Page 181 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 11 期 江友亮，等：磁气混合隔振电磁结构分析与输出特性研究 2639

系统平台的加速度信号的功率谱幅频特性，验证磁 流为−1.5 A 时，一、二阶幅值最小。在 0~−1 A 电流范
气混合隔振系统的调节阻尼性能，试验结果如图 14 围，一、二阶处幅值随着负电流的增大而减小；在−1.5~
和图 15 所示。 −2 A 电流范围，一、二阶处幅值随着负电流的增大
而增大。结合图 13 综合分析，无论电流为正负，磁

0 A 0.75 A 1.5 A
0.25 A 1 A 1.75 A 气混合隔振系统都具有一定的削峰特性；电流对系
0.5 A 1.25 A 2 A
−24 统性能的影响并不是线性的，存在强烈的非线性特
−26 性；在 [−2 A,2 A] 范围内，磁气混合隔振系统的功率
功率谱 / dB −28 谱大约有 2 dB(减至原功率的 63%) 的减振效果。
−30
−32
综上电磁阻尼特性试验，本文设计的磁气混合
−34
−36
−38 隔振系统具有系统参数控制性能，虽然验证效果并
−40 不佳 (仅有 2 dB)，但具有一定的工程价值。

0 20 40 60 80 100 120 140
频率 / Hz

图 14 0~2 A 电流情况下磁气混合隔振器输出功率谱 5 总 结
Fig. 14 Output power spectrum of magnetic-air hybrid
vibration isolator under 0~2 A 本文设计了气囊内置和电磁外置的一体式磁气

混合隔振器。从瞬态磁场角度分析了通电线圈对磁

0 A −0.75 A −1.5 A
−0.25 A −1 A −1.75 A 场的影响特性，结果表明电流对磁场的影响在 2% 以
−24 −0.5 A −1.25 A −2 A 内；从静态磁场角度着重分析了结构参数对磁场的
−26 影响规律，永磁体轴向尺寸与径向尺寸的拐点为设
功率谱 / dB −28 计 最 佳 点， 永 磁 体 保 护 环 为 永 磁 体 径 向 尺 寸 的
−30
−32
为最佳。探究了被动工作模型和主动工作
10%~20%
−34
−36
−38 模型下，电磁单元的幅频响应和电磁输出力特性。
研制了磁气混合隔振器，测试了磁气混合隔振器电
−40
0 20 40 60 80 100 120 140 磁静态力、动态响应与阻尼性能，结果表明：优化后
频率 / Hz
的静态力与仿真误差在 3% 左右，隔振器具有恒定电

图 15 0~−2 A 电流情况下磁气混合隔振器输出功率谱
流可调阻尼性能 (2 A-2 dB 调节效果)。
Fig. 15 Output power spectrum of magnetic-air hybrid
vibration isolator under 0~−2 A
参考文献：
从图 14 试验结果分析可知，不同电流可影响磁
气混合隔振系统的固有频率处幅值，具有一定的电 [1] 李彦，何琳，帅长庚，等. 船舶机械磁悬浮气囊混合隔振
磁阻尼调节性能，即改变系统阻尼。其主要对一阶 技术 [J]. 声学学报，2015，40（5）：751-760.
和二阶的幅值有影响。对功率谱一阶幅值进行分 LI Yan，HE Lin，SHUAI Changgeng，et al. Vibration isola-
析，电流为 0 A 时，幅值最大；电流为 0.25 A 时，幅值 tion technology for ship machinery using electromagnetic actu-
最小。0.5 A、0.75 A 和 1 A 电流对应的幅值较为接 ator and air spring[J]. Acta Acustica， 2015， 40（ 5） ： 751-
近，即在此附近电流对共振幅值影响变化较小，但相 760.
对于未通电流被动系统依然具有较好的削峰性能； [2] KIM H T，KIM C H，CHOI S B，et al. A novel triple-actu-
电流在 1.25~2 A 内，随着电流增大，峰值逐渐减小。 ating mechanism of an active air mount for vibration control of
电 流 变 化 对 系 统 二 阶 影 响 规 律 与 一 阶 近 似， 但 在 precision manufacturing machines： experimental work[J].
Smart Materials and Structures，2014，23（7）：077003.
1.25~2 A 之 间 ， 随 着 电 流 的 增 大 ， 峰 值 先 增 大 后 减
[3] BERNAT J，KOŁOTA J. DEAP actuator composed of a soft
小；影响峰值的同时，对二阶对应的频率也有微小的
pneumatic spring bias with pressure signal sensing[J]. Ener-
影响。整体分析，无论电流为多少，一、二阶幅值如
gies，2021，14（4）：1189.
何 变 化， 对 比 未 通 电 流 (0 A) 情 况 ， 其 都 具 有 削 峰
[4] 李斌，董万元，王小兵. 一种气动/电磁联合作动的主动隔
特性。
振器设计与仿真 [J]. 西北工业大学学报，2013，31（6）：
图 15 为 0~−2 A 电流情况下磁气混合隔振系统
871-877.
功率谱曲线，从图中结果分析，电流为 0 A 时，一、二 LI Bin， DONG Wanyuan， WANG Xiaobing. Design and
阶处功率谱幅值最大，其他负电流情况都小于此，即 simulation of an active vibration isolator based on pneumatic-
在负电流情况下，系统依然具有共振幅值削减性能。电 electromagnetic hybrid driving[J]. Journal of Northwestern