CN109120185A - 基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器 - Google Patents
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Abstract
基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，属于磁悬浮技术领域。本发明解决了现有磁悬浮重力补偿器悬浮力刚度高，隔振性能差的问题，本发明上永磁环和下永磁环为磁浮单元A的动子永磁环，径向充磁永磁环为磁浮单元B的动子永磁环，两个磁浮单元的动子永磁环均固定在动子支撑部件内；通过将两个具有相反悬浮力刚度特性的磁浮单元进行组合，二者共用一个定子，实现悬浮力相互叠加、悬浮力刚度相互抵消的作用。通过动子永磁环与定子永磁环之间的相互作用，产生被动悬浮力，用于补偿负载平台的质量；通过动子永磁环与定子线圈的相互作用，产生主动悬浮力，用于垂向定位及稳定控制。本发明适用于作为重力补偿器使用。
Description
技术领域
本发明属于磁悬浮技术领域。
背景技术
磁悬浮技术具有非接触、无摩擦、无磨损、无需润滑的特点，在超精密加工、超精密测量等领域具有广阔的应用前景，尤其适合应用在对真空环境要求较高的场合中。一般来说，多自由度磁悬浮可以通过主动作动器和传感器来实现，但是，在悬浮过程中，垂向作动器需要始终输出一个恒定的悬浮力用于抵消平台的重力作用，作动器连续工作产生的热量会引起工作环境的温升和机械结构的形变，从而对系统级定位精度产生不利影响。因此，重力补偿装置在超精密定位系统中具有重要作用。
目前，在一些精密加工及测量设备中，多采用空气弹簧作为重力补偿装置。主要原因是空气弹簧具有较大的承载能力。然而，对环境真空度要求较高的系统，如极紫外光刻机，采用空气弹簧将使得系统结构非常复杂，此外，由空气弹簧构成的系统固有频率一般在2Hz左右，难以满足超精定位系统对隔振性能的要求。
发明内容
本发明是为了解决现有磁悬浮重力补偿器悬浮力刚度高，隔振性能差的问题，提出了一种基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器。
本发明所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，它包括动子和定子，动子和定子之间留有气隙；
动子包括一号上永磁环2、一号下永磁环4、一号径向充磁永磁环3和一号动子支撑部件1；定子包括一号内永磁环5、一号环形线圈7和一号定子支撑部件6；
一号动子支撑部件1和一号定子支撑部件6的形状均为圆筒形；所述一号定子支撑部件6与一号动子支撑部件1相对设置；一号动子支撑部件1和一号定子支撑部件6同轴；
一号上永磁环2和一号下永磁环4的充磁方向相反，且一号上永磁环2和一号下永磁环4的充磁方向均为轴向；一号径向充磁永磁环3设置在一号上永磁环2和一号下永磁环4之间；
一号上永磁环2、一号下永磁环4和一号径向充磁永磁环3均贴设在一号动子支撑部件1的内圆周表面；
一号环形线圈7绕设在一号定子支撑部件6的外表面；一号内永磁环5卡设在一号定子支撑部件6的内圆周表面，一号内永磁环5充磁方向为轴向；
一号内永磁环5所在平面位于一号上永磁环2和一号下永磁环4之间。
进一步地，一号动子支撑部件1包括一号动子圆形基板101和动子圆筒形支撑部102；所述动子圆筒形支撑部102固定在一号动子圆形基板101的下表面；
一号定子支撑部件6包括一号定子圆筒形支撑部601和一号定子圆形基板602，所述一号定子圆筒形支撑部601固定在一号定子圆形基板602的上表面，一号定子圆形基板602的中心点位于一号定子圆筒形支撑部601的中轴线上；一号定子圆形基板602的中心开有圆形通孔；一号定子圆筒形支撑部601嵌套在动子圆筒形支撑部102的内部，且一号定子圆筒形支撑部601和动子圆筒形支撑部102之间留有气隙。
进一步地，一号上永磁环2充磁方向轴向向下，一号径向充磁永磁环3充磁方向向内，一号下永磁环4充磁方向轴向向上，一号内永磁环5充磁方向轴向向下。
进一步地，一号上永磁环2充磁方向轴向向上，一号径向充磁永磁环3充磁方向向外，一号下永磁环4充磁方向轴向向下，一号内永磁环5充磁方向轴向向上。
基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，包括定子和动子，动子和定子之间留有气隙；
动子包括三号上永磁环8、四号上永磁环12、三号下永磁环10、四号下永磁环14、二号径向充磁的永磁环9、三号径向充磁的永磁环15和二号动子支撑部件18；
二号动子支撑部件18包括内圆筒形支撑部183、外圆筒形支撑部181和二号动子圆形基板182，外圆筒形支撑部181套设在内圆筒形支撑部183的外侧，且内圆筒形支撑部183和外圆筒形支撑部181同轴设置；内圆筒形支撑部183和外圆筒形支撑部181的顶端均固定在二号动子圆形基板182的下表面；
定子包括二号内永磁环11、二号环形线圈13、三号环形线圈17和二号定子支撑部件16；
二号定子支撑部件16包括二号定子圆筒形支撑部162和二号定子圆形基板161，所述二号定子圆筒形支撑部162垂直固定在二号定子圆形基板161上表面，二号定子圆形基板161的中心点位于二号定子圆筒形支撑部162的中轴线上；二号定子圆筒形支撑部162的上端面开有向下凹槽；所述凹槽沿二号定子圆筒形支撑部162上端面环形开设；
二号定子圆筒形支撑部162嵌设在内圆筒形支撑部183和外圆筒形支撑部181之间，且二号定子圆筒形支撑部162与内圆筒形支撑部183和外圆筒形支撑部181之间留有气隙；
二号动子支撑部件18和二号定子支撑部件16同轴，且二号动子支撑部件18和二号定子支撑部件16相对设置；
三号上永磁环8和四号上永磁环12充磁方向相同，三号下永磁环10和四号下永磁环14充磁方向相同；
三号上永磁环8和四号上永磁环12的充磁方向与三号下永磁环10和四号下永磁环14的充磁方向相反；
三号上永磁环8、四号上永磁环12、三号下永磁环10和四号下永磁环14的充磁方向均为轴向；
二号径向充磁的永磁环9设置在三号上永磁环8和三号下永磁环10之间；
三号上永磁环8、二号径向充磁的永磁环9和三号下永磁环10均贴设在外圆筒形支撑部181的内表面；
三号径向充磁的永磁环15设置在四号上永磁环12和四号下永磁环14之间；
四号上永磁环12、三号径向充磁的永磁环15和四号下永磁环14贴设在内圆筒形支撑部183的内表面；
二号径向充磁的永磁环9和三号径向充磁的永磁环15的充磁方向相反；
二号内永磁环11位于二号环形线圈13和三号环形线圈17之间；二号内永磁环11的充磁方向为轴向；
二号环形线圈13和三号环形线圈17分别绕设在二号定子支撑部件16侧壁的内表面和外表面。
进一步地，三号上永磁环8和四号上永磁环12位于同一平面；三号下永磁环10和四号下永磁环14位于同一平面；二号径向充磁的永磁环9二号径向充磁的永磁环9和三号径向充磁的永磁环15位于同一平面。
进一步地，三号上永磁环8和四号上永磁环12的充磁方向轴向向下，三号下永磁环10和四号下永磁环14的充磁方向轴向向上，二号内永磁环11充磁方向轴向向下，二号径向充磁的永磁环9的充磁方向向内，三号径向充磁的永磁环15的充磁方向向外。
进一步地，三号上永磁环8和四号上永磁环12的充磁方向轴向向上，三号下永磁环10和四号下永磁环14的充磁方向轴向向下，二号内永磁环11充磁方向轴向向上，二号径向充磁的永磁环9的充磁方向向外，三号径向充磁的永磁环15的充磁方向向内。
本发明上永磁环和下永磁环为磁浮单元A的动子永磁环，径向充磁永磁环为磁浮单元B的动子永磁环，两个磁浮单元的动子永磁环均固定在动子支撑部件内；两个磁浮单元公用一个定子，内永磁环5和环形线圈7均固定在定子支撑部件上；通过动子永磁环与定子永磁环之间的相互作用，产生被动悬浮力，用于补偿负载平台的质量；通过动子永磁体与定子线圈的相互作用，产生主动悬浮力，用于垂向定位及稳定控制。基于特性相消原理，通过将两个具有相反悬浮力刚度特性的磁浮单元进行组合，二者共用一个定子，从而实现悬浮力相互叠加、悬浮力刚度相互抵消的作用，具有结构简单、设计灵活、易于实现低悬浮刚度的优点。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器的结构示意图；
图2是具体实施方式二所述的一号动子支撑部件的结构示意图；
图3是具体实施方式二所述的一号定子支撑部件的结构示意图；
图4是具体实施方式三所述的所述的磁浮单元A中的永磁体的充磁方向示意图，图中带有箭头的直线代表对称轴；
图5是具体实施方式三所述的磁浮单元B中的永磁体的充磁方向示意图，图中带有箭头的直线代表对称轴；
图6是具体实施方式三所述的永磁环的充磁方向示意图；
图7是具体实施方式四所述的永磁环的充磁方向示意图；
图8是具体实施方式一所述的磁浮单元A和磁浮单元B的悬浮力-垂向位移特性曲线图；图中，曲线为磁浮单元A悬浮力-垂向位移特性曲线，曲线为磁浮单元B悬浮力-垂向位移特性曲线；
图9是具体实施方式一所述的磁浮单元A和磁浮单元B的悬浮力刚度曲线图；图中，曲线为磁浮单元A悬浮力刚度曲线，曲线为磁浮单元B悬浮力刚度曲线；
图10是至图12是一号上永磁环、二号径向充磁的永磁环和一号下永磁环三种不同尺寸条件下位置关系示意图；
图13是具体实施方式五所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器的结构示意图；
图14是具体实施方式五所述的二号筒形内基座的结构示意图；
图15是具体实施方式五所述的二号筒形内基座的结构示意图；
图16是具体实施方式六所述的永磁环的充磁方向示意图，图中带有箭头的直线代表对称轴；
图17是具体实施方式七所述的永磁环的充磁方向示意图，图中带有箭头的直线代表对称轴。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，
它包括动子和定子，动子和定子之间留有气隙；
动子包括一号上永磁环2、一号下永磁环4、一号径向充磁永磁环3和一号动子支撑部件1；定子包括一号内永磁环5、一号环形线圈7和一号定子支撑部件6；
一号动子支撑部件1和一号定子支撑部件6的形状均为圆筒形；所述一号定子支撑部件6与一号动子支撑部件1相对设置；一号动子支撑部件1和一号定子支撑部件6同轴；
一号上永磁环2和一号下永磁环4的充磁方向相反，且一号上永磁环2和一号下永磁环4的充磁方向均为轴向；一号径向充磁永磁环3设置在一号上永磁环2和一号下永磁环4之间；
一号上永磁环2、一号下永磁环4和一号径向充磁永磁环3均贴设在一号动子支撑部件1的内圆周表面；
一号环形线圈7绕设在一号定子支撑部件6的外表面；一号内永磁环5卡设在一号定子支撑部件6的内圆周表面，一号内永磁环5充磁方向为轴向；
一号内永磁环5所在平面位于一号上永磁环2和一号下永磁环4之间。
本实施方式所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器进行仿真模拟，获得曲线图8和图9，图8为两个磁浮单元的悬浮力-垂向位移特性曲线，可以看出，磁浮单元A和磁浮单元B的悬浮力-垂向位移曲线呈现相反的变化规律，磁浮单元A在垂向位移为零时具有最小值，而磁浮单元B在垂向位移为零时具有最大值。能够实现两个磁浮单元在一定垂向位移内的悬浮力变化幅度基本一致，如8图中，在±1mm的垂向行程内，磁浮单元A的悬浮力由中心点的6.30N增加到6.58N，磁浮单元B的悬浮力由中心点的35.18N减小至34.90N。由此可见，两个磁浮单元的悬浮力等级虽然不同，但悬浮力-垂向位移特性曲线的变化规律恰好相反，而且有效垂向行程内的悬浮力变化可以非常接近。
图9为两个磁浮单元的悬浮力刚度特性，由悬浮力对垂向位移求导得出，可以看出，磁浮单元A和磁浮单元B的悬浮力刚度特性同样呈现相反的变化规律，垂向位移由-1mm变化到1mm，磁浮单元A的悬浮力刚度由600N/m减小至-600N/m，而磁浮单元B的悬浮力刚度由-600N/m增大至600N/m。
综合考虑图8和图9可知，两个磁浮单元进行组合后，如图5和图6所示，悬浮力能够相互叠加，悬浮力刚度却能相互抵消，从而可以实现较低的悬浮力刚度。
具体实施方式二：下面结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器作进一步说明，一号动子支撑部件1包括一号动子圆形基板101和动子圆筒形支撑部102；所述动子圆筒形支撑部102固定在一号动子圆形基板101的下表面；
一号定子支撑部件6包括一号定子圆筒形支撑部601和一号定子圆形基板602，所述一号定子圆筒形支撑部601固定在一号定子圆形基板602的上表面，一号定子圆形基板602的中心点位于一号定子圆筒形支撑部601的中轴线上；一号定子圆形基板602的中心开有圆形通孔；一号定子圆筒形支撑部601嵌套在动子圆筒形支撑部102的内部，且一号定子圆筒形支撑部601和动子圆筒形支撑部102之间留有气隙。
具体实施方式三：下面结合图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式对实施方式一所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器作进一步说明，一号上永磁环2充磁方向轴向向下，一号径向充磁永磁环3充磁方向向内，一号下永磁环4充磁方向轴向向上，一号内永磁环5充磁方向轴向向下。
如图4和图5充磁方向时，本实施方式中当一号上永磁环2充磁方向轴向向下，一号径向充磁永磁环3充磁方向向内，一号下永磁环4充磁方向轴向向上，一号内永磁环5充磁方向轴向向下时，一号内永磁环5受到悬浮力的方向向下，一号上永磁环2、一号径向充磁永磁环3和一号下永磁环4受到悬浮力的方向向上，实现动子运动，同时通过改变一号环形线圈7上电的电流方向和电流的强弱，对动子和定子之间的力进行调节，保证动子和定子之间存在相对稳定的力。
具体实施方式四：下面结合图7说明本实施方式，本实施方式对实施方式一所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器作进一步说明，一号上永磁环2充磁方向轴向向上，一号径向充磁永磁环3充磁方向向外，一号下永磁环4充磁方向轴向向下，一号内永磁环5充磁方向轴向向上。
如图7充磁方向时，本实施方式中当一号上永磁环2充磁方向轴向向上，一号径向充磁永磁环3充磁方向向外，一号下永磁环4充磁方向轴向向下，一号内永磁环5充磁方向轴向向上时，一号内永磁环5受到悬浮力的方向向下，一号上永磁环2、一号径向充磁永磁环3和一号下永磁环4受到悬浮力的方向向上，实现动子运动，同时通过改变一号环形线圈7上电的电流方向和电流的强弱，对动子和定子之间的力进行调节，保证动子和定子之间存在相对稳定的力。
图6和图7所示为两种最基本的实现方式，两个磁浮单元的动子永磁环具有相同的内径和外径，且磁浮单元A中两个动子永磁环的轴向间距恰好等于磁浮单元B的动子永磁环轴向尺寸。实际上，两个磁浮单元的动子进行组合时，对具体形式没有要求，设计灵活性较大，因此，在提供相反悬浮力刚度特性的前提下，仅需保证属于两个磁浮单元的永磁环相互之间不存在尺寸干涉即可，故存在多种实施方式。如图10至图12所示，首先，磁浮单元A两个动子永磁环间距可以大于磁浮单元B的动子永磁环轴向尺寸，其次，两个磁浮单元的动子永磁环可以具有不同的内径和外径。
具体实施方式五、结合图13至图15说明本实施方式，本实施方式所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，包括定子和动子，动子和定子之间留有气隙；
动子包括三号上永磁环8、四号上永磁环12、三号下永磁环10、四号下永磁环14、二号径向充磁的永磁环9、三号径向充磁的永磁环15和二号动子支撑部件18；
二号动子支撑部件18包括内圆筒形支撑部183、外圆筒形支撑部181和二号动子圆形基板182，外圆筒形支撑部181套设在内圆筒形支撑部183的外侧，且内圆筒形支撑部183和外圆筒形支撑部181同轴设置；内圆筒形支撑部183和外圆筒形支撑部181的顶端均固定在二号动子圆形基板182的下表面；
定子包括二号内永磁环11、二号环形线圈13、三号环形线圈17和二号定子支撑部件16；
二号定子支撑部件16包括二号定子圆筒形支撑部162和二号定子圆形基板161，所述二号定子圆筒形支撑部162垂直固定在二号定子圆形基板161上表面，二号定子圆形基板161的中心点位于二号定子圆筒形支撑部162的中轴线上；二号定子圆筒形支撑部162的上端面开有向下凹槽；所述凹槽沿二号定子圆筒形支撑部162上端面环形开设；
二号定子圆筒形支撑部162嵌设在内圆筒形支撑部183和外圆筒形支撑部181之间，且二号定子圆筒形支撑部162与内圆筒形支撑部183和外圆筒形支撑部181之间留有气隙；
二号动子支撑部件18和二号定子支撑部件16同轴，且二号动子支撑部件18和二号定子支撑部件16相对设置；
三号上永磁环8和四号上永磁环12充磁方向相同，三号下永磁环10和四号下永磁环14充磁方向相同；
三号上永磁环8和四号上永磁环12的充磁方向与三号下永磁环10和四号下永磁环14的充磁方向相反；
三号上永磁环8、四号上永磁环12、三号下永磁环10和四号下永磁环14的充磁方向均为轴向；
二号径向充磁的永磁环9设置在三号上永磁环8和三号下永磁环10之间；
三号上永磁环8、二号径向充磁的永磁环9和三号下永磁环10均贴设在外圆筒形支撑部181的内表面；
三号径向充磁的永磁环15设置在四号上永磁环12和四号下永磁环14之间；
四号上永磁环12、三号径向充磁的永磁环15和四号下永磁环14贴设在内圆筒形支撑部183的内表面；
二号径向充磁的永磁环9和三号径向充磁的永磁环15的充磁方向相反；
二号内永磁环11位于二号环形线圈13和三号环形线圈17之间；二号内永磁环11的充磁方向为轴向；
二号环形线圈13和三号环形线圈17分别绕设在二号定子支撑部件16侧壁的内表面和外表面。
上永磁环和下永磁环为磁浮单元C的动子永磁环(三号上永磁环8、四号上永磁环12、三号下永磁环10和四号下永磁环14)，径向充磁永磁环为磁浮单元D的动子永磁环(二号径向充磁的永磁环9和三号径向充磁的永磁环15)，两个磁浮单元的动子永磁环均固定在动子支撑部件内；两个磁浮单元公用一个定子，所述定子内永磁环和环形线圈，且内永磁环5和环形线圈7均固定在定子支撑部件上；本实施方式所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器包括运动部分和固定部分，二者同轴布置，图13所示的位置为工作位置，三号内永磁环11所在平面恰好位于三号上永磁环8和三号下永磁环10之间。实际工作时，磁悬浮重力补偿器的作用是尽量削弱自底向上的振动传递，当固定部分(如图15所述的部分)受到振动时，由于磁悬浮重力补偿器存在一定悬浮力刚度，因此运动部分(如图14所述的部分)也会受到一定的作用力而产生振动，当悬浮力刚度较小时，对垂向振动的抑制效果较好，磁悬浮重力补偿器运动部分与固定部分在垂向上的相对位移为mm级。
具体实施方式六：下面结合图13说明本实施方式，本实施方式对实施方式五所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器作进一步说明，三号上永磁环8和四号上永磁环12位于同一平面；三号下永磁环10和四号下永磁环14位于同一平面；二号径向充磁的永磁环9和三号径向充磁的永磁环15位于同一平面。
实际上，图13所示的磁悬浮重力补偿器，也可以看作是由两个磁悬浮单元组合而成，磁浮单元C的运动部分包括三号上永磁环8、四号上永磁环12、三号下永磁环10和四号下永磁环14；磁浮单元D的运动部分包括三号径向充磁的永磁环9和四号径向充磁的永磁环15，磁浮单元C的运动部分与磁浮单元D的运动部分共同安装在同一个支撑框架，即二号动子支撑部件18内，且两个磁浮单元共用一个固定部分，由三号内永磁环11、二号环形线圈13和三号环形线圈17构成。实现低刚度的原理与图8和图9相似，只要保证两个磁浮单元的悬浮力刚度特性相反，通过相互抵消原则即可实现整体的低刚度。
具体实施方式七：下面结合图16说明本实施方式，本实施方式对实施方式五或六所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器作进一步说明，三号上永磁环8和四号上永磁环12的充磁方向轴向向下，三号下永磁环10和四号下永磁环14的充磁方向轴向向上，二号内永磁环11充磁方向轴向向下，二号径向充磁的永磁环9的充磁方向向内，三号径向充磁的永磁环15的充磁方向向外。
具体实施方式八：下面结合图17说明本实施方式，本实施方式对实施方式五或六所述的基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器作进一步说明，三号上永磁环8和四号上永磁环12的充磁方向轴向向上，三号下永磁环10和四号下永磁环14的充磁方向轴向向下，二号内永磁环11充磁方向轴向向上，二号径向充磁的永磁环9的充磁方向向外，三号径向充磁的永磁环15的充磁方向向内。
结合以上实施方案，说明一下本专利所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器的整体效果。传统对磁悬浮重力补偿器的优化技术基于参数扫描，由于永磁体之间相互作用力具有严重的非线性，使得传统方案较难获得一个较低的悬浮力刚度，而且优化过程规律性不强，设计时间长。本专利所述磁悬浮重力补偿器基于特性相消原理，由两个特性相反的磁浮弹簧进行集成得到，原则上并不关心每个磁浮弹簧自身的刚度特性，仅保证两个磁浮单元的特性相反即可，因此大大降低了设计难度，缩短了设计时间，特性相消后可以获得一个较低的悬浮力刚度，有利于隔振性能的提升。
Claims (8)
1.基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，其特征在于，它包括动子和定子，动子和定子之间留有气隙；
动子包括一号上永磁环(2)、一号下永磁环(4)、一号径向充磁永磁环(3)和一号动子支撑部件(1)；定子包括一号内永磁环(5)、一号环形线圈(7)和一号定子支撑部件(6)；
一号动子支撑部件(1)和一号定子支撑部件(6)的形状均为圆筒形；所述一号定子支撑部件(6)与一号动子支撑部件(1)相对设置；一号动子支撑部件(1)和一号定子支撑部件(6)同轴；
一号上永磁环(2)和一号下永磁环(4)的充磁方向相反，且一号上永磁环(2)和一号下永磁环(4)的充磁方向均为轴向；一号径向充磁永磁环(3)设置在一号上永磁环(2)和一号下永磁环(4)之间；
一号上永磁环(2)、一号下永磁环(4)和一号径向充磁永磁环(3)均贴设在一号动子支撑部件(1)的内圆周表面；
一号环形线圈(7)绕设在一号定子支撑部件(6)的外表面；一号内永磁环(5)卡设在一号定子支撑部件(6)的内圆周表面，一号内永磁环(5)充磁方向为轴向；
一号内永磁环(5)所在平面位于一号上永磁环(2)和一号下永磁环(4)之间。
2.根据权利要求1所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，其特征在于，一号动子支撑部件(1)包括一号动子圆形基板(101)和动子圆筒形支撑部(102)；所述动子圆筒形支撑部(102)固定在一号动子圆形基板(101)的下表面；
一号定子支撑部件(6)包括一号定子圆筒形支撑部(601)和一号定子圆形基板(602)，所述一号定子圆筒形支撑部(601)固定在一号定子圆形基板(602)的上表面，一号定子圆形基板(602)的中心点位于一号定子圆筒形支撑部(601)的中轴线上；一号定子圆形基板(602)的中心开有圆形通孔；一号定子圆筒形支撑部(601)嵌套在动子圆筒形支撑部(102)的内部，且一号定子圆筒形支撑部(601)和动子圆筒形支撑部(102)之间留有气隙。
3.根据权利要求1所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，其特征在于，一号上永磁环(2)充磁方向轴向向下，一号径向充磁永磁环(3)充磁方向向内，一号下永磁环(4)充磁方向轴向向上，一号内永磁环(5)充磁方向轴向向下。
4.根据权利要求1所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，其特征在于，一号上永磁环(2)充磁方向轴向向上，一号径向充磁永磁环(3)充磁方向向外，一号下永磁环(4)充磁方向轴向向下，一号内永磁环(5)充磁方向轴向向上。
5.基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，其特征在于，包括定子和动子，动子和定子之间留有气隙；
动子包括三号上永磁环(8)、四号上永磁环(12)、三号下永磁环(10)、四号下永磁环(14)、二号径向充磁的永磁环(9)、三号径向充磁的永磁环(15)和二号动子支撑部件(18)；
二号动子支撑部件(18)包括内圆筒形支撑部(183)、外圆筒形支撑部(181)和二号动子圆形基板(182)，外圆筒形支撑部(181)套设在内圆筒形支撑部(183)的外侧，且内圆筒形支撑部(183)和外圆筒形支撑部(181)同轴设置；内圆筒形支撑部(183)和外圆筒形支撑部(181)的顶端均固定在二号动子圆形基板(182)的下表面；
定子包括二号内永磁环(11)、二号环形线圈(13)、三号环形线圈(17)和二号定子支撑部件(16)；
二号定子支撑部件(16)包括二号定子圆筒形支撑部(162)和二号定子圆形基板(161)，所述二号定子圆筒形支撑部(162)垂直固定在二号定子圆形基板(161)上表面，二号定子圆形基板(161)的中心点位于二号定子圆筒形支撑部(162)的中轴线上；二号定子圆筒形支撑部(162)的上端面开有向下凹槽；所述凹槽沿二号定子圆筒形支撑部(162)上端面环形开设；
二号定子圆筒形支撑部(162)嵌设在内圆筒形支撑部(183)和外圆筒形支撑部(181)之间，且二号定子圆筒形支撑部(162)与内圆筒形支撑部(183)和外圆筒形支撑部(181)之间留有气隙；
二号动子支撑部件(18)和二号定子支撑部件(16)同轴，且二号动子支撑部件(18)和二号定子支撑部件(16)相对设置；
三号上永磁环(8)和四号上永磁环(12)充磁方向相同，三号下永磁环(10)和四号下永磁环(14)充磁方向相同；
三号上永磁环(8)和四号上永磁环(12)的充磁方向与三号下永磁环(10)和四号下永磁环(14)的充磁方向相反；
三号上永磁环(8)、四号上永磁环(12)、三号下永磁环(10)和四号下永磁环(14)的充磁方向均为轴向；
二号径向充磁的永磁环(9)设置在三号上永磁环(8)和三号下永磁环(10)之间；
三号上永磁环(8)、二号径向充磁的永磁环(9)和三号下永磁环(10)均贴设在外圆筒形支撑部(181)的内表面；
三号径向充磁的永磁环(15)设置在四号上永磁环(12)和四号下永磁环(14)之间；
四号上永磁环(12)、三号径向充磁的永磁环(15)和四号下永磁环(14)贴设在内圆筒形支撑部(183)的内表面；
二号径向充磁的永磁环(9)和三号径向充磁的永磁环(15)的充磁方向相反；
二号内永磁环(11)位于二号环形线圈(13)和三号环形线圈(17)之间；二号内永磁环(11)的充磁方向为轴向；
二号环形线圈(13)和三号环形线圈(17)分别绕设在二号定子支撑部件(16)侧壁的内表面和外表面。
6.根据权利要求5所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，其特征在于，三号上永磁环(8)和四号上永磁环(12)位于同一平面；三号下永磁环(10)和四号下永磁环(14)位于同一平面；二号径向充磁的永磁(9)和三号径向充磁的永磁环(15)位于同一平面。
7.根据权利要求5或6所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，其特征在于，三号上永磁环(8)和四号上永磁环(12)的充磁方向轴向向下，三号下永磁环(10)和四号下永磁环(14)的充磁方向轴向向上，三号内永磁环(11)充磁方向轴向向下，二号径向充磁的永磁(9)的充磁方向向内，三号径向充磁的永磁环(15)的充磁方向向外。
8.根据权利要求5或6所述基于特性相消原理的低刚度磁悬浮重力补偿器，其特征在于，三号上永磁环(8)和四号上永磁环(12)的充磁方向轴向向上，三号下永磁环(10)和四号下永磁环(14)的充磁方向轴向向下，三号内永磁环(11)充磁方向轴向向上，二号径向充磁的永磁(9)的充磁方向向外，三号径向充磁的永磁环(15)的充磁方向向内。
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