[發明專利]直流永磁平面運動平臺

無效

• 申請號: 201210155610.X
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN103427586A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 賈莉莉
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種平面運動平臺。

背景技術

目前，傳統的獲得平面XY運動平臺的方法通常是使用旋轉的伺服電機，通過絲杠轉換成直線運動，再通過布置兩條相互垂直的直線運動機構實現。這種方式結構復雜，難以獲得高速及高加速度運動，只能做半閉環控制，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，使用該種電機搭建的XY運動平臺，精度較高，但由于該電機的結構特點，通常應用在長行程，大推力的場合，體積和重量較大，另外，由于技術難度高，高性能產品依賴進口，價格昂貴。還有一種是步進式平面電機，這種電機繼承了普通步進電機的缺點，存在低頻振蕩、失步和高頻失步,?運行速度和加速度不能很高,?自身噪聲和振動較大，由于采用開環控制，精度有限。

發明內容

本發明的為了解決現有運動平臺結構復雜且不適用于要求有較小體積和重量的場合的問題，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動平臺。

本發明的直流永磁平面運動平臺由X向直線模塊、Y向直線模塊和輔助支撐模塊組成；X向直線模塊由初級定子和初級動子組成，定子軛穿過對稱布置的永磁體，同時，在永磁體陣列的外側行程包絡，使定子磁場形成完整回路，從而在狹小的空間內能產生兩個方向相反的勻強磁場；初級動子上安裝有初級線圈和次級定子，初級線圈上下表面分別穿過初級定子形成的兩個方向相反的勻強磁場；Y向直線模塊由次級定子、次級動子輸出座、次級線圈組成，次級線圈上下表面分別穿過次級定子形成的兩個方向相反的勻強磁場；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，分別對X和Y方向直線位移進行反饋。

本發明采用的動子線圈結構采用無鐵芯自粘線圈，動子質量大幅降低，使該電機具有較快的響應速度，高頻特性優良；位置反饋裝置直接安裝在動子上，實現了零傳動、全閉環控制，大大提高了運動精度。同時，由于實現了模塊化，可以明顯降低生產成本及裝配難度。該運動平臺適用于行程較短，負載較輕，精密高速的運動場合。

附圖說明

圖1是動子線圈安裝在定子磁場內的主視圖；圖2是定子磁場分布以及動子線圈受力原理圖；圖3是單一直線模塊結構示意主視圖；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是直流永磁平面運動平臺結構主視圖；圖7是直流永磁平面運動平臺結構側視圖。

具體實施方式

結合圖1以及圖2說明單一直線模塊動子受力實施方式，本實施方式它由基座1、永磁定子、動子線圈3組成；永磁定子由外磁軛2、永磁體列陣4、內磁軛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連接至內磁軛5，從而形成完整的磁場回路；貼放于外磁軛2的永磁體列陣4在其外側形成方向垂直于內磁軛5的勻強磁場8；初級線圈3中，單匝線圈7穿入勻強磁場8，繞過內磁軛5，從另一側的勻強磁場穿出。當單匝線圈7中有正向電流時，線圈受安培力作用向上運動，當單匝線圈7中有反向電流時，線圈受安培力作用向下運動。

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

結合圖5至圖7說明直流永磁平面運動平臺實施方式，本實施方式由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內不含光柵尺讀頭12和光柵尺13，用于提供更強的推力以及增加支撐剛度。