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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116006627A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310157059.0(22)申请日2023.02.23(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人曾理湛吴英桐刘凯赵烁陈福祥张昊陈学东(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201专利代理师汪洁丽(51)Int.Cl.F16F15/073(2006.01)F16F15/03(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种磁浮重载零刚度隔振系统(57)摘要本发明公开了一种磁浮高承载零刚度隔振系统,其磁浮支撑件中的静、动磁铁单元呈夹心结构,且竖直方向相互错开,磁铁竖直方向紧密排布,磁化方向左右交错,动磁铁单元采用Halbach阵列,增大中部磁场,充分利用的磁铁性能。强磁场中的结构选用小电导率且不导磁的材料,在产生较小磁阻负刚度的情况下,减小了涡流阻尼以保证高频隔振性能。限定磁铁尺寸关系以提高承载力、降低垂向刚度,扩大零刚度行程,形成垂向正刚度,水平向负刚度特性。设置弹簧系统组件抵消了磁阻水平负刚度,解决了垂向、水平向难以兼顾的问题,使系统六自由度刚度都近零。本系统是高承载,低刚度,低阻尼,且有较广的零刚度工作区间,能隔离六自由度振动的被动隔振系统。CN116006627ACN116006627A权利要求书1/2页1.一种磁浮重载零刚度隔振系统,其特征在于,包括基座、顶板以及支撑于所述基座和顶板之间的一个或多个磁浮支撑件;其中,每个磁浮支撑件包括:内侧静磁铁单元,包括沿Z轴方向延伸且支撑于所述基座上的内侧板以及对称固定于所述内侧板两侧的两个定磁铁阵列,每个定磁铁阵列包括沿Z轴方向叠设且内磁化方向为Y轴方向的多个定磁铁,Y轴方向与Z轴方向正交且垂直于内侧板板面,相邻定磁铁的内磁化方向相反,两个所述定磁铁阵列中位于同一高度的定磁铁的内磁化方向相同,每个定磁铁阵列非端部的定磁铁的厚度相同且大于两端端部定磁铁的厚度;两个外侧动磁铁单元,对称设置于所述内侧静磁铁单元的两侧,每个所述外侧动磁铁单元包括沿Z轴方向延伸且顶端与所述顶板固定的外侧板以及固定于所述外侧板上的动磁铁阵列,所述动磁铁阵列与所述定磁铁阵列相对设置且留有空隙,每个动磁铁阵列包括沿Z轴方向根据Halbach阵列规律布置的多个动磁铁,两个所述动磁铁阵列中位于同一高度且内磁化方向为Y轴方向的动磁铁的内磁化方向相同、位于同一高度且内磁化方向为Z轴方向的动磁铁的内磁化方向相反,每个动磁铁阵列非端部的动磁铁的厚度大于两端端部动磁铁的厚度,定磁铁阵列非端部的每个定磁铁的厚度在Z轴方向上从底部到顶部依次跨越三种动磁铁、分别为与之内磁化方向相同的动磁铁的部分、内磁化方向为Z轴方向的整个动磁铁以及与之内磁化方向相反的动磁铁块的部分;其中,所述内侧板和所述外侧板均采用电导率低于铝的材料制成;弹簧组件,将两个所述外侧动磁铁单元支撑于所述基座上,用于抵消磁阻产生的水平负刚度,使系统六自由度刚度近零。2.如权利要求1所述的磁浮重载零刚度隔振系统,其特征在于,所述定磁铁的厚度在Z轴方向上从底部到顶部依次跨越三种动磁铁,其中,所述定磁铁的底端高度位于与之内磁化方向相同的动磁铁块的中心位置、定磁铁的顶端高度位于与之内磁化方向相反的动磁铁块的中心位置。3.如权利要求1所述的磁浮重载零刚度隔振系统,其特征在于,每个动磁铁阵列非端部的内磁化方向为Y轴方向的动磁铁的厚度相同为Dd.l,每个动磁铁阵列非端部的内磁化方向为Z轴方向的动磁铁的厚度相同为Dd.v,Dd.l>Dd.v。4.如权利要求1所述的磁浮重载零刚度隔振系统,其特征在于,每个磁浮支撑件还包括背板,所述弹簧组件包括两个弹簧单元,其中,所述背板与两所述外侧板和所述顶板围合;两个弹簧单元重的每个弹簧单元结构相同且呈弯折状,其中一个弹簧单元的一端固定于一个所述外侧板的外侧面上、另一端支撑于所述基座上,其中另一个弹簧单元的一端固定于所述背板的外侧、另一端支撑于所述基座上。5.如权利要求4所述的磁浮重载零刚度隔振系统,其特征在于,与外侧板相连的弹簧单元为第一弹簧单元,与背板相连的弹簧单元为第二弹簧单元,其中,所述第一弹簧单元包括沿Z轴方向延伸并支撑于所述基座上的片弹簧以及沿Y轴方向延伸且固定于外侧板和对应的片弹簧之间的柔性杆外;所述第二弹簧单元包括沿Z轴方向延伸并支撑于所述基座上的片弹簧以及沿X轴方向延伸且固定于所述背板和对应的片弹簧之间的柔性杆;其中,所述柔性杆两头靠近端部的区域具有对称的应力缓冲结构,所述应力缓冲结构2CN116006627A权利要求书2/2页包括朝Z轴方向的正向和负向对称开口的弧形薄片以及朝垂直于Z轴方向的正向和负向对称开口的弧形薄片,