位移裝置及其制造、使用和控制方法
【專利摘要】位移裝置包括定子及可移動臺。該定子包括多個線圈，該多個線圈被定形成在一個或多個層中提供多個大致線性伸長的線圈跡線。線圈層可在Z方向上重疊。該可移動臺包括多個磁體陣列。各磁體陣列可包括在對應(yīng)方向上大致線性伸長的多個磁化區(qū)段。各磁化區(qū)段具有與磁化區(qū)段在其中伸長的方向大致正交的磁化方向，且其磁化方向的至少兩個彼此不同?？蛇B接一個或多個放大器以選擇性驅(qū)動線圈跡線中的電流且從而實現(xiàn)該定子與該可移動臺之間的相對移動。
【專利說明】位移裝置及其制造、使用和控制方法
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請主張2011年10月27日申請的美國申請第61/551953號和2012年8月30日申請的美國申請第61/694776號的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益。這兩件優(yōu)先權(quán)申請在此通過引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及位移裝置。特定非限制性實施例提供在半導(dǎo)體制造工業(yè)中使用的位移
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0004]運動臺(XY臺及旋轉(zhuǎn)臺)在各種制造、檢查及組裝制程中廣為使用。當(dāng)前使用的共同解決方案經(jīng)由連接軸承通過將兩個線性臺(即，X臺及Y臺)疊加在一起而實現(xiàn)XY移動。
[0005]更為希望的解決方案涉及具有能夠作XY運動的單移動臺，此消除附加軸承。也可能希望此移動臺可提供至少一些Z運動。已嘗試使用帶電線圈與永磁體之間的相互作用來設(shè)計此類位移裝置。此方 面的努力的實例包含以下:美國專利第6，003，230號；美國專利第6，097，114號；美國專利第6，208，045號;美國專利第6，441，514號；美國專利第6，847，134號；美國專利第6，987，335號；美國專利第7，436，135號；美國專利第7，948，122號；美國專利公開案第 2008/0203828 號；ff.J.Kim 及 D.L.Trumper, High-precision magneticlevitation stage for photolithography.Precision Eng.222(1998), pp.66-77 ；D.L.Trumper 等人的“Magnet arrays for synchronous machines，，，IEEE IndustryApplications Society Annual Meeting, vol.1, pp.9-18, 1993 ； 以及 J.ff.Jansen>C.Μ.M.van Lierop、E.A.Lomonova、A.J.A.Vandenput 的“Magnetically Levitated PlanarActuator with Moving Magnets”，IEEE Tran.1nd.App.，Vol44, No4, 2008。
[0006]通常希望提供具有在現(xiàn)有技術(shù)中已知的特征上有所改進的特征的位移裝置。
[0007]相關(guān)技術(shù)的前述實例及與其相關(guān)的限制旨在說明性且非排外的。在閱讀本說明書且研究附圖之后，相關(guān)技術(shù)的其它限制對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將變得顯而易見。
[0008]附圖的簡要說明
[0009]參見附圖對示例性實施例進行了說明。期望本文所揭示的實施例及附圖被視為說明性的而非限制性的。
[0010]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的位移裝置的部分示意等距圖。
[0011]圖1B是圖1A位移裝置沿線1B-1B的部分示意橫截面圖。
[0012]圖1C是圖1A位移裝置沿線1C-1C的部分示意橫截面圖。
[0013]圖1D示出根據(jù)特定實施例的圖1A位移裝置的Y磁體陣列的一個的附加細節(jié)。
[0014]圖1E示出根據(jù)特定實施例的圖1A位移裝置的X磁體陣列的一個的附加細節(jié)。
[0015]圖2是可用于圖1位移裝置中且可用于展示若干線圈參數(shù)的單層線圈跡線的示意性部分橫截面圖。
[0016]圖3A至圖3F是具有可用于圖1位移裝置的不同布局的單層線圈跡線的示意性部分橫截面圖。
[0017]圖4A和圖4B是具有可用于圖1位移裝置的不同布局的多層線圈跡線的示意性部分橫截面圖。
[0018]圖5是示出可用于圖1位移裝置的一組連接方案的單層線圈跡線的示意性部分圖。
[0019]圖6A和圖6B是可用于圖1位移裝置中且可用于展示若干磁體陣列參數(shù)的磁體陣列的布局的示意性部分橫截面圖。
[0020]圖7A至圖7L示出適于與根據(jù)特定實施例的圖1位移裝置搭配使用的磁體陣列的附加細節(jié)。
[0021]圖8A至圖8L示出適于與根據(jù)特定實施例的圖1位移裝置搭配使用的磁體陣列的附加細節(jié)。
[0022]圖9A和圖9B是與圖1位移裝置搭配使用且展示其對應(yīng)磁化區(qū)段的磁化方向的根據(jù)特定實施例的并聯(lián)鄰近的磁體陣列對的示意性橫截面圖。
[0023]圖1OA至圖1OD是根據(jù)其它實施例的可用于圖1位移裝置的磁體陣列的布局的示意性橫截面圖。
[0024]圖1lA至圖1lC是用于示出理論場折疊原理的磁體陣列及線圈跡線的示意性橫截面圖。
[0025]圖1lD是示出可在圖1位移裝置中使用的線圈跡線及單個磁體陣列的一層以及實際上可如何使用圖1lA至IlC的場折疊原理的示意橫截面圖。
[0026]圖12是示出可用于描述電流換向判定的線圈跡線及單個Y磁體陣列的一層的示意橫截面圖。
[0027]圖13A和圖13B示意性描繪可用于判定具有非磁性隔片的磁體陣列的適當(dāng)電流的假定磁體陣列構(gòu)造。
[0028]圖14A示意性描述適用于圖1位移裝置用于分開量測可移動臺及定子相對于計量框架的位置的感測系統(tǒng)的一個實施例。圖14B及圖14C示意性描述用于量測圖1位移裝置的傳感器系統(tǒng)的其它實施例。
[0029]圖15示出適于在控制圖1位移裝置中使用的控制系統(tǒng)的示意性框圖。
[0030]圖16A至16D示意性描繪根據(jù)本發(fā)明的一實施例的用于在多個定子之間互換可移動臺的方法。
[0031]圖17A示意性描繪根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于在多個定子之間互換可移動臺的方法。圖17B示意性描繪如何以一定子上的6個運動自由度控制兩個可移動臺。
[0032]圖18示意性繪示用于將多個可移動臺移動通過多個不同臺的裝置。
[0033]圖19A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)位移裝置的水平橫截面圖。圖19B及圖19C分別描繪圖19A位移裝置的可移動臺(定子)的仰視橫截面圖及圖19A位移裝置的定子的俯視圖。
[0034]圖19D是根據(jù)另一實施例的可與圖19A位移裝置一起使用的可移動臺(定子)的仰視橫截面圖。[0035]圖19E是根據(jù)另一實施例的可與圖19A位移裝置一起使用的定子的俯視圖。
[0036]圖20A是圖20C示意性描繪根據(jù)其它實施例的具有不同相對定向的線圈跡線及磁體陣列的位移裝置。
[0037]圖21A至圖21C示意性描繪在特定磁空間周期內(nèi)具有不同數(shù)目的磁化方向的磁體陣列的橫截面圖。
[0038]圖22A示出根據(jù)另一實施例的可在圖1位移裝置中使用的線圈跡線布局。圖22B描述可用于圖1位移裝置的Y定向的線圈跡線的一對鄰近層。
[0039]圖23A至圖23F示出若干Y定向的線圈跡線，其(雖然在Y方向上大致線性伸長)展現(xiàn)在其各自Y方向上的X方向上延伸的周期空間變動且可用于圖1位移裝置。
[0040]圖24A及圖24B示出一對Y定向的線圈跡線，其具有可疊加以提供圖24C的Y定向的線圈跡線的周期變動。
[0041]圖25A至圖2?示出具有可用于圖1位移裝置的偏移或移位子陣列的磁體陣列的各個實施例。
[0042]圖26A、圖26B及圖26C示出若干Y磁體陣列，其展現(xiàn)在其各自Y方向上的X方向上延伸的周期空間變動且可用于圖1位移裝置。
[0043]圖27A及圖27B分別描繪若干線圈跡線的俯視圖及線圈跡線的橫截面圖，該線圈跡線包括根據(jù)特定實施例且可用于圖1位移裝置的多個子跡線。
[0044]圖28A及圖28B示出根據(jù)另一實施例的可與圖1位移裝置一起使用的圓形橫截面線圈跡線的各個圖。圖28C及圖28D示出線圈跡線可如何包括具有圓形橫截面的多個子跡線的實施例。
[0045]說里
[0046]在以下描述各處提出特定細節(jié)以為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供更為透徹的理解。然而，可能并未詳細展示或描述熟知組件以免不必要地模糊本公開內(nèi)容。因此，應(yīng)以說明性而非限制性意義看待本說明書和附圖。
[0047]提供包括定子及可移動臺的位移裝置。該定子包括多個線圈，該多個線圈被定形成在一或多個層中提供多個大致線性伸長的線圈跡線。線圈層可在Z方向上重疊。該可移動臺包括多個磁體陣列。各磁體陣列可包括在對應(yīng)方向上大致線性伸長的多個磁化區(qū)段。各磁化區(qū)段具有與磁化區(qū)段在其中伸長的方向大致正交的磁化方向，且這些磁化方向的至少兩個彼此不同?？蛇B接一個或多個放大器以選擇性驅(qū)動線圈跡線中的電流且從而實現(xiàn)該定子與該可移動臺之間的相對移動。
[0048]特定實施例
[0049]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的位移裝置100的部分示意等距圖。圖1B及圖1C是位移裝置100分別沿線1B-1B及線1C-1C的部分示意橫截面圖。位移裝置100包括可移動臺110及定子臺120。可移動臺110包括多個(在說明性實施例中例如:4個)永磁體112A、112B、112C、112D的陣列(統(tǒng)稱為磁體陣列112)。定子臺120包括多個線圈122。如下文更詳細闡述，線圈122的每個沿特定方向伸長，使得在定子120的工作區(qū)域124(即移動臺110可在其上移動的定子120的區(qū)域)中，線圈122有效地提供線性伸長的線圈跡線126。如下文更詳細闡述，線圈跡線126的每個包括線圈跡線126沿其線性伸長的對應(yīng)軸線。為了清楚起見，僅定子120的工作區(qū)124的部分是展示于圖1A至圖1C的圖中。應(yīng)明白，在圖1A至圖1C的部分圖的外側(cè)，線圈122具有并未線性伸長的環(huán)。線圈122的環(huán)位于定子120的工作區(qū)域124的足夠遠處，這些環(huán)并不影響裝置100的操作。
[0050]在說明性實施例中(如圖1C中最佳可見)，定子120包括多個(例如，在說明性實施例中為4個)層128A、128B、128C、128D(統(tǒng)稱為層128)的線圈跡線126，其中每對線圈跡線層128通過電絕緣層130彼此分離。應(yīng)明白，定子120中的層128的數(shù)目可因特定實施而變化且說明性實施例所展示的層128的數(shù)目是便于解釋的目的。在說明性實施例中，各層128包括沿彼此平行的軸線線性伸長的線圈跡線126。在說明性實施例的情況中，層128A、128C包括在平行于Y軸的方向上大致線性伸長的線圈跡線126Y，且層128BU28D包括大致線性定向于平行于X軸的方向上的線圈跡線126X。沿Y軸大致線性定向的線圈跡線126Y在本文中可稱為“Y線圈”或“Y跡線”，且如下文更詳細闡述，可用于在X方向及Z方向上移動可移動臺110。類似地，大致沿X軸線性定向的線圈跡線126X在本文中可稱為“X線圈”或“X跡線”，且如下文更詳細闡述，可用于在Y方向及Z方向上移動可移動臺110。
[0051]在說明性實施例中(如圖1B中最佳展示的)，可移動臺110包括四個磁體陣列112。在一些實施例中，可移動臺110可包括四個以上磁體陣列112。各磁體陣列112A、112B、112CU12D包括具有不同磁化方向的多個對應(yīng)的磁化區(qū)段114A、114B、114C、114D(統(tǒng)稱為磁化區(qū)段114)。在說明性實施例中，各磁化區(qū)段114大致沿對應(yīng)軸方向伸長。說明性實施例的磁化區(qū)段114的伸長形狀被最佳展示在圖1B中。在說明性實施例中的情況中可見，磁體陣列112A的磁化區(qū)段114A及磁體陣列112C的磁化區(qū)段114C大致在平行于X軸的方向上伸長，且磁體陣列112B的磁化區(qū)段114B及磁體陣列112D的磁化區(qū)段114D大致在平行于Y軸的方向上伸長。由于其各自磁化區(qū)段114的伸長的方向:磁體陣列112A、112C在本文可稱為“X磁體陣列” 112AU12C且其對應(yīng)磁化區(qū)段114AU14C本文可稱為“X磁化區(qū)段”；并且磁體陣列112B、112D本文可稱為“ Y磁體陣列” 112B、112D且其對應(yīng)磁化區(qū)段114B、114D在本文可稱為“Y磁化區(qū)段”。
[0052]圖1C根據(jù)特定非限制性實例示意性地展示Y磁體陣列112B的各種磁化區(qū)段114B的定向。更具體地，圖1C的Y磁體陣列112B中示意性描繪的箭頭展示各個磁化區(qū)段114B的磁化方向。此外,在各磁化區(qū)段114B內(nèi)，陰影區(qū)表示磁體的北極且白區(qū)表示這些磁體的南極。
[0053]圖1D更詳細展示Y磁體陣列112B的橫截面圖?？梢奩磁體陣列112B沿X軸分成若干磁化區(qū)段114B且各個區(qū)段114B的磁化方向定向在與Y軸正交的方向上一即，磁化區(qū)段114B的磁化方向與磁化區(qū)段114B沿其伸長的Y軸方向正交。從圖1D中亦可觀察到磁化區(qū)段114B的磁化方向具有沿X軸具有周期(或波長)λ的空間周期性。磁體陣列112的磁化區(qū)段114的磁化方向的此空間周期性λ本文可稱為磁周期λ、磁空間周期λ、磁波長λ或磁空間波長λ。
[0054]在示意性的圖1D實施例中，Y磁體陣列112Β具有2 λ的總X軸寬度一S卩，兩個周期的磁周期λ。此為非必需的。在一些實施例中，Y磁體陣列112Β具有由Wm=NmA給定的總X軸寬度Wm，其中Nm為正整數(shù)。
[0055]在示意性的圖1D實施例的情況下，磁化區(qū)段114Β包括四個不同的磁化方向:+Ζ、-Ζ、+Χ、-Χ，其一起提供磁空間周期λ。此是非必需的。在一些實施例中，磁化區(qū)段114Β可包括至少兩個磁化方向以提供磁空間周期λ，并且在一些實施例中，磁化區(qū)段114Β可包括四個以上的磁化方向以提供磁空間周期λ。組成完整空間磁周期λ的磁體陣列112的不同磁化方向的數(shù)目在本文可稱為Nt。與磁化區(qū)段114Β的磁化方向的數(shù)目Nt無關(guān)，各區(qū)段114Β的磁化方向被定向成大致正交于Y軸。在說明性實施例中，圖1D也展示磁化區(qū)段114Β的X軸寬度為:A/(2Nt)或λ/隊。在圖1D實施例的情況中，其中磁化方向的數(shù)目Nt為Nt=4，磁化區(qū)段114B的X軸寬度為λ/8 (如標(biāo)注為A、I的邊緣區(qū)段的情況)或λ/4(如標(biāo)注為B、C、D、Ε、F、G、H的情況)。
[0056]在示意性的圖1D實施例的情況中也可觀察到磁化區(qū)段114Β的磁化繞中心Υ_Ζ平面118 (即，在Y軸方向及Z軸方向上延伸且在其X軸方向的中心與磁體陣列112Β相交的平面)鏡像對稱。盡管未明確在圖1D中展示，在一些實施例中，磁體陣列112Β在其X軸方向處可具有非磁性隔片。更具體地，磁體陣列112Β的X軸方向的中心處的磁化區(qū)段114Β (即，說明性實施例中標(biāo)注為E的區(qū)段)可分成寬度為λ/(2Nt) = λ/8的兩個區(qū)段且非磁性隔片可插入它們之間。如下文更詳細闡述，此一非磁性隔片可用來抵消由高階磁場所產(chǎn)生的干擾力/力矩。即使利用此非磁性隔片，磁體陣列112Β及其磁化區(qū)段114Β仍將展現(xiàn)以下屬性:各個區(qū)段114Β的磁化方向定向在與Y軸正交的方向上；各個區(qū)段114Β的X軸寬度將為:A/(2Nt)(對于外部區(qū)段Α、I及通過分開區(qū)段E而形成的兩個區(qū)段)或λ/Nt (對于內(nèi)部區(qū)段B、C、D、F、G、H);且磁化區(qū)段114Β的磁化繞中心Y-Z平面118鏡像對稱。
[0057]除了對于其在可移動臺110上的位置，Y磁體磁體112D及其磁化區(qū)段114D的特征可與Y磁體陣列112Β及其磁化區(qū)段114Β的特征類似。
[0058]圖1E更詳細展示X磁體陣列112Α的橫截面。應(yīng)明白，X磁體陣列112Α沿Y軸分成在X軸方向上大致線性伸長的若干磁化區(qū)段114Α。在說明性實施例中，除了 X方向及Y方向交換之外，X磁體陣列112Α及其磁化區(qū)段114Α的特征可類似于Y磁體陣列112Β及其磁化區(qū)段114Β的特征。例如，磁化區(qū)段114Α的磁化方向具有沿Y軸具有周期(或波長)λ的空間周期性；Χ磁體陣列112Α在Y方向上的寬度Wm由Wm=Nm λ給定，其中Nm為正整數(shù)；各個磁化區(qū)段114Α的磁化方向定向在與X軸正交的方向上；各個磁化區(qū)段114Α的Y軸寬度為:A/(2Nt)(對于外部區(qū)段Α、Ι)或λ/Nt (對于內(nèi)部區(qū)段B、C、D、E、F、G、H)，其中Nt表示磁體陣列112A中的不同磁化方向的數(shù)目；且磁化區(qū)段114A的磁化繞中心X-Z平面118鏡像對稱。
[0059]除了可移動臺110上的位置，X磁體陣列112C及其磁化區(qū)段114C的特征可類似于X磁體陣列112A及其磁化區(qū)段114A的特征。
[0060]參考圖1B及圖1C，現(xiàn)闡述位移裝置100的操作。圖1C展示可移動臺110如何在Z方向上與定子120向上間隔開。定子120與可移動臺110之間的此空間可由通過定子120上的線圈122與如下文所討論的可移動臺110上的磁體陣列112的相互作用所產(chǎn)生的Z方向力維持(至少部分地)。在一些實施例中，如此項技術(shù)已知，可使用附加提升及/或起重磁體、空氣靜力軸承、滾柱軸承及/或類似者(未展示)維持定子120與可移動臺110之間的此空間。
[0061]圖1B展示四組有效線圈跡線132A、132B、132C、132D(統(tǒng)稱為線圈跡線132)，其每個(在載送電流時)主要負責(zé)與磁體陣列112A、112B、112C、112D的對應(yīng)者相互作用以施加造成可移動臺110移動的力。更具體地:當(dāng)線圈跡線132A載送電流時，其與X磁體陣列112A相互作用以在Y方向及Z方向上對可移動臺110施加力；當(dāng)線圈跡線132B正載送電流時，其與Y磁體陣列112B相互作用以在X方向及Z方向上對可移動臺110施加力；當(dāng)線圈跡線132C正載送電流時，其與X磁體陣列112C相互作用以在Y方向及Z方向上對可移動臺110施加力；且當(dāng)線圈跡線132D正載送電流時，其與Y磁體陣列112D相互作用以在X方向及Z方向上對可移動臺110施加力。
[0062]應(yīng)明白，可選擇性啟動圖1B所展示的線圈跡線132以對可移動臺110施加所希望的力，并且從而以與可移動臺110的剛性移動相關(guān)的六個自由度控制可移動臺110。如下文進一步闡釋，也可以可控制地啟動線圈跡線132以控制可移動臺110的一些柔性模式振動運動。當(dāng)在圖1B展示的特定位置中展示可移動臺110時，線圈跡線132之外的線圈跡線可能無效。然而，應(yīng)明白，在可移動臺110相對于定子120移動時，不同群組的線圈跡線將被選為有效，并且對可移動臺110施加所希望的力。
[0063]可觀察到圖1B中所展示的有效線圈跡線132呈現(xiàn)為與其它磁體陣列相互作用。例如，在載送電流時，線圈跡線132C與如上文所討論的X磁體陣列112C相互作用，但是線圈跡線132C也在Y磁體陣列112B的一部分下通過。令人期望的是，線圈跡線132C中的電流可與Y磁體陣列112B中的磁體相互作用并且對可移動臺110施加附加力。然而，由于Y磁體陣列112B的前述特征，可能已由線圈跡線132C與Y磁體陣列112B的磁化區(qū)段114B的相互作用造成的力可彼此抵消，使得這些寄生耦合力被消除或保持在最低水平。更特定地，Y磁體陣列112B消除或減少這些交叉耦合力的特征包含:Y磁體陣列112Β包含在Y方向上具有定向成與Y方向正交的變化磁化且大致伸長的磁化區(qū)段；Υ磁體陣列112Β的X方向?qū)挾萕m為Wm=Nm λ，其中Nm為整數(shù)且λ為上述磁周期λ ;并且Y磁體陣列112Β繞延伸通過Y磁體陣列112Β的X方向的中心的Y-Z平面鏡像對稱。
[0064]例如，為磁波長(Wm=NmA )的整數(shù)的Y磁體陣列112Β的X方向?qū)挾萕m最小化與未對準(zhǔn)線圈跡線132C耦合的力，因為磁體陣列112Β上的凈力將在磁體陣列112Β的各波長λ上融合為零(即，將抵消自身)。此外，Y磁體陣列112Β繞與X軸正交且延伸通過Y磁體陣列112Β的X方向的中心的Y-Z平面的鏡像對稱歸因于磁體陣列112Β與X定向的線圈跡線132C的相互作用而最小化凈力矩(繞Z軸且繞Y軸)。Y磁體陣列112D的類似特征消除或最小化與線圈跡線132Α的交叉耦合。
[0065]以類似方式，X磁體陣列112Α的特征消除或減少來自線圈跡線132Β的交叉耦合力。X磁體陣列112Α的此特征包含:Χ磁體陣列112Α包含在X方向上具有定向成與X方向正交的不同磁化且大致伸長的磁化區(qū)段；Χ磁體陣列112Α的Y方向?qū)挾萕m為Wm=NmA，其中Nm為整數(shù)且λ為上述磁周期λ ;并且X磁體陣列112Α繞與y軸正交且延伸通過X磁體陣列112A的Y方向的中心的X-Z平面鏡像對稱。X磁體陣列112C的類似特征消除或最小化來自線圈跡線132D的交叉耦合。
[0066]線圈陣列
[0067]現(xiàn)在提供定子120及其線圈陣列的其它細節(jié)。如上文所述，定子120包括多個層128的線圈跡線126，它們大致線性定向在工作區(qū)域124中。各層128包括大致彼此對準(zhǔn)的線圈跡線126(例如在相同的方向大致線性伸長)。在圖1A至圖1E說明性實施例中，垂直鄰近層128(即在Z方向上彼此接近的層128)包括相對于彼此正交定向的線圈跡線126。例如，層128AU28C中的線圈跡線126Y(圖1C)大致線性定向成平行于Y軸且層128B、128D中的線圈跡線126X大致線性定向為平行于X軸。應(yīng)明白，定子120中的線圈跡線126的層128的數(shù)目無需受限于說明性實施例中展示的四層跡線。一般而言，定子120可包括任何適當(dāng)數(shù)目層128的線圈跡線126。此外，線圈跡線126在垂直鄰近層128上的定向彼此不同并非為必需。一些實施例可包括若干垂直鄰近層128的Y定向跡線126Y，其后接著有若干垂直鄰近層128的X定向線圈跡線126X。
[0068]可使用一個或多個印刷電路板(PCB)制造定子120及其線圈122的陣列?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)PCB制造、平板顯示平版印刷術(shù)、平版印刷術(shù)及/或此項技術(shù)中已知的類似技術(shù)制造PCB來提供線圈122及線圈跡線126?？稍诰€圈層128之間制造絕緣體層130(諸如FR4核、預(yù)浸體、陶瓷材料及/或類似物)或以其它方式插入。在單個PCB板中可將一個或多個線圈層128疊加在一起(即在Z方向上)。在一些實施例中，大致在相同方向(在不同層128)上伸長的線圈跡線126可取決于用于線圈跡線126的端部的導(dǎo)通孔設(shè)計及或連接方法而并聯(lián)或串聯(lián)連接。在一些實施例中，大致在相同方向(在不同的層128)上伸長的線圈跡線126并未彼此連接。
[0069]使用PCB技術(shù)制造的線圈122可同時容納足夠電流用于控制可移動臺110的運動。以非限制性實例而言，各線圈122可由6盎司銅(約200-220 μ m厚)或更多制成。如上文所討論，在有效區(qū)域124中，各線圈122為扁平條紋或線圈跡線126的形狀，其歸因于表面積對體積的高比率而提供良好導(dǎo)熱性。發(fā)明人證實(經(jīng)由測試)層壓銅可在高于周圍50°C的溫升的情況下載送10A/mm2的持續(xù)電流密度，而不使用主動散熱器。線圈122及線圈跡線126的平坦層128的另一優(yōu)點在于自然分層的導(dǎo)體，其提供線圈122使其等非常理想地適于載送交流電流，因為自生交替磁場可輕易地從頂表面至底表面穿透導(dǎo)體但是僅產(chǎn)生低的自感應(yīng)渦流電流。
[0070]多個PCB可在X方向及Y方向二者上并排對準(zhǔn)(類似于地板磚)以為有效區(qū)域124提供所希望的X-Y方向。板對板的橫向連接(在X方向及/或Y方向上)可通過連接邊緣鄰近板的墊、導(dǎo)通孔、銅導(dǎo)線且/或使用類似者的其它適當(dāng)橋接組件以將導(dǎo)體電連接在鄰近PCB板上而制成為位于邊緣處。在一些實施例中，此類橋接組件可位于PCB板下面(例如，在相對可移動臺110的側(cè)面上)；在一些實施例中，此類橋接組件可附加地或可替代地位于PCB板上面或這些PCB板的側(cè)面上。當(dāng)PCB在X方向及/或Y方向上彼此鄰近地連接時，線圈122的端部端子(未展示)可位于定子120的周邊處或附近以便于對驅(qū)動電子裝置布線。以此方式彼此連接PCB允許位移裝置100容易在X方向及Y方向上延伸用于各種應(yīng)用。當(dāng)PCB在X方向及/或Y方向上彼此連接時，線圈122的總數(shù)目隨定子120的有效區(qū)域124的X-Y方向而線性增加(而不是二次方地，如涉及所謂“賽道(racetrack) ”線圈設(shè)計的一些現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)的情形中)。在一些實施例中，X-Y鄰近PCB板上的線圈跡線126可串聯(lián)地彼此連接以減少用于驅(qū)動通過線圈跡線126的電流的放大器的數(shù)目。在一些實施例中，X-Y鄰近PCB板上的線圈跡線126可由單獨放大器個別地放大以增加多級致動的靈活性且減少熱產(chǎn)生。
[0071]可使用PCB技術(shù)將單個PCB板制成具有多達5mm(或更多)的厚度(在Z方向上)。當(dāng)需要更厚板用于重型應(yīng)用時，多個PCB可在Z方向上垂直疊加。使用PCB技術(shù)制造定子120的另一益處是使用雛菊鏈(daisy chain)連接將大量低端的傳感器(諸如霍爾效應(yīng)位置傳感器、電容位置傳感器及/或類似傳感器)直接部署在板上。
[0072]圖2是可在圖1位移裝置100中使用的定子120及其線圈跡線126的單個層128的示意性部分橫截面圖。圖2展示隨后描述中使用的若干參數(shù)。更特定地，W。是單個線圈跡線126的寬度。P。是線圈跡線節(jié)距一即，相同層128的兩個鄰近線圈跡線126之間的距離。
[0073]在一些實施例中，線圈跡線126的各層128經(jīng)制造使得:線圈跡線節(jié)距Pc= λ/N，其中N是正整數(shù)且λ是上文討論的磁體陣列112的空間磁波長；且Wc設(shè)定為接近于Pc，使得鄰近線圈跡線126之間存在最小可接受間隙扒-W。)。例如，跡線間隙IVW?？稍O(shè)定為50-100 μ m(例如，小于200 μ m)。應(yīng)明白，最小的可能接受的跡線間隙將取決于許多因素，這些因素包含(但不限于)預(yù)期在各線圈跡線中載送的電流量，PCB制造程序的能力及系統(tǒng)100的散熱特征。圖3A至圖3C示意性描繪經(jīng)制造以具有這些特征的線圈跡線層128的許多可能性實施例。在圖3A至圖3C實施例的每個中，&=λ/6(Β卩，N=6)且W。設(shè)定為非常接近于P。，使得鄰近線圈跡線126之間存在最小可接受間隙(例如，小于200 μ m)。
[0074]在一些實施例中，線圈跡線126的各層128經(jīng)制造使得每MN/2個(其中M是另一正整數(shù))鄰近線圈跡線126形成一個線圈群組134，其中相同群組134中的線圈跡線126可由分開的放大器驅(qū)動或連接成星形圖案且由多相放大器驅(qū)動。圖3A至圖3C展示展現(xiàn)這些特征的許多不同分組配置。在圖3A中，M=2且N=6，所以各群組134包括6個鄰近線圈跡線126。在一些實施例中，各圖3A群組134可由對應(yīng)的三相放大器(未展示)驅(qū)動。例如，標(biāo)注為么1、81、(:131’、81’、(:1’的線圈跡線126屬于一個群組134。圖3A中使用的符號’表示反向電流。例如，跡線Al’中的電流與跡線Al的電流相同，但是是在相反方向上。在圖3B中，M=I且N=6，所以各群組134包括3個鄰近線圈跡線126。在一些實施例中，圖3B各群組134可由對應(yīng)的三相放大器(未展示)驅(qū)動。在圖3C中，M=3且N=6，所以各群組134包括9個鄰近線圈跡線126。在一些實施例中，圖3C各群組134可由對應(yīng)的三相放大器(未展示)驅(qū)動。類似于圖3A，圖3C中使用的符號’表示反向電流。應(yīng)明白，依據(jù)上文，大致每3n個(η是正整數(shù))鄰近線圈跡線126可形成由對應(yīng)的三相放大器驅(qū)動的一個群組134。
[0075]在一些實施例中，線圈跡線126的各層128經(jīng)制造使得線圈跡線寬度W。= λ /5且線圈跡線節(jié)距Pc=X /k，其中k是小于5的任何數(shù)字且λ是磁體陣列112的空間磁周期。因為空間濾波/平均效應(yīng)，所以設(shè)定1=λ/5具有此線圈跡線寬度最小化由磁體陣列112產(chǎn)生的第五階磁場的效應(yīng)。圖3D至圖3Ε示意性描繪經(jīng)制造以具有這些特征的線圈跡線層128的許多可能性實施例。在圖3D至圖3Ε實施例的每個中，W。= λ/5且線圈跡線節(jié)距P。= λ/k。
[0076]在圖3D中，
【權(quán)利要求】
1.一種位移裝置，其包括: 定子，其包括定形成提供工作區(qū)域的多個伸長的線圈，該線圈的跡線大致被線性地定位在該工作區(qū)域內(nèi)，所述多個伸長的線圈包括: 第一多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層上，所述第一多個線圈跡線在所述第一層中在第一定子方向大致線性地伸長；和 第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第二定子Z位置處的第二層上，所述第二多個線圈跡線在所述第二層中在第二定子方向大致線性地伸長，所述第二定子方向不平行于所述第一定子方向； 所述第一層和所述第二層在所述工作區(qū)域中在定子Z方向彼此重疊，所述定子Z方向大致正交于所述第一定子方向和所述第二定子方向兩者；和 可移動臺，其包括多個磁體陣列，所述多個磁體陣列包括: 第一磁體陣列，其包括在第一臺方向大致線性地伸長的多個第一磁化區(qū)段，每個第一磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第一臺方向，并且所述第一磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和 第二磁體陣列，其包括在不平行于所述第一臺方向的第二臺方向大致線性地伸長的多個第二磁化區(qū)段，每個第二磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第二臺方向，并且所述第二磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和 一個或多個放大器，其經(jīng)連接以驅(qū)動所述第一多個線圈跡線和所述第二多個線圈跡線中的電流，從而實現(xiàn)所述定子和所述可移動臺之間的相對移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移裝置，其中所述第一定子方向是定子X方向，所述第二定子方向是定子Y方向，所述定子X方`向、所述定子Y方向和所述定子Z方向大致相互彼此正交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任何一個所述的位移裝置，其中所述多個線圈跡線包括: 一個或多個第一附加層，每個第一附加層定位在對應(yīng)的第一附加定子Z位置，并且每個第一附加層包括在所述第一附加層中在所述第一定子方向大致線性地伸長的對應(yīng)的多個線圈跡線；和 一個或多個第二附加層，每個第二附加層定位在對應(yīng)的第二附加定子Z位置，并且每個第二附加層包括在所述第二附加層中在所述第二定子方向大致線性地伸長的對應(yīng)的多個線圈跡線； 其中所述第一層、所述一個或多個第一附加層、所述一個或多個第二附加層在所述定子的所述工作區(qū)域中在所述定子Z方向彼此重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一個所述的位移裝置，其中所述第一臺方向是臺X方向，所述第二臺方向是臺Y方向，所述臺X方向與所述臺Y方向大致彼此正交。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的位移裝置，其中所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向在所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml上展現(xiàn)第一空間磁周期λ i，所述多個第二磁化區(qū)段的磁化方向在所述第二磁體陣列的臺X方向?qū)挾萕m2上展現(xiàn)第二空間磁周期λ2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml給定為Wml=Nml λ 1；所述第二磁體陣列的臺X方向?qū)挾萕m2給定為Wm2=Nm2 λ 2，其中Nml，Nm2是正整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6中任何一個所述的位移裝置，其中: 所述多個第一磁化區(qū)段包括在所述第一磁體陣列邊緣的一對第一邊緣磁體區(qū)段，和在遠離所述第一磁體陣列的該邊緣的位置處的一個或多個第一內(nèi)部磁化陣列； 所述多個第二磁化區(qū)段包括在所述第二磁體陣列邊緣的一對第二邊緣磁體區(qū)段，和在遠離所述第二磁體陣列的該邊緣的位置處的一個或多個第二內(nèi)部磁化陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的位移裝置，其中所述第一邊緣磁化區(qū)段和所述第二邊緣磁化區(qū)段在臺Z方向被磁化定向，所述臺Z方向正交于所述臺X方向和所述臺Y方向兩者。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8中任何一個所述的位移裝置，其中: 所述第一邊緣磁化區(qū)段具有臺Y方向?qū)挾萖1ANtl,所述第二邊緣磁化區(qū)段具有臺X方向覽度入2,2Nt2; 所述第一內(nèi)部磁化區(qū)段具有臺Y方向?qū)挾萖1ZX1,所述第二內(nèi)部磁化區(qū)段具有臺X方向覽度入2,Nt2 ; 其中Ntl是不同的磁化方向的數(shù)目，其形成完整的空間磁周期λ i，Nt2是不同的磁化方向的數(shù)目，其形成完整的空間磁周期入2。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任何一個所述的位移裝置，其中: 所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向繞第一平面鏡像對稱，該第一平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸并且位于所述第一磁體陣列的所述臺Y方向?qū)挾萕ml的中心處；并且所述多個第二磁化區(qū)段的磁化方向繞第二平面鏡像對稱，該第二平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸并且位于所述第二磁體陣列的所述臺X方向?qū)挾萕m2的中心處。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任何一個所述的位移裝置，其中λ1=λ2。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中任何一個所述的位移裝置，其中Wml=Wm2。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的位移裝置，其中Ntl=Nt2。
14.根據(jù)權(quán)利要求4至13中任何一個所述的位移裝置，其中所述多個磁體陣列包括: 第三磁體陣列，其包括在所述臺X方向大致線性地伸長的多個第三磁化區(qū)段，每個第三磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺X方向，并且所述第三磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和 第四磁體陣列，其包括在所述臺Y方向大致線性地伸長的多個第四磁化區(qū)段，每個第四磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺Y方向，并且所述第四磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列和所述第三磁體陣列的臺位置在所述臺X方向彼此偏移。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列和所述第三磁體陣列的臺位置在所述臺X方向彼此偏移第一偏移距離，所述第一偏移距離小于所述第一磁體陣列的臺X方向長度Lmltj
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任何一個所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列和所述第三磁體陣列在所述臺Y方向彼此間隔開。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中任何一個所述的位移裝置，其中所述第二磁體陣列和所述第四磁體陣列在所述臺Y方向彼此偏移。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的位移裝置，其中所述第二磁體陣列和所述第四磁體陣列的臺位置在所述臺Y方向彼此偏移第二偏移距離，所述第二偏移距離小于所述第二磁體陣列的臺Y方向長度1?。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至19中任何一個所述的位移裝置，其中所述第二磁體陣列和所述第四磁體陣列在所述臺X方向彼此間隔開。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至20中任何一個所述的位移裝置，其中:所述第一磁體陣列的臺Y方向定向邊緣和所述第二磁體陣列的臺Y方向定向邊緣在所述臺X方向彼此對準(zhǔn)；所述第三磁體陣列的臺Y方向定向邊緣和所述第四磁體陣列的臺Y方向定向邊緣在所述臺X方向彼此對準(zhǔn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至21中任何一個所述的位移裝置，其中:所述第一磁體陣列的臺X方向定向邊緣和所述第二磁體陣列的臺X方向定向邊緣在所述臺Y方向彼此對準(zhǔn)；所述第三磁體陣列的臺X方向定向邊緣和所述第四磁體陣列的臺X方向定向邊緣在所述臺Y方向彼此對準(zhǔn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任何一個所述的位移裝置，其中所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向在大致正交于所述第一臺方向的臺方向所述第一磁體陣列的寬度Wml上展現(xiàn)空間磁周期X1，所述多個第二磁化區(qū)段的磁化方向在大致正交于所述第二臺方向的臺方向所述第二磁體陣列的寬度Wm2上展現(xiàn)空間磁周期入2。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的位移裝置，其中所述第一多個線圈跡線中的每個的定子Y方向?qū)挾萕ca給定為Wca= λ /5，所述第二多個線圈跡線中的每個的定子X方向?qū)挾萛2給定為 Wc2=A2/5。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的位移裝置，其中所述第一多個線圈跡線的定子Y方向節(jié)距Pcl給定為Pel= λ ^N1，所述 第二多個線圈跡線的定子X方向節(jié)距Ρ?給定為Ρ?= λ 2/Ν2，其中N1和N2是正整數(shù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的位移裝置，其中所述第一多個線圈跡線中的每個具有定子Y方向?qū)挾萕el且Pel-Wca小于200微米。
27.根據(jù)權(quán)利要求1至4，24-26所述的位移裝置，其中所述第一多個線圈跡線包括多個第一線圈跡線群組，每個第一線圈跡線群組包括大量線圈跡線， 所述大量線圈跡線被連接成由單個多相放大器驅(qū)動。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至4，24-26所述的位移裝置，其中所述第一多個線圈跡線包括多個第一線圈跡線群組，所述多個線圈跡線群組包括至少兩個第一線圈跡線群組，其彼此間隔開并且被連接成由共同的放大器驅(qū)動。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至4，24-26所述的位移裝置，其中所述第一多個線圈跡線中的每個由其自身的獨立放大器驅(qū)動。
30.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位移裝置，其中所述第一臺方向是臺X方向，所述第二臺方向是臺Y方向，所述臺X方向和所述臺Y方向彼此正交，其中所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向在所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml上展現(xiàn)空間磁周期λ i，所述多個第二磁化區(qū)段的磁化方向在所述第二磁體陣列的臺X方向?qū)挾萕m2上展現(xiàn)空間磁周期λ2。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的位移裝置，包括: 第三層，其定位在對應(yīng)的第三定子Z位置，并且包括在所述第三層中在所述定子X方向大致線性地伸長的對應(yīng)的第三多 個線圈跡線；和第四層，其定位在對應(yīng)的第四定子Z位置，并且包括在所述第四層中在所述定子Y方向大致線性地伸長的對應(yīng)的第四多個線圈跡線； 其中所述第一層、所述第二層、所述第三層、所述第四層在所述定子的所述工作區(qū)域中在所述定子Z方向彼此重疊。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的位移裝置，其中所述第一層中的所述第一多個線圈跡線中的每個在所述定子Y方向與所述第三層中的所述第三多個線圈跡線中的對應(yīng)的一個對準(zhǔn)，所述第二層中的所述第二多個線圈跡線中的每個在所述定子X方向與所述第四層中的所述第四多個線圈跡線中的對應(yīng)的一個對準(zhǔn)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的位移裝置，其中所述第一層中的所述第一多個線圈跡線中的每個在所述定子Y方向與所述第三層中的所述第三多個線圈跡線中的對應(yīng)的一個偏移的量為Ou。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的位移裝置，其中所述第二層中的所述第二多個線圈跡線中的每個在所述定子X方向與所述第四層中的所述第四多個線圈跡線中的對應(yīng)的一個偏移的量為(\2。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的位移裝置，其中所述偏移的量Oli給定為Oli= ±+ 5^1.其中K1是正整數(shù)。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的位移裝置，其中0U=(\2。
37.根據(jù)權(quán)利要求33至36中任何一個所述的位移裝置，其中所述第一層中的所述第一多個線圈跡線中的 每個和所述第三層中的所述第三多個線圈跡線中的其對應(yīng)的一個被連接成用相同的電流驅(qū)動。
38.根據(jù)權(quán)利要求33至36中任何一個所述的位移裝置，其中在所述第一層中的所述第一多個線圈跡線中的每個在所述定子Z方向與在所述第三層中的所述第三多個線圈跡線中的其對應(yīng)的一個間隔開一定距離Gu并且其中所述位移裝置包括控制器，其配置成驅(qū)動在所述第三多個跡線中的對應(yīng)一個中的電流，其電流量為e2 " XSXGl/ λ倍高于在所述第一層中的所述第一線圈跡線中被驅(qū)動的電流量。
39.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移裝置，其中所述第一定子方向斜交于定子X方向，使得所述第一多個線圈跡線中的每個的邊緣在定子Y方向斜交所述第一線圈跡線的定子X方向長度Lml的量為Oca-Wca,其中Wcl是所述第一線圈跡線的定子Y方向?qū)挾龋龅诙鄠€線圈跡線中的每個的邊緣在定子X方向斜交所述第二線圈跡線的定子X方向長度Lm2的量為Oc2-Wc2,其中We2是所述第一線圈跡線的定子X方向?qū)挾?，所述定子X方向、所述定子Y方向和所述定子Z方向大致相互彼此正交。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的位移裝置，其中所述第一臺方向是臺X方向，所述第二臺方向是臺Y方向，所述臺X方向和所述臺Y方向彼此正交，并且其中所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向在所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml上展現(xiàn)空間磁周期λ J7Ocl被給定為下列中的一個:入!/5, λ !/9,和 λ ^13。
41.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移裝置，其中由于在所述第一定子方向大致線性地伸長，所述第一多個磁化區(qū)段中的每個在大致正交于所述第一定子方向的該定子方向具有某空間變量，并且所述空間變量是隨著在所述第一定子方向以空間周期τ ^和峰峰空間變量0ε1而空間地周期性變化。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的位移裝置，其中所述空間周期Tcl給定為Tca=LmlAil,其中H1是正整數(shù)，Lffll是在所述第一定子方向的所述第一多個線圈跡線的長度。
43.根據(jù)權(quán)利要求41至42任何一個所述的位移裝置，其中所述第一臺方向是臺X方向，所述第二臺方向是臺Y方向，所述臺X方向和所述臺Y方向彼此正交，并且其中所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向在所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml上展現(xiàn)空間磁周期A1，所述峰峰空間變量O。被給定為下列中的一個A1AdP λ i/13。
44.根據(jù)權(quán)利要求41至43中任何一個所述的位移裝置，其中由于在所述第二定子方向大致線性地伸長，所述第一多個磁化區(qū)段中的每個在大致正交于所述第二定子方向的該定子方向具有某空間變量，并且所述空間變量是隨著在所述第二定子方向以空間周期\2和峰峰空間變量0。2而具有空間周期性。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的位移裝置，其中τ[;1=τ?。
46.根據(jù)權(quán)利要求44至45中任何一個所述的位移裝置，其中Οε1=Ο?。
47.根據(jù)權(quán)利要求23所述的位移裝置，其中所述第一多個線圈跡線中的每個的定子Y方向?qū)挾萕ca包括第一多個子跡線，所述第一多個子跡線中的每個被電絕緣材料在所述定子Y方向彼此間隔開；所述第二多個線圈跡線中的每個的定子X方向?qū)挾萕e2包括第二多個子跡線，所述第二多個子跡線中的每個被電絕緣材料在所述定子X方向彼此間隔開。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的位移裝置，其中對于所述第一多個線圈跡線中的每個，所述第一多個子跡線并聯(lián)。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的位移裝置，其中對于所述第一多個線圈跡線中的每個，所述第一多個子跡線串聯(lián)。`
50.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列的所述臺Y方向?qū)挾萕ml被給定為Wml=(Nml+0.5) λ 1；所述第二磁體陣列的所述臺X方向?qū)挾萕m2被給定為Wffl2= (Nffl2+0.5) λ 2，其中 Nml 和 Nffl2 是正整數(shù)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的位移裝置，其中: 所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向繞第一平面鏡像反對稱，該第一平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸并且位于所述第一磁體陣列的所述臺Y方向?qū)挾萕ml的中心處；并且 所述多個第二磁化區(qū)段的磁化方向繞第二平面鏡像反對稱，該第二平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸并且位于所述第二磁體陣列的所述臺X方向?qū)挾萕m2的中心處。
52.根據(jù)權(quán)利要求4所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列包括第一非磁性隔片，其具有臺Y方向?qū)挾萐1且位于所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕nil的中心處，并且其中所述第二磁體陣列包括第二非磁性隔片，其具有臺X方向?qū)挾萭2且位于所述第二磁體陣列的臺X方向?qū)挾萕ni2的中心處。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的位移裝置，其中所述第一隔片將所述第一磁體陣列分成一對第一側(cè)，每個第一側(cè)在其臺Y方向?qū)挾萕sidel上展現(xiàn)空間磁周期λ i并且其中所述第二隔片將所述第二磁體陣列分成一對第二側(cè)，每個第二側(cè)在其臺X方向?qū)挾萕side2上展現(xiàn)空間磁周期λ 2。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的位移裝置，其中所述每個第一側(cè)的臺Y方向?qū)挾萕sidel給定 Wsidel NmI 入 I， 其中Nml是正整數(shù)。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的位移裝置，其中所述每個第一側(cè)的臺X方向?qū)挾?-2給定為 Wside2 Nm2 X 2， 其中Nm2是正整數(shù)。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的位移裝置，其中Wsidel=Wside2。
57.根據(jù)權(quán)利要求55和56中任何一個所述的位移裝置,其中λρλ 2。
58.根據(jù)權(quán)利要求53所述的位移裝置，其中所述每個第一側(cè)的臺Y方向?qū)挾萕sidel給定為Wsidel= (Nml+0.5) λ i，所述每個第二側(cè)的臺X方向?qū)挾萕side2給定為Wside2= (Nm2+0.5) λ 2，其中Nml和Nm2是正整數(shù)。
59.根據(jù)權(quán)利要求53至58中的任何一個所述的位移裝置，其中: 每個第一側(cè)包括第一磁化區(qū)段的對應(yīng)群組，并且其中第一磁化區(qū)段的每個群組包括在所述第一側(cè)邊緣的一對第一邊緣磁化區(qū)段和在遠離所述第一側(cè)的該邊緣的位置處的一個或多個第一內(nèi)部磁化區(qū)段； 每個第二側(cè)包括第二磁化區(qū)段的對應(yīng)群組，并且其中第二磁化區(qū)段的每個群組包括在所述第二側(cè)邊緣的一對第二邊緣磁化區(qū)段和在遠離所述第二側(cè)的該邊緣的位置處的一個或多個第二內(nèi)部磁化區(qū)段。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的位移裝置，其中所述第一側(cè)的第一磁化區(qū)段和所述第二側(cè)的第二磁化區(qū)段沿臺Z方向被磁化定向，所述臺Z方向正交于所述臺X方向和所述臺Y方向兩者。
61.根據(jù)權(quán)利要求59和60中的任何一個所述的位移裝置，其中: 所述第一側(cè)的第一邊緣磁化 區(qū)段具有臺Y方向?qū)挾萖1ANtl;和 所述第一側(cè)的第一內(nèi)部磁化區(qū)段具有臺Y方向?qū)挾圈?!/Ntl; 其中Ntl是不同的磁化方向的數(shù)目，其形成完整的空間磁周期λ 10
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的位移裝置，其中: 所述第二側(cè)的第二邊緣磁化區(qū)段具有臺X方向?qū)挾圈?/2Ν?2;和 所述第二側(cè)的第二內(nèi)部磁化區(qū)段具有臺X方向?qū)挾萖2/Nt2; 其中Nt2是不同的磁化方向的數(shù)目，其形成完整的空間磁周期入2。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的位移裝置，其中Ntl=Nt2。
64.根據(jù)權(quán)利要求62至63中的任何一個所述的位移裝置，其中λ1=λ2。
65.根據(jù)權(quán)利要求52所述的位移裝置，其中: 所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向繞第一平面鏡像對稱，該第一平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸并且位于所述第一磁體陣列的所述臺Y方向?qū)挾萕ml的中心處；并且 所述多個第二磁化區(qū)段的磁化方向繞第二平面鏡像對稱，該第二平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸的并且位于所述第二磁體陣列的所述臺X方向?qū)挾萕ni2的中心處； 所述臺Z方向正交于所述臺X方向和所述臺Y方向兩者。
66.根據(jù)權(quán)利要求52所述的位移裝置，其中: 所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向繞第一平面鏡像反對稱，該第二平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸的并且位于所述第一磁體陣列的所述臺Y方向?qū)挾萕nil的中心處；并且 所述多個第二磁化區(qū)段的磁化方向繞第二平面鏡像反對稱，該第二平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸并且位于 所述第二磁體陣列的所述臺X方向?qū)挾萕m2的中心處；所述臺Z方向正交于所述臺X方向和所述臺Y方向兩者。
67.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移裝置，其中所述第一臺方向斜交于所述臺X方向，使得所述多個第一磁化區(qū)段中的每個的邊緣在所述臺Y方向斜交所述第一磁化區(qū)段的X方向長度Lml的量為Opl，所述多個第二磁化區(qū)段中的每個的邊緣在所述臺X方向斜交所述第二磁化區(qū)段的Y方向長度Lm2的量為Op2，所述臺X方向和所述臺Y方向大致相互彼此正交。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的位移裝置，其中所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向展現(xiàn)所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml上的空間磁周期λ 并且Opl給定為kX j/5-ff^,其中k正整數(shù)，Wcl是所述第一多個線圈跡線的每個的寬度。
69.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移裝置，其中由于在所述第一臺方向大致線性地伸長，所述多個第一磁化區(qū)段中的每個在大致正交于所述第一臺方向的該臺方向具有某空間變量，并且所述空間變量是隨著在所述第一臺方向的長度Lml以空間周期τπ1和峰峰空間變量Opl而具有空間周期性。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的位移裝置，其中所述空間周期τπ1給定為Tml=Lml/ni，其中Ii1是正整數(shù)。
71.根據(jù)權(quán)利要求69至70中任何一個所述的位移裝置，其中所述第一臺方向是臺X方向，所述第二臺方向是臺Y方向，所述臺X方向與所述臺Y方向大致彼此正交，其中所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向展現(xiàn)所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml上的空間磁周期λ 1；并且Opl給定為k λ i/5-W。。其中k正整數(shù)，Wel是所述第一多個線圈跡線的每個的寬度。
72.根據(jù)權(quán)利要求69至71中任何一個所述的位移裝置，其中由于在所述第二臺方向大致線性地伸長，所述多個第二磁化區(qū)段中的每個在大致正交于所述第二臺方向的該臺方向具有某空間變量，并且所述空間變量是隨著在所述第二臺方向的長度Lm2以空間周期τπ2和峰峰空間變量Op2而具有空間周期性。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的`位移裝置，其中τπ1=τπ2。
74.根據(jù)權(quán)利要求72和73中任何一個所述的位移裝置，其中0ρ1=0ρ2。
75.根據(jù)權(quán)利要求4所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列包括在其臺X方向長度Lffll上的多個第一子陣列，每個第一子陣列在所述臺Y方向偏移于其相鄰的第一子陣列。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的位移裝置，其中所述多個子陣列包括位于所述第一磁體陣列的所述臺X方向長度Lnil的中心處的中心子陣列，所述中心子陣列的臺X方向長度為其它子陣列中的至少一個的臺X方向長度的兩倍。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的位移裝置，其中所述子陣列的偏移使得所述第一磁體陣列繞一個平面對稱，該平面在所述臺Y方向和所述臺Z方向延伸并且位于所述中心子陣列的臺X方向中心處。
78.根據(jù)權(quán)利要求15所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列和所述第三磁體陣列的臺位置在所述臺X方向彼此偏移第一偏移距離，所述第一偏移距離等于所述第一磁體陣列的臺X方向長度Lniltl
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的位移裝置，其中所述第二磁體陣列和所述第四磁體陣列的臺位置在所述臺Y方向彼此偏移第二偏移距離，所述第二偏移距離等于所述第一磁體陣列的臺Y方向長度1?。
80.根據(jù)權(quán)利要求4至13中的任何一個所述的位移裝置，其中所述多個磁體陣列包括: 多個X磁體陣列，所述多個X磁體陣列中的每個包括在所述臺X方向大致線性地伸長的對應(yīng)的多個X伸長磁化區(qū)段，每個X伸長磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺X方向并且所述X伸長磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和 多個Y磁體陣列，所述多個Y磁體陣列中的每個包括在所述臺Y方向大致線性地伸長的對應(yīng)的多個Y伸長磁化區(qū)段，每個Y伸長磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺Y方向并且所述Y伸長磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的位移裝置，其中所述多個X磁體陣列包括一組或多組對準(zhǔn)的X磁體陣列，每組對準(zhǔn)的X磁體陣列包括在所述臺Y方向彼此對準(zhǔn)的一群組X磁體陣列。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的位移裝置，其中所述多個Y磁體陣列包括一組或多組對準(zhǔn)的Y磁體陣列，每組對準(zhǔn)的Y磁體陣列包括在所述臺X方向彼此對準(zhǔn)的一群組Y磁體陣列。
83.根據(jù)權(quán)利要求81和82中的任何一個所述的位移裝置，其中所述一組或多組對準(zhǔn)的X磁體陣列包括在所述臺X方向偏移的至少兩組對準(zhǔn)的X磁體陣列。
84.根據(jù)權(quán)利要求17所述的位移裝置，其中在所述臺Y方向的所述第一磁體陣列和所述第三磁體陣列之間的間隙給定為Nsl λ /2-W.其中Nsl是正整數(shù)，Wffll是所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾取?br> 85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的位移裝置，其中Nsl是偶數(shù)整數(shù)，所述第三磁體陣列的所述第三磁化區(qū)段的磁化圖案與所述第一磁體陣列的所述第一磁化區(qū)段的磁化圖案相同。
86.根據(jù)權(quán)利要求84所述的位移裝置，其中Nsl是奇數(shù)整數(shù)，所述第三磁體陣列的所述第三磁化區(qū)段的磁化圖案與所述第一磁體陣列的所述第一磁化區(qū)段的磁化圖案相反。
87.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位移裝置，其中所述第一臺方向是臺X方向，所述第二臺方向是臺Y方向，所述臺X方向與所述臺Y方向大致彼此正交，其中所述多個磁體陣列包括: 第三磁體陣列，其包括在所述臺X方向大致線性地伸長的多個第三磁化區(qū)段，每個第三磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺X方向，并且所述第三磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和 第四磁體陣列，其包括在所述臺Y方向大致線性地伸長的多個第四磁化區(qū)段，每個第四磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺Y方向，并且所述第四磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同。
88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的位移裝置，包括控制器，其被配置成控制所述多個放大器，并且由此控制被驅(qū)動至所述第一多個線圈跡線和所述第二線圈跡線的所述電流。
89.根據(jù)權(quán)利要求88所述的位移裝置，其中所述控制器被配置成使得所述多個放大器驅(qū)動在所述第一多個線圈跡線的子集中的電流，所述第一多個線圈跡線的子集的定子Y方向?qū)挾却笥谒龅谝淮朋w陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml至少超過所述第一磁體陣列的每個定子X方向定向的邊緣的量為Lff。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的位移裝置，其中所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向展現(xiàn)所述第一磁體陣列的所述臺Y方向?qū)挾萕ml上的空間磁周期λ i，Lff大于或等于
91.根據(jù)權(quán)利要求88所述的位移裝置，包括由一個或多個減振機構(gòu)支撐的計量框架和多個位置傳感器，所述多個位置傳感器配置成感應(yīng)在所述計量框架和所述定制之間的第一距離測量和在所述計量框架和所述可移動臺之間的第二距離測量，并且其中所述控制器被連接成接收所述第一距離測量和第二距離測量，且基于所述第一距離測量和第二距離測量確定在所述定子和所述可移動臺之間的相對距離。
92.根據(jù)權(quán)利要求88所述的位移裝置，包括第二可移動臺，其包括第二多個磁體陣列，所述第二多個磁體陣列包括: 第五磁體陣列，其包括在第二臺X方向大致線性地伸長的多個第五磁化區(qū)段，每個第五磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第二臺X方向，并且所述第五磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同； 第六磁體陣列，其包括在第二臺Y方向大致線性地伸長的多個第六磁化區(qū)段，每個第六磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第二臺Y方向，并且所述第六磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同； 第七磁體陣列，其包括在所述第二臺X方向大致線性地伸長的多個第七磁化區(qū)段，每個第七磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第二臺X方向，并且所述第七磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同； 第八磁體陣列，其包括在所述第二臺Y方向大致線性地伸長的多個第八磁化區(qū)段，每個第八磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第二臺Y方向，并且所述第八磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和其中: 其中所述第一和第二臺X和Y方向大致平行于對應(yīng)的定子X和Y方向；所述第一可移動臺的所述第一和第三磁體陣列中的至少一個在所述定子X方向不與所述第二可移動臺的任何磁體陣列重疊，其具有在所述第二臺X方向伸長的磁化區(qū)段；和所述第一可移動臺的所述第二和第四磁體陣列中的至少一個在所述定子Y方向不與所述第二可移動臺的任何磁體陣列重疊，其具有在所述第二臺Y方向伸長的磁化區(qū)段；和其中所述控制器配置成通過選擇性地驅(qū)動電流至所述第一和第二多個線圈跡線而獨立地控制所述第一和第二可移動臺的位置。
93.根據(jù)權(quán)利要求92所述的位移裝置，其中所述控制器被配置成以至少六個自由度獨立地控制所述第一可移動臺的位置，以至少六個自由度獨立地控制所述第二可移動臺的位置。
94.根據(jù)權(quán)利要求88所述的位移裝置，其包括:第二定子，所述第二定子包括定形成提供第二工作區(qū)域的第二多個伸長的線圈，其中所述第二多個線圈的跡線大致被線性地定位在該第二工作區(qū)域內(nèi)，所述第二多個伸長的線圈包括: 第三多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第三定子Z位置處的第三層上，所述第三多個線圈跡線在所述第三層中在第三定子方向大致線性地伸長；和 第四多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第四定子Z位置處的第四層上，所述第四多個線圈跡線在所述第四層中在第四定子方向大致線性地伸長； 所述第三層和所述第四層在所述第二工作區(qū)域中在所述定子Z方向彼此重疊，所述第二工作區(qū)域在所述定子Z方向不與所述工作區(qū)域重疊；和 其中所述控制器配置成控制被驅(qū)動至所述第一、第二、第三和第四多個線圈跡線的所述電流從而將所述可移動臺從所述工作區(qū)域移動至所述第二工作區(qū)域。
95.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移裝置，其中所述多個伸長的線圈包括第三多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第三定子Z位置處的第三層上，所述第三多個線圈跡線在所述第三層中沿第三定子方向大致線性地伸長，所述第三定子方向不平行于所述第一和第二定子方向，所述第一、第二和第三層在所述工作區(qū)域中在所述定子Z方向彼此重疊；并且其中所述多個磁體陣列包括:第三磁體陣列，其包括在不平行于所述第一和第二臺方向的第三臺方向大致線性地伸長的多個第三磁化區(qū)段，每個第三磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第三臺方向，并且所述第三磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；其中多個放大器被連接成驅(qū)動所述第一、第二和第三多個線圈跡線中的電流，由此實現(xiàn)在所述定子和所述可移動臺之間的移動。
96.根據(jù)權(quán)利要求1至77中任何一個所述的位移裝置，其中所述第一磁化區(qū)段中的至少四個的磁化方向彼此不同。
97.根據(jù)權(quán)利要求1至77中任何一個所述的位移裝置，其中所述第一磁化區(qū)段中的至少八個的磁化方向彼此不同。
98.一種用于在定子和可移動臺之間實現(xiàn)位移的方法，該方法包括: 提供定子，其包括定形成提供工作區(qū)域的多個伸長的線圈，該線圈的跡線大致被線性地定位在該工作區(qū)域內(nèi)，所述多個伸長的線圈包括: 第一多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層上，所述第一多個線圈跡線在所述第一層中在第一定子方向大致被線性地伸長；和 第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第二定子Z位置處的第二層上，所述第二多個線圈跡線在所述第二層中在第二定子方向大致被線性地伸長，所述第二定子方向不平行于所述第一定子方向； 所述第一層和所述第二層在所述工作區(qū)域中沿定子Z方向彼此重疊，所述定子Z方向大致正交于所述第一定子方向和所述第二定子方向兩者；和` 提供可移動臺，其包括多個磁體陣列，所述多個磁體陣列包括: 第一磁體陣列，其包括在第一臺方向大致線性地伸長的多個第一磁化區(qū)段，每個第一磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第一臺方向，并且所述第一磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和 第二磁體陣列，其包括在不平行于所述第一臺方向的第二臺方向大致線性地伸長的多個第二磁化區(qū)段，每個第一磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第一臺方向，并且所述第一磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和 選擇性地驅(qū)動所述第一多個線圈跡線和所述第二多個線圈跡線中的電流，由此實現(xiàn)所述定子和所述可移動臺之間的相對移動。
99.根據(jù)權(quán)利要求98所述的方法，其中選擇性地驅(qū)動所述第一多個線圈跡線和所述第二多個線圈跡線中的電流包括根據(jù)以下形式的換向公式確定在所述第二線圈跡線中的每個中被驅(qū)動的電流:....ηι—I—--? I = ?IcFfl cus ?—IV " ? kl%i7hln(—)v Ai
".% A, /'.Λ j, 其中:I為在臺位置(Xm，zm)的一個第二線圈跡線中的電流；Fax&Faz*別表示在所述定子X方向和所述定子Z方向上在所述第二磁體陣列上施加的所希望的力；k是致動器常系數(shù)；且Xc=X/2 H，其中λ為所述第二磁體陣列中的第二磁化區(qū)段的磁化方向的空間磁周期。
100.根據(jù)權(quán)利要求98至99中任何一個所述的方法，包括:為所述第一磁體陣列提供第一非磁性隔片，其具有臺Y方向?qū)挾萭i且位于所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕nil的中心處；為所述第二磁體陣列提供第二非磁性隔片，其具有臺X方向?qū)挾萭2且位于所述第二磁體陣列的臺X方向?qū)挾萕ni2的中心處；并且其中選擇性地驅(qū)動在所述第一和第二多個線圈跡線中的電流包括設(shè)定所述第一非磁性隔片的每側(cè)上的所述第一磁性陣列的部分位于gl/2更靠近所述第一磁體陣列的所述臺Y方向?qū)挾萕ml的中心，所述第二非磁性隔片的每側(cè)上的所述第二磁性陣列的部分位于g2/2更靠近所述第二磁體陣列的所述臺X方向?qū)挾萕m2的中心。
101.根據(jù)權(quán)利要求98至99中任何一個所述的方法，其中選擇性地驅(qū)動在所述第一和第二多個線圈跡線中的電流以實現(xiàn)在所述定子和所述可移動臺之間的相對移動包括控制所述定子和所述可移動臺之間以與剛性體運動相關(guān)聯(lián)的六個自由度的移動。
102.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中選擇性地驅(qū)動在所述第一和第二多個線圈跡線中的電流以實現(xiàn)在所述定子和所述可移動臺之間的相對移動包括控制與以下的至少一個相關(guān)聯(lián)的一個或多個附加狀態(tài):所述可移動臺的柔性模式振動運動；和所述可移動臺的靜態(tài)變形。
103.根據(jù)權(quán)利要求98至99中任何一個所述的方法，包括權(quán)利要求2-97的任何特征、特征群組合、子特征和/或子特征的群組合，和/或與其相關(guān)的適于從屬于權(quán)利要求98至102的特征。
104.一種位移裝置，其包括: 定子，其包括定形成提供工作區(qū)域的多個伸長的線圈，該線圈的跡線大致被線性地定位在該工作區(qū)域內(nèi)，所述多個伸長的線圈包括: 第一多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層上，所述第一多個線圈跡線在所述第一層中在定子X方向大致線性地伸長；和 第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第二定子Z位置處的第二層上，所述第二多個線圈跡線在所述第二層中在定子Y方向大致線性地伸長，所述定子Y方向不平行于所述定子X方向； 所述第一層和所述第二層在所述工作區(qū)域中沿定子Z方向彼此重疊，所述定子X方向、所述定子Y方向和所述定子Z方向大致相互彼此正交；和 可移動臺，其包括多個磁體陣列，所述多個磁體陣列包括: 第一磁體陣列，其包括在臺X方向大致線性地伸長的多個第一磁化區(qū)段，每個第一磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺X方向，并且所述第一磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和 第二磁體陣列，其包括在大致正交于所述臺X方向的臺Y方向大致線性地伸長的多個第二磁化區(qū)段，每個第二磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺Y方向，并且所述第二磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同； 第三磁體陣列，其包括在所述臺X方向大致線性地伸長的多個第三磁化區(qū)段，每個第三磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺X方向，并且所述第三磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和第四磁體陣列，其包括在所述臺Y方向大致線性地伸長的多個第四磁化區(qū)段，每個第四磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述臺Y方向，并且所述第四磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同； 一個或多個放大器，其被連接以驅(qū)動所述第一多個線圈跡線和所述第二多個線圈跡線中的電流，從而實現(xiàn)所述定子和所述可移動臺之間的相對移動。
105.根據(jù)權(quán)利要求104所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列和所述第三磁體陣列在所述臺X方向彼此間隔開且在所述臺Y方向彼此間隔開。
106.根據(jù)權(quán)利要求105所述的位移裝置，其中所述第二磁體陣列和所述第四磁體陣列在所述臺X方向彼此間隔開且在所述臺Y方向彼此間隔開。
107.根據(jù)權(quán)利要求104所述的位移裝置，其中所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向在所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml上展現(xiàn)第一空間磁周期λ i，所述多個第二磁化區(qū)段的磁化方向在所述第二磁體陣列的臺X方向?qū)挾萕m2上展現(xiàn)第二空間磁周期λ2。
108.根據(jù)權(quán)利要求107所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕ml給定為Wml=Nml λ 1；所述第二磁體陣列的臺X方向?qū)挾萕m2給定為Wm2=Nm2 λ 2，其中Nml，Nm2是正整數(shù)。
109.根據(jù)權(quán)利要求107和108中任何一個所述的位移裝置，其中: 所述多個第一磁化區(qū)段包括在所述第一磁體陣列邊緣的一對第一邊緣磁體區(qū)段，和在遠離所述第一磁體陣列的該邊緣的位置處的一個或多個第一內(nèi)部磁化陣列； 所述多個第二磁化區(qū)段包括在所述第二磁體陣列邊緣的一對第二邊緣磁體區(qū)段，和在遠離所述第二磁體陣列的該邊緣 的位置處的一個或多個第二內(nèi)部磁化陣列。
110.根據(jù)權(quán)利要求109所述的位移裝置，其中所述第一邊緣磁化區(qū)段和所述第二邊緣磁化區(qū)段在臺Z方向被磁化定向，所述臺Z方向正交于所述臺X方向和所述臺Y方向兩者。
111.根據(jù)權(quán)利要求109和110中任何一個所述的位移裝置，其中: 所述第一邊緣磁化區(qū)段具有臺Y方向?qū)挾萖1ANtl,所述第二邊緣磁化區(qū)段具有臺X方向覽度入2,2Nt2; 所述第一內(nèi)部磁化區(qū)段具有臺Y方向?qū)挾萖1ZX1,所述第二內(nèi)部磁化區(qū)段具有臺X方向覽度入2,Nt2 ; 其中Ntl是不同的磁化方向的數(shù)目，其形成完整的空間磁周期λ i，Nt2是不同的磁化方向的數(shù)目，其形成完整的空間磁周期入2。
112.根據(jù)權(quán)利要求107至111中任何一個所述的位移裝置，其中: 所述多個第一磁化區(qū)段的磁化方向繞第一平面鏡像對稱，該第一平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸并且位于所述第一磁體陣列的所述臺Y方向?qū)挾萕ml的中心處；并且所述多個第二磁化區(qū)段的磁化方向繞第二平面鏡像對稱，該第二平面在所述臺X方向和所述臺Z方向延伸并且位于所述第二磁體陣列的所述臺X方向?qū)挾萕m2的中心處。
113.根據(jù)權(quán)利要求104至112任何一個所述的位移裝置，其中所述多個線圈跡線包括: 一個或多個第一附加層，每個第一附加層定位在對應(yīng)的第一附加定子Z位置，并且每個第一附加層包括在所述第一附加層中在所述第一定子方向大致線性地伸長的對應(yīng)的多個線圈跡線；和一個或多個第二附加層，每個第二附加層定位在對應(yīng)的第二附加定子Z位置，并且每個第二附加層包括在所述第二附加層中在所述第二定子方向大致線性地伸長的對應(yīng)的多個線圈跡線； 其中所述第一層、所述一個或多個第一附加層、所述一個或多個第二附加層在所述定子的所述工作區(qū)域中在所述定子Z方向彼此重疊。
114.根據(jù)權(quán)利要求113所述的位移裝置，其中所述第一層中的所述第一多個線圈跡線中的每個與所述一個或多個第一附加層中的所述一個或多個線圈跡線中的線圈跡線中的對應(yīng)的一個在所述定子Y方向?qū)?zhǔn)。
115.根據(jù)權(quán)利要求113所述的位移裝置，其中所述第一層中的所述第一多個線圈跡線中的每個在所述定子Y方向與所述一個或多個第一附加層中的至少一個的所述多個線圈跡線中的線圈跡線的對應(yīng)的一個偏移的量為Ou。
116.根據(jù)權(quán)利要求104至106中任何一個所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列包括第一非磁性隔片，其具有臺Y方向?qū)挾萐1且位于所述第一磁體陣列的臺Y方向?qū)挾萕nil的中心處，并且其中所述第二磁體陣列包括第二非磁性隔片，其具有臺X方向?qū)挾萭2且位于所述第二磁體陣列的臺X方向?qū)挾萕ni2的中心處。
117.根據(jù)權(quán)利要求116所述的位移裝置，其中所述第一隔片將所述第一磁體陣列分成一對第一側(cè)，每個第一側(cè)在其臺Y方向?qū)挾萕sidel上展現(xiàn)空間磁周期λ i并且其中所述第二隔片將所述第二磁體陣列分成一對第二側(cè)，每個第二側(cè)在其臺X方向?qū)挾萕side2上展現(xiàn)空間磁周期入2。
118.根據(jù)權(quán)利要求117所述的位移裝置，其中所述每個第一側(cè)的臺Y方向?qū)挾萕sidel給定為Wsidel=Nml λ 1；其中Nml是正整數(shù)，并且其中所述每個第一側(cè)的臺X方向?qū)挾萕side2給定為 Wside2 Nm2 X 2， 其中Nm2是正整數(shù)。
119.根據(jù)權(quán)利要求117至118中任何一個所述的位移裝置，其中Wsidel=Wside2。
120.根據(jù)權(quán)利要求117至119中任何一個所述的位移裝置，其中λ1=λ2。
121.根據(jù)權(quán)利要求117至119中的任何一個所述的位移裝置，其中: 每個第一側(cè)包括第一磁化區(qū)段的對應(yīng)群組，并且其中第一磁化區(qū)段的每個群組包括在所述第一側(cè)邊緣的一對第一邊緣磁化區(qū)段和在遠離所述第一側(cè)的該邊緣的位置處的一個或多個第一內(nèi)部磁化區(qū)段； 每個第二側(cè)包括第二磁化區(qū)段的對應(yīng)群組，并且其中第二磁化區(qū)段的每個群組包括在所述第二側(cè)邊緣的一對第二邊緣磁化區(qū)段和在遠離所述第二側(cè)的該邊緣的位置處的一個或多個第二內(nèi)部磁化區(qū)段；和 所述第一側(cè)的第一磁化區(qū)段和所述第二側(cè)的第二磁化區(qū)段沿臺Z方向被磁化定向，所述臺Z方向正交于所述臺X方向和所述臺Y方向兩者。
122.根據(jù)權(quán)利要求117至120中的任何一個所述的位移裝置，其中: 每個第一側(cè)包括第一磁化區(qū)段的對應(yīng)群組，并且其中第一磁化區(qū)段的每個群組包括在所述第一側(cè)邊緣的一對第一邊緣磁化區(qū)段和在遠離所述第一側(cè)的該邊緣的位置處的一個或多個第一內(nèi)部磁化區(qū)段； 所述第一側(cè)的第一邊緣磁化區(qū)段 具有臺Y方向?qū)挾萖1ANtl;和 所述第一側(cè)的第一內(nèi)部磁化區(qū)段具有臺Y方向?qū)挾圈?!/Ntl;其中Ntl是不同的磁化方向的數(shù)目，其形成完整的空間磁周期λ 10
123.根據(jù)權(quán)利要求104至122中任何一個所述的方法，包括權(quán)利要求2_97的任何特征、特征群組合、子特征和/或子特征的群組合，和/或與其相關(guān)的適于從屬于權(quán)利要求104至122的特征。
124.—種位移裝置，其包括: 定子，其包括定形成提供工作區(qū)域的多個伸長的線圈，該線圈的跡線大致被線性地定位在該工作區(qū)域內(nèi)，所述多個伸長的線圈包括: 第一多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層上，所述第一多個線圈跡線在所述第一層中在第一定子方向大致線性地伸長；和 第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第二定子Z位置處的第二層上，所述第二多個線圈跡線在所述第二層中在第二定子方向大致線性地伸長；和 第三多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第三定子Z位置處的第三層上，所述第三多個線圈跡線在所述第三層中在第三定子方向大致線性地伸長，所述第一、第二和第三定子方向彼此不平行； 所述第一層和所述第三層在所述工作區(qū)域中沿定子Z方向彼此重疊，所述定子Z方向大致正交于所述第一、第二和第三定子方向；和 可移動臺，其包括多個磁體陣列，所述多個磁體陣列包括: 第一磁體陣列，其包括在第一臺方向大致線性地伸長的多個第一磁化區(qū)段，每個第一磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第一臺方向，并且所述第一磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；和` 第二磁體陣列，其包括在不平行于所述第一臺方向的第二臺方向大致線性地伸長的多個第二磁化區(qū)段，每個第二磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第二臺方向，并且所述第二磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同； 第三磁體陣列，其包括在所述第三臺方向大致線性地伸長的多個第三磁化區(qū)段，每個第三磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第三臺方向，并且所述第三磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同； 所述第一、第二和第三臺方向彼此平行；和 一個或多個放大器，其經(jīng)連接以驅(qū)動所述第一、第二和第三多個線圈跡線中的電流，從而實現(xiàn)所述定子和所述可移動臺之間的相對移動。
125.根據(jù)權(quán)利要求124所述的方法，包括權(quán)利要求2-97的任何特征、特征群組合、子特征和/或子特征的群組合，和/或與其相關(guān)的適于從屬于權(quán)利要求124的特征。
126.—種位移裝置，其包括: 定子，其包括定形成提供工作區(qū)域的多個伸長的線圈，該線圈的跡線大致被線性地定位在該工作區(qū)域內(nèi)，所述多個伸長的線圈包括: 第一多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層的第一環(huán)狀線圈區(qū)域上，所述第一多個線圈跡線在所述第一環(huán)狀線圈區(qū)域中的徑向定子方向大致線性地伸長；可移動臺，其包括多個磁體陣列，所述多個磁體陣列包括: 第一磁體陣列，其在環(huán)狀磁體區(qū)域的至少第一部分上分布，并且包括在所述環(huán)狀磁體區(qū)域中的臺徑向方向大致線性地伸長的多個第一磁化區(qū)段，每個第一磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于其對應(yīng)的臺徑向方向，并且所述第一磁化區(qū)段中的每個的磁化方向不同于其相鄰的第一磁化區(qū)段的磁化方向；和 一個或多個放大器，其經(jīng)連接以驅(qū)動所述多個線圈跡線中的電流，從而實現(xiàn)所述定子和所述可移動臺之間的相對移動。
127.根據(jù)權(quán)利要求126所述的位移裝置，其中所述多個線圈包括第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層的第一環(huán)狀線圈區(qū)域上，所述第二多個線圈跡線在所述第二環(huán)狀線圈區(qū)域中的徑向定子方向大致線性地伸長，所述第一和第二環(huán)狀線圈區(qū)域在定子Z方向重疊，所述定子Z方向大致正交于所述徑向定子方向；并且其中所述第一環(huán)狀線圈區(qū)域周圍的所述第一多個線圈跡線中的每個的角度位置與所述第二環(huán)狀線圈區(qū)域周圍的所述第二多個線圈跡線中的對應(yīng)的一個的角度位置對準(zhǔn)。
128.根據(jù)權(quán)利要求126所述的位移裝置，其中所述多個線圈包括第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層的第一環(huán)狀線圈區(qū)域上，所述第二多個線圈跡線在所述第二環(huán)狀線圈區(qū)域中的徑向定子方向大致線性地伸長，所述第一和第二環(huán)狀線圈區(qū)域在定子Z方向重疊，所述定子Z方向大致正交于所述徑向定子方向；并且其中所述第一環(huán)狀線圈區(qū)域周圍的所述第一多個線圈跡線中的每個的角度位置與所述第二環(huán)狀線圈區(qū)域周圍的所述第二多個線圈跡線中的對應(yīng)的一個的角度位置有角度偏移。
129.根據(jù)權(quán)利要求126至128中的任何一個所述的位移裝置，其中所述定子包括第二磁體陣列，其在所述環(huán)狀磁體區(qū)域的第二部分上分布，并且與所述第一磁體陣列有角度偏移，所述第二磁體陣列包括在所述環(huán)狀磁體區(qū)域中的臺徑向方向大致線性地伸長的多個第二磁化區(qū)段，每個第二磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于其對應(yīng)的臺徑向方向，并且所述第二磁化區(qū)段中的每個的磁化方向不同于其相鄰的第二磁化區(qū)段的磁化方向。
130.根據(jù)權(quán)利要求126所述的位移裝置，其中所述第一磁體陣列繞所述環(huán)狀磁體區(qū)域的整體成角度地延伸。
131.根據(jù)權(quán)利要求126至130中的任何一個所述的位移裝置，包括權(quán)利要求2-97的任何特征、特征群組合、子特征和/或子特征的群組合，和/或與其相關(guān)的適于從屬于權(quán)利要求126至130的特征。
132.一種位移裝置，其包括: 定子，其包括定形成提供工作區(qū)域的多個伸長的線圈，該線圈的跡線大致被線性地定位在該工作區(qū)域內(nèi)，所述多個伸長的線圈包括: 第一多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層上，所述第一多個線圈跡線在所述第一層中在第一定子方向大致線性地伸長；和 第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第二定子Z位置處的第二層上，所述第二多個線圈跡線在所述第二層中在第二定子方向大致線性地伸長； 所述第一層和所述第二層在所述工作區(qū)域中在定子Z方向彼此重疊，所述定子Z方向大致正交于所述第一定子方向； 所述第一層中的所述第一多個線圈跡線中的每個在正交于所述第一定子方向和所述定子Z方向兩者的第二定子方向偏移于所述第二層中的所述第二多個線圈跡線的對應(yīng)的一個；和 可移動臺，其包括多個磁體陣列，每個磁體陣列包括大致線性地伸長的多個磁化區(qū)段，并且磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于其線性地伸長的方向；和 一個或多個放大器，其經(jīng)連接以驅(qū)動所述多個線圈跡線中的電流，從而實現(xiàn)所述定子和所述可移動臺之間的相對移動。
133.根據(jù)權(quán)利要求132所述的位移裝置，包括權(quán)利要求2-97的任何特征、特征群組合、子特征和/或子特征的群組合，和/或與其相關(guān)的適于從屬于權(quán)利要求132的特征。
134.一種位移裝置，其包括: 定子，其包括定形成提供工作區(qū)域的多個伸長的線圈，該線圈的跡線大致被線性地定位在該工作區(qū)域內(nèi)，所述多個伸長的線圈包括: 第一多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層上，所述第一多個線圈跡線在所述第一層中在第一定子方向大致線性地伸長；和 第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第二定子Z位置處的第二層上，所述第二多個線圈跡線在所述第二層中在第二定子方向大致線性地伸長；所述第二定子方向不平行于所述第一定子方向； 可移動臺，其包括至少一個磁體陣列，所述磁體陣列包括在第一臺方向大致線性地伸長的多個磁化區(qū)段，并且每個磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第一臺方向并且不同于其相鄰的磁化區(qū)段的磁化方向；所述多個磁化區(qū)段的磁化方向在正交于所述第一臺方向的第二臺方向的所述磁體陣列寬度Wml上展現(xiàn)第一空間磁周期入!； 其中所述多個磁化區(qū)段包括在所述磁體陣列邊緣的一對邊緣磁化區(qū)段，和在遠離所述磁體陣列的該邊緣的位置處的一個或多個內(nèi)部磁化區(qū)段；并且其中所述邊緣磁化區(qū)段在所述第二臺方向的寬度是在所述第二臺方向的所述內(nèi)部磁體區(qū)段的寬度的一半。
135.根據(jù)權(quán)利要求134所述的位移裝置，包括權(quán)利要求2-97的任何特征、特征群組合、子特征和/或子特征的群組合，和/或與其相關(guān)的適于從屬于權(quán)利要求134的特征。
136.—種位移裝置，其包括: 定子，其包括定形成提供工作區(qū)域的多個伸長的線圈，該線圈的跡線大致被線性地定位在該工作區(qū)域內(nèi)，所述多個伸長的線圈包括: 第一多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層上，所述第一多個線圈跡線在所述第一層中在第一定子方向大致線性地伸長；和 第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第二定子Z位置處的第二層上，所述第二多個線圈跡線在所述第二層中在第二定子方向大致線性地伸長；所述第二定子方向不平行于所述第一定子方向； 可移動臺，其包括至少一個磁體陣列，所述磁體陣列包括在第一臺方向大致線性地伸長的多個磁化區(qū)段，每個磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第一臺方向，并且所述第一磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；以及非磁性隔片，其具有正交于所述第一臺方向的第二臺方向的寬度&且位于所述第二臺方向的所述磁體陣列的寬度Wnil的中心處，所述隔片將所述磁體陣列分成一對側(cè)，每側(cè)在所述第二臺方向?qū)挾萕sidel上展現(xiàn)空間磁周期λ 10
137.根據(jù)權(quán)利要求136所述的位移裝置，包括權(quán)利要求2-97的任何特征、特征群組合、子特征和/或子特征的群組合，和/或與其相關(guān)的適于從屬于權(quán)利要求136的特征。
138.—種位移裝置，其包括:定子，其包括定形成提供工作區(qū)域的多個伸長的線圈，該線圈的跡線大致被線性地定位在該工作區(qū)域內(nèi)，所述多個伸長的線圈包括: 第一多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第一定子Z位置處的第一層上，所述第一多個線圈跡線在所述第一層中在第一定子方向大致線性地伸長；和 第二多個線圈跡線，其分布在對應(yīng)的第二定子Z位置處的第二層上，所述第二多個線圈跡線在所述第二層中在第二定子方向大致線性地伸長；所述第二定子方向不平行于所述第一定子方向； 可移動臺，其包括至少一個磁體陣列，所述磁體陣列包括在第一臺方向大致線性地伸長的多個磁化區(qū)段，每個磁化區(qū)段的磁化方向大致正交于所述第一臺方向，并且所述第一磁化區(qū)段中的至少兩個的磁化方向彼此不同；以及在所述第一臺方向長度U上的多個子陣列，每個子陣列在正交于所述第一臺方向的所述第二臺方向偏移于其相鄰的子陣列。
139.根據(jù)權(quán)利要求138所述的位移裝置，其中所述多個子陣列包括位于所述磁體陣列的所述第一臺方向長度Lml的中心處的中心子陣列，所述中心子陣列在所述第一臺方向長度為其它子陣列的所述第一臺方向長度的兩倍。
140.根據(jù)權(quán)利要求138至139所述的位移裝置，包括權(quán)利要求2_97的任何特征、特征群組合、子特征和/或子特征的群組合，和/或與其相關(guān)的適于從屬于權(quán)利要求138至139的 特征。
【文檔編號】H01L21/67GK103891114SQ201280051250
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月27日
【發(fā)明者】鹿笑冬, 伊凡烏爾拉伯·烏斯曼 申請人:不列顛哥倫比亞大學(xué)