，图 3为本发明提供的一种磁浮式精密定位平台的安装板关键尺寸图。
[0030] 所述安装板、运动平台和基座均为等边=角形，所述基座直线电机驱动装置和电 磁铁悬浮驱动装置均设置在等边=角形的=个角的位置上。
[0031] 该安装板为边长尺寸为370mm的等边=角形，由于安装板需要承载电磁铁等，为 了防止其静力形变较大，影响传感器等的测量精度，其厚度设定为6mm，=组电磁铁悬浮驱 动装置中的=个电磁铁分布在W=角形中屯、为轴屯、的=个角的位置上，=个电磁铁中屯、点 的横向间距均为200mm，在电磁铁41下方对应的位置上将衔铁42安装在运动平台2的上 表面。运动平台2为边长为330mm的等边S角形，厚度为60mm。S组电直线电机驱动装置 平台将=组永磁阵列布置在运动平台底部的W=角形中屯、为轴屯、=个角上，在永磁阵列51 下方对应的位置上将空屯、线圈52绕组安装在基座3上。基座侣板，也为370mm的等边=角 形。
[0032] 优选的，运动平台2为侣合金，基座3为侣板。
[0033] 在进一步的方案中，所述电满流传感器6为=个，分别设置在安装板1的=个角 上。在安装板1的=个角处预留=个孔，用于安装电满流传感器，=个电满流传感器的间距 均为300mm，成等边S角形排列。
[0034] 由于在该方案是采用S组电满流传感器测量的间隙值间接计算旋转角度，故将安 装板、运动平台和基座均为等边=角形，便于计算，提高定位平台的响应速度。
[0035] 在更进一步的方案中，在安装板1的中屯、处预留一个圆形孔用于观察运动平台运 动。
[0036] 参见图4,图4为本发明提供的一种电磁铁悬浮驱动装置的结构示意图； 所述电磁铁采用软磁材料的U型电磁铁。电磁铁一般采用软磁性材料，线圈采用漆包 圆导线，多股导线绕制方式。在安装板上W等边S角形中屯、为轴屯、的S个角的位置上开矩 形槽，所述U型电磁铁开口向下的安装于安装板的矩形槽中。
[0037] 参见图5,图5为本发明提供的一种直线电机驱动装置中永磁阵列的结构示意图； 在水平方向上永磁阵列51镶嵌于运动平台2下表面，在永磁阵列51下方对应的位置 上将空屯、线圈52绕组安装在基座3上，直线电机驱动装置使得运动平台在静止状态下，永 磁阵列与基座之间不存在吸力来影响电磁铁的悬浮。而当运动平台存在水平运动时，通过 控制永磁阵列产生的磁场与空屯、线圈绕组产生的磁场之间的功角关系，使得平面电机的法 向力为零，从而消除运动情况下水平驱动器对悬浮电磁铁产生的影响。
[0038] 优选的空屯、线圈为S相空屯、线圈，永磁阵列为化化ach结构。S角形底边的两组 永磁阵列的面积之和与顶点位置上的永磁阵列面积相等，保证在直线电机驱动装置水平方 向上的位移能够产生相同的水平驱动力。其次，设置成面积的关系，方便控制策略移植。 化化ach结构永磁阵列和空屯、线圈构成的S组化化ach型直线电机驱动装置，通过协调控 制S组执行器的电磁力来控制平面电机的运动，该电机拟在XY平面上达到百毫米的运动 行程。
[0039] 在进一步的方案中，=角形底边的两组永磁阵列按照相同的排列方式布置，顶点 位置上的永磁阵列排列方式与底边的两组永磁阵列相互垂直。
[0040] 参见图6,图6为本发明提供的一种磁浮式精密定位平台的运动机理示意图。
[0041] 图中S个矩形框按照顺时针方向，分别记为I、II、III直线电机驱动装置。S角形 底边的两组永磁阵列按照相同的排列方式布置，顶点位置上的永磁阵列排列方式与底边的 两组永磁阵列相互垂直。目PII、111直线电机驱动装置的永磁阵列按照相同排列方式布置，I 直线电机驱动装置的永磁阵列排列方式与II、111电机相互垂直。通过控制永磁平面电机的 功角关系，即= ,了Z2或者= 2，使得各个电机的水平驱动力达到最大值(方向可正 可负)，记为补、扣、知，对应的施、:藏、敲为零。S组电磁铁模块产生的悬浮力分别记为渾k、fiz、f记。
[0042] 运动机理如下分析：当控制I永磁平面电机产生电磁力时，即/k为正(或者通过 改变功角使得其为负）时，可获得S轴正向（或者絮轴负方向）的运动；当控制II、m永磁平 面电机产生电磁力时，即、/Sj为正(或者为负）时，可获得r轴正向（或者缘嚇负方向） 的运动。当立组电磁铁产生作用力时，即/b、/SE、产生作用力时，可使定位平台获得玄 轴正向（或者直轴负方向）的运动。当/b为正(或者为负），/Ss、为负（或者为正）时，且 皆心处在增大(或者减小）的过程，淨2S、处在减小(或者增大）的过程时，可实现运动平台 绕X轴转动；当/]s为正(或者为负），/?。为负（或者为正）时，且处在增大(或者减小）的 过程，/心处在减小(或者增大）的过程时，可实现运动平台绕J轴转动；当/Ir和/3/ 的运动方向相反时，可实现运动平台绕心轴转动。
[0043] 通过直线电机驱动装置和电磁铁悬浮驱动装置可W实现磁浮式定位平台产生六 自由度运动，即沿装、r、玄轴方向的平移运动和统教、r、玄姻的旋转运动。
[0044] W上对本发明所提供的一种磁浮式精密定位平台进行了详细介绍。本文中应用了 具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，W上实施例的说明只是用于帮助理解本 发明的核屯、思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的 前提下，还可W对本发明进行若干改进和修饰，运些改进和修饰也落入本发明权利要求的 保护范围内。
【主权项】
1. 一种磁浮式精密定位平台，其特征在于，包括安装板、运动平台、基座、直线电机驱动 装置和电磁铁悬浮驱动装置，其中： 在垂直方向上将所述安装板、运动平台和基座通过固定装置依次连接； 所述电磁铁悬浮驱动装置包括电磁铁和衔铁，所述电磁铁安装在安装板上，在电磁铁 下方对应的位置上将衔铁安装在运动平台的上表面； 所述直线电机驱动装置包括永磁阵列和空心线圈绕组，所述永磁阵列镶嵌于运动平台 下表面，在永磁阵列下方对应的位置上将空心线圈绕组安装在基座上。2. 根据权利要求1所述的磁浮式精密定位平台，其特征在于，所述安装板边缘安装有 电涡流传感器。3.根据权利要求2所述的磁浮式精密定位平台，其特征在于，所述电磁铁悬浮驱动装 置为三组，三组电磁铁悬浮驱动装置在水平方向上成等边三角形排列。4.根据权利要求3所述的磁浮式精密定位平台，其特征在于，所述直线电机驱动装置 为三组，三组电直线电机驱动装置在水平方向上成等边三角形排列。5.根据权利要求4所述的磁浮式精密定位平台，其特征在于，所述安装板、运动平台和 基座均为等边三角形，所述基座直线电机驱动装置和电磁铁悬浮驱动装置均设置在等边三 角形的三个角的位置上。6. 根据权利要求5所述的磁浮式精密定位平台，其特征在于，三角形底边的两组永磁 阵列的面积之和与顶点位置上的永磁阵列面积相等。7.根据权利要求6所述的磁浮式精密定位平台，其特征在于，三角形底边的两组永磁 阵列按照相同的排列方式布置，顶点位置上的永磁阵列排列方式与底边的两组永磁阵列相 互垂直。8. 根据权利要求5所述的磁浮式精密定位平台，其特征在于，所述电涡流传感器为三 个，分别设置在安装板的三个角上。9.根据权利要求1所述的磁浮式精密定位平台，其特征在于，所述电磁铁采用软磁材 料的U型电磁铁，所述U型电磁铁开口向下的安装于安装板的矩形槽中。10. 根据权利要求5所述的磁浮式精密定位平台，其特征在于，所述安装板中心预留一 个圆形孔。
【专利摘要】本发明公开了一种磁浮式精密定位平台，包括安装板、运动平台、基座、直线电机驱动装置和电磁铁悬浮驱动装置，其中：在垂直方向上将所述安装板、运动平台和基座通过固定装置依次连接；所述电磁铁悬浮驱动装置包括电磁铁和衔铁，所述电磁铁安装在安装板上，在电磁铁下方对应的位置上将衔铁安装在运动平台的上表面；所述直线电机驱动装置包括永磁阵列和空心线圈绕组，所述永磁阵列镶嵌于运动平台下表面，在永磁阵列下方对应的位置上将空心线圈绕组安装在基座上。该磁浮式定位平台具有精度高、行程大，特别是垂直方向上的运动行程和响应速度快的特点，且简化了机械结构，便于产生多自由度的运动。
【IPC分类】F16M11/18, H02K41/02, F16M11/04, H02N15/00
【公开号】CN105387310
【申请号】CN201510994384
【发明人】龙志强, 李晓龙, 杨鑫, 张和洪, 戴春辉, 窦峰山
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月28日