一种电磁式微型数字平面传送装置的制作方法

本发明属于微纳器件，尤其涉及一种电磁式微型数字平面传送装置。

背景技术：

1、微纳器件具备体积小、功率低和可集成等优点，广泛应用于消费电子、汽车电子等领域；同时随着微纳器件领域技术的不断发展，用于微纳器件的传送、操控等的微型工厂也越来越受到关注。

2、气浮装置是一种用于非接触、可高速运输的微纳器件传动台，但气流控制增加了系统的复杂度。2015年，东京大学的hosobata等人报道了一种静电驱动的传动平台(transparent synchronous electrostatic actuator for long-stroke planarmotion,ieee/asme transactions on mechatronics,vol.20,no.4,august 2015)。该装置控制简单且可长程工作，但驱动电压高达500v。此外其采用连续驱动，需集成位置检测实现精准定位，也一定程度增加了装置的复杂度。2020年，法国巴黎萨克雷大学tisnes等人报道了一款基于分布式电磁驱动单元的传送平台(long-range planar conveyance devicebased on adigital electromagnetic actuator array,2020symposium on design,test,integration&package of mems and moems)，每个驱动单元采用机械限位运动量程只有2mm，组成7×7数字矩阵式传送装置。该方案避免了开环控制的定位不准确等问题，但平面内两个方向的驱动力因线圈z向不同导致力不对称；同时，其动子的重量也较重，导致响应带宽较低。

3、因此，有必要设计一种新的方案以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电磁式微型数字平面传送装置，旨在解决现有技术中传送平台的驱动力不对称以及响应带宽较低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供一种电磁式微型数字平面传送装置，包括：

3、定子，所述定子包括底座以及设置于所述底座上的驱动单元，所述驱动单元包括四个金属线圈，四个所述金属线圈对称间隔设置且互不相交，相邻两所述金属线圈之间形成有间隙，

4、动子，所述动子设置于所述驱动单元的上方，所述动子包括基板以及设置于所述基板上的两横向永磁体和两纵向永磁体；所述基板为树脂材质；两所述横向永磁体沿横向方向间隔设置，两所述纵向永磁体沿纵向方向间隔设置，两所述横向永磁体和两所述纵向永磁体垂直且交错设置，两所述横向永磁体和两所述纵向永磁体分别位于对应的所述间隙的上方；

5、限位结构，所述限位结构设置于所述定子上并位于所述驱动单元的周侧，以限制所述动子的活动范围。

6、优选地，所述底座上设置有多个铁芯组，所述铁芯组设置于对应的所述间隙的两侧，以使所述动子在稳态时的位置固定。

7、优选地，所述定子包括多个所述驱动单元，每一所述驱动单元上设置有一对应的所述动子，所述限位结构设置于每一所述驱动单元的周侧，以限位每一驱所述动单元上对应的所述动子。

8、优选地，所述铁芯组包括两间隔设置的铁芯，所述铁芯为长条形，所述横向永磁体和所述纵向永磁体为长条形，同组的两所述铁芯的短边与对应的所述横向永磁体/所述纵向永磁体的长边保持平行。

9、优选地，所述铁芯的尺寸为1mm×0.5mm×0.5mm。

10、优选地，所述横向永磁体为面外方向磁化的ndfeb或smco稀土永磁体。

11、优选地，所述所述纵向永磁体为面外方向磁化的ndfeb或smco稀土永磁体。

12、优选地，所述横向永磁体和所述纵向永磁体的尺寸均为3mm×1mm×0.3mm。

13、优选地，所述基板的尺寸为7mm×7mm×1mm。

14、优选地，所述横向永磁体和所述纵向永磁体的表面均覆盖一层树脂。

15、优选地，所述金属线圈的线宽为0.15mm，深度为0.035mm，线圈间隙为0.15mm。

16、本发明实施例提供的一种电磁式微型数字平面传送装置中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：

17、通过将两横向永磁体沿横向方向间隔设置，两纵向永磁体沿纵向方向间隔设置，两横向永磁体和两纵向永磁体垂直且交错设置，再通过四个所述金属线圈对两所述横向永磁体和两所述纵向永磁体施加驱动力，实现了平面内两个方向的对称驱动，易于控制；同时提高了驱动力密度，可将稳态驱动电流降至0.5a，易于集成和散热，方便应用。并且，通过选用树脂材质基板以达到减轻动子总质量，从而提高响应带宽。

18、此外，通过使用高磁能积的ndfeb或smco稀土材质制作横向永磁体和纵向永磁体，能够进一步减轻动子总质量，有效提高响应带宽。

技术特征：

1.一种电磁式微型数字平面传送装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电磁式微型数字平面传送装置，其特征在于，所述底座上设置有多个铁芯组，所述铁芯组设置于对应的所述间隙的两侧，以使所述动子在稳态时的位置固定。

3.根据权利要求2所述的一种电磁式微型数字平面传送装置，其特征在于，所述铁芯组包括两间隔设置的铁芯，所述铁芯为长条形，所述横向永磁体和所述纵向永磁体为长条形，同组的两所述铁芯的短边与对应的所述横向永磁体/所述纵向永磁体的长边保持平行。

4.根据权利要求1所述的一种电磁式微型数字平面传送装置，其特征在于，所述横向永磁体为面外方向磁化的ndfeb或smco稀土永磁体。

5.根据权利要求1所述的一种电磁式微型数字平面传送装置，其特征在于，所述纵向永磁体为面外方向磁化的ndfeb或smco稀土永磁体。

6.根据权利要求1所述的一种电磁式微型数字平面传送装置，其特征在于，所述横向永磁体和所述纵向永磁体的表面均覆盖一层树脂。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种电磁式微型数字平面传送装置，其特征在于，所述定子包括多个所述驱动单元，每一所述驱动单元上设置有一对应的所述动子，所述限位结构设置于每一所述驱动单元的周侧，以限位每一驱所述动单元上对应的所述动子。

技术总结
本发明属于微纳器件技术领域，尤其涉及一种电磁式微型数字平面传送装置，包括：定子、动子和限位结构，定子包括底座和驱动单元，驱动单元包括四个金属线圈；动子设置于驱动单元的上方，动子包括基板以及设置于基板上的两横向永磁体和两纵向永磁体；限位结构设置于定子上并位于驱动单元的周侧，以限制动子的活动范围。通过将两横向永磁体沿横向方向间隔设置，两纵向永磁体沿纵向方向间隔设置，两横向永磁体和两纵向永磁体垂直且交错设置，再通过四个所述金属线圈对两所述横向永磁体和两所述纵向永磁体施加驱动力，实现了平面内两个方向的对称驱动，易于控制；同时提高了驱动力密度，可将稳态驱动电流降至0.5A，易于集成和散热，方便应用。

技术研发人员：王月,朱瑞威,李捷妮,彭涛,田占元
受保护的技术使用者：深圳陕煤高新技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12