基于Halbach阵列的高精度平面磁悬浮电机的设计和制造

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在这篇论文中,作者提出了一种基于Halbach阵列的高精度磁悬浮平面电机的结构设计思路和制造流程。这种结构的电机能够提供光刻作业中的所有运动,其中包括用于晶圆表面定位的大行程平面运动和极微的调准调焦运动。 在分析了若干种可供参考的平面电机结构之后,作者确定了一种单动子磁悬浮结构为样机结构。样机动子的执行器为四个永磁直线电机,这四个执行器提供所有的悬浮力和单边拉力。执行器的永磁阵列安装在动子下表面,采用新型的Halbach永磁阵列结构,定子绕组安装在光学台面上,采用这种动磁体静线圈结构时将无任何线缆连接到动子上。 动子的六维位置信息由六个激光传感器采集,受传感器分辨率的限制,样机的最大精度为20μm。进一步的研究中将采用精度更高的激光干涉仪和电容探针传感器采集位置信息。 文中作者详细阐述了平面磁悬浮电机的结构设计准则和思路,机电模型的建立,主要机械和电气部件的加工工艺,另外作者也提出了系统力分配和解耦的方法以及相关的控制策略。
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