[发明专利]一种模块化动铁式六自由度磁浮运动平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种六自由度磁浮运动平台，尤其涉及一种动铁式六自由度磁浮运动平台，主要应用于半导体光刻设备中，属于超精密加工和检测设备技术领域。

背景技术

具有高精度和快速响应的微动工作台在现代制造技术中具有极其重要的地位，被视为一个国家高技术发展水平的重要标志。在超精密机床中，超精密微动工作台用于对进给系统进行误差补偿，从而实现超精密加工；目前，超精密微动工作台的设计和制造均为非标准超精密微动工作台，不可拼装使用，针对同类型的运动平台无法按照不同的负载需求直接集成。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种模块化动铁式六自由度磁浮运动平台，可以根据不同载荷要求拼装集成，使其不仅具有高精度和快速响应的优点，且具有结构简单、安装维护方便以及规模化生产的要求。

本发明的技术方案如下：

一种模块化动铁式六自由度磁浮运动平台，其特征在于：该磁浮运动平台包括基座、至少一个磁浮平面电机模块和一个体感控制器；每个磁浮平面电机模块由一个磁浮平面电机动子和一个磁浮平面电机定子组成，所述的磁浮平面电机定子包含有线圈模块和集成驱动器模块，所述的线圈模块和集成驱动器模块固定在基座上；所述的磁浮平面电机动子包含一组永磁体阵列和一块永磁体模块背板，所述的永磁体阵列与永磁体模块背板固定在一起，并位于磁浮平面电机定子的上方；体感控制器设在所述的磁浮平面电机动子正上方，在所述的磁浮平面电机动子上表面设置至少三个红外标记点，红外标记点作为所述体感控制器的测量目标物；

本发明所述的一种模块化动铁式六自由度磁浮运动平台，其特征在于：所述的磁浮平面电机模块采用两个以上，相邻的两个磁浮平面电机模块的定子之间通过接插件连接并固定在基座上；相邻的两个磁浮平面电机模块的动子之间通过接插件连接并固定在一块动子集成板上；

本发明所述的一种模块化动铁式六自由度磁浮运动平台，其特征在于：所述的线圈单元采用叠层正交绕制的线圈组，或采用单层长方形线圈由下至上叠层正交排列且水平放置的线圈组，或采用长方形线圈水平放置的线圈组，或采用长方形线圈竖直放置的线圈组，或采用叠层正交印刷PCB电路的线圈组；所述的每个线圈组的数量为三的倍数，每个线圈由通电导线和线圈骨架组成。

本发明所述的一种模块化动铁式六自由度磁浮运动平台，其特征在于：所述的磁浮平面电机的永磁体阵列由主永磁体、附永磁体和永磁体模块背板组成，主永磁体与附永磁体以Halbach阵列形式粘接固定于永磁体模块背板表面上，相邻的主永磁体与附永磁体的磁场方向相互垂直，在各永磁体之间形成封闭磁路；或所述的磁浮平面电机的永磁体阵列由主永磁体和永磁体模块背板组成，按照相邻两块主永磁体的充磁方向相反的阵列形式粘接固定于永磁体模块背板表面上，在各永磁体之间形成封闭磁路。

本发明提供的一种模块化动铁式六自由度磁浮运动平台具有以下优点及突出性的效果：①本发明可以根据不同载荷要求拼装集成，将多个磁浮平面电机的动子连接在一起，多个永磁体阵列连接在一起，共同实现六自由度运动，不仅具有高精度和快速响应的优点，且具有结构简单、安装维护方便以及实现规模化生产的要求。②运动平台采用电磁力直接驱动，因此不存在机械摩擦，无阻尼，具有较高的位移分辨率，运动控制技术成熟；③体感控制器的应用减少了传感器使用的数量，也降低了传感器之间解算的复杂性。

附图说明

图1为发明提供的一种模块化动铁式六自由度磁浮运动平台的磁浮平面电机的三维结构图。

图2为本发明的实施例的三维结构图。

图3为本发明的磁浮平面电机的洛伦兹力受力三维结构图。

图4表示出线圈单元采用的几种不同的结构形式。

图5表示出本发明的两种永磁阵列结构图。

图中：1-基座；2-标记点；3-磁浮平面电机定子；4-磁浮平面电机动子；5-线圈模块；6-集成驱动器模块；7-动子集成板；8-体感控制器；9a-定子接插件；9b-动子接插件；10-线圈骨架；11-第一磁浮平面电机模块；12-第二磁浮平面电机模块；13-第三磁浮平面电机；14-第四磁浮平面电机模块；15-永磁体阵列；16-第一主永磁体；17-第二主永磁体模块；18-附永磁体；19-永磁体模块背板。

具体实施方式