[发明专利]一种电磁铁分布的五自由度磁浮导轨

摘要

本发明公开了一种新型电磁铁分布的五自由度磁浮导轨，其包括导轨、悬浮平台、设于悬浮平台上的多块电磁铁、及用于检测悬浮平台各方向运动状态的气隙检测位移传感器组。多块电磁铁成对且两两相对地设置在悬浮平台上，每组电磁铁对的励磁均采用差动控制模式，以提供平稳的悬浮力和导向力。各电磁铁的工作磁路所在的平面分别与悬浮平台的运行方向平行；处于悬浮平台一角的三个电磁铁的绕组电流方向相同。本发明利用电磁铁产生的电磁吸力实现悬浮平台的五自由度悬浮，解决了电磁铁之间的磁场耦合问题，磁悬浮平台具有无接触、无润滑、长行程、高精度、高速度和可调动静态刚度等优点，适合高档数控机床和光刻机等要求超洁净、高精密等性能的直线进给设备。

主权项

一种电磁铁分布的五自由度磁浮导轨，包括基座、固设在基座上的导轨、套设在导轨外侧的悬浮平台，设置于悬浮平台上的多块电磁铁、以及设置在悬浮平台上用于检测悬浮平台各方向运动状态的气隙检测位移传感器组；所述悬浮平台在电磁铁的悬浮力、以及气隙检测位移传感器组的反馈作用下稳定悬浮于导轨上；所述悬浮平台上设置有构成第一组电磁铁对的第一电磁铁和第二电磁铁，构成第二组电磁铁对的第三电磁铁和第四电磁铁，构成第三组电磁铁对的第五电磁铁和第六电磁铁，构成第四组电磁铁对的第七电磁铁和第八电磁铁，构成第五组电磁铁对的第九电磁铁和第十电磁铁，构成第六组电磁铁对的第十一电磁铁和第十二电磁铁；各组所述电磁铁对的励磁均采用差动控制模式：每一个电磁铁对中的一个电磁铁以偏置电流I0与控制电流i之和励磁，而另一个电磁铁则以偏置电流I0与控制电流i之差励磁；其特征在于：所述悬浮平台包括通过相应的连接板连接的上支板、固装在上支板左端的左侧支板、固装在上支板右端的右侧支板、位于上支板的下方且固装在左侧支板自由端的左侧下支板、以及位于上支板的下方且固装在右侧支板自由端的右侧下支板，相邻两块支板相互垂直；所述第一、第三、第五和第七电磁铁分别固装在上支板下表面的四角，固装在左侧下支板上表面的第二和第八电磁铁分别对应地与第一和第七电磁铁垂直对应，固装在右侧下支板上表面的第四和第六电磁铁分别对应地与第三和第五电磁铁垂直对应；所述第九和第十一电磁铁分别固装在左侧支板的右侧表面上，且第九和第十一电磁铁的连线经过左侧支板的中心且与上支板平行，固装在右侧支板的左侧表面的第十和第十二电磁铁分别对应地与第九和第十一电磁铁水平对应；并且，各所述电磁铁的工作磁路所在的平面分别与悬浮平台的运行方向平行；第一电磁铁、第二电磁铁和第九电磁铁的绕组电流方向相同，第三电磁铁、第四电磁铁和第十电磁铁的绕组电流方向相同；第五电磁铁、第六电磁铁和第十二电磁铁的绕组电流方向相同；第七电磁铁、第八电磁铁和第十一电磁铁的绕组电流方向相同。