【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及精密定位领域，具体涉及一种基于halbach阵列的宏微双级线性驱动器。
技术介绍
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技术介绍
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1、精密定位技术是微电子制造产业中晶圆制造、芯片加工、芯片封装等关键工序中采用的核心技术，对我国制造业的发展具有重要意义。并且，随着该技术的发展，精密定位在自由空间光通信、医疗器械制备、射电望远镜研发等领域的应用不断深入，研发一款由高速大行程超精定位能力的驱动器驱动精密定位平台更是提升我国工业制造水平的先决条件。一直以来精密定位技术的发展面临如下难题：一方面，在微电子封装等产业中高速频繁的启停操作带来的高加速度极易引发运动机构在惯性作用下出现残余振荡，严重影响定位精度；另一方面，受限于传动环节带来的惯量、间隙、滞后、摩擦等不良影响，传统多级机械驱动方式难以满足当下大行程高精定位的技术要求。宏微双级线性驱动器的宏级驱动采用永磁体驱动结构，实现大行程高速宏运动；微级驱动采用超磁致伸缩技术实现微行程高精度补偿，宏微同轴安装省去传动部件，解决了现代产业高速大行程与高精度定位间不可兼得的痛点，符合当下产业发展需求。
2、尽管上述宏微线性双击驱动器能较好实现高速大行程精密定位，但现有驱动器仍面临输出推力小，难以应用在切削进给系统、快刀伺服系统等对驱动器负载能力有较高要求场合等问题。因此，有必要设计一款输出推力大，负载能力强的宏微双级线性驱动器以增强该驱动器的输出性能并拓展其应用领域。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、为了解决上述问题，针对现
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于halbach阵列的宏微双级线性驱动器，具体包括：支架模块、宏级驱动模块、微级驱动模块。
4、进一步地，所述支架模块包括动子支架、外壳支架、交叉滚柱导轨、限位块、光栅栅尺和光栅读数头。动子支架与外壳支架均为“l”型结构；外壳支架下平面设计有凸起基座，凸起基座两侧开有导轨滑槽，基座上端通过螺钉固定限位块；动子支架位于外壳支架上方，动子支架的下端与装配在导轨滑槽上的交叉滚柱导轨配合形成滑动副，使动子支架能在外壳支架的下平面上沿导轨方向进行直线位移。光栅读数头通过螺钉固定在动子支架“l”型侧平面的下部，随动子支架一起运动；光栅栅尺贴合在外壳支架“l”型侧平面的下部，与光栅读数头平行，二者形成相对移动副，通过光栅读数头即可得到动子支架的直线位移数值。
5、进一步地，所述宏级驱动模块包括halbach磁极阵列、隔磁垫块、外壳、宏动磁轭、宏动线圈、隔磁套筒和隔磁筒。
6、进一步地，所述halbach磁极阵列由六组永磁体阵列组成，所述永磁体阵列包含三块轴向永磁体和两块径向永磁体，五块永磁体磁场方向依次偏转90度，上下堆叠放置，吸附在外壳的内壁上；六组永磁体阵列沿外壳内壁均匀排列，可显著提高宏动线圈所处的气隙磁场强度。
7、进一步地，所述外壳、隔磁套筒、宏动磁轭和隔磁筒由外向里同轴装配；所述隔磁套筒呈半圆环状，贴合在宏动磁轭外壁上，通过销钉与宏动磁轭固定，所述宏动磁轭套在隔磁筒筒壁上，二者通过销钉固定；所述隔磁筒底面与外壳的内底面相贴合，其台阶面与上下两隔磁套筒间隔形成的两段槽内缠绕有宏动线圈，每段线圈缠绕长度与径向永磁体等长，线圈通电后在halbach阵列磁场下受安培推力推动宏驱动结构整体进行水平轴向位移。
8、进一步地，所述微级驱动模块包括gmm棒、微动磁轭、微动线圈骨架、微动线圈、导磁筒、微动磁轭端盖、导磁环、端盖、直线轴承和滑杆，微级驱动模块整体同轴装配在隔磁筒内。
9、进一步地，所述微动磁轭、微动线圈骨架和gmm棒由外向里同轴装配；微动磁轭和微动磁轭端盖固定在一起，导磁筒外壁和微动磁轭内壁紧密贴合；微动磁轭、微动磁轭端盖和导磁筒三者构成微驱动结构的闭合磁通路径。导磁筒中间开槽用以嵌入端盖和输出杆，输出杆和gmm棒处于水平同轴位置；微动线圈骨架的上下端面分别与微动磁轭端盖和导磁筒紧密贴合；微动线圈缠绕在骨架上，线圈通电后激发磁场，gmm棒通过嵌合在微动线圈骨架端面的导磁环固定在微动线圈骨架内，在磁场作用下发生磁致伸缩效应，推动导磁环水平向外微动，进而带动输出杆向外发生水平轴向微小位移。直线轴承通过螺钉与外壳支架相连，固定外壳支架的竖直面上，滑杆同轴安装在直线轴承内，二者通过螺纹连接，滑杆一端与导磁环相抵，通过沿螺纹扭转滑杆可调节gmm棒的预压应力大小。
10、综上所述，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
11、(1)一种基于halbach阵列的宏微双级线性驱动器，采用halbach阵列代替单一永磁体，显著提升了气隙磁场强度，增强了宏驱动结构输出推力，解决了现有宏微驱动器带负载能力不足的问题。
12、(2)一种基于halbach阵列的宏微双级线性驱动器，采用双线圈结构分区域串接，有效解决因单层线圈缠绕过密带来的散热困难问题，有利于宏微双级驱动器长时间稳定运行。
13、(3)一种基于halbach阵列的宏微双级线性驱动器，采用线圈长度与径向永磁体等长设计且通过添加隔磁垫块调整气隙磁场分布，改变了宏动推力极值点的分布位置，提高了宏微双级线性驱动器的平均推力。
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1.一种基于Halbach阵列的宏微双级线性驱动器，其特征在于，包括支架模块、宏级驱动模块、微级驱动模块；所述支架模块包括动子支架(1)、外壳支架(2)、交叉滚柱导轨(3)、限位块(4)、光栅栅尺(5)和光栅读数头(6)；所述宏级驱动模块包括外壳(7)、Halbach磁极阵列(8)、隔磁垫块(9)、隔磁套筒(10)、宏动线圈(11)、宏动磁轭(12)、和隔磁筒(13)；所述微级驱动模块包括导磁筒(14)、微动磁轭(15)、微动线圈(16)、微动磁轭端盖(17)、微动线圈骨架(18)、端盖(19)、输出杆(20)、导磁环(21)、直线轴承(22)、滑杆(23)和GMM棒(24)；
2.根据权利要求1中所述的一种基于Halbach阵列的宏微双级线性驱动器，其特征在于，所述动子支架(1)与外壳支架(2)均为“L”型结构；外壳支架(2)下平面设计有凸起基座(202)，所述凸起基座(202)两侧开有导轨滑槽(201)，所述凸起基座(202)的上端通过螺钉固定限位块(4)；所述动子支架(1)下平面开有限位槽(101)以放置限位块(4)；所述动子支架(1)位于外壳支架(2)上方，动
3.根据权利要求1中所述的一种基于Halbach阵列的宏微双级线性驱动器，其特征在于，所述隔磁套筒呈半圆环状，贴合在宏动磁轭外壁(12)上，上隔磁套筒(1001)和下隔磁套筒(1002)，通过销钉与宏动磁轭(12)固定；宏动磁轭(12)套在隔磁筒筒壁(1302)上，二者通过销钉固定；宏动磁轭(12)上表面开有螺纹孔，与动子支架(1)通过螺钉固定为一体，隔磁筒底面(1303)与外壳内底面(702)相贴合，其台阶面(1301)与上隔磁套筒(1001)和下隔磁套筒(1002)间隔形成的两段槽内缠绕有宏动线圈(11)。
4.根据权利要求1中所述的一种基于Halbach阵列的宏微双级线性驱动器，其特征在于，所述Halbach磁极阵列由六组永磁体阵列组成，所述永磁体阵列包含三块轴向永磁体(801、803、805)和两块径向永磁体(802、804)，五块永磁体上下堆叠放置，吸附在外壳内壁(701)上。
5.根据权利要求1中所述的一种基于Halbach阵列的宏微双级线性驱动器，其特征在于，所述微动磁轭(15)和微动磁轭端盖(17)固定在一起，所述导磁筒(14)和微动磁轭(15)紧密贴合；所述导磁筒(14)中间开槽用以嵌入端盖(19)和输出杆(20)，所述输出杆(20)和GMM棒(24)处于水平同轴位置；所述微动线圈骨架上下端面(18)分别与微动磁轭端盖(17)和导磁筒(14)紧密贴合；所述微动线圈(16)缠绕在微动线圈骨架(18)上，所述GMM棒(24)通过导磁环(21)固定在微动线圈骨架(18)内；所述直线轴承(22)通过螺钉固定外壳支架(2)的竖直面上，所述滑杆(23)通过螺纹同轴安装在直线轴承(22)内，滑杆(23)一端与导磁环(21)相抵。
...【技术特征摘要】
1.一种基于halbach阵列的宏微双级线性驱动器，其特征在于，包括支架模块、宏级驱动模块、微级驱动模块；所述支架模块包括动子支架(1)、外壳支架(2)、交叉滚柱导轨(3)、限位块(4)、光栅栅尺(5)和光栅读数头(6)；所述宏级驱动模块包括外壳(7)、halbach磁极阵列(8)、隔磁垫块(9)、隔磁套筒(10)、宏动线圈(11)、宏动磁轭(12)、和隔磁筒(13)；所述微级驱动模块包括导磁筒(14)、微动磁轭(15)、微动线圈(16)、微动磁轭端盖(17)、微动线圈骨架(18)、端盖(19)、输出杆(20)、导磁环(21)、直线轴承(22)、滑杆(23)和gmm棒(24)；
2.根据权利要求1中所述的一种基于halbach阵列的宏微双级线性驱动器，其特征在于，所述动子支架(1)与外壳支架(2)均为“l”型结构；外壳支架(2)下平面设计有凸起基座(202)，所述凸起基座(202)两侧开有导轨滑槽(201)，所述凸起基座(202)的上端通过螺钉固定限位块(4)；所述动子支架(1)下平面开有限位槽(101)以放置限位块(4)；所述动子支架(1)位于外壳支架(2)上方，动子支架的下端与装配在导轨滑槽(201)上的交叉滚柱导轨(3)配合形成滑动副；所述光栅读数头(6)通过螺钉固定在动子支架(2)的下部；所述光栅栅尺(5)贴合在外壳支架(2)的下部。
3.根据权利要求1中所述的一种基于halbach阵列的宏微双级线性驱动器，其特征在于，所述隔磁套筒呈半圆环状，贴合在宏动磁轭外壁(12)上，上隔磁套...
【专利技术属性】
技术研发人员：解甜，张梦哲，徐壮，罗刚，高语罕，叶飞，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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