A three-degree-of-freedom positioning mechanism driven by electromagnetic stress and its control method include positioning platform, shell, base, four groups of electromagnetic driving units with the same structure and support blocks with flexible hinges arranged horizontally and symmetrically; electromagnetic driving unit includes permanent magnet, C-core, excitation coil and moving parts; the left and right end faces of moving parts and the inner side faces of extending end of C-core. Form working air gap; permanent magnet produces static bias flux and excitation flux generated by electrification of excitation coil, which produces electromagnetic stress in working air gap and acts on moving parts, so that moving parts move along the direction of air gap thickness, and the movement of moving parts is transmitted to supporting blocks through flexible hinges, thus promoting the positioning platform; change the electrification mode of excitation coil, and make four moving parts move along the direction of air gap thickness. The moving parts of a group of electromagnetic mechanisms act together to realize two translational degrees of freedom along the x-axis and Y-axis of the positioning platform and one rotational degree of freedom around the z-axis. The three-degree-of-freedom positioning mechanism of the present invention has the characteristics of fast dynamic response, simple structure, large driving force and high precision micro-positioning.
【技术实现步骤摘要】
一种电磁应力驱动的三自由度定位机构及控制方法
本专利技术涉及精密驱动与控制领域，具体涉及一种电磁应力驱动的三自由度定位机构及控制方法。
技术介绍
随着科技的发展，在超精密加工、微电子工程等领域都迫切需要高精度、大行程的精密定位技术。目前，高精度行程定位平台最常采用的结构是x轴、y轴平动和绕z轴转动串联，此类机构的驱动方式多为音圈电机驱动和压电驱动。音圈电机驱动方式响应速度快，工作行程长，但是此类结构易受到结构刚度的限制，且随着结构刚度的增大，音圈电机的控制电流相应也会提高，发热量随之增大。压电驱动输出力大，频率响应快，但是由于输出位移较小，只有几十微米，因此需要位移放大机构提高工作行程，且过多的位移放大机构会降低系统的结构刚度，从而降低支撑效果。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种采用电磁应力驱动的三自由度定位机构及控制方法，相比音圈电机驱动，该方法驱动力大，发热量小，具有更宽的工作带宽，相比压电驱动方式，该方法输出位移大，功耗低，结构紧凑。为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电磁应力驱动的三自由度定位机构，包括定位...
【技术保护点】
1.一种电磁应力驱动的三自由度定位机构，其特征在于：包括定位平台(1)、外壳(2)、底座(3)、四组水平对称布置的相同结构的电磁驱动单元以及具有柔性铰链的支撑块(9)；定位平台(1)固定在支撑块(9)上，支撑块(9)通过第一圆弧形柔性铰链(11)与位于支撑块(9)四个对角的定位台(10)连接，定位台(10)与底座(3)通过螺栓固连；支撑块(9)通过第二圆弧形柔性铰链(12)与位于支撑块(9)四边的夹持部件(13)固连，每个夹持部件(13)外侧留有凹槽，用于安装电磁驱动单元；外壳(2)置于底座(3)外围，与底座(3)接合处留有凹槽，安装电磁驱动单元；外壳(2)与底座(3)采用...
【技术特征摘要】
1.一种电磁应力驱动的三自由度定位机构，其特征在于：包括定位平台(1)、外壳(2)、底座(3)、四组水平对称布置的相同结构的电磁驱动单元以及具有柔性铰链的支撑块(9)；定位平台(1)固定在支撑块(9)上，支撑块(9)通过第一圆弧形柔性铰链(11)与位于支撑块(9)四个对角的定位台(10)连接，定位台(10)与底座(3)通过螺栓固连；支撑块(9)通过第二圆弧形柔性铰链(12)与位于支撑块(9)四边的夹持部件(13)固连，每个夹持部件(13)外侧留有凹槽，用于安装电磁驱动单元；外壳(2)置于底座(3)外围，与底座(3)接合处留有凹槽，安装电磁驱动单元；外壳(2)与底座(3)采用螺栓固定连接；四组所述电磁驱动单元结构相同，每组电磁驱动单元包括永磁体(4)、运动部件(5)、C型铁芯(6)和励磁线圈(7)；运动部件(5)内侧安装在夹持部件(13)外侧的凹槽内，运动部件(5)左右两侧端面与C型铁芯(6)的伸出端内侧形成工作气隙(8)；励磁线圈(7)安装在C型铁芯(6)的伸出端上，永磁体(4)设置在C型铁芯(6)内并位于运动部件(5)外侧，C型铁芯(6)外侧安装在外壳(2)与底座(3)接合处的凹槽内；永磁体(4)、运动部件(5)、C型铁芯(6)和工作气隙(8)组成磁通回路，永磁体(4)产生静态偏置磁通，与励磁线圈(7)通电产生的动态励磁磁通叠加，该叠加磁通在运动部件(5)两侧的工作气隙(8)中产生电磁应力，使运动部件(5)沿工作气隙(8)的厚度方向运动，运动部件(5)的运动通过第一圆弧形柔性铰链(11)和第二圆弧形柔性铰链(12)传递到支撑块(9)，从而推动定位平台(1)；改变励磁线圈(7)的通电方式，使得四组电磁机构的运动部件(5)协同作动，则实现定位平台(1)沿x轴、y轴方向的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丰，徐明龙，田征，韩文文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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