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申请/专利权人：中科振声(苏州)电子科技有限公司

摘要：本发明公开了一种主被动一体化隔振器系统，包括信号采集装置、控制装置和减振装置，所述信号采集装置采集机械设备的振动信号并将信号传递给所述控制装置，所述控制装置根据信号利用FxLMS算法控制所述减振装置进行减振，所述减振装置包括外壳、设置在所述外壳内并相对所述外壳固定设置的被动隔振器和电磁作动器，所述被动隔振器通过解耦膜和电磁作动器串联连接，所述电磁作动器的解耦膜和主动隔振器采用轴套进行连接，所述轴套固定在所述主动隔振器上，所述被动隔振器固定在所述轴套上。所述被动隔振器由橡胶主簧、上下液室、惯性通道、解耦膜构成，所述解耦膜投影面积小于主簧面积的12。

主权项：1.一种主被动一体化隔振器系统，包括信号采集装置、控制装置和减振装置，所述信号采集装置采集机械设备的振动信号并将信号传递给所述控制装置，所述控制装置根据信号控制所述减振装置进行减振，其特征在于，所述减振装置包括外壳、设置在所述外壳内并相对所述外壳固定设置的被动隔振器和主动隔振器，所述被动隔振器和主动隔振器串联连接，所述被动隔振器和主动隔振器采用轴套进行连接，所述轴套固定在所述主动隔振器上，所述被动隔振器固定在所述轴套上；所述被动隔振器包括橡胶主簧和惯性通道机构，所述惯性通道机构包括上盘、下盘、解耦膜和皮碗，所述橡胶主簧、上盘、下盘、皮碗依次设置；所述上盘和下盘设置形成惯性通道，所述解耦膜设置在所述上盘和下盘之间；所述解耦膜上表面、上盘和橡胶主簧构成上液室，所述解耦膜下表面、下盘和皮碗构成下液室，所述惯性通道连通所述上液室和下液室；一体化隔振器的解耦膜作用于上下液室的有效面积要小于橡胶主簧作用于上液室的有效面积；橡胶主簧作用于上液室有效面积至少是解耦膜作用于上液室有效面积的2倍；所述解耦膜内嵌金属骨架；所述皮碗的外沿和中心孔边沿内嵌金属骨架；所述外壳依次包括依次连接的上保护罩、基座连接件和下保护罩，所述基座连接件包括依次连接的连接部和凸缘部，所述上保护罩连接所述凸缘部，所述信号采集装置设置在所述凸缘部上；所述橡胶主簧、上盘、下盘、皮碗的外沿压紧在所述凸缘部上，所述被动隔振器通过依次穿过所述解耦膜和皮碗的固定螺丝固定在所述轴套上；安装时，所述橡胶主簧连接基座，当信号采集装置采集机械设备的振动信号后，将信号传递给所述控制装置，所述控制装置判断振动频率，当所述橡胶主簧受低频激振力时，主被动一体化隔振装置工作在被动模式，被动隔振器工作，主动隔振器不工作，上液室、下液室压强与体积变化导致液体在惯性通道内流动，拥有液容与液阻的惯性通道会消耗部分振动能量，从而抑制振动向基座传递，产生隔振效果；当所述橡胶主簧受中高频激振力时，主被动一体化隔振装置工作在主动模式，被动隔振器和主动隔振器均工作，主动隔振器通电产生交变主动力，此力作用于解耦膜，由于解耦膜作用于上液室面积小于所述橡胶主簧作用于上液室面积，所述橡胶主簧给基座的力被放大，与传递的振动力相抵消，从而抑制振动向基座传递，产生隔振效果，也就是说，主动隔振器传递的力经过液室放大最终传递到基座上，与传递到基座上的振动力相抵消。

全文数据：主被动一体化隔振器系统技术领域[0001]本发明涉及隔振器系统，特别涉及一种主被动一体化隔振器系统。背景技术[0002]在现代工业以及交通运输业当中，机械设备的振动往往是对整个系统的精度、稳定性、安全性、舒适性、使用寿命等造成不利的影响，例如在汽车领域中，降低发动机传递到车架的振动，可有效提高汽车的乘坐舒适性与机械系统的可靠性;在军用舰船领域，隔离中小型设备（如压缩机）的振动，可以提高军用舰船的隐蔽性，降低被探测到的可能性；在航空航天领域，隔离不良工况如剧烈震动对搭载精密仪器的影响，可提高系统运行可靠性，等等。随着现代机械向精密度提高、可靠度要求高的方向发展，机械振动的抑制也越来越有必要，按照抑制的方式不同，振动控制技术可分为消振、隔振、吸振、阻振和动态设计。在这五种振动控制技术中，隔振是应用最为广泛的。[0003]隔振装置是隔离机械设备与基础平台之间振动影响的设备。通常，将动力设备及其安装构件通过隔振装置支承在基础平台上。隔振装置是决定隔振装置的隔振效能的关键部件。[0004]2016年7月7号申请的申请号为201610534518.2的中国专利一种汽车动力总成主动控制式液压悬置中提出的与作动器相连接的带有惯性通道的从动盘及上下液腔的结构，高频工况下，所述汽车动力总成主动控制式液压悬置的结构起不到抵消振动的作用，且缩小主动力，会导致为满足抵消激振力之需求而不得不增加作动器输出力，能满足其功能的只有纵向尺寸过长的磁致伸缩作动器，使得整个装置尺寸过大，无法满足实际安装需求，降低整个系统的工作效率。[0005]2014年1月23号申请的申请号为201410031596.1的中国专利主动控制式发动机液压悬置提出，将传统被动隔振器的“主簧、上液室、惯性通道及解耦膜、下液室”结构中的“下液室”移至主簧上方，与传统被动隔振器的上下液室颠倒。结构存在以下问题：1.由顶膜与橡胶主簧硫化设置形成上液室，这样的设置使得主簧在压缩下液室时，上液室也被主簧压缩，上下液室压强差变小导致流经惯性通道的流量变小，降低了惯性通道耗散振动能量的能力。2.其结构解耦膜作用于下液室的有效面积与主簧作用于下液室的有效面积相等，使得作动器振动力直接去抵消激振力，作动器输出力要求增大，带来系统能耗增加、体积增大、效率降低。[0006]2017年5月18号申请的申请号为201710317821.1的中国专利音圈作动器外置的主动控制式悬置，采用“主簧、上液室、惯性通道及解耦膜、下液室”配置，将解耦膜与作动器相连接，作动器产生作动力施加于解耦膜，其结构存在如下问题：1.其所述线圈支架与下档板体通过油封下腔室，即音圈电机线圈支架与下档板体之间存在上下方向的相对滑动。在悬置受静载荷时，上下液腔压强较大，此结构无法满足汽车运行时复杂工况下的密封要求。此种设计会在工作过程中使液腔内产生微漏液现象严重，从而影响产品可靠度。2.解耦膜作用于上下液室有效面积与主簧作用于上液室有效面积相差无几，该设置方式会导致隔振效率降低。[0007]上述几种设计方案在密封、隔振效果、体积效率上存在缺陷，限制了其实际应用，因此开发一种效率高、体积小的主被动混合隔振装置具有重要意义。发明内容[0008]本发明的目的是提供一种主被动一体化隔振器系统，用于降低机械设备的振动，提高机械设备的精度、稳定性、安全性、舒适性和使用寿命等。[0009]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：[0010]—种主被动一体化隔振装置，包括信号采集装置、控制装置和减振装置，所述信号采集装置采集机械设备的振动信号并将信号传递给所述控制装置，所述控制装置根据信号控制所述减振装置进行减振。[0011]所述减振装置包括外壳、设置在所述外壳内的相互连接的被动隔振器和主动隔振器。所述被动隔振器和主动隔振器通过连接机构连接，所述连接机构采用轴套，所述轴套固定在所述主动隔振器上，所述被动隔振器固定在所述轴套上。所述轴套通过固定螺栓固定在所述主动隔振器上，所述被动隔振器通过固定螺丝固定在所述轴套上。[0012]所述被动隔振器包括橡胶主簧和惯性通道机构，所述惯性通道机构包括上盘、下盘、解耦膜和皮碗，所述橡胶主簧、上盘、下盘、皮碗依次设置，所述上盘和下盘设置形成惯性通道，所述解耦膜设置在所述上盘和下盘之间。所述固定螺丝依次穿过所述解耦膜和皮碗固定在所述轴套上。[0013]作为优选，所述固定螺丝依次穿过所述解耦膜的中心孔和所述皮碗的中心孔固定在所述轴套上。[0014]作为优选，所述解耦膜上表面、上盘和橡胶主簧构成上液室，所述解耦膜下表面、下盘和皮碗构成下液室，所述惯性通道联通所述上液室和下液室。[0015]作为优选，所述主动隔振器包括沿轴向缠绕于铁芯内的线圈、嵌有永磁铁的动子总成、定子以及连接动子总成与定子的簧片，所述轴套套设在所述动子总成上。[0016]作为优选，所述动子总成包括动子外圈、动子芯轴以及连接两者的动子飞轮，所述轴套套设在所述动子芯轴上。[0017]作为优选，外壳依次包括上保护罩、基座连接件和下保护罩，所述橡胶主簧、上盘、下盘和皮碗外沿通过所述基座连接件的边沿冲压压紧为一体，所述定子通过下保护罩压在所述基座连接件上，所述信号采集装置设置在所述基座连接件上。[0018]作为优选，所述解耦膜内嵌金属骨架，提高所述解耦膜刚度且保证解耦膜对上下液室的有效面积在行程范围内不发生大的变化。[0019]作为优选，所述皮碗的外沿和中心孔边沿内嵌金属骨架，保证其密封性。[0020]与现有技术相比，本发明具有以下优点：当信号采集装置采集机械设备的振动信号后，将信号传递给所述控制装置，所述控制装置判断振动频率，当橡胶主簧受低频激振力时，所述主被动一体化隔振装置工作在被动模式，被动隔振器工作，主动隔振器不工作，被动隔振器的上、下液室压强与体积变化导致液体在惯性通道内流动，拥有特定液容与液阻的惯性通道会消耗部分振动能量，从而抑制振动向基座传递。当橡胶主簧受中高频激振力时，主被动一体化隔振装置工作在主动模式，经过控制系统控制主动隔振器产生向上的主动力传递至解耦膜，经过上液室放大传递至橡胶主簧，橡胶主簧给基座一个向下的反作用力与之相抵消，从而抑制振动向基座传递。所述一体化隔振器的解耦膜作用于上下液室的有效面积要小于主簧作用于上液室的有效面积，所述主动隔振器产生的主动力经过上液室传递到橡胶主簧处力被放大，其反作用力即为施加在基座上的主动力，此力也被放大。所述主动隔振器施加在基座处的主动力经被动隔振器在工作频段内被放大，与振源传递到基座的力相抵消，提高了隔振效率。附图说明[0021]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：[0022]图1是本发明一具体实施例的主被动一体化隔振装置的结构示意图；[0023]图2是本发明一具体实施例的主动隔振器的结构示意图。[0024]图中所示：1_主动隔振器、2-橡胶主簧、3-上盘、4-下盘、5-解耦膜、6-皮碗、7-连接件总成、8-上保护罩、9-下保护罩、10-基座连接件、11-铁芯、12-线圈、13-永磁铁、14-动子总成、15-簧片、16-解親膜金属骨架、17-皮碗金属骨架、18-信号米集装置、20-动子外圈、21-动子芯轴、22-动子飞轮、23-轴套、24-螺钉。具体实施方式[0025]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。[0026]需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。[0027]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。[0028]请参见图1和图2,一种主被动一体化隔振装置，包括信号采集装置18、控制装置和减振装置，所述信号采集装置18采集机械设备的振动信号并将信号传递给所述控制装置，所述控制装置根据信号控制所述减振装置进行减振。[0029]本实施例中，所述信号采集装置18采用加速度传感器，加速度传感器测量传递到基座处的振动信号作为控制用误差信号，所述控制装置采用工业计算机，车载电脑，微型计算机，嵌入式计算机，数字信号处理器DSP或可编辑逻辑器件FPGA等。[0030]所述减振装置包括外壳、设置在所述外壳内并相对所述外壳固定设置的被动隔振器和主动隔振器1。所述被动隔振器和主动隔振器1串联连接。[0031]所述被动隔振器和主动隔振器1采用连接件总成7进行连接，所述连接件总成7包括轴套23，所述轴套23固定在所述主动隔振器1上，所述被动隔振器固定在所述轴套23上。[0032]所述外壳依次包括依次连接的上保护罩8、基座连接件10和下保护罩9,所述基座连接件10包括依次连接的连接部和凸缘部，所述上保护罩8连接所述凸缘部，并采用螺丝进行固定，所述信号采集装置18设置在所述凸缘部上。[0033]所述被动隔振器包括橡胶主簧2和惯性通道机构，所述惯性通道机构包括上盘3、下盘4、解耦膜5和皮碗6，所述橡胶主簧2、上盘3、下盘4、皮碗6依次设置，且所述橡胶主簧2、上盘3、下盘4和皮碗6的外沿压紧在所述凸缘部上。所述上盘3和下盘4设置形成惯性通道，所述解耦膜5设置在所述上盘3和下盘4之间。所述解耦膜上表面、上盘3和橡胶主簧2构成上液室，所述解耦膜下表面、下盘4和皮碗6构成下液室，所述惯性通道连通所述上液室和下液室。所述解耦膜5内嵌解耦膜金属骨架16,提高所述解耦膜5刚度且保证解耦膜5对上、下液室的有效面积在行程范围内不发生大的变化。所述皮碗6的外沿和中心孔边沿内嵌皮碗金属骨架17，保证其密封性。[0034]所述主动隔振器1包括沿轴向缠绕于铁芯11内的线圈、嵌有永磁铁13的动子总成14、定子以及连接动子总成14和定子的簧片15。所述动子总成14包括动子外圈20、动子芯轴21以及连接两者的动子飞轮22。本实施例中，所述主动隔振器1采用电磁作动器。[0035]所述轴套23套设在所述动子芯轴21上，并通过固定螺栓将所述轴套23和动子芯轴21固定，所述连接件总成7还包括螺钉24,所述被动隔振器通过采用螺钉24依次穿过所述解耦膜5的中心孔和所述皮碗6的中心孔并固定在所述轴套23上，从而所述被动隔振器和主动隔振器1串联连接。所述一体化隔振器的解耦膜5作用于上下液室的有效面积要小于橡胶主簧2作用于上液室的有效面积，橡胶主簧2作用于上液室有效面积至少是解耦膜作用于上液室有效面积的2倍，所述主动隔振器产生的主动力经过上液室传递到橡胶主簧2处力被放大，其反作用力即为施加在基座上的主动力，此力也被放大。所述主动隔振器1施加在基座处的主动力经被动隔振器在工作频段内被放大，与振源传递到基座的力相抵消，提高了隔振效率。电磁作动器动子总成14与皮碗6、解耦膜5三者采用密封圈密封，皮碗6连接处随动子总成14上下运动而运动，电磁作动器动子总成14与皮碗6、解耦膜5三者之间不存在相互运动。保证了下液室的密封良好。采用的电磁作动器由沿轴向缠绕于铁芯11内的线圈与嵌有永磁铁13的总成14以及连接总成14与定子的簧片15构成，结构简单，成本低。降低一体化隔振器功耗和体积。[0036]所述主被动一体化隔振装置的减振方法，具体步骤如下：[0037]安装时，所述橡胶主簧2连接所述基座，当信号采集装置18采集机械设备的振动信号后，将信号传递给所述控制装置，所述控制装置判断振动频率，当所述橡胶主簧2受低频激振力时，所述主被动一体化隔振装置工作在被动模式，被动隔振器工作，主动隔振器1不工作，上、下液室压强与体积变化导致液体在惯性通道内流动，拥有特定液容与液阻的惯性通道会消耗部分振动能量，从而抑制振动向基座传递，产生隔振效果。当所说橡胶主簧2受中高频激振力时，所述主被动一体化隔振装置工作在主动模式，被动隔振器和主动隔振器1均工作，主动隔振器1通电产生交变主动力，此力作用于解耦膜5,由于解耦膜5作用于上液室面积小于所述橡胶主簧2作用于上液室面积，所述橡胶主簧2给基座的力被放大，与传递的振动力相抵消，从而抑制振动向基座传递，产生隔振效果，也就是说，主动隔振器1传递的力经过液室放大最终传递到基座上，与传递到基座上的振动力相抵消。例如，作用在所述橡胶主簧2上一个向上的激振力，此力经过所述橡胶主簧2传递至基座也为向上的振动力。基座处的加速度传感器感知到振动，经过控制装置控制主动隔振器1也产生向上的主动力传递至解耦膜5,经过上液室放大传递至所述橡胶主簧2,所述橡胶主簧2给基座一个向下的反作用力与之相抵消，从而抑制振动向基座传递。[0038]所述控制装置采用的控制方法为FxLMS算法。加速度传感器采集到的振动加速度信号为误差信号e⑹，获取振源处的振动加速度信号为参考信号X⑹，提取并采样参考信号xk将其输入控制装置中的一个横向滤波器wη，得到滤波后信号uk=XkXwkT;u⑹自控制器输出，经过次级通道Sz次级通道包括功率放大器，电磁作动器，电磁作动器输出力到基座处振动力的传递函数，基座处振动力到基座处加速度的传递函数等所有环节），传递至基座主动力加速度信号yk=UkXSZ。此主动力加速度信号与激振力在基座处激发的振动加速度d⑹相叠加得到真实的基座处振动加速度信号e⑹。控制目的为通过更新横向滤波器wη的权重，使得误差信号ek为0。其实现方式是将参考信号Xk通入次级通道Sz获得滤波后参考信号、再利用信号与误差信号e⑹，通过权值更新公式.丨更新权值，其中μ为收敛因子，控制横向滤波器权值收敛速度。所述主被动一体化隔振装置与FxLMS算法一起构成一体化隔振器系统，达到对振动的主动控制。[0039]应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

权利要求：1.一种主被动一体化隔振器系统，包括信号采集装置、控制装置和减振装置，所述信号采集装置采集机械设备的振动信号并将信号传递给所述控制装置，所述控制装置根据信号控制所述减振装置进行减振，其特征在于，所述减振装置包括外壳、设置在所述外壳内并相对所述外壳固定设置的被动隔振器和主动隔振器，所述被动隔振器和主动隔振器串联连接，所述被动隔振器和主动隔振器采用轴套进行连接，所述轴套固定在所述主动隔振器上，所述被动隔振器固定在所述轴套上。2.根据权利要求1所述的主被动一体化隔振器系统，其特征在于，所述外壳依次包括依次连接的上保护罩、基座连接件和下保护罩，所述基座连接件包括依次连接的连接部和凸缘部，所述上保护罩连接所述凸缘部，所述信号采集装置设置在所述凸缘部上。3.根据权利要求2所述的主被动一体化隔振器系统，其特征在于，所述被动隔振器包括橡胶主簧和惯性通道机构，所述惯性通道机构包括上盘、下盘、解耦膜和皮碗，所述橡胶主簧、上盘、下盘、皮碗依次设置，且所述橡胶主簧、上盘、下盘、皮碗的外沿压紧在所述凸缘部上，所述上盘和下盘设置形成惯性通道，所述解耦膜设置在所述上盘和下盘之间，所述被动隔振器通过依次穿过所述解耦膜和皮碗的固定螺丝固定在所述轴套上。4.根据权利要求3所述的主被动一体化隔振器系统，其特征在于，所述解耦膜上表面、上盘和橡胶主簧构成上液室，所述解耦膜下表面、下盘和皮碗构成下液室，所述惯性通道连通所述上液室和下液室。5.根据权利要求3所述的主被动一体化隔振器系统，其特征在于，所述解耦膜内嵌金属骨架。6.根据权利要求2所述的主被动一体化隔振器系统，其特征在于，所述主动隔振器包括沿轴向缠绕于铁芯内的线圈、嵌有永磁铁的动子总成、定子以及连接动子总成与定子的簧片，所述定子通过所述下保护罩压在所述基座连接件上，所述轴套套设在所述动子总成上。7.根据权利要求6所述的主被动一体化隔振器系统，其特征在于，所述动子总成包括动子外圈、动子芯轴以及连接两者的动子飞轮，所述轴套套设在所述动子芯轴上。

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