磁悬浮平面电机的位移装置的制作方法

本申请涉及磁悬浮平面电机，特别涉及一种磁悬浮平面电机的位移装置。

背景技术：

1、相关技术中，磁悬浮平面电机运动平台主要应用于半导体设备中，例如光刻机、晶圆切割机等。其特点是能够确保微纳米精度的精密运动以实现对晶圆的精确加工。传统平面电机运动平台的位移测量系统，不管是采用激光干涉仪还是栅尺，以及电涡流位移传感器还是霍尔传感器等，其测量的被测物并不统一，不同的测量基准本身就存在一定的误差，因而影响系统的运动控制精度。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种磁悬浮平面电机的位移装置，能够将平面光栅作为统一的测量基准，从而能够有效提高系统的运动控制精度。

2、根据本实用新型实施例的磁悬浮平面电机的位移装置，包括：定子和动子，定子设有磁体阵列、读数头和光谱共焦位移传感器，磁体阵列沿水平面延伸，读数头包括有至少一个第一读数头和至少一个第二读数头，光谱共焦位移传感器设有至少三个且不共线设置；动子设有第一阵列三相线圈、第二阵列三相线圈以及平面光栅；其中，第一读数头用于读取平面光栅沿第一方向的坐标，第二读数头用于读取平面光栅沿第二方向的坐标，在动子的运动过程中，平面光栅始终位于至少一个第一读数头、至少一个第二读数头的读取范围内以及至少三个不共线的光谱共焦位移传感器上方，第一方向和第二方向正交且均沿水平方向。

3、根据本实用新型实施例的磁悬浮平面电机的位移装置，至少具有如下有益效果：这种磁悬浮平面电机的位移装置包括有定子和动子，动子设有第一阵列三相线圈、第二阵列三相线圈和平面光栅，定子设有磁铁阵列、读数头和光谱共焦位移传感器；第一阵列三相线圈用于与磁铁阵列相互作用，并产生沿第一方向和竖直方向的推力，第二阵列三相线圈用于与磁体阵列相互作用，并产生沿第二方向和竖直方向的推力，从而使得动子能够悬浮于定子上方；第一读数头用于读取平面光栅沿第一方向的坐标，第二读数头用于读取平面光栅沿第二方向的坐标，因此只要始终有一个第一读数头和一个第二读数头位于平面光栅的下方，根据读取的平面光栅第一方向和第二方向的坐标，就能够计算并控制动子在第一方向和第二方向的平动；定子设有至少三个不共线的光谱共焦位移传感器，只要始终有三个不共线的光谱共焦位移传感器位于平面光栅的下方，三个光谱共焦位移传感器就能够分别读取其所对应的平面光栅表面三个位置在竖直方向的坐标，根据不共线的三点确定一个平面，将至少三个竖直方向的位移信号反馈到控制系统，控制系统就能够控制动子的竖直方向的平动，以及绕第一方向和第二方向的转动，也就是说不管是读取动子在第一方向、第二方向还是竖直方向的坐标，均是以平面光栅作为统一的被测物，从而实现了测量基准的统一；因此，本申请的磁悬浮平面电机的位移装置能够将平面光栅作为统一的测量基准，从而能够有效提高系统的运动控制精度，另外，通过采用光谱共焦位移传感器来代替霍尔传感器、电涡流位移传感器等，可使竖直方向的测量精度大幅提升。

4、根据本实用新型的一些实施例，读数头包括有至少一个第一读数头和至少两个第二读数头，平面光栅始终位于至少一个第一读数头和至少两个第二读数头的上方；或，读数头包括有至少两个第一读数头和至少一个第二读数头，平面光栅始终位于至少两个第一读数头和至少一个第二读数头的上方。

5、根据本实用新型的一些实施例，磁体阵列为二维海尔贝克阵列。

6、根据本实用新型的一些实施例，第一阵列三相线圈包括有第一三相线圈组和第二三相线圈组，第二阵列三相线圈包括有第三三相线圈组和第四三相线圈组，第一三相线圈组、第三三相线圈组、第二三相线圈组以及第四三相线圈组呈四边形状地围设于平面光栅外。

7、根据本实用新型的一些实施例，平面光栅呈直角四边形状，平面光栅包括有相互垂直交叉排布的横条纹和竖条纹。

8、根据本实用新型的一些实施例，平面光栅为增量式平面光栅。

9、根据本实用新型的一些实施例，平面光栅设有至少两个定位标识，定子对应设有至少两个定位相机，定位相机用于校准第一读数头和第二读数头的零位。

10、根据本实用新型的一些实施例，两个定位标识分别位于平面光栅对角的两个顶点附近。

11、根据本实用新型的一些实施例，定位标识的图案为内部带有十字线的同心圆。

12、根据本实用新型的一些实施例，定位标识设有四个，且分别位于平面光栅的四个顶点附近。

13、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，所述读数头包括有至少一个第一读数头和至少两个第二读数头，所述平面光栅始终位于所述至少一个所述第一读数头和至少两个所述第二读数头的上方；或，所述读数头包括有至少两个第一读数头和至少一个第二读数头，所述平面光栅始终位于所述至少两个所述第一读数头和至少一个所述第二读数头的上方。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，所述磁体阵列为二维海尔贝克阵列。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，所述第一阵列三相线圈包括有第一三相线圈组和第二三相线圈组，所述第二阵列三相线圈包括有第三三相线圈组和第四三相线圈组，所述第一三相线圈组、所述第三三相线圈组、所述第二三相线圈组以及所述第四三相线圈组呈四边形状地围设于所述平面光栅外。

5.根据权利要求3所述的磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，所述平面光栅呈直角四边形状，所述平面光栅包括有相互垂直交叉排布的横条纹和竖条纹。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，所述平面光栅为增量式平面光栅。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，所述平面光栅设有至少两个定位标识，所述定子对应设有至少两个定位相机，所述定位相机用于校准所述第一读数头和所述第二读数头的零位。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，两个所述定位标识分别位于所述平面光栅对角的两个顶点附近。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，所述定位标识的图案为内部带有十字线的同心圆。

10.根据权利要求7所述的磁悬浮平面电机的位移装置，其特征在于，所述定位标识设有四个，且分别位于所述平面光栅的四个顶点附近。

技术总结本申请公开了一种磁悬浮平面电机的位移装置，包括：定子和动子，定子设有磁体阵列、读数头和光谱共焦位移传感器，磁体阵列沿水平面延伸，读数头包括有至少一个第一读数头和至少一个第二读数头，光谱共焦位移传感器设有至少三个且不共线设置；动子设有第一阵列三相线圈、第二阵列三相线圈以及平面光栅；其中，在动子的运动过程中，平面光栅始终位于至少一个第一读数头、至少一个第二读数头的读取范围内以及至少三个不共线的光谱共焦位移传感器上方。本申请的磁悬浮平面电机的位移装置能够将平面光栅作为统一的测量基准，从而能够有效提高系统的运动控制精度。技术研发人员：韦志华,谭军受保护的技术使用者：深圳市领鹏智能科技有限公司技术研发日：20240318技术公布日：2024/12/12