本發(fā)明涉及一種重力補(bǔ)償裝置，具體涉及一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，本發(fā)明屬于磁懸浮。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代精密設(shè)備和航天航空儀器中，重力補(bǔ)償裝置為關(guān)鍵零部件的支撐懸浮和其地面測(cè)試起到了重要的作用。因?yàn)橹亓ρa(bǔ)償裝置是通過(guò)其中的永磁體來(lái)產(chǎn)生被動(dòng)的懸浮力，所以這些永磁體所組成的陣列便是整個(gè)重力補(bǔ)償裝置的最關(guān)鍵部件。而由于永磁體本身可能具有不同的形狀和磁化方向，而且多塊永磁體之間可以有不同的排列形式，因此重力補(bǔ)償裝置中不同永磁體所組成的拓?fù)潢嚵袝?huì)存在著多種可行的組合方式。如何在對(duì)應(yīng)的工作環(huán)境和情境中選擇合適的永磁體拓?fù)潢嚵?，正是重力補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。

2、然而，現(xiàn)實(shí)中的許多工作環(huán)境很難長(zhǎng)時(shí)間保持一成不變。重力補(bǔ)償裝置所要懸浮的負(fù)載的大小也可能會(huì)產(chǎn)生變化。傳統(tǒng)的重力補(bǔ)償裝置的永磁體拓?fù)潢嚵行问揭坏┐_定之后便無(wú)法進(jìn)行改變。這就意味著，如果該拓?fù)湫问綗o(wú)法再適應(yīng)新的工作環(huán)境或者負(fù)載，那么該重力補(bǔ)償裝置即會(huì)失效并需要重新再設(shè)計(jì)新的永磁體拓?fù)潢嚵?。這種特性或?yàn)橹亓ρa(bǔ)償裝置在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用產(chǎn)生極大的阻礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和負(fù)載大小的重力補(bǔ)償裝置，解決傳統(tǒng)重力補(bǔ)償裝置無(wú)法即時(shí)改變重力補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，它包括動(dòng)子、定子和一組支架；定子包括定子上部和定子下部；

4、定子上部和定子下部背向相對(duì)設(shè)置，定子上部設(shè)置在定子下部上方，定子上部固定連接部和定子下部固定連接部均固定安裝在一組支架上，動(dòng)子的底部設(shè)置在一組支架內(nèi)的定子上部和定子下部之間。

5、進(jìn)一步地，定子上部和定子下部結(jié)構(gòu)相同。

6、進(jìn)一步地，定子上部包括縱向磁化永磁體層、橫向磁化永磁體層和控制絲杠組件，縱向磁化永磁體層包括縱向磁體固定板、立柱固定座、四個(gè)圓柱形立柱和九個(gè)縱向磁化永磁體；橫向磁化永磁體層包括橫向磁化永磁體固定框、橫向磁化永磁體移動(dòng)板、四個(gè)長(zhǎng)方體立柱和多個(gè)橫向磁化永磁體；

7、縱向磁體固定板通過(guò)四個(gè)圓柱形立柱安裝在立柱固定座上，九個(gè)縱向磁化永磁體以3x3陣列方式固定安裝在縱向磁體固定板上，橫向磁化永磁體固定框通過(guò)四個(gè)長(zhǎng)方體立柱與橫向磁化永磁體移動(dòng)板固定連接，橫向磁化永磁體固定框上加工有3x3陣列方式的縱向磁化永磁體穿過(guò)孔，多個(gè)橫向磁化永磁體呈‘井’字排列固定安裝在橫向磁化永磁體固定框上，每個(gè)縱向磁化永磁體分別設(shè)置在橫向磁化永磁體固定框上一個(gè)縱向磁化永磁體穿過(guò)孔內(nèi)，四個(gè)長(zhǎng)方體立柱均布設(shè)置在縱向磁體固定板外部，且四個(gè)長(zhǎng)方體立柱在縱向磁體固定板上滑動(dòng)設(shè)置，縱向磁體固定板與一組支架固定連接，橫向磁化永磁體固定框和四個(gè)長(zhǎng)方體立柱通過(guò)控制絲杠組件在縱向磁體固定板上滑動(dòng)。

8、進(jìn)一步地，控制絲杠組件包括絲杠和絲杠固定軸承座，絲杠固定軸承座固定安裝在縱向磁體固定板上，絲杠的一端通過(guò)絲杠固定軸承座內(nèi)的軸承與縱向磁體固定板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，絲杠的另一端穿過(guò)立柱固定座并與橫向磁化永磁體移動(dòng)板螺紋連接。

9、進(jìn)一步地，縱向磁體固定板為正方形板體，正方形板體的每條邊上加工有長(zhǎng)方體立柱的滑動(dòng)槽，長(zhǎng)方體立柱在正方形板體的滑動(dòng)槽上滑動(dòng)。

10、進(jìn)一步地，縱向磁化永磁體充磁方向?yàn)樨Q直方向充磁，且相鄰兩個(gè)縱向磁化永磁體充磁方向反向設(shè)置，且定子上部上的縱向磁化永磁體和下方對(duì)應(yīng)定子下部上的縱向磁化永磁體充磁方向反向設(shè)置。

11、進(jìn)一步地，四個(gè)長(zhǎng)方體立柱通過(guò)螺栓固定連接安裝在橫向磁化永磁體固定框上，四個(gè)長(zhǎng)方體立柱通過(guò)螺栓固定連接安裝在橫向磁化永磁體移動(dòng)板上。

12、進(jìn)一步地，動(dòng)子包括承載板、動(dòng)子保持板和四個(gè)動(dòng)子立柱；承載板和動(dòng)子保持板相對(duì)平行設(shè)置，且承載板和動(dòng)子保持板通過(guò)四個(gè)動(dòng)子立柱固定連接，動(dòng)子保持板上嵌裝有一組動(dòng)子永磁體，動(dòng)子永磁體以3x3陣列方式排布設(shè)置在動(dòng)子保持板上。

13、進(jìn)一步地，動(dòng)子永磁體的充磁方向?yàn)樨Q直方向充磁，且相鄰兩個(gè)動(dòng)子永磁體充磁方向反向設(shè)置。

14、進(jìn)一步地，一組支架包括四個(gè)角板和四個(gè)底座，每個(gè)角板的底端固定安裝有一個(gè)底座，四個(gè)角板呈正方形設(shè)置，且定子上部的縱向磁體固定板和定子下部的縱向磁體固定板相對(duì)平行設(shè)置在四個(gè)角板上，每個(gè)縱向磁體固定板通過(guò)螺栓固定連接安裝在角板上。

15、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：

16、1.本發(fā)明通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)定子永磁體陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)定子所提供磁場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)整，因此實(shí)現(xiàn)了整個(gè)重力補(bǔ)償裝置懸浮力的調(diào)節(jié)?？烧{(diào)節(jié)的懸浮力能讓重力補(bǔ)償裝置適用于懸浮更多不同大小的負(fù)載，這有效地?cái)U(kuò)展了重力補(bǔ)償裝置的使用范圍并降低了成本。與此同時(shí)，懸浮力可調(diào)的功能可以讓重力補(bǔ)償裝置對(duì)同一負(fù)載可以實(shí)現(xiàn)不同的力學(xué)特性，可以使其在不同工況下呈現(xiàn)不同的力學(xué)效果。

17、2.本申請(qǐng)通過(guò)控制絲杠組件可以設(shè)定橫向磁化永磁體層相對(duì)于縱向磁化永磁體層的高度位置，進(jìn)而控制整個(gè)重力補(bǔ)償裝置內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)弱。當(dāng)橫向磁化永磁體層與縱向磁化永磁體層高度一致時(shí)，定子2所提供的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，重力補(bǔ)償裝置所提供的懸浮力也最大。當(dāng)控制絲杠組件將縱向磁化永磁體層遠(yuǎn)離裝置中心時(shí)，定子2所提供的磁場(chǎng)強(qiáng)度有所減小，此時(shí)重力補(bǔ)償裝置所提供的懸浮力也變小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)裝置懸浮力可調(diào)的功能。

18、3.本申請(qǐng)能夠從機(jī)構(gòu)上直接對(duì)定子永磁體陣列的拓?fù)湫问竭M(jìn)行改變。定子永磁體包含主要產(chǎn)生懸浮力的縱向磁化永磁體和能夠加強(qiáng)縱向磁化永磁體所產(chǎn)生磁場(chǎng)的橫向磁化永磁體。當(dāng)橫向磁化永磁體位于定子的高度發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)定子永磁體拓?fù)涞男问奖惆l(fā)生了變化。橫向磁化永磁體甚至可以抬高足夠大的程度使其影響減到最小，這樣只有縱向磁化永磁體的磁場(chǎng)用于產(chǎn)生懸浮力。橫向磁化永磁體本身固定在一個(gè)特殊的固定框上，該固定框的位置可以通過(guò)位于定子層中心的絲杠機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣便可以通過(guò)調(diào)節(jié)絲杠的旋轉(zhuǎn)角度，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)定子永磁體拓?fù)潢嚵行问降目刂啤?/p>

技術(shù)特征：

1.一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：它包括動(dòng)子(1)、定子(2)和一組支架(3)；定子(2)包括定子上部(21)和定子下部(22)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：定子上部(21)和定子下部(22)結(jié)構(gòu)相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：定子上部(21)包括縱向磁化永磁體層、橫向磁化永磁體層和控制絲杠組件，縱向磁化永磁體層包括縱向磁體固定板(211)、立柱固定座(214)、四個(gè)圓柱形立柱(213)和九個(gè)縱向磁化永磁體(212)；橫向磁化永磁體層包括橫向磁化永磁體固定框(215)、橫向磁化永磁體移動(dòng)板(216)、四個(gè)長(zhǎng)方體立柱(217)和多個(gè)橫向磁化永磁體(218)；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：控制絲杠組件包括絲杠和絲杠固定軸承座，絲杠固定軸承座固定安裝在縱向磁體固定板(211)上，絲杠的一端通過(guò)絲杠固定軸承座內(nèi)的軸承與縱向磁體固定板(211)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，絲杠的另一端穿過(guò)立柱固定座(214)并與橫向磁化永磁體移動(dòng)板(216)螺紋連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：縱向磁體固定板(211)為正方形板體，正方形板體的每條邊上加工有長(zhǎng)方體立柱(217)的滑動(dòng)槽，長(zhǎng)方體立柱(217)在正方形板體的滑動(dòng)槽上滑動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：縱向磁化永磁體(212)充磁方向?yàn)樨Q直方向充磁，且相鄰兩個(gè)縱向磁化永磁體(212)充磁方向反向設(shè)置，且定子上部(21)上的縱向磁化永磁體(212)和下方對(duì)應(yīng)定子下部(22)上的縱向磁化永磁體(212)充磁方向反向設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：四個(gè)長(zhǎng)方體立柱(217)通過(guò)螺栓固定連接安裝在橫向磁化永磁體固定框(215)上，四個(gè)長(zhǎng)方體立柱(217)通過(guò)螺栓固定連接安裝在橫向磁化永磁體移動(dòng)板(216)上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：動(dòng)子(1)包括承載板(11)、動(dòng)子保持板(12)和四個(gè)動(dòng)子立柱(13)；承載板(11)和動(dòng)子保持板(12)相對(duì)平行設(shè)置，且承載板(11)和動(dòng)子保持板(12)通過(guò)四個(gè)動(dòng)子立柱(13)固定連接，動(dòng)子保持板(12)上嵌裝有一組動(dòng)子永磁體，動(dòng)子永磁體以3x3陣列方式排布設(shè)置在動(dòng)子保持板(12)上。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：動(dòng)子永磁體的充磁方向?yàn)樨Q直方向充磁，且相鄰兩個(gè)動(dòng)子永磁體充磁方向反向設(shè)置。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，其特征在于：一組支架(3)包括四個(gè)角板和四個(gè)底座，每個(gè)角板的底端固定安裝有一個(gè)底座，四個(gè)角板呈正方形設(shè)置，且定子上部(21)的縱向磁體固定板(211)和定子下部(22)的縱向磁體固定板(211)相對(duì)平行設(shè)置在四個(gè)角板上，每個(gè)縱向磁體固定板(211)通過(guò)螺栓固定連接安裝在角板上。

技術(shù)總結(jié)
一種永磁拓?fù)湫问娇勺兊拇艖腋≈亓ρa(bǔ)償裝置，本發(fā)明涉及一種重力補(bǔ)償裝置，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和負(fù)載大小的重力補(bǔ)償裝置，解決傳統(tǒng)重力補(bǔ)償裝置無(wú)法即時(shí)改變重力補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。它包括動(dòng)子、定子和一組支架；定子包括定子上部和定子下部；定子上部和定子下部背向相對(duì)設(shè)置，定子上部設(shè)置在定子下部上方，定子上部固定連接部和定子下部固定連接部均固定安裝在一組支架上，動(dòng)子的底部設(shè)置在一組支架內(nèi)的定子上部和定子下部之間。本發(fā)明屬于磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：張赫,婁月軒,趙洪波,張子?jì)?蔡浩然
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9