具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

参见图2至图9，本发明实施例提供一种气浮轴承装置，包括轴承本体1和预载磁铁2，轴承本体1具有多个气浮面11和中部区域12，多个气浮面11关于中部区域12对称分布，且与中部区域12之间间隔设置形成缝隙13，多个气浮面11受到的预载力均匀平衡，预载磁铁2设于中部区域12上，预载磁铁2与气浮面11之间的连接断开，在磁预载时，预载磁铁2受到吸引力，预载力不会直接传递至气浮面11上，减少磁预载对气浮面11的变形影响。

气浮面11设置于悬臂14的末端，悬臂14的根部与中部区域12连接，悬臂14的延伸部与中部区域12之间形成缝隙13。悬臂14的根部与中部区域12连接，使得轴承本体1是整体结构，预载力会通过中部区域12传递至悬臂14，再传递至气浮面11上，增长了预载力的传递路径。悬臂14的末端为气浮面11，悬臂14的根部与中部区域12连接，沿气浮面11至根部的方向，悬臂14的延伸部越长，预载力的传递路径越长。

悬臂14的截面积自末端向根部减小，能够减小自中部区域12传递至悬臂14的预载力。

悬臂14为轴对称结构，气浮面11的几何中心位于悬臂14的对称轴上，使得自根部传递至气浮面11的预载力能够均匀分布，保证气浮面11各个部位的共面度。

在本实施例中，气浮面11有两个，两个悬臂14于中部区域12的两侧对称分布。具体地，缝隙13沿轴承本体1的长度方向贯穿轴承本体1，预载磁铁2位于两个缝隙13之间。

如图2和图3所示，在纵截面上，以O₁和O₂表示两个气浮面11的几何中心，以O₁₁和O₂₂表示两个悬臂14的纵截面的几何中心。O₁和O₁₁位于一个悬臂14的纵截面的对称轴上，O₂和O₂₂位于另一个悬臂14的纵截面的对称轴上。中部区域12的中心轴与缝隙13的最大距离为L，悬臂14的对称轴与中部区域12的中心轴之间的距离为b。

在磁预载时，将轴承本体1的受力简化为梁结构，预载磁铁2将预载力作用于中部区域12，以F_a表示中部区域12受到的作用力，中部区域12变形传递至悬臂14，以F_b1和F_b2表示两个悬臂14受到的作用力，根据受力分析，气浮面11上产生弯矩M。

由于变形和应力的连续性准则，如果F_a分布范围更广和两侧悬臂14和中间区域12的连接位置处的抗弯系数更低，都会使气浮面11受到的弯矩M变小，但是同时为了保证结构的稳定性，需要悬臂14有足够的强度和稳定性。在轴承本体1的长度一定的情况下，针对悬臂14，在不限制降低其整体强度和稳定性的前提下，可以通过减小局部厚度和等效缩小局部宽度的方式减小抗弯截面系数，进而减小气浮面11受到的弯矩M。

减小悬臂14的局部厚度方式如下：延伸部的截面积自气浮面11向根部减小，即缝隙13自气浮面11向另一侧弯折延伸。悬臂14与中部区域12连接的位置处截面积较小，使得更小的弯矩M自中部区域12传递至悬臂14。

如图4至图6所示，等效缩小悬臂14局部宽度方式如下：悬臂14上开设有镂空孔141，镂空孔141的宽度沿远离悬臂14的气浮面11的方向增大。镂空孔141的设置，使得悬臂14与中部区域12的连接处的实际截面宽度减小，减小上述悬臂14和中部区域12连接处的抗弯截面系数，使得更小的弯矩M自中部区域12传递至悬臂14。镂空孔141可以是倒等腰梯形、V形和圆弧形结构，在此不作限制。

在本实施例中，预载磁铁2为长方体，预载磁铁2沿轴承本体1的长度方向延伸。

如图7至图9所示，预载磁铁2可以是一般的单体磁铁，也可以是海尔贝克磁铁阵列，海尔贝克磁铁阵列在同样材料和体积下能提供更强的预载力，海尔贝克磁铁阵列可以是长方体的磁铁配合，也可以是三角形的磁铁配合，在此不作限制。

当然，气浮轴承装置还包括气浮轴承导轨5，气浮轴承导轨5上设置有背铁6，背铁6与预载磁铁2相对且间隔设置。

实施例二

图10至图12示出了实施例二，其中与实施例一相同或相应的零部件采用与实施例一相应的附图标记。为简便起见，仅描述实施例二与实施例一的区别点。区别之处在于，还包括限位连接件，两个悬臂14之间通过限位连接件连接，限位连接件与中部区域12之间设置有间隙。

限位连接件的设置，将两个悬臂14相连，使得两个悬臂14上受到的弯矩相互抵消，即能够避免弯矩作用于气浮面11。在磁预载时，中部区域12会发生一定程度的变形，由于限位连接件与中部区域12之间设置有间隙，中部区域12的变形不会作用于限位连接件。

在本实施例中，限位连接件为贯穿两个悬臂14的限位轴3。具体地，中部区域12开设有用于穿设限位轴3的通孔，通孔的内壁与限位轴3的外周面之间设置有间隙。

限位轴3刚度较高，能够保证轴承本体1的整体刚度，在制造时，可以先通过限位轴3将两个悬臂14连接，再加工气浮面11，能够保证各个气浮面11的共面度。

为了保证受力均匀性，限位轴3可设置两个及以上。根据轴承本体1的尺寸，将各个限位轴3间隔设置即可。

具体地，限位轴3的两端与悬臂14过盈配合，限位轴3的中间位于通孔内。限位轴3可以为分体结构，包括中心杆和设置于中心杆两端的轴套，轴套与中心杆固定连接，轴套与悬臂14过盈配合，中心杆穿设在通孔内。限位轴3也可以是两端直径大、中部直径略小的阶梯轴。

限位连接件还可以是其他形式的连接件，例如杆类件，限位连接件的截面形状不限于圆形，只要能够连接两个悬臂14，又不影响中部区域12的变形即可。

实施例三

为简便起见，仅描述实施例三与实施例二的区别点。区别之处在于，气浮面11上开设有出气孔，悬臂14的内侧设置有与出气孔连通的气路。通过出气孔向外喷气，在气浮面11上形成气膜，以避免轴承本体1与导轨之间的接触。

进一步参见图10和图11，气路的一端设置有压缩空气接头4，通过压缩空气接头4向气路内供气。

实施例四

为简便起见，仅描述实施例四与实施例一的区别点。区别之处在于，多个气浮面11绕中部区域12的周向呈环形设置。也就是说，悬臂14绕预载磁铁2的周向呈环形设置。

在磁预载时，预载磁铁2受到预载力，预载力传递至中部区域12，由中部区域12将预载力传递至悬臂14，进而传递至悬臂14的末端的气浮面11上，预载力不会直接传递至气浮面11上，减少磁预载对气浮面11的变形影响。

本发明实施例还提供一种光刻设备，包括如上任一实施例中的气浮轴承装置。由于预载力不会直接传递至气浮面11上，减少磁预载对气浮面11的变形影响，使得光刻设备的可靠性提高，加工精度较高。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。