[發明專利]局部磁場可調式微驅動器

有效

• 申請號: 201210112415.9
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102647126A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 郭亮;陳本永;丁浩;王吟;張釗
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種電磁驅動式微驅動器，具體涉及電磁懸浮式一種局部磁場可調式微驅動器。

背景技術

隨著科學技術向微小、超精密領域的方向發展，機器人所要操作的對象也從宏觀領域擴展到亞微米、納米級的微觀領域，因此能在微觀尺寸下對微小物體進行加工、裝配、測試等操作的多自由度微驅動系統已成為國內外研究的重要方向之一。

壓電陶瓷驅動的微驅動器已成為國內外微操作機器人研究的主流，其次是靜電驅動器和形狀記憶合金。與電磁驅動方式相比，這些驅動器具有結構緊湊、運動分辨率高、便于微系統集成等優點。但同時它們的加速度較小，遲滯性強，靈活度不高，運動范圍有限，一般限于微米量級以下，無法滿足微驅動技術提出的大范圍納米級運動的要求。而電磁驅動式的微驅動系統不僅運動范圍大，自由度高，而且消除了摩擦、磨損的影響，操作精度更高。

目前電磁精密驅動技術根據其操作方式可大致分為三類：

第一類直線電機驅動式，有工作范圍廣，驅動力大的優點，但存在著電磁力波動、邊緣效應和累積誤差的不良影響。

第二類宏/微雙重驅動方式，該方式可獲得較大的操作范圍和較高的定位精度，但自由度受到了限制，且兩級式的驅動方式較為復雜。

第三類采用線圈和永磁體間電磁力實現多自由度驅動的方式，該結構調節較為靈活，但中繞組和永磁體位置相對固定，在操作過程中易受到邊緣效應等因素的影響，產生振動。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種局部磁場可調式微驅動器，能提高微驅動器動態響應速度、簡化控制方法，減小累積誤差，實現局部磁場微調和隨動功能的微驅動器。?

本發明解決技術問題，所采用的技術方案是：

包括由二維永磁體陣列和背鐵組成的定子以及在絕緣體上下表面鋪設有沿X、Y軸方向交錯排列的電樞的動子，定子和動子之間具有氣隙；二維永磁體陣列為整體成矩形?“十”字型N、S主磁極呈交錯分布的永磁體陣列，相鄰的N主磁極或相鄰的S主磁極間用非導磁塊相隔；沿X、Y軸方向交錯排列的電樞是由平行排列的X軸方向導線組和Y軸方向導線組構成。

所述的“十”字型N、S主磁極之間填充有充磁方向由S極指向N極的輔助磁極，輔助磁極的充磁方向與水平方向呈45°。

所述的相鄰的N主磁極或相鄰的S主磁極間的非導磁塊長度和寬度相等，非導磁塊為N、S主磁極長度和寬度的三分之一。

本發明具有的有益效果是：

1、定子和動子之間無接觸，避免了摩擦力的存在，無鐵芯導線式動子結構減小了動子質量，消除了電磁力波動的同時，減小了遲滯性和累積誤差；

2、彼此獨立的導線組結構使得局部磁場和電磁力調節更為靈活方便；通過對各導線組電流，可實現對懸浮力和水平推力的解耦控制。

3、通過對動子位置的檢測，各導線的電流可根據動子姿態進行實時變化，具有隨動性，并減小了邊緣效應的影響；

4、永磁體陣列結構簡單，背鐵結構的加入提高了永磁體使用率。

本發明可利用于微型機器人，光刻機或微電子封裝設備等需要精密驅動和操作的場合。

附圖說明

圖1是本發明實施例的微驅動器俯視圖。

圖2是本發明實施例的微驅動器左視圖。

圖3是本發明實施例的微驅動器永磁體陣列充磁方向的俯視圖。

圖中：1-1.?X軸方向導線組，1-2.?Y軸方向導線組，1-3.?絕緣層，2-1.?主磁極，2-2.輔助磁極，2-3.?背鐵，2-4.?非導磁塊。

具體實施方式

以下結合以永磁體陣列為五個極的微驅動器結構為例的附圖和實施方式對本發明作進一步的說明。

如圖1和圖2所示，本發明包括由二維永磁體陣列和背鐵組成的定子以及在絕緣體上下表面鋪設有沿X、Y軸方向交錯排列的電樞的動子或沿Y、X軸方向交錯排列的電樞的動子，定子和動子之間具有氣隙，可通過洛倫茲力作用實現六個自由度的精密驅動；二維永磁體陣列整體成矩形，“十”字型N、S主磁極2-1呈交錯分布，相鄰的N主磁極或相鄰的S主磁極間用非導磁塊2-4相隔；沿X、Y軸方向交錯排列的電樞是由平行排列的X軸方向導線組1-1和Y軸方向導線組1-2構成。