[实用新型]采用磁悬浮式直线电机驱动的二维平台

说明书

本实用新型公开了采用磁悬浮式直线电机驱动的二维平台。现有磁悬浮纳米二维定位平台都是驱动力和悬浮力单独提供，并依靠导轨实现形约束来导向。本实用新型包括底部基座、X方向第一磁悬浮直线电机、X方向第二磁悬浮直线电机、中间连接台、Y方向第一磁悬浮直线电机、Y方向第二磁悬浮直线电机和Y向运动组件。本实用新型在单个方向上的两个磁悬浮直线电机对称倾斜放置，永磁阵列和线圈的作用力包括水平驱动力和电磁斥力，单一方向上两个电磁斥力在水平方向的分力相互抵消，可以进行力约束从而进行导向；悬浮力等于两个电磁斥力在竖直方向上的力之和，且重力和悬浮力结合实现力约束从而进行导向，避免使用导轨，降低了加工精度要求。

技术领域

本实用新型属于纳米制造领域，涉及一种纳米级二维运动平台，尤其涉及采用磁悬浮式直线电机驱动的二维平台。

背景技术

随着现代电子产业的快速发展，对精密加工行业的需求在逐步提升。高精度和高分辨率成为了这个领域中运动定位平台不可或缺的指标，它们在精密仪器生产和科学领域研究中占有重要的地位。精密运动平台的发展状况直接影响了精密切削加工、精密测量以及大规模集成电路制造等领域的生产水平。目前纳米定位采用压电陶瓷配合柔性铰链只能实现微小范围定位，同时结构设计存在一定问题，使得大行程和高精度的实现还存在技术难关；针对这种情况，有人提出采用Halbach永磁阵列作为直线电机的动子构建磁悬浮平台，实现大行程、高精度的二维定位方案。

高精度二维定位平台所采用的结构形式主要是宏微二级驱动定位平台、气浮支撑定位平台、磁悬浮式定位平台。现在以宏微二级驱动定位平台最为常见，以压电陶瓷作为驱动配合柔性铰链机构构成微动平台，直线电机作为宏动驱动，这种方式在理论上可以达到很高的精度，但由于是二级控制，控制过程极为复杂，降低了定位精度。而现有磁悬浮纳米二维定位平台，都是电机提供水平驱动力，磁铁或电磁铁提供悬浮力，并依靠专门的磁悬浮导轨实现形约束来导向，这种结构形式复杂，对加工精度要求较高，若精度没达到要求或者使用过程中摩擦磨损，则纳米级定位精度无法保证。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种采用磁悬浮式直线电机驱动的二维平台，该平台采用的是悬浮力和驱动力由直线电机同时提供的方式，且采用重力和悬浮力结合实现力约束从而进行导向，避免使用导轨，也就避免了摩擦磨损导致定位精度下降的问题，同时降低了加工精度要求。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括底部基座、X方向第一磁悬浮直线电机、X方向第二磁悬浮直线电机、中间连接台、Y方向第一磁悬浮直线电机、Y方向第二磁悬浮直线电机、Y向运动组件、运动检测装置和悬浮检测装置。

所述的底部基座包括第一固定侧板、X方向第一定子线圈固定板、X方向第二定子线圈固定板和第二固定侧板；第一固定侧板和第二固定侧板均竖直设置，X方向第一定子线圈固定板和X方向第二定子线圈固定板均倾斜设置，且关于竖直面对称；X方向第一定子线圈固定板的两端分别与第一固定侧板和第二固定侧板固定；X方向第二定子线圈固定板的两端分别与第一固定侧板和第二固定侧板固定。

所述的X方向第一磁悬浮直线电机包括X方向第一磁轭板、X方向第一磁阵列和X方向第一定子线圈；所述的X方向第一定子线圈固定在X方向第一定子线圈固定板内侧开设的线圈安置槽内；X方向第一磁轭板和X 方向第一磁阵列固定，且均设置在X方向第一定子线圈上方；所述的X方向第二磁悬浮直线电机包括X方向第二磁轭板、X方向第二磁阵列和X方向第二定子线圈；所述的X方向第二定子线圈固定在X方向第二定子线圈固定板内侧开设的线圈安置槽内；X方向第二磁轭板和X方向第二磁阵列固定，且均设置在X方向第二定子线圈上方；X方向第一定子线圈和X方向第二定子线圈的结构完全相同，X方向第一磁阵列和X方向第二磁阵列的结构完全相同，且X方向第一定子线圈和X方向第二定子线圈关于竖直面对称，X方向第一磁阵列和X方向第二磁阵列关于竖直面对称。