【《某六自由度磁悬浮平台结构设计与定位设计分析案例》1300字】

某六自由度磁悬浮平台结构设计与定位设计分析案例六自由度磁悬浮平台总体设计磁悬浮平台设计原理图2.1磁悬浮平台原理图本六自由度磁悬浮平台采用通电线圈在磁场中会受到力的作用实现，如图2.1所示，竖直方向电磁力与重力平衡实现平台悬浮，利用电磁线圈电流大小的改变实现对磁悬浮平台的控制。磁悬浮平台结构方案图2.2磁悬浮平台结构方案磁悬浮平台的结构方案有如图2.2所示的4种方案：(a)动子在定子上方，磁铁与动子固定在一起，电磁铁与定子固定在一起，利用电磁铁与磁铁间排斥力实现平台的悬浮。(b)动子在定子下方，磁铁与动子固定在一起，电磁铁与定子固定在一起，利用电磁铁与磁铁间吸引力实现平台的悬浮(c)动子在定子上方，磁铁与定子固定在一起，电磁铁与动子固定在一起，利用电磁铁与磁铁间排斥力实现平台的悬浮(d)动子在定子下方，磁铁与定子固定在一起，电磁铁与动子固定在一起，利用电磁铁与磁铁间吸引力实现平台的悬浮六自由度磁悬浮平台总体方案设计理论上上述图2.2提到的4种方案均能实现六自由度磁悬浮平台。但是，在考虑实际需要的情况下，由于磁悬浮平台需要搭载物体作业，因此在磁悬浮平台（动子）的上方尽量不要有遮挡，因此如图所示的方案（b）（d）不适合本文的设计。另外，方案（c）虽然平台上方无遮挡，但是电磁铁与动子固定在一起，因为电磁铁需要外接导线连接，这种外接导线会大大增加平台控制时的控制难度同时又会严重影响平台的控制精度。根据以上几点，本文最终选择如图所示（a）中的方案。六自由度磁悬浮平台主要组成本文六自由度磁悬浮平台的机械结构的设计使用SolidWorks软件完成。SolidWorks软件介绍SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。SolidWorks具有清晰、直观、整齐的用户界面，同时具有方便的草图绘制功能，方便构建几何体的特征。SolidWorks软件能够通过二维草图生成3维零件，其具有强大的3维构建能力，脱离了画图的2维的局限性。主要零件图电磁线圈图2.3电磁线圈本文磁悬浮平台使用的线圈如图2.3所示，线圈由导线绕制而成，线圈具体尺寸在后文的磁力建模部分会详细介绍。磁铁阵列图2.4磁铁阵列本文磁悬浮平台所用的磁铁，由12个单独的磁铁构成一个磁铁阵列，如图2.4所示，磁铁阵列的详细信息将会在磁力建模的部分详细介绍。动子平台图2.5动子平台三视图以及3D视图 如图所示，动子平台由平台和4组磁铁阵列固定而成。如图2.5所示，平台尺寸为200mm×200mm。定子图2.6定子平台 如图所示，定子由定子底座和8个电磁线圈固定组成，在安装电磁线圈得位置都有相应的突起用来固定电磁线圈，如图2.6所示，定子尺寸为300mm×300mm。六自由度磁悬浮平台总体装配图2.7磁悬浮平台装配体六自由度的总装配体如图2.7所示。下方是定子平台与电磁线圈固定在一起，悬浮平台由动子和磁铁阵列固定组合而成。磁悬浮平台定位设计沿X、Y轴的位移量和沿Z轴的旋转量测量沿X、Y轴的位移量和沿Z轴的旋转量测量主要是测量动子平台的侧面位置变化，本文选取利用3个激光位移传感器在动子平台的侧面测量，测量出动子平台的侧面距离激光位移传感器的位置，从而计算出平台的沿X、Y轴的位移量和沿Z轴的旋转量。激光位移传感器的位置放置如图2.8所示。图2.8传感器安装位置沿X、Y轴的旋转量和沿Z轴的位移量测量沿X、Y轴的旋转量和沿Z轴的位移量测量是利用在