[發明專利]雙邊初級結構磁懸浮平面電機

有效

• 申請號: 201210236114.7
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102739122A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 寇寶泉;張赫;張魯;羅俊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及一種雙邊初級結構磁懸浮平面電機，屬于電機技術領域。

背景技術

現代精密、超精密加工裝備對高響應、高速度、高精度的平面驅動裝置有著迫切的需求，如機械加工、電子產品生產、機械裝卸、制造自動化儀表設備甚至機器人驅動等。通常這些裝置由旋轉式電動機產生動力驅動，再由皮帶、滾珠絲桿等機械裝置，轉換為直線運動。由于機械裝置復雜，傳動精度和速度都受到限制，且需經常調校，造成成本高、可靠性差、體積較大。最初的平面驅動裝置是由兩臺直接驅動的直線電機來實現的，采用層疊式驅動結構，這種結構增加了傳動系統的復雜性，從本質上沒有擺脫低維運動機構疊加形成高維運動機構的模式。對于底層的直線電機，要承載上層直線電機及其相關機械部件的總質量，從而嚴重影響了定位和控制精確度。而直接利用電磁能產生平面運動的平面電機，具有出力密度高、低熱耗、高速度、高精度和高可靠性的特點，因省去了從旋轉運動到直線運動再到平面運動的中間轉換裝置，可把控制對象同電機做成一體化結構，具有反應快、靈敏度高、隨動性好及結構簡單等優點。根據平面電機電磁推力的產生原理，可以將平面電機分為變磁阻型、同步型和感應型。其中，同步型平面電機具有結構簡單、推力大、效率高和響應速度快等良好的綜合性能，在二維平面驅動裝置、特別是精密二維平面驅動裝置中具有廣闊的應用前景。

圖17和圖18所示為現有的一種平面電機結構。該電機中包括定子和動子兩大部件，它的工作原理類似于三相旋轉永磁同步電機，定子包含鐵心和4個相互垂直放置的推力繞組，每個繞組有獨立的3個相，X向推力繞組用于驅動動子沿X方向運動，Y向推力繞組用于驅動動子沿Y方向運動。動子包含動子平臺和4個永磁體陣列，永磁體陣列排列在動子平臺的下表面，通過控制相應的三相繞組電流，動子平臺就可以在平面上做定位運動。

但是，該永磁同步平面電機存在電機結構復雜、繞組的利用率低、損耗大、效率低、控制復雜以及定位精度低等問題。

發明內容

本發明是為了解決現有永磁同步平面電機的結構復雜及定位精度低的問題，提供一種雙邊初級結構磁懸浮平面電機。

本發明的第一種技術方案：

雙邊初級結構磁懸浮平面電機，它包括初級上基板、初級下基板、次級基板、水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元，

初級上基板、初級下基板和次級基板均為由三條等長的長邊和三條等長的短邊相間隔首尾相接形成的六邊形平板，次級基板位于初級上基板和初級下基板之間，且該次級基板與初級上基板之間為均勻的氣隙，該次級基板和初級下基板之間為均勻氣隙，

水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元均為三個，

每個水平力輸出電機單元包括水平力上初級、水平力上次級、水平力下初級和水平力下次級，水平力上初級和水平力下初級的結構相同，水平力上次級和和水平力下次級的結構相同，

以初級上基板的質心為圓心，三個水平力上初級相互之間呈120°夾角沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板的氣隙側表面上，并且每個水平力上初級位于初級上基板的一條長邊的中間位置，三個水平力上次級與三個水平力上初級相對設置，固定在次級基板的上氣隙表面，三個水平力下次級和三個水平力上次級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并固定在次級基板的下氣隙側表面；三個水平力下初級和三個水平力上初級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并固定在初級下基板上；

每個Z向力輸出電機單元包括Z向力上初級、Z向力上次級、Z向力下初級和Z向力下次級，Z向力上初級和Z向力下初級的結構相同，Z向力上次級和和Z向力下次級的結構相同，

三個Z向力上初級在初級上基板上以所述質心為圓心、沿圓周方式均勻分布固定在初級上基板的氣隙側表面上，并且每個Z向力上初級均位于相鄰的兩個水平力上初級的中間，三個Z向力上次級與三個Z向力上初級相對設置，并固定在次級基板的上氣隙表面，三個Z向力下次級和三個Z向力上次級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并固定在次級基板的下氣隙側表面；三個Z向力下初級和三個Z向力上初級以次級基板為基準鏡像對稱設置，并且固定在初級下基板上；

初級上基板、初級下基板和次級基板均采用高強度非磁性材料制成。

本發明的第二種技術方案：

雙邊初級結構磁懸浮平面電機，它包括初級上基板、初級下基板、次級基板、水平力輸出電機單元和Z向力輸出電機單元，

初級上基板、初級下基板和次級基板均為矩形，初級上基板、次級基板和初級下基板依次相對平行放置，初級上基板和次級基板的上表面之間形成氣隙，次級基板下表面和初級下基板之間形成氣隙，