[發(fā)明專利]永磁懸浮平面電動機

無效

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• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101087114A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 何培祥;(第二發(fā)明人要求不公開姓名);鮮繼凱
• 申請（專利權）人: 何培祥;鮮繼凱
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00;H02K1/27
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 李海華

技術領域

本發(fā)明涉及一種平面電動機，特別涉及一種具有高速、高精密定位功能的永磁懸浮平面電動機。

背景技術

隨著微米、納米技術的不斷發(fā)展，在集成電路芯片光刻、微型機械制造、精密測量和超精密加工等領域越來越需要高精度的定位工作臺，并且希望它能在超潔凈環(huán)境中工作。

傳統(tǒng)的定位工作臺采用滾珠絲杠加滾動導軌的驅(qū)動方式，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是推力大，成本低，且抗干擾能力強。但是工作臺中包含的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)之間存在摩擦、側(cè)隙、滯后等不利因素，限制了工作臺性能的進一步提高。近年來，隨著直線電機技術的發(fā)展，定位工作臺基本上采用了直線電機加空氣軸承的方式來實現(xiàn)高速、高精密定位，這種直接驅(qū)動方式與前述旋轉(zhuǎn)電機加滾珠絲杠、滾動導軌的方式相比，克服了諸多的問題，無論在定位速度和定位精度上都有了顯著的提高。但是，這種直線電機驅(qū)動的工作臺仍然存在不足之處，如它在結(jié)構(gòu)上仍然是層疊式的，因此相對于底層直線電機而言，頂層直線電機仍然是一個很大的載荷，從而限制了工作臺速度的提高。另外，相對運動中產(chǎn)生的摩擦、磨粒等污染了工作環(huán)境，因此，它已經(jīng)不能適應高速、高精度定位和超潔凈工作環(huán)境的需求。

為使上述問題得到徹底解決，近年來，出現(xiàn)了一種能夠直接將驅(qū)動力施加于工作臺的平面定位裝置——平面電動機。它克服了傳統(tǒng)工作臺層疊式的結(jié)構(gòu)弱點，將電磁推力直接施加于工作臺，實現(xiàn)了直接驅(qū)動，為進一步提高工作臺的性能創(chuàng)造了條件。

根據(jù)平面電動機的支撐形式，可以將它分為兩類，即氣懸浮型和磁懸浮型。氣懸浮型表面電機雖然除去了摩擦、磨損和潤滑油污染，并且結(jié)構(gòu)簡單。但是氣懸浮機構(gòu)釋放的高壓氣體對懸浮對象產(chǎn)生了高頻振動，對運動控制的精度造成了無法克服的影響，因此不適宜應用在真空中。另外，空氣懸浮定位方式，雖然消除了摩擦，但支撐剛度小，承載能力和抗沖擊能力低，這些也限制了定位精度的提高。相比而言，磁懸浮技術具有無接觸、無潤滑、無磨損、運行費用和維修費用低，工作壽命長等優(yōu)點，適合于微電子封裝及光刻設備等需要真空、超潔凈環(huán)境的需求。

平面電動機一般由動子和定子兩大部分構(gòu)成，而現(xiàn)有的平面電動機在動子的底面布置線圈陣列，定子的頂面上布置永磁陣列，如圖1所示，X向電磁推力由圖中的X1繞組和永磁以及X2繞組和永磁共同產(chǎn)生，Y向電磁推力由圖中的Y1繞組和永磁以及Y2繞組和永磁共同產(chǎn)生，這樣，產(chǎn)生平面運動的線圈陣列只能分別占據(jù)動子表面的50％，限制了電磁推力的提高。另外，由于線圈陣列布置在動子下表面，因此，在表面電機運動時，動子線圈的電纜會因為動子的運動而產(chǎn)生干擾作用，從而影響定位性能，降低定位精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種可適用于超潔凈和真空環(huán)境的具有高速、高精密定位功能的永磁懸浮平面電動機。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：永磁懸浮平面電動機，它包括定子和動子，所述定子包括定子平臺和安裝于其上的螺線管線圈陣列，螺線管線圈內(nèi)設有磁化方向相同的永磁體；動子包括動子平臺和附著在其下表面的永磁體陣列，動子平臺下表面的永磁體陣列由相同數(shù)量且交叉布置的永磁體陣列I和永磁體陣列II組成，永磁體陣列I中所有永磁體的磁化方向與螺線管線圈內(nèi)的永磁體磁化方向相反，永磁體陣列II中所有永磁體的磁化方向與螺線管線圈內(nèi)的永磁體磁化方向相同，永磁體陣列II中相鄰兩永磁體之間的間距小于永磁體陣列I中相鄰兩永磁體之間的間距。

進一步地，所述永磁體陣列I至少為三個，其陣列結(jié)構(gòu)為“n×k”，其中n＞2，k＞2。永磁體陣列II由數(shù)量為4n+1個永磁體組成“十”字結(jié)構(gòu)陣列，n為自然數(shù)，其橫向和豎向的永磁體數(shù)量一致并且上下、左右對稱。

特別地，所述永磁體陣列I為四個布置在動子平臺下表面的四角，永磁體陣列II為四個布置在四個永磁體陣列I之間。

相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、響應速度快、穩(wěn)定性高和定位精確的特點，適合于微電子封裝及光刻設備等需要真空、超潔凈的環(huán)境。

附圖說明

圖1-現(xiàn)有技術電磁推力產(chǎn)生示意圖；

圖2-本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3-本發(fā)明定子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-螺線管線圈結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5-本發(fā)明動子結(jié)構(gòu)示意圖(仰視圖)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

參見圖2，從圖上可以看出，本發(fā)明包括定子1和動子2。