[发明专利]磁通反向平面电机

说明书

磁通反向平面电机，属于电机领域。本发明解决了现有平面电机无法同时兼顾结构简单和动态性能响应速度快的问题。本发明包括初级和次级，二者间存在气隙；通过气浮模块对初级进行气浮支撑，从而使初级悬浮在次级上方；初级通入三相正弦电流，使初级内产生的反向电磁能直接转换为初级的二维平面运动。本发明主要用于精密机械加工、半导体电子芯片生产、机械装卸、制造自动化仪表甚至机器人驱动等方面。

技术领域

本发明涉及一种磁通反向平面电机，属于电机领域。

背景技术

现代精密、超精密加工装备对高响应、高速度、高精度的二维平面驱动装置有着迫切的需求，如精密机械加工、半导体电子芯片生产、机械装卸、制造自动化仪表甚至机器人驱动等方面。传统的二维平面驱动装置通常是由两组旋转电机驱动的直线运动转换机构叠加而成的，由于直线运动转换装置(一般为丝杆—螺母机构)结构复杂，传动精度和速度都受到一定的制约，并且存在摩擦、侧隙、变形等一系列问题，使得传统二维平面驱动装置很难满足现代加工装备的需求。

近10年来，随着直线电机技术和产品的迅速发展，直线电机开始在二维平面定位装置中获得应用。由于不存在传统定位装置中存在的摩擦、侧隙、变形等影响运动精度的不利因素，直线电机驱动的平面定位装置的精度有了很大的提高。但是，这种定位装置仍然未摆脱“低维运动机构叠加成高维运动机构”的模式，对于底层直线电机而言，顶层驱动电机及其相关机械连接件的总质量，仍然是一个很大的“负担”。

平面电机是一种可以直接将电磁能转换为二维平面运动的电磁装置，该装置具有精度高、损耗低、运动范围大等优点。由于不需要转换装置将旋转运动转换到直线运动再到平面运动，由平面电机驱动的二维运动机构可将控制对象同电机做成一体化结构，具有结构简单、损耗低、精度高、反应快等一系列优点。所以，由平面电机驱动的二维平面运动机构在精密机械加工、半导体电子芯片生产等现代精密、超精密加工装备中具有广阔的应用前景。

根据电磁力的产生原理，可将平面电机大体分为变磁阻型、感应型、永磁同步型和直流直线型四类，各类型平面电机电磁推力的产生原理均与同类型旋转电机的电磁转矩产生原理相似。在各类型平面电机中，感应型平面电机的研究尚处于初级阶段；直流直线型平面电机精度较高，但行程短，应用范围有限；变磁阻型平面电机和永磁同步型平面电机由于较大的工作行程，在二维平面驱动装置中具有广阔的应用前景，是近期研究和开发的热点。

变磁阻型平面电机输出力大、结构简单、成本低，但定位精度较低，推力波动较大；永磁同步型平面电机虽然在整体结构、定位精度、损耗、动态性能等方面具有较好的综合性能，但结构复杂、成本高。因此，如何综合变磁阻型和永磁同步型平面电机的优势来满足现代精密、超精密加工装备需求，提供一种结构简单和动态性能响应速度快二者同时兼顾的问题，是一个关键的核心问题。

发明内容

本发明是为了解决现有平面电机无法同时兼顾结构简单和动态性能响应速度快的问题，本发明提供了一种磁通反向平面电机。

磁通反向平面电机，包括初级和次级，二者间存在气隙；

通过气浮模块对初级进行气浮支撑，从而使初级悬浮在次级上方；

初级通入三相正弦电流，使初级内产生的反向电磁能直接转换为初级的二维平面运动。

优选的是，气浮模块为矩形的气浮框架，初级嵌套在气浮框架内。

优选的是，初级包括初级轭板和n×n个初级单元；n为整数；

n×n个初级单元以n×n阵列的排布方式固定在初级轭板的气隙侧；

在初级轭板气隙侧平面内，沿x向或沿y向任意相邻的两个初级单元之间的间隔均为d。

优选的是，每个初级单元包括初级单元铁心、初级绕组和4块永磁体；

初级单元铁心作为初级齿；