节能型永磁悬浮传送系统的实现机理与特性研究

发布时间：2020-05-20 09:40

【摘要】：随着芯片与生物技术的蓬勃发展,对半导体加工和生物实验的作业空间提出了更高的洁净度和恒温要求,而在配有持续高成本运行除尘及温控设备的无尘作业空间中,目前实际使用的传送系统大多为机械手、AGV小车、防尘传送设备等机械装置,这类传送设备在使用过程中都有机械接触和摩擦,因此会产生油污和金属。永磁悬浮技术具有无机械摩擦、低发热、低能耗、无需润滑等优势,可有效解决摩擦、油污、粉尘等问题,为理想的无尘传送装备实现提供了一种切实可行的技术方法。本文利用永磁悬浮与永磁非接触传动的技术优势,提出一种节能型永磁悬浮传送系统,该系统采用可控磁路式永磁悬浮力控制方式,实现传送装置的无接触支撑,采用永磁诱导直线驱动方式实现传送装置的无接触前进驱动。首先,基于可控磁路式永磁悬浮结构及四点支撑原理,探讨节能型永磁悬浮传送系统的无接触悬浮实现机理;基于无接触前进驱动结构,分析永磁诱导直线驱动的实现机理。其次,建立单自由度永磁悬浮支撑机构及四点悬浮式永磁悬浮车的数学模型,结合有限元模型和验证实验,深入分析悬浮支撑机构的力学特性和结构参数对力学性能的影响规律;建立永磁诱导无接触直线驱动系统单齿诱导力学模型、系统的全齿力学模型及永磁驱动轮的扭矩模型。再次,搭建单自由度永磁悬浮实验平台,设计LQR控制器、鲁棒控制器,进而提出并设计一种基于系统永磁悬浮力特性及防吸附防跌落要求的防吸附防跌落控制器,分别进行悬浮控制特性的仿真与实验研究,对比分析各种控制方法的控制特性;针对四点无接触支撑的永磁悬浮车设计串级控制器,仿真分析其悬浮特性;基于永磁诱导无接触直线驱动系统数学模型,结合有限元分析与实验验证,研究永磁无接触直线驱动系统的静力学特性,并分析永磁诱导直线驱动系统的动力学特性及驱动稳定性。最后,基于系统实现机理与数学模型,分析节能型永磁悬浮传送系统的节能特性;设计等效电磁悬浮实验装置,进行悬浮能耗对比实验,验证永磁悬浮传送系统的节能特性。本文的研究成果将为无尘传送领域提供一种全新的非接触传送技术,实现节能运行,降低传送系统功耗与设备发热率,实现无尘运行,降低环境粉尘率,少温控和除尘设备的运行时间,实现恒温无尘工作空间的节能环保运行,将对我国芯片与生物技术的快速发展有重要的促进作用。
【图文】：

FPD）制造中。日本昕芙旎雅株式会社开发了如图1.3所示的水平多关节无尘传送机器人、如图1.5所示的晶圆传送盒和如图1.6所示的晶圆用低真空搬运机器人，，并将其用于半导体生产中。

晶圆用低真空搬运机器人Fig.1.6Wafersmovingrobotinlowvacuum
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH22

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本文编号：2672425