近些年來,萬物互聯(lián)的時代離我們越來越近,以大規(guī)模集成電路為代表的硬件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為智能未來奠定了基石。為了我國綜合國力的提升和國家安全的維護,必須要自主研發(fā)大規(guī)模集成電路制造裝備。本課題以超精密運動平臺光刻機為背景,研究了新一代工件臺的替代對象——磁浮平面電機的建模和驅動的換流方法。首先,簡單介紹了本次設計的平面電機的基本結構和設計原則,以二維Halbach陣列為磁鋼,根據(jù)實際條件設計了磁體的拼裝形式和尺寸。線圈繞組部分的設計以基于洛倫茲力法則的電機驅動方法為基礎確定了尺寸以及排布方式。隨后,在電機結構確定的情況下,建立了電磁力與電流的解耦模型。先建立永磁陣列的解析模型,在磁感應強度已知的情況下得到單個線圈在磁場中按照一定擺放方式時的受力模型。根據(jù)旋量理論得到整個線圈陣列的受力解耦模型。為了驗證模型的精度,將永磁陣列的解析模型和單線圈的受力模型與有限元仿真的結果進行了對比。最后,針對磁浮平面電機的過驅動結構設計了相應的換流算法。以減少線圈的熱功耗為目標,先針對單個位置,提出了基于梯度下降法和基于啟發(fā)式優(yōu)化算法的線圈換流方法。然后以S曲線作為線圈連續(xù)軌跡換流的實現(xiàn)目標,提出了基于范數(shù)的換流... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Halbach排布的磁場特性示意圖

圖 3- 7 Halbach 永磁陣列 3D 效果圖接下來是網(wǎng)格的剖分，這關系到精度和時間的一個平衡。經(jīng)過綜合考慮，每類磁體為 17mm，需要保證每個磁體至少能分到 3 個以上的網(wǎng)格，基于這種，最終選取的網(wǎng)格類型為 Inside Seletion，以每個子單元的長度作為限制量， 3mm 為最大網(wǎng)格長度，進行網(wǎng)格剖分。最終得到的剖分結果如圖 3-8 所示。

接下來是網(wǎng)格的剖分，這關系到精度和時間的一個平衡。經(jīng)過綜合考慮，每Ⅰ類磁體為 17mm，需要保證每個磁體至少能分到 3 個以上的網(wǎng)格，基于這種慮，最終選取的網(wǎng)格類型為 Inside Seletion，以每個子單元的長度作為限制量，定 3mm 為最大網(wǎng)格長度，進行網(wǎng)格剖分。最終得到的剖分結果如圖 3-8 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于等效磁荷法的永磁電機Halbach陣列磁極磁場分析[J]. 白英杰,莊圣賢,李曉龍,周娟.  磁性材料及器件. 2016(03)
[2]周鴻祎:網(wǎng)絡黑暗勢力將目標逐步轉至移動終端[J]. 周鴻祎.  計算機光盤軟件與應用. 2014(20)
[3]高性能永磁同步平面電機及其關鍵技術發(fā)展綜述[J]. 寇寶泉,張魯,邢豐,李立毅,張赫.  中國電機工程學報. 2013(09)
[4]微機械加工技術的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(下)[J]. 榮烈潤.  機電一體化. 2007(06)
[5]集成電路設計與硅設計鏈概述[J]. 陳春章,艾霞,李青青.  中國集成電路. 2004(12)

博士論文
[1]動圈式磁懸浮永磁平面電機設計與控制研究[D]. 張新華.江蘇大學 2017
[2]表面等離子體超分辨光刻裝置關鍵技術研究[D]. 劉明剛.中國科學院光電技術研究所 2017
[3]多自由度磁懸浮微動臺的基礎研究[D]. 張赫.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[4]動圈式磁浮平面電機電磁結構設計與優(yōu)化研究[D]. 彭俊榮.華中科技大學 2013

碩士論文
[1]積分和二階滑�？刂圃诠饪虣C雙工件臺系統(tǒng)中的應用[D]. 張常江.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]動圈式磁懸浮永磁平面電機優(yōu)化設計與運動控制[D]. 駱浩.江蘇大學 2016
[3]多電機系統(tǒng)協(xié)同控制研究[D]. 高德超.濟南大學 2015
[4]六自由度磁浮電機建模及控制研究[D]. 史新妍.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[5]光刻機掩模臺六自由度解耦仿真及宏動軌跡規(guī)劃[D]. 潘昌瑞.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[6]動磁鋼式磁懸浮平面電機的設計與建模研究[D]. 張磊.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[7]光刻機雙工件臺軌跡規(guī)劃算法研究[D]. 李聰.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[8]高精度平面電機性能參數(shù)測試方法研究[D]. 王文祝.中南大學 2013
[9]磁懸浮平面電機建模與運動控制研究[D]. 姜恩澤.清華大學 2012



本文編號：3006566