[发明专利]一种磁悬浮运动台

说明书

本发明涉及精密传动领域，具体涉及一种磁悬浮运动台,包括定子和动子,动子包括磁体阵列，磁体阵列包括多个磁体行和多个磁体列；定子包括上下层叠设置的第一线圈层、第二线圈层以及霍尔传感器阵列；霍尔传感器阵列包括多个霍尔传感器组，霍尔传感器组包括至少四个霍尔传感器，其中四个霍尔传感器排布在一个正方形的四个顶点上，正方形的边与磁体行或磁体列平行；霍尔传感器组的数量以及排布方式满足于：磁体阵列在运动过程中能够交叠覆盖至少三个不共线的霍尔传感器组，从而解算出动子在六个自由度上的位置。

技术领域

本发明涉及精密传动领域，具体涉及一种磁悬浮运动台。

背景技术

随着芯片精度的不断提高，半导体行业中的芯片制造设备，例如光刻机、晶圆切割机、芯片键合设备、晶圆热处理设备等，和芯片检测设备，例如晶圆膜厚检测设备，晶圆缺陷检测设备等，对运动部件的要求也越来越高，所以高精度的超精密定位系统在半导体领域起着越来越重要的作用。磁悬浮技术以其优越的性能逐渐被应用在半导体行业中，与传统的运动台相比，磁悬浮运动台具有以下优势：无机械接触和摩擦、满足超洁净制造环境的要求、维护费用低、使用寿命长、适用于真空环境等。基于磁浮平面电机的运动平台在半导体装备中的应用十分广泛，是光刻机中最重要的运动部件之一。它不仅能够实现六自由度的无接触运动，而且能够进行二维的大行程运动，具有良好的定位精度和运动精度。

磁浮平面电机主要分为两种：一种以磁体为定子，以线圈为动子，即动线圈式；另一种以线圈为定子，以磁体为动子，即动铁式。在半导体行业的一些应用场景中，为了避免线缆的扰动和摩擦，通常要求动子上不得带有线缆。动铁式的磁浮平面电机可以实现动子上完全的无线缆，而且不用额外装备电池，因而结构更加简单，从而具有更大的优势，但这种大行程、动子无线缆、无接触、多自由度的工况给测量系统提出了更高的要求。一般的传感器无法应用于这样的场景中，而光学测量系统，如激光干涉仪，则会大幅增加运动台的成本。

动铁式的磁浮平面电机还可用于高洁净度环境和真空环境，例如制药产线、医疗设备。

发明内容

本发明提供一种磁悬浮运动台，以解决现有的磁悬浮运动台的测量系统成本高的问题。

本发明的磁悬浮运动台采用如下技术方案：一种磁悬浮运动台，其中：包括上下相对设置的定子和动子；

所述动子包括磁体阵列102，所述磁体阵列102包括多个磁体行和多个磁体列；

所述定子包括第一线圈层104、第二线圈层105以及霍尔传感器阵列103，第一线圈层104、第二线圈层105以及霍尔传感器阵列103上下层叠设置；

所述霍尔传感器阵列103包括多个霍尔传感器组302，所述霍尔传感器组302包括至少四个霍尔传感器301，其中四个所述霍尔传感器301排布在一个正方形的四个顶点上，所述正方形其中的两条边与所述磁体行或所述磁体列平行；

所述霍尔传感器组302的数量以及排布方式满足于：

所述磁体阵列102在运动过程中能够交叠覆盖至少三个不共线的霍尔传感器组302，从而解算出动子在六个自由度上的位置。

在本发明的磁悬浮运动台中，优选为，所述霍尔传感器阵列103中的多个霍尔传感器组302按照矩形阵列排布，矩形阵列的行列分别与第一方向（X）和第二方向（Y）轴对应平行，所述磁体阵列102至少能够覆盖九个传感器组。

在本发明的磁悬浮运动台中，优选为，所述霍尔传感器阵列103中的多个霍尔传感器组302按照三角形的结构阵列排布，所述磁体阵列102至少能够覆盖六个传感器组。

在本发明的磁悬浮运动台中，优选为，所述霍尔传感器阵列103中的多个霍尔传感器组302按照等边三角形的结构阵列排布。