二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器制造技术

二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器，属于磁悬浮技术领域，本发明专利技术为解决大型载荷非接触支撑采用悬吊方式或气浮方式进行重力卸载，存在寄生力大、系统结构复杂的问题。本发明专利技术包括定子和动子，定子包括上层定子和下层定子，相互平行且固定连接的上层定子和下层定子之间设置动子，两层定子和动子之间存在垂向气隙；两层定子和动子均为N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔；永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相反；动子与上层定子相对位置永磁体的充磁方向相同。

Two dimensional permanent magnet array maglev gravity compensator

【技术实现步骤摘要】
二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器
本专利技术属于磁悬浮

技术介绍
目前，在一些大型精密仪器设备中，需要对关键部件或有效载荷进行非接触支撑。如光刻机中的计量框架，一方面需要实现对外界振动进行有效隔离，另一方面，需要对整个计量框架进行有效支撑。再比如，大型空间光学载荷在进行航天发射之前需要进行地面实验验证，需要对大型光学载荷进行重力卸载。传统的重力卸载方案采用悬吊方式或气浮方式，存在寄生力大、系统结构复杂等缺点，另外，产生的微小颗粒不适用于真空环境。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决大型载荷非接触支撑采用悬吊方式或气浮方式进行重力卸载，存在寄生力大、系统结构复杂的问题，提供了一种二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器。本专利技术所述二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器包括七个技术方案：第一个技术方案：所述二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器包括定子和动子，定子包括上层定子和下层定子，相互平行且固定连接的上层定子和下层定子之间设置动子，两层定子和动子之间存在垂向气隙；两层定子和动子均为N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔；永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相反；动子与上层定子相对位置永磁体的充磁方向相同。第二个技术方案：所述二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器包括定子和动子，动子包括上层动子和下层动子，相互平行且固定连接的上层动子和下层动子之间设置定子，两层动子和定子之间存在垂向气隙；两层动子和定子均为N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔；永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；上层动子和下层动子相对位置永磁体的充磁方向相反；定子与下层动子相对位置永磁体的充磁方向相同。第三个技术方案：所述二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器包括定子和动子，定子包括相互平行且固定连接的上层定子和下层定子，动子包括相互平行且固定连接的上层动子和下层动子，两层动子设置在上层定子和下层定子之间，两层动子和两层定子均为由N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔，任意相邻两层平板结构之间存在垂向气隙；永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相反；上层动子和下层动子相对位置永磁体的充磁方向相同；两层动子和上层定子相对位置永磁体的充磁方向相同。第四个技术方案：所述二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器包括定子和动子，定子包括相互平行且固定连接的上层定子和下层定子，动子包括相互平行且固定连接的上层动子和下层动子，两层动子设置在上层定子和下层定子之间，两层定子和两层动子均为由N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔，任意相邻两层平板结构之间存在垂向气隙；永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相同；上层动子和下层动子相对位置永磁体的充磁方向相反；两层定子和上层动子相对位置永磁体的充磁方向相同。优选地，定子永磁体的宽度大于、等于或小于动子永磁体的宽度，动子与定子相对位置永磁体为中心对称位置关系或以悬浮力刚度最小为设计原则的水平偏移位置关系。第五个技术方案：所述二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器括定子和动子，定子包括上层定子和下层定子，相互平行且固定连接的上层定子和下层定子之间设置动子，两层定子和动子之间存在垂向气隙；两层定子和动子均为二维Halbach永磁阵列平板结构；上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相反；动子与上层定子相对位置永磁体的充磁方向相同。第六个技术方案：所述二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器包括定子和动子，定子包括相互平行且固定连接的上层定子和下层定子，动子包括相互平行且固定连接的上层动子和下层动子，两层动子设置在上层定子和下层定子之间，两层动子和两层定子均为二维Halbach永磁阵列平板结构，任意相邻两层平板结构之间存在垂向气隙；上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相反；上层动子和下层动子相对位置永磁体的充磁方向相同；两层动子和上层定子相对位置永磁体的充磁方向相同。第七个技术方案：所述二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器包括定子和动子，定子包括相互平行且固定连接的上层定子和下层定子，动子包括相互平行且固定连接的上层动子和下层动子，两层动子设置在上层定子和下层定子之间，两层动子和两层定子均为二维Halbach永磁阵列平板结构，任意相邻两层平板结构之间存在垂向气隙；上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相同；上层动子和下层动子相对位置永磁体的充磁方向相反；上层动子和上层定子相对位置永磁体的充磁方向相同。优选地，所述二维Halbach永磁阵列平板结构包括N×N个垂向充磁的矩形永磁体和2N(N-1)个水平充磁的矩形永磁体构成，任意相邻两个垂向充磁永磁体之间设置一个水平充磁永磁体，且水平充磁永磁体的充磁方向为从一个垂向充磁永磁体指向相邻的另一个垂向充磁永磁体，任意相邻两个水平充磁永磁体的充磁方向相反。本专利技术的有益效果：(1)采用二维永磁阵列式重力补偿方案，悬浮力密度大；(2)采用双边结构，上、下定子对中间动子在水平方向的作用力相互抵消，装置的侧向寄生力较小；(3)二维永磁阵列形式多样，优化空间大，通过选取合理的结构方案与尺寸参数，能够实现较低的悬浮力刚度，有利于提升隔振性能。采用本专利技术磁悬浮技术的补偿器具有非接触、无摩擦、无磨损、无需润滑等特点，可广泛应用于轨道交通、磁悬浮轴承、精密定位平台等领域。实现对载荷的被动悬浮，具有结构简单、易于实现、无损耗等优势，结合主动控制，能够实现大质量载荷的六自由度稳定悬浮。附图说明图1是实施例一补偿器的立体结构示意图；图2是实施例一中单层动子、单层定子补偿器的结构示意图；图3是定子永磁体和动子永磁体宽度关系与相对位置示意图；图4是双层动子补偿器的结构示意图，图4(a)是动子在定子内部，图4(b)是动子在定子外部；图5是图4(a)动子永磁体比定子永磁体宽度小的结构示意图；图6是图4(b)定子永磁体比动子永磁体宽度小的结构示意图；图7是二维Halbach永磁阵列；图8是二维Halbach永磁阵列对应的单层动子结构与双层动子补偿器结构示意图；图9是其它二维永磁阵列补偿器结构示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。本实施方式采用二维永磁阵列式重力补偿方案，悬浮力密度大；采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器，其特征在于，包括定子和动子，定子包括上层定子和下层定子，相互平行且固定连接的上层定子和下层定子之间设置动子，两层定子和动子之间存在垂向气隙；两层定子和动子均为N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔；/n永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相反；动子与上层定子相对位置永磁体的充磁方向相同。/n

【技术特征摘要】
1.二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器，其特征在于，包括定子和动子，定子包括上层定子和下层定子，相互平行且固定连接的上层定子和下层定子之间设置动子，两层定子和动子之间存在垂向气隙；两层定子和动子均为N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔；
永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相反；动子与上层定子相对位置永磁体的充磁方向相同。


2.二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器，其特征在于，包括定子和动子，动子包括上层动子和下层动子，相互平行且固定连接的上层动子和下层动子之间设置定子，两层动子和定子之间存在垂向气隙；两层动子和定子均为N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔；
永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；上层动子和下层动子相对位置永磁体的充磁方向相反；定子与下层动子相对位置永磁体的充磁方向相同。


3.二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器，其特征在于，包括定子和动子，定子包括相互平行且固定连接的上层定子和下层定子，动子包括相互平行且固定连接的上层动子和下层动子，两层动子设置在上层定子和下层定子之间，两层动子和两层定子均为由N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔，任意相邻两层平板结构之间存在垂向气隙；
永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；
上层定子和下层定子相对位置永磁体的充磁方向相反；上层动子和下层动子相对位置永磁体的充磁方向相同；两层动子和上层定子相对位置永磁体的充磁方向相同。


4.二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器，其特征在于，包括定子和动子，定子包括相互平行且固定连接的上层定子和下层定子，动子包括相互平行且固定连接的上层动子和下层动子，两层动子设置在上层定子和下层定子之间，两层定子和两层动子均为由N×N个矩形永磁体构成的二维阵列平板结构，每层平板结构中任意相邻两个永磁体之间存在间隔，任意相邻两层平板结构之间存在垂向气隙；
永磁体充磁方向为垂向，每层平板结构中任意相邻两个永磁体的充磁方向相反；
上层定子和下层定子相对位置永磁体的充...

【专利技术属性】
技术研发人员：张赫，寇宝泉，周立山，葛庆稳，曹广旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23