[发明专利]单稳态磁悬浮式减振装置及其磁悬浮力的计算方法

权利要求书

1.单稳态磁悬浮式减振装置，包括：基座、悬臂梁、质量块及紧固件、磁铁、以及磁悬浮管，其特征是：在基座(1)的立柱内侧固定有悬臂梁(2)，悬臂梁的自由端固定有质量块及紧固件(3)，由磁悬浮管(5)和三块磁铁构成单稳态磁悬浮式动力吸振器，磁悬浮管上下两端分别固定两个规格相同的磁铁，在第一块磁铁(4-1)与第二块磁铁(4-2)之间，放置第三块可移动的磁铁(4-3)，通过所设置磁铁的极性，使第一块磁铁和第二块磁铁的极性分别与第三块磁铁相斥，使第三块磁铁悬浮在磁悬浮管中，单稳态磁悬浮式动力吸振器的中心与悬臂梁的自由端紧固件固定连接，组成悬臂梁振动的单稳态磁悬浮式减振装置。

2.按照权利要求1所述的单稳态磁悬浮式减振装置，其特征是：改变所述第一与第二块磁铁固定的位置，可改变两个磁铁的间距，从而得到具有不同非线性特性的单稳态磁悬浮式动力吸振器。

3.按照权利要求1所述的单稳态磁悬浮式减振装置，其特征是：所述三块磁铁的形状均为圆柱形。

4.按照权利要求1所述的单稳态磁悬浮式减振装置，其特征是：所述基座的形状为L形，基座左侧立柱与基座的底面垂直。

5.一种按照权利要求1所述单稳态磁悬浮式减振装置中磁悬浮力的计算方法，其特征是：单稳磁悬浮力由下述计算步骤确定：

(1)选取所述第一与第三块磁铁之间的相互作用为例，首先计算第一块磁铁产生的磁感应强度B：

其中r＝((x-r_Acosθ)²+(y-r_Asinθ)²-(z-z₁)²)^1/2，l_A和r_A是第一块磁铁的高度和半径，μ₀和M_A分别为真空磁导率和第一块磁铁的磁化强度，空间坐标系原点建立在第一块磁铁的几何中心，i、j、k分别为x、y、z方向上的单位矢量，将磁感应强度表示成矢量：

B＝B_ii+B_jj+B_kk (2)

(2)计算第一与第三两块磁铁间的相互磁作用力，即第三块磁铁表面的磁化电流在第一块磁铁表面的磁化电流产生的磁场中所受的安培力，两块磁铁间的磁力F表达式为：

式中，l_B和r_B分别是第三块磁铁的高度和半径，d为两磁铁间的距离，M_B为第三块磁铁的磁化强度；

(3)计算第三块磁铁振子受到所述第一、第二两块磁铁作用的合力，由于第一与第二两块磁铁是固定的，设两磁铁间的距离为l，则第三块磁铁振子距离上端第二块磁铁的距离为l-d，第二与第一块磁铁有相同的磁感应强度，根据公式(3)，不考虑重力影响的磁悬浮合力，F_m可表式为：

式中d与x₁、x₂的关系为：

x₁为悬臂梁自由端相对于其平衡位置的位移，x₂为第三块磁铁相对于悬臂梁平衡位置的位移，

(4)考虑到第三块磁铁自身的重力，计算其实际受到的合力为：

F_mg＝-(F_m-m₂g) (6)。