[发明专利]一种集成式模块化六自由度磁悬浮平面运动装置

说明书

一种集成式模块化六自由度磁悬浮平面运动装置，它涉及一种六自由度磁悬浮平面运动装置。本发明为了解决现有六自由度磁悬浮平台无法实现对单个或多个载荷动子身份识别和六自由度精密运动控制的问题。本发明包括单元本体结构、6D位移测量单元、电机驱动单元、通信温度测量单元和6D运动控制系统；所述6D位移测量单元、所述电机驱动单元、所述通信温度测量单元和所述6D运动控制系统由上至下依次安装在所述单元本体结构内。本发明属于磁悬浮平面电机技术领域。

技术领域

本发明涉及一种六自由度磁悬浮平面运动装置，属于磁悬浮平面电机技术领域。

背景技术

近年来，随着科学技术的迅速发展，微机电系统加工制造和超精密测量等产业对加工对象的特征精度进入纳米尺度，对仪器和制造装备的运动精度和加工效率等方面的要求成倍增加。在这些领域中，多自由度超精密定位装置作为这些领域的核心组成部件，对其结构形式、运动行程、速度、加速度和定位精度都提出了越来越高的要求。

传统运动定位装置存在着大行程与高精度难以兼顾的弊端。传统的定位工作平台通过导轨叠加组成，其结构重、体积大，且由于机械摩擦存在，难以获得高的运动性能。对于精密运动系统，则通常使用气浮、磁悬浮等方式来减少摩擦，提高运动精度和速度，相对气浮而言，磁悬浮运动通过控制电机线圈阵列电流，进而控制动子台体悬浮于定子线圈阵列上运动。由于磁悬浮方式无接触、无摩擦与无磨损，无需机械导轨，可极大简化运动结构与大幅减轻运动质量，并且还可满足新一代超精密仪器装备所要求的真空环境，由此实现高速、高加速度的精密运动。

专利CN 109962646 B提出了一种通过多个一维磁悬浮运动执行器组合实现六自由度的运动的磁悬浮平面电机，通过借助磁悬浮运动执行器四周的传感器测量单元实现位置测量。其不足之处在于：受其结构形式的影响，该磁悬浮平面电机难以进行扩展应用，极大限制应用范围，并且只能对单一载荷动子实现六自由度运动控制。

专利CN 112398304 B提出了一种模块化动铁式六自由度磁浮运动平台，包括基座、磁浮平面电机模块和体感控制器，可实现水平面内沿X方向、沿Y方向和绕Z轴旋转。其不足之处在于：平台进行六自由运动时，需要通过借助外部体感控制器上的高速镜头拍摄平面电机动子的红外标记点获取平面电机动子的空间六自由度位姿信息，操作和结构相对复杂，并且不具备多个平面电机动子的身份标识和识别功能。

发明内容

本发明为解决现有六自由度磁悬浮平台无法实现对单个或多个载荷动子身份识别和六自由度精密运动控制的问题，进而提出一种集成式模块化六自由度磁悬浮平面运动装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括单元本体结构、6D位移测量单元、电机驱动单元、通信温度测量单元和6D运动控制系统；所述6D位移测量单元、所述电机驱动单元、所述通信温度测量单元和所述6D运动控制系统由上至下依次安装在所述单元本体结构内。

进一步的，所述单元本体结构包括动子顶板、动子永磁阵列、定子线圈、线圈固定架、多个固定架增高件和定子基座；动子顶板、动子永磁阵列和定子线圈由上至下依次叠加，定子线圈安装在线圈固定架上，线圈固定架的下表面通过多个固定架增高件与定子基座的上表面连接，所述6D位移测量单元设置在定子线圈的下表面与线圈固定架的上表面之间，所述电机驱动单元、所述通信温度测量单元和所述6D运动控制系统由上至下依次设置在线圈固定架的下表面与定子基座的上表面之间。

进一步的，所述6D位移测量单元包括6D传感器测量板和多个板卡固定柱；多个板卡固定柱均布设置在线圈固定架的上表面，6D传感器测量板安装在多个板卡固定柱上。

进一步的，所述电机驱动单元包括散热片、X轴驱动板和Y轴驱动板；X轴驱动板和Y轴驱动板由上至下依次套装在多个固定架增高件上，散热片设置在X轴驱动板的上表面与线圈固定架的下表面之间。