[发明专利]六自由度磁悬浮装置

说明书

本六自由度磁悬浮装置包括六面磁性体和位于六面磁性体内的六面悬浮磁性体，六面磁性体由六块外磁板组合形成，六面悬浮磁性体由六块内磁板组合形成，每块外磁板分别包括从外往内依次设置的固定板、压电感应层和永磁层，六块固定板的侧边相互拼接相连，任一个面的永磁层与其相邻面的永磁层之间留有间隙，任一个面的压电感应层与其相邻面的压电感应层之间留有间隙；每块内磁板包括从外往内依次设置的永磁外层和软磁内层，六块永磁外层的侧边相互拼接相连，六块软磁内层的侧边相互拼接相连，每个软磁内层外表面上的永磁外层通过充磁使其具有剩磁磁场且相对两个面的永磁外层相向磁极极性相反。

技术领域

本发明属于磁悬浮技术领域，尤其涉及一种六自由度磁悬浮装置。

背景技术

现有技术中，根据磁力的不同可以将现有磁悬浮体分为超导态和常态两种类型，利用悬浮体的超导态来实现稳定磁悬浮需要用液氮或其他方式来对悬浮体进行冷却使其达到超导态，整个系统的积十分庞大，能量消耗也十分巨大，不适合应用于小型化高精度磁悬浮式加速度计中；近年来国内外正在逐渐兴起对抗磁性悬浮方式的研究，抗磁性悬浮为一种特殊的超导态，能够在常温下实现小体积悬浮，虽然自然界中大部分物质都具有抗磁性，但是这些物质在外磁场中能够产生的抗磁力很小，限制了这种悬浮方式在加速度计上的应用。

常态磁悬浮体有三种：永磁体、电磁铁和金属导体。使用金属导体作为磁悬浮体时需要一个变化率很高的激励磁场才能使金属导体克服自身重力买现稳定悬浮，磁悬浮体会由于涡流作用而大量发热，并且很快达到磁力上限，作为磁悬浮体将极大增加系统的复杂程度。若使用电磁铁线圈作为磁悬浮体则需要物理连接实现能量供给，因此不能实现完全的六自由度悬浮。

使用永磁体作为磁悬浮系统的悬浮体的优点是产生的磁力较大，而且结构简单，容易实现，便于小型化，永磁体在磁场中的受力理论也有了成熟的研究成果，可以用现有的理论来计算工程应用中的一些实际问题。但是，现有技术中的永磁体及其采用的充磁方法只能形成两面磁场，从而仅能实现单轴加速度检测。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

现有的几种磁悬浮体均具有或多或少的缺陷，有鉴于此，确有必要提供一种适合应用于小型化的用于三维加速度计的磁悬浮体、磁悬浮结构及制造方法，从而能够方便地实现三轴悬浮。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本六自由度磁悬浮装置包括六面磁性体和位于六面磁性体内的六面悬浮磁性体，六面磁性体由六块外磁板组合形成，六面悬浮磁性体由六块内磁板组合形成，每块外磁板分别包括从外往内依次设置的固定板、压电感应层和永磁层，六块固定板的侧边相互拼接相连，任一个面的永磁层与其相邻面的永磁层之间留有间隙，任一个面的压电感应层与其相邻面的压电感应层之间留有间隙；

每块内磁板包括从外往内依次设置的永磁外层和软磁内层，六块永磁外层的侧边相互拼接相连，六块软磁内层的侧边相互拼接相连，每个软磁内层外表面上的永磁外层通过充磁使其具有剩磁磁场且相对两个面的永磁外层相向磁极极性相反。

在上述的六自由度磁悬浮装置中，每块内磁板包括呈方形的永磁外层，在永磁外层的每个侧边分别设有倾斜配合面一，在其中两个对应的倾斜配合面一上设有第一定位槽，在每个第一定位槽中分别设有厚度小于第一定位槽深度的第一连接块，在第一连接块远离第一定位槽槽底的一面设有至少一配合槽一，在另外两个对应的倾斜配合面一上设有第二定位槽，在每个第二定位槽中分别设有厚度小于第二定位槽深度的第二连接块，在第二连接块远离第二定位槽槽底的一面设有至少一与所述的配合槽一相互匹配的配合凸起一，在配合凸起一上套设有密封垫一且当所述的配合凸起一与配合槽一配合时该密封垫一位于第一连接块和第二连接块之间。

在永磁外层的内表面设有软磁内层且在永磁外层和软磁内层之间设有周向固定结构，在软磁内层的每个侧边分别具有倾斜配合面二，各块软磁内层侧边的倾斜配合面二相互吻合。