专利名称：有源型重力补偿电磁支撑装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁支撑装置。
背景技术：
现代精密、超精密加工装备对高响应、高速度、高精度的多自由度工作台有着迫切的需求，如机械加工、电子产品生产、机械装卸、制造自动化仪表设备甚至机器人驱动等。通常这些装置由旋转式电动机产生动力驱动，再由皮带、滚珠丝杆等机械装置，转换为直线运动。由于机械装置复杂，传动精度和速度都受到限制，且需经常调校，造成成本高、可靠性差、体积较大。最初的多自由度工作台是由两台直接驱动的直线电机来实现的，采用层叠式驱动结构，这种结构增加了传动系统的复杂性，从本质上没有摆脱低维运动机构叠加形成高维运动机构的模式。对于底层的直线电机，要承载上层直线电机及其相关机械部件的总质量，从而严重影响了定位和控制精确度。而直接利用电磁能产生平面运动的多自由度平面电机，具有出力密度高、低热耗、高速度、高精度和高可靠性的特点，因省去了从旋转运动到直线运动再到平面运动的中间转换装置，可把控制对象同电机做成一体化结构，具有反应快、灵敏度高、随动性好及结构简单等优点。现有六自由度磁悬浮微动平台，其结构如图1和图2所示为；该六自由度磁悬浮微动平台由八边形平板、固定基板、四组水平非接触电磁驱动机构与四组磁悬浮垂直支撑机构构成。水平非接触电磁驱动机构与磁悬浮垂直支撑机构均采用音圈电机结构，音圈电机的初级固定，次级运动。八边形平板的其中呈90°对称分布的四条边与水平非接触电磁驱动机构的动子相连；八边形平板的呈90°对称分布的另外四条边与磁悬浮垂直支撑机构的动子相连。水平非接触电磁驱动机构的定子以及磁悬浮垂直支撑机构的定子固定在固定基板上。通过控制水平配置音圈电机初级绕组电流的大小与方向，可控制作用在动子上X 方向、Y方向电磁力的大小与方向以及绕Z轴偏转电磁转矩的大小与方向；同时，通过控制垂直配置音圈电机初级绕组电流的大小与方向，即可控制作用在动子上Z方向电磁力的大小与方向以及绕X轴、绕Y轴偏转电磁转矩的大小与方向，从而实现微动平台的6自由度运动控制。但是，上述六自由度磁悬浮微动平台存在如下问题垂直配置音圈电机需要始终通电，以产生垂直方向的电磁力、抵消平台动子的自重。因此，线圈的发热量高、损耗大，平台的热变形大，系统的动态特性差、定位精度低。
发明内容
本发明为了解决现有六自由度磁悬浮微动平台中垂直配置音圈电机为抵消平台动子的自重需要始终通电，造成的线圈的发热量高、损耗大，平台的热变形大，系统的动态特性差、定位精度低的问题，而提出的有源型重力补偿电磁支撑装置。有源型重力补偿电磁支撑装置，它由初级和次级组成；所述初级和次级的形状均为圆筒形；
6
所述初级包括圆盘形基座、圆环形初级线圈和圆筒形初级永磁体；所述圆盘形基座的中心轴线、圆环形初级线圈的中心轴线和圆筒形初级永磁体的中心轴线均位于同一轴线上；所述圆环形初级线圈的一侧端面固定装设在圆盘形基座上，所述圆环形初级线圈的另一侧端面固定连接在圆筒形初级永磁体的一侧端面上；所述圆筒形初级永磁体的充磁方向为径向充磁；所述次级由圆盘形顶部连接板、第一永磁体固定筒、第二永磁体固定筒、第一圆筒形永磁体、第二圆筒形永磁体、第三圆筒形永磁体、第四圆筒形永磁体、第五圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体组成；所述圆盘形顶部连接板的中心轴线、第一永磁体固定筒的中心轴线、第二永磁体固定筒的中心轴线、第一圆筒形永磁体的中心轴线、第二圆筒形永磁体的中心轴线、第三圆筒形永磁体的中心轴线、第四圆筒形永磁体的中心轴线、第五圆筒形永磁体的中心轴线和第六圆筒形永磁体的中心轴线均位于同一轴线上；所述第一永磁体固定筒和第二永磁体固定筒均固定装设在圆盘形顶部连接板上；所述第一永磁体固定筒的外径小于第二永磁体固定筒的内径；所述第一永磁体固定筒套装在第二永磁体固定筒的内部；所述第一圆筒形永磁体、第二圆筒形永磁体和第三圆筒形永磁体均套装在第一永磁体固定筒的外圆周面上；所述第一圆筒形永磁体和第三圆筒形永磁体均采用径向充磁， 所述第一圆筒形永磁体和第三圆筒形永磁体的充磁方向相反；所述第二圆筒形永磁体采用轴向充磁；所述第四圆筒形永磁体、第五圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体均套装在第二永磁体固定筒的内圆周面上；所述第四圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体均采用径向充磁， 所述第四圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体的充磁方向相反；所述第五圆筒形永磁体采用轴向充磁；所述第一圆筒形永磁体的装设位置与第四圆筒形永磁体的装设位置相对应，第一圆筒形永磁体的充磁方向与第四圆筒形永磁体的充磁方向相同；所述第三圆筒形永磁体的装设位置与第六圆筒形永磁体的装设位置相对应，第三圆筒形永磁体的充磁方向与第六圆筒形永磁体的充磁方向相同；所述第二圆筒形永磁体的装设位置与第五圆筒形永磁体的装设位置相对应，第二圆筒形永磁体的充磁方向与第五圆筒形永磁体的充磁方向相反；所述圆筒形初级永磁体的充磁方向与第三圆筒形永磁体的充磁方向和第六圆筒形永磁体的充磁方向均相同；所述装设有第一圆筒形永磁体、第二圆筒形永磁体和第三圆筒形永磁体的第一永磁体固定筒与装设有第四圆筒形永磁体、第五圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体的第二永磁体固定筒之间留有气隙；所述气隙的径向厚度大于初级的径向厚度；所述初级装设在第一永磁体固定筒和第二永磁体固定筒之间的气隙内；所述初级与第一永磁体固定筒之间的气隙为内气隙，所述初级与第二永磁体固定筒之间的气隙为外气隙。有源型重力补偿电磁支撑装置，它由初级和次级组成；所述初级和次级的形状均为圆筒形；所述初级由圆盘形基座、圆环形初级线圈和圆筒形初级永磁体组成；所述圆盘形基座的中心轴线、圆环形初级线圈的中心轴线和圆筒形初级永磁体的中心轴线均位于同一轴线上；所述圆筒形初级永磁体的一侧端面固定装设在圆盘形基座上，所述圆筒形初级永磁体的另一侧端面固定连接在圆环形初级线圈的一侧端面上；所述圆筒形初级永磁体的充磁方向为径向充磁；所述次级由圆盘形顶部连接板、第一永磁体固定筒、第二永磁体固定筒、第一圆筒形永磁体、第二圆筒形永磁体、第三圆筒形永磁体、第四圆筒形永磁体、第五圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体组成；所述圆盘形顶部连接板的中心轴线、第一永磁体固定筒的中心轴线、第二永磁体固定筒的中心轴线、第一圆筒形永磁体的中心轴线、第二圆筒形永磁体的中心轴线、第三圆筒形永磁体的中心轴线、第四圆筒形永磁体的中心轴线、第五圆筒形永磁体的中心轴线和第六圆筒形永磁体的中心轴线均位于同一轴线上；所述第一永磁体固定筒和第二永磁体固定筒均固定装设在圆盘形顶部连接板上；所述第一永磁体固定筒的外径小于第二永磁体固定筒的内径；所述第一永磁体固定筒套装在第二永磁体固定筒的内部；所述第一圆筒形永磁体、第二圆筒形永磁体和第三圆筒形永磁体均套装在第一永磁体固定筒的外圆周面上；所述第一圆筒形永磁体和第三圆筒形永磁体均采用径向充磁， 所述第一圆筒形永磁体和第三圆筒形永磁体的充磁方向相反；所述第二圆筒形永磁体采用轴向充磁；所述第四圆筒形永磁体、第五圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体均套装在第二永磁体固定筒的内圆周面上；所述第四圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体均采用径向充磁， 所述第四圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体的充磁方向相反；所述第五圆筒形永磁体采用轴向充磁；所述第一圆筒形永磁体的装设位置与第四圆筒形永磁体的装设位置相对应，第一圆筒形永磁体的充磁方向与第四圆筒形永磁体的充磁方向相同；所述第三圆筒形永磁体的装设位置与第六圆筒形永磁体的装设位置相对应，第三圆筒形永磁体的充磁方向与第六圆筒形永磁体的充磁方向相同；所述第二圆筒形永磁体的装设位置与第五圆筒形永磁体的装设位置相对应，第二圆筒形永磁体的充磁方向与第五圆筒形永磁体的充磁方向相反；所述圆筒形初级永磁体的充磁方向与第三圆筒形永磁体的充磁方向和第六圆筒形永磁体的充磁方向均相同；所述装设有第一圆筒形永磁体、第二圆筒形永磁体和第三圆筒形永磁体的第一永磁体固定筒与装设有第四圆筒形永磁体、第五圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体的第二永磁体固定筒之间留有气隙；所述气隙的径向厚度大于初级的径向厚度；所述初级装设在第一永磁体固定筒和第二永磁体固定筒之间的气隙内；所述初级与第一永磁体固定筒之间的气隙为内气隙，所述初级与第二永磁体固定筒之间的气隙为外气隙。有源型重力补偿电磁支撑装置，它由初级和次级组成；所述初级和次级的形状均为方形；所述初级由基座、第一方形初级线圈、平板形初级永磁体和第二方形初级线圈组成；所述第一方形初级线圈的一侧端面固定装设在基座上，所述第一方形初级线圈的另一侧端面固定连接在平板形初级永磁体的一侧端面上；所述平板形初级永磁体的另一侧端面固定连接在第二方形初级线圈的一侧端面上；所述平板形初级永磁体的充磁方向为水平平行充磁；
所述次级由顶部连接板、左侧永磁体固定板、右侧永磁体固定板、第一平板形永磁体、第二平板形永磁体、第三平板形永磁体、第四平板形永磁体、第五平板形永磁体和第六平板形永磁体组成；所述左侧永磁体固定板和右侧永磁体固定板均固定装设在顶部连接板上；所述第一平板形永磁体、第二平板形永磁体和第三平板形永磁体固定装设在左侧永磁体固定板的右侧面上；所述第一平板形永磁体和第三平板形永磁体均采用水平方向平行充磁，所述第一平板形永磁体和第三平板形永磁体的充磁方向相反；所述第二平板形永磁体采用垂直方向平行充磁；所述第四平板形永磁体、第五平板形永磁体和第六平板形永磁体均固定装设在右侧永磁体固定板的左侧面上；所述第四平板形永磁体和第六平板形永磁体均采用水平方向平行充磁，所述第四平板形永磁体和第六平板形永磁体的充磁方向相反；所述第五平板形永磁体采用垂直方向平行充磁；所述第一平板形永磁体的装设位置与第四平板形永磁体的装设位置相对应，第一平板形永磁体的充磁方向与第四平板形永磁体的充磁方向相同；所述第三平板形永磁体的装设位置与第六平板形永磁体的装设位置相对应，第三平板形永磁体的充磁方向与第六平板形永磁体的充磁方向相同；所述第二平板形永磁体的装设位置与第五平板形永磁体的装设位置相对应，第二平板形永磁体的充磁方向与第五平板形永磁体的充磁方向相反；所述平板形初级永磁体的充磁方向与第三平板形永磁体的充磁方向和第六平板形永磁体的充磁方向相同；所述装设有第一平板形永磁体、第二平板形永磁体和第三平板形永磁体的左侧永磁体固定板与装设有第四平板形永磁体、第五平板形永磁体和第六平板形永磁体的右侧永磁体固定板之间留有气隙；所述气隙的横向厚度大于初级的横向厚度；所述初级装设在左侧永磁体固定板和右侧永磁体固定板之间的气隙内；所述初级与左侧永磁体固定板之间的气隙为左气隙，所述初级与右侧永磁体固定板之间的气隙为右气隙。本申请有源型重力补偿电磁支撑装置中的线圈的发热量低、损耗小，平台的热变形小，系统的动态特性好、定位精度高的优点。本申请利用初级永磁体与次级永磁体相互作用产生的垂向磁场力来支撑次级质量及次级负载质量；通过控制初级线圈电流大小与方向，来调节次级的高度。本发明有源型重力补偿电磁支撑机构的损耗低、结构简单、控制容易、定位精度高。
图1为六自由度磁悬浮微动平台的结构示意图；图2为六自由度磁悬浮微动平台的局部结构示意图；图3为具体实施方式
一的结构示意图；图4为具体实施方式
二的结构示意图；图5为具体实施方式
六的结构示意图；图6为具体实施方式
十的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图3说明本实施方式，本实施方式所述有源型重力补偿电磁支撑装置，它由初级和次级组成；所述初级和次级的形状均为圆筒形；所述初级包括圆盘形基座1、圆环形初级线圈5和圆筒形初级永磁体6 ；所述圆盘形基座1的中心轴线、圆环形初级线圈5的中心轴线和圆筒形初级永磁体6的中心轴线均位于同一轴线上；所述圆环形初级线圈5的一侧端面固定装设在圆盘形基座1上，所述圆环形初级线圈5的另一侧端面固定连接在圆筒形初级永磁体6的一侧端面上；所述圆筒形初级永磁体6的充磁方向为径向充磁；所述次级由圆盘形顶部连接板2、第一永磁体固定筒3、第二永磁体固定筒4、第一圆筒形永磁体3-1、第二圆筒形永磁体3-2、第三圆筒形永磁体3-3、第四圆筒形永磁体4-1、 第五圆筒形永磁体4-2和第六圆筒形永磁体4-3组成；所述圆盘形顶部连接板2的中心轴线、第一永磁体固定筒3的中心轴线、第二永磁体固定筒4的中心轴线、第一圆筒形永磁体 3-1的中心轴线、第二圆筒形永磁体3-2的中心轴线、第三圆筒形永磁体3-3的中心轴线、 第四圆筒形永磁体4-1的中心轴线、第五圆筒形永磁体4-2的中心轴线和第六圆筒形永磁体4-3的中心轴线均位于同一轴线上；所述第一永磁体固定筒3和第二永磁体固定筒4均固定装设在圆盘形顶部连接板2上；所述第一永磁体固定筒3的外径小于第二永磁体固定筒4的内径；所述第一永磁体固定筒3套装在第二永磁体固定筒4的内部；所述第一圆筒形永磁体3-1、第二圆筒形永磁体3-2和第三圆筒形永磁体3-3均套装在第一永磁体固定筒3的外圆周面上；所述第一圆筒形永磁体3-1和第三圆筒形永磁体3-3均采用径向充磁，所述第一圆筒形永磁体3-1和第三圆筒形永磁体3-3的充磁方向相反；所述第二圆筒形永磁体3-2采用轴向充磁；所述第四圆筒形永磁体4-1、第五圆筒形永磁体4-2和第六圆筒形永磁体4-3均套装在第二永磁体固定筒4的内圆周面上；所述第四圆筒形永磁体4-1和第六圆筒形永磁体4-3均采用径向充磁，所述第四圆筒形永磁体4-1和第六圆筒形永磁体4-3的充磁方向相反；所述第五圆筒形永磁体4-2采用轴向充磁；所述第一圆筒形永磁体3-1的装设位置与第四圆筒形永磁体4-1的装设位置相对应，第一圆筒形永磁体3-1的充磁方向与第四圆筒形永磁体4-1的充磁方向相同；所述第三圆筒形永磁体3-3的装设位置与第六圆筒形永磁体4-3的装设位置相对应，第三圆筒形永磁体3-3的充磁方向与第六圆筒形永磁体4-3的充磁方向相同；所述第二圆筒形永磁体3-2的装设位置与第五圆筒形永磁体4-2的装设位置相对应，第二圆筒形永磁体3-2的充磁方向与第五圆筒形永磁体4-2的充磁方向相反；所述圆筒形初级永磁体6的充磁方向与第三圆筒形永磁体3-3的充磁方向和第六圆筒形永磁体4-3的充磁方向均相同；所述装设有第一圆筒形永磁体3-1、第二圆筒形永磁体3-2和第三圆筒形永磁体 3-3的第一永磁体固定筒3与装设有第四圆筒形永磁体4-1、第五圆筒形永磁体4-2和第六圆筒形永磁体4-3的第二永磁体固定筒4之间留有气隙；所述气隙的径向厚度大于初级的径向厚度；所述初级装设在第一永磁体固定筒3和第二永磁体固定筒4之间的气隙内；所述初级与第一永磁体固定筒3之间的气隙为内气隙，所述初级与第二永磁体固定筒4之间的气隙为外气隙。
具体实施方式
二结合图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一不同点在于所述初级还包括第二圆环形初级线圈7 ；所述第二圆环形初级线圈7固定连接在圆筒形初级永磁体6未与圆环形初级线圈5连接的一侧端面上。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同点在于所述圆筒形初级永磁体6由多片瓦片形永磁体拼装而成；所述第一圆筒形永磁体3-1、第二圆筒形永磁体 3-2、第三圆筒形永磁体3-3、第四圆筒形永磁体4-1、第五圆筒形永磁体4-2和第六圆筒形永磁体4-3均多片瓦片形永磁体拼装而成。其它组成和连接方式与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三不同点在于所述初级与次级的水平截面为矩形；即初级与次级均为方筒形；其它组成和连接方式与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同点在于所述圆环形初级线圈 5和第二圆环形初级线圈7的冷却方式均为水冷方式。其它组成和连接方式与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六结合图5说明本实施方式，本实施方式所述有源型重力补偿电磁支撑装置，它由初级和次级组成；所述初级和次级的形状均为圆筒形；所述初级由圆盘形基座1、圆环形初级线圈5和圆筒形初级永磁体6组成；所述圆盘形基座1的中心轴线、圆环形初级线圈5的中心轴线和圆筒形初级永磁体6的中心轴线均位于同一轴线上；所述圆筒形初级永磁体6的一侧端面固定装设在圆盘形基座1上，所述圆筒形初级永磁体6的另一侧端面固定连接在圆环形初级线圈5的一侧端面上；所述圆筒形初级永磁体6的充磁方向为径向充磁；所述次级由圆盘形顶部连接板2、第一永磁体固定筒3、第二永磁体固定筒4、第一圆筒形永磁体3-1、第二圆筒形永磁体3-2、第三圆筒形永磁体3-3、第四圆筒形永磁体4-1、 第五圆筒形永磁体4-2和第六圆筒形永磁体4-3组成；所述圆盘形顶部连接板2的中心轴线、第一永磁体固定筒3的中心轴线、第二永磁体固定筒4的中心轴线、第一圆筒形永磁体 3-1的中心轴线、第二圆筒形永磁体3-2的中心轴线、第三圆筒形永磁体3-3的中心轴线、 第四圆筒形永磁体4-1的中心轴线、第五圆筒形永磁体4-2的中心轴线和第六圆筒形永磁体4-3的中心轴线均位于同一轴线上；所述第一永磁体固定筒3和第二永磁体固定筒4均固定装设在圆盘形顶部连接板2上；所述第一永磁体固定筒3的外径小于第二永磁体固定筒4的内径；所述第一永磁体固定筒3套装在第二永磁体固定筒4的内部；所述第一圆筒形永磁体3-1、第二圆筒形永磁体3-2和第三圆筒形永磁体3-3均套装在第一永磁体固定筒3的外圆周面上；所述第一圆筒形永磁体3-1和第三圆筒形永磁体3-3均采用径向充磁，所述第一圆筒形永磁体3-1和第三圆筒形永磁体3-3的充磁方向相反；所述第二圆筒形永磁体3-2采用轴向充磁；所述第四圆筒形永磁体4-1、第五圆筒形永磁体4-2和第六圆筒形永磁体4-3均套装在第二永磁体固定筒4的内圆周面上；所述第四圆筒形永磁体4-1和第六圆筒形永磁体4-3均采用径向充磁，所述第四圆筒形永磁体4-1和第六圆筒形永磁体4-3的充磁方向相反；所述第五圆筒形永磁体4-2采用轴向充磁；所述第一圆筒形永磁体3-1的装设位置与第四圆筒形永磁体4-1的装设位置相对应，第一圆筒形永磁体3-1的充磁方向与第四圆筒形永磁体4-1的充磁方向相同；
11
所述第三圆筒形永磁体3-3的装设位置与第六圆筒形永磁体4-3的装设位置相对应，第三圆筒形永磁体3-3的充磁方向与第六圆筒形永磁体4-3的充磁方向相同；所述第二圆筒形永磁体3-2的装设位置与第五圆筒形永磁体4-2的装设位置相对应，第二圆筒形永磁体3-2的充磁方向与第五圆筒形永磁体4-2的充磁方向相反；所述圆筒形初级永磁体6的充磁方向与第三圆筒形永磁体3-3的充磁方向和第六圆筒形永磁体4-3的充磁方向均相同；所述装设有第一圆筒形永磁体3-1、第二圆筒形永磁体3-2和第三圆筒形永磁体
3-3的第一永磁体固定筒3与装设有第四圆筒形永磁体4-1、第五圆筒形永磁体4-2和第六圆筒形永磁体4-3的第二永磁体固定筒4之间留有气隙；所述气隙的径向厚度大于初级的径向厚度；所述初级装设在第一永磁体固定筒3和第二永磁体固定筒4之间的气隙内；所述初级与第一永磁体固定筒3之间的气隙为内气隙，所述初级与第二永磁体固定筒4之间的气隙为外气隙。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
六不同点在于所述圆筒形初级永磁体6由多片瓦片形永磁体拼装而成；所述第一圆筒形永磁体3-1、第二圆筒形永磁体3-2、第三圆筒形永磁体3-3、第四圆筒形永磁体4-1、第五圆筒形永磁体4-2和第六圆筒形永磁体
4-3均多片瓦片形永磁体拼装而成。其它组成和连接方式与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
六或七不同点在于所述初级与次级的水平截面为矩形；即初级与次级均为方筒形；其它组成和连接方式与具体实施方式
六或七相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
八不同点在于所述圆环形初级线圈 5和第二圆环形初级线圈7的冷却方式均为水冷方式。其它组成和连接方式与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十结合图6说明本实施方式，本实施方式所述有源型重力补偿电磁支撑装置，它由初级和次级组成；所述初级和次级的形状均为方形；所述初级由基座1、第一方形初级线圈5、平板形初级永磁体6和第二方形初级线圈7组成；所述第一方形初级线圈5的一侧端面固定装设在基座1上，所述第一方形初级线圈5的另一侧端面固定连接在平板形初级永磁体6的一侧端面上；所述平板形初级永磁体 6的另一侧端面固定连接在第二方形初级线圈7的一侧端面上；所述平板形初级永磁体6 的充磁方向为水平平行充磁；所述次级由顶部连接板2、左侧永磁体固定板3、右侧永磁体固定板4、第一平板形永磁体3-1、第二平板形永磁体3-2、第三平板形永磁体3-3、第四平板形永磁体4-1、第五平板形永磁体4-2和第六平板形永磁体4-3组成；所述左侧永磁体固定板3和右侧永磁体固定板4均固定装设在顶部连接板2上；所述第一平板形永磁体3-1、第二平板形永磁体3-2和第三平板形永磁体3-3固定装设在左侧永磁体固定板3的右侧面上；所述第一平板形永磁体3-1和第三平板形永磁体3-3均采用水平方向平行充磁，所述第一平板形永磁体3-1和第三平板形永磁体3-3的充磁方向相反；所述第二平板形永磁体3-2采用垂直方向平行充磁；
所述第四平板形永磁体4-1、第五平板形永磁体4-2和第六平板形永磁体4-3均固定装设在右侧永磁体固定板4的左侧面上；所述第四平板形永磁体4-1和第六平板形永磁体4-3均采用水平方向平行充磁， 所述第四平板形永磁体4-1和第六平板形永磁体4-3的充磁方向相反；所述第五平板形永磁体4-2采用垂直方向平行充磁；所述第一平板形永磁体3-1的装设位置与第四平板形永磁体4-1的装设位置相对应，第一平板形永磁体3-1的充磁方向与第四平板形永磁体4-1的充磁方向相同；所述第三平板形永磁体3-3的装设位置与第六平板形永磁体4-3的装设位置相对应，第三平板形永磁体3-3的充磁方向与第六平板形永磁体4-3的充磁方向相同；所述第二平板形永磁体3-2的装设位置与第五平板形永磁体4-2的装设位置相对应，第二平板形永磁体3-2的充磁方向与第五平板形永磁体4-2的充磁方向相反；所述平板形初级永磁体6的充磁方向与第三平板形永磁体3-3的充磁方向和第六平板形永磁体4-3的充磁方向相同；所述装设有第一平板形永磁体3-1、第二平板形永磁体3-2和第三平板形永磁体 3-3的左侧永磁体固定板3与装设有第四平板形永磁体4-1、第五平板形永磁体4-2和第六平板形永磁体4-3的右侧永磁体固定板4之间留有气隙；所述气隙的横向厚度大于初级的横向厚度；所述初级装设在左侧永磁体固定板3和右侧永磁体固定板4之间的气隙内；所述初级与左侧永磁体固定板3之间的气隙为左气隙，所述初级与右侧永磁体固定板4之间的气隙为右气隙。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求
1.有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于它由初级和次级组成；所述初级和次级的形状均为圆筒形；所述初级包括圆盘形基座(1)、圆环形初级线圈( 和圆筒形初级永磁体(6)；所述圆盘形基座(1)的中心轴线、圆环形初级线圈(5)的中心轴线和圆筒形初级永磁体(6)的中心轴线均位于同一轴线上；所述圆环形初级线圈(5)的一侧端面固定装设在圆盘形基座 (1)上，所述圆环形初级线圈( 的另一侧端面固定连接在圆筒形初级永磁体(6)的一侧端面上；所述圆筒形初级永磁体(6)的充磁方向为径向充磁；所述次级由圆盘形顶部连接板O)、第一永磁体固定筒(3)、第二永磁体固定筒、第一圆筒形永磁体(3-1)、第二圆筒形永磁体(3-2)、第三圆筒形永磁体(3-3)、第四圆筒形永磁体G-1)、第五圆筒形永磁体(4- 和第六圆筒形永磁体(4- 组成；所述圆盘形顶部连接板O)的中心轴线、第一永磁体固定筒(3)的中心轴线、第二永磁体固定筒的中心轴线、第一圆筒形永磁体(3-1)的中心轴线、第二圆筒形永磁体(3-2)的中心轴线、第三圆筒形永磁体(3-3)的中心轴线、第四圆筒形永磁体G-1)的中心轴线、第五圆筒形永磁体G-2)的中心轴线和第六圆筒形永磁体G-3)的中心轴线均位于同一轴线上；所述第一永磁体固定筒C3)和第二永磁体固定筒(4)均固定装设在圆盘形顶部连接板( 上；所述第一永磁体固定筒(3)的外径小于第二永磁体固定筒的内径；所述第一永磁体固定筒(3)套装在第二永磁体固定筒的内部；所述第一圆筒形永磁体(3-1)、第二圆筒形永磁体(3- 和第三圆筒形永磁体(3-3)均套装在第一永磁体固定筒(3)的外圆周面上；所述第一圆筒形永磁体(3-1)和第三圆筒形永磁体(3- 均采用径向充磁，所述第一圆筒形永磁体(3-1)和第三圆筒形永磁体(3-3) 的充磁方向相反；所述第二圆筒形永磁体(3- 采用轴向充磁；所述第四圆筒形永磁体(4-1)、第五圆筒形永磁体(4- 和第六圆筒形永磁体(4-3)均套装在第二永磁体固定筒的内圆周面上；所述第四圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体(4- 均采用径向充磁，所述第四圆筒形永磁体(4-1)和第六圆筒形永磁体(4-3) 的充磁方向相反；所述第五圆筒形永磁体(4- 采用轴向充磁；所述第一圆筒形永磁体(3-1)的装设位置与第四圆筒形永磁体的装设位置相对应，第一圆筒形永磁体(3-1)的充磁方向与第四圆筒形永磁体的充磁方向相同；所述第三圆筒形永磁体(3- 的装设位置与第六圆筒形永磁体(4- 的装设位置相对应，第三圆筒形永磁体(3-3)的充磁方向与第六圆筒形永磁体G-3)的充磁方向相同；所述第二圆筒形永磁体(3- 的装设位置与第五圆筒形永磁体(4- 的装设位置相对应，第二圆筒形永磁体(3-2)的充磁方向与第五圆筒形永磁体G-2)的充磁方向相反；所述圆筒形初级永磁体(6)的充磁方向与第三圆筒形永磁体(3- 的充磁方向和第六圆筒形永磁体G-3)的充磁方向均相同；所述装设有第一圆筒形永磁体(3-1)、第二圆筒形永磁体(3- 和第三圆筒形永磁体(3-3)的第一永磁体固定筒(3)与装设有第四圆筒形永磁体G-1)、第五圆筒形永磁体 (4-2)和第六圆筒形永磁体G-3)的第二永磁体固定筒(4)之间留有气隙；所述气隙的径向厚度大于初级的径向厚度；所述初级装设在第一永磁体固定筒C3)和第二永磁体固定筒(4)之间的气隙内；所述初级与第一永磁体固定筒C3)之间的气隙为内气隙，所述初级与第二永磁体固定筒(4)之间的气隙为外气隙。
2.根据权利要求1所述的有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于所述初级还包括第二圆环形初级线圈(7)；所述第二圆环形初级线圈(7)固定连接在圆筒形初级永磁体(6) 未与圆环形初级线圈( 连接的一侧端面上。
3.根据权利要求1或2所述的有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于所述圆筒形初级永磁体(6)由多片瓦片形永磁体拼装而成；所述第一圆筒形永磁体(3-1)、第二圆筒形永磁体(3-2)、第三圆筒形永磁体(3-3)、第四圆筒形永磁体G-1)、第五圆筒形永磁体 (4-2)和第六圆筒形永磁体(4- 均由多片瓦片形永磁体拼装而成。
4.根据权利要求3所述的有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于所述初级与次级的水平截面为矩形。
5.根据权利要求4所述的有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于所述圆环形初级线圈(5)和第二圆环形初级线圈(7)的冷却方式均为水冷方式。
6.有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于它由初级和次级组成；所述初级和次级的形状均为圆筒形；所述初级由圆盘形基座(1)、圆环形初级线圈( 和圆筒形初级永磁体(6)组成；所述圆盘形基座(1)的中心轴线、圆环形初级线圈(5)的中心轴线和圆筒形初级永磁体(6)的中心轴线均位于同一轴线上；所述圆筒形初级永磁体(6)的一侧端面固定装设在圆盘形基座(1)上，所述圆筒形初级永磁体(6)的另一侧端面固定连接在圆环形初级线圈( 的一侧端面上；所述圆筒形初级永磁体(6)的充磁方向为径向充磁；所述次级由圆盘形顶部连接板O)、第一永磁体固定筒(3)、第二永磁体固定筒、第一圆筒形永磁体(3-1)、第二圆筒形永磁体(3-2)、第三圆筒形永磁体(3-3)、第四圆筒形永磁体G-1)、第五圆筒形永磁体(4- 和第六圆筒形永磁体(4- 组成；所述圆盘形顶部连接板O)的中心轴线、第一永磁体固定筒(3)的中心轴线、第二永磁体固定筒的中心轴线、第一圆筒形永磁体(3-1)的中心轴线、第二圆筒形永磁体(3-2)的中心轴线、第三圆筒形永磁体(3-3)的中心轴线、第四圆筒形永磁体G-1)的中心轴线、第五圆筒形永磁体G-2)的中心轴线和第六圆筒形永磁体G-3)的中心轴线均位于同一轴线上；所述第一永磁体固定筒C3)和第二永磁体固定筒(4)均固定装设在圆盘形顶部连接板( 上；所述第一永磁体固定筒(3)的外径小于第二永磁体固定筒的内径；所述第一永磁体固定筒 (3)套装在第二永磁体固定筒的内部；所述第一圆筒形永磁体(3-1)、第二圆筒形永磁体(3- 和第三圆筒形永磁体(3-3)均套装在第一永磁体固定筒(3)的外圆周面上；所述第一圆筒形永磁体(3-1)和第三圆筒形永磁体(3- 均采用径向充磁，所述第一圆筒形永磁体(3-1)和第三圆筒形永磁体(3-3) 的充磁方向相反；所述第二圆筒形永磁体(3- 采用轴向充磁；所述第四圆筒形永磁体(4-1)、第五圆筒形永磁体(4- 和第六圆筒形永磁体(4-3)均套装在第二永磁体固定筒的内圆周面上；所述第四圆筒形永磁体和第六圆筒形永磁体(4- 均采用径向充磁，所述第四圆筒形永磁体(4-1)和第六圆筒形永磁体(4-3) 的充磁方向相反；所述第五圆筒形永磁体(4- 采用轴向充磁；所述第一圆筒形永磁体(3-1)的装设位置与第四圆筒形永磁体的装设位置相对应，第一圆筒形永磁体(3-1)的充磁方向与第四圆筒形永磁体的充磁方向相同； 所述第三圆筒形永磁体(3- 的装设位置与第六圆筒形永磁体(4- 的装设位置相对应，第三圆筒形永磁体(3-3)的充磁方向与第六圆筒形永磁体G-3)的充磁方向相同；所述第二圆筒形永磁体(3- 的装设位置与第五圆筒形永磁体(4- 的装设位置相对应，第二圆筒形永磁体(3-2)的充磁方向与第五圆筒形永磁体G-2)的充磁方向相反；所述圆筒形初级永磁体(6)的充磁方向与第三圆筒形永磁体(3- 的充磁方向和第六圆筒形永磁体G-3)的充磁方向均相同；所述装设有第一圆筒形永磁体(3-1)、第二圆筒形永磁体(3- 和第三圆筒形永磁体(3-3)的第一永磁体固定筒(3)与装设有第四圆筒形永磁体G-1)、第五圆筒形永磁体 (4-2)和第六圆筒形永磁体G-3)的第二永磁体固定筒(4)之间留有气隙；所述气隙的径向厚度大于初级的径向厚度；所述初级装设在第一永磁体固定筒C3)和第二永磁体固定筒 (4)之间的气隙内；所述初级与第一永磁体固定筒C3)之间的气隙为内气隙，所述初级与第二永磁体固定筒(4)之间的气隙为外气隙。
7.根据权利要求6所述的有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于所述圆筒形初级永磁体(6)由多片瓦片形永磁体拼装而成；所述第一圆筒形永磁体(3-1)、第二圆筒形永磁体(3-2)、第三圆筒形永磁体(3-3)、第四圆筒形永磁体G-1)、第五圆筒形永磁体(4-2)和第六圆筒形永磁体(4- 均多片瓦片形永磁体拼装而成。
8.根据权利要求6或7所述的有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于所述初级与次级的水平截面为矩形。
9.根据权利要求8所述的有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于所述圆环形初级线圈(5)和第二圆环形初级线圈(7)的冷却方式均为水冷方式。
10.有源型重力补偿电磁支撑装置，其特征在于它由初级和次级组成；所述初级和次级的形状均为方形；所述初级由基座(1)、第一方形初级线圈(5)、平板形初级永磁体(6)和第二方形初级线圈(7)组成；所述第一方形初级线圈( 的一侧端面固定装设在基座(1)上，所述第一方形初级线圈(5)的另一侧端面固定连接在平板形初级永磁体(6)的一侧端面上；所述平板形初级永磁体(6)的另一侧端面固定连接在第二方形初级线圈(7)的一侧端面上；所述平板形初级永磁体(6)的充磁方向为水平平行充磁；所述次级由顶部连接板O)、左侧永磁体固定板(3)、右侧永磁体固定板0)、第一平板形永磁体(3-1)、第二平板形永磁体(3-2)、第三平板形永磁体(3-3)、第四平板形永磁体 G-1)、第五平板形永磁体(4- 和第六平板形永磁体(4- 组成；所述左侧永磁体固定板C3)和右侧永磁体固定板(4)均固定装设在顶部连接板(2)上；所述第一平板形永磁体(3-1)、第二平板形永磁体(3- 和第三平板形永磁体(3-3)固定装设在左侧永磁体固定板(3)的右侧面上；所述第一平板形永磁体(3-1)和第三平板形永磁体(3- 均采用水平方向平行充磁， 所述第一平板形永磁体(3-1)和第三平板形永磁体(3-3)的充磁方向相反； 所述第二平板形永磁体(3- 采用垂直方向平行充磁；所述第四平板形永磁体(4-1)、第五平板形永磁体(4- 和第六平板形永磁体(4-3)均固定装设在右侧永磁体固定板的左侧面上；所述第四平板形永磁体(4-1)和第六平板形永磁体(4- 均采用水平方向平行充磁， 所述第四平板形永磁体(4-1)和第六平板形永磁体G-3)的充磁方向相反； 所述第五平板形永磁体(4- 采用垂直方向平行充磁；所述第一平板形永磁体(3-1)的装设位置与第四平板形永磁体(4-1)的装设位置相对应，第一平板形永磁体(3-1)的充磁方向与第四平板形永磁体G-1)的充磁方向相同；所述第三平板形永磁体(3- 的装设位置与第六平板形永磁体(4- 的装设位置相对应，第三平板形永磁体(3-3)的充磁方向与第六平板形永磁体G-3)的充磁方向相同；所述第二平板形永磁体(3- 的装设位置与第五平板形永磁体(4- 的装设位置相对应，第二平板形永磁体(3-2)的充磁方向与第五平板形永磁体G-2)的充磁方向相反；所述平板形初级永磁体(6)的充磁方向与第三平板形永磁体(3- 的充磁方向和第六平板形永磁体G-3)的充磁方向相同；所述装设有第一平板形永磁体(3-1)、第二平板形永磁体(3- 和第三平板形永磁体(3-3)的左侧永磁体固定板C3)与装设有第四平板形永磁体G-1)、第五平板形永磁体 (4-2)和第六平板形永磁体G-3)的右侧永磁体固定板⑷之间留有气隙；所述气隙的横向厚度大于初级的横向厚度；所述初级装设在左侧永磁体固定板C3)和右侧永磁体固定板 (4)之间的气隙内；所述初级与左侧永磁体固定板C3)之间的气隙为左气隙，所述初级与右侧永磁体固定板(4)之间的气隙为右气隙。
全文摘要
有源型重力补偿电磁支撑装置，它涉及一种电磁支撑装置。它为解决现有六自由度磁悬浮微动平台中垂直配置音圈电机为抵消平台动子的自重需要始终通电，造成的线圈的发热量高、损耗大，平台的热变形大，系统的动态特性差、定位精度低的问题而提出。初级线圈两端分别固定装设在圆盘形基座上和初级永磁体上；初级装设在第一、二永磁体固定筒之间的气隙内；第一永磁体与第四永磁体的充磁方向相同；第三永磁体与第六永磁体的充磁方向相同；第二永磁体与第五永磁体的充磁方向相反；初级永磁体的充磁方向与第三和第六永磁体的充磁方向相同；本发明具有损耗低、结构简单、控制容易、定位精度高的优点。
文档编号H02N15/00GK102215019SQ201110146360
公开日2011年10月12日 申请日期2011年6月1日 优先权日2011年6月1日
发明者刘奉海, 寇宝泉, 张赫, 张鲁 申请人:哈尔滨工业大学