面向精密气磁隔振的磁斥力负刚度装置的优化设计

为进一步提升气浮隔振器的性能、降低环境中的低频微幅振动干扰对超精密加工、测量设备的影响,提出了一种面向精密气磁隔微振的磁斥力负刚度装置。磁斥力负刚度装置由三块沿垂向同向磁化的立方永磁体水平布置构成,其刚度通过磁铁间距改变,且磁铁间距不受隔振负载振动幅值的影响。基于等效磁荷模型建立磁斥力负刚度装置的磁力、刚度及刚度非线性解析模型,采用有限元仿真验证了理论模型的正确性,并采用遗传算法优化几何结构参数。优化分析结果表明:将静平衡点刚度与±1 mm处的刚度非线性度作为目标函数的多目标优化可将负刚度幅值提升146.09%,刚度非线性度降低64.73%。该研究对精密仪器及系统、超精密制造、尖端科学实验系统中精密低频气磁隔振器的设计具有重要的应用价值。