大行程磁浮運(yùn)動臺是一種新興的多自由度運(yùn)動平臺,是支撐集成電路制造裝備、納米精度加工機(jī)床等高端制造裝備發(fā)展的核心部件。它通過永磁陣列、線圈陣列間的洛侖茲力直接實(shí)現(xiàn)垂向支承及水平向大行程運(yùn)動,相對由多級一維運(yùn)動疊加實(shí)現(xiàn)高維運(yùn)動的傳統(tǒng)方式,能夠獲得更高的動態(tài)響應(yīng)性能和運(yùn)動精度。隨著加工精度與生產(chǎn)效率需求的持續(xù)提升,運(yùn)動臺對推力及其波動特性的要求更加苛刻。本文圍繞永磁陣列磁場建模及諧波特性分析、線圈電磁力/力矩建模及推力波動分析、永磁陣列新構(gòu)型及電磁結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)展開系統(tǒng)研究,為高性能大行程磁浮運(yùn)動臺的研制提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。本文首先分析了永磁陣列解析建模方法的特點(diǎn),采用等效磁荷法計(jì)算了永磁陣列的邊緣磁場,利用傅里葉級數(shù)分析法建立了永磁陣列磁場的諧波模型,分析了永磁陣列結(jié)構(gòu)參數(shù)對磁場基波幅值以及高階諧波占比的影響,為永磁陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供思路。基于磁場諧波模型和洛倫茲力體積分法,利用線圈矩形簡化模型推導(dǎo)了線圈電磁力和力矩表達(dá)式,分析了線圈尺寸及安裝角度對水平推力解耦的影響,討論了極坐標(biāo)系下的線圈圓角精確解析建模;建立了磁場高階諧波導(dǎo)致的推力波動模型,得出了可有效抑制推力波動的線圈長度與磁極距... 

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源、背景和意義
    1.2 大行程磁浮運(yùn)動臺的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 目前研究中存在的問題
    1.4 本文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
2 磁浮運(yùn)動臺永磁陣列的磁場建模
    2.1 引言
    2.2 永磁陣列等效磁荷法建模及邊緣磁場計(jì)算
    2.3 永磁陣列傅里葉級數(shù)法建模及諧波分析
    2.4 永磁陣列參數(shù)對磁場性能的影響分析
    2.5 本章小結(jié)
3 磁浮運(yùn)動臺線圈電磁力/力矩建模
    3.1 引言
    3.2 基于線圈簡化模型的電磁力/力矩建模
    3.3 線圈圓角建模與分析
    3.4 線圈參數(shù)對推力波動的影響分析
    3.5 本章小結(jié)
4 磁浮運(yùn)動臺永磁陣列構(gòu)型及設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 面向動圈式運(yùn)動臺的高磁通永磁陣列新構(gòu)型及設(shè)計(jì)
    4.3 面向動鐵式運(yùn)動臺的輕量化永磁陣列新構(gòu)型及設(shè)計(jì)
    4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
5 磁浮運(yùn)動臺電磁結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)
    5.1 引言
    5.2 DQ分解方案的電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.3 直接解耦方案的電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.4 電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文內(nèi)容總結(jié)
    6.2 本文創(chuàng)新之處
    6.3 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 作者在攻讀博士學(xué)位期間的論文及專利


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]矩形永磁體三維磁場空間分布研究[D]. 劉宏娟.北京工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3679051