磁浮平面电机的建模和驱动优化研究
发布时间：2021-01-29 08:08
近些年来,万物互联的时代离我们越来越近,以大规模集成电路为代表的硬件产业的发展为智能未来奠定了基石。为了我国综合国力的提升和国家安全的维护,必须要自主研发大规模集成电路制造装备。本课题以超精密运动平台光刻机为背景,研究了新一代工件台的替代对象——磁浮平面电机的建模和驱动的换流方法。首先,简单介绍了本次设计的平面电机的基本结构和设计原则,以二维Halbach阵列为磁钢,根据实际条件设计了磁体的拼装形式和尺寸。线圈绕组部分的设计以基于洛伦兹力法则的电机驱动方法为基础确定了尺寸以及排布方式。随后,在电机结构确定的情况下,建立了电磁力与电流的解耦模型。先建立永磁阵列的解析模型,在磁感应强度已知的情况下得到单个线圈在磁场中按照一定摆放方式时的受力模型。根据旋量理论得到整个线圈阵列的受力解耦模型。为了验证模型的精度,将永磁阵列的解析模型和单线圈的受力模型与有限元仿真的结果进行了对比。最后,针对磁浮平面电机的过驱动结构设计了相应的换流算法。以减少线圈的热功耗为目标,先针对单个位置,提出了基于梯度下降法和基于启发式优化算法的线圈换流方法。然后以S曲线作为线圈连续轨迹换流的实现目标,提出了基于范数的换流...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Halbach排布的磁场特性示意图
图 3- 7 Halbach 永磁阵列 3D 效果图接下来是网格的剖分，这关系到精度和时间的一个平衡。经过综合考虑，每类磁体为 17mm，需要保证每个磁体至少能分到 3 个以上的网格，基于这种，最终选取的网格类型为 Inside Seletion，以每个子单元的长度作为限制量， 3mm 为最大网格长度，进行网格剖分。最终得到的剖分结果如图 3-8 所示。
接下来是网格的剖分，这关系到精度和时间的一个平衡。经过综合考虑，每Ⅰ类磁体为 17mm，需要保证每个磁体至少能分到 3 个以上的网格，基于这种虑，最终选取的网格类型为 Inside Seletion，以每个子单元的长度作为限制量，定 3mm 为最大网格长度，进行网格剖分。最终得到的剖分结果如图 3-8 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于等效磁荷法的永磁电机Halbach阵列磁极磁场分析[J]. 白英杰,庄圣贤,李晓龙,周娟. 磁性材料及器件. 2016(03)
[2]周鸿祎:网络黑暗势力将目标逐步转至移动终端[J]. 周鸿祎. 计算机光盘软件与应用. 2014(20)
[3]高性能永磁同步平面电机及其关键技术发展综述[J]. 寇宝泉,张鲁,邢丰,李立毅,张赫. 中国电机工程学报. 2013(09)
[4]微机械加工技术的现状及其发展趋势(下)[J]. 荣烈润. 机电一体化. 2007(06)
[5]集成电路设计与硅设计链概述[J]. 陈春章,艾霞,李青青. 中国集成电路. 2004(12)
博士论文
[1]动圈式磁悬浮永磁平面电机设计与控制研究[D]. 张新华.江苏大学 2017
[2]表面等离子体超分辨光刻装置关键技术研究[D]. 刘明刚.中国科学院光电技术研究所 2017
[3]多自由度磁悬浮微动台的基础研究[D]. 张赫.哈尔滨工业大学 2014
[4]动圈式磁浮平面电机电磁结构设计与优化研究[D]. 彭俊荣.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]积分和二阶滑模控制在光刻机双工件台系统中的应用[D]. 张常江.哈尔滨工业大学 2016
[2]动圈式磁悬浮永磁平面电机优化设计与运动控制[D]. 骆浩.江苏大学 2016
[3]多电机系统协同控制研究[D]. 高德超.济南大学 2015
[4]六自由度磁浮电机建模及控制研究[D]. 史新妍.哈尔滨工业大学 2014
[5]光刻机掩模台六自由度解耦仿真及宏动轨迹规划[D]. 潘昌瑞.哈尔滨工业大学 2014
[6]动磁钢式磁悬浮平面电机的设计与建模研究[D]. 张磊.哈尔滨工业大学 2014
[7]光刻机双工件台轨迹规划算法研究[D]. 李聪.哈尔滨工业大学 2013
[8]高精度平面电机性能参数测试方法研究[D]. 王文祝.中南大学 2013
[9]磁悬浮平面电机建模与运动控制研究[D]. 姜恩泽.清华大学 2012
本文编号：3006566
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Halbach排布的磁场特性示意图
图 3- 7 Halbach 永磁阵列 3D 效果图接下来是网格的剖分，这关系到精度和时间的一个平衡。经过综合考虑，每类磁体为 17mm，需要保证每个磁体至少能分到 3 个以上的网格，基于这种，最终选取的网格类型为 Inside Seletion，以每个子单元的长度作为限制量， 3mm 为最大网格长度，进行网格剖分。最终得到的剖分结果如图 3-8 所示。
接下来是网格的剖分，这关系到精度和时间的一个平衡。经过综合考虑，每Ⅰ类磁体为 17mm，需要保证每个磁体至少能分到 3 个以上的网格，基于这种虑，最终选取的网格类型为 Inside Seletion，以每个子单元的长度作为限制量，定 3mm 为最大网格长度，进行网格剖分。最终得到的剖分结果如图 3-8 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于等效磁荷法的永磁电机Halbach阵列磁极磁场分析[J]. 白英杰,庄圣贤,李晓龙,周娟. 磁性材料及器件. 2016(03)
[2]周鸿祎:网络黑暗势力将目标逐步转至移动终端[J]. 周鸿祎. 计算机光盘软件与应用. 2014(20)
[3]高性能永磁同步平面电机及其关键技术发展综述[J]. 寇宝泉,张鲁,邢丰,李立毅,张赫. 中国电机工程学报. 2013(09)
[4]微机械加工技术的现状及其发展趋势(下)[J]. 荣烈润. 机电一体化. 2007(06)
[5]集成电路设计与硅设计链概述[J]. 陈春章,艾霞,李青青. 中国集成电路. 2004(12)
博士论文
[1]动圈式磁悬浮永磁平面电机设计与控制研究[D]. 张新华.江苏大学 2017
[2]表面等离子体超分辨光刻装置关键技术研究[D]. 刘明刚.中国科学院光电技术研究所 2017
[3]多自由度磁悬浮微动台的基础研究[D]. 张赫.哈尔滨工业大学 2014
[4]动圈式磁浮平面电机电磁结构设计与优化研究[D]. 彭俊荣.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]积分和二阶滑模控制在光刻机双工件台系统中的应用[D]. 张常江.哈尔滨工业大学 2016
[2]动圈式磁悬浮永磁平面电机优化设计与运动控制[D]. 骆浩.江苏大学 2016
[3]多电机系统协同控制研究[D]. 高德超.济南大学 2015
[4]六自由度磁浮电机建模及控制研究[D]. 史新妍.哈尔滨工业大学 2014
[5]光刻机掩模台六自由度解耦仿真及宏动轨迹规划[D]. 潘昌瑞.哈尔滨工业大学 2014
[6]动磁钢式磁悬浮平面电机的设计与建模研究[D]. 张磊.哈尔滨工业大学 2014
[7]光刻机双工件台轨迹规划算法研究[D]. 李聪.哈尔滨工业大学 2013
[8]高精度平面电机性能参数测试方法研究[D]. 王文祝.中南大学 2013
[9]磁悬浮平面电机建模与运动控制研究[D]. 姜恩泽.清华大学 2012
本文编号：3006566
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3006566.html
