[发明专利]一种非接触式主动阻尼装置

说明书

技术领域

本发明属于机械动力学领域，具体涉及一种非接触式主动阻尼装置，该装置包括阻尼器和驱动电路。该阻尼器及其驱动电路适用于无机械接触、主动控制阻尼力的场合。

背景技术

阻尼装置是一种提供运动阻力、耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减振的技术在机械行业中应用极为普遍，从早期的航天、航空、军工、汽车等领域扩展至现在的机床、仪器、建筑、桥梁、铁路等工程结构中，其发展十分迅猛。

传统的阻尼装置如弹簧阻尼装置、摩擦阻尼装置、液压阻尼装置、粘滞阻尼装置等多数为被动阻尼装置，只能隔离振源传至被隔离物体的高频振动，尽管部分阻尼装置的阻尼力可调，但这种调整不具有实时可控性。其次，传统的阻尼装置在工作过程中具有机械接触或以液体(气体)作为传力介质，隔振效果难以达到高精度设备和精密仪器的使用要求。另外，传统的阻尼装置虽然阻尼力大，承载能力强，但响应速度慢，瞬时稳定性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式主动阻尼装置，该阻尼装置具有力学特性好、阻尼力可控、响应速度快、无机械接触和体积小的特点。

本发明提供的一种非接触式主动阻尼装置，包括阻尼器和驱动器两部分，阻尼器和驱动器电气连接；其特征在于，所述阻尼器包括固定不动的定子和与定子相分离的阻尼发生器，其中阻尼发生器相对于定子能够在一个方向上运动，驱动器为阻尼器提供驱动电流，控制阻尼器的阻尼力的变化。

为了克服传统阻尼装置的上述缺点，本发明提出一种非接触式主动阻尼装置。该阻尼装置由分离式动子和定子组成，通过主动控制方式调节驱动电路的驱动电流，从而实现阻尼力的主动控制。该阻尼装置能够实现对超精密减振器提供自适应变阻尼控制，有效地衰减减振台的高频振动。本发明可以为光刻机及其他的精密设备提供超静的环境。具体而言，本发明具有如下的技术效果：

(1)阻尼装置采用了非接触结构，阻尼发生器和座子之间没有任何的机械接触，结构紧凑，安装方便；

(2)由于阻尼力是靠电磁场产生的，所以该阻尼装置不需要任何的气体或液体等传力介质，工作条件简单，操作方便。

(3)阻尼装置的阻尼力是一种电磁力，所以该阻尼装置具有响应快、高加速度、高速度等特点，有效地衰减减振台的高频振动；

(4)阻尼力控制和调节方便简单，通过改变阻尼装置的通电电流就可以有效地控制阻尼力，可以实现自适应变阻尼装置；

(5)驱动器对阻尼装置的工作条件实时监控，在紧急情况下将产生应急处理信号，保护阻尼器和驱动器的功率电路，增强了阻尼器的可靠性和安全性。

本发明提供的阻尼装置可用作小型超精密设备、精密仪器的基础支撑。将本发明提供的阻尼装置与空气弹簧、液压隔振器等被动阻尼装置串联使用，亦可对大型设备、大型仪器实现精密减振。

附图说明

图1为本发明提供的阻尼器的结构示意图；

图2为本发明中阻尼器的定子的结构示意图；

图3为本发明中阻尼器的动子的结构分解图；

图4为本发明中阻尼装置的驱动器的控制框架示意图。

具体实施方式

以下结合设计实例和附图进一步说明本发明的结构和工作原理。

本发明提供的阻尼装置包括阻尼器和驱动器两部分。

参考图1，是阻尼器的结构示意图。阻尼器包括固定不动的定子2和与定子2相分离的阻尼发生器3，其中阻尼发生器3相对于定子2可以在一个方向上运动，但运动的范围小于1mm。阻尼发生器通过装配圆柱销51与减振台面A相连接。定子2和阻尼发生器3在机械结构上是分离的，它们之间是通过电磁场的相互作用对阻尼发生器3产生阻尼力，从而实现了减振台面A的阻尼力的调节。上述的减振台面A亦可为圆形、矩形等，其载荷重心自适应原理适用于减振平台几何中心呈等边三角形分布的三点支撑式结构。

参考图2，图2是本发明阻尼器的定子2的结构示意图。定子2包括了两个结构形式完全一样的座子1，它们相对地安装在水平台面B上。座子1包括磁轭7和磁铁8。该磁轭7用导磁材料制成，在每个磁轭与另一个磁轭相对的面上粘贴有磁铁8。为了便于磁铁8的加工和磁路的连通，可以采用小块的磁铁，间隔地粘贴在磁轭7上。磁轭7上开设有冷却水通道6，冷却水从磁轭7上流过时，将带走它产生的热量，避免磁轭7之间的磁场受到温度的影响。当阻尼器与外部装置组装时，采用若干螺丝5通过磁轭7上的螺丝孔与外部装置固定。