[发明专利]磁浮电机及其控制方法

说明书

本发明提供了一种磁浮电机及其控制方法，磁钢阵列模块上具有至少两个线圈模块，每个所述线圈模块均包括至少6个呈矩阵分布的发力体，控制模块实时识别两个线圈模块所处的工况并根据所述线圈模块所处的工况控制其发力体的通电和断电并切换所述线圈模块的工作模式，能够在有限的面积下使至少6个呈矩阵分布的发力体同时使用，在需要时增加所述线圈模块运动的加速度，并且不需要将磁钢阵列模块的尺寸做的足够大。

技术领域

本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种磁浮电机及其控制方法。

背景技术

在光刻机的工件台和掩模台中，通常采用长行程的直线电机结合短行程的音圈电机，并选用气浮轴承来实现高速、高精密定位。然而，在这种结构方案中，为了获得多个运动自由度，往往需要多个直线电机采用堆叠的方式加以实现。这种结构方案不仅增加了整个系统的复杂度，降低了模态，而且加大了底层直线电机的负载，导致运动台的定位精度、控制带宽和运动速度大幅下降。此外，当运动行程需要增加时，气浮直线导轨的制造成本不但几何上升，而且越来越困难，已经成为大尺寸晶元制造的发展瓶颈。

为了解决上述问题，出现了一种新型结构的电机——磁浮电机。它基于洛伦兹力原理，将产生的电磁力直接施加到工件台上，能够同时提供多轴运动。磁浮电机一般包括磁钢阵列模块和线圈单元模块两大部分，所述磁钢阵列模块中的磁钢阵列单元呈交替排列方式，非常便于拓展，有效解决了大行程设计上的技术瓶颈。而且，通过磁浮技术，降低了对运动面型的约束，工作过程无接触磨损，非常适合大行程、真空、超洁净、超精密定位的需求。

现有的磁浮电机的线圈单元模块通常具有4个发力体提供移动的加速度，总加速较小，为了增加总加速度就需要增加发力体的数量，但是由于磁钢阵列模块在列方向上宽度尺寸无法做到很大，限于尺寸和布局的约束，现有的磁钢阵列模块的面积无法满足6个及其以上的发力体同时使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁浮电机及其控制方法，在磁钢阵列模块在列方向上宽度尺寸有限的情况下，能够满足6个及其以上的发力体同时使用。

为了达到上述目的，本发明提供了一种磁浮电机，包括：

磁钢阵列模块，用于产生磁场；

至少两个线圈模块，位于所述磁钢阵列模块上并能够在平行于所述磁钢阵列模块所在的平面内移动，每个所述线圈模块均包括至少6个呈矩阵分布的发力体；

控制模块，与每个所述线圈模块连接，用于控制所述线圈模块中各发力体的通电和断电并切换所述线圈模块的工作模式。

可选的，所述线圈模块中的发力体包括若干个沿同一方向平行排布的线圈，其中，相邻两个所述发力体的线圈排布方向垂直。

可选的，所述线圈模块中每行发力体的总数量小于每列发力体的总数量。

可选的，所述线圈模块中具有K个发力体，K为大于或等于6的偶数；

当K是3的倍数时，所述线圈模块中线圈排布方向相同的两个所述发力体中心在其线圈排布方向上的间距D均满足如下公式：

当K不是3的倍数时，所述线圈模块中线圈排布方向相同的两个所述发力体中心在其线圈排布方向上的间距D均满足如下公式：

其中，n为任意正整数，τ为所述磁钢阵列模块的磁极距。

可选的，每个所述线圈模块均包括支撑座，所述发力体设置于所述支撑座内。

可选的，所述磁钢阵列模块上的所述线圈模块在行方向上的宽度尺寸的总和小于所述磁钢阵列模块在行方向上的宽度尺寸；一个所述线圈模块在列方向上的宽度尺寸小于所述磁钢阵列模块在列方向上的宽度尺寸，并且两个所述线圈模块在列方向上的宽度尺寸的总和大于所述磁钢阵列模块在列方向上的宽度尺寸。