一种可调刚度的磁性负刚度机构的制作方法

1.本发明属于超精密隔振领域，特别是涉及一种可调刚度的磁性负刚度机构。


背景技术：

2.相比于传统加工与检测，环境振动、空气流动等微小低频干扰因素将会对超精密加工和检测设备的正常运行产生严重的影响。精密隔振系统振源主要由两部分组成，一部分为外部扰动比如地球的振动在地面表现出来的微振动、人员的走动引起地面的微振动、工作环境周围的机械微振动是精密隔振系统中要处理的主要扰动；另一部分为直接扰动主要包括周围空气流动、负载本身内部带有旋转部件或运动部件导致扰动寄生力等。目前对低频隔振通常采用空气弹簧结构、多级隔振系统、主动式隔振器等方法。但也都有着自身的不足，很难达到工业上所需要的既稳定又廉价的要求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种可调刚度的磁性负刚度机构，以解决现有低频隔振装置不适用于工业生产的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可调刚度的磁性负刚度机构，它包括定子部分与动子部分，所述定子部分包括外部壳体、对绞丝杠、上层磁铁装配体和下层磁铁装配体，所述对绞丝杠沿竖直方向转动连接在外部壳体上，所述上层磁铁装配体和下层磁铁装配体均与对绞丝杠螺纹连接，所述上层磁铁装配体和下层磁铁装配体两侧均与外部壳体侧壁滑动连接，通过转动绞丝杠使上层磁铁装配体和下层磁铁装配体沿竖直方向同时向相反方向运动，所述动子部分包括负载平台和中间层磁铁装配体，所述中间层磁铁装配体设置在上层磁铁装配体和下层磁铁装配体之间，所述中间层磁铁装配体通过支柱与负载平台相连，所述上层磁铁装配体、中间层磁铁装配体和下层磁铁装配体上均设置有磁铁，所述磁铁沿圆周方向排列，相邻磁铁的充磁方向相反。
5.更进一步的，所述外部壳体包括上盖、外壳和下盖，所述外壳的上下两端分别与上盖和下盖相连。
6.更进一步的，所述对绞丝杠分别通过轴承与上盖和下盖相连。
7.更进一步的，所述上层磁铁装配体和下层磁铁装配体通过丝母与对绞丝杠相连。
8.更进一步的，所述上层磁铁装配体和下层磁铁装配体两侧均设有凸起结构，所述外部壳体内侧壁上设置有滑道，所述凸起结构与滑道滑动连接。
9.更进一步的，所述外部壳体两侧开设有条形孔，所述中间层磁铁装配体两侧设置有凸起部，所述中间层磁铁装配体的凸起部穿过条形孔后通过支柱与负载平台相连。
10.更进一步的，所述条形孔为长方形结构。
11.更进一步的，所述对绞丝杠上端设置有手轮。
12.更进一步的，所述磁铁以两行八列的形式沿圆周方向排列，相邻两列与相邻两行磁铁的充磁方向均相反。
13.更进一步的，所述磁性负刚度机构为圆柱式结构。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以使用手轮转动对绞丝杠来在一定范围内改变机构的负刚度大小，适用更多的使用情况。采用磁铁作为负刚度机构主要器件可以适用于真空环境。整体采用圆柱式机构便于在单自由度系统中使用，且与其他正刚度结构并联拓展较为简单。基于刚度并联原理，在正刚度机构的基础上并联负刚度机构，达到在不改变原隔振系统负载能力的情况下降低系统的固有频率，实现微小低频振动的有效隔离。采用动子与动子单独安装互不干扰的结构方式，连接件少便于安装，且装配误差小。可应用在精密位移台以及计量框架的超低频隔振中。
附图说明
15.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
16.图1为本发明所述的一种可调刚度的磁性负刚度机构立体结构示意图；
17.图2为本发明所述的一种可调刚度的磁性负刚度机构剖视结构示意图；
18.图3为本发明所述的磁铁排列结构示意图。
19.1-负载平台，2-支柱，3-手轮，4-上盖，5-外壳，6-对绞丝杠，7-轴承，8-下盖，9-上层磁铁装配体，10-丝母，11-中间层磁铁装配体，12-下层磁铁装配体。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.参见图1-3说明本实施方式，一种可调刚度的磁性负刚度机构，它包括定子部分与动子部分，定子部分包括外部壳体、对绞丝杠6、上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12，对绞丝杠6沿竖直方向转动连接在外部壳体上，上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12均与对绞丝杠6螺纹连接，上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12两侧均与外部壳体侧壁滑动连接，通过转动绞丝杠6使上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12沿竖直方向同时向相反方向运动，动子部分包括负载平台1和中间层磁铁装配体11，中间层磁铁装配体11设置在上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12之间，中间层磁铁装配体11通过支柱2与负载平台1相连，上层磁铁装配体9、中间层磁铁装配体11和下层磁铁装配体12上均设置有磁铁，磁铁沿圆周方向排列，相邻磁铁的充磁方向相反。
22.外部壳体包括上盖4、外壳5和下盖8，外壳5的上下两端分别通过螺钉与上盖4和下盖8相连，对绞丝杠6分别通过轴承7与上盖4和下盖8相连，使其可以自由转动。对绞丝杠6上端通过销钉与手轮3相连，通过手轮3控制对绞丝杠6的转动。上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12通过丝母10与对绞丝杠6相连，使得对绞丝杠6转动时上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12同时向相反方向运动。
23.上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12两侧均设有凸起结构，外部壳体内侧壁上设置有滑道，凸起结构与滑道滑动连接，用于限制上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12的转动自由度，通过手轮3转动对绞丝杠6时，上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12仅能上下
滑动不可以转动。外部壳体两侧开设有长方形条形孔，中间层磁铁装配体11两侧设置有凸起部，中间层磁铁装配体11的凸起部穿过条形孔后通过支柱2与负载平台1相连，使得负载平台1位置与中间层磁铁装配体11位置同步移动，既可以方便动子上下运动还可以限制动子转动。磁铁以两行八列的形式沿圆周方向排列，相邻两列与相邻两行磁铁的充磁方向均相反，磁性负刚度机构为圆柱式结构。
24.使用时，首先通过转动手轮3将上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12分别移动到最上处与最下处。确定负载质量后选用合适的正刚度结构支撑负载，使得负载平台1通过支柱2带动中间层磁铁装配体11稳定在将上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12之间中心的位置。推动中间层磁铁装配体11，如果振荡频率过快说明负刚度小于正刚度机构整体体现正刚度，需要转动手轮3使上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12分别向下和向上运动。如果推动后中间层磁铁装配体11倒向一侧说明负刚度大于正刚度，机构整体系统体现负刚度，需要转动手轮3使上层磁铁装配体9和下层磁铁装配体12分别向上和向下运动。
25.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。