【摘 要】
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超精密定位技术是国家制造业发展的关键技术之一,在军事科技、航空航天和医疗生物等领域得到广泛的应用。因此,提高超精密定位技术对于发展国家的高端装备制造具有至关重要的作用。针对传统驱动器难以兼具高精度和大行程特性的问题,依据超磁致伸缩驱动器高精度特性和音圈电机大行程特性,提出了一种大行程、高精度的同轴集成式宏微驱动器,并在此基础上增加对磁场、输出力以及温度场等方面的研究。主要的研究内容如下:（1）同轴
【基金项目】
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安徽省自然科学基金项目“高速高精度宏微复合驱动器的同轴集成与抑振控制机理研究”（项目编号:2008085QE214）
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超精密定位技术是国家制造业发展的关键技术之一,在军事科技、航空航天和医疗生物等领域得到广泛的应用。因此,提高超精密定位技术对于发展国家的高端装备制造具有至关重要的作用。针对传统驱动器难以兼具高精度和大行程特性的问题,依据超磁致伸缩驱动器高精度特性和音圈电机大行程特性,提出了一种大行程、高精度的同轴集成式宏微驱动器,并在此基础上增加对磁场、输出力以及温度场等方面的研究。主要的研究内容如下:（1）同轴集成式宏微驱动器主要由音圈电机代表的宏动和超磁致伸缩驱动器代表的微动两部分组成。在此基础上,从超磁致伸缩棒、微动线圈、微动磁轭、永磁体、宏动线圈和宏动磁轭等结构出发,对整体结构进行了由内向外的设计与选材,确定了同轴集成式宏微驱动器结构设计方案,并阐述了其工作原理。（2）为提高同轴集成式宏微驱动器的输出特性,在电磁场数值理论分析的基础上,建立了同轴集成式宏微驱动器的宏微磁场模型以及边界条件,采用COMSOL软件对宏动结构和微动结构进行磁场仿真,得到磁力线分布、磁场强度以及磁场干扰率,验证了在宏微交叉磁场作用下驱动器正常工作的可行性。（3）为进一步优化同轴集成式宏微驱动器的输出特性,对微动结构和宏动结构进行了优化。针对微动结构的磁场强度以及磁场均匀度不高的问题,优化了微动结构的导磁块尺寸和磁轭相对导磁率大小,得到了最佳的尺寸和参数。针对宏动结构的宏动力大小的波动程度问题,改进优化了永磁体、线圈和气隙的尺寸,并通过正交试验的方法得到宏动部分的永磁体、线圈和气隙的最佳尺寸。在结构优化后,宏微驱动器各个部分都处于最佳的输出状态。（4）考虑宏微驱动器在高频驱动下的磁滞损耗、线圈损耗以及涡流损耗所产生的热量对输出性能的影响,开展了同轴集成式宏微驱动器的温度特性研究。研究了驱动器在高频电流下的温度场分布情况,得出了不同电流大小和频率下驱动器内部温升的变化规律。为降低温度对驱动器的影响,增加了强制水冷装置,通过调节水冷线圈的流速大小,确定了流速对驱动器温度变化的影响,得到最佳的水冷流速,为保证驱动器的稳定输出提供了保障。图[67]表[11]参[72]
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