[发明专利]一种负刚度非线性弱的新型磁致负刚度结构

说明书

本发明属于低频隔振技术领域，特别涉及一种负刚度非线性弱的新型磁致负刚度结构，包括基底、负载平台以及位于基底与负载平台之间的负刚度模块，所述负刚度模块包括对称布置的两组负刚度单元，每组所述负刚度单元包括并联的五磁吸式结构和三磁斥式结构。本发明利用三磁式磁斥的负刚度值随着位移呈“凹”形态，五磁式磁吸的负刚度值随着位移呈“凸”形态，然后通过五磁式和三磁式并联，获得的负刚度在相对较大的位移范围内变化较小，因此相较于以往简单的负刚度结构来说大大改善负刚度的非线性程度，提高整体的稳定性。

技术领域

本发明属于低频隔振技术领域，特别涉及一种负刚度非线性弱的新型磁致负刚度结构。

背景技术

振动对于机器加工和设备测量等都是难以避免的因素，影响仪器设备功能，降低机械设备的工作精度。随着科学技术的快速发展，在精密加工和测量的领域，如光刻机的加工、大规模集成芯片的生产等仪器的加工和测量对于环境的振动具有更加及其严格的要求，尤其是低频振动对于精密和超精密设备的影响较为突出。

对于低频振动，为了尽可能减小对其精密或超精密设备的影响，一般的线性器难以满足在低频和超低频下具备良好的隔振性能以及较宽的隔振频率，目前的应对办法是正负刚度并联结构进行隔振，该结构实现了高静刚度、低动刚度的特性，从而提高低频以及超低频隔振性能。而正负刚度并联的关键是负刚度结构，也是较难设计的部分，现在广泛用三磁体负刚度机构作为负刚度部分。

而这类负刚度结构存在较大的非线性问题，虽然简单三磁体可以构成负刚度结构，从而实现高静低动刚度特性，这样能获得较宽的隔振频率范围，但是中间磁体位移的变化和受力并不是线性关系，而且非线性关系较大，从而使得该结构的负刚度不能保证良好的线性特征。尤其非线性问题会特别显现在微小的位移波动可能会导致其负刚度绝对值波动较大，影响了实际的使用。因此，提出一种负刚度非线性弱的新型磁致负刚度结构。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种负刚度非线性弱的新型磁致负刚度结构。

通过以下制备工艺来实现上述目的：

本发明提供了一种负刚度非线性弱的新型磁致负刚度结构，包括基底、负载平台以及位于基底与负载平台之间的负刚度模块，

所述负刚度模块包括对称布置的两组负刚度单元，每组所述负刚度单元包括并联的五磁吸式结构和三磁斥式结构。

作为上述技术方案的进一步改进，所述两组负刚度单元中的两个三磁斥式结构相邻。

作为上述技术方案的进一步改进，所述五磁吸式结构包括五组磁体，其中四组磁体构成矩形，另一组磁体位于矩形对角线交点上，所述五磁吸式结构中位于矩形对角线交点磁体的上下磁极分别与上下各两组磁体的磁极相反。

作为上述技术方案的进一步改进，位于矩形对角线交点的磁体的中心与其余四组磁体中任意一组磁体中心的水平距离L和竖直距离H相等。

作为上述技术方案的进一步改进，所述三磁斥式结构包括静态时位于同一条横线上且等距分布的三组磁体，所述三组磁体中的中间磁体的左右磁极与相邻磁体的磁极相反。

作为上述技术方案的进一步改进，所述负刚度模块还包括用于固定五磁吸式结构中位于矩形四角的磁体的若干第一支撑座、用于固定三磁斥式结构中位于两侧的磁体的若干第二支撑座、用于固定五磁吸式结构中位于矩形对角线交点磁体和三磁斥式结构中的中间磁体的若干支撑杆以及一组支撑板。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一支撑座、第二支撑座和支撑杆的数量均为四组，所述第一支撑座和第二支撑座的底端均位于基底上端，所述支撑杆的上端位于负载平台下端，所述一组支撑板位于四组第一支撑座的上端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述负刚度模块还包括限方向模块，所述限方向模块包括套设在支撑杆上的直线运动轴承和位于直线运动轴承外侧的轴承固定件，所述直线运动轴承位于支撑板的上方。