线性旋转电磁致动器制造技术

一种线性旋转电磁致动器，其包括旋转模块，包括输出轴件和感测输出轴件的旋转移动的旋转编码器；以及平移模块，包括感测中间组件的平移移动的线性编码器；以及耦接于旋转模块与平移模块之间的中间平移器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及线性-旋转电磁致动器，并且特别涉及适用于回馈控制的线性-旋转电磁致动器。
技术介绍
现有的提供能够进行线性及旋转移动的致动器的众多方式现已遭遇到多项挑战。例如，在例如拣置(pick-and-place)处理、晶粒黏着(die-bonding)处理等的高速度、高精度应用项目里，致动机的定位控制的精确度具有关键性。基于此项理由，比起气压或液压系统而言，较佳地具备一些回馈控制的电磁驱动模式是有利的。为此，一种电磁方式提供单一 转子，该单一转子具有在棋盘结构中以不同指向装置的磁铁，借以产生用于进行线性移动的第一磁场和用于进行旋转移动的第二磁场。然而不幸的是该所获得的转子难以制造且成本昂贵。此外，在线性和/或旋转移动的范围相对大的应用项目里，当致动器线性移动时，就有可能会移出旋转回馈传感器的范围外，或反之亦然。一种可能的解决方案是利用多个线性回馈传感器或多个旋转回馈传感器，然此方案的成本亦为昂贵。故而需要提供一种能够解决前述问题的线性旋转电磁致动器。
技术实现思路
根据第一特点，提供一种线性旋转电磁致动器，包括旋转模块，具有输出轴件和感测输出轴件的旋转移动的旋转编码器；以及平移模块，具有耦接于旋转模块的中间平移器和感测中间平移器的平移移动的线性编码器。旋转编码器可相对于中间平移器而固定。旋转编码器可邻近于输出轴件。旋转模块可还包括=Halbach永久磁铁阵列，被排列以在Halbach阵列的线圈操作区域里按单一方向产生磁通量。平移模块还可包括位于一对永久磁铁之间的线圈接收间隙，该对永久磁铁设置在跨越该间隙的吸引位置处。平移模块还可包括第一线圈装置，设置在该对永久磁铁之间的线圈接收间隙里；且旋转模块还包括第二线圈装置，设置在Halbach永久磁铁阵列的线圈操作区域内；中间平移器耦接于第二线圈装置，使得中间平移器能够配置以将平移移动平移至第二线圈装置。中间平移器可经进一步耦接于第线圈装置，使得中间平移器能够配置以将第线圈装置的平移移动平移至第二线圈装置。线性旋转电磁致动器还可包括控制模式，其配置以将第一电流提供给第一线圈配置，并将第二电流提供给第二线圈配置，其中第一电流与第二电流无关。第二线圈装置可被配置用于针对于单相、非可换控制模式。第二线圈装置可被配置用于为针对于多相、可换控制模式。平移模块及旋转模块可被设置以使旋转模块的旋转轴线与平移模块的线性平移轴线平行。旋转模块的旋转轴线与平移模块的线性平移轴线重合。线性编码器可相对于中间平移器而固定。附图说明图I是根据示范性具体实施例的、运用于旋转致动的圆形Halbach永久磁铁(PM)阵列；图2是对于在图I的圆形Halbach永久磁铁阵列内的磁通量流的数值分析结果；图3a和图3b是根据示范性具体实施例的、线性旋转电磁致动器的旋转模块； 图4是说明根据示范性具体实施例的、Halbach旋转模块的双相线圈结构的示意图；图5是根据示范性具体实施例的高磁场双磁铁(DM)结构；图6是图5所示双磁铁结构以及传统结构内的磁通量密度的分析结果；图7是对于图6所示双磁铁结构内的磁通量流的数值分析结果；图8a和图Sb是根据示范性具体实施例的、线性旋转电磁致动器的平移模块；图9是根据示范性具体实施例的、2自由度(degree of freedom, D0F)线性旋转电磁致动器；图10是根据另一示范性具体实施例的、2自由度线性旋转电磁致动器；图11是根据另一示范性具体实施例的、2自由度线性旋转电磁致动器；以及图12是根据另一示范性具体实施例的、2自由度线性旋转电磁致动器。具体实施例方式在具体实施例中，提供一种旋转电磁致动器，其可通过直接单相控制模式以达到约±60°的旋转移动。一组额外的线圈线可设置在该线圈的相外90°处以将该旋转范围增大至360°。在另一具体实施例中，提供一种2自由度(degree of freedom, D0F)线性旋转电磁致动器。此具体实施例运用劳伦兹力(Lorentz-force)技术,并且可提供直接且非可换向(non-commutation)驱动,而同时采用动圈结构以达到低移动质量和高致动速度。为传递线性和旋转移动，此致动器主要包括有平移模块及旋转模块。图I为示意图，示出此具体实施例里旋转模块的定子内所运用的Halbach永久磁铁(Permanent Magnet, PM)阵列100,借以对动圈(moving-coil)转子提供高磁场操作范围。为进行旋转移动，Halbach永久磁铁阵列100是通过按圆形装置方式连接一系列永久磁铁(Permanent Magnet, PM)节段(如102)所构成。此外,各个永久磁铁节段(如102)按特定指向被预磁化，这样较佳地确保封闭回路的磁性返回通量会形成于Halbach永久磁铁阵列100的内部。故而这种装置不仅能够将所有的磁通量密度汇聚在该线圈操作区域内，同时还能防止磁通量泄漏至外部环境。在此具体实施例中，利用八个弧形(arc-shaped)的永久磁铁节段(如102)来构成可在线圈操作区域内提供单一方向的磁通量流圆形Halbach永久磁铁阵列100。除了该封闭回路磁性返回通量是由其余的六个按特定指向被磁化的弧形永久磁铁节段所构成以外，该装置状类似双磁铁(Dual-Magnet, DM)结构(相对于永久磁铁节段104、106)。图2中的数值仿真显示能通过此圆形Halbach永久磁铁阵列202以在线圈操作区域200内获得高磁场。该向量方向显示磁通量场是按单一方向流动，这有助于劳伦兹力(Lorentz-force)技术的实施，以实现直接且非可换向的驱动角旋转移动。动圈转子300位于线圈操作区域302的中心处，如图3a和图3b中所示。传导线圈线304垂直于磁通量流而缠绕，如图3a所示。当传导线圈线304被激励并使动圈转子300绕其中心轴旋转时，将会产生两个形成力偶对的相反输出力。而相较于传统的旋转电磁驱动模式，本示范性具体实施例中的工作原理将能有利地具备独特的特性。对于±60°的旋转移动而言，直接单相控制模式将足够，然而传统的旋转电磁驱动模式会需要至少两个相态的控制模式以产生相同的移动范围。在本具体实施例中，圆柱形Halbach永久磁铁阵列305运用于旋转模块306内，且传导线圈线304为朝向Halbach永久磁铁阵列305的内部所缠绕，如图3b所示。 本领域技术人员应理解,对于在参照附图标记310所标注的磁通量方向±60°内旋转动圈转子300而言，在用于单线圈的单相态中，S卩非可换控制模式已足够。换言之，在本示范性具体实施例中，馈送直流电流至传导线圈线304，并改变直流电流的极性以更改旋转方向。由于在±60°的位置处,该所获得的劳伦兹力(Lorentz-force)将会被显著地朝外放射或朝内导引，故将可进一步得知，受控制的旋转移动实际上可被限制在土 ￠0-A) °的范围。在示范性具体实施例中，A < 45°，并且在具体实施例中具体可实施A =30°。而为了将该转子保持在特定角度的位置处，可通过角(旋转)编码器经由回馈控制来持续地调控该线圈的极性。在另一示范性具体实施例中，360°的旋转移动可通过运用第二线圈并通过双相可换控制模式而达成。例如，图4所示为根据示范性具体实施例说明一种用于Halbach旋转模块4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：张达裕，杨桂林，
申请(专利权)人：科技研究局，
类型：发明
国别省市：