[发明专利]一种电磁应力驱动的三自由度定位机构及控制方法有效

专利信息
申请号: 201811063575.2 申请日: 2018-09-12
公开(公告)号: CN109304694B 公开(公告)日: 2020-09-08
发明(设计)人: 张丰;徐明龙;田征;韩文文 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: B25J9/00 分类号: B25J9/00
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 何会侠
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要: 一种电磁应力驱动的三自由度定位机构及控制方法,包括定位平台、外壳、底座、四组水平对称布置的相同结构电磁驱动单元以及具有柔性铰链的支撑块;电磁驱动单元包括永磁体、C型铁芯、励磁线圈和运动部件;运动部件左右两侧端面与C型铁芯的伸出端内侧面形成工作气隙;永磁体产生静态偏置磁通与励磁线圈通电产生的励磁磁通叠加,在工作气隙中产生电磁应力并作用到运动部件上,使运动部件沿气隙厚度方向运动,运动部件的运动通过柔性铰链传递到支撑块,从而推动定位平台;改变励磁线圈的通电方式,使得四组电磁机构的运动部件协同作动,实现定位平台沿x轴、y轴方向的两个平动自由度与绕z轴方向的一个转动自由度;本发明的三自由度定位机构具有动态响应速度快、结构简单、驱动力大、高精度微量定位的特点。
搜索关键词: 一种 电磁 应力 驱动 自由度 定位 机构 控制 方法
【主权项】:
1.一种电磁应力驱动的三自由度定位机构,其特征在于:包括定位平台(1)、外壳(2)、底座(3)、四组水平对称布置的相同结构的电磁驱动单元以及具有柔性铰链的支撑块(9);定位平台(1)固定在支撑块(9)上,支撑块(9)通过第一圆弧形柔性铰链(11)与位于支撑块(9)四个对角的定位台(10)连接,定位台(10)与底座(3)通过螺栓固连;支撑块(9)通过第二圆弧形柔性铰链(12)与位于支撑块(9)四边的夹持部件(13)固连,每个夹持部件(13)外侧留有凹槽,用于安装电磁驱动单元;外壳(2)置于底座(3)外围,与底座(3)接合处留有凹槽,安装电磁驱动单元;外壳(2)与底座(3)采用螺栓固定连接;四组所述电磁驱动单元结构相同,每组电磁驱动单元包括永磁体(4)、运动部件(5)、C型铁芯(6)和励磁线圈(7);运动部件(5)内侧安装在夹持部件(13)外侧的凹槽内,运动部件(5)左右两侧端面与C型铁芯(6)的伸出端内侧形成工作气隙(8);励磁线圈(7)安装在C型铁芯(6)的伸出端上,永磁体(4)设置在C型铁芯(6)内并位于运动部件(5)外侧,C型铁芯(6)外侧安装在外壳(2)与底座(3)接合处的凹槽内;永磁体(4)、运动部件(5)、C型铁芯(6)和工作气隙(8)组成磁通回路,永磁体(4)产生静态偏置磁通,与励磁线圈(7)通电产生的动态励磁磁通叠加,该叠加磁通在运动部件(5)两侧的工作气隙(8)中产生电磁应力,使运动部件(5)沿工作气隙(8)的厚度方向运动,运动部件(5)的运动通过第一圆弧形柔性铰链(11)和第二圆弧形柔性铰链(12)传递到支撑块(9),从而推动定位平台(1);改变励磁线圈(7)的通电方式,使得四组电磁机构的运动部件(5)协同作动,则实现定位平台(1)沿x轴、y轴方向的平面移动与绕z轴方向的转动。
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