六自由度磁悬浮平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于磁悬浮技术领域，特别涉及一种六自由度磁悬浮平台。
【背景技术】
[0002]磁悬浮作为一个新兴的科学技术，不仅在工业领域有广泛应用，在生命科学等其他领域也有不可或缺的重要地位，磁悬浮技术在促进国民经济发展和提高人民物质生活水平方面具有广阔的应用前景。在此发展背景下，联系到高精度精密仪器的发展要求，磁悬浮平台的研究可以满足其对超精密运动控制性能和超洁净生产环境的苛刻要求，作为一个前沿热门领域和国际上最新的一门支撑平台技术，磁悬浮平台的突出地位不言而喻。
[0003]在现代信息产业和高精密加工等领域，常常需要大行程纳米级定位设备，它对超精密运动控制性能和超洁净生产环境等提出了越来越苛刻的要求。现阶段，定位设备主要通过纯机械方式支撑，比如弹簧、高精度丝杆等，但是该结构调整位置不方便，不能实现自适应，定位精度受机械加工等因素限制，并且响应频率低，难以适应快速变化的应用要求。因此现有定位平台的机构设计理论和运动控制技术面临着极大的挑战。磁悬浮平台技术是一门新兴学科，能够有效地解决上述的问题，其研究的重要性就不言而喻。但是国内外的磁悬浮平台研究还处于萌芽阶段，结构设计存在一定的问题，使得多自由度控制与大行程的实现还是空中楼阁。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型设计了一种结构新颖、高精度、多自由度、大行程的六自由度磁悬浮平台。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]—种六自由度磁悬浮平台，包括一个方形基座和一个方形载物平台，所述的方形载物平台的一对对角上分别设有一个方形的水平磁体固定装置，所述的方形的水平磁体固定装置向外的相邻两面分别设有水平永磁体，所述的水平永磁体外套有固定在方形基座上的水平音圈装置，所述的方形基座任一边设有一个光电传感器，与其相邻的一边设有二个光电传感器；所述的方形基座中间设有呈方形分布的四个竖直音圈装置，所述的四个竖直音圈装置之间设有呈三角分布三个电容传感器；所述的方形载物平台下设有四个竖直磁体固定装置，所述的竖直磁体固定装置下设有竖直永磁体，所述的竖直永磁体置于竖直音圈装置之中；所述的方形载物平台四个边的下方均设有水平激光反射板。
[0007]进一步的，所述的水平音圈装置不接触的套在水平永磁体外组成水平音圈电机；所述的竖直永磁体不接触的置于竖直音圈装置之中构成竖直音圈电机。
[0008]进一步的，所述的水平音圈装置为带颈法兰状，包括第一颈管和第一法兰盘，所述的第一颈管外套有音圈，所述的第一法兰盘一端留有切口，所述的切口上设有用于与方形基座固定的螺丝口。
[0009]进一步的，所述的竖直音圈装置为带颈法兰状，包括第二颈管和第二法兰盘，所述的第二颈管外套有音圈。
[0010]进一步的，所述的光电传感器通过垂直于方形基座的光电传感器固定角铝固定。
[0011]进一步的，所述的音圈由100 Bi直径Imm的漆包铜线绕制而成。
[0012]进一步的，所述的水平永磁体和竖直永磁体采用强磁材料烧结钕铁硼磁铁N50制成。
[0013]进一步的，所述的水平音圈装置和竖直音圈装置为铝制作而成。
[0014]进一步的，还包括A/D采集器、DSP处理器、D/A转换器、压控恒流源；所述的光电传感器和电容传感器组成传感器模块，所述的传感器模块依次与A/D采集器、DSP处理器、D/A转换器、压控恒流源和音圈连接。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有以下特点:
[0016]—种六自由度磁悬浮平台在磁悬浮平台中引入音圈电机技术，音圈电机具有推力均匀，运动平稳，响应快等特点，从而大大提高磁悬浮平台的性能，使得平台的控制精度更高，最小步进减小，同时系统响应频率能够达到IkHz以上。本实用新型在方形基座上固定8个音圈，其中四个分布在方形基座四边，另外四个分布在一对对角，能够实现6个自由度的运动与精确控制。
[0017]本实用新型音圈电机的音圈采用圆柱形骨架，绕之以漆包铜线制成。永磁体采用与音圈对应的圆柱形结构，材料采用烧结钕铁硼磁铁N50，从而获得更大的驱动力，提高平台的负载能力，能够适用更多复杂的工作环境。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的整体示意图；
[0019]图2是本实用新型的方形基座局部结构不意图；
[0020]图3是本实用新型方形载物平台的结构示意图；
[0021]图4是本实用新型的水平磁体固定装置的结构示意图；
[0022]图5是本实用新型的竖直磁体固定装置的结构示意图；
[0023]图6是本实用新型的竖直音圈电机总体结构；
[0024]图7是本实用新型的水平音圈电机总体结构；
[0025]图8是本实用新型的系统框图；
[0026]图中，1-方形基座，2-方形载物平台，3-水平磁体固定装置，4-水平音圈装置，4-1-第一颈管，4-2-第一法兰盘，4-3-切口，5-水平激光反射板，6-竖直音圈装置，6-1-第二颈管，6-2-第二法兰盘，7-光电传感器固定角铝，8-光电传感器，9-电容传感器，10-竖直磁体固定装置，11-水平永磁体，12-竖直永磁体。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0028]如图1，一种六自由度磁悬浮平台，，包括一个方形基座I和一个方形载物平台2，所述的方形载物平台2的一对对角上分别设有一个方形的水平磁体固定装置3，如图4，所述的方形的水平磁体固定装置3向外的相邻两面分别设有水平永磁体11，所述的水平永磁体11外套有固定在方形基座I上的水平音圈装置4，所述的方形基座I任一边设有一个光电传感器8，与其相邻的一边设有二个光电传感器8 ;所述的方形基座I中间设有呈方形分布的四个竖直音圈装置6，如图2，所述的四个竖直音圈装置6之间设有呈三角分布三个电容传感器9 ;所述的方形载物平台2下设有四个竖直磁体固定装置10，如图3和图5，所述的竖直磁体固定装置10下设有竖直永磁体12，所述的竖直永磁体12置于竖直音圈装置6之中；所述的方形载物平台2四个边的下方均设有水平激光反射板5。
[0029]如图7，所述的水平音圈装置4不接触的套在水平永磁体11外组成水平音圈电机；如图6，所述的竖直永磁体12不接触的置于竖直音圈装置6之中构成竖直音圈电机。
[0030]所述的水平音圈装置4为带颈法兰状，包括第一颈管4-1和第一法兰盘4-2，所述的第一颈管4-1外套有音圈，所述的第一法兰盘4-2 —端留有切口 4-3，所述的切口 4-3上设有用于与方形基座I固定的螺丝口。
[0031]所述的竖直音圈装置6为带颈法兰状，包括第二颈管6-1和第二法兰盘6-2，所述的第二颈管6-1外套有音圈。
[0032]所述的光电传感器8通过垂直于方形基座I的光电传感器固定角铝7固定。
[0033]所述的音圈由100匝直径Imm的漆包铜线绕制而成。
[0034]所述的水平永磁体11和竖直永磁体12采用强磁材料烧结钕铁硼磁铁N50制成。
[0035]所述的水平音圈装置4和竖直音圈装置6为铝制作而成。
[0036]上述的硬件连接由相应的零部件连接，零部件都采用2024合金加工而成，并且做表面共阳处理。
[0037]如图8，本六自由度磁悬浮平台包括A/D采集器、DSP处理器、D/A转换器、压控恒流源；所述的光电传感器8和电容传感器9组成传感器模块，所述的传感器模块依次与A/D采集器、DSP处理器、D/A转换器、压控恒流源和音圈连接。
[0038]方形基座I是本平台的支撑，尺寸为200X200X6。方形载物平台2是本平台的工作部件，尺寸为110X110X2。音圈电机组是本系统的动力来源。
[0039]本具体实施中，动力来源为水平永磁体11和竖直永磁体12的磁能与音圈的电能，音圈的绕线两端引出，接于压控恒流源上，通过音圈电机组把电能转化为水平永磁体11和竖直永磁体12的位移量，可驱动方形平台2作六自由度运动。如图8所示，光电传感器8和电容传感器9获得位移信息后，进入A/D采集器，采样结果进入DSP处理器中进行处理，DSP处理器输出信号通过D/A转换器后进入压控恒流源，最终实现驱动音圈运动，实现闭环控制。
[0040]以上所述为本实用新型的最佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种六自由度磁悬浮平台，其特征在于:包括一个方形基座(I)和一个方形载物平台(2)，所述的方形载物平台(2)的一对对角上分别设有一个方形的水平磁体固定装置(3)，所述的方形的水平磁体固定装置(3)向外的相邻两面分别设有水平永磁体(11)，所述的水平永磁体(11)外套有固定在方形基座(I)上的水平音圈装置(4)，所述的方形基座(I)任一边设有一个光电传感器(8 )，与其相邻的一边设有二个光电传感器(8 );所述的方形基座(I)中间设有呈方形分布的四个竖直音圈装置(6)，所述的四个竖直音圈装置之间(6)设有呈三角分布三个电容传感器(9);所述的方形载物平台(2)下设有四个竖直磁体固定装置(10)，所述的竖直磁体固定装置(10)下设有竖直永磁体(12)，所述的竖直永磁体(12)置于竖直音圈装置(6)之中；所述的方形载物平台(2)四个边的下方均设有水平激光反射板(5)02.根据权利要求1所述的一种六自由度磁悬浮平台，其特征在于:所述的水平音圈装置(4)不接触的套在水平永磁体(11)外组成水平音圈电机；所述的竖直永磁体(12)不接触的置于竖直音圈装置(6)之中构成竖直音圈电机。3.根据权利要求1所述的一种六自由度磁悬浮平台，其特征在于:所述的水平音圈装置(4)为带颈法兰状，包括第一颈管(4-1)和第一法兰盘(4-2)，所述的第一颈管(4-1)外套有音圈，所述的第一法兰盘(4-2)—端留有切口(4-3)，所述的切口(4-3)上设有用于与方形基座(I)固定的螺丝口。4.根据权利要求1所述的一种六自由度磁悬浮平台，其特征在于:所述的竖直音圈装置(6)为带颈法兰状，包括第二颈管(6-1)和第二法兰盘(6-2)，所述的第二颈管(6-1)外套有音圈。5.根据权利要求1所述的一种六自由度磁悬浮平台，其特征在于:所述的光电传感器(8)通过垂直于方形基座(I)的光电传感器固定角铝(7)固定。6.根据权利要求3或4所述的一种六自由度磁悬浮平台，其特征在于:所述的音圈由100匝直径Imm的漆包铜线绕制而成。7.根据权利要求1所述的一种六自由度磁悬浮平台，其特征在于:所述的水平永磁体(11)和竖直永磁体(12 )采用强磁材料烧结钕铁硼磁铁N50制成。8.根据权利要求1所述的一种六自由度磁悬浮平台，其特征在于:所述的水平音圈装置(4)和竖直音圈装置(6)为铝制作而成。9.根据权利要求1所述的一种六自由度磁悬浮平台，其特征在于:包括A/D采集器、DSP处理器、D/A转换器、压控恒流源；所述的光电传感器(8 )和电容传感器(9 )组成传感器模块，所述的传感器模块依次与A/D采集器、DSP处理器、D/A转换器、压控恒流源和音圈连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种六自由度磁悬浮平台，本实用新型在磁悬浮平台中引入音圈电机技术，音圈电机具有推力均匀，运动平稳，响应快等特点，从而大大提高磁悬浮平台的性能，使得平台的控制精度更高，最小步进减小，同时系统响应频率能够达到1kHz以上；本实用新型在方形基座上固定8个音圈，其中四个分布在方形基座四边，另外四个分布在一对对角，能够实现6个自由度的运动与精确控制。
【IPC分类】B82Y40/00, B82B3/00
【公开号】CN204778808
【申请号】CN20387780
【发明人】许贤泽, 田震, 李卓, 姚彤彤, 徐逢秋
【申请人】武汉大学
【公开日】11月18日
【申请日】6月8日
