[發(fā)明專利]位移裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710039428.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN108336884B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁晨陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東極迅精密儀器有限公司
• 主分類號(hào): H02K41/03
• 分類號(hào): H02K41/03
• 代理公司: 北京得信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11511
• 代理人: 袁偉東

本發(fā)明提供一種位移裝置，具有：定子，其包括第一線圈和第二線圈；以及動(dòng)子平臺(tái)，其包括動(dòng)子磁體陣列，該動(dòng)子磁體陣列至少包括：第一磁體子陣列，其包括由第一磁體形成的、相互平行的多個(gè)第一磁體列；第二磁體子陣列，其包括由第二磁體形成的、相互平行的多個(gè)第二磁體列；和第三磁體子陣列，其包括由第三磁體形成的、相互平行的多個(gè)第三磁體列，第一磁體列、第二磁體列、第三磁體的磁化方向均與所述第二平面大致垂直。與所述第一線圈的某一匝線圈導(dǎo)線在所述第三方向上重疊的所述第二磁體子陣列或所述第三磁體子陣列中存在磁化方向相反的磁體，以使得所述動(dòng)子平臺(tái)與所述定子相互作用產(chǎn)生繞所述第二方向的力矩和繞所述第三方向的力矩。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種位移裝置。

背景技術(shù)

近年來，在光刻裝置領(lǐng)域，在光刻機(jī)的工件臺(tái)和掩模臺(tái)中采用了一種被稱作磁浮平面電機(jī)的能夠多自由度驅(qū)動(dòng)的位移裝置，它基于洛倫茲力原理，將產(chǎn)生的電磁力直接施加到工件臺(tái)上，從而能夠提供多軸運(yùn)動(dòng)。這種磁浮平面電機(jī)一般包括磁體陣列和線圈繞組單元兩大部分，該磁體陣列中的磁體陣列單元呈交替排列方式，非常便于拓展，有效解決了大行程設(shè)計(jì)上的技術(shù)瓶頸。另外，這種位移裝置不但也可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，而且并可以節(jié)省中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，整體剛度高，且具有可以直接驅(qū)動(dòng)、無機(jī)械摩擦和無反沖等特點(diǎn)，利于實(shí)現(xiàn)更高的加速性能和定位精度，有利于提高運(yùn)動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)效率，可以實(shí)現(xiàn)更高的定位精度與運(yùn)動(dòng)加速度。另外，通過磁浮技術(shù)，降低了對(duì)運(yùn)動(dòng)面型的約束，工作過程無接觸磨損，非常適合微電子裝備中需要大行程、真空、超潔凈、超精密定位的需求。該位移裝置可廣泛用于光刻，晶圓切割，晶圓檢測(cè)，芯片封裝，精密機(jī)床等的精密運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體(例如晶圓)在至少兩個(gè)方向上的位移。

專利文獻(xiàn)CN103891114A中描述的磁體移動(dòng)平面電機(jī)，磁體動(dòng)子可以相對(duì)于線圈定子做至少兩個(gè)方向(X和Y)上的運(yùn)動(dòng)。定子的面積決定了電機(jī)的工作范圍，增大電機(jī)工作范圍則需要增加線圈數(shù)量。每個(gè)線圈都需要單獨(dú)供電和單獨(dú)控制，線圈數(shù)量增加會(huì)增加成本和控制難度。如果需要把定子在X軸方向的長(zhǎng)度增大到之前的n倍，則第二線圈12數(shù)量需要增加到之前的n倍；如果在Y軸方向上的長(zhǎng)度增大到之前的n倍，第一線圈11數(shù)量需要增大到之前的n倍。成本較高，且難于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊和小型化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明鑒于上述問題而提出，設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新的磁體移動(dòng)平面電機(jī)，在Y軸方向僅需一組線圈。如果需要把定子在Y軸方向的長(zhǎng)度增大到之前的n倍，線圈數(shù)量維持不變；如果需要把定子在X軸方向的長(zhǎng)度增大到之前的n倍，則第二線圈12數(shù)量需要增加到之前的n倍。線圈數(shù)量比專利申請(qǐng)CN103891114A大幅減少，從而減少了成本和控制難度。

本發(fā)明公開一種位移裝置，其具有：定子，其包括在第一平面內(nèi)配置的沿著第一方向線性延伸的第一線圈和沿第二方向線性延伸的第二線圈，所述第一線圈和所述第二線圈在與所述第一方向和所述第二方向大致正交的第三方向上重疊；以及動(dòng)子平臺(tái)，其配置在與所述第一平面大致平行的第二平面內(nèi)并包括動(dòng)子磁體陣列，所述動(dòng)子磁體陣列的磁場(chǎng)與所述第一線圈和所述第二線圈相互作用而產(chǎn)生相對(duì)位移，所述動(dòng)子磁體陣列至少包括：第一磁體子陣列，其包括由第一磁體周期性地在第二平面內(nèi)延伸配置而形成的、相互平行的多個(gè)第一磁體列，所述第一磁體的磁化方向均與所述第二平面大致垂直；第二磁體子陣列，其包括由第二磁體周期性地在第二平面內(nèi)延伸配置而形成的、相互平行的多個(gè)第二磁體列，所述第二磁體的磁化方向均與所述第二平面大致垂直；和第三磁體子陣列，其包括由第三磁體周期性地在第二平面內(nèi)延伸配置而形成的、相互平行的多個(gè)第三磁體列，所述第三磁體的磁化方向均與所述第二平面大致垂直，與所述第一線圈的某一匝線圈導(dǎo)線在所述第三方向上重疊的所述第二磁體子陣列或所述第三磁體子陣列中存在磁化方向相反的磁體，以使得所述動(dòng)子平臺(tái)與所述定子相互作用產(chǎn)生繞所述第二方向的力矩和繞所述第三方向的力矩。