一种平板音圈电机的制作方法

本发明涉及半导体设备，尤其涉及一种平板音圈电机。

背景技术：

1、基于安培力原理制造的平板型音圈电机的结构简单、维护方便、可靠性高、能量转换效率高，具有固定行程、直接驱动特性、平滑输出和线性控制等特点，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，因而被很好地应用在需要高速、高加速度、高响应速度的伺服控制系统中，满足快速、高精度定位的光刻机短行程精密定位单元的需要。

2、目前，半导体设备中的精密定位单元使用的平板音圈电机，有两种典型的结构，其中一种是单线圈式平板音圈电机，另一种是双线圈式平板音圈电机。然而在这两种结构中，其驱动磁路均由线圈周围的磁铁阵列提供，当应用于半导体设备中时，特别是高真空环境下，线圈中通电电流较小时，其推力密度无法满足应用场景的需要；而线圈中通电电流较大时，则温升较快。为了满足对平板音圈电机的推力密度要求，同时降低平板音圈电机表面的温升，通常方案是采用冷却板对线圈进行冷却，以带走平板音圈电机产生的热量，同时保证平板音圈电机的电流密度，进而实现推力密度增加和电机表面低温升的要求。然而，现有技术没有从电磁力驱动磁路创新的角度提出增加平板型音圈电机推力密度的方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种平板音圈电机，通过改变平板音圈电机中电磁力的驱动磁路，在通电电流不变的情况下，增大了电机沿其运动方向的推力，整个过程中温升较低，且推力波动小，电机输出平稳。

2、为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种平板音圈电机，包括：

4、线圈组件，所述线圈组件包括至少一个线圈和至少一个导磁块，所述线圈和所述导磁块均固定在同一支架上，所述线圈环绕设置在所述导磁块的周向；以及

5、磁轨组件，所述磁轨组件包括背铁和磁铁阵列，所述磁铁阵列固定在所述背铁上，线圈组件设置在磁铁阵列的中心，所述线圈通电时，所述磁轨组件和所述导磁块形成的磁场共同对所述线圈施加安培力。

6、可选地，所述背铁包括上背铁和下背铁，所述磁铁阵列包括第一磁组和第二磁组，所述第一磁组设置在所述上背铁，所述第二磁组设置在所述下背铁，所述线圈组件夹设在所述第一磁组与所述第二磁组之间。

7、可选地，所述第一磁组包括第一主磁极磁铁和第二主磁极磁铁，所述第一主磁极磁铁和所述第二主磁极磁铁的磁极相反；

8、所述第二磁组包括第三主磁极磁铁和第四主磁极磁铁，所述第三主磁极磁铁和所述第一主磁极磁铁相对设置且磁极相同，所述第四主磁极磁铁和所述第二主磁极磁铁相对设置且磁极相同。

9、可选地，所述第一磁组还包括第一间隔磁铁，所述第一间隔磁铁夹设在所述第一主磁极磁铁和所述第二主磁极磁铁之间；

10、所述第二磁组还包括第二间隔磁铁，所述第二间隔磁铁夹设在所述第三主磁极磁铁和所述第四主磁极磁铁之间。

11、可选地，所述线圈设置为一个，所述下背铁、所述第二磁组、所述线圈、所述第一磁组和所述上背铁沿第一方向依次设置，所述线圈内设有一个或两个所述导磁块。

12、可选地，所述线圈设置为两个，所述下背铁、所述第二磁组、两个所述线圈、所述第一磁组和所述上背铁沿第一方向依次设置，至少一个所述线圈内设有所述导磁块。

13、可选地，所述第一磁组还包括第五主磁极磁铁，沿第二方向所述第五主磁极磁铁和所述第一主磁极磁铁分别设置在所述第二主磁极磁铁的两侧，且所述第五主磁极磁铁的磁极与所述第一主磁极磁铁磁极相同；

14、所述第二磁组还包括第六主磁极磁铁，沿第二方向所述第六主磁极磁铁和所述第三主磁极磁铁分别设置在所述第四主磁极磁铁的两侧，且所述第六主磁极磁铁与所述第三主磁极磁铁的磁极相同。

15、可选地，所述线圈设置为两个，两个所述线圈沿第二方向并排设置，所述下背铁、所述第二磁组、并排设置的两个所述线圈、所述第一磁组和所述上背铁沿第一方向依次设置。

16、可选地，所述线圈设置为四个，其中每两个层叠设置所述线圈为一组，两组所述线圈沿第二方向并排设置，所述下背铁、所述第二磁组、并排设置的两组所述线圈、所述第一磁组和所述上背铁沿第一方向依次设置。

17、可选地，所述线圈组件包括冷却板，所述冷却板用于对所述线圈进行降温。

18、本发明的有益效果为：

19、本发明提供一种平板音圈电机，包括线圈组件和磁轨组件，其中，线圈组件包括至少一个线圈和至少一个导磁块，线圈整体为环形，线圈环绕设置在导磁块的周向，磁轨组件包括背铁和磁铁阵列，磁铁阵列固定在背铁上，线圈组件设置在磁铁阵列沿z轴方向的中心，当线圈通电时，磁轨组件和导磁块形成的磁场共同对线圈施加安培力，通过在线圈的中空处设置导磁块，从而增加了平板音圈电机在其输出方向的受力，从而在相同的铜耗下实现推力密度的提升，同时保证运动磁轨质量不变，平板音圈电机整个运行过程平稳，出力均匀。并且对于平板音圈电机的结构改动较小，无需对现有的生产工艺进行较大改动，适用性良好，方便工业生产。

技术特征：

1.一种平板音圈电机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的平板音圈电机，其特征在于，所述背铁包括上背铁(201)和下背铁(202)，所述磁铁阵列包括第一磁组和第二磁组，所述第一磁组设置在所述上背铁(201)，所述第二磁组设置在所述下背铁(202)，所述线圈组件(100)夹设在所述第一磁组与所述第二磁组之间。

3.根据权利要求2所述的平板音圈电机，其特征在于，所述第一磁组包括第一主磁极磁铁(203a)和第二主磁极磁铁(203c)，所述第一主磁极磁铁(203a)和所述第二主磁极磁铁(203c)的磁极相反；

4.根据权利要求3所述的平板音圈电机，其特征在于，所述第一磁组还包括第一间隔磁铁(203b)，所述第一间隔磁铁(203b)夹设在所述第一主磁极磁铁(203a)和所述第二主磁极磁铁(203c)之间；

5.根据权利要求4所述的平板音圈电机，其特征在于，所述线圈(101)设置为一个，所述下背铁(202)、所述第二磁组、所述线圈(101)、所述第一磁组和所述上背铁(201)沿第一方向依次设置，所述线圈(101)内设有一个或两个所述导磁块(102)。

6.根据权利要求4所述的平板音圈电机，其特征在于，所述线圈(101)设置为两个，所述下背铁(202)、所述第二磁组、两个所述线圈(101)、所述第一磁组和所述上背铁(201)沿第一方向依次设置，至少一个所述线圈(101)内设有所述导磁块(102)。

7.根据权利要求3所述的平板音圈电机，其特征在于，所述第一磁组还包括第五主磁极磁铁(203g)，沿第二方向所述第五主磁极磁铁(203g)和所述第一主磁极磁铁(203a)分别设置在所述第二主磁极磁铁(203c)的两侧，且所述第五主磁极磁铁(203g)的磁极与所述第一主磁极磁铁(203a)磁极相同；

8.根据权利要求7所述的平板音圈电机，其特征在于，所述线圈(101)设置为两个，两个所述线圈(101)沿第二方向并排设置，所述下背铁(202)、所述第二磁组、并排设置的两个所述线圈(101)、所述第一磁组和所述上背铁(201)沿第一方向依次设置。

9.根据权利要求7所述的平板音圈电机，其特征在于，所述线圈(101)设置为四个，其中每两个层叠设置所述线圈(101)为一组，两组所述线圈(101)沿第二方向并排设置，所述下背铁(202)、所述第二磁组、并排设置的两组所述线圈(101)、所述第一磁组和所述上背铁(201)沿第一方向依次设置。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的平板音圈电机，其特征在于，所述线圈组件(100)包括冷却板(103)，所述冷却板(103)用于对所述线圈(101)进行降温。

技术总结
本发明涉及半导体设备技术领域，具体公开了一种平板音圈电机，其线圈组件包括至少一个线圈和至少一个导磁块，线圈整体为环形，线圈环绕设置在导磁块的周向，磁轨组件包括背铁和磁铁阵列，磁铁阵列固定在背铁上，线圈组件设置在磁铁阵列沿Z轴方向的中心，当线圈通电时，磁轨组件和导磁块形成的磁场共同对线圈施加安培力，通过导磁块增加了平板音圈电机在其输出方向的受力，从而在相同的铜耗下实现推力密度的提升，同时保证平板音圈电机整个运行过程平稳，出力均匀。并且对于平板音圈电机的结构改动较小，无需对现有的生产工艺进行较大改动，适用性良好，方便工业生产。

技术研发人员：姚艺华,印欣,时磊,王善明,石佳蒙
受保护的技术使用者：雅科贝思精密机电（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12