CN103997186A - 直线电机、盘式旋转电机和电机平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线电机、盘式旋转电机和电机平台(X-Y-Theta平台)。该直线电机优选是U型空芯直线电机，其磁铁阵列包括多个磁铁单元，每个磁铁单元包括两个或更多个磁铁。该盘式旋转电机的线圈与磁铁数量比在0.8至1.3之间。该电机平台采用上述直线电机作为X方向电机组件，采用解耦的U型空芯直线电机作为Y方向电机组件，采用上述旋转电机作为Theta旋转电机。本发明的直线电机和盘式旋转电机既可以降低高度尺寸，又可以保证较大的驱动力，本发明的电机平台有效地降低了平台总的高度尺寸。

Description

直线电机、盘式旋转电机和电机平台

技术领域

本发明涉及直线电机、盘式旋转电机和电机平台。

背景技术

在用于激光切割晶圆、对晶圆划片、太阳能硅片减薄等的设备中常常对X-Y-Theta电机平台的高度尺寸有严格的限制，而且这类电机平台同时要求有很高的动态响应和工作精度，设计和实现这类平台是比较困难的。

特别地，X方向(第一方向)是整个平台驱动负载最大的方向，它不仅需要驱动平台工作负载，还要驱动Y方向(第二方向)和Theta方向(转动方向)的电机相关部分及各种结构件运动，需要很大的力。

如本领域技术人员所知，在单位体积的电机驱动效率上，铁芯直线电机和空芯圆柱直线电机优于空芯直线电机，但铁芯直线电机由于铁芯和固有齿槽力的影响难以达到很高的动态响应(setting time小于5ms)和极高的精度(比如定位精度小于0.1um)，而空芯圆柱直线电机在高度尺寸上能够进一步减小的空间有限。

图1A和1B分别是常规U型空芯直线电机的示意立体图和示意侧视图。

如图1A和1B所示，磁铁组件(定子)10内侧设置有U型槽，两组磁铁阵列15、16相面对地设置在U型槽的两侧，中间留有空间，以使得线圈组件(动子)20能够在其间运动。线圈组件20只能在一个方向上运动。

如图1B所示，磁铁阵列15、16中的每一个磁铁17、18都是单层磁铁。

图2A和2B分别示出了沿图1B中A-A线和B-B线的剖面图，其中示出了两组磁铁阵列15、16的相对表面处的极性布置。

如图2A和2B所示，磁铁阵列15的磁铁17表面处极性为(从左到右)N、S、N、……、S，磁铁阵列16的磁铁18表面处极性为(从左到右)S、N、S、……、N。每一个磁铁阵列中的磁铁表面处极性交替变化。两组磁铁阵列中相面对的磁铁的表面处极性相反。

通过降低磁铁阵列15、16中磁铁17、18的高度和线圈的高度，可以降低整个U型空芯直线电机的高度。然而，随着线圈高度的减小，驱动力也相应减小。

众所周知，通电导线在磁场中受到的力为：

$F=I\stackrel{\→}{L}\×\stackrel{\→}{B}$

当线圈和磁铁的高度降低时，线圈中切割磁力线的导线的有效长度L相应减小，在电流I保持不变，而磁场强度B变化不大的情况下，驱动力F相应减小。

同样地，Theta旋转电机的设计也存在高度与驱动力之间的矛盾。

普通旋转电机的高度难以进一步降低，而现有盘式旋转电机的驱动力又有所欠缺。

在盘式旋转电机中，为了进一步降低高度，就需要减小磁铁厚度，至少不能增大磁铁厚度。这样，磁场强度就不能增加，甚至还会减小。如上面的公式所示，要想增加驱动力同时降低高度，仍然存在一定难度。

因此，仍然需要设计一种既可以降低高度尺寸、又可以保证较大驱动力的直线电机、盘式旋转电机和电机平台。

发明内容

本发明的所要解决的一个技术问题是提供一种直线电机、盘式旋转电机以及电机平台，其既可以降低高度尺寸，又能够保证较大的驱动力。

根据本发明的一个方面，提供了一种直线电机，包括定子和动子，定子和动子中的一个上设置有线圈，另一个上设置有磁铁阵列，线圈与磁铁阵列相面对，磁铁阵列包括多个磁铁单元，每个磁铁单元包括在朝着线圈的方向上层叠在一起的两个或更多个磁铁。

优选地，定子具有U型槽，两组磁铁阵列分别设置在U型槽的两个侧壁上，U型槽的两个侧壁上位置相对的两个磁铁单元的极性相反，线圈设置在动子上，并且布置在U型槽中，并且线圈的两侧分别与U型槽的两个侧壁上的磁铁阵列相面对。

优选地，动子上设置有多组线圈，线圈是空芯线圈，直线电机是空芯直线电机。

根据本发明的另一个方面，提供了一种盘式旋转电机，其特征在于，包括：定子和转子定子具有第一环状盘，多个线圈沿圆周方向依次设置在第一环状盘上。转子具有第二环状盘，多个磁铁沿圆周方向依次设置在第二环状盘上。第一环状盘与第二环状盘相对设置，使得多个磁铁与多个线圈相面对。第一环状盘上的线圈的个数是第二环状盘上的磁铁个数的0.8至1.3倍。

优选地，第一环状盘上的线圈的个数是第二环状盘上的磁铁个数的1.2倍。

优选地，第一环状盘上设置有72个线圈，第二环状盘上设置有60个磁铁。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电机平台，包括：第一方向电机组件，驱动其动子在第一方向上运动；以及第二方向电机组件，其中第一方向电机组件是上述根据本发明的直线电机，第二方向电机组件包括第二定子和第二动子，第二定子上设置有第二磁铁阵列，第二动子中上设置有第二线圈，第二定子和第二动子被设置为使得第二动子能够沿第一方向和第二方向运动，第二磁铁阵列的作用表面的法线方向为第三方向，第一方向、第二方向以及第三方向彼此垂直，并且第二线圈和第二磁铁阵列被设置为使得当第二动子沿第一方向运动时第二磁铁阵列基本上不对第二线圈施加作用力，而当在第二线圈中通电时，第二磁铁阵列对第二线圈产生第二方向上的作用力，第二动子被设置为能够在第一方向电机组件的动子的驱动下在第一方向上运动。

优选地，包括两个或更多个第一方向电机组件，通过它们各自的线圈和磁铁阵列之间的相互作用来驱动其共同的动子在第一方向上运动。

优选地，这些第一方向电机组件的线圈可以串联或并联连接在一起。

优选地，第二磁铁阵列中的多个磁铁的极性在第一方向上相同，而在第二方向上交替变化。

优选地，第二磁铁阵列中的每个磁铁的作用表面为矩形，其较长的一边沿第一方向设置，其较短的一边沿第二方向设置，在第一方向上设置有一组或多组磁铁，在第二方向上设置有多组磁铁，从而形成第二磁铁阵列。

优选地，第二定子上具有第二U型槽，两组第二磁铁阵列分别设置在第二U型槽的两个侧壁上，第二线圈布置在第二U型槽中，并且第二线圈的两侧分别与第二U型槽的两个侧壁上的第二磁铁阵列相面对，两组第二磁铁阵列中在第三方向上位置相对的磁铁的极性相反。

优选地，还包括：旋转电机，旋转电机包括第三定子和转子，第三定子设置在第二动子上，第三定子具有第一环状盘，多个线圈沿圆周方向依次设置在第一环状盘上，转子具有第二环状盘，多个磁铁沿圆周方向依次设置在第二环状盘上，第一环状盘与第二环状盘相对设置，使得多个磁铁与多个线圈相面对。

优选地，第一环状盘上的线圈的个数是第二环状盘上的磁铁个数的1.2倍。

优选地，第一环状盘上设置有72个线圈，第二环状盘上设置有60个磁铁。

优选地，还包括电机电缆、传感器线缆、冷却气管中的至少一种，电机电缆、传感器线缆、冷却气管穿过第一环状盘和第二环状盘的中心孔。

优选地，还包括：第一交叉滚子轴承，设置在第一方向电机组件的定子上，第一方向电机组件的动子通过第一交叉滚子轴承沿第一方向移动；第二交叉滚子轴承，设置在第一方向电机组件的动子上，第二方向电机组件的第二动子通过第二交叉滚子轴承沿第二方向移动；第三交叉滚子轴承，设置在旋转电机的第三定子和转子之间，转子通过第三交叉滚子轴承在第三定子上方旋转。

附图说明

图1A和图1B分别是常规U型空芯直线电机的示意立体图和示意侧视图。

图2A和2B分别示出了沿图1B中A-A线和B-B线的剖面图。

图3A和3B分别是根据本发明的U型空芯直线电机的立体图和示意侧视图。

图4是根据本发明的U型空芯直线电机的线圈组件的示意图。

图5示出了可以用作Y方向直线电机的解耦U型空芯直线电机的示意图。

图6A-6C示意性地示出了图5所示的U型空芯直线电机的磁铁阵列的磁铁极性的设置。

图7示意性地示出了旋转电机的立体图。

图8示出了旋转电机沿过转角位移传感器的径面剖开的剖面图。

图9A和9B分别示出了旋转电机的定子和转子。

图10示意性地示出了根据本发明的电机平台的示例。

具体实施方式

下面参考附图详细描述根据本发明的直线电机、盘式旋转电机和电机平台。

电机平台概述

首先简要描述根据本发明的电机平台。

X方向电机组件驱动对象在X方向上的运动。

X方向电机组件可以使用一个或多个下文中描述的直线电机。优选地，使用两个根据本发明的直线电机。

当在X方向上使用两个或更多个电机同时工作来进行驱动时，进一步提高了X方向的驱动能力，并进一步有效地降低了平台X方向电机组件在Z方向(第三方向)上的高度尺寸。

这两个或更多个电机一般可以采用串联方式工作，即线圈串联连接，也可以采用并联方式工作，即线圈并联连接，但采用并联方式时对平台的驱动器要求更大的驱动电流，所以更优选的是采用串联方式。

另外设置Y方向电机组件来驱动对象在Y方向(第二方向)上的运动。

在晶圆划片等应用领域，还可以设置旋转电机(theta电机)。旋转电机在X方向电机组件和Y方向电机组件的驱动下，沿X方向和Y方向运动，并且可以带动负载进行旋转，调整角度。

下面分别描述X方向电机组件、Y方向电机组件和Theta旋转电机。

X方向电机组件

图3A和3B分别是根据本发明的空芯直线电机的示意立体图和示意侧视图。

如图3A和3B所示，磁铁组件(定子)110内侧设置有U型槽，两组磁铁阵列115、116相面对地设置在U型槽的两个侧壁，中间留有空间，以使得线圈组件(动子)120能够在其间运动。

U型槽的两个侧壁上位置相对的两个磁铁单元的极性相反。

沿图3B中A-A线、B-B线的剖面图可以与图2A和2B的情况相类似。即磁铁阵列115和116中各磁铁单元117、118的极性排列可以与图1A、1B、2A、2B所示常规U型空芯直线电机的磁铁阵列15、16相同。

如图3B所示，磁铁阵列115、116中的每一个磁铁单元117、118都是由两个磁铁在朝着线圈的方向上层叠在一起而形成的。

图3A和3B中示出了两个磁铁层叠形成一个磁铁单元的情形。本领域技术人员应该明白，也可以采用更多个磁铁来层叠形成一个磁铁单元。

如上文所述，通电导线在磁场中受到的力为：

$F=I\stackrel{\→}{L}\×\stackrel{\→}{B}$

通过层叠两层或更多层磁铁，可以增大磁场强度B，这样在降低磁铁和线圈高度从而导致线圈切割磁力线的有效长度L减小的情况下，可以维持较大的驱动力。

另外，采用双层磁铁结构不但可以极大地增强空芯直线电机的励磁磁场，提高电机的输出能力，还可以很好地解决过厚磁铁制造困难，充磁困难的问题。

图4是根据本发明的U型空芯直线电机的线圈组件的示意图。

动子120上设置有多个线圈125。以3相-4极结构电机为例，线圈组件采用多组线圈(一组线圈是3个线圈，即电机的A-B-C三相)。图4中绘出了采用四组线圈也就是12个线圈的情况。本领域技术人员应该明白，采用的线圈数越多，线圈(以及磁铁)的高度可以越小，电机的高度尺寸越容易满足。

在图4中，线圈125为空芯线圈，没有铁芯。

如图3所示，线圈125布置在U型槽中，线圈125的两侧分别与U型槽的两个侧壁上的磁铁阵列115、116相面对。

磁铁极性的设置可以与图2A和2B所示相同。即，磁铁阵列115的磁铁单元117表面处极性可以为(从左到右)，例如，N、S、N、……、S，磁铁阵列116的磁铁118表面处极性可以为(从左到右)，例如，S、N、S、……、N。每一个磁铁阵列中的磁铁表面处极性交替变化。两组磁铁阵列中相面对的磁铁的表面处极性相反。

采用多线圈双层磁铁结构可以方便地解决电机输出能力和电机高度的关系，在有限的高度范围内得到合适的电机输出力。

采用双层磁铁结构使得电机的励磁磁场远大于电机线圈工作电流产生的运动磁场，这样使得U型空芯直线电机获得了音圈电机的优点(在工作行程范围内电机驱动力平稳，波动小，抗干扰能力强)，又不受行程的限制，很好地把U型空芯直线电机的优点与音圈电机的优点结合在一起。

X方向采用这种特别结构的U型空芯直线电机还可以有效地减小电机动子(线圈组件)的运动质量(铁芯直线电机的线圈组件有铁芯结构，往往比空芯结构要重很多)。

另外，这里以U型空芯直线电机为例进行说明。然而，本领域技术人员应该明白，在普通(非U型)空芯直线电机、有铁芯直线电机中，通过使用层叠了两个或更多个磁铁的磁铁单元构成磁铁阵列，同样可以增强励磁磁场，提高电机的输出能力，又可以很好地解决过厚磁铁制造困难，充磁困难的问题。即，本发明采用两层或更多层磁铁阵列的构思不但适用于U型空芯直线电机，也适用于普通(非U型)空芯直线电机、有铁芯直线电机。

Y方向电机组件

下面参考图5和图6A-6C，描述根据本发明的电机平台中所采用的Y方向电机组件。

为了减轻X方向电机组件的驱动对象的质量，根据本发明的电机平台中，Y方向电机组件的定子没有设置在X方向电机组件的动子上，而是可以和X方向电机组件的定子一样固定在基座上。

鉴于磁铁较重，在Y方向电机组件中，将磁铁组件设置在定子上，而将线圈设置在动子上，从而进一步减轻动子质量。

这样，Y方向电机组件的动子就要既能在X方向上随X方向电机组件的动子一起运动，又能在Y方向电机组件的驱动下在Y方向上运动。

Y方向电机组件的线圈和磁铁阵列被设置为使得，当其动子沿X方向运动时，磁铁阵列基本上不对线圈施加作用力，而当在线圈中通电时，第二磁铁阵列对第二线圈产生第二方向上的作用力。

这一点可以通过设计磁铁阵列来实现。例如，磁铁阵列中的多个磁铁的极性在X方向上相同，而在Y方向上交替变化。

在一个优选的实施例中，磁铁阵列中的每个磁铁的上表面(面对线圈的表面，可以称为“作用表面”)为矩形，其较长的一边沿X方向设置，其较短的一边沿Y方向设置。这样在X方向上可以使用较少数量的磁铁。

下面以U型空芯直线电机为例，来描述可用于本发明的电机平台的Y方向电机组件。然而，应当理解，Y方向电机组件也可以不是U型空芯直线电机。即，可以只有一组磁铁阵列，动子携带线圈在导轨(或交叉滚子轴承)的指引下，随X方向电机组件的动子在X方向上运动，在Y方向电机组件的驱动下在Y方向上运动。

图5示出了作为示例的U型空芯直线电机的示意图。图5所示U型空芯直线电机设置有相面对的两组磁铁阵列的电机组件。该U型空芯直线电机具有解耦(decouple)结构。

如图5所示，定子500具有U型槽，U型槽的两个侧壁上设置有两组磁铁阵列510、520。两组磁铁阵列510、520设置在线圈组件(动子)530上设置的线圈两侧。

两组磁铁阵列510、520中在Z方向上相面对的磁铁的极性相反。这样，两侧的磁铁阵列510、520能够对线圈产生相同方向上的作用力。

图6A-6C示意性地示出了根据本发明的U型空芯直线电机的磁铁阵列510、520的磁铁极性(即两个磁铁阵列相对的表面，也即对线圈产生作用的作用表面)的设置。

其中图6B是图5所示U型空芯直线电机的示意性顶视图。图6A是假设沿图6B中C-C线剖开后向上翻开的剖视图。图6C是假设沿图6B中D-D线剖开后向下翻开的剖视图。

如图6A和6C所示，磁铁阵列510、520中各磁铁的几何尺寸可以是一样的，只是充磁方向不一样。每一行具有相同极性的三条磁铁。然而本发明不限于一行三条磁铁，可以是一条长磁铁，也可以是任何其它数量的磁铁。

从上到下看，每一列的磁性交替变化。沿Y方向看，磁铁阵列510的磁铁表面处极性依次为(图中从上到下)S、N、S、……、N，相应地，磁铁阵列520的磁铁表面处极性依次为(图中从下到上)N、S、N、……、S。每一个磁铁阵列中的磁铁表面处极性交替变化。而两组磁铁阵列中相面对的磁铁的表面处极性相反。

图6A和图6C所示只是磁铁极性设置的示例，两个剖面的极性设置也可以互换，而不影响电机的性能。

当线圈组件530在X方向的两个空芯圆柱直线电机的驱动下运动时，通过线圈组件的磁通量基本上没有变化(各磁铁的几何尺寸误差和充磁误差可以忽略不计时)，因此，不管线圈组件是否通电，其在X方向均不能产生输出力，也就是说线圈组件只能随着X方向运动，不会干扰和影响X方向的运动。但当线圈组件通电时，这时候的解耦结构U型空芯直线电机实际上就是一个普通的U型空芯直线电机，产生Y方向的输出和运动。

Y方向电机组件采用这种特殊的解耦结构，巧妙地把Y方向电机组件的磁铁置于X方向的运动之外，使得X方向的电机不用驱动非常笨重的Y方向电机的磁铁组件，极大地提高了X-Y平台的驱动能力和动态性能。并且采用这种解耦结构可以非常方便地布置Y方向电机，尽可能减小Y方向的高度尺寸。

另外，Y方向电机组件采用这种特殊的解耦结构，Y方向电机组件的定子不需要设置在X方向电机组件的动子上。这样，Y方向电机组件的定子的高度可以不必完全叠加在X方向电机组件的高度之上。通过X方向电机组件与Y方向电机组件的这种装配组合，可以进一步降低电机平台的高度。

Theta电机(盘式旋转电机)

下面参考图7、图8、图9A和9B描述可以在根据本发明的电机平台上进一步设置的盘式旋转电机。盘式旋转电机可以采用大中空的盘式DDR(直接驱动旋转)电机。

图7示意性地示出了根据本发明的旋转电机的立体图。

图8示出了旋转电机沿过转角位移传感器的径面剖开的剖面图。

如图7和图8所示，该旋转电机包括定子710和转子720。线圈715设置在定子710上，磁铁725设置在转子720上。

定子710上可以设置有转角位移传感器读头730，转子720上可以设置有转角位移传感器刻度尺735。转角位移传感器刻度尺735是环行结构。

定子710和转子720之间设置有旋转交叉滚子轴承740。转子720通过旋转交叉滚子轴承740在定子710上方旋转。

图9A和9B分别示出了旋转电机的定子710和转子720。

定子710和转子720都具有环状盘形结构。多个线圈715沿着圆周方向依次设置在定子710的环状盘上。线圈715可以不含铁芯，为空芯线圈。多个磁铁725沿圆周方向依次设置在转子720的环状盘上。

如图7和8所示，定子710和转子720相对设置，多个磁铁725与多个线圈715相面对。

定子710的环状盘上的线圈715的个数可以是第二环状盘上的磁铁725的个数的大约0.75倍到1.5倍，在一个实施例中，为0.8倍到1.3倍，在另一个实施例中，为1.2倍。例如，定子710的环状盘上可以有72个线圈715，而第二环状盘上有60个磁铁725。第一和第二环状盘的外径可以为大致从10厘米(4英寸)至30厘米(12英寸)。

在现有的盘式旋转电机中，线圈与磁铁的个数比一般为3/4，即0.75。在本申请中，为了在有限的空间内提高输出力矩，并且得到更加平稳的转动输出和更小的速度波动，发明人想到了采用更大的线圈磁铁个数比。

如上文所述通电导线在磁场中受到的力为：

$F=I\stackrel{\→}{L}\×\stackrel{\→}{B}$

在上文中针对直线电机的改进中，由于有效长度L减小，所以通过层叠磁铁增大了磁场强度B。而在盘式旋转电机中，如果要增大磁场强度B，从而加大磁铁厚度，则盘式旋转电机的高度相应增加。而在磁铁高度不变，甚至为了降低电机整体高度的目的而适当减小磁铁高度时，磁场强度难以增大，甚至还会减小。

本领域技术人员应该明白，通过设计线圈的形状，每个线圈可以有一定的切割磁力线的有效长度。

通过增加线圈数量，可以相应地加大切割磁力线的总有效长度。

这样，磁场强度B的不足，可以通过增加线圈个数从而增大切割磁力线的有效长度L来弥补。

通过采用上述盘式结构，可以在维持足够的驱动力的情况下，尽可能减小旋转电机的高度尺寸。

另外，采用中空盘式结构，电机平台上的各种电机电缆、传感器线缆、冷却气管等线缆管路等可以穿过定子和转子的环状盘的中心孔设置。这样，也有助于进一步降低整个平台的高度。

电机平台

下面参考图10更详细地描述根据本发明的电机平台。

图10示意性地示出了根据本发明的电机平台的示例。

基座上以一定间隔设置了两个如图3A所示的U型空芯直线电机，作为X方向电机组件。

两个X方向电机组件通过它们各自的线圈组件(120)和磁铁阵列(定子110的U型槽中)之间的相互作用，来驱动其共同的动子(X板150)在X方向上运动。X板150可以通过螺丝等紧固装置与两个线圈组件(动子)120固定在一起。

X方向电机组件的定子110上X方向交叉滚子轴承140。X板150通过X方向交叉滚子轴承140沿X方向移动。

Y方向电机组件的定子500不设置在X方向电机组件的动子上。线圈组件530与Y板550(Y方向动子)固定在一起。

X板150上设置有Y方向交叉滚子轴承540。Y板550通过Y方向交叉滚子轴承540沿Y方向移动。

旋转电机的定子710设置在Y板550上。

定子710和转子720之间设置有旋转交叉滚子轴承740(图7、8)。转子720通过旋转交叉滚子轴承740在定子710上方旋转。

通过使用X方向交叉滚子轴承140、Y方向交叉滚子轴承540、旋转交叉滚子轴承740，可以进一步减小根据本发明的X-Y-Theta电机平台的高度尺寸，同时保证平台优良的精度和刚度。

X方向直线位移传感器130的读头设置在X方向电机组件的定子110上，刻度尺设置在动子(X板150)上。

Y方向直线位移传感器535的读头设置在X板150上，刻度尺设置在动子(Y板550上)。

旋转电机的转角位移传感器读头730设置在定子710上，刻度尺735设置在转子720上。

通过将位移传感器的读头设置为相对固定，而刻度尺运动，有利于减小传感器线缆的运动对平台性能的影响和对传感器输出信号的影响。这一点在电机平台高度尺寸减小的情况下尤其重要。

该电机平台中，X方向电机组件、Y方向电机组件以及theta旋转电机均已被优化，以降低其自身的高度。同时，X方向电机组件和Y方向电机组件的装配方式也可以进一步降低电机平台的高度。同时，各个电机的驱动性能均得以保持。

因此，如上所述，根据本发明的电机平台从多个方面着手，在保证足够的驱动力的情况下，减小了电机平台的高度尺寸。

在设计实现的电机平台样机中，平台高度尺寸小于128mm，性能指标如下：

X方向分辨率为0.1um，

X方向运动精度为±2um，

加速度为6G(G为重力加速度)，

X方向最大运动速度为2m/s，

X方向动态响应时间为10ms；

Y方向分辨率为0.1um，

Y方向运动精度为±2um，

加速度为8G(G为重力加速度)，

Y方向最大运动速度为2m/s,

Y方向动态响应时间为10ms；

Theta分辨率小于0.2arcsec(弧秒)，

精度小于1.5arcsec，

Theta方向动态响应时间为10ms。

至此，已详细描述了根据本发明的直线电机、盘式旋转电机和电机平台的具体实施例。然而本领域技术人员应该明白，本发明不限于这里描述的各种细节，而是可以做出适当的修改。本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (15)

1.一种直线电机，包括定子和动子，所述定子和所述动子中的一个上设置有线圈，另一个上设置有磁铁阵列，所述线圈与所述磁铁阵列相面对，

其特征在于，

所述磁铁阵列包括多个磁铁单元，

每个磁铁单元包括在朝着所述线圈的方向上层叠在一起的两个或更多个磁铁。

2.根据权利要求1的直线电机，其特征在于，

所述定子具有U型槽，两组所述磁铁阵列分别设置在所述U型槽的两个侧壁上，

所述U型槽的两个侧壁上位置相对的两个磁铁单元的极性相反，

所述线圈设置在所述动子上，并且布置在所述U型槽中，并且所述线圈的两侧分别与所述U型槽的两个侧壁上的磁铁阵列相面对。

3.根据权利要求1或2的直线电机，其特征在于，所述动子上设置有多组线圈，所述线圈是空芯线圈，所述直线电机是空芯直线电机。

4.一种盘式旋转电机，其特征在于，包括：

定子和转子所述定子具有第一环状盘，多个线圈沿圆周方向依次设置在所述第一环状盘上，

所述转子具有第二环状盘，多个磁铁沿圆周方向依次设置在所述第二环状盘上，

所述第一环状盘与所述第二环状盘相对设置，使得所述多个磁铁与所述多个线圈相面对，

所述第一环状盘上的线圈的个数是所述第二环状盘上的磁铁个数的0.8至1.3倍。

5.根据权利要求4的盘式旋转电机，其特征在于，

所述第一环状盘上的线圈的个数是所述第二环状盘上的磁铁个数的1.2倍。

6.根据权利要求5的盘式旋转电机，其特征在于，

所述第一环状盘上设置有72个线圈，

所述第二环状盘上设置有60个磁铁。

7.一种电机平台，包括：

第一方向电机组件，驱动其动子在第一方向上运动；以及

第二方向电机组件，

其特征在于，

所述第一方向电机组件是根据权利要求1至3中任何一项的直线电机，

所述第二方向电机组件包括第二定子和第二动子，所述第二定子上设置有第二磁铁阵列，所述第二动子中上设置有第二线圈，

所述第二定子和所述第二动子被设置为使得所述第二动子能够沿第一方向和第二方向运动，

所述第二磁铁阵列的作用表面的法线方向为第三方向，

所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向彼此垂直，并且

所述第二线圈和所述第二磁铁阵列被设置为使得当所述第二动子沿所述第一方向运动时所述第二磁铁阵列基本上不对所述第二线圈施加作用力，而当在所述第二线圈中通电时，所述第二磁铁阵列对所述第二线圈产生所述第二方向上的作用力，

所述第二动子被设置为能够在所述第一方向电机组件的动子的驱动下在所述第一方向上运动。

8.根据权利要求7的电机平台，其特征在于，包括两个或更多个所述第一方向电机组件，通过它们各自的线圈和磁铁阵列之间的相互作用来驱动其共同的动子在第一方向上运动。

9.根据权利要求8的电机平台，其特征在于，所述两个或更多个第一方向电机组件的线圈串联或并联连接在一起。

10.根据权利要求7的电机平台，其特征在于，

所述第二磁铁阵列中的多个磁铁的极性在所述第一方向上相同，而在所述第二方向上交替变化。

11.根据权利要求10的电机平台，其特征在于，

所述第二磁铁阵列中的每个磁铁的作用表面为矩形，其较长的一边沿所述第一方向设置，其较短的一边沿所述第二方向设置，

在所述第一方向上设置有一组或多组磁铁，在所述第二方向上设置有多组磁铁，从而形成所述第二磁铁阵列。

12.根据权利要求7至11中任何一项的电机平台，其特征在于，

所述第二定子上具有第二U型槽，两组第二磁铁阵列分别设置在所述第二U型槽的两个侧壁上，所述第二线圈布置在所述第二U型槽中，并且所述第二线圈的两侧分别与所述第二U型槽的两个侧壁上的第二磁铁阵列相面对，

所述两组第二磁铁阵列中在所述第三方向上位置相对的磁铁的极性相反。

13.根据权利要求7至11中任何一项的电机平台，其特征在于，还包括：

根据权利要求4至6中任何一项的旋转电机，所述旋转电机的定子设置在所述第二动子上。

14.根据权利要求13的电机平台，其特征在于，还包括电机电缆、传感器线缆、冷却气管中的至少一种，所述电机电缆、传感器线缆、冷却气管穿过所述第一环状盘和所述第二环状盘的中心孔。

15.根据权利要求14的电机平台，其特征在于，还包括：

第一交叉滚子轴承，设置在所述第一方向电机组件的定子上，所述第一方向电机组件的动子通过所述第一交叉滚子轴承沿所述第一方向移动；

第二交叉滚子轴承，设置在所述第一方向电机组件的动子上，所述第二方向电机组件的第二动子通过所述第二交叉滚子轴承沿所述第二方向移动；

第三交叉滚子轴承，设置在所述旋转电机的第三定子和转子之间，所述转子通过所述第三交叉滚子轴承在所述第三定子上方旋转。