[发明专利]超精密微位移导轨磁悬浮方法及其装置

摘要

本发明涉及超精密微位移导轨磁悬浮方法及装置，方法是控制磁悬浮线圈向上浮起，使微进给平台悬浮在导轨上，利用控制系统驱动微进给平台沿导轨实现精密、超精密直线微进给运动。装置包括直线电机初级1、导轨2、微进给平台3、直线电机次级4、初级底座5、机构底座6、磁悬浮线圈7、起落支撑8、控制计算机9、电机功率放大器10、磁悬浮线圈功率放大器及控制器组合11和气隙传感器12。本发明结构简单紧凑、具有洁净、高效的特点，能实现超精密的进给精度，将应用于微电子、IT等产品制造领域的专用设备上、或航空航天、军工、医药、仪器仪表、生命科学以及基因工程等其它高科技领域的科研、实验等仪器设备上，具有广阔的市场前景。

主权项

1、超精密微位移导轨磁悬浮方法，其特征在于：(1)、首先利用两只线圈同时通以足够大的电流，将在线圈与导轨斜平面之间产生与斜平面垂直的两股电磁吸力，电磁吸力可分解为垂直和水平两个方向的分量，垂直方向分量的合力是所需的磁悬浮力；(2)、再利用磁悬浮力把平台以及与之固定联接的部件悬浮起来；(3)、当磁悬浮力与平台、与之固定联接部件总重量以及外加载荷之和相等时，则使平台稳定悬浮在导轨上，且使线圈与导轨斜平面之间保持稳定的气隙ε；(4)、当受到外界力的干扰时，线圈与导轨斜平面之间的气隙ε发生变化，利用气隙传感器具有输出电流(或电压)大小与气隙的大小在一定范围内成近似正比例线性关系的特性，由气隙传感器输出变化的电流；(5)、利用输出变化的电流通过控制器与功率放大器的处理和放大作用调整线圈的输入电流，从而改变线圈产生的电磁吸力，使电磁吸力的垂直分量合力与重力以及外加力重新达到平衡，使变化的气隙恢复到原来的大小，平台被迅速调整回到原来平衡时的悬浮位置；(6)、利用电磁吸力分解于水平方向的两个分量在理想状况下应大小相等、方向相反的特性，当水平分量大小不等时，平台产生左右偏摆，此时线圈与导轨斜平面之间气隙发生变化，电磁吸力小的一边间隙变大，电磁吸力大的一边间隙变小，与此同时，气隙传感器的电流或电压值也相应改变，则控制系统修正线圈的电流或电压，以使电磁吸力的水平分量大小相等，平台重新回归到原来的平衡位置，与导轨左右两侧斜平面保持相等的气隙，由此保证了平台进给时的导向精度。