[發明專利]單自由度磁力隔振裝置

有效

• 申請號: 201410051123.8
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103775550A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 陳學東;李子龍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F16F6/00
• 分類號: F16F6/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于隔振裝置，特別涉及單自由度磁力隔振裝置，能夠用于改善被動隔振系統的性能。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，以IC制造裝備、高分辨率電子顯微鏡、表面粗糙度測試儀和精密光學設備等為代表的精密制造設備、精密測量設備得到了越來越廣泛的應用，其對精度的要求越來越高。作為實現高精度的重要基礎設備，隔振裝置能隔離地基和環境振動對精密設備的影響，給振動敏感的設備提供“安靜”的工作環境，保證精密設備的正常運行。

傳統的被動隔振結構一般為剛性螺旋彈簧或者空氣彈簧，它們作為剛性元件，不能衰減隔振系統固有頻率處的振動，在外界激勵頻率等于隔振系統固有頻率的情況下，隔振系統發生共振，使得負載的振動幅值被放大，造成設備不能正常工作甚至損壞的不利影響。通過附加阻尼器可以減小隔振系統固有頻率處的幅值放大，但卻會惡化隔振系統的高頻衰減性能。因此，一般的被動隔振器只能通過選擇最佳阻尼值，來兼顧固有頻率處的傳遞率和高頻傳遞率。被動隔振系統的性能往往不能達到精密隔振的要求。

采用主動和被動結合的方式，可以解決被動隔振性能不足的問題。美國專利US5844664(公開號)公開了一種減振系統，該減振系統包括空氣彈簧、擺機構和音圈電機，減振系統中的傳感器將振動信號檢測并發送給控制器，由控制器計算出控制指令并發送給音圈電機，音圈電機根據控制指令輸出力。因為是通過控制算法實現的輸出力，因此該輸出力只針對固有頻率附近的振動進行衰減，并不影響高頻的衰減性能。雖然該減振系統的主動隔振性能滿足要求，但結構復雜，需要供給能源，可靠性不如被動隔振系統，且成本巨大。

永磁材料具有寬磁滯回線、高嬌頑力、高剩磁，一經磁化即能保持恒定磁性的材料，又稱硬磁材料。永磁材料具有高的最大磁能積、高的嬌頑力，高的剩余磁通密度和高的剩余磁化強度及高的穩定性，廣泛應用在各種執行機構如電機、閥、喇叭、舵機、航空設備等場合。在磁力機構中，永磁材料與電磁鐵相比，存在以下優點：永磁材料不需要供給能源，結構十分精簡，維護簡便，成本低廉，更容易被用戶接受。永磁材料具有很高的剩余磁通密度，小體積下便可產生較大的磁力，而電磁鐵受限于驅動器功率限制，且在大電流下，電磁鐵發熱較大，因此在需要長時間輸出力的磁力機構中不宜選用電磁鐵。因此，永磁材料在精密機械中有著巨大的應用潛力。

發明內容

本發明提供一類單自由度磁力隔振裝置，解決現有主動和被動結合減振系統結構復雜、需要供給能源且可靠性不高的問題，通過其與傳統被動隔振系統并聯，可以有效提高被動隔振系統的性能。

本發明所提供的一種單自由度磁力隔振裝置，包括底座、上環形永磁體、下環形永磁體，連接桿和中心永磁體，其特征在于：

所述底座上表面連接金屬導體筒，所述金屬導體筒為空心金屬圓筒，所述底座將金屬導體筒的下端面封閉；

所述上環形永磁體和下環形永磁體形狀相同，各自均為空心圓環；所述上環形永磁體和下環形永磁體分別嵌于上環形襯套和下環形襯套內，上環形襯套和下環形襯套分別連接于所述金屬導體筒內壁的上端和下端，使得所述上環形永磁體、下環形永磁體和所述金屬導體筒在軸向同心，且所述上環形永磁體和下環形永磁體相向面磁極的極性相反；

所述連接桿的軸線與所述金屬導體筒的中軸線同軸，所述中心永磁體為空心圓環，同心套于連接桿并固接；所述連接桿的上端穿過所述上環形永磁體的中心孔，所述中心永磁體位于所述上環形永磁體和下環形永磁體之間，能夠連同所述連接桿在上環形永磁體和下環形永磁體之間軸向運動；中心永磁體和上環形永磁體相向面磁極的極性相反，中心永磁體和下環形永磁體相向面磁極的極性相反。

所述的單自由度磁力隔振裝置，其特征在于：

所述金屬導體筒的內壁具有內螺紋，所述上環形襯套的外側面和下環形襯套的外側面分別具有外螺紋，以便上環形襯套和下環形襯套分別螺紋連接于所述金屬導體筒1內壁的上端和下端。

所述的單自由度磁力隔振裝置，其特征在于：

所述底座、連接桿、上環形襯套和下環形襯套采用非導磁材料制成；所述金屬導體筒采用電導率高的金屬材料制成。

本發明所提供的第二種單自由度磁力隔振裝置，包括底座、上環形永磁體、下環形永磁體，連接桿和中心永磁體，其特征在于：

所述底座上表面連接安裝筒，所述安裝筒為空心圓筒，所述底座將安裝筒的下端面封閉；