[发明专利]磁性支承装置和定位系统

说明书

本发明涉及一种磁性支承装置(1)和包括磁性支承装置的定位系统。磁性支承装置包括由具有至少一个线圈本体(4‑1)的线圈装置(4)、磁体(5)和/或通量引导构件(6a‑6c，7)形成的定子(2)和移动构件(3)，其中移动构件(3)能够沿运动方向(x)相对于定子(2)移动，并且定子(2)和移动构件(3)配置为使得当电能施加到线圈装置(4)时，磁力能够被施加到移动构件(3)上，以便在定子(2)和移动构件(3)之间形成气隙。为了获得移动构件的简单且独立的构造、电感生热输入的足够大的耗散以及在更长的调节距离上的位置无关控制，线圈装置(4)专门布置在定子(2)中，并且移动构件(3)在运动方向(x)上的延伸小于定子(2)在该方向上的延伸，其中定子(2)的延伸对应于至少一个线圈本体(4‑1)的长度。

技术领域

本发明涉及一种磁性支承装置和定位系统。

背景技术

从Sang-HoLee等的出版物1的新型永磁偏置直线磁性支承的设计及其在高精度直线运动台上的应用”(Design of Novel Permanent Magnet Biased Linear MagneticBearing and its Application to High-Precision Linear Motion Stage)，以及Dong-ChulHan等人的出版物2人具有新型稀土永磁偏置磁悬浮支承的高精度直线运动台”(TheHigh Precision Linear Motion Table With a Novel Rare Earth Permanent MagnetBiased Magnetic Bearing Suspension)，可以了解根据权利要求1的前序部分的磁性支承装置。

出版物1描述了一种磁性支承装置，其包括定子和可沿运动方向相对于定子移动的移动构件。磁性支承装置基本上由通量引导构件、磁体和线圈组装，并且配置为使得，当电能施加至线圈时，能在移动构件上施加磁力，该磁力能够完全补偿移动构件的重力，由此用作移动构件上的提升力。尤其，通电线圈产生与由磁体产生的磁场相互作用的磁场。有源元件(线圈)布置在移动构件中，这具有以下缺点：电力供应所要求的电缆必须被附接至移动构件，并且在移动构件相对于定子移动时电缆必须被携带。可替代地，将必须提供无线能量传输或必须将能量支承元件布置在移动构件中，这将导致移动构件的重量的显著增加。此外，在这种配置中，电感应的热输入仅可以通过空气以及可能通过电缆消散。

出版物2描述了一种XY台，该XY台同样包括出版物1的磁性支承装置的结构的一部分。然而，有源元件(线圈)此处是定子的一部分，这意味着电能不再必须供应至移动构件。然而，这种结配置的缺点是，在移动构件运动期间，与移动构件坐标系相比，明显更短的调节范围和力施加点的变化。尤其，由于几何尺寸，力施加点是位置相关的，由此相对于转矩出现位置相关的杠杆臂，这对于控制这样的系统是不利的，还导致沿运动方向位置相关的动力要求。

发明内容

因此，本发明所基于的目的是改进根据权利要求1的前序部分的磁性支承装置，从而获得移动构件的简单且独立的配置、电感应热输入的足够大的耗散，以及在更大的调节范围上的独立于位置的控制。

为了满足这个目的，本发明提供了根据权利要求1所述的磁性支承装置。

该目的是这样满足的，线圈装置被专门布置在定子中，并且移动构件在运动方向上的延伸小于定子在该方向上的延伸，其中，定子的延伸对应于至少一个线圈本体的长度。

由于有源元件(即，线圈装置或其线圈本体)是定子的一部分，因此不需要将能量传递至移动构件。因此，移动构件体现为完全被动的组件，这能够将其尺寸和重量减小到最小。因此，可以减小加速和移动所需的力，或者获得更高的加速度。总体来说，结果可以显著减小使移动构件沿定子移动所需的动力输入。此外，沿运动方向在通量引导构件中几乎不发生任何磁反转过程，这意味着在通量引导构件中仅出现非常小的滞后损失。