磁浮式補償器結構設計及特性研究.pdf

1、超精密定位工作臺常采用宏微驅動技術以滿足大行程高速度高精度定位要求。在工作過程中,超精密定位工作臺的定位精度主要取決于微動臺,而微動臺及其負載的重力、系統(tǒng)內(nèi)部執(zhí)行器和地面噪聲引起的工作臺擾動限制了超精密定位工作臺的定位精度。為解決上述問題發(fā)展了微動臺重力補償和局部隔振減振技術,其基本原理是采用氣浮或磁浮方式補償重力,降低宏動臺與微動臺間的水平和垂向剛度實現(xiàn)減振隔振,同時通過洛倫茲電機特性實現(xiàn)垂向驅動的功能。研究超精密定位工作臺重力補償減

2、振機構將為其實現(xiàn)高精度定位提供強有力的保障。
　　本文在分析總結超精密定位工作臺重力補償減振技術的國內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀基礎上,采取了磁浮式補償器的方案,確定了其功能和指標,并據(jù)此對磁浮式補償器的結構進行詳細設計、計算仿真和實驗,最終達到超精密定位工作臺精確定位的要求。具體內(nèi)容包括:
　　1.從宏微驅動技術和單自由度系統(tǒng)振動分析入手,確定了磁浮式補償器的功能和指標,提出了磁浮式補償器總體設計方案,利用永磁體的磁極特性完成了永磁

3、體結構的詳細設計、根據(jù)洛倫茲電機特性完成了垂向執(zhí)行器結構和功能以及根據(jù)實驗條件完成了水冷結構的設計。
　　2.根據(jù)磁浮式補償器設計參數(shù)的指標,建立了基于永磁體等效電流密度模型,實現(xiàn)了對永磁體結構所得到的力和剛度等參數(shù)的計算。并對線圈在工作中的熱量進行了理論推導和計算。
　　3.運用Solidworks三維CAD設計軟件對磁浮式補償器進行三維建模,運用IES邊界元電磁分析軟件對磁浮式補償器的力和剛度等參數(shù)進行仿真分析,得到磁浮

4、式補償器的最大靜態(tài)力為76.08N,動態(tài)力為18.45N,電機推力常數(shù)為2.96N/A(655安匝);垂向剛度范圍為-259~+260N/m(行程-1~+1mm),為后續(xù)的實驗提供了參照數(shù)據(jù)。
　　4.搭建了力學測量和溫度測量實驗系統(tǒng),對磁浮式補償器進行力學性能的測試和熱性能測試。實驗結果表明所設計的磁浮式補償器的最大靜態(tài)力為77.45N,動態(tài)力在范圍為-19.67~+14.75N(電流-6~+6A),電機推力常數(shù)為2.69N/A