一种混合驱动微动台制造技术

本发明专利技术公开了一种混合驱动微动台，该微动台至少包含第一运动框架、第二运动框架和基座。第一运动框架包含第一动子和第一定子，第二运动框架包含第二动子和第二定子。第一动子通过多个第一柔性结构连接到第二动子上；第一定子固定在第二动子上；第二动子通过多个第二柔性结构连接到基座上；第二定子固定在基座上。第一、第二坐标轴相互垂直。在第一运动框架中，混合磁阻电机驱动第一动子沿第一坐标轴正/负方向进行高速、高加速、高精度的扫描运动；在第二运动框架中，两个音圈电机驱动第二动子沿第二坐标轴正/负方向运动。进而第一动子可以实现相对于基座的两自由度无摩擦运动。子可以实现相对于基座的两自由度无摩擦运动。子可以实现相对于基座的两自由度无摩擦运动。

【技术实现步骤摘要】
一种混合驱动微动台


[0001]本专利技术涉及微动台
，尤其涉及一种基于混合磁阻电机、音圈电机和柔性结构的混合驱动微动台。

技术介绍

[0002]为了实现更高的加工精度和生产效率，工业界对运动台精度、速度和加速度的要求不断提高。为了满足上述要求，运动台通常采用粗微动台结合的方式，而其中的微动台是最终实现高速、高加速和纳米级精度的关键。以音圈电机为执行器的微动台已经得到了较为成熟的应用，但受限于线圈产生的热量和可达到的磁通密度，其加速度难以提高。与音圈电机相比，磁阻电机具有更高的推力密度和更小的功耗，以其优越的性能受到众多的关注。采用音圈电机和磁阻电机共同作为执行器是微动台的一种解决方案：在加速阶段采用磁阻电机为掩模台微动台提供所需的大推力；在匀速阶段采用音圈电机实现掩模台微动台的高精度运动。然而，磁阻电机力与电流和位移间的强非线性关系使这一方案的应用面临着极大的挑战。
[0003]近年来，许多学者对混合磁阻电机展开了研究。与传统的磁阻电机相比，混合磁阻电机加入了永磁体以提供偏置磁场，并采用差分结构大大降低了出力与电流和位移间的非线性，同时保留了较高的推力密度。这些优良的特性使其有望成为新一代微动台的执行器。

技术实现思路

[0004]针对以上分析，本专利技术提出了一种基于混合磁阻电机、音圈电机和柔性机构的混合驱动微动台。其以混合磁阻电机为执行器实现扫描方向的高速、高加速、高精度运动，以两个音圈电机为执行器进行位置的调整，柔性机构起到导向和约束的作用，从而实现动子在两个自由度的无摩擦运动。
[0005]本专利技术的技术方案具体介绍如下。
[0006]一种混合驱动微动台，其包括第一运动框架、第二运动框架和基座，所述第一运动框架包括第一定子和第一动子，所述第二运动框架包括第二定子和第二动子，第一定子固定在第二动子上，第二定子固定在基座上，第一动子通过多个第一柔性结构连接到第二动子上，第一柔性结构用于实现对第一动子沿第一坐标轴方向的导向和支撑，使得第一动子能够在磁阻电机的驱动下，相对第二动子进行沿第一坐标轴正/负方向的运动；第二动子通过多个第二柔性结构连接到基座上，第一柔性结构用于实现对第二动子沿第二坐标轴正/负方向的导向和支撑，使得第二动子能够在两个音圈电机的驱动下进行沿第二坐标轴正/负方向的运动；所述第一坐标轴和第二坐标轴相互垂直；其中：第一动子包含多个第一导磁体和多个第一永磁体，第一永磁铁设置在两个第一导磁体之间；第一定子包含多个第二导磁体和多个第一线圈，第一线圈绕在第一导磁体和/或第二导磁体上，当第一线圈中通入电流时，第一导磁体和第二导磁体之间形成闭合的磁路；第一永磁体和多个第一导磁体、多个第二导磁铁分别形成绕向相反的两个磁路；工作时，第
一线圈中通入电流，第一动子受到沿第一坐标轴正/负方向的磁阻力，通过改变所述多个第一线圈中通入电流的大小和方向，可以对第一动子受到磁阻力的大小和方向进行控制，使得第一动子相对于第一定子产生沿第一坐标轴正/负方向的运动；第二动子包括支撑框架、第一永磁体阵列和第二永磁体阵列，第二定子包括第一线圈阵列和第二线圈阵列，第一永磁体阵列与第一线圈阵列构成第一音圈电机，第二永磁体阵列与第二线圈阵列构成第二音圈电机，第一音圈电机和第二音圈电机对称分布在第一运动框架的两侧，具有不同的第一坐标；第一线圈阵列和第二线圈阵列通入电流后，第一永磁体阵列和第二永磁体阵列分别受到沿第二坐标轴正/负方向的第一洛伦兹力和第二洛伦兹力，通过改变所述第一线圈阵列和第二线圈阵列中通入电流的大小和方向，可以分别对第一洛伦兹力和第二洛伦兹力的大小和方向进行控制。在第一、第二洛伦兹力的作用下，所述第二动子会产生沿第二坐标轴正/负方向的运动，进而带动所述第一动子进行相应的运动。
[0007]第一动子通过多个第一柔性结构连接到第二动子的支撑框架上，第一定子固定在第二动子的支撑框架上；第二动子中的支撑框架通过多个第二柔性结构与基座相连。
[0008]本专利技术中，第一导磁体呈T型，其一端面和第一永磁体相对，另外两个端面呈第一坐标轴方向排布，并和第二导磁体的端面相对。
[0009]本专利技术中，第一线圈阵列将第一线圈阵列与第一永磁体阵列的位置进行交换，和/或，将第二线圈阵列与第二永磁体阵列的位置进行交换。
[0010]本专利技术中，在第一运动框架中，混合磁阻电机驱动第一动子沿第一坐标轴正/负方向进行高速、高加速、高精度的扫描运动；在第二运动框架中，两个音圈电机驱动第二动子沿第二坐标轴正/负方向运动实现位置调整，进而第一动子可以实现相对于基座的两自由度无摩擦运动。
[0011]和现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：首先，本专利技术提出的混合驱动微动台利用磁阻电机力密度大的优势，提高了微动台在扫描运动方向的速度和加速度；此外，本专利技术采用音圈电机作为调整位置的执行器，降低了控制难度；最后，柔性结构的引入使得所提微动台能够实现无摩擦的支撑和导向，进而避免了摩擦对控制性能的影响以及摩擦产生的颗粒对环境的污染。
附图说明
[0012]图1是本专利技术提供的一个具体实施例1的结构示意图。
[0013]图2是本专利技术提供的一个具体实施例2的结构示意图。
[0014]图3是本专利技术提供的一个具体实施例3的结构示意图。
[0015]图中标号：11
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第一动子，12
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第一定子，11和12组成第一运动框架，111、113
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第一导磁体，112
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第一永磁体，121、123、124、126
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第一线圈，122、125
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第二导磁体，21
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支撑框架，22
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第一音圈电机，23
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第二音圈电机，21、22和23组成第二运动框架，221
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第一永磁体阵列，222
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第一背铁，223
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第一线圈阵列，231
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第二永磁体阵列，232
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第二背铁，233
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第二线圈阵列，21、221和231组成第二动子，222、223、232和233组成第二定子，311、312
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第一柔性结构，321、322、323、324
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第二柔性结构。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0017]在本专利技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合驱动微动台，其特征在于，其包括第一运动框架、第二运动框架和基座，所述第一运动框架包括第一定子和第一动子，所述第二运动框架包括第二定子和第二动子，第一定子固定在第二动子上，第二定子固定在基座上，第一动子通过多个第一柔性结构连接到第二动子上，第一柔性结构用于实现对第一动子沿第一坐标轴方向的导向和支撑，第二动子通过多个第二柔性结构连接到基座上，第二柔性结构用于实现对第二动子沿第二坐标轴正/负方向的导向和支撑，所述第一坐标轴和第二坐标轴相互垂直；其中：第一动子包含多个第一导磁体和多个第一永磁体，第一永磁铁设置在两个第一导磁体之间；第一定子包含多个第二导磁体和多个第一线圈，第一线圈绕在第一导磁体和/或第二导磁体上，当第一线圈中通入电流时，第一导磁体和第二导磁体之间形成闭合的磁路；第一永磁体和多个第一导磁体、多个第二导磁铁分别形成绕向相反的两个磁路；工作时，第一动子基于受到的沿第一坐标轴正/负方向的磁阻力，使得第一动子相对于第一定子产生沿第一坐标轴正/负方向的运动；第二动子包括支撑框架、第一永磁体阵列和第二永磁体阵列，第二定子包括第一线圈阵列和第二线圈阵列，第一永磁体阵列与第一线圈阵列构成第一音圈电机，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐云浪，苏新艺，郭亮，杨晓峰，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：