[发明专利]平板音圈电机

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工设备，尤其涉及一种平板音圈电机。

背景技术

基于安培力原理制造的平板型音圈电机结构简单、维护方便、可靠性高、能量转换效率高，具有固定行程和直接驱动特性以及平滑的力行程输出和线性控制的特点，而且电气与机械时间常数低，推力/质量比高，无齿槽效应，不需要换向，理论上有无限的位置灵敏度，无嵌齿、无滞后响应，使音圈电机可以很好地应用在需要高速、高加速度、直线力或转矩响应的伺服控制，基于上述特性，音圈电机十分适用于要求快速、高精度定位的光刻机精密定位单元。

近年来,随着半导体元件集成化程度的提高,半导体加工设备光刻机中的多自由度精密定位工件台的操作精度要求达到了亚微米级，为抑制工件台振动,使其定位更精确,通常使用音圈电机进行驱动。另外，音圈电机也可用于光刻机刻蚀调焦系统中，作为光头调焦的执行机构使用，以提高刻蚀精度。

现有的平面音圈电机均无动子的重力补偿功能，从而使得电机的运作会受到重力作用产生不必要的误差，如果通过外加的设备实现该重力补偿功能，又很有可能造成增加电机发热的不利效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现动子的重力补偿的平板音圈电机。

为了解决这一技术问题，本发明提供了一种平板音圈电机，包括线圈单元和两个主磁极单元，两个所述主磁极单元对所述线圈单元施加安培力，所述线圈单元内包括弱磁性小磁铁，所述两个主磁极单元对所述弱磁性小磁铁作用合力为竖直向上。

每个所述主磁极单元至少包括一对主磁极磁铁，所述一对主磁极磁铁距所述线圈单元的距离相等，所述两个主磁极单元关于所述线圈单元对称。

两个所述主磁极单元中对称的主磁极磁铁的充磁方向相同，同个所述主磁极单元内的一对主磁极磁铁的充磁方向相反。

所述两个主磁极单元形成横向的主磁场，切割所述主磁场的所述线圈单元的2部分通电导体为上下排布。

两个所述主磁极单元对所述线圈单元施加竖直向上的安培力，所述弱磁性小磁铁的充磁方向与位于其上方的两个所述主磁极磁铁的充磁方向相同。

位于所述弱磁性小磁铁上方的两个所述主磁极磁铁，对所述弱磁性小磁铁施加竖直向上的磁吸合力；位于下方的两个所述主磁极磁铁，对所述弱磁性小磁铁施加竖直向上的磁斥合力。

所述两个主磁极单元形成竖向的主磁场，切割所述主磁场的所述线圈单元的2部分通电导体为左右排布。

所述弱磁性小磁铁的充磁方向与所述线圈单元被施加的安培力方向相同。

位于所述弱磁性小磁铁上方的两个所述主磁极磁铁，对所述弱磁性小磁铁施加竖直向上的磁吸合力；位于其下方的两个所述主磁极磁铁，对所述弱磁性小磁铁施加竖直向上的磁斥合力。

所述平板音圈电机还包括间隔磁铁和背铁，所述间隔磁铁位于一对所述主磁极磁铁之间，所述间隔磁铁和一对主磁极磁铁均固定设在所述背铁上。

所述平板音圈电机还包括间隔磁铁，所述间隔磁铁位于一对所述主磁极磁铁之间，左侧的所述间隔磁铁的充磁方向与所述线圈单元被施加的安培力方向相反，右侧的所述间隔磁铁的充磁方向与所述线圈单元被施加的安培力方向相同。

所述平板音圈电机还包括间隔磁铁，所述间隔磁铁位于一对所述主磁极磁铁之间，下方的所述间隔磁铁的充磁方向与所述线圈单元被施加的安培力方向相同，上方的所述间隔磁铁的充磁方向与所述线圈单元被施加的安培力方向相反。

所述弱磁性小磁铁在所述平板音圈电机的横刨面（参见图1）上沿所述线圈单元所受安培力方向的长度大于所述弱性小磁铁的沿两个对应的所述间隔磁铁方向上的长度。

一对所述主磁极磁铁之间设有间隔距离，所述弱磁性小磁铁在所述平板音圈电机的横刨面（参见图6）上沿所述线圈单元所受安培力方向的长度大于所述弱性小磁铁的沿两个对应的该两处间隔方向上的长度。

所述线圈单元还包括绕线柱和线圈，所述弱磁性小磁铁在所述绕线柱内，所述线圈绕设在所述线圈柱外，柱体所在方向即绕制轴线的方向。

所述平板音圈电机还包括背铁，所述一对主磁极磁铁固定设在所述背铁上，所述绕线柱所在的所述线圈的绕制轴线平行于所述两个主磁极单元形成的主磁场方向，所述绕线柱所在的所述线圈的绕制轴线垂直于两端的所述背铁。