[发明专利]采用磁悬浮式直线电机驱动的二维平台及其工作方法

摘要

本发明公开了采用磁悬浮式直线电机驱动的二维平台及其工作方法。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。本发明包括底部基座、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。本发明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。

主权项

1.采用磁悬浮式直线电机驱动的二维平台，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，其特征在于：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；/n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；/n所述的中间连接台呈中空且倒置的四棱台形状，与X方向平行的两个外侧面均开设有X方向槽口，与Y方向平行的两个内侧面均开设有线圈安置槽；X方向第一磁轭板和X方向第二磁轭板与两个X方向槽口分别通过螺栓连接；中间连接台的棱与底面的夹角和X方向第一定子线圈固定板的倾角相等；/n所述的Y方向第一磁悬浮直线电机包括Y方向第一磁轭板、Y方向第一磁阵列和Y方向第一定子线圈；Y方向第一定子线圈固定在中间连接台的一个线圈安置槽内；Y方向第一磁轭板和Y方向第一磁阵列固定，且均设置在Y方向第一定子线圈上方；所述的Y方向第二磁悬浮直线电机组包括Y方向第二磁轭板、Y方向第二磁阵列和Y方向第二定子线圈；Y方向第二定子线圈固定在中间连接台的另一个线圈安置槽内；Y方向第二磁轭板和Y方向第二磁阵列固定，且均设置在Y方向第二定子线圈上方；Y方向第一定子线圈和Y方向第二定子线圈的结构完全相同，Y方向第一磁阵列和Y方向第二磁阵列的结构完全相同，且Y方向第一定子线圈和Y方向第二定子线圈关于竖直面对称，Y方向第一磁阵列和Y方向第二磁阵列关于竖直面对称；/n所述的Y向运动组件包括Y方向第一磁阵列固定板、第三固定侧板、Y方向第二磁阵列固定板和第四固定侧板；所述的Y方向第一磁阵列固定板和Y方向第二磁阵列固定板均倾斜设置，且关于竖直面对称，Y方向第一磁阵列固定板的倾角和中间连接台的棱与底面的夹角相等；所述的第三固定侧板和第四固定侧板均竖直设置；Y方向第一磁阵列固定板的两端分别与第三固定侧板和第四固定侧板固定；Y方向第二磁阵列固定板的两端分别与第三固定侧板和第四固定侧板固定；Y方向第一磁阵列固定板和Y方向第一磁轭板通过螺栓连接，Y方向第二磁阵列固定板和Y方向第二磁轭板通过螺栓连接；/n所述的运动检测装置包括第一激光器固定件、第一激光干涉仪、第二激光器固定件和第二激光干涉仪；所述的第一激光干涉仪包括第一激光器、第一分光镜、第一固定反射镜、第一可动反射镜和第一接受器；所述的第二激光干涉仪包括第二激光器、第二分光镜、第二固定反射镜、第二可动反射镜和第二接受器；第一激光器固定件与第一固定侧板固定，并压紧固定第一激光器、第一分光镜、第一固定反射镜和第一接受器；第二激光器固定件与第一定子线圈固定板固定，并压紧固定第二激光器、第二分光镜、第二固定反射镜和第二接受器；顶层平台的两端与第三固定侧板和第四固定侧板的顶部分别固定；所述的第一可动反射镜和第二可动反射镜均固定在顶层平台上；/n所述的悬浮检测装置包括X方向第一悬浮检测条、X方向第二悬浮检测条、X方向微位移传感器、Y方向第一悬浮检测条、Y方向第二悬浮检测和Y方向微位移传感器；所述的X方向第一悬浮检测条和X方向第二悬浮检测条分别固定在第二定子线圈固定板和第一定子线圈固定板底部；两个X方向连接件分别固定在中间连接台与X方向平行的两个内侧面底部，每个X方向连接件压紧固定一个X方向微位移传感器；两个X方向微位移传感器分别位于X方向第一悬浮检测条和X方向第二悬浮检测条的正上方；Y方向第一悬浮检测条和Y方向第二悬浮检测固定在中间连接台与Y方向平行的两个内侧面底部；两个Y方向连接件分别固定在Y方向第一磁阵列固定板和Y方向第二磁阵列固定板底部，每个Y方向连接件压紧固定一个Y方向微位移传感器；两个Y方向微位移传感器分别位于Y方向第一悬浮检测条和Y方向第二悬浮检测的正上方。/n