本文關鍵詞：磁懸浮平臺的平面線圈直線電機電磁結構研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著納米制造技術研究的發(fā)展,需要一種通用的可用于納米加工、測量以及裝配的納米制造平臺。大行程、高精度、小體積的納米級定位平臺是近年來國內(nèi)外相關研究單位的研究重點。而永磁直線電機作為磁懸浮定位平臺的驅動部件,其驅動穩(wěn)定性和平面精度是磁懸浮平臺能否實現(xiàn)其功能的重要因素。本文旨在通過改善永磁陣列的氣隙磁場的正弦性和平面線圈的平面度達到直線電機性能優(yōu)化的目的。首先對磁懸浮平臺的直線電機的動子永磁陣列進行了分析,采用凸型截面的永磁塊構成HALBACH永磁陣列,并對其進行理論分析和有限元仿真,對其在磁場正弦性上的改善進行驗證。根據(jù)課題的要求,在選定工作平面的前提下,對磁塊的尺寸進行了優(yōu)化,并完成永磁陣列的組裝。其次對磁懸浮平臺的直線電機的定子平面線圈進行了分析,提出了單層繞組方式的平面線圈,提高了電機在垂直方向的精度。利用有限元方法對線圈進行電磁力的分析,結合實際需要,構建了電機的電磁結構。采用線切割形式完成了平面線圈最后的加工和裝配,極大程度的改善了平面線圈的平面度和簡化了線圈的制作工藝。此外,對直線電機的驅動方式進行了研究,采用每相線圈獨立驅動的方式,避免了線圈間的相互影響。根據(jù)實際要求采用磁耦隔離芯片,數(shù)模轉換芯片和功率放大芯片,進行了驅動電路的設計和驅動電路板的實物制作。最后,完成了整個直線電機系統(tǒng)的搭建,并進行了相關仿真和實驗。
【關鍵詞】：磁懸浮平臺 直線電機 永磁陣列 平面線圈 驅動
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM359.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 研究背景及選題意義10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 選題意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-20
• 1.2.1 高精度定位平臺的驅動方式研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 平面線圈直線電機研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.3 直線電機的永磁陣列研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及安排20-23
• 第2章 直線電機的動子永磁陣列研究23-40
• 2.1 直線電機動子材料23-25
• 2.1.1 電機常用的永磁材料23
• 2.1.2 永磁材料的主要性能參數(shù)23-24
• 2.1.3 釹鐵硼永磁材料的優(yōu)點24-25
• 2.2 凸型HALBACH永磁陣列的磁場解析計算25-32
• 2.2.1 HALBACH永磁陣列簡介25-26
• 2.2.2 凸型HALBACH永磁陣列的磁場解析建模26-32
• 2.3 凸型HALBACH永磁陣列的尺寸設計32-35
• 2.4 凸型HALBACH永磁陣列的磁場有限元分析35-38
• 2.4.1 凸型永磁陣列磁場解析解與仿真解對比35-37
• 2.4.2 凸型永磁陣列與矩形永磁陣列的磁場對比37-38
• 2.5 本章小結38-40
• 第3章 直線電機的定子平面線圈研究40-56
• 3.1 平面線圈的繞組方式及材料選擇40-43
• 3.1.1 平面線圈繞組方式40-42
• 3.1.2 平面線圈的材料選擇42-43
• 3.2 平面線圈的繞組磁場理論分析43-47
• 3.2.1 平面線圈的邊界磁矢勢分析43-45
• 3.2.2 平面線圈的電磁力理論分析45-47
• 3.3 平面線圈的參數(shù)確定47-51
• 3.4 線圈的工藝裝配研究51-54
• 3.4.1 線切割的簡介51
• 3.4.2 線圈的工藝加工制作51-53
• 3.4.3 平面線圈的平面度測量53-54
• 3.5 本章小結54-56
• 第4章 直線電機的驅動控制研究56-72
• 4.1 空間電壓脈寬調(diào)制技術及其原理56-60
• 4.2 磁懸浮平臺的永磁直線電機控制研究60-63
• 4.2.1 控制器的需求分析及設計方案60-61
• 4.2.2 DSP的選型61-62
• 4.2.3 FPGA的選型62-63
• 4.3 磁懸浮平臺的平面線圈直線電機驅動研究63-70
• 4.3.1 驅動方式的選擇63
• 4.3.2 驅動電路及器件63-70
• 4.4 本章小結70-72
• 第5章 實驗裝置及實驗分析72-78
• 5.1 直線電機的實驗平臺72-74
• 5.1.1 直線電機的機械結構72-73
• 5.1.2 驅動電路板的制作73
• 5.1.3 直線電機的驅動控制系統(tǒng)搭建73-74
• 5.2 平面線圈的變形熱仿真74-75
• 5.3 驅動電流測試75-76
• 5.4 電路輸出信號測試76-77
• 5.5 本章總結77-78
• 第6章 總結78-80
• 參考文獻80-84
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單84-86
• 致謝86

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