[发明专利]低功耗主动式磁悬浮隔振平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔振平台，属于隔振技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断发展，在某些技术领域，如航空航天，以及精密光学系统中，对一些关键零件的加工精度要求越来越高，因而需要精密和超精密加工技术。在精密和超精密加工中，设备本身的精度固然是至关重要的，但环境振动对加工精度和表面质量的影响也绝不容忽视。环境振动不仅会引起机床本体振动，更土要的是会在切削刀具与被加工工件间产生相对振动位移，并将直接反映到被加工零件的精度和表面质量上。因此，为这些精密设备设置性能优异的隔振装置是十分必要的。目前，在国外超精密加工机床中，大多采用以空气弹簧作为隔振元件的隔振系统，并有较好的隔振效果。这主要是因为空气弹簧在具有较大承载能力的同时，具有较低的刚度。弹簧的低刚度可使隔振系统获得较低的固有频率，远离环境干扰的频率，得到较好的隔振效果。另一方面，通过在空气弹簧的主气室和辅助气室之间设置合适的阻尼孔，获得最佳阻尼，又可使隔振系统有较好的阻尼特性。

虽然空气弹簧作为隔振元件具有较好的隔振的效果，但是这属于被动隔振，这类隔振系统的固有频率一般在2Hz左右。这种隔振方法难以满足超精密加工、超精密测量对隔振系统的要求。另外，空气弹簧不能在真空环境下使用，限制了其应用范围。

发明内容

为了解决现有隔振平台存在固定频率的缺点，本发明提出一种低功耗主动式磁悬浮隔振平台。

本发明所述低功耗主动式磁悬浮隔振平台包括动基板、定基板、三个或四个隔振元件，所述三个或四个隔振元件位于动基板和定基板之间，所述三个或四个元件组成的三边形或四边形的中心与动基板的中心连线垂直于动基板所在平面，每个隔振元件的动子与动基板的下表面固定连接，每个隔振元件的定子与定基板的上表面固定连接，动基板与定基板所在平面相互平行。

所述隔振元件由Z向承重单元与Z向调整单元构成，Z向承重单元包括动子部件和定子部件，动子部件包括动子基板、动子部件上永磁体、动子部件下永磁体、动子部件永磁体固定板和Z向支撑板，平板形的动子部件上永磁体粘贴固定在动子部件永磁体固定板上表面，平板形的动子部件下永磁体粘贴固定在动子部件永磁体固定板下表面，Z向支撑板一端与动子基板固定连接，所述Z向支撑板的另一端与动子基板固定连接；定子部件包括定子部件上永磁体固定板、定子部件上永磁体、定子部件下永磁体、定子部件下永磁体固定板和固定板连接板，平板形的定子部件上永磁体粘贴固定在定子部件上永磁体固定板上，平板形的定子部件下永磁体粘贴固定在定子部件下永磁体固定板上，定子部件上永磁体固定板与定子部件下永磁体固定板分别连接固定在固定板连接板的上下端面上，动子部件上永磁体与定子部件上永磁体之间为上气隙，动子部件下永磁体与定子部件下永磁体之间为下气隙，动子部件永磁体与定子部件永磁体均为沿垂直方向平行充磁，动子部件上永磁体与动子部件下永磁体的充磁方向相同，定子部件上永磁体与定子部件下永磁体的充磁方向相反，动子部件上永磁体与定子部件上永磁体充磁方向相同，动子部件下永磁体与定子部件下永磁体充磁方向相反；

Z向调整单元包括正弹性系数调整单元和负弹性系数调整单元，

正弹性系数调整单元包括定子永磁体和定子永磁体固定板、动子永磁体和动子永磁体固定板；定子永磁体固定在定子永磁体固定板的下表面，动子永磁体固定在动子永磁体固定板的上表面；定子永磁体和动子永磁体相对布置，二者之间为气隙，定子永磁体和动子永磁体均为沿垂直方向平行充磁、且充磁方向相反，

负弹性系数调整单元包括初级和次级，初级和次级之间为气隙；初级包括初级铁心和初级绕组，初级铁心为E形铁心，初级绕组缠绕在E形的初级铁心中间的芯柱上；次级包括次级永磁体和次级轭板，次级永磁体包括3块平板形永磁体，所述3块平板形永磁体分别与初级铁心的3个芯柱相对应，并粘贴固定在次级轭板的下表面上，位于中间位置的永磁体的极性与两侧永磁体的极性相反，负弹性系数调整单元的次级或初级与动子基板固定连接在一起，负弹性系数调整单元的初级或次级与正弹性系数调整单元的动子永磁体固定板沿垂直方向固定连接在一起、构成中间运动部件，正弹性系数调整单元的定子永磁体固定板与定基板连接在一起。

上述结构中，负弹性系数调整单元的结构还可以采用下述结构：