[发明专利]磁悬浮平衡质量框架

说明书

技术领域

本发明是涉及一种平衡质量框架。

背景技术

在光刻机工件台中，为了提高运动控制精度、减小冲击和振动，通常采用平衡质量框架来缓冲直线电机高速运动产生的反作用力，平衡质量框架一般采用静压气浮。当平衡质量框架偏离平衡位置后，需要采用恢复机构，使平衡质量框架回到平衡位置，特别是当作用到平衡质量框架上力为高频力，由于平衡质量框架自身的阻尼小，需要外加阻尼力来快速衰减平衡质量框架的振动，以保证系统的稳定性。传统的恢复机构以及阻尼力的产生一般采用旋转电机来实现，通过检测平衡质量框架的位置和速度，采用闭环控制来使平衡质量框架快速、准确地回到平衡位置。

但是上述平衡质量框架存在如下问题：一是静压气浮系统复杂，且不能在真空环境下使用；二是恢复机构以及阻尼力的产生装置复杂，控制难度大。

发明内容

为了解决现有的平衡质量框架存在的问题，本发明提出一种新型的磁悬浮平衡质量框架。

本发明所述的磁悬浮平衡质量框架包括基础框架、平衡质量框架、四个磁悬浮支撑单元、一对磁力恢复机构以及一对电磁阻尼器；基础框架是平面矩形框架结构，所述框架结构上表面的四个角位置分别设置有四个磁悬浮支撑单元的定子，该四个磁悬浮支撑单元的定子均与基础框架由固定连接；平衡质量框架与基础框架相互平行设置，且位于所述基础框架的正上方，四个磁悬浮支撑单元的动子均与该平衡质量框架固定连接；组成一对磁力恢复机构的两个磁力恢复机构的定子分别固定安装在基础框架相对的两个边上；组成一对电磁阻尼器的两个电磁阻尼器的定子分别固定安装在基础框架相对的两个边上；并且，在基础框架的同一个边上同时设置有磁力恢复机构的定子和电磁阻尼器的定子；每个磁力恢复机构的动子与平衡质量框架固定连接，每个电磁阻尼器的动子均与平衡质量框架固定连。

本发明所述的磁悬浮支撑单元可以采用下述结构：

磁悬浮支撑单元包括定子和动子，定子由定子永磁体和定子永磁体固定板构成，定子永磁体粘贴固定在定子永磁体固定板的气隙侧，定子永磁体为平行充磁的平板形永磁体，所述充磁方向垂直于与该定子永磁体相邻气隙所在平面；动子由动子永磁体和动子永磁体固定板构成，动子永磁体粘贴固定在动子永磁体固定板的气隙侧，动子永磁体为平行充磁的平板形永磁体，该动子永磁体的充磁方向垂直于与该动子永磁体相邻气隙所在平面；定子永磁体和动子永磁体的充磁方向相反。

本发明所述的磁力恢复机构可以采用下述结构：

磁力恢复机构包括外励磁部件和内励磁部件，所述外励磁部件为筒形结构，内励磁部件位于外励磁部件内部，内励磁部件与外励磁部件之间为气隙；所述外励磁部件和内励磁部件之间产生沿水平方向相互排斥的力。

本发明所述的电磁阻尼器可以采用下述结构：

电磁阻尼器由初级和次级构成，初级包括低电阻率非磁性金属板；次级为双边次级结构，初级与双边次级之间为气隙；每边次级包括轭板、(n+1)组X向励磁单元与n组Y向励磁单元，n为大于或等于l的自然数，X向励磁单元由多块长条形X向永磁体构成，所述X向永磁体沿X向均匀排列并固定在平板形的轭板上，永磁体垂直于X-Y平面平行充磁，每相邻两块永磁体的充磁方向相反；Y向励磁单元由多块长条形Y向永磁体构成，所述Y向永磁体沿Y向均匀排列并固定在平板形的轭板上，永磁体垂直于X-Y平面平行充磁，每相邻两块永磁体的充磁方向相反；初级的低电阻率非磁性金属板的面积覆盖X向励磁单元和Y向励磁单元的运动范围。

本发明所述的磁悬浮平衡质量框架还可以包括间隙控制装置，该间隙控制装置用于调整磁悬浮支撑单元的定子和动子之间的气隙的宽度，间隙控制装置由电磁力发生单元和控制单元构成，所述电磁力发生单元由定子和动子组成，所述动子与基础框架固定连接，所述电磁力发生单元的动子与平衡质量框架固定连接，所述电励磁发生单元的定子和动子之间产生电磁力，所述控制单元用于发出控制信号给电磁力发生单元，用于控制电磁力发生单元的定子和动子之间所产生的电磁力的大小，以调整。

本发明的主要优点：(1)平衡质量框架采用磁悬浮支撑，干扰小、精度高，且可以在真空环境下使用；(2)恢复机构采用磁力恢复机构，实现了平衡质量框架与基础框架之间的完全非接触，且结构简单，不需要主动控制；(3)阻尼系统采用电磁阻尼器，确保了平衡质量框架与基础框架之间的完全非接触，且结构简单，不需要主动控制，降低了能量消耗，提高了环境温度控制精度。

附图说明

图1是本发明所述的磁悬浮平衡质量框架的总体结构示意图；

图2是图l的左视图。