磁浮重力补偿器制造技术

本发明专利技术公开了一种磁浮重力补偿器，涉及精密元器件制造技术领域。该磁浮重力补偿器包括至少一个磁浮单元，磁浮单元包括定子组件和悬浮组件，定子组件设于磁浮单元的外圈，包括壳体、定子磁环和线圈环，定子磁环和线圈环沿磁浮单元的轴线方向排布，定子磁环的充磁方向为径向充磁，线圈环位于壳体内，壳体内设有冷却液流道，冷却液流道设于线圈环的周向。悬浮组件设于磁浮单元的内圈，包括动子磁环，动子磁环包括第一动子磁环和第二动子磁环，第一动子磁环和第二动子磁环沿磁浮单元的轴线方向排布，第一动子磁环的充磁方向为径向充磁，第二动子磁环的充磁方向为轴向充磁。该磁浮重力补偿器能够产生被动悬浮力和主动悬浮力，主动悬浮力的大小可调。浮力的大小可调。浮力的大小可调。

【技术实现步骤摘要】
磁浮重力补偿器


[0001]本专利技术涉及精密元器件制造
，尤其涉及一种磁浮重力补偿器。

技术介绍

[0002]在精密机械加工、集成电路IC及精密元器件制造等领域，高精度多自由度微动平台是及其重要的组成部分。以光刻设备为例，随着其工作台和掩模台操作精度要求达到亚微米级，需要采取有效的方案进行减震和隔振，重力补偿器就是在此应用背景下发展起来的新型结构。
[0003]现有的重力补偿器结构，主要分为无源型重力补偿器和有源型重力补偿器，现有技术中，无源型重力补偿器的悬浮力的可调范围小，而大部分应用场景都需要悬浮力大小可调，故该种无源型重力补偿器应用场景受限。此外，若要增大悬浮力，通常的方式是增大悬浮动子磁铁的尺寸，这就会带来悬浮动子质量的增加，不适用于有尺寸限制，要求悬浮力大的场合。有源型重力补偿器通过线圈通电实现了悬浮力的调节，但若需要平衡的重力增大时，只能通过增大线圈的电流来实现，线圈发热量大，产生的温升会使平台热变形大，系统的动态特性差，定位精度低。此外，悬浮动子次级分布在外圈，悬浮动子质量大，不适用于有尺寸限制，要求悬浮力大的场合。上述的重力补偿器在悬浮力可调时无法保证定位精度，同时结构复杂，质量较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种磁浮重力补偿器，在实现悬浮力可调时能保证定位精度；同时结构紧凑，质量小。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]磁浮重力补偿器，包括至少一个磁浮单元，所述磁浮单元包括：
[0007]定子组件，设于所述磁浮单元的外圈，包括壳体、定子磁环和线圈环，所述定子磁环和所述线圈环沿所述磁浮单元的轴线方向排布，所述定子磁环的充磁方向为径向充磁，所述线圈环位于所述壳体内，所述壳体内设有冷却液流道，所述冷却液流道设于所述线圈环的周向；
[0008]悬浮组件，设于所述磁浮单元的内圈，包括动子磁环，所述动子磁环的充磁阵列采用海尔贝克阵列，所述动子磁环包括第一动子磁环和第二动子磁环，所述第一动子磁环和所述第二动子磁环沿所述磁浮单元的轴线方向排布，所述第一动子磁环的充磁方向为径向充磁，所述第二动子磁环的充磁方向为轴向充磁；
[0009]所述定子磁环与所述第二动子磁环相互作用，产生被动悬浮力；所述线圈环与所述第一动子磁环相互作用产生主动悬浮力，且所述线圈环切割所述动子磁环产生的磁场，进而产生洛伦兹力。
[0010]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述第一动子磁环和所述第二动子磁环共设有三个，所述定子磁环和所述线圈环共设有三个，沿所述磁浮单元的轴线方向，所述第一
动子磁环对应所述线圈环设置，所述第二动子磁环对应所述定子磁环设置。
[0011]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，当所述定子磁环设有两个，所述线圈环设有一个时，所述第一动子磁环设有一个，所述第二动子磁环设有两个，一个所述第一动子磁环位于两个所述第二动子磁环之间，两个所述第二动子磁环的充磁方向相反，一个所述线圈环位于两个所述定子磁环之间，且两个所述定子磁环的充磁方向相反。
[0012]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，当所述定子磁环设有一个，所述线圈环设有两个时，所述第一动子磁环设有两个，所述第二动子磁环设有一个，一个所述第二动子磁环位于两个所述第一动子磁环之间，两个所述第一动子磁环的充磁方向相反，一个所述定子磁环位于两个所述线圈环之间，两个所述线圈环的通电方向相反。
[0013]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述定子磁环和所述线圈环均设于所述壳体内。
[0014]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述定子磁环和所述线圈环位于以所述磁浮单元的轴线为中心的同一圆周线上，所述冷却液流道环绕所述线圈环和所述定子磁环的周向布置。
[0015]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述磁浮单元设置有多个，多个所述磁浮单元沿所述磁浮单元的轴线方向依次设置。
[0016]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述定子磁环位于所述壳体外。
[0017]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述定子磁环和所述线圈环位于以所述磁浮单元的轴线为中心的不同圆周线上。
[0018]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，沿所述磁浮单元的径向方向，所述线圈环位于所述定子磁环和所述悬浮组件之间。
[0019]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述磁浮重力补偿器包括多个所述磁浮单元，多个所述磁浮单元沿所述磁浮单元的轴线方向依次叠加。
[0020]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述定子磁环和所述第一动子磁环均为一体成型；或，
[0021]所述定子磁环和所述第一动子磁环均由多个瓦型磁铁围合而成环形结构。
[0022]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述壳体上设置有冷却液入口和冷却液出口，所述冷却液流道的一端与所述冷却液入口连通，另一端与所述冷却液出口连通。
[0023]作为磁浮重力补偿器的一个可选方案，所述壳体和所述线圈环之间填充有导热树脂。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术提供的磁浮重力补偿器，包括至少一个磁浮单元，磁浮单元包括定子组件和悬浮组件，定子组件设于磁浮单元的外圈，悬浮组件设于磁浮单元的内圈，结构紧凑，质量小。动子组件包括动子磁环，动子磁环的充磁方式采用海尔贝克阵列，包括径向充磁的第一动子磁环和轴向充磁的第二动子磁环，使得动子磁环与定子组件相互作用，产生更大的悬浮力，从而减小磁浮单元的体积和质量。定子组件包括壳体、线圈环和定子磁环，定子磁环径向充磁，径向充磁的定子磁环与悬浮组件的轴向充磁的第二动子磁环相互作用，产生被动悬浮力。线圈环与悬浮组件中径向充磁的第一动子磁环相互作用产生的主动悬浮力与电流的大小成正比，悬浮力可调范围大，且线圈环切割动子磁环产生的磁场，进而产生洛伦
兹力，起到减震和隔振的效果，提升定位精度。线圈环位于壳体内，壳体内设冷却液流道，冷却液流道设于线圈环的周向，对线圈环通电后产生的热量进行高效散热，提升了洛伦兹力密度，保证了悬浮组件的动态特性，定位精度高。同时，定子磁环的温升小，无退磁风险。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例一提供的磁浮重力补偿器的结构示意图；
[0027]图2是图1中A
‑
A向的剖视图；
[0028]图3是本专利技术实施例一提供的磁浮重力补偿器的定子磁环和动子磁环的第一种充磁方式的示意图；
[0029]图4是本专利技术实施例一提供的磁浮重力补偿器的定子磁环和动子磁环的第二种充磁方式的示意图；
[0030]图5是本专利技术实施例一提供的磁浮重力补偿器的定子磁环和动子磁环的第三种充磁方式的示意图；
[0031]图6是本专利技术实施例一提供的磁浮重力补偿器的定子磁环和动子磁环的第四种充磁方式的示意图；
[0032]图7是本专利技术实施例一提供的定子组件中定子磁环和线圈环的爆炸图；
[0033]图8是本专利技术实施例一提供的悬浮组件中动子磁环的爆炸图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.磁浮重力补偿器，其特征在于，包括至少一个磁浮单元，所述磁浮单元包括：定子组件(1)，设于所述磁浮单元的外圈，包括壳体(11)、定子磁环(12)和线圈环(13)，所述定子磁环(12)和所述线圈环(13)沿所述磁浮单元的轴线方向排布，所述定子磁环(12)的充磁方向为径向充磁，所述线圈环(13)位于所述壳体(11)内，所述壳体(11)内设有冷却液流道(111)，所述冷却液流道(111)设于所述线圈环(13)的周向；悬浮组件(2)，设于所述磁浮单元的内圈，包括动子磁环，所述动子磁环的充磁阵列采用海尔贝克阵列，所述动子磁环包括第一动子磁环(21)和第二动子磁环(22)，所述第一动子磁环(21)和所述第二动子磁环(22)沿所述磁浮单元的轴线方向排布，所述第一动子磁环(21)的充磁方向为径向充磁，所述第二动子磁环(22)的充磁方向为轴向充磁；所述定子磁环(12)与所述第二动子磁环(22)相互作用，产生被动悬浮力；所述线圈环(13)与所述第一动子磁环(21)相互作用产生主动悬浮力，且所述线圈环(13)切割所述动子磁环产生的磁场，进而产生洛伦兹力。2.根据权利要求1所述的磁浮重力补偿器，其特征在于，所述第一动子磁环(21)和所述第二动子磁环(22)共设有三个，所述定子磁环(12)和所述线圈环(13)共设有三个，沿所述磁浮单元的轴线方向，所述第一动子磁环(21)对应所述线圈环(13)设置，所述第二动子磁环(22)对应所述定子磁环(12)设置。3.根据权利要求2所述的磁浮重力补偿器，其特征在于，当所述定子磁环(12)设有两个，所述线圈环(13)设有一个时，所述第一动子磁环(21)设有一个，所述第二动子磁环(22)设有两个，一个所述第一动子磁环(21)位于两个所述第二动子磁环(22)之间，两个所述第二动子磁环(22)的充磁方向相反，一个所述线圈环(13)位于两个所述定子磁环(12)之间，且两个所述定子磁环(12)的充磁方向相反。4.根据权利要求2所述的磁浮重力补偿器，其特征在于，当所述定子磁环(12)设有一个，所述线圈环(13)设有两个时，所述第一动子磁环(21)设有两个，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚艺华，印欣，时磊，石佳蒙，王善明，
申请(专利权)人：雅科贝思精密机电南通有限公司，
类型：发明
国别省市：