[实用新型]一种圆筒型音圈电机磁性重力补偿器及音圈电机及其组件

说明书

本实用新型公开了音圈电机相关技术领域的一种圆筒型音圈电机磁性重力补偿器及音圈电机及其组件，其中，磁性重力补偿器包括动子和定子；动子包括动子支架和动子永磁体，动子支架的纵截面为U字形，动子永磁体设置于U字形的开口处；定子包括定子铁芯、定子磁体组件和定子轴；定子的纵截面为E字形，定子铁芯设置于E字形外侧的两条相互平行的边上，定子轴设置于E字形中心的轴上，定子磁体组件包括相互重叠设置的定子永磁体与定子导磁块，定子磁体组件套接于定子轴外围，定子永磁体位于定子导磁块与E字形底部之间；U字形的两条平行的边与E字形三条平行的边形成的两个间隙相适配；具有制造简单、易于与音圈电机结合、刚度特性好、温升低等特性。

技术领域

本实用新型涉及音圈电机相关技术领域，特别涉及一种圆筒型音圈电机磁性重力补偿器及音圈电机及其组件。

背景技术

圆筒型音圈电机是一种将电能转化为机械能的直线运动执行器。跟传统的伺服电机与滚珠丝杆配合的传统系统不同，音圈电机可以直接驱动负载。因此，圆筒型音圈电机具有结构简单、免维护、高响应和高精度等优点，被广泛应用在半导体和工业自动化等场合。

但是，现有技术中的圆筒型音圈电机普遍存在一个问题，这就是当电机固定不动时，需要时刻通电，才能克服电机本身和负载的重力，这就会造成能量损耗。这部分损耗的电能会转化为热量散发到周围环境中。这种额外的热量产生，会因在设备中产生热膨胀效应，而这种热膨胀效应对于高精度设备而言会产生难以克服的技术缺陷，例如在光刻机等高精度的应用场合中则是不被允许的。

为了解决上述问题，行业中提出了利用磁性重力补偿器抵消重力的技术方案。利用永磁材料产生的磁场力抵消负载的重力，不需要再额外供电。除此之外，与机械耦合相比，磁性耦合具有更低的刚性，从而可以作为隔振器使用。

HEIDENHAIN公司在专利WO2011/131462中提出了一种负刚度的磁性重力补偿器结构，该结构的主要部分由两组轴向充磁的环形永磁体和一组轴向充磁的锥形永磁体构成。ORACLE公司在专利US6194796中提出了一种经典的圆筒型音圈电机结构，但不具备重力补偿功能。ETEL公司在专利US9172291中提出了一种具有磁性重力补偿器功能的圆筒型音圈电机，其线圈绕在一个锥形铁芯上。ASML公司在专利US6791443中提出了一种集成磁性重力补偿功能的音圈电机，具有平面和圆筒两种形式。在圆筒型结构中，具有若干组径向充磁的永磁体。SMEE公司在专利CN105281530和专利CN103034065中提出了两种具有磁性重力补偿器补偿功能的圆筒型音圈电机。

然而，虽然这一技术问题已受到现有技术的广泛关注，但是现有技术的磁性重力补偿器仍然存在难以与音圈电机进行结合行程紧凑设计；需要径向充磁的永磁环，结构复杂，成本较高等技术问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的难以与音圈电机进行结合行程紧凑设计；需要径向充磁的永磁环，结构复杂，成本较高的技术问题，本实用新型提供一种圆筒型音圈电机磁性重力补偿器及音圈电机及其组件。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种圆筒型音圈电机磁性重力补偿器，包括动子和定子；所述动子包括动子支架和动子永磁体，所述动子支架的纵截面为U字形，所述动子永磁体设置于所述U字形的开口处；所述定子包括定子铁芯、定子磁体组件和定子轴；所述定子的纵截面为E字形，所述定子铁芯设置于所述E字形外侧的两条相互平行的边上，所述定子轴设置于所述E字形中心的轴上，所述定子磁体组件包括相互重叠设置的定子永磁体与定子导磁块，所述定子磁体组件套接于所述定子轴的外围，所述定子永磁体位于所述定子导磁块与所述E字形底部之间；所述U字形的两条平行的边与所述E字形三条平行的边形成的两个间隙相适配。

进一步的，所述动子永磁体有若干组。