[發明專利]一種磁懸浮運動臺

在審

• 申請號: 202010983619.4
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112054649A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 丁晨陽;蘇新藝;楊曉峰
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03;H02K11/215
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發明涉及精密傳動領域，具體涉及一種磁懸浮運動臺,包括定子和動子,動子包括磁體陣列，磁體陣列包括多個磁體行和多個磁體列；定子包括上下層疊設置的第一線圈層、第二線圈層以及霍爾傳感器陣列；霍爾傳感器陣列包括多個霍爾傳感器組，霍爾傳感器組包括至少四個霍爾傳感器，其中四個霍爾傳感器排布在一個正方形的四個頂點上，正方形的邊與磁體行或磁體列平行；霍爾傳感器組的數量以及排布方式滿足于：磁體陣列在運動過程中能夠交疊覆蓋至少三個不共線的霍爾傳感器組，從而解算出動子在六個自由度上的位置。

技術領域

本發明涉及精密傳動領域，具體涉及一種磁懸浮運動臺。

背景技術

隨著芯片精度的不斷提高，半導體行業中的芯片制造設備，例如光刻機、晶圓切割機、芯片鍵合設備、晶圓熱處理設備等，和芯片檢測設備，例如晶圓膜厚檢測設備，晶圓缺陷檢測設備等，對運動部件的要求也越來越高，所以高精度的超精密定位系統在半導體領域起著越來越重要的作用。磁懸浮技術以其優越的性能逐漸被應用在半導體行業中，與傳統的運動臺相比，磁懸浮運動臺具有以下優勢：無機械接觸和摩擦、滿足超潔凈制造環境的要求、維護費用低、使用壽命長、適用于真空環境等?；诖鸥∑矫骐姍C的運動平臺在半導體裝備中的應用十分廣泛，是光刻機中最重要的運動部件之一。它不僅能夠實現六自由度的無接觸運動，而且能夠進行二維的大行程運動，具有良好的定位精度和運動精度。

磁浮平面電機主要分為兩種：一種以磁體為定子，以線圈為動子，即動線圈式；另一種以線圈為定子，以磁體為動子，即動鐵式。在半導體行業的一些應用場景中，為了避免線纜的擾動和摩擦，通常要求動子上不得帶有線纜。動鐵式的磁浮平面電機可以實現動子上完全的無線纜，而且不用額外裝備電池，因而結構更加簡單，從而具有更大的優勢，但這種大行程、動子無線纜、無接觸、多自由度的工況給測量系統提出了更高的要求。一般的傳感器無法應用于這樣的場景中，而光學測量系統，如激光干涉儀，則會大幅增加運動臺的成本。

動鐵式的磁浮平面電機還可用于高潔凈度環境和真空環境，例如制藥產線、醫療設備。

發明內容

本發明提供一種磁懸浮運動臺，以解決現有的磁懸浮運動臺的測量系統成本高的問題。

本發明的磁懸浮運動臺采用如下技術方案：一種磁懸浮運動臺，其中：包括上下相對設置的定子和動子；

所述動子包括磁體陣列102，所述磁體陣列102包括多個磁體行和多個磁體列；

所述定子包括第一線圈層104、第二線圈層105以及霍爾傳感器陣列103，第一線圈層104、第二線圈層105以及霍爾傳感器陣列103上下層疊設置；

所述霍爾傳感器陣列103包括多個霍爾傳感器組302，所述霍爾傳感器組302包括至少四個霍爾傳感器301，其中四個所述霍爾傳感器301排布在一個正方形的四個頂點上，所述正方形其中的兩條邊與所述磁體行或所述磁體列平行；

所述霍爾傳感器組302的數量以及排布方式滿足于：

所述磁體陣列102在運動過程中能夠交疊覆蓋至少三個不共線的霍爾傳感器組302，從而解算出動子在六個自由度上的位置。

在本發明的磁懸浮運動臺中，優選為，所述霍爾傳感器陣列103中的多個霍爾傳感器組302按照矩形陣列排布，矩形陣列的行列分別與第一方向（X）和第二方向（Y）軸對應平行，所述磁體陣列102至少能夠覆蓋九個傳感器組。

在本發明的磁懸浮運動臺中，優選為，所述霍爾傳感器陣列103中的多個霍爾傳感器組302按照三角形的結構陣列排布，所述磁體陣列102至少能夠覆蓋六個傳感器組。

在本發明的磁懸浮運動臺中，優選為，所述霍爾傳感器陣列103中的多個霍爾傳感器組302按照等邊三角形的結構陣列排布。