(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210678238.4 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 街道八一路2 99号 (72)发明人 许贤泽　蒋宇飞　徐逢秋　郑通　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 许莲英 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01)G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种磁悬浮工作台结构尺寸 参数确定方法 (57)摘要 本发明提出了一种磁悬浮工作台结构尺寸 参数确定方法。 确定待优化变量， 所述的优化变 量包括： 磁悬浮工作台的待优化结构参数、 磁悬 浮工作台的优化约束条件； 基于磁场模型构建磁 悬浮工作台磁力数值模型； 对多个优化目标如减 小质量， 功耗， 提高效率， 减小刚度等， 进行归一 化后进行合并， 形成复合优化目标函数， 复合优 化目标函数中的有关磁力计算部分则基于建立 的磁悬浮工作台的整体磁力数值模 型进行求解。 本发明优点在于， 将多目标智能优化方法与磁悬 浮工作台可并行化数值电磁模型相结合， 从而获 得一种具有良好通用性的磁悬浮工作台结构尺 寸选择方法， 提高了磁悬浮工作台结构参数优化 效率以及优化结果的准确性。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115130237 A 2022.09.30 CN 115130237 A 1.磁悬浮工作台结构尺寸 参数确定方法,其特 征在于： 步骤1： 确定待优化变量， 所述的优化变量包括： 磁悬浮工作台的待优化结构参数、 磁悬 浮工作台的优化约束条件； 所述步骤1具体为： 根据电机预设的待优化结构参数和剩余固定结构参数值， 对磁悬浮电机 中的每一块永 磁体产生的磁场进行数值建模， 将全部磁体的数值建模结果叠加， 得到磁悬浮工作台的整 体磁场模型； 步骤2： 基于磁场模型构建磁悬浮工作台磁力数值模型； 所述步骤2具体为： 磁悬浮电机的磁力模型为磁悬浮电机的每个线 圈所受的磁力的叠加结果， 计算磁悬浮 工作台中每个线圈所受洛伦茨力， 对每个线圈建立磁力数值模型， 将全部线圈的磁力模型 叠加获得磁悬浮工作台的整体 磁力数值模型； 步骤3： 对多个优化目标如减小质量， 功耗， 提高效率， 减小刚度等， 进行归一化后进行 合并， 形成复合优化 目标函数， 复合优化 目标函数中的有关磁力计算部分则基于建立的磁 悬浮工作台的整体 磁力数值模型进行求 解； 步骤4： 将复合优化目标函数中磁悬浮工作台的整体磁力数值模型根据其叠加形式进 行并行化处理， 形成并行化结构， 然后 将该复合优化目标函数与智能优化算法相结合， 在预 设的最小悬浮力的、 结构范围等优化约束条件内搜索并获得最优磁悬浮工作台结构参数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115130237 A 2一种磁悬浮工作台结构尺寸参数确定方 法 技术领域 [0001]本发明属于磁悬浮工作台领域， 特别是涉及一种磁悬浮工作台结构尺寸参数确定 方法。 背景技术 [0002]磁悬浮工作台作为一种新型的驱动元件， 在过去几十年中得到了广泛的研究和发 展。 磁悬浮工作台无需机械导轨支撑， 可以直接实现大行程的二 维平面驱动， 极大简化了机 械运动结构， 且体积小、 质量轻， 可实现高速运动。 此外， 由于无需机械或气浮支撑， 可在真 空条件下实现精密运动。 这些优势使其在半导体光刻系统和其他高精度工业领域有着广泛 的应用前 景。 [0003]半导体光刻等高精度制造领域对功耗和散热有着严格的要求。 选择合适的电磁结 构参数可以有效地降低功 耗， 提高电机效率。 此外， 在加工过程中， 尤其是接触式操作时， 为 确保工作台的稳定性， 磁悬浮系统应具有较高的结构静刚度特性， 同时， 为提高系统的动刚 度特性， 需要运动执行器能够输出足够磁力补偿负载的变化。 执行器结构参数 的改变会影 响系统运动范围内结构静刚度和输出磁力上限。 选择合适的结构参数是获得高性能的基本 条件， 同时亦可减轻控制系统的负担， 降低磁悬浮工作台的制作成本。 因此， 如何对磁悬浮 工作台的结构参数进行优化， 以获得具有最佳运动性能和成本的磁悬浮工作台， 提高产品 竞争力是磁悬浮电机研究中迫在眉睫的任务。 [0004]但是， 由于磁悬浮工作台结构的特殊性， 针对传统电机 的优化方法不适用于磁悬 浮工作台。 目前国内的磁悬浮电机结构优化方法仍停留在针对单个优化 目标的优化， 或针 对多个优化 目标， 分离各个优化 目标， 并分别进行优化。 优化方法多采用耗时较长、 优化结 果粗糙的有限元优化方法。 不具备有效的， 通用化的磁悬浮电机结构参数优化方法， 使得磁 悬浮工作台的研发周期长， 成本高。 发明内容 [0005]鉴于上述状况， 有必要针对现有的技术中磁悬浮工作台结构参数优化过程中不具 备通用化、 高效率， 且优化结果不理想的问题， 提供一种通用的高效磁悬浮工作台结构参数 优化方法。 [0006]一种通用磁悬浮工作台结构参数优化方法， 包括： [0007]步骤1： 确定待优化变量， 所述的优化变量包括： 磁悬浮工作台的待优化结构 参数、 磁悬浮工作台的优化约束条件； [0008]所述步骤1具体为： [0009]根据电机预设的待优化结构参数和剩余固定结构参数值， 对磁悬浮电机中的每一 块永磁体产生的磁场进行数值建模， 将全部磁体的数值建模结果叠加， 得到磁悬浮工作台 的整体磁场模型； [0010]步骤2： 基于磁场模型构建磁悬浮工作台磁力数值模型；说　明　书 1/5 页 3 CN 115130237 A 3