[發明專利]一種非接觸式永磁支撐裝置

有效

• 申請號: 202111157041.8
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113991967B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 張鳴;朱煜;成榮;劉相波
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;曹素云

本發明公開一種非接觸式永磁支撐裝置，包括：定子，所述定子為豎向的圓柱形的永磁體，所述定子沿軸線方向充磁，且上部為第一磁極，下部為與所述第一磁極相反的第二磁極；動子，所述動子為環形永磁體，所述動子同軸設置在所述定子的外圍，所述動子沿徑向充磁，且外側圓周為第一磁極，內側圓周為與所述第一磁極相反的第二磁極；支撐體，所述支撐體與動子固定連接，懸置于所述定子上方。本發明的非接觸式的方式在適用于晶圓的旋轉運動的同時避免了因接觸工作產生顆粒、震動、噪音；動子與定子安裝時存在一定間隙，在動子與定子進行相對旋轉過程中，無摩擦損傷，大大提升了動子的使用壽命，避免了微細雜質對晶圓應用場景的二次污染。

技術領域

本發明涉及一種支撐結構，特別是一種非接觸式永磁支撐裝置，主要應用于精密制造設備技術領域。

背景技術

當前，很多工業設備需要驅動零部件進行多自由度運動，并對其進行精確定位，例如光刻機中的硅片臺和掩模臺、3D打印機的打印頭等。為實現多自由度運動及其精確定位，需要使用支撐結構。在一些運動精度要求不高的場合，常采用多套直線導軌或者滾珠絲杠傳動結構沿不同方向進行疊加實現多自由度運動，這類結構在工作時會發生機械摩擦產生顆粒，影響真空內的清潔度。在很多超精密工作臺中，氣浮軸承被廣泛使用以實現多自由度高精度運動，但氣浮軸承需要壓縮氣體供氣并往外排氣，不適合在真空環境中使用。另一種支撐結構是非接觸式永磁支撐裝置，利用永磁體間的磁力作為無接觸支撐和傳動。采用永磁非接觸式的支撐結構具有結構簡單、零部件表面無需精密加工、適用于真空環境等優點。對于非接觸式永磁支撐裝置，需要固定部分和支撐部分之間沿軸線方向具有較小的剛度和較大的承載力。而截至目前，暫未有較好的解決方案。

發明內容

為解決以上問題，本發明公開一種非接觸式永磁支撐裝置，包括：

定子，所述定子為豎向的圓柱形的永磁體，所述定子沿軸線方向充磁，且上部為第一磁極，下部為與所述第一磁極相反的第二磁極；

動子，所述動子為環形永磁體，所述動子同軸設置在所述定子的外圍，所述動子沿徑向充磁，且外側圓周為第一磁極，內側圓周為與所述第一磁極相反的第二磁極；

支撐體，所述支撐體與動子固定連接，懸置于所述定子上方。

可選地，所述第一磁極為N極，所述第二磁極為S極。

可選地，所述第一磁極為S極，所述第二磁極為N極。

可選地，所述定子由一個實心圓柱形磁鐵單體或多段磁鐵沿豎向堆疊構成。

可選地，所述動子為環形磁鐵單體或多段磁鐵沿圓周向連接構成。

可選地，所述動子為環形磁鐵單體或磁鐵與純鐵沿圓周向交替連接構成。

可選地，所述支撐體與所述動子通過螺栓連接、銷連接和粘接中任一種方式連接。

可選地，所述定子是由鐵氧體或稀土永磁體制成的圓柱體。

可選地，所述支撐體為非磁性材料。

可選地，所述定子與動子之間的徑向間隙均勻。

本發明的上述技術方案具有如下有益的技術效果：

1、采用了非接觸式的方式，動子能夠相對于定子進行相對運動，在適用于晶圓的旋轉運動的應用場景的同時避免了因接觸工作產生顆粒、震動、噪音問題，運動控制效果好；

2、動子的內部的磁力線是N指向S,大部分磁力線和定子頂面N極，形成閉合回路，使得動子的受磁力面積更大，承載能力更強，動子支撐運動更加平穩；

3、動子與定子安裝時存在一定間隙，在動子與定子進行相對旋轉過程中，無摩擦損傷，大大提升了動子的使用壽命；