[发明专利]单自由度磁力隔振装置

说明书

技术领域

本发明属于隔振装置，特别涉及单自由度磁力隔振装置，能够用于改善被动隔振系统的性能。

背景技术

随着科学技术的不断发展，以IC制造装备、高分辨率电子显微镜、表面粗糙度测试仪和精密光学设备等为代表的精密制造设备、精密测量设备得到了越来越广泛的应用，其对精度的要求越来越高。作为实现高精度的重要基础设备，隔振装置能隔离地基和环境振动对精密设备的影响，给振动敏感的设备提供“安静”的工作环境，保证精密设备的正常运行。

传统的被动隔振结构一般为刚性螺旋弹簧或者空气弹簧，它们作为刚性元件，不能衰减隔振系统固有频率处的振动，在外界激励频率等于隔振系统固有频率的情况下，隔振系统发生共振，使得负载的振动幅值被放大，造成设备不能正常工作甚至损坏的不利影响。通过附加阻尼器可以减小隔振系统固有频率处的幅值放大，但却会恶化隔振系统的高频衰减性能。因此，一般的被动隔振器只能通过选择最佳阻尼值，来兼顾固有频率处的传递率和高频传递率。被动隔振系统的性能往往不能达到精密隔振的要求。

采用主动和被动结合的方式，可以解决被动隔振性能不足的问题。美国专利US5844664(公开号)公开了一种减振系统，该减振系统包括空气弹簧、摆机构和音圈电机，减振系统中的传感器将振动信号检测并发送给控制器，由控制器计算出控制指令并发送给音圈电机，音圈电机根据控制指令输出力。因为是通过控制算法实现的输出力，因此该输出力只针对固有频率附近的振动进行衰减，并不影响高频的衰减性能。虽然该减振系统的主动隔振性能满足要求，但结构复杂，需要供给能源，可靠性不如被动隔振系统，且成本巨大。

永磁材料具有宽磁滞回线、高娇顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料，又称硬磁材料。永磁材料具有高的最大磁能积、高的娇顽力，高的剩余磁通密度和高的剩余磁化强度及高的稳定性，广泛应用在各种执行机构如电机、阀、喇叭、舵机、航空设备等场合。在磁力机构中，永磁材料与电磁铁相比，存在以下优点：永磁材料不需要供给能源，结构十分精简，维护简便，成本低廉，更容易被用户接受。永磁材料具有很高的剩余磁通密度，小体积下便可产生较大的磁力，而电磁铁受限于驱动器功率限制，且在大电流下，电磁铁发热较大，因此在需要长时间输出力的磁力机构中不宜选用电磁铁。因此，永磁材料在精密机械中有着巨大的应用潜力。

发明内容

本发明提供一类单自由度磁力隔振装置，解决现有主动和被动结合减振系统结构复杂、需要供给能源且可靠性不高的问题，通过其与传统被动隔振系统并联，可以有效提高被动隔振系统的性能。

本发明所提供的一种单自由度磁力隔振装置，包括底座、上环形永磁体、下环形永磁体，连接杆和中心永磁体，其特征在于：

所述底座上表面连接金属导体筒，所述金属导体筒为空心金属圆筒，所述底座将金属导体筒的下端面封闭；

所述上环形永磁体和下环形永磁体形状相同，各自均为空心圆环；所述上环形永磁体和下环形永磁体分别嵌于上环形衬套和下环形衬套内，上环形衬套和下环形衬套分别连接于所述金属导体筒内壁的上端和下端，使得所述上环形永磁体、下环形永磁体和所述金属导体筒在轴向同心，且所述上环形永磁体和下环形永磁体相向面磁极的极性相反；

所述连接杆的轴线与所述金属导体筒的中轴线同轴，所述中心永磁体为空心圆环，同心套于连接杆并固接；所述连接杆的上端穿过所述上环形永磁体的中心孔，所述中心永磁体位于所述上环形永磁体和下环形永磁体之间，能够连同所述连接杆在上环形永磁体和下环形永磁体之间轴向运动；中心永磁体和上环形永磁体相向面磁极的极性相反，中心永磁体和下环形永磁体相向面磁极的极性相反。

所述的单自由度磁力隔振装置，其特征在于：

所述金属导体筒的内壁具有内螺纹，所述上环形衬套的外侧面和下环形衬套的外侧面分别具有外螺纹，以便上环形衬套和下环形衬套分别螺纹连接于所述金属导体筒1内壁的上端和下端。

所述的单自由度磁力隔振装置，其特征在于：

所述底座、连接杆、上环形衬套和下环形衬套采用非导磁材料制成；所述金属导体筒采用电导率高的金属材料制成。

本发明所提供的第二种单自由度磁力隔振装置，包括底座、上环形永磁体、下环形永磁体，连接杆和中心永磁体，其特征在于：

所述底座上表面连接安装筒，所述安装筒为空心圆筒，所述底座将安装筒的下端面封闭；