【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隔振与振动能量收集技术，具体涉及一种具备能量收集和隔振的双功能隔振系统。
技术介绍
1、结构振动和冲击问题广泛存在于海洋工程、航空航天工程、土木工程等众多领域，对桥梁的使用寿命、精密仪器的测量精度、旋转机械的稳定性产生不利影响。因此，有必要对此类工程系统，特别是那些容易在振动下损坏的系统进行减振。通过将振动能转化为电能，环境振动可以为电子设备(例如植入式设备)提供可持续且有价值的能源。由于振动存在双面性，振动问题研究已逐步发展为振动控制和振动利用两个方向。然而，开发出更好的工程结构和系统模型是实现振动控制及利用的关键一步。
2、为了抑制低频振动，准零刚度隔振器因其独有的高静刚度和低动刚度特性，引起国内外学者广泛研究，且已被证明是一种抑制低频振动的有效方法。准零刚度隔振器的基本原理是正负刚度机构并联，当正负刚度互相抵消时系统能够实现准零刚度。研究人员已经通过预屈曲梁、磁体结构、仿生结构以及超材料手段，优化了基于准零刚度的低频振动控制解决方案。通常，振动能量可以通过阻尼消散，进而有效地抑制系统谐振。为了利用振动能量，可以将振动衰减期间的耗散能量转化为有价值的电能。分流阻尼器已经被证明是一种有效的抑制谐振和收集能量的解决方案。由于分流电路中的电感和电阻引入了电谐振，其可以同时实现振动控制和能量收集。目前，关于振动控制或能量收集的装置很多，但大部分都是涉及其中一方面，关于两种功能集成的装置相对较少。因此，设计一种即刻实现隔振，又能对振动能量进行收集的装置，显得十分有必要。
技术实现思
1、本专利技术的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种具备能量收集和隔振的双功能隔振系统。
2、本专利技术采用的技术方案为：一种具备能量收集和隔振的双功能隔振系统，包括底座、中心轴、正刚度装置、负刚度装置和电磁分流换能装置；
3、所述底座上固定下箱体，下箱体的顶部设置上箱体；所述下箱体内安装有正刚度装置，正刚度装置的顶部与设于中心轴下端的连接板相连，中心轴的上端穿出下箱体，并经上箱体的顶部穿出，与负载相连；
4、在上箱体内的中心轴上依次自下而上分别安装负刚度装置和电磁分流换能装置；
5、所述电磁分流换能装置包括同轴配置在中心轴上的环形线圈a和环形永磁体a，所述环形永磁体a位于环形线圈a的内部，环形永磁体a采用轴向充磁，环形永磁体a的上部为s极，环形永磁体a的下部为n极；
6、所述负刚度装置包括自下而上装配在中心轴上的第一负刚度装置和第二负刚度装置；所述第一负刚度装置包括同轴装配在中心轴上的环形线圈b和环形永磁体b，环形线圈b内通入电流；所述第二负刚度装置包括装配在中心轴上的内环形永磁体c，以及同轴配置在内环形永磁体c外部的外环形永磁体。
7、按上述方案，所述环形永磁体a上端和下端的中心轴上分别设置有固定环。
8、按上述方案，环形线圈a与对应的环形永磁体a之间的横向装配间隙为1.5～2.5mm，垂向最大行程为5mm。
9、按上述方案，所述正刚度装置为线性螺旋弹簧，线性螺旋弹簧与中心轴同轴配置；所述线性螺旋弹簧设于下箱体内，与下箱体的内底部压紧，线性螺旋弹簧的上端设于与连接板下表面的凹槽内。
10、按上述方案，所述环形永磁体b位于环形线圈b的内部，环形永磁体b采用轴向充磁，环形永磁体b的上部为s极，环形永磁体b的下部为n极。
11、按上述方案，所述环形永磁体b上端和下端的中心轴上分别设置有固定环。
12、按上述方案，环形线圈b与环形永磁体b的磁化方向相反且轴向高度一致。
13、按上述方案，内环形永磁体c的上部为s极，内环形永磁体c的下部为n极；外环形永磁体c的上部为s极，外环形永磁体c的下部为n极。
14、按上述方案，所述双功能隔振系统还设有直线轴承导向装置，直线轴承导向装置为装配在中心轴上的第一直线轴承和第二直线轴承，其中第一直线轴承设于上箱体内，且位于第一负刚度装置与所述线性螺旋弹簧；所述第二直线轴承设于所述第二负刚度装置上部的中心轴上，且第二直线轴承位于上箱体内。
15、按上述方案，所述上箱体包括自上而上依次首尾相连的第四壳体、第一壳体、第三壳体和第二壳体，所述电磁分流换能装置安装于第一壳体内；所述第一负刚度装置安装于第二壳体内；所述第二负刚度装置安装于第三壳体内；所述第二直线轴承设于第四壳体内；中心轴的上端穿过第四壳体，与负载相连。
16、本专利技术的有益效果为：本专利技术采用电磁分流换能装置和混合磁式负刚度装置耦合的方式，不仅提高了隔振系统的低频隔振能力，还实现了低频振动能量的收集能力。并且，同时采用第一负刚度装置和第二负刚度装置，提高了负刚度的磁力，同时能够对负刚度进行调节，保证隔振系统在平衡位置的隔振频率为准零态，提高隔振系统的稳定性，增强隔振系统的超低频隔振能力。本专利技术在静平衡位置附近具有非常低的动刚度；通过电磁分流换能装置和混合磁式负刚度装置耦合，使得隔振装置具备能量收集和低频隔振的双功能，适用于低频和超低频隔振以及能量收集。
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1.一种具备能量收集和隔振的双功能隔振系统，其特征在于，包括底座、中心轴、正刚度装置、负刚度装置和电磁分流换能装置；
2.如权利要求1所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述环形永磁体A上端和下端的中心轴上分别设置有固定环。
3.如权利要求1所述的双功能隔振系统，其特征在于，环形线圈A与对应的环形永磁体A之间的横向装配间隙为1.5～2.5mm，垂向最大行程为5mm。
4.如权利要求1所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述正刚度装置为线性螺旋弹簧，线性螺旋弹簧与中心轴同轴配置；所述线性螺旋弹簧设于下箱体内，与下箱体的内底部压紧，线性螺旋弹簧的上端设于与连接板下表面的凹槽内。
5.如权利要求1所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述环形永磁体B位于环形线圈B的内部，环形永磁体B采用轴向充磁，环形永磁体B的上部为S极，环形永磁体B的下部为N极。
6.如权利要求5所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述环形永磁体B上端和下端的中心轴上分别设置有固定环。
7.如权利要求6所述的双功能隔振系统，其特征在于，环形线圈B与环形永磁
8.如权利要求3所述的双功能隔振系统，其特征在于，内环形永磁体C的上部为S极，内环形永磁体C的下部为N极；外环形永磁体C的上部为S极，外环形永磁体C的下部为N极。
9.如权利要求5所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述双功能隔振系统还设有直线轴承导向装置，直线轴承导向装置为装配在中心轴上的第一直线轴承和第二直线轴承，其中第一直线轴承设于上箱体内，且位于第一负刚度装置与所述线性螺旋弹簧；所述第二直线轴承设于所述第二负刚度装置上部的中心轴上，且第二直线轴承位于上箱体内。
10.如权利要求9所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述上箱体包括自上而上依次首尾相连的第四壳体、第一壳体、第三壳体和第二壳体，所述电磁分流换能装置安装于第一壳体内；所述第一负刚度装置安装于第二壳体内；所述第二负刚度装置安装于第三壳体内；所述第二直线轴承设于第四壳体内；中心轴的上端穿过第四壳体，与负载相连。
...【技术特征摘要】
1.一种具备能量收集和隔振的双功能隔振系统，其特征在于，包括底座、中心轴、正刚度装置、负刚度装置和电磁分流换能装置；
2.如权利要求1所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述环形永磁体a上端和下端的中心轴上分别设置有固定环。
3.如权利要求1所述的双功能隔振系统，其特征在于，环形线圈a与对应的环形永磁体a之间的横向装配间隙为1.5～2.5mm，垂向最大行程为5mm。
4.如权利要求1所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述正刚度装置为线性螺旋弹簧，线性螺旋弹簧与中心轴同轴配置；所述线性螺旋弹簧设于下箱体内，与下箱体的内底部压紧，线性螺旋弹簧的上端设于与连接板下表面的凹槽内。
5.如权利要求1所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述环形永磁体b位于环形线圈b的内部，环形永磁体b采用轴向充磁，环形永磁体b的上部为s极，环形永磁体b的下部为n极。
6.如权利要求5所述的双功能隔振系统，其特征在于，所述环形永磁体b上端和下端的中心轴上分别设置有固定环。
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