面向精密主动减振洛仑兹电机及其驱动器的研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonLorentzMotorandDriveforUltra-PrecisionVibrationIsolationSystemCandidate:WangShiboMajor:MechatronicsEngineeringSupervisor:ProfessorChenXuedongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,

2、Hubei430074,P.R.ChinaDecember,2011独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学

3、可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月华华华华中中中中科科科科技技技技大大大大学学学学硕硕硕硕士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文摘摘摘要要要洛仑兹电机是一种以洛仑兹力直接驱动的永磁直流作动器，具有结构简单、动态响应快、线性性好等特点，被广泛地用作精密直线运动的驱动装置，如光刻机微运动工作台的驱动电机、精密主动减振器的作动器等。洛仑兹电机通过驱动电流控制

4、电机阻尼力的大小和方向。论文针对一种用于IC制造装备的超精密主动减振器，设计了用于主动减振器的洛仑兹电机及其驱动器。首先，本文简要阐述了洛仑兹电机的工作原理和特点，计算出了电机的推力常数、电感和电阻等参数。在参数计算的基础上，自行设计了一套推力常数为68N/A的洛仑兹电机其次，详细介绍了洛仑兹电机驱动器的硬件设计，包括电流调节器电路、桥式功率转换电路、电流反馈电路、保护电路和补偿电路的设计，绘制了驱动器的印制电路板，建立了驱动器的数学模型。研制出了驱动带宽至少为3kHz，电流控制精度达0.1mA，电流纹波小于1mA的高性能洛仑兹电机驱动器。最后，设计出了洛仑兹

5、电机测试平台，分别对电机的动态性能和静态性能进行了测试。从振动传递率测试结果中得到，与被动减振相比，加入洛仑兹电机主动控制后的减振系统的共振点处的传递率从15dB衰减到了-7dB。该洛仑兹电机及其驱动器已经成功地应用到了超精密主动减振器中，并取得了良好的效果。关键词关键词：关键词：：：洛仑兹电机电机驱动器数学模型性能测试I华华华华中中中中科科科科技技技技大大大大学学学学硕硕硕硕士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文AbstractLorentzforcemotorisakindofpermanentmagnetDCactuator.Ithasthefeatu

6、resofsimplestructure,fastdynamicresponse,linearityandhasbeenwidelyusedasaprecisionlinearmotiondrivedevicessuchaslightmicro-motionmachinecarvedtabledrivemotor,precisionactivedamperactuatorsandsoon.LorentzmotordrivedirectlyaffectstheLorentzmotordynamicandstaticperformancebycontrolling

7、themotorcurrentwhichdecidesthemagnitudeanddirectionoftheLorentzforce.ThispaperdesignedaLorentzmotoranddriverusedforactivevibrationcontrolinultra-precisionactiveabsorberswhicharealwaysappliedintheICmanufacturingequipments.Firstly,thispaperillustratedtheoperatingprincipleandcharacteri

8、sticsofLorentzmotor