一种散热性好的磁浮平面电机及其工作方法
技术领域
本发明涉及磁浮平面电机设计技术领域,具体涉及一种散热性好的磁浮平面电机及其工作方法。
背景技术
随着光刻技术的进步和半导体工业的快速发展,对于光刻设备有四项基本性能指标:线宽均匀性(CD,Critical Dimension Uniformity)、焦深(Focus)、套刻(Overlay)和产率(Throughput)。为了提高线宽均匀性,工件台或掩模台必须提高水平向精密定位能力;为了提高焦深误差精度,工件台或掩模台必须提高垂向精密定位能力;为了提高光刻机套刻误差精度,工件台或掩模台必须提高其内部模态来提升动态定位特性。光刻定位平台需在一个近似平面的空间范围内进行六自由度精密运动控制,包括:在水平X轴、Y轴方向实现大行程运动,用于实现晶圆的快速步进和精密扫描;在Z轴方向实现微小运动以及绕Z轴、Y轴和Z轴的微小转动,用于实现调焦调平。
由于磁浮平面电机不仅可实现多自由度运动,且与传统H型或十字型平面电机结构相比,具有结构简单紧凑,整体刚度高,驱动简单,无机械摩擦和无反冲等优点,利于实现更高的加速性能和定位精度,因此广泛应用于光刻设备的高精度定位平台中。现有的磁浮平面电机整体无法进行高度的调节,同时不方便整体的移动,在使用时通电线圈阵列产生的热量无法及时排出,整体散热效果不好的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热性好的磁浮平面电机及其工作方法,解决以下技术问题:(1)磁浮平面电机工作前,开启两个升降气缸,升降气缸活塞杆带动上连接板下降,上连接板带动两个升降杆下降,两个升降杆带动下连接板下降,下连接板带动万向轮下降,万向轮从升降板内的凹槽内移出,即可通过万向轮移动磁浮平面电机,将磁浮平面电机移动至指定位置后,开启固定电机,固定电机输出轴带动第二丝杠转动,第二丝杠带动两个调节套相向移动,两个调节套带动四个旋接杆转动,四个旋接杆带动升降板下降,升降板从下座体底部移出,即可调节磁浮平面电机的高度,通过以上结构设置,该磁浮平面电机可以满足不同高度的调节,进而满足不同高度的载物台的使用,同时万向轮可以从升降板内调节进出,方便磁浮平面电机的移动;(2)磁浮平面电机工作时,开启两个安装电机,安装电机输出轴带动第一丝杠转动,第一丝杠带动两个调节块相向移动,两个调节块带动两个挡板相向移动,挡板与散热鳍片错开,散热鳍片对上座体内腔进行散热,永磁体阵列与通电线圈阵列相配合,载物台悬浮在通电线圈阵列上方,当通电线圈阵列通电后,载物台在通电线圈阵列上方做六自由度方向运动,当载物台上安装壳内得到缓冲板碰撞到安装罩内壁时,缓冲板挤压两个缓冲弹簧,两个缓冲弹簧对缓冲板受到的撞击力进行缓冲,通过以上结构设置,挡板在磁浮平面电机不使用时可以将散热鳍片阻挡住,防止外界的灰尘进入上座体内,进而避免出现通电线圈阵列吸附灰尘的情况,在磁浮平面电机使用时散热鳍片可以帮助因通电线圈阵列工作而导致的上座体内腔的热量的散出,使得的磁浮平面电机的散热效果好;(3)冷凝泵通过连接管抽取冷却水箱内的冷却水,并通过输送管输送至第二合流腔内,第二合流腔内的冷却水进入蛇形管内,蛇形管内的冷却水进入第一合流腔内,并通过回流管回流至冷却水箱内,形成冷却水循环,蛇形管的温度降低,开启驱动电机,驱动电机输出轴带动皮带轮二转动,皮带轮二配合皮带带动若干皮带轮一转动,皮带轮一带动对应的蛇形管转动,蛇形管转动时在上座体内腔形成冷风,冷风对上座体上的通电线圈阵列进行降温,通过以上结构设置,多个蛇形管在上座体内转动配合内部循环流动的冷却水可以对上座体的内腔进行降温,降温效果好,防止通电线圈阵列出现温度过高的情况。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种散热性好的磁浮平面电机,包括通电线圈阵列、永磁体阵列,所述通电线圈阵列安装于基板上,所述永磁体阵列设置于载物台内,所述基板安装于上座体上,所述基板上方设置有安装罩,所述载物台上安装有四个安装壳,所述安装壳上设置有缓冲板,所述上座体上安装有四个散热鳍片,散热鳍片可以加速上座体内腔的散热,所述上座体内设置有四个挡板,四个散热鳍片与四个挡板一一对应,挡板的设置可以保证磁浮平面电机不使用时外界的灰尘不会通过散热鳍片进入上座体内,所述上座体内设置有第一合流腔、第二合流腔,所述第一合流腔与第二合流腔之间转动设置有四个蛇形管,蛇形管内循环的冷却水可以对通电线圈阵列快速降温,所述上座体下方设置有下座体,所述下座体内设置有两个固定板,两个固定板之间设置有冷却水箱、冷凝泵,所述固定板下方设置有升降板,升降板的设置可以调节磁浮平面电机的高度。
进一步的,四个安装壳分别安装于载物台四侧边,所述安装壳内设置有两个缓冲弹簧,两个缓冲弹簧均连接缓冲板,缓冲弹簧配合缓冲板可以对缓冲板受到的撞击力进行缓冲,所述缓冲板滑动贯穿安装壳一侧,所述安装壳四处拐角位置均安装有防撞块,防撞块的设置可以保护载物台拐角因撞击而损坏。
进一步的,四个散热鳍片对称安装于上座体两侧,所述上座体内转动设置有两个第一丝杠,所述第一丝杠两端螺纹面沿中部呈对称设置,所述第一丝杠两端螺纹连接两个调节块,所述调节块与挡板固定连接,所述挡板滑动连接上座体内壁,所述上座体同侧外壁安装有两个安装电机,两个安装电机与两个第一丝杠一一对应,所述安装电机输出轴连接第一丝杠,对挡板的位置调节方便。
进一步的,所述蛇形管上安装有皮带轮一,所述上座体内设置有驱动电机,所述驱动电机输出轴连接皮带轮二,四个皮带轮一与皮带轮二之间通过皮带传动连接,驱动电机可同时驱动四个蛇形管转动,传动效率高。
进一步的,所述第一合流腔与冷却水箱之间设置有回流管,所述回流管连通第一合流腔、冷却水箱,所述冷却水箱与冷凝泵之间设置有连接管,所述连接管安装于冷凝泵抽水口,所述连接管与冷却水箱相连通,所述第二合流腔与冷凝泵之间设置有输送管,所述输送管安装于冷凝泵出水口,所述输送管与第二合流腔相连通,形成蛇形管内的冷却水循环,保证上座体内的降温散热效果。
进一步的,所述固定板下表面安装有固定电机,所述固定电机输出轴连接第二丝杠,所述第二丝杠两端螺纹面沿中部呈对称设置,所述第二丝杠两端螺纹连接两个调节套,所述调节套上转动安装有两个旋接杆,四个旋接杆分别转动安装于升降板两侧。
进一步的,所述升降板上表面两侧安装有两个升降气缸,所述升降气缸活塞杆端部安装有上连接板,所述上连接板下表面两侧安装有两个升降杆,两个升降杆底部安装有下连接板,所述下连接板底部安装有万向轮,所述升降板上开设有两个凹槽,所述下连接板滑动贯穿凹槽,在可以调节磁浮平面电机高度的同时万向轮可以方便磁浮平面电机的移动。
进一步的,一种散热性好的磁浮平面电机的工作方法,包括如下步骤:
步骤一:磁浮平面电机工作前,开启两个升降气缸,升降气缸活塞杆带动上连接板下降,上连接板带动两个升降杆下降,两个升降杆带动下连接板下降,下连接板带动万向轮下降,万向轮从升降板内的凹槽内移出,即可通过万向轮移动磁浮平面电机,将磁浮平面电机移动至指定位置后,开启固定电机,固定电机输出轴带动第二丝杠转动,第二丝杠带动两个调节套相向移动,两个调节套带动四个旋接杆转动,四个旋接杆带动升降板下降,升降板从下座体底部移出,即可调节磁浮平面电机的高度;
步骤二:磁浮平面电机工作时,开启两个安装电机,安装电机输出轴带动第一丝杠转动,第一丝杠带动两个调节块相向移动,两个调节块带动两个挡板相向移动,挡板与散热鳍片错开,散热鳍片对上座体内腔进行散热,永磁体阵列与通电线圈阵列相配合,载物台悬浮在通电线圈阵列上方,当通电线圈阵列通电后,载物台在通电线圈阵列上方做六自由度方向运动,当载物台上安装壳内得到缓冲板碰撞到安装罩内壁时,缓冲板挤压两个缓冲弹簧,两个缓冲弹簧对缓冲板受到的撞击力进行缓冲;
步骤三:冷凝泵通过连接管抽取冷却水箱内的冷却水,并通过输送管输送至第二合流腔内,第二合流腔内的冷却水进入蛇形管内,蛇形管内的冷却水进入第一合流腔内,并通过回流管回流至冷却水箱内,形成冷却水循环,蛇形管的温度降低,开启驱动电机,驱动电机输出轴带动皮带轮二转动,皮带轮二配合皮带带动若干皮带轮一转动,皮带轮一带动对应的蛇形管转动,蛇形管转动时在上座体内腔形成冷风,冷风对上座体上的通电线圈阵列进行降温。
本发明的有益效果:
(1)本发明的一种散热性好的磁浮平面电机及其工作方法,磁浮平面电机工作前,开启两个升降气缸,升降气缸活塞杆带动上连接板下降,上连接板带动两个升降杆下降,两个升降杆带动下连接板下降,下连接板带动万向轮下降,万向轮从升降板内的凹槽内移出,即可通过万向轮移动磁浮平面电机,将磁浮平面电机移动至指定位置后,开启固定电机,固定电机输出轴带动第二丝杠转动,第二丝杠带动两个调节套相向移动,两个调节套带动四个旋接杆转动,四个旋接杆带动升降板下降,升降板从下座体底部移出,即可调节磁浮平面电机的高度,通过以上结构设置,该磁浮平面电机可以满足不同高度的调节,进而满足不同高度的载物台的使用,同时万向轮可以从升降板内调节进出,方便磁浮平面电机的移动;
(2)磁浮平面电机工作时,开启两个安装电机,安装电机输出轴带动第一丝杠转动,第一丝杠带动两个调节块相向移动,两个调节块带动两个挡板相向移动,挡板与散热鳍片错开,散热鳍片对上座体内腔进行散热,永磁体阵列与通电线圈阵列相配合,载物台悬浮在通电线圈阵列上方,当通电线圈阵列通电后,载物台在通电线圈阵列上方做六自由度方向运动,当载物台上安装壳内得到缓冲板碰撞到安装罩内壁时,缓冲板挤压两个缓冲弹簧,两个缓冲弹簧对缓冲板受到的撞击力进行缓冲,通过以上结构设置,挡板在磁浮平面电机不使用时可以将散热鳍片阻挡住,防止外界的灰尘进入上座体内,进而避免出现通电线圈阵列吸附灰尘的情况,在磁浮平面电机使用时散热鳍片可以帮助因通电线圈阵列工作而导致的上座体内腔的热量的散出,使得的磁浮平面电机的散热效果好;
(3)冷凝泵通过连接管抽取冷却水箱内的冷却水,并通过输送管输送至第二合流腔内,第二合流腔内的冷却水进入蛇形管内,蛇形管内的冷却水进入第一合流腔内,并通过回流管回流至冷却水箱内,形成冷却水循环,蛇形管的温度降低,开启驱动电机,驱动电机输出轴带动皮带轮二转动,皮带轮二配合皮带带动若干皮带轮一转动,皮带轮一带动对应的蛇形管转动,蛇形管转动时在上座体内腔形成冷风,冷风对上座体上的通电线圈阵列进行降温,通过以上结构设置,多个蛇形管在上座体内转动配合内部循环流动的冷却水可以对上座体的内腔进行降温,降温效果好,防止通电线圈阵列出现温度过高的情况。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的一种散热性好的磁浮平面电机的结构示意图;
图2是本发明基板的结构示意图;
图3是本发明载物台的内部结构图;
图4是本发明安装壳的内部结构图;
图5是本发明上座体的内部结构图;
图6是本发明驱动电机的结构示意图;
图7是本发明下座体的内部结构图;
图8是本发明升降板的安装视图;
图9是本发明升降板的内部结构图。
图中:1、上座体;2、基板;3、安装罩;4、通电线圈阵列;5、载物台;6、永磁体阵列;7、防撞块;8、安装壳;9、缓冲弹簧;10、缓冲板;11、散热鳍片;12、第一丝杠;13、安装电机;14、调节块;15、挡板;16、第一合流腔;17、第二合流腔;18、蛇形管;19、皮带轮一;20、皮带轮二;21、驱动电机;22、冷却水箱;23、回流管;24、连接管;25、冷凝泵;26、输送管;27、固定板;28、固定电机;29、第二丝杠;30、调节套;31、旋接杆;32、升降板;33、下座体;34、升降气缸;341、升降杆;342、上连接板;343、下连接板;344、万向轮;35、凹槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9所示,本发明为一种散热性好的磁浮平面电机,包括通电线圈阵列4、永磁体阵列6,通电线圈阵列4安装于基板2上,永磁体阵列6设置于载物台5内,基板2安装于上座体1上,基板2上方设置有安装罩3,载物台5上安装有四个安装壳8,安装壳8上设置有缓冲板10,上座体1上安装有四个散热鳍片11,散热鳍片11可以加速上座体1内腔的散热,上座体1内设置有四个挡板15,四个散热鳍片11与四个挡板15一一对应,挡板15的设置可以保证磁浮平面电机不使用时外界的灰尘不会通过散热鳍片11进入上座体1内,上座体1内设置有第一合流腔16、第二合流腔17,第一合流腔16与第二合流腔17之间转动设置有四个蛇形管18,蛇形管18内循环的冷却水可以对通电线圈阵列4快速降温,上座体1下方设置有下座体33,下座体33内设置有两个固定板27,两个固定板27之间设置有冷却水箱22、冷凝泵25,固定板27下方设置有升降板32,升降板32的设置可以调节磁浮平面电机的高度。
具体的,四个安装壳8分别安装于载物台5四侧边,安装壳8内设置有两个缓冲弹簧9,两个缓冲弹簧9均连接缓冲板10,缓冲弹簧9配合缓冲板10可以对缓冲板10受到的撞击力进行缓冲,缓冲板10滑动贯穿安装壳8一侧,安装壳8四处拐角位置均安装有防撞块7,防撞块7的设置可以保护载物台5拐角因撞击而损坏。
四个散热鳍片11对称安装于上座体1两侧,上座体1内转动设置有两个第一丝杠12,第一丝杠12两端螺纹面沿中部呈对称设置,第一丝杠12两端螺纹连接两个调节块14,调节块14与挡板15固定连接,挡板15滑动连接上座体1内壁,上座体1同侧外壁安装有两个安装电机13,两个安装电机13与两个第一丝杠12一一对应,安装电机13输出轴连接第一丝杠12,对挡板15的位置调节方便。
蛇形管18上安装有皮带轮一19,上座体1内设置有驱动电机21,驱动电机21输出轴连接皮带轮二20,四个皮带轮一19与皮带轮二20之间通过皮带传动连接,驱动电机21可同时驱动四个蛇形管18转动,传动效率高。
第一合流腔16与冷却水箱22之间设置有回流管23,回流管23连通第一合流腔16、冷却水箱22,冷却水箱22与冷凝泵25之间设置有连接管24,连接管24安装于冷凝泵25抽水口,连接管24与冷却水箱22相连通,第二合流腔17与冷凝泵25之间设置有输送管26,输送管26安装于冷凝泵25出水口,输送管26与第二合流腔17相连通,形成蛇形管18内的冷却水循环,保证上座体1内的降温散热效果。
固定板27下表面安装有固定电机28,固定电机28输出轴连接第二丝杠29,第二丝杠29两端螺纹面沿中部呈对称设置,第二丝杠29两端螺纹连接两个调节套30,调节套30上转动安装有两个旋接杆31,四个旋接杆31分别转动安装于升降板32两侧。
升降板32上表面两侧安装有两个升降气缸34,升降气缸34活塞杆端部安装有上连接板342,上连接板342下表面两侧安装有两个升降杆341,两个升降杆341底部安装有下连接板343,下连接板343底部安装有万向轮344,升降板32上开设有两个凹槽35,下连接板343滑动贯穿凹槽35,在可以调节磁浮平面电机高度的同时万向轮344可以方便磁浮平面电机的移动。
请参阅图1-9所示,本实施例的一种散热性好的磁浮平面电机的工作过程如下:
步骤一:磁浮平面电机工作前,开启两个升降气缸34,升降气缸34活塞杆带动上连接板342下降,上连接板342带动两个升降杆341下降,两个升降杆341带动下连接板343下降,下连接板343带动万向轮344下降,万向轮344从升降板32内的凹槽35内移出,即可通过万向轮344移动磁浮平面电机,将磁浮平面电机移动至指定位置后,开启固定电机28,固定电机28输出轴带动第二丝杠29转动,第二丝杠29带动两个调节套30相向移动,两个调节套30带动四个旋接杆31转动,四个旋接杆31带动升降板32下降,升降板32从下座体33底部移出,即可调节磁浮平面电机的高度;
步骤二:磁浮平面电机工作时,开启两个安装电机13,安装电机13输出轴带动第一丝杠12转动,第一丝杠12带动两个调节块14相向移动,两个调节块14带动两个挡板15相向移动,挡板15与散热鳍片11错开,散热鳍片11对上座体1内腔进行散热,永磁体阵列6与通电线圈阵列4相配合,载物台5悬浮在通电线圈阵列4上方,当通电线圈阵列4通电后,载物台5在通电线圈阵列4上方做六自由度方向运动,当载物台5上安装壳8内得到缓冲板10碰撞到安装罩3内壁时,缓冲板10挤压两个缓冲弹簧9,两个缓冲弹簧9对缓冲板10受到的撞击力进行缓冲;
步骤三:冷凝泵25通过连接管24抽取冷却水箱22内的冷却水,并通过输送管26输送至第二合流腔17内,第二合流腔17内的冷却水进入蛇形管18内,蛇形管18内的冷却水进入第一合流腔16内,并通过回流管23回流至冷却水箱22内,形成冷却水循环,蛇形管18的温度降低,开启驱动电机21,驱动电机21输出轴带动皮带轮二20转动,皮带轮二20配合皮带带动若干皮带轮一19转动,皮带轮一19带动对应的蛇形管18转动,蛇形管18转动时在上座体1内腔形成冷风,冷风对上座体1上的通电线圈阵列4进行降温。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,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、以及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,“第一”、“第二”仅由于描述目的,且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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连接,可以是两个元件内部的连通。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。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。