[发明专利]一种三自由度定位装置

权利要求书

1.一种三自由度定位装置，其特征在于：所述定位装置包括一个或两个沿X轴方向微动的音圈电机、两个沿Y轴方向运动的直线电机和受Z轴方向气浮支撑的一个定位单元；

所述音圈电机包括上下两个永磁体组件和设置在上下两个永磁体组件之间的一个或两个线圈组件，上下两个永磁体组件为音圈电机的动子，该音圈电机的线圈组件中与Y轴平行部分的线圈沿Y轴方向的长度，大于等于永磁体组件沿Y轴方向长度与永磁体组件沿Y轴方向移动距离之和；音圈电机中各永磁体组件以常规阵列或Halbach阵列形式布置，各永磁体组件之间形成封闭磁场；

所述的两个沿Y轴方向运动的直线电机结构相同，且沿X轴方向对称布置在定位单元的两侧，各直线电机的动子沿Y轴方向运动并处于同一平面；每个音圈电机的动子与相邻侧直线电机的动子通过连接元件固接，或通过连接元件与定位单元固接，直线电机的动子与定位单元通过连接元件固接，或与定位单元的气浮块固接。

2.如权利要求1中所述三自由度定位装置，其特征在于：每个直线电机包括由绕动子运动平面绕制的线圈组件和位于该线圈组件上方的一个永磁体组件或分别位于上下方的两个永磁体组件，永磁体组件为直线电机动子；直线电机中各永磁体组件包括主永磁体、附永磁体及铁轭，且以Halbach阵列形式布置；直线电机中线圈组件包括多个线圈，各线圈的有效线圈部分粘接固定在一起，形成沿Y轴的线圈阵列。

3.如权利要求1中所述三自由度定位装置，其特征在于：每个直线电机包括由沿动子运动平面绕制的线圈组件和位于线圈组件正上方的两个永磁体组件，永磁体组件为直线电机动子；直线电机中各永磁体组件包括主永磁体、附永磁体及铁轭，且以Halbach阵列形式布置；直线电机中线圈组件包括多个线圈和嵌入在线圈中的线圈骨架，各线圈的有效线圈部分粘接固定在一起，形成沿Y轴的线圈阵列。

4.如权利要求1中所述三自由度定位装置，其特征在于：定位单元包括一个定位元件、四个气浮块及两个气浮导轨；四个气浮块位于同一平面并分别固接于定位元件的四个顶端处；每个气浮块下表面开有气孔，气孔轴线方向沿Z轴方向；两个气浮导轨导向方向沿Y轴方向，且位于与Z轴垂直的同一平面内；气浮块与气浮导轨构成气浮支撑，气浮支撑采用闭式、真空预载或永磁预载的形式。

5.如权利要求1中所述三自由度定位装置，其特征在于：定位单元包括一个定位元件及四个气浮块；四个气浮块位于同一平面并分别固接于定位元件的四个顶端处；气浮块下表面开有气孔，气孔轴线方向沿Z轴方向；气浮块与直线电机的线圈组件正面相对，将直线电机的线圈组件作为气浮导轨。