[发明专利]二维永磁阵列式磁悬浮重力补偿器

说明书

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。

技术领域

本发明属于磁悬浮技术领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。