[發明專利]一種磁懸浮平面電機

有效

• 申請號: 202011322520.6
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112398304B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 胡楚雄;付宏;朱煜;張鳴
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03;H02K1/06;H02K3/04;H02K3/28;H02K3/24;H02N15/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;曹素云

本發明公開一種磁懸浮平面電機，包括磁鋼陣列、線圈模塊陣列、冷卻管網等。線圈模塊陣列呈V形陣列排布，每一列的線圈基座第一流體接口和第二流體接口分別形成一列流體接口，且相鄰列的流體接口靠近布置作為一列流體接口，奇數列流體接口都與冷卻液輸入管連通，偶數列的流體接口的都與冷卻液輸出管連通。該裝置通過設置線圈V形密集排布，具有優秀的電流推力轉化效率，精度高；該裝置通過設置了線圈的模塊化，使得V形密集排列的線圈陣列具有易擴展特點；通過冷卻管網與流體接口的緊湊配合，結合了人形排列線圈的特性實現了并聯式冷卻，具有優秀的冷卻性能，相比于傳統平面電機的冷卻方式，增強了冷卻效率，提高了線圈的承載能力。

技術領域

本發明屬于磁懸浮平面電機領域，特別涉及一種磁懸浮平面電機的結構設計。

背景技術

磁懸浮永磁平面電機利用電磁力直接驅動動子移動自實現六自由度精密運動，具有結構簡單、行程和驅動能力便于擴展的優勢。IC產業對芯片的最小線寬的要求極為苛刻，高分辨率的光刻機成為必然的發展趨勢，利用磁浮平面電機成為新一代光刻機工件臺驅動部件的最佳選擇。

埃因霍恩理工大學的J.W.Jansen等人在文獻(Jansen,J.W.,et al.,Magnetically Levitated Planar Actuator With Moving Magnets,IEEE Transactionson Industry Applications,vol.44,no.4,2008,pp.1108–1115.)中介紹了一種動磁式磁懸浮平面電機，實現了大行程磁懸浮六自由度控制。該平面電機動子部分為Halbach磁鋼陣列，定子部分為V形排列的方形線圈，能夠實現大行程高精度的運動要求。然而其制造方式是采用將所有線圈鑄造進入基座，不足之處在于：難以擴展，極大限制應用范圍；當單一線圈出現故障時，維修和維護成本高昂。

專利CN 106787343 B中提出了一種用于平面電機的具有散熱結構的模塊化線圈模塊陣列，包括線圈、溫度傳感器、散熱罩、散熱底座、定位銷、電氣插接組件、冷卻液流道接口、固定底座、連接器和中間連接器等,實現線圈模塊陣列的快速、高效裝配。其不足之處在于：還包括連接器和中間連接器等，裝配復雜，不利于高密度陣列排布的線圈的模塊化，例如V形排列的方形線圈；該裝置的冷卻方式為串聯方式，即冷卻液冷卻第一線圈后再冷卻下一線圈，存在冷卻效率低的問題，并且當某一線圈的流體通道出現故障時，串聯下游的線圈模塊極易發生過熱風險。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種并聯式液冷模塊化V形排列磁懸浮平面電機。該裝置具有易維護、易擴展、易裝配和冷卻效率高的優勢。

本發明的一種磁懸浮平面電機，包括：

磁鋼陣列，

冷卻液輸入管，

冷卻液輸出管，

線圈模塊陣列，包括M×N個線圈模塊，呈M列N行布置，M，N為大于2的整數，且相鄰兩列構成朝向相反的V形陣列排布，每個線圈模塊包括：

線圈基座，線圈基座包括流體通道以及在所述流體通道兩端的第一流體接口、第二流體接口；

線圈，安裝在所述線圈基座上，

其中，每一列的線圈基座第一流體接口和第二流體接口分別形成一列流體陣列接口，且相鄰列的流體陣列接口靠近布置作為一列流體陣列接口，

奇數列流體陣列接口都與冷卻液輸入管連通，偶數列的流體陣列接口的都與冷卻液輸出管連通。

可選地，線圈模塊陣列、冷卻液輸入管和冷卻液輸出管設置在機架上，所述機架與線圈模塊陣列連接的表面設有流體接口孔，

所述冷卻液輸入管包括至少列管道，包括至少M×N個流體接口，所述奇數列流體陣列接口分別通過機架的對應的流體接口孔與冷卻液輸入管的冷卻液輸入接口連通；