(分别对应配置上环形线圈3、中间环形线圈4和下环形线圈5)，环形线圈与对应的环形线圈箱体固定(各环形线圈分别对应上环形线圈箱体23、中间环形线圈箱体19和下环形线圈箱体21)；三个环形永磁体可随中心轴14在对应环形线圈内部的空腔内沿轴向运动；通过两个弹簧正刚度模块可调节中心轴14的轴向位移(上支撑平台1随14中心轴同步移动)，进而改变环形永磁体和对应线圈的相对位置，从而调整电磁负刚度模块的负刚度。

优选地，所述弹簧正刚度模块包括螺旋弹簧2、限位件和调节件；所述螺旋弹簧2套在中心轴14上，螺旋弹簧2的一端与调节件相连，调节件与中心轴14配合；螺旋弹簧2的另一端与限位件的上端面相连；所述中心轴14自限位件的中心穿过；所述电磁负刚度模块安装在两个弹簧正刚度模块的限位件之间；调节两个所述弹簧正刚度模块的调节件时，可以改变两个螺旋弹簧2的压缩量，进而改变中心轴14的轴向位置，从而调整环形永磁体和对应环形线圈的相对位置，从而调整电磁负刚度模块的负刚度。

本发明中，上支撑平台1设于锁紧螺母7上，中心轴14的上端穿过锁紧螺母7，伸入上支撑平台1预留的槽口内，上支撑平台1可随中心轴14轴向移动；基座26内预留中心轴14轴向移动的槽口。

优选地，所述调节件为调节螺母，所述中心轴14的外周面设有与调节螺母适配的外螺纹。所述螺旋弹簧2为线性螺旋弹簧。具体地，上部弹簧正刚度模块的调节螺母为微调螺母8，下部弹簧正刚度模块的调节螺母为粗调螺母13；两螺母螺纹的螺距不同，粗调螺母13的螺距大于微调螺母8的螺距，粗调螺母13可用于较大的位置调整，微调螺母8可用于精细微调，结构设计简单，但兼顾了粗调和微调，且操作方便。

优选地，所述限位件为直线轴承，两个弹簧正刚度模块的直线轴承(上部的为上直线轴承9，下部的为下直线轴承12)沿所述隔振装置的平衡位置对称布置在中心轴14上(中心轴14与直线轴承的内圈适配)；螺旋弹簧2的一端与直线轴承的端面相连，直线轴承分别通过若干轴向间隔布置的贯穿螺栓15与环形线圈箱体相连。具体地，上部弹簧正刚度模块的上直线轴承9与上环形线圈箱体23螺栓连接，下部弹簧正刚度模块的下直线轴承11与下环形线圈箱体21螺栓连接；两个直线轴承安装在上下环形线圈的外侧，可保证箱体和中心轴14的同轴度，减少运动时的摩擦。两个直线轴承的上表面设有弹簧槽口，可有效限制螺旋弹簧2位置。

本发明中，三个环形永磁体通过固定环10安装在中心轴14上。上环形永磁体16对应配置有上环形线圈3和上环形线圈箱体23，中间环形永磁体18对应配置有中间环形线圈4和中间环形线圈箱体19，下环形永磁体17对应配置有下环形线圈5和下环形线圈箱体21；三个环形线圈箱体19、20、21内部均设有挡环，用于固定对应的环形线圈。所述隔振箱体11包括顶部的弹簧箱体(如图1～4中的顶部弹簧箱体20)、中部的三个环形线圈箱体(如图中的上环形线圈箱体23、中间环形线圈箱体19和下环形线圈箱体21)和底部的弹簧箱体(附图标记22)，各箱体之间通过外部螺栓固定连接。底部的弹簧箱体22也即整个隔振装置的底座箱体，其底座6上设有螺栓孔，可用于与基座26固定连接；下部弹簧正刚度模块的粗调螺母13安装在底座6上。

本发明中，直线轴承选用铝制外壳四氟乙烯树脂内衬的滑动轴承，以避免普通钢制滚珠直线轴承会影响磁场；环形永磁体均采用稀土永磁材料制作；中心轴14、固定环10、螺栓螺母等部件及结构均采用非导磁性或弱导磁性的材料制作，如304不锈钢；各箱体则采用铝合金材料制作。

本发明中，所述电磁负刚度模块的部件可分别构成吸引式电磁负刚度机构和排斥式电磁负刚度机构。

三个环形线圈3、4、5垂向同轴心对称布置构成吸引式电磁负刚度机构。如图3和图4所示，吸引式电磁负刚度机构包括两个对称布置的上、下环形线圈3和5以及一个中部环形线圈4，每个环形线圈由漆包线绕制而成。两个上下相同的环形线圈3和5沿着中心轴14分别位于中间环形线圈4的两端，对称布置，而且通入同向且大小相等的电流。三个环形线圈之间相互固定；所述环形线圈均为水冷线圈，可有效解决线圈的发热问题。

三个环形永磁体16、17、18和三个环形线圈3、4、5垂向同轴心对称布置构成排斥式电磁负刚度机构。如图3和图4所示，排斥式电磁负刚度机构包括三对由环形线圈与永磁体组成的配对结构(上环形线圈3和上端环形永磁体16、中间环形线圈4和中间环形永磁体18、下环形线圈5和下端环形永磁体17)，且这三对环形线圈与永磁体组成的配对结构沿着中心轴14对称布置。优选地，三对配对结构中的环形永磁体均通过固定环10与中心轴14固定相连，三个环形线圈3、4、5之间相互固定，均与对应的环形永磁体16、17、18等高度同轴心。三对环形线圈与对应永磁体形成的配对结构其垂向距离均为14～15mm(也即环形线圈的垂向间距为14～15mm，环形永磁体的垂向间距为14～15mm)，环形线圈与对应环形永磁体的横向间距为4～5mm。所述三对配对结构中的环形永磁体均采用轴向充磁，由环形永磁体和环形线圈的二维轴对称可知，仅有轴向力作用在环形永磁体上，即仅产生轴向负刚度。

隔振器25的弹簧正刚度模块采用线性螺旋弹簧。如图3～图6所示，所述螺旋弹簧2套设在中心轴14上，位于两个直线轴承9、12的外侧。线性弹簧2的一端压紧在直线轴承9、12的槽口上，另一端分别压紧在中心轴的粗调螺母13或微调螺母8上。两个螺旋弹簧2压紧中间电磁负刚度模块的设计可以确保隔振系统在共振产生大位移时，负载不会脱离弹簧。

本发明中，直线轴承选用铝制外壳四氟乙烯树脂内衬的滑动轴承，以避免普通钢制滚珠直线轴承会影响磁场；环形永磁体16、17、18均采用稀土永磁材料制作；上支撑平台、中间连接平台24、基座26、中心轴14、固定环10、锁紧螺母7以及螺栓螺母等部件及结构均采用非导磁性或弱导磁性的材料制作，如304不锈钢；隔振装置箱体则采用铝合金。

平衡位置是指系统静止状态下的位置；本发明中的平衡位置是在中间环形永磁体处于中间环形线圈垂向中心的位置。根据磁元件构型的电磁负刚度生成机理，吸引式电磁负刚度机构产生软化负刚度，因为磁铁之间的吸引力与其距离的平方成反比，离平衡位置越远，就越靠近一端磁铁，产生的力差也就越大。排斥式电磁负刚度机构产生硬化负刚度，因为越偏离平衡位置，磁元件之间的排斥力就越小。因此，将排斥式和吸引式电磁负刚度机构相耦合，实现软化刚度特性与硬化刚度特性的非线性部分相互抵消，而线性部分相互叠加，在提升负刚度线性度的同时提高负刚度的值。使用永磁体或线圈均可以产生软化或硬化特性的负刚度。永磁体之间产生的负刚度更大，但是不能被调节；线圈可以通过控制励磁电流来控制磁场的大小，但承载电流能力有限，仅靠线圈之间电磁力产生的负刚度太弱；因此，选择线圈和永磁体的组合构型设计电磁负刚度机构实现可调负刚度，以获得更大的可调范围。

本发明中，排斥式电磁负刚度装置则采用三个环形永磁体16、17、18和三个环形线圈3、4、5。当在环形线圈中通入电流后，由于电流的磁效应，载流环将激发一个恒定的磁场，并与环形永磁体之间产生相互作用力。永磁体和线圈等磁元件在真空中产生的磁场分布比较规律，可以计算其产生的电磁场进而计算电磁力。

根据叠加定理，轴向充磁的环形永磁体可以等效为在圆柱永磁体内叠加一个反向充磁的圆柱永磁体。轴向充磁的环形磁铁可以等效为位于内外环面的两个薄螺线管，两个螺线管中的电流大小相等方向相反，分别为：

式中，μ₀为真空中的磁导率(H/m)，内I_in为内部等效螺线管电流值(A)，I_out为外部等效螺线管电流值(A)，h为等效螺线管轴向高度(m)，N_eq为等效螺线管的等效匝数(圈)，J为等效极化强度(C/m²)。

本发明中，吸引式电磁负刚度结构则采用三个环形线圈3、4、5作为吸引式负刚度产生模块，其中两个相同的环形线圈通入方向相同大小相等的电流。当在环形线圈中通入电流后，由于电流的磁效应，两个载流环1和2将分别激发一个恒定的磁场，并产生相互作用力。

毕奥-萨伐尔定律描述电流元在空间任意点处所激发的磁场：

其中，I是源电流(A)，dl是源电流的微小线元素(m)，r是电流元到激发磁场点的距离(m)，e_r为电流元指向激发磁场点的单位向量(A·m)，B为磁感应强度(T)，μ₀是真空中的磁导率(H/m)。

载流环上的电流元Idl所受到的来自另一载流环的作用力为：

dF＝Idl×B (4)，

对上式积分即可得到两个载流环之间的相互作用力：

F＝∫_ldF (5)，

由于两个载流环同心，根据对称性可知电磁力沿轴向。因为积分复杂，很难求解析解，同样用椭圆积分表示可得：

式中，I₁为载流环1的电流值(A)，I₂为载流环2的电流值(A)，r₁为载流环1的半径(m)，r₂为载流环2的半径(m)，z为两个载流环之间的垂直距离(m)，k则为

K(k)和E(k)分别是以k为模数的第一、第二类完整椭圆积分。

两个载流环之间相互作用力的方向是由励磁电流的方向决定的，根据安培定则，当两载流环内电流方向相同时，电磁力表现为相互吸引，反之则互斥。至此，两个载流环之间的电磁力已经确定，将载流环之间的力叠加即可以求解通电线圈或螺线管之间的电磁力。结合轴向充磁永磁体和螺线管的等效关系，也可以叠加得到线圈和磁铁之间的电磁力。

本发明中，电磁负刚度模块采用吸引式电磁负刚度机构和排斥式电磁负刚度机构耦合的方式，实现软化刚度特性与硬化刚度特性的非线性部分相互抵消，提升了准零刚度隔振器中负刚度的线性度。吸引式电磁负刚度机构为三个环形线圈3、4、5，首尾两端环形线圈3和5中通入方向相同的电流，三者之间产生相互吸引作用力；排斥式电磁负刚度装置则采用三个环形永磁体16、17、18和三个环形线圈3、4、5，永磁体在环形线圈中做轴向运动，两者之间产生相互排斥的作用力。电磁力与相对位移方向相同，使其远离平衡位置，也就是说设计的电磁耦合结构产生了负刚度。

本发明的工作原理为：采用三个线性磁式负刚度低频隔振装置对称并列布置，共同承载隔振物体。其中，线性磁式负刚度低频隔振装置采用吸引式电磁负刚度机构和排斥式电磁负刚度机构耦合的方式，实现软化刚度特性与硬化刚度特性的非线性部分相互抵消。当系统处于静平衡位置时，三个线性磁式负刚度低频隔振装置内部的永磁体与线圈之间的电磁力相互抵消，由内部弹簧结构提供支撑，保证系统处于稳定状态；当系统受到外部激励力时，三个线性磁式负刚度低频隔振装置内部的中心轴同时做垂向运动，使得低频隔振装置内部的环形永磁体偏离平衡位置，从而环形永磁体与环形线圈之间产生排斥式电磁力，另外环形线圈之间也存在吸引式电磁力，可以有效抵消非线性负刚度部分，从而隔振系统可以产生更大的负刚度。运动过程中，三个线性磁式负刚度低频隔振装置中的负刚度均与内部弹簧提供的正刚度相抵消，使得整个隔振系统的动态频率较低，从而可以有效隔离激励力导致的振动。当负载质量发生变化时，可以通过三个线性磁式负刚度低频隔振装置的电磁负刚度调节模块，根据负载质量变化实时控制电磁铁中的电流大小，对负刚度进行实时调整，从而保证隔振装置在平衡位置的隔振频率为准零态。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种并列磁式负刚度结构的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，包括上支撑平台、中间连接平台、基座、三根中心轴和三个隔振器，所述上支撑平台、中间连接平台和基座上下间隔且平行布置；三个隔振器间隔且对称布置在中间连接平台和基座之间；每个隔振器对应配置一根中心轴，中心轴的上端通过锁紧螺母与上支撑平台相连，中心轴的下端穿过中间连接平台，与对应的隔振器底部相连，中心轴可轴向移动，使隔振器的刚度变化。

2.如权利要求1所述的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，三个隔振器呈正三角布置。

3.如权利要求2所述的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，所述隔振器为线性磁式负刚度低频隔振器，其包括隔振箱体、安装在隔振箱体内的两个弹簧正刚度模块和电磁负刚度模块；

所述隔振箱体的顶部与中间连接平台相连，隔振箱体的底座固定在基座上；两个弹簧正刚度模块对称布置在电磁负刚度模块的上部和下部；

所述中心轴的上端通过锁紧螺母与上支撑平台相连，中心轴的下端依次穿过位于隔振箱体内上部的弹簧正刚度模块、电磁负刚度模块和位于隔振箱体内下部的弹簧正刚度模块，与基座相连。

4.如权利要求3所述的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，所述电磁负刚度模块包括沿中心轴轴向依次配置的上环形永磁体、中间环形永磁体和下环形永磁体，上下环形永磁体对称布置在中间环形永磁体的上部和下部；每个永磁体的外部分别对应配置有同轴的环形线圈，环形线圈与对应的环形线圈箱体固定；三个环形永磁体可随中心轴在对应环形线圈内部的空腔内沿轴向运动；

通过两个弹簧正刚度模块可调节中心轴的轴向位移，进而改变环形永磁体和对应线圈的相对位置，从而调整电磁负刚度模块的负刚度。

5.如权利要求4所述的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，所述弹簧正刚度模块包括螺旋弹簧、限位件和调节件；所述螺旋弹簧套在中心轴上，螺旋弹簧的一端与调节件相连，调节件与中心轴配合；螺旋弹簧的另一端与限位件的上端面相连；所述中心轴自限位件的中心穿过；所述电磁负刚度模块安装在两个螺旋弹簧正刚度模块的限位件之间；调节两个所述弹簧正刚度模块的调节件时，可以改变两个螺旋弹簧的压缩量，进而改变中心轴的轴向位置，从而调整环形永磁体和对应环形线圈的相对位置，从而调整电磁负刚度模块的负刚度。

6.如权利要求5所述的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，所述限位件为直线轴承，两个弹簧正刚度模块的直线轴承沿所述隔振装置的平衡位置对称布置在中心轴上；螺旋弹簧的一端与直线轴承的端面相连，直线轴承与环形线圈箱体相连。

7.如权利要求4所述的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，三个环形线垂向同轴心对称布置构成吸引式电磁负刚度机构；上下两个环形线圈分别对称布置在中间环形线圈的两端，而且通入同向且大小相等的电流。

8.如权利要求7所述的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，所述环形线圈均为水冷线圈。

9.如权利要求4所述的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，三个环形永磁体和三个环形线圈垂向同轴心对称布置构成排斥式电磁负刚度机构；环形永磁体均通过固定环与中心轴固定相连，三个环形线圈均与对应的环形永磁体等高度同轴心。

10.如权利要求7所述的紧凑型低频隔振装置，其特征在于，环形线圈的垂向间距为14～15mm，环形永磁体的垂向间距为14～15mm，环形线圈与对应永磁体的横向间距为4～5mm。

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