[发明专利]滚动关节轴承角度解耦的电磁阻尼零刚度隔振器

摘要

滚动关节轴承角度解耦的电磁阻尼零刚度隔振器属于精密隔振技术领域，隔振器主体的套筒与下安装板、活塞筒与套筒之间分别通过气浮面进行润滑与支撑，通过电磁阻尼器衰减振动能量、提高定位稳定性，上安装板与下安装板之间的角运动自由度通过滚动关节轴承进行解耦，音圈电机、位移传感器、限位开关和控制器、驱动器构成位置闭环反馈控制系统，对上、下安装板的相对位置进行精确控制；本发明具有三维零刚度、高定位精度与角度解耦特性，可具有极低的固有频率和突出的低频/超低频隔振性能，可有效解决超精密测量仪器与加工装备、尤其是步进扫描光刻机的高性能隔振问题。

主权项

一种滚动关节轴承角度解耦的电磁阻尼零刚度隔振器，由上安装板(1)、下安装板(2)、洁净压缩气源(3)、气管(26)和隔振器主体(4)组成，隔振器主体(4)安装在上安装板(1)和下安装板(2)之间，洁净压缩气源(3)通过气管(26)与隔振器主体(4)连接，其特征在于：所述隔振器主体(4)的结构中，套筒(6)的下表面与下安装板(2)通过轴向承载平面气浮面(21)润滑与支撑，活塞筒(5)倒扣安装在套筒(6)内，并与套筒(6)通过径向承载圆柱气浮面(22)润滑与支撑，滚动关节轴承(7)安装在活塞筒(5)和上安装板(1)之间，Z向音圈电机(10)、Z向位移传感器(13)、Z向限位开关(16)安装在活塞筒(5)与套筒(6)之间，X向音圈电机(8)、X向位移传感器(11)、X向限位开关(14)与Y向音圈电机(9)、Y向位移传感器(12)、Y向限位开关(15)安装在套筒(6)与下安装板(2)之间；Z向音圈电机(10)的驱动力方向为竖直方向，X向音圈电机(8)与Y向音圈电机(9)的驱动力方向在水平面内且相互垂直，X、Y、Z向位移传感器(11、12、13)和X、Y、Z向限位开关(14、15、16)的作用线方向与X、Y、Z向音圈电机(8、9、10)的驱动力方向一致；X、Y、Z向位移传感器(11、12、13)和X、Y、Z向限位开关(14、15、16)分别与控制器(19)的信号输入端连接，控制器(19)的信号输出端与驱动器(20)的信号输入端连接，驱动器(20)的信号输出端分别与X、Y、Z向音圈电机(8、9、10)连接；在下安装板(2)上表面侧壁沿X向音圈电机(8)驱动力方向安装X向永磁体(40A)构成X向电磁阻尼器(40)，在下安装板(2)上表面侧壁沿Y向音圈电机(9)驱动力方向安装Y向永磁体(41A)构成Y向电磁阻尼器(41)，在活塞筒(5)外圆柱面侧壁沿Z向音圈电机(10)驱动力方向安装Z向永磁体(42A)构成Z向电磁阻尼器(42)，X、Y向永磁体(40A、41A)的磁极方向垂直于下安装板(2)的上表面，且N、S极交替布置，Z向永磁体(42A)的磁极方向垂直于活塞筒(5)的外圆柱面，且N、S极交替布置，活塞筒(5)与下安装板(2)采用铁磁材料，套筒(6)采用不导磁的良导体材料。