磁場同步跟隨式電磁懸浮微驅(qū)動器理論分析與建模研究.pdf

1、本論文依托于國家自然科學(xué)基金項目(N0.60575055)《面向微操作的電磁懸浮式空間微運動方法及其理論研究》，提出一種新型的基于磁場同步跟隨原理的電磁懸浮式微驅(qū)動器方案，通過理論分析、參數(shù)化有限元分析和實驗驗證，旨在構(gòu)建一種大范圍高精度、多自由度和快速響應(yīng)的電磁懸浮式微驅(qū)動器空間微運動新方法，并建立實施該方法的理論體系。 本論文提出一種新型的電磁懸浮式微驅(qū)動器設(shè)計方案，介紹磁場同步跟隨原理的應(yīng)用、實現(xiàn)方法，以及運動過程中傾斜姿

2、態(tài)動態(tài)補償?shù)姆椒?。?yīng)用復(fù)數(shù)傅立葉級數(shù)表示法、矢量磁位法和麥克斯韋張量法，建立電磁懸浮式微驅(qū)動器特征參數(shù)懸浮驅(qū)動力的數(shù)學(xué)模型。通過對懸浮驅(qū)動力敏感因素，包括模型尺寸、電流強度和氣隙高度進行分析，論證微驅(qū)動器設(shè)計方案的可行性。最后探討一種電磁懸浮式微驅(qū)動器的優(yōu)化設(shè)計方案，即永磁陣列采用兩個45°旋轉(zhuǎn)角型Halbach陣列正交矢量合成，單位周期性能提升超過6％。 為證明理論分析的準(zhǔn)確性，采用電磁場有限元軟件AnsoftMaxwell3

3、D建立電磁懸浮式微驅(qū)動器定解模型和參數(shù)化模型，參數(shù)化模型執(zhí)行關(guān)于氣隙高度和電流強度的單一因素參數(shù)化有限元分析，以及聯(lián)合參數(shù)化有限元分析，最后對參數(shù)化有限元分析結(jié)果進行擬和分析，得到電磁懸浮式微驅(qū)動器有限元特征參數(shù)關(guān)系曲線，驗證了理論分析的正確性。 本論文完成電磁懸浮式微驅(qū)動器的懸浮體在空載和不同載重情況下的特征參數(shù)標(biāo)定實驗，得到了電流強度、氣隙高度、懸浮驅(qū)動力之間的關(guān)系曲線。根據(jù)懸浮驅(qū)動力的兩個敏感參數(shù)的相互獨立性，非線性擬和實