[发明专利]基于磁引力正负刚度并联的水平二自由度电磁隔振装置

说明书

基于磁引力正负刚度并联的水平二自由度电磁隔振装置属于精密隔振技术领域，X向磁弹簧与Y向磁弹簧垂直布置、并联连接，实现水平二自由度的正负刚度结构并联；X向磁弹簧由第一定磁铁、第一动磁铁、第二动磁铁和第二定磁铁沿水平X轴依次阵列构成，Y向磁弹簧由第三定磁铁、第三动磁铁、第四动磁铁和第四定磁铁沿水平Y轴依次阵列构成；本发明结构设计简单灵活、固有频率低、磁材料利用率高，能实现精密仪器设备的水平二自由度低频/超低频隔振效果。

技术领域

本发明属于精密隔振技术领域，特别是一种基于磁引力正负刚度并联的水平二自由度电磁隔振装置。

背景技术

在精密仪器设备的装调、测试和实验过程中，环境中的低频微幅振动干扰成为影响研究效果的重点问题之一，为精密仪器设备配备低频隔振器逐渐成为精密工程领域抑制环境微振动的主要技术手段。低频隔振器多采用正负刚度结构并联或者串联的方式实现垂向低频隔振效果，而水平向低频隔振器，尤其是能够实现水平二自由度低频隔振效果的电磁隔振装置较少。

专利号为CN200910273183.3公开了一种水平二自由度隔振机构，该水平二自由度隔振机构由四个磁浮单元沿圆盘圆周阵列构成。每个磁浮单元由两个正负刚度结构并联构成的单自由度低频隔振结构组成。该技术方案的特征在于：1)磁浮单元的正刚度结构与负刚度结构均只利用磁铁间的作用力实现某一特定方向的正刚度特性或负刚度特性，磁材料的利用率低，在实际使用过程中需要运动导向机构以约束正刚度结构与负刚度结构其它自由度的运动，结构复杂、体积大、制造成本高；2)磁浮单元的正刚度特性由同极磁铁(电磁铁和永磁体)间的斥力作用实现，负刚度特性由异极磁铁间的引力作用实现。

专利号为CN201811427114.9公开了一种多维磁负刚度机构及其构成的多维磁负刚度减振系统，该多维减振系统由正刚度机构和多维负刚度机构并联构成。正刚度机构是传统的弹性元件，用于连接被减振体和安装基座，提供X向、Y向和Z向的支撑和基本减振功能；多维负刚度机构由同极磁铁构成的一维负刚度磁组与二维负刚度磁组串联构成。该技术方案的特征在于：1)一维负刚度磁组利用磁铁间的斥力作用在Z向产生负刚度特性，而其沿X、Y向的运动被直线导轨等运动导向机构限制，磁材料的利用率低，结构复杂、体积大、制造成本高；2)一维负刚度磁组的负刚度特性与二维负刚度磁组的正刚度特性、负刚度特性均利用同极磁铁间的斥力作用实现，正刚度值大，固有频率高；3)一维负刚度磁组与二维负刚度磁组均只能沿着某一特定的方向磁化，负刚度磁组的结构设计单一。

综上，如何通过电磁隔振装置的结构与原理创新，提供一种高磁材料利用率且无需运动导向机构的水平二自由度电磁隔振装置对降低环境中的低频微幅振动干扰，保证精密仪器设备工作环境最优，进一步提高精密仪器设备的精度具有重大意义。

发明内容

本发明针对环境振动干扰影响精密仪器设备的研究，且目前能够实现水平二自由度低频隔振效果的电磁隔振装置较少的问题，提出一种基于磁引力正负刚度并联的水平二自由度电磁隔振装置，在水平X方向，利用X向磁弹簧产生的负刚度与Y向磁弹簧产生的正刚度并联实现低频隔振效果；在水平Y方向，利用X向磁弹簧产生的正刚度与Y向磁弹簧产生的负刚度并联实现低频隔振效果，在Z方向，利用X向磁弹簧产生的正刚度与Y向磁弹簧产生的正刚度并联实现稳定支撑隔振负载的作用。该基于磁引力正负刚度并联的水平二自由度电磁隔振装置能够有效隔离精密仪器设备所处环境中水平二自由度的低频微幅振动干扰，进一步提高精密仪器设备的精度。

本发明的技术解决方案是：