CN1529407A - 主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器，它主要由上部的电磁铁组件、下部永磁体组件及导磁构基础构件组成，其特点是，电磁铁组件的铁芯上置有控制绕组和泊位绕组；永磁体组件是主要由两块永磁体并联组成；由铁芯、电磁铁组件和永磁体组件的作用面之间形成的工作气隙、永磁体和导磁构基础构件构成一闭合磁路。由于采用了双永磁体并联结构，磁路为闭合磁路，漏磁通小，使本作动器具有力—电转换效率高及电磁兼容性好的优点，作动器用于气囊，使振动传递力大幅度降低。

Description

主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器

技术领域

本发明涉及一种主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器，属于隔振平台的主动隔振控制技术领域。

背景技术

作动器是主动隔振控制系统中的执行元件，隔振平台的主动隔振控制系统中的作动器主要采用电动的物理实现形式。按作用力传递方式作动器分为接触式和非接触式，按主动隔振装置与被动隔振装置组合方式作动器又分为串联型和并联型。目前隔振平台的主动隔振控制技术中采用的作动器现有形式有：压电陶瓷、对称电磁铁+动铁、单永磁体+电磁铁等，压电陶瓷形式采层叠压式陶瓷元件，由图1所示，它利用其压电效应，实现力—电信号能量转换来完成平台和基础之间的隔振，该形式属于接触式作动器。压电陶瓷形式特点是无需气囊，但造价高且不适用于普通气囊隔振平台的改造。对称电磁铁+动铁形式是采用一对对称安装的电磁铁，如图2所示，在两电磁铁作用面之间放入动铁，电信号正向电流流经正向电磁铁，负向电流流经负向电磁铁。正负向电磁铁对称作用该动铁，实现力—电信号能量转换来完成平台和基础之间的隔振。该形式属于并联型非接触式作动器。对称电磁铁+动铁形式特点是作动器线性度较好，但泊位空间小，也不适用于普通气囊隔振平台的改造。单永磁体+电磁铁形式采用单个永磁体+电磁铁非对称结构，如图3所示，该结构中电磁铁固定于被隔振体，永磁体固定于基础或相反固定，电磁铁、永磁体作用面之间保持一定的气隙。电磁铁—永磁体—气隙—周围空间构成一非闭合磁路。当电信号电流流经电磁铁时，电磁铁和永磁体相互作用沿气隙方向产生作用力，实现力—电信号能量转换来完成平台和基础之间的隔振，该形式属于并联型非接触式作动器。采用该作动器的现有代表产品是美国Newport公司的ACTIVATOR AD500系统。这种形式的特点是结构简单，适用于普通气囊隔振平台的改造，其缺点是，由于非闭合磁路的存在，该形式作动器效率低及电磁兼容性较差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有主动隔振控制技术中采用的作动器的缺点，在现有隔振平台的气囊被动隔振技术的基础上，提供一种主动隔振用双永磁体并联型非接触式电磁作动器，以实现主动隔振控制。

本发明的技术方案是：主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器，它主要由上部的电磁铁组件、下部永磁体组件及导磁构基础构件组成，其特点是，电磁铁组件的铁芯上置有控制绕组和泊位绕组；永磁体组件是主要由两块永磁体并联组成；由铁芯、电磁铁组件和永磁体组件的作用面之间形成的工作气隙、永磁体和导磁构基础构件构成一闭合磁路。

由于采用了双永磁体并联结构，磁路为闭合磁路，漏磁通小，使本作动器具有力—电转换效率高及电磁兼容性好的优点。

附图说明

图1为压电陶瓷形式结构原理图；

图2为对称电磁铁+动铁形式结构原理图；

图3为单永磁体+电磁铁形式结构原理图；

图4为双永磁体+电磁铁形式结构原理图；

图5为双永磁体并联型非接触式电磁作动器基本结构主视图；

图6为双永磁体并联型非接触式电磁作动器基本结构侧视图；

图7为双永磁体并联结构示意图；

图8为双永磁体并联型非接触式电磁作动器安装示意图；

图9为隔振平台的三自由度运动示意图；

图10为对称四作动器配置示意图；

图11为非对称三作动器配置示意图；

图12为隔振平台受控前后台面位移—力的幅频特性对比曲线图。

具体实施方式

本实施例结合附图作一说明，由图5、图6、图7所示，主动隔振平台用永磁体并联型非接触式电磁作动器，它主要由上部的电磁铁组件、下部永磁体组件及导磁构基础构件组成，其特点是，电磁铁组件呈“∏”形的铁芯上置有控制绕组5和泊位绕组6，2为引出线，由铁芯4、电磁铁组件和永磁体组件作用面之间形成的工作气隙8、永磁体14和导磁基础构件11构成一闭合磁路。沿磁路方向，两块永磁体的磁极保持一致。电磁铁组件顶端罩有磁阻套13通过固定件12固定于被隔振构件上，电磁铁组件下端置有防撞层7，电磁铁组件的外围还置有铝短路环3。永磁体14由稀土材料制成，两块永磁体14之间置有绝缘隔离体15，外层置有铝箍10，上端置有防撞层9，下端吸附于导磁基础构件11上。电磁铁组件的铝短路环3和永磁体组件的铝箍10构成磁屏蔽层。

本作动器的控制绕组5是主动隔振专用绕组，当控制电流通过控制绕组5时，控制绕组5产生自感磁势，在闭合磁路中产生自感磁通，该磁通与永磁体14剩余磁通在闭合磁路的工作气隙8段生成合成磁通。根据运动电荷(铁芯和永磁体分子电流)相互作用原理，电磁铁组件和永磁体组件的作用面沿工作气隙8方向产生磁场力。控制电流极性决定自感磁通的方向，当自感磁通的方向与剩磁磁通的方向相同时，作用面的磁场力就加强；当自感磁通的方向与剩磁磁通的方向相反时，作用面的磁场力就削弱；该磁场力的加强或削弱的程度与控制电流大小有关。上述过程实现了力—电信号的能量转换，完成主动隔振系统中执行元件的功能，这就是本作动器的工作原理。为了调整作动器的静态力，在电磁铁组件中引入了泊位绕组6，用于工作气隙8的微量定位调节控制。泊位绕组6中的泊位电流调节可自动或人工方式来实现。

本作动器的安装如图8所示，电磁铁组件18固定于平台1的底部，永磁体组件19吸附固定于横樑17的托架20上，电磁铁组件18和永磁体组件19作用面之间保持一定的气隙8。未受控条件下，当电磁铁组件18和永磁体组件19作用面的静态磁场力与气囊16弹性恢复力平衡时，气隙8可维持不变。

本发明的具体应用如可实现隔振平台的三自由度主动隔振控制，三自由度系统的作动器配置方案，由图9、图10、图11所示。平台的三个自由度上的运动分别为Z向位移、绕X轴的θx角转动和绕Y轴的θy角转动，见图9。图10所示的为对称四作动器配置：Z向隔振由作动器(23)A、B、C和D共同承担；θx向隔振由对称于X轴分布的作动器(23)A、C和B、D承担；θy向隔振由对称于Y轴分布的作动器(23)A、B和C、D承担。图11所示的为非对称三作动器配置：Z向隔振由作动器(23)A、B、和C共同承担；θx向隔振由对称于X轴分布的作动器(23)A和B承担；θy向隔振由非对称于Y轴分布的作动器(23)A、B和C承担。

图12为隔振平台受控前后台面位移—力的幅频特性对比曲线图。图中实线表示的是受控前台面位移—力的幅频特性曲线，虚线表示的是控后台面位移—力的幅频特性曲线。

应用实例：

应用本作动器在气囊被动隔振的平台上进行了三自由度主动隔振控制的综合试验。

主要技术参数如下：

隔振平台规格：1200X800(mm²)，132Kg

作动器配置：非对称三作动器配置

试验结果比较如下：

受控前    谐振放大率Q＝3.940(f_n＝3.845Hz)

          5Hz时的传递率T₅＝1.350

          10Hz时的传递率T₁₀＝0.179

受控后    原谐振点的传递率T＝0.430(f_n＝3.845Hz)

          5Hz时的传递率T₅＝0.350

          10Hz时的传递率T₁₀＝0.149

Claims (3)

1、一种主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器，它主要由上部的电磁铁组件、下部永磁体组件及导磁构基础构件组成，其特征在于，电磁铁组件的铁芯上置有控制绕组(5)和泊位绕组(6)；永磁体组件是主要由两块永磁体(14)并联组成；由铁芯(4)、电磁铁组件和永磁体组件的作用面之间形成的工作气隙(8)、永磁体(14)和导磁构基础构件(11)构成一闭合磁路。

2、根据权利要求1所述的一种主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器，其特征在于，所述的电磁铁组件顶端罩有磁阻套(13)通过固定件(12)固定于被隔振构件上，电磁铁组件下端置有防撞层(7)，电磁铁组件的外围还置有铝短路环(3)。

3、根据权利要求1所述的一种主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器，其特征在于，所述的永磁体(14)为稀土材料制成，两块永磁体(14)之间置有绝缘隔离体(15)，外层置有铝箍(10)，上端置有防撞层(9)，下端吸附于导磁基础构件(11)上。

Images