專利名稱:一種超薄3自由度平面電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微動(dòng)3自由度平面電機(jī)，尤其涉及一種超薄3自由度平面電機(jī)，屬于半導(dǎo)體裝備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
集成電路的發(fā)展過(guò)程一直遵循摩爾定律，即集成電路的性能每18個(gè)月提高1倍，特征尺寸每3年縮小倍。集成電路集成度的不斷提高和特征尺寸的不斷減小，給集成電路帶來(lái)了一系列優(yōu)點(diǎn)，如低功耗，低成本以及高性能。同時(shí)也給半導(dǎo)體制造設(shè)備，尤其是光刻設(shè)備，帶來(lái)了革命性挑戰(zhàn)。集成電路特征尺寸每提高一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就要求光刻設(shè)備的分辨率提高一個(gè)檔次。在光刻設(shè)備中，具有納米級(jí)運(yùn)動(dòng)和定位精度的超精密微動(dòng)臺(tái)是其關(guān)鍵部件之一，它直接影響著光刻設(shè)備所能達(dá)到的曝光分辨率。一般認(rèn)為，超精密微動(dòng)臺(tái)的定位精度應(yīng)不低于集成電路特征尺寸的1/5，通常要達(dá)到1/10。
光刻設(shè)備的硅片臺(tái)和掩模臺(tái)為實(shí)現(xiàn)超精密定位運(yùn)動(dòng)，在結(jié)構(gòu)形式上多采用粗動(dòng)臺(tái)和多自由度超精密微動(dòng)臺(tái)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式。目前，超精密微動(dòng)臺(tái)通常有三類，伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠傳動(dòng)/直線導(dǎo)軌支撐、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)/柔性鉸鏈支撐導(dǎo)向、以及音圈電機(jī)或變磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)/氣浮或磁浮支撐。
前兩種微動(dòng)臺(tái)由于支撐系統(tǒng)的摩擦阻尼非線性等因素影響，均無(wú)法滿足光刻設(shè)備高速度、大負(fù)載、高動(dòng)態(tài)特性的要求。采用音圈電機(jī)/氣浮支撐的微動(dòng)臺(tái)可以滿足光刻設(shè)備的要求，但存在結(jié)構(gòu)整體性差，臺(tái)體較厚，質(zhì)心高等不足，其性能受到一定局限。
電磁力直接驅(qū)動(dòng)式3自由度平面電機(jī)是一種通過(guò)預(yù)先設(shè)定方向的3組電磁力直接驅(qū)動(dòng)以形成平面內(nèi)3自由度運(yùn)動(dòng)的電機(jī)。
通過(guò)控制3組線圈中特定線圈電流的大小來(lái)控制特定方向電磁力的大小，使平面電機(jī)動(dòng)子產(chǎn)生相應(yīng)方向的精密微位移。平面電機(jī)動(dòng)子直接受到3組電磁驅(qū)動(dòng)單元同時(shí)產(chǎn)生的電磁驅(qū)動(dòng)力作用。以磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的電磁驅(qū)動(dòng)元件具有非接觸驅(qū)動(dòng)、行程大、無(wú)滯后、高響應(yīng)力、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種滿足光刻設(shè)備一面要求高精度一面要求高速度的微動(dòng)工作臺(tái)執(zhí)行元件，技術(shù)方案如下
一種超薄3自由度平面電機(jī)，所述平面電機(jī)由線圈組件和永磁體組件組成，包含三組驅(qū)動(dòng)單元，在單層上實(shí)現(xiàn)在平面內(nèi)3個(gè)自由度，其中兩組驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)軸線平行但不重合，第三組驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)軸線與前兩組的正交；每組驅(qū)動(dòng)單元包含一個(gè)或多個(gè)線圈串聯(lián)、驅(qū)動(dòng)力方向一致的驅(qū)動(dòng)單元，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元含有一個(gè)沿電機(jī)運(yùn)動(dòng)平面繞制的線圈和上下兩對(duì)永磁體。
在本發(fā)明中，所述平面電機(jī)的線圈組件是由平面電機(jī)全部的線圈嵌入單一的平面骨架中形成的；所述平面電機(jī)的永磁體組件包含上下一對(duì)平面骨架，兩者相聯(lián)成為一體，以及在上下平面骨架與線圈對(duì)應(yīng)的方向嵌入的永磁體和鐵軛；所述線圈組件位于永磁體組件的上下平面骨架間，并保證間隙。
在本發(fā)明中，所述永磁體分別布置在線圈有效驅(qū)動(dòng)方向的兩個(gè)側(cè)邊，磁極方向相反，并固定在鐵軛上，形成封閉磁場(chǎng)。
作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述平面電機(jī)可包含三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元是獨(dú)立的，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；第三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元作為第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)X方向平動(dòng)。
作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述平面電機(jī)可包含四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元是獨(dú)立的，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)角布置，并且兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元線圈串聯(lián)或獨(dú)立，形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)X方向平動(dòng)。
作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述平面電機(jī)可包含四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元是獨(dú)立的，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩組驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)稱布置，并且兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元線圈串聯(lián)或獨(dú)立，形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)X方向平動(dòng)。
作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述平面電機(jī)可包含五個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中兩兩線圈串聯(lián)，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩組驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向平動(dòng)，當(dāng)這兩組驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)Y方向平動(dòng)。
作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述平面電機(jī)可包含六個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中兩兩線圈串聯(lián)，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩組驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向平動(dòng)，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元線圈串聯(lián)，形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)Y方向平動(dòng)。
本發(fā)明所述平面電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于所述平面電機(jī)的所有線圈均在同一平面骨架繞制，所有永磁體分別安裝在兩個(gè)平面骨架中，致使平面電機(jī)具有超薄結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)整體性好。所述平面電機(jī)在線圈有效驅(qū)動(dòng)方向的兩個(gè)側(cè)邊上下各布置一對(duì)永磁體，并增加鐵軛，致使平面電機(jī)磁路閉合，單位電流產(chǎn)生推力更大，且輸入電流與輸出推力之間線形度更優(yōu)。所述平面電機(jī)在X方向至少可以包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，致使平面電機(jī)在X方向推力增大，以滿足光刻機(jī)快速步進(jìn)要求；所述平面電機(jī)動(dòng)子質(zhì)量輕慣量小，致使平面電機(jī)具備實(shí)現(xiàn)高速、高加速的可能。從整體性能而言，本發(fā)明所述平面電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、推力大、精度高以及可整體實(shí)現(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
圖1為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的三維圖。
圖2為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的磁路圖。
圖3為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)第一個(gè)實(shí)施例布置示意圖。
圖4為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)第二個(gè)實(shí)施例三維圖。
圖5為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)第二個(gè)實(shí)施例三維分解圖。
圖6為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)第二個(gè)實(shí)施例三維組件分解圖。
圖7a至圖7c顯示了本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)第二個(gè)實(shí)施例的三種工作狀態(tài)。
圖8為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)的第三個(gè)實(shí)施例布置示意圖。
圖9為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)的第四個(gè)實(shí)施例布置示意圖。
圖10為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)的第五個(gè)實(shí)施例布置示意圖。
圖11為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)的第六個(gè)實(shí)施例布置示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
如圖1至圖6所示，本發(fā)明所述超薄3自由度平面電機(jī)由線圈組件1和永磁體組件2組成。在本發(fā)明中，全部的線圈嵌入單一的平面骨架中，作為線圈組件1。永磁體組件2包含上、下平面骨架，兩者相聯(lián)成為一體，上下平面骨架與線圈對(duì)應(yīng)方向嵌入永磁體和鐵軛。線圈組件1位于永磁體組件2上下平面骨架間，并保證適當(dāng)?shù)拈g隙。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)微動(dòng)臺(tái)的結(jié)構(gòu)，可以選擇線圈組件作為定子或作為動(dòng)子。所述平面電機(jī)包含三組驅(qū)動(dòng)單元，在單層上實(shí)現(xiàn)在平面內(nèi)3個(gè)自由度，其中兩組驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)軸線平行但不重合，第三組驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)軸線與前兩組的正交；每組驅(qū)動(dòng)單元包含一個(gè)或多個(gè)線圈串聯(lián)、驅(qū)動(dòng)力方向一致的驅(qū)動(dòng)單元。
如圖1所示，本發(fā)明所述超薄3自由度平面電機(jī)每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元均包含一個(gè)沿電機(jī)運(yùn)動(dòng)平面繞制的線圈和上下兩對(duì)永磁體，所述永磁體分別布置在線圈有效驅(qū)動(dòng)方向的兩個(gè)側(cè)邊，永磁體與線圈保持適當(dāng)?shù)拈g隙。上下永磁體固定于鐵軛上(永磁體和鐵軛均與上下平面骨架固定)，所述鐵軛引導(dǎo)磁路呈閉合狀態(tài)，以提高單位電流產(chǎn)生的推力，并提高輸入電流與輸出力之間線性度。
如圖2所示，本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元磁路均呈閉合狀態(tài)。磁場(chǎng)由兩對(duì)磁極布置相反的永磁體產(chǎn)生，并作用于線圈有效驅(qū)動(dòng)方向的兩個(gè)側(cè)邊上，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與線圈電流方向始終保持垂直。
如圖3所示，本發(fā)明所述的超薄3自由度平面電機(jī)第一實(shí)施例包含三組驅(qū)動(dòng)單元，每組驅(qū)動(dòng)單元僅包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元。其中第一驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)45與第三驅(qū)動(dòng)單元47軸線平行但不重合，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，第二驅(qū)動(dòng)單元46驅(qū)動(dòng)方向與前兩者正交，形成第三組驅(qū)動(dòng)單元。第二驅(qū)動(dòng)單元46用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)Y方向平動(dòng)，第一驅(qū)動(dòng)單元45、第三驅(qū)動(dòng)單元47獨(dú)立工作，當(dāng)二者線圈通以相同方向電流時(shí)，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)X方向平動(dòng)，當(dāng)通以相反方向電流時(shí)，產(chǎn)生力矩作用，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)第二實(shí)施例如圖4-圖6所示。線圈組件1包含線圈骨架5以及嵌入線圈骨架5中，并且其軸向垂直于線圈骨架5上表面的第一線圈6、第二線圈7、第三線圈8和第四線圈9。設(shè)在兩對(duì)角位置的第一線圈6和第三線圈8可以串聯(lián)或獨(dú)立工作，形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，第二線圈7和第四線圈9分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元。永磁體組件2包含上平面骨架3、下平面骨架4，下面八片永磁體10、下面四片鐵軛18，上面八片永磁體22、上面四片鐵軛30，以及聯(lián)接件34。上平面骨架3、下平面骨架4，上面四片鐵軛30，下面四片鐵軛18通過(guò)聯(lián)接件34固定聯(lián)接，上面八片永磁體22、下面八片永磁體10分別粘結(jié)固定在上面四片鐵軛30，下面四片鐵軛18上。
如圖7a-圖7c所示，本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)基于洛倫茲原理工作。線圈組件1電流i方向、永磁體組件2磁感應(yīng)強(qiáng)度E方向，以及產(chǎn)生電磁力F方向三者兩兩垂直。當(dāng)?shù)谝痪€圈6和第三線圈8串聯(lián)并通以直流電源時(shí)，由于永磁體組件2產(chǎn)生垂直穿過(guò)線圈有效部分磁場(chǎng)，并形成封閉磁路，將產(chǎn)生如圖7a所示電磁力。電磁力F的方向與通電線圈電流i的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度E的方向相互垂直，致使平面電機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向平動(dòng)。當(dāng)?shù)诙€圈7和第四線圈9工作，并通以相同方向直流電源時(shí)，平面電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)，如圖7b所示。而當(dāng)?shù)诙€圈7和第四線圈9通以相反方向直流電源時(shí)，永磁體組件2所受兩電磁力F產(chǎn)生力矩，平面電機(jī)將實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖7c所示。
以第一實(shí)施例為基本型，本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)可以衍生出各種配置方式，各種配置方式都包含三組驅(qū)動(dòng)單元。圖8至圖10顯示了幾種典型的配置方式，但本發(fā)明并不限于此。
圖8為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)的第三個(gè)實(shí)施例布置示意圖，該實(shí)施例采用四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中第二驅(qū)動(dòng)單元46和第四驅(qū)動(dòng)單元48線圈串聯(lián)或獨(dú)立，形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，線圈通以相同方向電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向平動(dòng)；第一驅(qū)動(dòng)單元45、第三驅(qū)動(dòng)單元47則獨(dú)立工作，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，二者線圈通以相同方向電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)；二者線圈通以相反方向電流，實(shí)現(xiàn)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖9為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)的第四個(gè)實(shí)施例布置示意圖。該實(shí)施例采用五個(gè)驅(qū)動(dòng)單元。其中第三驅(qū)動(dòng)單元47作為第三組驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)。第一驅(qū)動(dòng)單元45和第二驅(qū)動(dòng)單元46線圈串聯(lián)，作為第一組驅(qū)動(dòng)單元，第四驅(qū)動(dòng)單元48和第五驅(qū)動(dòng)單元49線圈串聯(lián)，作為第二組驅(qū)動(dòng)單元，第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元獨(dú)立工作，二者線圈通以相同方向電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向平動(dòng)；二者線圈通以相反方向電流，實(shí)現(xiàn)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖10為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)的第五個(gè)實(shí)施例布置示意圖。該實(shí)施例采用六個(gè)驅(qū)動(dòng)單元。其中第三驅(qū)動(dòng)單元47和第四驅(qū)動(dòng)單元48線圈串聯(lián)，作為第三組驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)。第一驅(qū)動(dòng)單元45和第二驅(qū)動(dòng)單元46線圈串聯(lián)，作為第一組驅(qū)動(dòng)單元，第五驅(qū)動(dòng)單元49和第六驅(qū)動(dòng)單元50線圈串聯(lián)，作為第二組驅(qū)動(dòng)單元，第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元獨(dú)立工作，二者線圈通以相同方向電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向平動(dòng)；二者線圈通以相反方向電流，實(shí)現(xiàn)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖11為本發(fā)明所述3自由度平面電機(jī)的第六個(gè)實(shí)施例布置示意圖。該實(shí)施例采用六個(gè)驅(qū)動(dòng)單元。其中第二驅(qū)動(dòng)單元46和第五驅(qū)動(dòng)單元49線圈串聯(lián)，作為第三組驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)。第一驅(qū)動(dòng)單元45和第四驅(qū)動(dòng)單元48線圈串聯(lián)，作為第一組驅(qū)動(dòng)單元，第三驅(qū)動(dòng)單元47和第六驅(qū)動(dòng)單元50線圈串聯(lián)，作為第二組驅(qū)動(dòng)單元，第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元獨(dú)立工作，二者線圈通以相同方向電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向平動(dòng)；二者線圈通以相反方向電流，實(shí)現(xiàn)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種超薄3自由度平面電機(jī)，所述平面電機(jī)由線圈組件和永磁體組件組成，其特征在于所述平面電機(jī)包含三組驅(qū)動(dòng)單元，在單層上實(shí)現(xiàn)在平面內(nèi)3個(gè)自由度，其中兩組驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)軸線平行但不重合，第三組驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)軸線與前兩組的正交；每組驅(qū)動(dòng)單元包含一個(gè)或多個(gè)線圈串聯(lián)、驅(qū)動(dòng)力方向一致的驅(qū)動(dòng)單元，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元含有一個(gè)沿電機(jī)運(yùn)動(dòng)平面繞制的線圈和上下兩對(duì)永磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的平面電機(jī)，其特征在于所述平面電機(jī)的線圈組件是由平面電機(jī)全部的線圈嵌入單一的平面骨架中形成的；所述平面電機(jī)的永磁體組件包含上下一對(duì)平面骨架，兩者相聯(lián)成為一體，以及在上下平面骨架與線圈對(duì)應(yīng)的方向嵌入的永磁體和鐵軛；所述線圈組件位于永磁體組件的上下平面骨架間，并保證間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的平面電機(jī)，其特征在于所述永磁體分別布置在線圈有效驅(qū)動(dòng)方向的兩個(gè)側(cè)邊，磁極方向相反，并固定在鐵軛上，形成封閉磁場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的平面電機(jī)，其特征在于所述平面電機(jī)包含三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元是獨(dú)立的，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；第三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元作為第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)X方向平動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的平面電機(jī)，其特征在于所述平面電機(jī)包含四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元是獨(dú)立的，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)角布置，并且兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元線圈串聯(lián)或獨(dú)立，形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)X方向平動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的平面電機(jī)，其特征在于所述平面電機(jī)包含四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元是獨(dú)立的，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩組驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)Y方向平動(dòng)，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)稱布置，并且兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元線圈串聯(lián)或獨(dú)立，形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)X方向平動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的平面電機(jī)，其特征在于所述平面電機(jī)包含五個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中兩兩線圈串聯(lián)，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩組驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向平動(dòng)，當(dāng)這兩組驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)Y方向平動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的平面電機(jī)，其特征在于所述平面電機(jī)包含六個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中兩兩線圈串聯(lián)，分別形成第一組和第二組驅(qū)動(dòng)單元，當(dāng)這兩組驅(qū)動(dòng)單元中的線圈通以相同方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向平動(dòng)，當(dāng)這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)線圈通以相反方向電流時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元線圈串聯(lián)，形成第三組驅(qū)動(dòng)單元，用以實(shí)現(xiàn)電機(jī)Y方向平動(dòng)。
專利摘要
一種超薄3自由度平面電機(jī)，屬于半導(dǎo)體裝備領(lǐng)域。為提供一種滿足光刻設(shè)備一面要求高精度一面要求高速度的微動(dòng)工作臺(tái)執(zhí)行元件，本發(fā)明公開(kāi)了一種超薄3自由度平面電機(jī)，由線圈組件和永磁體組件組成，包含三組驅(qū)動(dòng)單元，在單層上實(shí)現(xiàn)在平面內(nèi)3個(gè)自由度，其中兩組驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)軸線平行但不重合，第三組驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)軸線與前兩組的正交；每組驅(qū)動(dòng)單元包含一個(gè)或多個(gè)線圈串聯(lián)、驅(qū)動(dòng)力方向一致的驅(qū)動(dòng)單元，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元含有一個(gè)沿電機(jī)運(yùn)動(dòng)平面繞制的線圈和上下兩對(duì)永磁體。從整體性能而言，本發(fā)明所述平面電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、推力大、精度高以及可整體實(shí)現(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K57/00GK1996726SQ200610169826
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月29日
發(fā)明者朱煜, 汪勁松, 張鳴, 尹文生, 李廣, 段廣洪, 徐登峰, 程嘉, 曹家勇 申請(qǐng)人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan