[发明专利]一种基于机械导轨和平面电机的位移装置

权利要求书

1.一种基于机械导轨和平面电机的位移装置，其特征在于，

包括：工作台、基座、中层运动机构、一套第一类导轨、一套第二类导轨、第一类光栅尺和第二类光栅尺，

其中，所述基座设计有一个工作区域，并且所述基座包括磁体块系统，所述磁体块系统包括：

多个第一类磁体块，每个所述第一类磁体块包括多个在第一方向(X)上大致线性延伸的第一磁体，每个所述第一磁体具有与所述第一方向(X)大致正交的磁化方向，而且至少两个所述第一磁体具有彼此不同的磁化方向；以及

多个第二类磁体块，每个所述第二类磁体块包括多个在第二方向(Y)上大致线性延伸的第二磁体，所述第二方向(Y)与所述第一方向(X)大致正交，每个所述第二磁体具有与所述第二方向(Y)大致正交的磁化方向，而且至少两个所述第二磁体具有彼此不同的磁化方向，

其中，所述工作台沿第三方向(Z)可移动地与所述基座邻接配置，所述第三方向(Z)与所述第一方向(X)和所述第二方向(Y)均大致正交，所述工作台包括电机线圈系统，所述电机线圈系统至少包括：

一组第一类三相线圈，每个所述第一类三相线圈包括多个第一类线圈，所述第一类线圈在所述第一方向(X)的尺寸大于其在所述第二方向(Y)的尺寸；以及

一组第二类三相线圈，每个所述第二类三相线圈包括多个第二类线圈，所述第二类线圈在所述第二方向(Y)的尺寸大于其在所述第一方向(X)的尺寸；

所述第一类三相线圈在所述第二方向(Y)上的尺寸大致等于n(m₃+m₄)，其中n＝1,2,3,…，且m₃是特定的所述第一类磁体块在所述第二方向(Y)上的尺寸，而m₄是与所述特定的所述第一类磁体块邻接配置的所述第二类磁体块在所述第二方向(Y)上的尺寸，并且所述第二类三相线圈在所述第一方向(X)上的尺寸大致等于n(m₁+m₂)，其中n＝1,2,3,…，且m₁是特定的所述第一类磁体块在所述第一方向(X)上的尺寸，而m₂是与所述特定的所述第一类磁体块邻接配置的所述第二类磁体块在所述第一方向(X)上的尺寸；

所述一套第一类导轨包括两个平行的第一类导轨，配置在与所述磁体块系统平行的一个XY平面上，用于连接所述中层运动机构和所述工作台，为所述工作台相对于所述中层运动机构的运动提供导向；所述一套第二类导轨包括两个平行的第二类导轨，配置在与所述磁体块系统平行的另一个XY平面上，用于连接所述基座和所述中层运动机构，为所述中层运动机构相对于所述基座的运动提供导向；

所述第一类光栅尺和所述第一类导轨平行配置，用于测量所述工作台相对于所述中层运动机构的位移；所述第二类光栅尺和所述第二类导轨平行配置，用于测量所述中层运动机构相对于所述基座的位移。

2.根据权利要求1所述的基于机械导轨和平面电机的位移装置，其特征在于，

所述第一类导轨与所述第一方向(X)平行；所述第二类导轨与所述第二方向(Y)平行。

3.根据权利要求1所述的基于机械导轨和平面电机的位移装置，其特征在于，

所述电机线圈系统包括一个或多个额外的所述第一类三相线圈或/和所述第二类三相线圈。

4.根据权利要求1所述的基于机械导轨和平面电机的位移装置，其特征在于，

从所述第一方向(X)看，所述第一磁体的磁化方向形成一个磁场空间周期λ_y，而从所述第二方向(Y)看，所述第二磁体的磁化方向形成一个磁场空间周期λ_x。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的基于机械导轨和平面电机的位移装置，其特征在于，

所述磁体块系统包括一个一维阵列，所述一维阵列包括具有多列的行，所述行包括由所述第一类磁体块组成的列与由所述第二类磁体块组成的列，这些列交替排列，所述行与所述第一方向(X)大致平行，且所述列中每一列均与所述第二方向(Y)大致平行。