CN112234800B - 一种位移装置及磁浮平面电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁浮平面电机技术领域，公开一种位移装置及磁浮平面电机。其中位移装置包括定子机构和工作部件，定子机构包括至少一个模块组件，模块组件在X方向和Y方向长度相同，定子机构上模块组件的行数和列数相同，X方向和Y方向不相平行；工作部件设置于定子机构的上方，工作部件包括承载台及安装于承载台上的两个第一磁钢阵列和两个第二磁钢阵列，两个第一磁钢阵列沿X方向延伸且在X方向上位置布置彼此偏移，在Y方向上间隔一定的距离；两个第二磁钢阵列沿Y方向延伸且在Y方向上位置布置彼此偏移，在X方向上间隔一定的距离；第一磁钢阵列和第二磁钢阵列沿周向相邻交错包围设置。

Description

一种位移装置及磁浮平面电机

技术领域

本发明涉及磁浮平面电机技术领域，尤其涉及一种位移装置及磁浮平面电机。

背景技术

磁浮平面电机通常分两部分，定子机构和动子组件，在X方向或Y方向上，定子机构尺寸通常大于动子组件，便于提供一个工作区域。这两部分主要由永磁体和通电线圈构成，两者发生电磁作用而构成6自由度运动。对比传统技术无接触，无传动，结构简单紧凑，整体刚度高，利于实现更高的加速性能和定位精度，可适用于真空或超洁净度环境。

但是现有技术中，工作台上的磁钢阵列与线圈的方向呈45度夹角，且磁感阵列中的多个永磁体的长度不同，磁钢阵列各个位置受力不同，对工作台的控制带来了较大的麻烦，对相精度较低，致使工作台受到推力精度以及工作台的运动精度较差。

基于此，亟需一种位移装置及磁浮平面电机，以解决上述存在的问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种位移装置及磁浮平面电机，实现了降低定子机构对工作部件的控制难度，增加了工作部件的运动精度。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种位移装置，包括：

定子机构，所述定子机构包括至少一个模块组件，每个所述模块组件均能够产生行波磁场，所述模块组件在X方向和Y方向长度相同，所述定子机构上所述模块组件的行数和列数相同，所述X方向和所述Y方向不相平行；

工作部件，其设置于所述定子机构的上方，所述定子机构能够产生行波磁场，所述行波磁场为所述工作部件提供X方向、Y方向和Z方向的推力，所述X方向和Y方向分别与所述Z方向大致正交；

所述工作部件包括承载台及安装于所述承载台上的两个第一磁钢阵列和两个第二磁钢阵列，两个所述第一磁钢阵列沿X方向延伸且在X方向上位置布置彼此偏移，在Y方向上间隔一定的距离；两个所述第二磁钢阵列沿Y方向延伸且在Y方向上位置布置彼此偏移，在X方向上间隔一定的距离；所述第一磁钢阵列和所述第二磁钢阵列沿周向相邻交错包围设置。

作为一种位移装置的优选技术方案，所述模块组件包括至少九个线圈阵列模块，所述线圈阵列模块包括沿Z方向叠加设置的至少一层第一X向线圈阵列和至少一层第一Y向线圈阵列，且每个所述线圈阵列模块布置形式相同；

所述第一X向线圈阵列包括沿X方向同一平面并排设置的三个第一线圈，且三个所述第一线圈的相位分别为U相、V相及W相；所述第一Y向线圈阵列包括沿Y方向同一平面并排设置的三个第二线圈且三个所述第二线圈的相位分别为U相、V相及W相。

作为一种位移装置的优选技术方案，所述模块组件还包括线圈骨架及PCB板，所述线圈骨架内设有安装位，所述安装位内安装有所述线圈阵列模块，所述PCB板安装于所述线圈骨架的底部，所述线圈阵列模块与所述PCB板电性连接。

作为一种位移装置的优选技术方案，所述线圈阵列模块包括至少两层所述第一X向线圈阵列和至少两层所述第一Y向线圈阵列；

同一所述线圈阵列模块中，所有所述第一X向线圈阵列距离所述工作部件的距离之和与所有所述第一Y向线圈阵列距离所述工作部件的距离之和相同。

作为一种位移装置的优选技术方案，所述PCB板上设置有多个驱动器，所述模块组件中每一列所有所述线圈阵列模块中属于同一相位的所述第一线圈分别串联，且每一列所有所述线圈阵列模块中属于同一相位的所述第一线圈分别串联后电性连接于所述驱动器；

所述模块组件中每一行所有所述线圈阵列模块中属于同一相位的所述第二线圈分别串联，且每一行所有所述线圈阵列模块中属于同一相位的所述第二线圈分别串联后电性连接于所述驱动器。

作为一种位移装置的优选技术方案，所述线圈阵列模块的数量为九个，且以九宫格形式排列；且所述PCB板上设置有六个所述驱动器。

作为一种位移装置的优选技术方案，所述第一磁钢阵列和所述第二磁钢阵列均包括多个长度相同且并排设置的永磁体，每个所述永磁体均包括沿其长度方向拼接设置的多个分段。

作为一种位移装置的优选技术方案，所述线圈阵列模块的长和宽均为A，A=N*2τ，N为正整数且N≠3*K，τ为极距，K为正整数。

作为一种位移装置的优选技术方案，每个所述模块组件中所述线圈阵列模块的数量为九个，九个所述线圈阵列模块以九宫格形式阵列，所述第一磁钢阵列的长度与所述第二磁钢阵列长度相同，所述第一磁钢阵列的宽度与所述第二磁钢阵列宽度相同，所述长度为Lm，所述宽度为Wm，Lm=2*A，Wm=A。

作为一种位移装置的优选技术方案，所述第一磁钢阵列靠近外周的宽度或长度延伸方向与相邻的所述第二磁钢阵列靠近外周的长度或宽度延伸方向一致且大致对齐，所述第一磁钢阵列和所述第二磁钢阵列为结构相同的磁钢阵列，所述第一磁钢阵列和所述第二磁钢阵列沿周向相邻交错包围形成等边四边形，定义所述等边四边形长和宽为B，所述第一磁钢阵列与所述第二磁钢阵列的相邻间距为0.5τ，B=Lm+Wm+0.5τ，τ为极距。

作为一种位移装置的优选技术方案，所述模块组件包括至少九个线圈阵列模块，所述线圈阵列模块包括在同一平面并排设置的三个第三线圈，三个所述第三线圈的相位分别为U相、V相及W相；

所述定子机构中沿X方向或Y方向相邻的两个所述线圈阵列模块中的其中一个所述线圈阵列模块中的三个所述第三线圈沿X方向并排设置，另一个所述线圈阵列模块中的三个所述第三线圈沿Y方向并排设置。

另一方面，提供一种磁浮平面电机，包括以上所述的位移装置。

本发明的有益效果为：

本发明提供的位移装置，工作部件设置于定子机构的上方，定子机构中的模块组件产生的行波磁场为工作部件提供X方向、Y方向和Z方向的推力，以实现工作部件的六自由度运动；模块组件在X方向和Y方向长度相同，以保证工作部件在全行程范围内受到各个方向的推力波动保持一致，降低推力波动对工作部件的控制精度的影响。

工作部件的第一磁钢阵列沿X方向延伸，第一磁钢阵列包含了多个磁化区域，第一磁化区域大致平行于Z方向，第二磁化区域大致平行于Y方向，模块组件产生的行波磁场为第一磁钢阵列提供Y方向和Z方向的推力；工作部件的第二磁钢阵列沿Y方向延伸，第二磁钢阵列也包含了多个磁化区域，第一磁化区域大致平行于Z方向，第二磁化区域大致平行于X方向，模块组件产生的行波磁场为第二磁钢阵列提供X方向和Z方向的推力。

再者，本发明中第一磁钢阵列和第二磁钢阵列均为两个，且第一磁钢阵列和第二磁钢阵列首尾相连围成矩形，一方面通过四点独立出力，构成工作部件的六自由度运动，另一方面，两个第一磁钢阵列在Y向上间隔一定距离布置，两个第二磁钢阵列在X向上间隔一定距离布置，利于定子机构对工作部件的转动控制，增加工作部件转动的平稳性，提高工作部件的运动精度。

本发明提供的磁浮平面电机，通过采用上述的位移装置，降低了磁浮平面电机的控制难度，增加了磁浮平面电机的运动精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的位移装置的俯视图；

图2是本发明实施例一提供的工作部件的俯视图；

图3是本发明实施例一提供的模块组件的俯视图；

图4是本发明实施例一提供的线圈阵列模块的结构爆炸图；

图5是本发明实施例一提供的模块组件背部的结构示意图；

图6是本发明实施例一中第一X向线圈阵列的电路连接图；

图7是本发明实施例一中第一Y向线圈阵列的电路连接图；

图8是本发明实施例二提供的位移装置的俯视图；

图9是本发明实施例二中线圈阵列模块的电路连接图；

图10是本发明实施例三提供的模块组件上设置多个工作部件的俯视图。

图中标记如下：

1、定子机构；11、模块组件；111、线圈阵列模块；1111、第一X向线圈阵列；11111、第一线圈；1112、第一Y向线圈阵列；11121、第二线圈；1113、第三线圈；112、线圈骨架；113、PCB板；1131、驱动器；

2、工作部件；21、承载台；22、第一磁钢阵列；23、第二磁钢阵列；24、第一永磁体；25、第二永磁体；26、第三永磁体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

现有技术中，工作部件上的磁钢阵列与线圈的方向呈45度夹角，且每个磁钢阵列中的多个永磁体长度不同，磁钢阵列各个位置受力不同，对工作台的控制带来了较大的困难，对相精度较低，致使工作台受到推力精度以及工作台的运动精度较差。

实施例一

为解决上述问题，如图1-图7所示，本实施例提供一种磁浮平面电机，其包括位移装置，该位移装置包括定子机构1和工作部件2。

具体地，本实施例中，定子机构1包括至少一个模块组件11，每个模块组件11均能够产生行波磁场，模块组件11在X方向和Y方向长度相同，X方向与Y方向正交，定子机构1上模块组件11的行数和列数相同。工作部件2设置于定子机构1的上方，每个模块组件11能够产生行波磁场，行波磁场和工作部件2产生的永磁磁场相互作用产生电磁推力，定子机构1为工作部件2提供X方向、Y方向和Z方向的推力，Z方向同X方向与Y方向分别正交，以实现工作部件2的六自由度运动。多个线圈阵列模块111拼接后构成的模块组件11在X方向和Y方向长度相同，以保证工作部件2在全行程范围内受到各个方向的推力波动保持一致，降低推力波动对工作部件2的控制精度的影响。优选地，本实施例中模块组件11的数量为四个，以四宫格型沿平面均匀排列。在其他实施例中，为了增加工作部件2的运动行程，可根据需要增加模块组件11的数量。

工作部件2包括承载台21及安装于承载台21上的两个第一磁钢阵列22和两个第二磁钢阵列23，两个第一磁钢阵列22沿X方向延伸且在X方向上位置布置彼此偏移，在Y方向上间隔一定的距离，两个第二磁钢阵列23沿Y方向延伸且在Y方向上位置布置彼此偏移，在X方向上间隔一定的距离，第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23沿周向相邻交错包围设置，第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23首尾相连围成矩形。定子机构1能够产生行波磁场，工作部件2的第一磁钢阵列22沿X方向延伸，第一磁钢阵列22包含了多个磁化区域，第一磁化区域大致平行于Z方向，第二磁化区域大致平行于Y方向，定子机构1产生的行波磁场为第一磁钢阵列22提供Y方向和Z方向的推力；工作部件2的第二磁钢阵列23沿Y方向延伸，第二磁钢阵列23包含了多个磁化区域，第一磁化区域大致平行于Z方向，第二磁化区域大致平行于X方向，定子机构1产生的行波磁场为第二磁钢阵列23提供X方向和Z方向的推力。

再者，本实施例中第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23均为两个，且第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23首尾相连围成矩形，一方面通过四点独立出力，构成工作部件2的六自由度运动，另一方面，两个第一磁钢阵列22在Y向上间隔一定距离布置，两个第二磁钢阵列23在X向上间隔一定距离布置，利于工作部件2的转动控制，增加工作部件2转动的平稳性，提高工作部件2的运动精度。

进一步地，如图2所示，由于永磁体的长度过大，组装困难，第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23均包括多个长度相同且并排设置的永磁体，每个永磁体均包括沿其长度方向拼接设置的多个分段。永磁体包括多组第一永磁体24、第二永磁体25及第三永磁体26，第一永磁体24、第二永磁体25及第三永磁体26分别分段拼接固定于承载台21的表面上，根据第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23选取合适的拼接长度。第一永磁体24为N磁钢或S磁钢,本实施例中，相邻近的两个第一永磁体24其中一个为N磁钢，另一个为S磁钢，第二永磁体25为H磁钢，第三永磁体26也为N磁钢或S磁钢，相邻的第三永磁体26与第一永磁体24为不同的磁钢，第三永磁体26的宽度是第一永磁体24的宽度的一半，第一永磁体24、第二永磁体25及第三永磁体26以Halbach形式阵列。具体地，Halbach阵列为本领域较常规技术手段，此处不再赘述。

优选地，如图1-图5所示，本实施例中模块组件11包括多个线圈阵列模块111、线圈骨架112及PCB板113，线圈骨架112内设有多个安装位，安装位内安装有线圈阵列模块111，PCB板113安装于线圈骨架112的底部，多个线圈阵列模块111之间通过PCB板113电性连接，通过环氧树脂胶将线圈阵列模块111、线圈骨架112和PCB板113灌封起来构成独立的模块组件11，装配简单，提高生产效率。进一步优选地，模块组件11、线圈阵列模块111均在X和Y方向上具有相同的尺寸，模块组件11长度方向和宽度方向的线圈阵列模块111数量相同，为了减小驱动器1131数量，本实施例中，模块组件11设置九个线圈阵列模块111以九宫格型沿同一平面同相均匀排列。

现有技术中，在同一平面内，线圈采取正交排列，但是正交排列的线圈，推力波动大，增加了工作部件的控制难度以及降低了控制精度。所以，本实施例中，线圈阵列模块111包括沿Z方向叠加设置的第一X向线圈阵列1111和第一Y向线圈阵列1112，且每个线圈阵列模块111布置形式相同；第一X向线圈阵列1111包括沿X方向同一平面并排设置的三个第一线圈11111，第一Y向线圈阵列1112包括沿Y方向同一平面并排设置的三个第二线圈11121；三个第一线圈11111的相位分别为U相、V相及W相，三个第二线圈11121的相位分别为U相、V相及W相。由于模块组件11中每层的线圈排布方向相同，模块组件11上各个部位产生的推力一致，降低了工作部件2的控制难度和提高了工作部件2的控制精度。

现有技术中，采用PCB制作的电机线圈绝缘层空间比较大，导致线圈的槽满率不高，大概在50%左右，因此电机出力密度小，电机发热严重，严重影响电机的使用安全性，其负载能力弱，另外，采用PCB工艺制作线圈的价格昂贵。本实施例中，第一线圈11111和第二线圈11121均采用椭圆环形跑道型结构，由极小扁平漆包线构成，这样可以在Z方向多层堆叠，相邻线圈之间留有一定的间隙用于第一线圈11111和第二线圈11121之间的走线。同时，各并排相邻的线圈阵列模块111之间也可以形成1mm-3mm大小的间隙，本实施例中间隙大小为2mm，该间隙可以用于线圈骨架112的安装。线圈阵列模块111中线圈在圆弧过渡处，相互之间会形成较大的空隙，因此线圈骨架112可以利用间隙设计螺纹安装孔，用于模块组件11对外的接口，线圈阵列模块111、线圈骨架112、PCB板113利用环氧树脂胶封装成整体，构成模块组件11。

作为优选地，如图4所示，本实施例中，第一X向线圈阵列1111至少一层，第一Y向线圈阵列1112至少一层，第一X向线圈阵列1111和第一Y向线圈阵列1112在Z方向上彼此重叠，以提高定子机构1产生的行波磁场的强度，提高对工作部件2的推力。更优选地，线圈阵列模块111包括至少两层第一X向线圈阵列1111和至少两层第一Y向线圈阵列1112；多层第一X向线圈阵列1111距离工作部件2的距离之和与多层第一Y向线圈阵列1112距离工作部件2的垂向距离之和相同，确保X向推力和Y向推力基本一致，降低工作部件2的控制难度。例如，本实施例中，线圈阵列模块111包括四层线圈阵列，其中第一层和第四层的线圈阵列为第一X向线圈阵列1111，第二层和第三层的线圈阵列为第一Y向线圈阵列1112；或第一层和第四层的线圈阵列为第一Y向线圈阵列1112，第二层和第三层的线圈阵列为第一X向线圈阵列1111。此种设置方式，确保第一X向线圈阵列1111与工作部件2之间的距离等于第一Y向线圈阵列1112与工作部件2之间的距离，确保X向推力和Y向推力一致，降低工作部件2的控制难度，提高工作部件2的运动精度。在其他实施例中，线圈阵列的数量可以为多个，也不限于此种堆叠方式，第一X向线圈阵列1111和第一Y向线圈阵列1112在Z方向上可任意堆叠组合，主要根据X向运动性能和Y向运动性能来确定组合形式。

需要说明的是，本实施例中，如图5所示，多个线圈阵列模块111之间通过PCB板113电性连接，其中PCB板113上设置有多个驱动器1131。模块组件11设置为9个线圈阵列模块111以三行三列的九宫格形式排布的阵列，且其中每个线圈阵列模块111相位方向一致。如图6所示，模块组件11中每一列所有线圈阵列模块111中属于同一相位的第一线圈11111分别串联，且每一列所有线圈阵列模块111属于同一相位的第一线圈11111分别串联后电性连接于驱动器1131。每一列的第一线圈11111构成一个X向的三相电机，每个模块组件11共包括三个X向的三相电机。如图7所示，模块组件11中每一行所有线圈阵列模块111中的属于同一相位的第二线圈11121分别串联，且每一行及每层属于同一相位的第二线圈11121分别串联后电性连接于驱动器1131。每一行所有线圈阵列模块111的第二线圈11121构成一个Y向的三相电机，每个模块组件11共包括三个Y向的三相电机。这种连接方式所需要的驱动器1131数量最少，一个模块组件11只需要六个驱动器1131。驱动器1131可以根据工作部件2的位置进行电流的切换，当工作部件2不在覆盖线圈阵列模块111时，可以通过驱动器1131控制线圈阵列模块111关闭电流，从而减小电机发热，而本实施例采用9个线圈阵列模块111为一组模块组件11进行电流切换时，其产生的发热量是最少的。驱动器1131提供对外的供电接口。而且此种串联连接方式，也能够单独控制工作部件2上的4个的磁钢阵列组，工作部件2可以安装于一个模块组件11的上方，单个模块组件11也能够实现对工作部件2的6个自由度的运动控制。

需要特别说明的是，本实施例中，定子机构1的区域可以在X向和Y向任意扩展，由多个模块组件11拼接构成更大的定子机构1区域，同时定子机构1的区域上可以布置多个工作部件2，每个工作部件2均是单独可控的。

定子机构1采用模块化设计方案，为了保证工作部件2在全区域内受到的推力恒定，较优地，所有模块组件11和所有线圈阵列模块111的尺寸在X方向分别需要具有相等的尺寸，所有模块组件11和所有线圈阵列模块111的尺寸在Y方向分别需要具有相等的尺寸。本实施例优选地，线圈阵列模块111的长和宽均为A，其中，A=N*2τ，N为正整数且N≠3*K，τ为磁钢阵列中的极距，即相邻N磁钢中心线到S磁钢中心线的距离，K为正整数。本实施例中优选地，N取2，线圈阵列模块111的尺寸为4τ。

现有技术中，线圈的长度远远大于磁钢的长度，当运动区域需要扩大时，定子线圈需要进行拼接，而磁钢在线圈拼接处覆盖的有效线圈长度会减小，从而带来推力波动的问题。本实施例中，如图2和图3所示，模块组件11至少为两个，第一磁钢阵列22的长度与第二磁钢阵列23长度相同，第一磁钢阵列22的宽度与第二磁钢阵列宽度23相同，长度为Lm，宽度为Wm，当每个模块组件11中线圈阵列模块111选取为九个时，Lm=2*A，Wm=A。宽度Wm与线圈阵列模块111的尺寸A相等，长度Lm一般选择为尺寸τ的整数倍，将长度Lm的尺寸优选为2倍的尺寸A。本实施例中优选8τ，长度Lm正好覆盖两个周期的两组线圈阵列模块111的线圈长度，在任意时刻任意位置时，第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23的长度都是覆盖4个线圈的圆弧过渡处，使第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23在任意时刻对应的所覆盖的线圈有效长度一样，这样可以保证磁钢从一个线圈运动到另外一个线圈上时，保证电机推力在全区域范围内都是恒定的。若长度Lm不为A的整数倍，将导致第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23某些区域覆盖的线圈圆弧过渡处的数量不一致，从而导致工作部件2受到的推力在这些区域出现较大的波动，影响磁浮平面电机的运行精度。

进一步地，同方向的两个第一磁钢阵列22的距离以及同方向的两个第二磁钢阵列23之间的距离均需要间隔4τ，这样才能保证两个第一磁钢阵列22和两个第二磁钢阵列23均能够单独可控，为了减小间距转矩，第一磁钢阵列22与第二磁钢阵列23的间距为0.5τ，以实现最小的工作部件2的尺寸，第一磁钢阵列22靠近外周的宽度或长度延伸方向与相邻的第二磁钢阵列23靠近外周的长度或宽度延伸方向一致且大致对齐，第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23为结构相同的磁钢阵列，第一磁钢阵列22和第二磁钢阵列23沿周向相邻交错包围形成等边四边形，定义等边四边形长和宽均为B，B=Lm+Wm+0.5τ。本实施例中尺寸B为12.5τ。

实施例二

为解决现有技术问题，本实施例提供了一种磁浮平面电机，包括位移装置，位移装置包括定子机构1和工作部件2，且本实施例提供的磁浮平面电机的结构与实施例一基本相同，仅模块组件11的结构存在部分差异，本实施例不再对与实施例一相同的结构进行赘述。

如图8所示，本实施例中模块组件11的数量为四个，以二行二列的四宫格型沿平面均匀排列；每个模块组件11包括至少九个线圈阵列模块111，以三行三列的九宫格型沿平面均匀排列。本实施例与实施例一不同之处在于，线圈阵列模块111包括在同一平面并排设置的三个第三线圈1113，三个第三线圈1113分别为U相、V相及W相；沿X方向或Y方向相邻的两个线圈阵列模块111中的其中一个线圈阵列模块111中的三个第三线圈1113沿X方向并排设置，另一个线圈阵列模块111中的三个第三线圈1113沿Y方向并排设置，即定子机构1中在同一平面相邻设置的线圈阵列模块111两两互相正交。实施例二中工作部件2的X向和Y向的推力常数与实施例一一样，结构简单，制造难度较低，缺点是行波磁场密度小于实施例一，导致实施例二的推力密度小于实施例一。本实施例中优选地，模块组件11包括九个线圈阵列模块111，九个线圈阵列模块111以九宫格型沿同一平面均匀两两互相正交排列。

如图9所示，本实施例中，模块组件11中每一列所有线圈阵列模块111中属于X向的同一相位的第三线圈1113分别串联，且每一列所有线圈阵列模块111属于X向的同一相位的第三线圈1113分别串联后电性连接于驱动器1131。每一列的X向的第三线圈1113构成一个X向的三相电机，每个模块组件11共包括三个X向的三相电机。模块组件11中每一行所有线圈阵列模块111中的属于Y向的同一相位的第三线圈1113分别串联，且每一列所有线圈阵列模块111属于Y向的同一相位的第三线圈1113分别串联后电性连接于驱动器1131。每一行所有线圈阵列模块111的Y向的第三线圈1113构成一个Y向的三相电机，每个模块组件11共包括三个Y向的三相电机。这种连接方式所需要的驱动器1131数量最少，一个模块组件11只需要六个驱动器1131。

实施例三

为解决现有技术问题，本实施例提供了一种磁浮平面电机，包括位移装置，位移装置包括定子机构1和工作部件2，且本实施例提供的磁浮平面电机的结构与实施例一基本相同，本实施例不再对与实施例一相同的结构进行赘述。

本实施例中，如图10所示，多个模块组件11可以相互拼接，定子机构1上根据使用需求可设有多个工作部件2，每个工作部件2可独立工作。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种位移装置，其特征在于，包括：

定子机构（1），所述定子机构（1）包括至少一个模块组件（11），每个所述模块组件（11）均能够产生行波磁场，所述模块组件（11）在X方向和Y方向长度相同，所述定子机构（1）上所述模块组件（11）的行数和列数相同，所述X方向和所述Y方向不相平行；

工作部件（2），其设置于所述定子机构（1）的上方，所述定子机构（1）能够产生所述行波磁场，所述行波磁场为所述工作部件（2）提供所述X方向、所述Y方向和Z方向的推力，所述X方向和所述Y方向分别与所述Z方向大致正交；

所述工作部件（2）包括承载台（21）及安装于所述承载台（21）上的两个第一磁钢阵列（22）和两个第二磁钢阵列（23），两个所述第一磁钢阵列（22）沿所述X方向延伸且在所述X方向上位置布置彼此偏移，在所述Y方向上间隔一定的距离；两个所述第二磁钢阵列（23）沿所述Y方向延伸且在所述Y方向上位置布置彼此偏移，在所述X方向上间隔一定的距离；所述第一磁钢阵列（22）和所述第二磁钢阵列（23）沿周向相邻交错包围设置；

所述模块组件（11）包括至少九个线圈阵列模块（111），所述线圈阵列模块（111）包括沿所述Z方向叠加设置的至少两层的第一X向线圈阵列（1111）和至少两层的第一Y向线圈阵列（1112）；

同一所述线圈阵列模块（111）中，所有所述第一X向线圈阵列（1111）距离所述工作部件（2）的距离之和与所有所述第一Y向线圈阵列（1112）距离所述工作部件（2）的距离之和相同。

2.根据权利要求1所述的位移装置，其特征在于，每个所述线圈阵列模块（111）布置形式相同；

所述第一X向线圈阵列（1111）包括沿所述X方向同一平面并排设置的三个第一线圈（11111），且三个所述第一线圈（11111）的相位分别为U相、V相及W相；所述第一Y向线圈阵列（1112）包括沿所述Y方向同一平面并排设置的三个第二线圈（11121）且三个所述第二线圈（11121）的相位分别为U相、V相及W相。

3.根据权利要求2所述的位移装置，其特征在于，所述模块组件（11）还包括线圈骨架（112）及PCB板（113），所述线圈骨架（112）内设有安装位，所述安装位内安装有所述线圈阵列模块（111），所述PCB板（113）安装于所述线圈骨架（112）的底部，所述线圈阵列模块（111）与所述PCB板（113）电性连接。

4.根据权利要求3所述的位移装置，其特征在于，所述PCB板（113）上设置有多个驱动器（1131），所述模块组件（11）中每一列所有所述线圈阵列模块（111）中属于同一相位的所述第一线圈（11111）分别串联，且每一列所有所述线圈阵列模块（111）中属于同一相位的所述第一线圈（11111）分别串联后电性连接于所述驱动器（1131）；

所述模块组件（11）中每一行所有所述线圈阵列模块（111）中属于同一相位的所述第二线圈（11121）分别串联，且每一行所有所述线圈阵列模块（111）中属于同一相位的所述第二线圈（11121）分别串联后电性连接于所述驱动器（1131）。

5.根据权利要求4所述的位移装置，其特征在于，所述线圈阵列模块（111）的数量为九个，且以九宫格形式排列；且所述PCB板（113）上设置有六个所述驱动器（1131）。

6.根据权利要求1-5任一项所述的位移装置，其特征在于，所述第一磁钢阵列（22）和所述第二磁钢阵列（23）均包括多个长度相同且并排设置的永磁体，每个所述永磁体均包括沿其长度方向拼接设置的多个分段。

7.根据权利要求1所述的位移装置，其特征在于，所述线圈阵列模块（111）的长和宽均为A，A=N*2τ，N为正整数且N≠3*K，τ为极距，K为正整数。

8.根据权利要求7所述的位移装置，其特征在于，每个所述模块组件（11）中所述线圈阵列模块（111）的数量为九个，九个所述线圈阵列模块（111）以九宫格形式阵列，所述第一磁钢阵列（22）的长度与所述第二磁钢阵列（23）长度相同，所述第一磁钢阵列（22）的宽度与所述第二磁钢阵列（23）宽度相同，所述长度为Lm，所述宽度为Wm，Lm=2*A，Wm=A。

9.根据权利要求8所述的位移装置，其特征在于，所述第一磁钢阵列（22）靠近外周的宽度或长度的延伸方向与相邻的所述第二磁钢阵列（23）靠近外周的长度或宽度的延伸方向一致且大致对齐，所述第一磁钢阵列（22）和所述第二磁钢阵列（23）为结构相同的磁钢阵列，所述第一磁钢阵列（22）和所述第二磁钢阵列（23）沿周向相邻交错包围形成等边四边形，定义所述等边四边形长和宽均为B，所述第一磁钢阵列（22）与所述第二磁钢阵列（23）的相邻间距为0.5τ，B=Lm+Wm+0.5τ，τ为极距。

10.根据权利要求1所述的位移装置，其特征在于，所述模块组件（11）包括至少九个线圈阵列模块（111），所述线圈阵列模块（111）包括在同一平面并排设置的三个第三线圈（1113），三个所述第三线圈（1113）的相位分别为U相、V相及W相；

所述模块组件（11）中沿所述X方向或所述Y方向相邻的两个所述线圈阵列模块（111）中的其中一个所述线圈阵列模块（111）中的三个所述第三线圈（1113）沿所述X方向并排设置，另一个所述线圈阵列模块（111）中的三个所述第三线圈（1113）沿所述Y方向并排设置。

11.一种磁浮平面电机，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的位移装置。

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