[发明专利]一种定子磁铁交错排列的磁悬浮重力补偿器

说明书

本发明属于重力补偿器领域，并公开了一种定子磁铁交错排列的磁悬浮重力补偿器。重力补偿器包括下模和上模，上模上设置有凹槽，凹槽的内侧壁上设置有呈永磁阵列磁环的外动子，凹槽中心还设置有凸柱，该凸柱的外表面设置有与外动子相对应的永磁阵列磁环内动子；下模上设置有与凹槽配合的凸台，凸台的外表面从上至下依此设置有上端线圈、呈环状的永磁体定子和下端线圈，永磁体定子沿圆周方向被等分为多块弧形永磁铁，相邻的两块弧形永磁体前后交错排列，且相邻的两块弧形永磁体的半径长度差小于永磁体定子的厚度。通过本发明，实现在工作范围内的动子近似零刚度磁力悬浮，结构简单，适合于需要振动小和精度高的仪器上，适用范围广。

技术领域

本发明属于重力补偿器领域，更具体地，涉及一种定子磁铁交错排列的磁悬浮重力补偿器。

背景技术

高精度平台在精密机械加工,集成电路工及精密元器件制造领域是极其重要的组成部分。以精工制造的光刻设备为例,随着大规模继承电路器件集成度不断提高，光刻加工的分辨率不断提高,光刻系统对精密运动平台各自由度方向控制精度要求的指标也在不断提升。对于光刻机中的超精密定位工件台，如何使承载硅片的微动台部件在曝光过程中免受由基础框架振动引起的干扰至关重要,需要对承片台或承版台进行有效的减振,使其在曝光过程中免受其他系统的干扰。重力补偿器就是在此背景下发展起来的新型结构,通过主被动减振技术,完成对承片台或承版台的调平调焦,使微动模块形成一个独立的内部世界。

目前，本领域相关技术人员已经做了一些研究，公开了一种阵列式磁悬浮重力补偿器，所述阵列式磁悬浮重力补偿器包括两个定子结构及一个动子结构，两个所述动子结构分别从所述动子结构的上、下两侧对所述动子机构施加磁吸力及磁斥力，来实现所述动子结构的重力补偿；然而，所述阵列式磁浮重力补偿器的法向刚度较高。相应地，本领域存在着发展一种低刚度磁悬浮重力补偿器的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种定子磁铁交错排列的磁悬浮重力补偿器，通过永磁体定子的磁铁交错排列的设置，从而形成两组方向相反的悬浮力，使得定子形成的两组刚度近似抵消，由此解决重力补偿器刚度高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种定子磁铁交错排列的磁悬浮重力补偿器，所述重力补偿器包括下模和上模，其特征在于，

所述上模上设置有凹槽，该凹槽的内侧壁上设置有呈永磁阵列磁环的外动子，同时，该凹槽中心还设置有凸柱，该凸柱的外表面设置有与所述外动子相对应的永磁阵列磁环内动子；所述下模上设置有与所述凹槽配合的凸台，该凸台的外表面从上至下依此设置有上端线圈、呈环状的永磁体定子和下端线圈，其中，所述永磁体定子沿圆周方向被等分为多块弧形永磁铁，相邻的两块弧形永磁体前后交错排列，且相邻的两块弧形永磁体的半径长度差小于所述永磁体定子的厚度。

进一步优选地，所述外动子和内动子的永磁阵列磁环均采用Halbach永磁阵列磁环，其中，所述外动子和内动子均由三块永磁磁环自上而下叠加而成，且相邻的两块磁环的充磁方向相互垂直。

进一步优选地，所述外动子永磁阵列磁环的厚度小于所述内动子永磁阵列磁环的厚度。

进一步优选地，所述上端线圈和下端线圈关于所述凸台的中心线对称，且上端线圈和下端线圈串联，此外，所述上端线圈和下端线圈均包括内线圈和外线圈。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明通过采用Halbach永磁阵列磁环的外动子和内动子形成并联结构，每组Halbach永磁体阵列环均由三个充磁方向依次旋转90°的环形永磁体构成，动子磁场集中于内外磁环之间的间隙；