單體電磁永磁混合結構排斥力的試驗研究.pdf

1、隨著半導體產(chǎn)品的發(fā)展，對半導體超精密加工平臺的要求更加迫切，人們不斷探索超精密加工平臺的控制方法。氣懸浮精密加工平臺雖有很多優(yōu)點，但系統(tǒng)設備復雜、剛度小、承載能力低、加工精度只能達到幾十納米，對于更高精度要求的半導體器件，氣懸浮加工平臺目前還達不到。本論文課題研究的電磁永磁混合結構結合了電磁體和永磁體二者的特點，能夠起到純電磁鐵懸浮系統(tǒng)所不能達到的效果。在混合結構中永磁體產(chǎn)生的磁場起主導作用，通入線圈中電流產(chǎn)生的磁場起一個微調作用。因此

2、，在產(chǎn)生相同懸浮力的情況下，混合結構比純電磁結構需要的電流較小，工作穩(wěn)定性和安全性更高。電磁永磁混合結構克服了氣懸浮技術的不足，可以進一步提高了在半導體超精密加工方面的精度。
　　 為了確定影響懸浮排斥力的主要因素，以及各因素間的定量關系。本論文基于電磁場理論的磁路計算原則，推導出計算懸浮排斥力的理論公式。通過ANSYS對單體電磁永磁混合結構進行有限元分析和仿真，直觀地觀察磁力線、磁流密度和磁場密度的分布情況。通過對電流、懸浮間

3、距、永磁體的高度和直徑、線圈的匝數(shù)和高度進行正交試驗，找出影響排斥力的最優(yōu)組合因子順序，為進一步的試驗提供了基礎數(shù)據(jù)。通過改變電流的變化，從而改變排斥力的大小，最終改變懸浮間距的大小，使懸浮體重新處于一個新的平衡。
　　 通過對單因子模型的模擬數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)分析表明，線圈電流變化對排斥力的影響呈線性關系，對懸浮間距的影響同樣呈線性關系。盡管懸浮排斥力和懸浮間距隨線圈電流變化較小，但這種微調作用正是超精密加工平臺控制中所需要的，該