[发明专利]主动控制型磁悬浮隔振平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮隔振平台。 

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。 

本发明提出一种主动控制型磁悬浮隔振平台，通过利用永磁体与永磁体之间的不可控作用力以及电流与永磁体磁场之间的可控电磁力来实现对载荷的悬浮，从而实现对振动的隔离。本发明容易构成大载荷磁悬浮隔振平台，且结构简单、隔振效果好、控制容易，可适用真空环境。 

发明内容

为了解决现有隔振平台存在固定频率的缺点，本发明提出一种主动控制型磁悬浮隔振平台。 

本发明所述的主动控制型磁悬浮隔振平台包括动基板、定基板、4个Z向承重单元与调整单元构成；所述4个Z向承重单元与调整单元位于动基板和定基板之间，并且所述4个Z向承重单元与调整单元所组成的四边形的中心与动基板中心的连线垂直于所述动基板所在平面，Z向承重与调整单元包括Z向承重单元和Z向调整单元， 

Z向承重单元包括定子永磁体、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上表面，动子永磁体固定在动子永磁体固定板的下表面；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，并且充磁方向相反； 

Z向调整单元包括初级和次级，初级和次级之间为气隙，Z向调整单元为动初级结构或动次级结构； 

Z向承重单元的动子永磁体固定板与Z向调整单元的动子沿Z向固定连接在一起；Z向承重单元的定子永磁体固定板与Z向调整单元的定子沿Z向固定连接在一起； 

每个Z向调整单元的动子均与动基板的下表面固定连接，每个Z向承重单元的定子均固定在定基板的上表面，动基板与定基板所在平面相互平行。 

上述Z向调整单元的具体结构可以为：Z向调整单元的初级包括初级铁心和初级绕组，所述初级铁心为E形铁心，初级绕组缠绕在初级铁心中间的芯柱上；次级包括次级永磁体和次级轭板，次级永磁体为3块沿垂直方向平行充磁的平板形永磁体，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，所述3块平板形永磁体粘贴固定在次级轭板上，位于中间的平板形永磁体的充磁方向与位于两侧的平板形永磁体的充磁方向相反。 

上述Z向调整单元的具体结构还可以为：Z向调整单元的初级铁心、初级绕组和初级永磁体，所述初级铁心由两个Г形铁心，初级永磁体为平板形，固定在两个Г形铁心的水平段中间；初级绕组由两个线圈构成，两个线圈分别绕在Г形铁心的两个竖直芯柱上；次级为高导磁性金属板。 

上述Z向调整单元的具体结构还可以为：Z向调整单元的初级包括初级铁心和初级绕组，所述初级铁心为C形铁心，初级绕组由两个线圈构成，两个线圈分别绕在C形初级铁心的两个芯柱上；次级包括次级永磁体和次级轭板，次级永磁体为2块沿垂直方向平行充磁的平板形永磁体，所述2块平板形永磁体的充磁方向相反，并且所述两块平板形永磁体分别与初级铁心的2个芯柱相对应，所述2块平板形永磁体粘贴固定在次级轭板上。 

本发明中所述的Z向承重单元与调整单元可以是多个Z向承重单元与2个Z向调整单元并联组成。