磁悬浮重力平衡器的制作方法

本发明涉及精密元器件制造，尤其涉及一种磁悬浮重力平衡器。

背景技术：

1、在精密制造中，精密定位与隔振是整个系统的核心技术问题之一。例如在极紫外光刻机中，影响生产良率及制造线宽的关键部件之一，便是高精度工件台，其核心功能是承载晶圆或掩膜，并实现其六自由度上的精密定位与运动。 同时在晶圆刻蚀过程中，会受到一些外界环境干扰的影响，例如大地低频振动、掩模台较高运动加速度、以及自身大惯量部件运动所引起的振动等。此外，工件台在各自由度上的运动又相互耦合，如何在此复杂的运行中隔绝外界振动干扰，同时实现纳米级重复定位精度，给工件台的设计提出了较高要求。

2、因此，如何设计出精密的支撑机构，从而能有效消除装配定位误差与隔离地面振动干扰，并达到平台超高定位精度具有较大挑战。可以说，精密定位与隔振是实现上述精密仪器装配、测量及超精密工艺的关键支撑技术。

3、现有市面上目前对于精密工件台实现精密定位补偿的方式一般包括：机械结构式例如精密丝杆副及滚动导轨、柔性铰链式；气浮式例如空气弹簧、气浮导轨；压电陶瓷驱动与音圈电机混合式等。对于精密定位而言，一些传统机械结构或运动副确能实现较高精度，例如柔性铰链微动机构的位移分辨率可达到 1nm。但是，由于其采用刚性连接导致系统刚度较高，其隔振性能表现一般，在存在外界扰动时其定位精度将受到较大影响。

4、磁悬浮式工件台由于其无能量消耗、无接触摩擦、无需润滑、可靠性高等优点而备受关注。相较于传统机械结构式的工件台，磁悬浮式工件台可实现低悬浮刚度的负载重力补偿或抵消，使平衡重力后的负载实现精度定位的同时，也能有效隔离外界振动干扰；此外，相对于气浮式，磁悬浮式工件台也更易实现，无需专门的供气系统，可大大降低系统复杂度。为此，磁悬浮式的工件台也常运用于绝对真空等极端环境中。

5、现有的磁悬浮式工件台出力波动大，且静态力难以调节。

技术实现思路

1、本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种磁悬浮重力平衡器，以降低出力波动，并实现调节。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种磁悬浮重力平衡器，包括定子组件、动子组件、调节组件，定子组件包括定子本体，动子组件包括动子本体，动子本体设于定子本体上，动子本体中空，定子本体内由上到下依次设有第一定子磁环、线圈和第二定子磁环，动子本体外周上由上到下依次设有第一动子磁环、第二动子磁环和第三动子磁环，调节组件包括调节柱，调节柱上端位于动子本体内，调节柱上端外周上设有调节磁环；第一定子磁环、第二定子磁环、第二动子磁环的充磁方向为径向，第一动子磁环、第三动子磁环和调节磁环的充磁方向为轴向。

3、进一步地，第一定子磁环和第二动子磁环的磁场方向相同，第一定子磁环和第二定子磁环的磁场方向相反；第三动子磁环和第一动子磁环的磁场方向相反，第三动子磁环和调节磁环的磁场方向相同。

4、进一步地，定子本体上设有进水口和出水口，定子本体内部对应线圈处设有水道，水道首尾两端分别与进水口和出水口连通。

5、进一步地，所述水道为螺旋状或圆筒形。

6、进一步地，调节组件还包括用于锁紧调节柱的锁紧螺母，调节柱和锁紧螺母之间螺纹连接。

7、进一步地，第一定子磁环和线圈之间、线圈和第二定子磁环之间、第一动子磁环和第二动子磁环之间、第二动子磁环和第三动子磁环之间均设有隔片。

8、进一步地，第一定子磁环、线圈和第二定子磁环的内壁齐平，第一动子磁环、第二动子磁环和第三动子磁环的外周齐平。

9、进一步地，第二动子磁环和线圈之间、调节磁环和动子本体内壁之间留有间隙。

10、进一步地，调节柱和定子本体底部之间螺纹连接。

11、本发明的有益效果为：本发明的静态力波动小，小于2%的波动；本发明的静态力±10%可调，且可调范围内的静态力波动同样小于2%；本发明具备动态力补偿的功能；本发明的温升低。

技术特征：

1.一种磁悬浮重力平衡器，包括定子组件、动子组件、调节组件，定子组件包括定子本体，动子组件包括动子本体，动子本体设于定子本体上，动子本体中空，其特征在于，定子本体内由上到下依次设有第一定子磁环、线圈和第二定子磁环，动子本体外周上由上到下依次设有第一动子磁环、第二动子磁环和第三动子磁环，调节组件包括调节柱，调节柱上端位于动子本体内，调节柱上端外周上设有调节磁环；第一定子磁环、第二定子磁环、第二动子磁环的充磁方向为径向，第一动子磁环、第三动子磁环和调节磁环的充磁方向为轴向。

2.如权利要求1所述的磁悬浮重力平衡器，其特征在于，第一定子磁环和第二动子磁环的磁场方向相同，第一定子磁环和第二定子磁环的磁场方向相反；第三动子磁环和第一动子磁环的磁场方向相反，第三动子磁环和调节磁环的磁场方向相同。

3.如权利要求1所述的磁悬浮重力平衡器，其特征在于，定子本体上设有进水口和出水口，定子本体内部对应线圈处设有水道，水道首尾两端分别与进水口和出水口连通。

4.如权利要求3所述的磁悬浮重力平衡器，其特征在于，所述水道为螺旋状或圆筒形。

5.如权利要求1所述的磁悬浮重力平衡器，其特征在于，调节组件还包括用于锁紧调节柱的锁紧螺母，调节柱和锁紧螺母之间螺纹连接。

6.如权利要求1所述的磁悬浮重力平衡器，其特征在于，第一定子磁环和线圈之间、线圈和第二定子磁环之间、第一动子磁环和第二动子磁环之间、第二动子磁环和第三动子磁环之间均设有隔片。

7.如权利要求1所述的磁悬浮重力平衡器，其特征在于，第一定子磁环、线圈和第二定子磁环的内壁齐平，第一动子磁环、第二动子磁环和第三动子磁环的外周齐平。

8.如权利要求7所述的磁悬浮重力平衡器，其特征在于，第二动子磁环和线圈之间、调节磁环和动子本体内壁之间留有间隙。

9.如权利要求1所述的磁悬浮重力平衡器，其特征在于，调节柱和定子本体底部之间螺纹连接。

技术总结本发明实施例公开了一种磁悬浮重力平衡器，包括定子组件、动子组件、调节组件，定子组件包括定子本体，动子组件包括动子本体，定子本体内由上到下依次设有第一定子磁环、线圈和第二定子磁环，动子本体外周上由上到下依次设有第一动子磁环、第二动子磁环和第三动子磁环，调节组件包括调节柱，调节柱上端外周上设有调节磁环；调节柱和定子本体底部之间螺纹连接，第一定子磁环、第二定子磁环、第二动子磁环的充磁方向为径向，第一动子磁环、第三动子磁环和调节磁环的充磁方向为轴向。本发明能实现精密定位与隔振，具有无接触摩擦、静态力大、静态力可调、静态力波动小的特点，并能提供动态力对静态力进行补偿。技术研发人员：龚勋,谢镐泽,刘东成受保护的技术使用者：德瑞精工（深圳）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17