所述的一套位置测量系统5设置在动子的正上方，对动子的位置做实时位置测量。
[0022] 所述的线圈阵列7采用方形线圈组成，或采用圆柱型线圈组成，或采用叠层印刷 PCB电路线圈组成，如图2所示的是采用长方形线圈组成的线圈阵列的实施例。
[0023] 图3为本发明的一种=自由度的运动工作台的一种实施例的工作过程一示意图， 本发明的一种=自由度的运动工作台的工作原理为：磁性流体单元4可看成由多个闭合环 组成，当通电线圈的磁场穿过那些闭合环的磁通量增大时，磁性流体单元4就会受排斥力； 当通电线圈的磁场穿过那些闭合环的磁通量减小时，磁性流体单元4就会受吸引力。图中 线圈中"O"表示所通电流方向垂直纸面朝外，线圈中?。表示所通电流方向垂直纸面朝 里；字母"S"和"N"分别表示线圈通电后所产生的磁场的南极和北极，所示的细箭头为磁力 线的方向；
[0024] 当第S线圈12和第四线圈13分别通沿图3(a)中所示方向的电流时，根据电磁感 应相关定律，第=线圈12和第四线圈13就会产生磁场，其本身就相当于一块磁铁，第=线 圈12的极性为上表面为"S"，下表面为N，相同的第四线圈13的极性也为上表面为"S"，下 表面为"N"，如图3 (a)中所示，磁性流体单元4在该磁场作用下被磁化，在水平方向上，靠近 第=线圈12和第四线圈13-端其磁极为"N"，远离第=线圈12和第四线圈13-端其磁极 为"S";当线圈中的电流发生变化时，磁性流体单元4可在水平方向向第S线圈12和第四 线圈13靠近运动； 阳0巧]当第S线圈12断电，第一线圈10、第二线圈11、第四线圈13和第五线圈14分别 通上如图3(b)所示的方向电流时，根据电磁感应相关定律，第一线圈10和第二线圈11的 极性相同，为上表面为"S"，下表面为"N"，第四线圈13和第五线圈14的极性相同，为上表 面为"N"，下表面为"S";磁性流体单元4被极化为左"N"右"S"，当线圈中的电流发生变化 时，磁性流体单元4受到影响，开始出现一分为二的趋势，分别向左右两边分开，磁性流体 单元4左侧受到第一线圈10和第二线圈11的吸引，磁性流体单元4右侧受到第四线圈13 和第五线圈14的吸引，逐渐分离，最终磁性流体单元4被彻底分为两部分，即第一磁性流体 单元8和第二磁性流体单元9,如图3(C)所示，分开后的第一磁性流体单元8和第二磁性流 体单元9可分别在定子表面进行相互独立的运动。
[00%] 图4为本发明的一种=自由度的运动工作台的一种实施例的工作过程二的示意 图。第二线圈11和第五线圈14分别通上如图4(a)所示的方向电流时，根据电磁感应相关 定律，第二线圈11的极性为上表面为"S"，下表面为"N"，第五线圈14的极性为上表面为 "N"，下表面为"S";第一磁性流体单元8受到第二线圈11产生的磁场影响并向其靠近，即 向右运动；相同的，第二磁性流体单元9受到第五线圈14产生的磁场影响并向其靠近，即向 左运动；
[0027] 随后，当第二线圈11和第五线圈14分别断电，第S线圈12和第四线圈13分别通 上如图4(b)所示的方向电流时，根据电磁感应相关定律，第=线圈12的极性为上表面为 "S"，下表面为"N"，第四线圈13的极性为上表面为"N"，下表面为"S";第一磁性流体单元 8受到第=线圈12吸引继续向第=线圈12靠近，即向右运动；而第二磁性流体单元9受到 第四线圈13的吸引，继续向第四线圈13靠近，即向左运动，第一磁性流体单元8和第二磁 性流体单元9继续靠近，直至接触、最后聚合在一起，如图4(C)中所示；
[0028] 本发明的特点就是可W分别控制分散的磁性流体的部分做不同的运动；同样的， 分散的各块磁性流体也可W重新汇集成一整块，在磁场中运动；因此，本发明的运种=自由 度的运动工作台具有动子轻巧、灵活机动的显著优点。
【主权项】
1. 一种三自由度的运动工作台，含有动子、定子和位置测量系统（5)，所述的定子含有 一个基台（1)、一个盖板⑶和一组线圈阵列（7);所述的线圈阵列（7)设置在基台的凹槽 内，盖板（3)设置在线圈阵列（7)上部；所述的位置测量系统（5)设置在动子的上方，其特 征在于：所述的动子包括至少一个磁性流体单元（4);该磁性流体单元（4)设置在盖板（3) 的上表面，所述盖板的上表面是经过疏水处理的；所述的磁性流体单元（4)相对于盖板（3) 沿X方向、Y方向和0 z方向做平面三自由运动。2. 如权利要求1所述的一种三自由度的运动工作台，其特征在于：所述的线圈阵列（7) 中的线圈采用无铁心线圈或带铁心线圈。3. 如权利要求1或2所述的一种三自由度的运动工作台，其特征在于：所述的线圈阵 列（7)由方形线圈、圆柱型线圈或叠层印刷PCB电路线圈组成。4. 如权利要求1或2所述的一种三自由度的运动工作台，其特征在于：所述线圈阵列 (7)是由线圈分别沿水平面内的X方向和沿Y方向线性阵列，并布满所述基台（1)的凹槽 内。5. 如权利要求1或2所述的一种三自由度的运动工作台，其特征在于：所述线圈阵列 (7)是由线圈分别沿水平面内的X方向和沿Y方向线性相间错列排列成方形。6. 如权利要求1或2所述的一种三自由度的运动工作台，其特征在于：所述线圈阵列 (7)是由线圈沿不同半径的圆周方向排列成圆形阵列。7. 如权利要求1或2所述的一种三自由度的运动工作台，其特征在于：所述线圈阵列 (7)是由两个彼此正交的线圈沿水平面内的X方向和沿Y方向线性相间排列。
【专利摘要】一种三自由度的运动工作台，主要应用于半导体光刻设备中。本发明含有一个动子、一个定子和一套位置测量系统，定子包含有一个基台、一个盖板和一组线圈阵列；一组线圈阵列设置在基台凹槽内，盖板设置在线圈阵列上部；动子包含有一磁性流体；所述的磁性流体设置在盖板的上表面，在线圈阵列产生的变化的磁场中在盖板上表面沿X方向、Y方向和θz方向做平面三自由运动；盖板上表面做表面疏水处理；所述的一套位置测量系统设置在动子的正上方。磁性流体作为动子可任意聚合或分散，承载物体时还可变换形状增大抓取的摩擦力，具有动子轻巧、灵活多变，结构简单等优点。
【IPC分类】H02K44/06
【公开号】CN105141106
【申请号】CN201510587639
【发明人】张鸣, 朱煜, 杨开明, 成荣, 陈安林, 田丽, 张利
【申请人】清华大学, 北京华卓精科科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月15日