[發明專利]磁懸浮驅動式導向機構

有效

• 申請號: 202111110516.8
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113949310B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 吳劍威;劉江;趙鵬越;王輝;李昌其;王繼堯;譚久彬
• 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: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;宋亞楠

本發明涉及精密機械技術領域，公開了一種磁懸浮驅動式導向機構，包括：兩個基座、導軌、第一懸浮裝置和第二懸浮裝置，兩基座相互間隔且平行設置，其中左基座上設有磁力線圈和永磁鐵，右基座上設有永磁鐵，導軌懸浮架設于兩基座上；第一懸浮裝置設于所述導軌的左側，第一懸浮裝置的左側設有第一磁懸浮組件，第一懸浮裝置的底部設有第二磁懸浮組件；第二懸浮裝置設于導軌的右側，第二懸浮裝置的底部設有第三磁懸浮組件。本發明能夠在抵消導軌及其各組件的重力影響的同時有效降低導向機構運動摩擦，并實現導軌的高精度磁力驅動，以解決現有精密運動導向機構中導軌質量過大，運動控制難度高且裝配誤差較大的問題，進一步提高導向機構的運動精度。

技術領域

本發明涉及精密機械技術領域，特別是涉及一種磁懸浮驅動式導向機構。

背景技術

隨著機械電子技術的不斷發展，機電一體化結構需求更為多樣化，傳統的粗動式機械結構難以滿足高精密傳動需求，已逐漸被更為復雜且精密的機構所替代。為實現運動模塊在水平面內的復雜運動，可使用滑塊與運動導軌結合的方式，分別控制X向和Y向移動，并合成為水平面運動。但傳統機械導軌與導軌支架的加工精度難以保證，會在安裝時產生形位誤差并且難以調節，且移動導軌質量較大，會導致其對驅動電機的功率要求增加，控制難度同樣也會上升。在現代精密機械設計中，可采用磁懸浮技術減少機械傳動摩擦力，進而提升部件運動精度。磁懸浮系統工作時，可通過改變電流大小來控制線圈的磁力，配合永磁鐵實現懸浮距離的微調，同時借助磁力牽引設計，使得磁懸浮裝置能夠作為機械運動的動力源，實現無額外電機狀態下的精確運動控制。在精密機械電子設計領域，亟待設計一種移動精度高、安裝誤差可調的導向機構，研制高精度移動式導向機構對于進一步提高平面內復雜運動部件精度具有重要意義。

現有移動式導向機構受限于自身質量與加工精度誤差，難以保證良好的運動精度與裝配精度，無法滿足平面內復雜運動部件的精度要求。

發明內容

本發明的目的是：設計一種在降低導向機構運動摩擦的同時實現空間內三旋轉自由度可調，并借助磁力牽引設計提供動力源的磁懸浮驅動式高精度導向機構。

為了實現上述目的，本發明提供了一種磁懸浮驅動式導向機構，包括：

兩個基座，其分別為左基座和右基座，所述右基座與所述左基座相互間隔且平行設置，所述左基座具有朝向所述右基座開口的第一導槽，所述右基座具有朝向所述左基座開口的第二導槽，所述第一導槽的右槽面設有磁力線圈，所述第一導槽的底槽面和所述第二導槽的底槽面均設有長條狀的永磁鐵；

導軌，所述導軌的左端懸浮架設于所述第一導槽內，所述導軌的右端懸浮架設于所述第二導槽內；

第一懸浮裝置，所述第一懸浮裝置設于所述導軌的左側，所述第一懸浮裝置的左側設有與所述第一導槽的右槽面相對的第一磁懸浮組件，所述第一懸浮裝置的底部設有與所述第二導槽的底槽面相對的第二磁懸浮組件；

第二懸浮裝置，所述第二懸浮裝置設于所述導軌的右側，所述第二懸浮裝置的底部設有與所述第二導槽的底槽面相對的第三磁懸浮組件。

優選的，所述第一懸浮裝置包括第一安裝件和第二安裝件，所述第一安裝件和所述第二安裝件轉動連接，所述第二安裝件安裝于所述導軌的左側，所述第一磁懸浮組件包括至少兩個分別設于所述第一安裝件左側面的兩端的磁懸浮線圈，所述第二磁懸浮組件包括至少兩個分別設于所述第二安裝件底面的兩端的磁懸浮線圈；所述第二懸浮裝置包括第三安裝件，所述第三安裝件安裝于所述導軌的右側，所述第三磁懸浮組件包括至少兩個分別設于所述第三安裝件底面的兩端的磁懸浮線圈。

優選的，還包括磁懸浮系統，所述磁懸浮系統分別連通至所述第一磁懸浮組件、所述第二磁懸浮組件及所述第三磁懸浮組件，所述磁懸浮系統用于調整各所述磁懸浮線圈的電流大小從而改變磁力大小，實現對磁推力的調整。