[發(fā)明專利]直流永磁平面運(yùn)動(dòng)平臺(tái)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210155610.X
• 申請(qǐng)日: 2012-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN103427586A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 賈莉莉
• 主分類號(hào): H02K41/03
• 分類號(hào): H02K41/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種平面運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)

目前，傳統(tǒng)的獲得平面XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的方法通常是使用旋轉(zhuǎn)的伺服電機(jī)，通過絲杠轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，再通過布置兩條相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以獲得高速及高加速度運(yùn)動(dòng)，只能做半閉環(huán)控制，精度較低。另一種是布置兩套相互垂直的交流永磁同步直線電機(jī)，使用該種電機(jī)搭建的XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，精度較高，但由于該電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通常應(yīng)用在長(zhǎng)行程，大推力的場(chǎng)合，體積和重量較大，另外，由于技術(shù)難度高，高性能產(chǎn)品依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴。還有一種是步進(jìn)式平面電機(jī)，這種電機(jī)繼承了普通步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)，存在低頻振蕩、失步和高頻失步,?運(yùn)行速度和加速度不能很高,?自身噪聲和振動(dòng)較大，由于采用開環(huán)控制，精度有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的為了解決現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不適用于要求有較小體積和重量的場(chǎng)合的問題，以及降低制造成本與提高精度之間的矛盾，提出了一種直流永磁平面運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

本發(fā)明的直流永磁平面運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由X向直線模塊、Y向直線模塊和輔助支撐模塊組成；X向直線模塊由初級(jí)定子和初級(jí)動(dòng)子組成，定子軛穿過對(duì)稱布置的永磁體，同時(shí)，在永磁體陣列的外側(cè)行程包絡(luò)，使定子磁場(chǎng)形成完整回路，從而在狹小的空間內(nèi)能產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；初級(jí)動(dòng)子上安裝有初級(jí)線圈和次級(jí)定子，初級(jí)線圈上下表面分別穿過初級(jí)定子形成的兩個(gè)方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；Y向直線模塊由次級(jí)定子、次級(jí)動(dòng)子輸出座、次級(jí)線圈組成，次級(jí)線圈上下表面分別穿過次級(jí)定子形成的兩個(gè)方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；兩條相互垂直的光柵尺分別安裝在X向直線模塊、Y向直線模塊內(nèi)，分別對(duì)X和Y方向直線位移進(jìn)行反饋。

本發(fā)明采用的動(dòng)子線圈結(jié)構(gòu)采用無鐵芯自粘線圈，動(dòng)子質(zhì)量大幅降低，使該電機(jī)具有較快的響應(yīng)速度，高頻特性優(yōu)良；位置反饋裝置直接安裝在動(dòng)子上，實(shí)現(xiàn)了零傳動(dòng)、全閉環(huán)控制，大大提高了運(yùn)動(dòng)精度。同時(shí)，由于實(shí)現(xiàn)了模塊化，可以明顯降低生產(chǎn)成本及裝配難度。該運(yùn)動(dòng)平臺(tái)適用于行程較短，負(fù)載較輕，精密高速的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。

附圖說明

圖1是動(dòng)子線圈安裝在定子磁場(chǎng)內(nèi)的主視圖；圖2是定子磁場(chǎng)分布以及動(dòng)子線圈受力原理圖；圖3是單一直線模塊結(jié)構(gòu)示意主視圖；圖4是單一直線模塊工作原理圖；圖5是單一直線模主視圖；圖6是直流永磁平面運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)主視圖；圖7是直流永磁平面運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1以及圖2說明單一直線模塊動(dòng)子受力實(shí)施方式，本實(shí)施方式它由基座1、永磁定子、動(dòng)子線圈3組成；永磁定子由外磁軛2、永磁體列陣4、內(nèi)磁軛5、邊磁軛6組成；永磁體列陣4貼放在外磁軛2上，外磁軛2通過邊磁軛6連接至內(nèi)磁軛5，從而形成完整的磁場(chǎng)回路；貼放于外磁軛2的永磁體列陣4在其外側(cè)形成方向垂直于內(nèi)磁軛5的勻強(qiáng)磁場(chǎng)8；初級(jí)線圈3中，單匝線圈7穿入勻強(qiáng)磁場(chǎng)8，繞過內(nèi)磁軛5，從另一側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿出。當(dāng)單匝線圈7中有正向電流時(shí)，線圈受安培力作用向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)單匝線圈7中有反向電流時(shí)，線圈受安培力作用向下運(yùn)動(dòng)。

結(jié)合圖3至圖5說明次單一直線模塊動(dòng)子運(yùn)動(dòng)實(shí)施方式，本實(shí)施方式它由上述單一直線模塊動(dòng)子受力實(shí)施方式中各個(gè)組成部分，以及動(dòng)子輸出端9、直線導(dǎo)軌10、軟排線11、光柵尺讀頭12、光柵尺13、蓋板14組成；動(dòng)子線圈3安裝在動(dòng)子輸出端9上，直線導(dǎo)軌10的滑塊部件安裝在動(dòng)子輸出端9底部，動(dòng)子輸出端9沿導(dǎo)軌10作直線運(yùn)動(dòng)；光柵尺讀頭12安裝在動(dòng)子輸出端9上，隨動(dòng)子輸出端9作直線運(yùn)動(dòng)；光柵尺13貼放在基座1上。動(dòng)子線圈3所受的安培力傳遞給動(dòng)子輸出端9，同時(shí)光柵尺讀頭12可以通過安裝在基座1上的光柵尺13讀出當(dāng)前的相對(duì)位移，作為位置信息反饋給運(yùn)動(dòng)控制器；蓋板14安裝在基座1上方，用于防止灰塵進(jìn)入以及控制軟排線11走向。

結(jié)合圖5至圖7說明直流永磁平面運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)施方式，本實(shí)施方式由X向直線模塊15、Y向直線模塊16和輔助支撐模塊17組成；Y向直線模塊16與X向直線模塊15成90°夾角，Y向直線模塊16的基座1連接X向直線模塊15的動(dòng)子輸出端9，輔助支撐模塊17平行于X向直線模塊15安裝，輔助支撐模塊17的動(dòng)子輸出端9連接Y向直線模塊16的基座1；輔助支撐模塊17內(nèi)不含光柵尺讀頭12和光柵尺13，用于提供更強(qiáng)的推力以及增加支撐剛度。