[发明专利]小行程纳米级运动台及热相关滞回数据测量方法

说明书

小行程纳米级运动台及热相关滞回数据测量方法，属于高端装备技术领域。左双极电磁铁的定子组件及两个尺蠖电机的定子组件均固定在左基础框架上，左双极电磁铁的动子组件及两个尺蠖电机的动子均固定在平台运动部件的左侧面；右双极电磁铁的动子组件固定在平台运动部件的右侧面，右双极电磁铁的定子组件固定在右基础框架上；平台运动部件固定装在气浮导轨的导套上；左、右双极电磁铁的定子组件内分别固定有电涡流传感器和霍尔传感器。方法是：温度设定；产生位移；工装固定；数据采集；数据计算处理；重复步骤一到步骤五，完成运动台在运动过程中，不同温度、位移条件下的电流‑力数据采集，完成表格绘制。本发明为运动台的高精度控制垫定基础。

技术领域

本发明属于高端装备技术领域，具体涉及一种小行程纳米级运动台及热相关滞回数据测量方法。

背景技术

洛伦兹电机因其具有结构简单、体积小、出力稳定、线性度高等特点，目前被广泛应用于高精度定位平台中。但是，随着下一代高端装备产率的日益提升，对其中运动平台的高速、高加速、高精度需求也随之不断提高。但在有限空间尺寸内，洛伦兹电机的功率密度已经接近物理极限。一方面，大输出力导致电机体积质量增大，难以满足纳米级运动台的空间约束条件；另一方面，大电流会导致洛伦兹电机的铜损耗增加，散热问题难以解决。这些问题在小行程运动台中尤为突出。因此，为满足高端装备高精度定位系统对高加速不断增长的要求，提出一种小行程纳米级运动台。

滞回模型的建立与补偿是该运动台控制的核心部分，其模型的精确性和平台的控制精度息息相关。数据测量是模型建立的基础，直接决定模型建立的精确性。

目前描述磁滞回特性过程中所涉及的数据测量方法主要应用于磁滞材料基本迟滞回线的测量。《201610212992.3》专利所述利用测量装置测量软磁材料基本磁滞回线的方法，较好的描述基本迟滞回线以及对应的各种磁滞参数。《201910450042.8》专利所述一种磁心材料磁滞回线测量方法，提供一种磁心材料磁滞回线测量装置，测量出磁件的一组极限磁滞回线并同时得到被测磁件的磁化曲线；这两种方法能测量出固定温度参数下铁磁材料的磁导率，但不能获取电磁铁气隙和线圈温度变化时通电电流和吸合力之间的关系。

《201920577534.9》专利所述一种磁性材料特性测试仪，实现不同温度下磁性材料的磁化曲线，以及不同温度条件下，磁滞回线随频率和幅值的变化关系；此专利考虑了温度特性对磁导率的影响，但未考虑气隙对电磁铁吸合力的影响，也不能表征本专利所述运动台执行机构的热相关动态出力滞回特性。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种小行程纳米级运动台，以解决现有微纳定位平台领域洛伦兹电机的功率密度不足，难以满足高加速度需求，进而影响装备产率的问题。

本发明的目的之二是提供一种小行程纳米级运动台的热相关滞回数据测量方法，该方法能精确获取运动台工作过程中的线圈温度、控制电流与执行器(双极电磁铁)出力数据，为建立执行器的动态出力滞回特性模型提供技术支撑。

本发明可以精确的获取运动台在工作中位移、控制电流以及温度等条件对执行器出力影响的相关数据，为运动台的高精度控制垫定基础。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

小行程纳米级运动台，包括两个基础框架、平台运动部件、两个尺蠖电机、两个双极电磁铁、两个测量系统和气浮导轨；所述两个基础框架分别是左基础框架和右基础框架；所述两个双极电磁铁分别是左双极电磁铁和右双极电磁铁；两个所述测量系统均包括电涡流传感器和霍尔传感器；