[發明專利]一種音圈電機

在審

• 申請號: 201510416089.4
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN106712435A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 段素丙;陳慶生;季漢川;胡兵;王瓊
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: H02K33/18
• 分類號: H02K33/18
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及一種音圈電機。

背景技術

音圈電機通常由定子和動子組成，其工作原理為：在定子間隙磁場中放入線圈繞組，線圈通電后產生電磁力，帶動動子和負載作直線運動，改變電流的強弱和極性，即可改變電磁力的大小和方向。由于音圈電機結構簡單、維護方便、可靠和能量轉換效率高，而且電氣與機械時間常數低，推力/質量比高，無齒槽效應，不需要換向，靈敏度高，因此在要求快速、高精度定位的光刻機短行程精密定位單元中具有廣泛應用。

現有的音圈電機結構如圖1所示，包括呈長方體形狀的銜鐵1’，位于銜鐵1’上方、截面呈開口朝下的E型鐵芯2’以及套設于鐵芯2’中部的線圈3’，銜鐵1’和鐵芯2’均由片狀的導磁材料堆疊而成，其中鐵芯2’與線圈3’為定子，銜鐵1’為動子；音圈電機內部電磁分布如圖2所示，圖中⊙代表電流流向為垂直紙面向外，代表電流流向垂直紙面向里。當線圈3’內部通入電流后，在鐵芯2’和銜鐵1’內部產生磁場，從而使兩者之間產生引力，銜鐵1’向上方運動并與鐵芯2’吸合，當線圈3’斷電時，銜鐵1’向下方運動與鐵芯2’分離。然而采用該種方式設置的銜鐵1’和鐵芯2’只有當線圈3’通電后，兩者距離較近時才能產生引力，且當銜鐵1’與鐵芯2’距離很小時，二者引力很大，當兩者距離稍遠時，引力急劇變小，因此行程較小，引力波動大，穩定性低；此外，該音圈電機不具備重力補償功能，加重了線圈3’沿重力相反方向的推力壓力，從而降低了音圈電機的整體性能，未能滿足光刻機長行程運動和高精度定位需求。

發明內容

本發明為了克服以上不足，提供了一種具有重力補償功能，且能有效提高行程和穩定性的音圈電機。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種音圈電機，包括：

定子，設有凹槽結構，凹槽結構的數量≥1；

動子，具有突狀結構，所述突狀結構設置在上述凹槽結構內，且形狀與所述凹槽結構相匹配；

線圈，至少部分設置在所述凹槽結構內。

進一步的，所述音圈電機還包括至少2個磁性單元，所述磁性單元固定設于所述定子或/和所述動子內。

進一步的，所述定子和動子均為由片狀導磁材料堆疊而成的平板型結構。

進一步的，所述凹槽結構、所述突狀結構及所述線圈的數量比為A:B:C，其中，A、B、C為大于等于1的自然數，且A＝B≥C。

進一步的，所述凹槽結構、所述突狀結構及所述線圈的數量比A:B:C為1:1:1，所述凹槽結構為環形凹槽，所述突狀結構為與所述環形凹槽匹配的環形突起，所述線圈為環形線圈，設置在所述環形凹槽底部。

進一步的，所述環形凹槽或/和所述環形突起設有用于容納磁性單元的環形固定槽。

進一步的，所述凹槽結構、所述突狀結構及所述線圈的數量比A:B:C為2:2:1，所述凹槽結構通過定子連接部連接形成E型結構，所述突狀結構通過動子連接部連接形成U型結構。

進一步的，所述E型結構或/和所述U型結構設有用于容納磁性單元的矩形固定槽。

進一步的，所述動子連接部由非金屬材料制成。

進一步的，所述凹槽結構、所述突狀結構及所述線圈的數量比A:B:C為3:3:2, 所述凹槽結構或/和所述突狀結構設置有用于容納磁性單元的矩形固定槽。

本發明提供的音圈電機，一種音圈電機，包括：定子，設有凹槽結構，凹槽結構的數量1；動子，具有突狀結構，所述突狀結構設置在上述凹槽結構內，且形狀與所述凹槽結構相匹配；以及線圈，至少部分設置在所述凹槽結構內。本發明通過設置與凹槽結構相適配的突狀結構對動子產生與其重力方向相反的重力補償力，不僅能提高電機的穩定性，降低了線圈因重力而產生的推力壓力，而且增加了電機的行程，進一步提高了音圈電機的整體性能，有效滿足了光刻機長行程運動和高精度定位需求。

附圖說明

圖1是現有音圈電機結構示意圖；

圖2是現有音圈電機內部電磁分布示意圖；

圖3是本發明音圈電機實施例1的結構示意圖；

圖4是本發明音圈電機實施例1的剖面圖；

圖5是本發明音圈電機實施例1內部電磁分布示意圖；

圖6a、6b分別是本發明音圈電機線圈不通電和通電時重力補償力沿Z軸的曲線圖；

圖7是本發明音圈電機實施例2的結構示意圖；

圖8是本發明音圈電機實施例3的結構示意圖；

圖9是本發明音圈電機實施例4的結構示意圖；

圖10是本發明音圈電機實施例5的整體結構圖；