[发明专利]一种正负刚度并联减振器

说明书

技术领域

本发明属于精密减振领域，具体涉及一种正负刚度并联减振器。本发明所涉及的正负刚度并联减振器结构紧凑，具有高静刚度低动刚度的特点。

背景技术

随着超精密加工与测量设备对振动的要求越来越严格，提高减振器的性能变得越来越重要。引入振动主动控制和降低减振器刚度是提高减振性能的两种有效的方法。

振动主动控制能有效衰减系统固有频率附近频带范围内的振动，但对高频振动的衰减无作用。降低减振器刚度可以提高整个隔振带宽，提升对高频振动的衰减作用。传统的低刚度弹簧减振器由于其刚度较低，对一定负载的静态偏移量较大。采用正负刚度并联方法所设计的减振器具有高静刚度低动刚度的技术特点。正刚度弹簧用于承载，负刚度弹簧用于降低减振器的刚度。负刚度弹簧由于其不稳定性，不能单独使用，须与正刚度弹簧并联。

世界知识产权组织出版的专利文献WO95/20113提供的超低频减振器包含机械式负刚度弹簧，该负刚度弹簧是利用压杆原理形成的一种负刚度机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正负刚度并联减振器，该正负刚度并联减振器结构紧凑，具有高静刚度低动刚度的特性。

本发明提供的一种正负刚度并联减振器，包括正刚度空气弹簧和负刚度磁弹簧。正刚度空气弹簧用于支承外部负载；负刚度磁弹簧与正刚度空气弹簧并联，用于降低减振器的动刚度。

本发明所提供正负刚度并联减振器中的负刚度磁弹簧利用磁铁排斥布置布置产生的排斥力作用而形成负的刚度特性。

作为上述技术方案的一种改进，正刚度空气弹簧包括腔室、金属压圈、橡胶膜、活塞和气孔；腔室为中通而上端开口结构，腔体呈圆形时金属压圈为圆环状结构，且橡胶膜为圆环状结构；腔体呈矩形时金属压圈为矩形环状结构，且橡胶膜内圈呈圆环状，外圈呈矩形状；橡胶膜的外环通过金属压圈压紧安装在腔室上，橡胶膜的内环与活塞的一端相连，活塞另一端用于与外部负载相连；圆形气孔位于腔室上，用于与供气系统连通，使供气系统产生的高压气体通过气孔进入腔室，并支承外部负载。

作为上述技术方案的进一步改进，负刚度磁弹簧包括多个磁铁组以及内磁铁座；磁铁组由外部磁铁和内部磁铁径向同轴排斥布置组成；外部磁铁、内部磁铁均位于腔室内；多个外部磁铁呈圆周布置并安装在腔室上，多个内部磁铁呈圆周布置并安装在内磁铁座上；内磁铁座和活塞将橡胶膜的内环压紧并固连。

作为上述技术方案的另一种进一步改进，负刚度磁弹簧包括外磁铁座、内磁铁座和多个磁铁组；磁铁组由外部磁铁和内部磁铁正对排斥布置组成；外部磁铁、外磁铁座、内部磁铁、内磁铁座均位于腔室内，外磁铁座和内磁铁座均为矩形框架结构。外部磁铁为矩形磁铁，多个外部磁铁并排安装在外磁铁座的内壁上，且相邻的外部磁铁呈吸引布置；内部磁铁为矩形磁铁，多个内部磁铁并排安装在内磁铁座的外壁上，且相邻的内部磁铁呈吸引布置。

本发明提供的正负刚度并联减振器应用于超低频精密减振领域，克服了一般减振器无法实现或难以实现超低频减振的缺点，能为超精密加工与测量设备提供平稳的工作环境，适用于对低频振动敏感的超精密加工与测量设备。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的三维剖视示意图；

图3为本发明第一实施例中负刚度磁弹簧的原理图；

图4为本发明第一实施例中负刚度磁弹簧的结构示意图。

图5为本发明第二实施例的三维剖视示意图；

图6为本发明第二实施例中负刚度磁弹簧的二维结构示意图；

图7为本发明第二实施例中负刚度磁弹簧的三维结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明所提供正负刚度并联减振器第一实施例的结构示意图。图2为本发明第一实施例的三维剖视示意图。

如图1和图2所示，本发明第一实施例所提供的正负刚度并联减振器包括正刚度空气弹簧和负刚度磁弹簧，正刚度空气弹簧和负刚度磁弹簧并联布置。