[发明专利]一种音圈电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种音圈电机。

背景技术

音圈电机通常由定子和动子组成，其工作原理为：在定子间隙磁场中放入线圈绕组，线圈通电后产生电磁力，带动动子和负载作直线运动，改变电流的强弱和极性，即可改变电磁力的大小和方向。由于音圈电机结构简单、维护方便、可靠和能量转换效率高，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，灵敏度高，因此在要求快速、高精度定位的光刻机短行程精密定位单元中具有广泛应用。

现有的音圈电机结构如图1所示，包括呈长方体形状的衔铁1’，位于衔铁1’上方、截面呈开口朝下的E型铁芯2’以及套设于铁芯2’中部的线圈3’，衔铁1’和铁芯2’均由片状的导磁材料堆叠而成，其中铁芯2’与线圈3’为定子，衔铁1’为动子；音圈电机内部电磁分布如图2所示，图中⊙代表电流流向为垂直纸面向外，代表电流流向垂直纸面向里。当线圈3’内部通入电流后，在铁芯2’和衔铁1’内部产生磁场，从而使两者之间产生引力，衔铁1’向上方运动并与铁芯2’吸合，当线圈3’断电时，衔铁1’向下方运动与铁芯2’分离。然而采用该种方式设置的衔铁1’和铁芯2’只有当线圈3’通电后，两者距离较近时才能产生引力，且当衔铁1’与铁芯2’距离很小时，二者引力很大，当两者距离稍远时，引力急剧变小，因此行程较小，引力波动大，稳定性低；此外，该音圈电机不具备重力补偿功能，加重了线圈3’沿重力相反方向的推力压力，从而降低了音圈电机的整体性能，未能满足光刻机长行程运动和高精度定位需求。

发明内容

本发明为了克服以上不足，提供了一种具有重力补偿功能，且能有效提高行程和稳定性的音圈电机。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种音圈电机，包括：

定子，设有凹槽结构，凹槽结构的数量≥1；

动子，具有突状结构，所述突状结构设置在上述凹槽结构内，且形状与所述凹槽结构相匹配；

线圈，至少部分设置在所述凹槽结构内。

进一步的，所述音圈电机还包括至少2个磁性单元，所述磁性单元固定设于所述定子或/和所述动子内。

进一步的，所述定子和动子均为由片状导磁材料堆叠而成的平板型结构。

进一步的，所述凹槽结构、所述突状结构及所述线圈的数量比为A:B:C，其中，A、B、C为大于等于1的自然数，且A＝B≥C。

进一步的，所述凹槽结构、所述突状结构及所述线圈的数量比A:B:C为1:1:1，所述凹槽结构为环形凹槽，所述突状结构为与所述环形凹槽匹配的环形突起，所述线圈为环形线圈，设置在所述环形凹槽底部。

进一步的，所述环形凹槽或/和所述环形突起设有用于容纳磁性单元的环形固定槽。

进一步的，所述凹槽结构、所述突状结构及所述线圈的数量比A:B:C为2:2:1，所述凹槽结构通过定子连接部连接形成E型结构，所述突状结构通过动子连接部连接形成U型结构。

进一步的，所述E型结构或/和所述U型结构设有用于容纳磁性单元的矩形固定槽。

进一步的，所述动子连接部由非金属材料制成。

进一步的，所述凹槽结构、所述突状结构及所述线圈的数量比A:B:C为3:3:2, 所述凹槽结构或/和所述突状结构设置有用于容纳磁性单元的矩形固定槽。

本发明提供的音圈电机，一种音圈电机，包括：定子，设有凹槽结构，凹槽结构的数量1；动子，具有突状结构，所述突状结构设置在上述凹槽结构内，且形状与所述凹槽结构相匹配；以及线圈，至少部分设置在所述凹槽结构内。本发明通过设置与凹槽结构相适配的突状结构对动子产生与其重力方向相反的重力补偿力，不仅能提高电机的稳定性，降低了线圈因重力而产生的推力压力，而且增加了电机的行程，进一步提高了音圈电机的整体性能，有效满足了光刻机长行程运动和高精度定位需求。

附图说明

图1是现有音圈电机结构示意图；

图2是现有音圈电机内部电磁分布示意图；

图3是本发明音圈电机实施例1的结构示意图；

图4是本发明音圈电机实施例1的剖面图；

图5是本发明音圈电机实施例1内部电磁分布示意图；

图6a、6b分别是本发明音圈电机线圈不通电和通电时重力补偿力沿Z轴的曲线图；

图7是本发明音圈电机实施例2的结构示意图；

图8是本发明音圈电机实施例3的结构示意图；

图9是本发明音圈电机实施例4的结构示意图；

图10是本发明音圈电机实施例5的整体结构图；