[发明专利]磁浮导轨及其气隙厚度控制方法

说明书

本发明提供一种磁浮导轨，动子和定子分别具有磁铁和充磁磁钢以形成对向磁路，在动子和定子之间形成多个方向的浮力和刚度，使连接负载的动子与导轨定子形成磁浮间隙。另外，本发明还提供一种磁浮导轨的气隙厚度控制方法，通过改变动子中磁钢的空间角度从而改变磁路结构，达到改变浮力的目的，使该直线磁浮导轨较其他被动式磁浮具有更广泛的应用场景。本发明的磁浮导轨在不需要气源的条件下可提供稳定的基础浮力间隙；对于不同配重，可以通过调整内部磁路结构在较宽的范围内改变浮力，达到调校间隙的目的；由于磁浮气隙可以较气浮气隙明显提高，不再受到面型加工的限制，理论上可以可无限增加使用行程。

技术领域

本发明涉及领域精密运动领域，尤其涉及一种磁浮导轨及其气隙厚度控制方法。

背景技术

气浮导轨在精密加工及光刻领域得到了广泛应用，其原理是用压缩空气注入导轨的轴和滑套间的，使得间隙中有气膜存在的张力，以支撑运动部件作运动。

然而，在半导体领域中，随着TFT等大尺寸光刻加工的需求，导轨的总长度和气浮对导轨平面度的要求之间的矛盾已经越来越突出，气浮导轨无法在既保证总体平面度的情况下由满足无限加长尺寸。气浮导轨需要一直通高压气体提供浮力气隙，对使用环境要求高，无法满足下一代光刻机运动台的需求，也无法提供真空环境。

如图1所示，BT1气浮导轨系统中，在运动台上多个自由度方向上安装气浮头1，通过输出高压气体2，产生厚度为几十微米的气膜3，保证无摩擦的高精度运动。但对于大行程导轨，由于受到加工精度和材料的局限，几十微米的气膜厚度已经无法保证，于是便要求用低变形量的材料(如陶瓷)，或者加大气膜厚度来实现，造成诸多不便。

因此，磁浮导轨技术是解决这一矛盾的主要替代方案。相较气浮，磁浮具有更大的气隙厚度，对加工和安装精度有更好的适应性。

发明内容

为进一步改进磁浮导轨技术，本发明提供一种磁浮导轨，包括动子和定子，所述动子和定子分别具有磁铁和充磁磁钢；所述磁铁和充磁磁钢形成对向磁路，在所述动子和定子之间形成气隙。

可选的，所述定子上具有多个滑动槽，所述动子浮于所述滑动槽中滑动。

可选的，所述定子还包括连接所述充磁磁钢的钢制导轨，所述充磁磁钢通过所述钢制导轨与所述动子产生斥力。

可选的，所述磁铁为可转动磁铁，通过在所述动子中调整所述可转动磁铁的角度，以控制所述定子与动子之间的气隙厚度。

可选的，所述的磁浮导轨还包括导磁轴和旋转调节头，所述可转动磁铁通过导磁轴连接旋转调节头，通过所述旋转调节头调整所述可转动磁铁的角度。

可选的，所述的磁浮导轨还包括连接所述旋转调节头的减速器，用于控制所述旋转调节头的转动。

可选的，所述动子和定子上分别设置水平刚度磁铁以维持所述磁浮导轨的水平刚度。

可选的，所述定子上的水平刚度磁铁位于所述滑动槽的顶部。

可选的，所述定子上的水平刚度磁铁位于所述滑动槽的底部。

本发明还提供一种上述磁浮导轨的气隙厚度控制方法，包括：

所述磁浮导轨工作时，通过可转动磁铁的角度调整产生磁路变化，使总体磁浮力跟随角度变化在零到最大浮力的之间线性可调，以控制气隙厚度；

所述磁浮导轨不工作时，所述可转动磁铁旋转至其他偏角以将所述磁浮力消除。