一种三自由度的运动工作台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种=自由度的运动工作台，尤其设及一种平面=自由度运动平台。
【背景技术】
[0002] 磁性流体研究起源于20世纪50年代，美国的Papell在1963年获得第一个磁性 流体制备专利，并于1965年在NASA航天产品的密封中获得成功应用，从而引发了对运种新 型材料的研究开发和应用，并不断地取得新的进展，逐渐从实验室迈向实用化。从近些年召 开的磁性流体国际会议情况来看，研究主要集中在磁性流体的制备和保存，磁性流体的流 体力学、热力学、磁光效应、磁性流体的实用技术等方面。
[0003] 磁性流体是借助于表面活性剂的作用，将纳米级（10纳米左右）的磁性粒子包裹 一层长链的表面活性剂，均匀分散在基液中而形成的稳定胶体溶液，在重力场或强磁场作 用下仍能够保持长期稳定。一般常用的有化2〇3、化3〇4、化、Co等作为磁性颗粒，W水、有机 溶剂、油等作为基液，W油酸等作为活性剂防止团聚。由于磁流体具有液体的流动性和固体 的磁性，使得磁流体呈现出许多特殊的磁、光、电现象，如法拉第效应、双折射效应和线二向 色性等。运些性质在光调制、光开关、光隔离器和传感器等领域有着重要的应用前景，被认 为是材料科学领域最具有发展潜力的新型智能材料。
[0004] 磁流体力学是结合经典流体力学和电动力学的方法，研究导电流体和磁场相互作 用的学科，它包括磁流体静力学和磁流体动力学两个分支。 阳〇化]磁浮直线电机和平面电机直接使用电磁力驱动动子悬浮与运动，能够实现大行程 高精度运动，因而在集成电路制造领域有着广泛的应用，二（而）磁浮平面电机直接驱动单 一动子做水平面内=自由度运动，避免了直线电机串联叠层结构，能够降低运动台质量。
[0006] 平面电机从结构上有两种不同形式：动圈式平面电机和动铁式平面电机。对动圈 式平面电机而言，由于需要给运动中的线圈提供电源及冷却系统，即需要有电缆与动子衔 接，运给结构设计及电机的工作带来很大的不便，同时也会增加线缆对动子的运动干扰；而 动铁式平面电机的动子为磁钢阵列，虽然没有线缆干扰，但自身质量很重，不够灵活，对于 载重较轻的待载物来说，动子过大过重会带来很多不必要的麻烦。
【发明内容】
[0007] 本发明旨在提供一种=自由度的运动工作台，使其具有动子轻巧，结构灵活可变， 可运输多种材质物体等特点。
[0008] 本发明的技术方案如下：
[0009] 一种=自由度的运动工作台，含有动子、定子和位置测量系统，所述的定子包含有 一个基台、一个盖板和一组线圈阵列；所述的线圈阵列设置在基台的凹槽内，盖板设置在线 圈阵列上部；所述的位置测量系统设置在动子的上方，其特征在于：所述的动子包括至少 一个磁性流体单元；所述的磁性流体单元设置在经表面疏水处理的盖板的上表面，所述的 磁性流体单元相对于盖板沿X方向、Y方向和0Z方向做平面=自由运动。
[0010] 本发明所述的一种=自由度的运动工作台，其特征在于：所述的线圈阵列采用的 线圈采用无铁屯、线圈，或采用带铁屯、线圈；所述的线圈阵列采用方形线圈组成，或采用圆柱 型线圈组成，或采用叠层印刷PCB电路线圈组成。 W11] 本发明所述的线圈阵列中，线圈的排列方式有W下几种，第一种排列方式由线圈 分别沿水平面内的X方向和沿Y方向线性阵列，布满所述基台的凹槽内；第二种排列方式由 线圈分别沿水平面内的X方向和沿Y方向线性相间错列排列成方形或矩形阵列；第=种排 列方式是由线圈沿不同半径的圆周向排列呈圆形阵列；第四种排列方式是由两个彼此正交 的线圈沿水平面内的X方向和沿Y方向线性相间排列。
[0012] 本发明具有W下优点及突出性的技术效果：避免了传统的动铁式磁悬浮平面电机 的磁钢阵列的尺寸大、重量大和加工制造困难的缺点；另外，磁性流体作为动子可任意聚合 或分散，当磁性流体聚合时，可承载较重的物质；当磁性流体分散时，可各自在磁场范围内 分别进行不同的运动；承载物体时还可变换形状增大抓取的摩擦力，具有结构轻巧、灵活多 变，结构简单等优点，采用机器视觉系统，具有较高的位移分辨率。
【附图说明】
[0013] 图1为发明提供的一种S自由度的运动工作台的S维结构图。
[0014] 图2aJb、2c、2d为本发明提供的拆去盖板的线圈阵列的S维结构图。
[0015] 图3a、3b、3c为本发明的第一种实施例的工作过程示意图。
[0016] 图4曰、4b、4c为本发明的第二种实施例的工作过程示意图。
[0017] 图中：1 -基台；3 -盖板；4 -磁性流体单兀；5 -位置测量系统；7 -线圈阵列； 8-第一磁性流体单元；9-第二磁性流体单元；10-第一线圈；11-第二线圈；12-第S线圈； 13-第四线圈；14-第五线圈；15-第六线圈；21-线圈一；22-线圈二；23-线圈S。
【具体实施方式】
[0018] 图1为本发明提供的一种=自由度的运动工作台的=维结构图。含有一个动子、 一个定子和一套位置测量系统5,所述的定子包含有一个基台1、一个盖板3和线圈阵列7 ; 所述的线圈阵列7设置在基台1凹槽内，盖板3设置在线圈阵列7的上部；所述的线圈阵列 7由单组线圈分别沿X方向和沿Y方向线性阵列，布满基台1的凹槽内。
[0019] 所述的线圈阵列7采用的线圈可采用无铁屯、线圈，也可采用带铁屯、线圈来提高磁 场强度；所述的线圈阵列7采用方形线圈组成，或采用圆柱型线圈组成，或采用叠层印刷 PCB电路线圈组成，如图2(a)所示的是采用长方形线圈组成的线圈阵列的实施例。
[0020] 所述的线圈阵列方式除了上述的由单组线圈分别沿X方向和沿Y方向线性阵列， 如图2 (a)所示；另外，第二种排列方式由线圈沿X方向和沿Y方向线性相间错列排列成方 形或矩形阵列，如图2(b)所示；第S种排列方式由线圈沿不同半径的圆周方向排列，呈圆 形阵列，如图2(c)所示；第四种排列方式是由两个彼此正交的线圈沿水平面内的X方向和 沿Y方向线性相间排列，如图2(d)所示，线圈一 21和线圈二22彼此正交。
[0021] 所述的动子包含有一个或多个磁性流体单元4 ;所述的磁性流体单元4设置在盖 板3的上表面，该磁性流体单元4可在线圈阵列7产生的变化的磁场中，在盖板3上表面沿 X方向、Y方向和0Z方向做平面=自由运动；所述的盖板3上表面做表面疏水处理，W减少 摩擦；