用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種采用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位的方法，動子線圈陣列包含4個驅(qū)動單元，每個驅(qū)動單元均由三個線圈組成，第一、第三驅(qū)動單元產(chǎn)生X軸向水平推力，第二、第四驅(qū)動單元產(chǎn)生Y軸向水平推力，在每個驅(qū)動單元外側(cè)各布置一個線性霍爾傳感器組，每個線性霍爾傳感器組均由4個線性霍爾傳感器組成；每個線性霍爾傳感器以與其對應(yīng)的驅(qū)動單元的幾何中性線為起點，沿線圈的排列方向間隔1/2極距等間距地排列，以測量各對應(yīng)布置點磁場的X軸向或Y軸向的水平分量磁密；根據(jù)4個線性霍爾傳感器所測量的水平分量磁密量計算出動子線圈相對于定子磁場的相位角；測量范圍不受行程限制，工作穩(wěn)定可靠，測量精度高。
【專利說明】用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力傳動【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種采用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位的方法，特別適用于半導(dǎo)體光刻、高精度繪圖儀、高精密動作臺等現(xiàn)代制造裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著先進(jìn)制造業(yè)得快速發(fā)展，現(xiàn)代精密、超高精密制造裝備對高響應(yīng)、高速度、高精密的平面驅(qū)動裝置有著迫切的需求。傳統(tǒng)的二維平面工作臺由旋轉(zhuǎn)電機和直線傳動機構(gòu)疊加組合而成，由于這種疊加組合機構(gòu)通常存在變形、摩擦、側(cè)隙等問題，工作臺定位精度很難達(dá)到較高的水平，而且運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)中傳動鏈上的運動部件也增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和系統(tǒng)的運動慣量。平面電機能夠通過動子直接輸出二維電磁推力和二維平移運動，可用于構(gòu)造直驅(qū)式的新型高性能平面工作臺。與傳統(tǒng)的二維平面工作臺相比，以平面電機為核心構(gòu)造的直驅(qū)式平面工作臺具有結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，在半導(dǎo)體光刻、高精度繪圖儀、高精密動作臺等精密、超高精密的現(xiàn)代制造裝備中具有很大的應(yīng)用潛力。
[0003]動圈式永磁平面電機的動子為線圈陣列，定子為永磁陣列，工作時需根據(jù)定子相對于動子的位置給線圈陣列通入相應(yīng)的電流以產(chǎn)生所需要的水平推力，因此，動圈式永磁平面電機動子相對于定子的位置檢測即動子線圈相對于定子磁場相位的確定直接關(guān)系到電機的工作性能。動圈式永磁平面電機動子線圈相對于定子磁場的相位通常采用微距離高精度激光測距儀進(jìn)行檢測，但這種設(shè)備價格昂貴、安裝使用要求高、測量范圍有限，因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種采用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位的方法，該方法采用的傳感器成本低，測量范圍不受行程限制，工作穩(wěn)定可靠。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:所述永磁平面電機由定子永磁陣列和動子線圈陣列組成，動子線圈陣列包含4個驅(qū)動單元，每個驅(qū)動單元均由三個線圈組成，第一、第三驅(qū)動單元產(chǎn)生X軸向水平推力，第二、第四驅(qū)動單元產(chǎn)生Y軸向水平推力，再采用如下步驟:(I)在每個驅(qū)動單元外側(cè)各布置一個線性霍爾傳感器組，每個線性霍爾傳感器組均由4個線性霍爾傳感器組成；(2)每個線性霍爾傳感器以與其對應(yīng)的驅(qū)動單元的幾何中性線為起點，沿線圈的排列方向間隔1/2極距等間距地排列，以測量各對應(yīng)布置點磁場的X軸向或Y軸向的水平分量磁密；(3)根據(jù)每個線性霍爾傳感器組中的4個線性霍爾傳感器所測量的水平分量磁密量計算出動子線圈相對于定子磁場的相位角。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明采用線性霍爾傳感器組取代常用的激光測距儀對永磁平面電機動子線圈相位進(jìn)行檢測，安裝使用方便，硬件成本低，測量范圍不受行程限制，工作穩(wěn)定可靠。[0007](2)本發(fā)明采用4個線性霍爾傳感器沿線圈排列方向間隔1/2極距等間距排列，且垂直被測磁場的水平分量安裝，受線圈電流干擾小，測量精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明提供的用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位方法所述的永磁平面電機中定子和動子的組成結(jié)構(gòu)平面示意圖；
圖1中:1-定子永磁陣列；2-動子線圈陣列；3-線圈；4_線性霍爾傳感器組'K、C-產(chǎn)生X軸向水平推力的驅(qū)動單元;B、D-產(chǎn)生Y軸向水平推力的驅(qū)動單元;HA、HB、HC、HD-與驅(qū)動單元
A、B、C、D相對應(yīng)的線性霍爾傳感器組；I'-極距。
[0009]圖2為本發(fā)明所述一個線性霍爾傳感器電路連接示意圖；
圖2中，H為線性霍爾傳感器。
[0010]圖3為本發(fā)明所述永磁永磁平面電機永磁陣列磁場的X軸向或Y軸向磁密分布波形；
圖3中，j%、、今和14為一個線性霍爾傳感器組測得的磁密水平分量值。
[0011]【具體實施方式】
下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】進(jìn)一步闡明本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位方法所述的永磁平面電機由定子和動子組成。定子為定子永磁陣列I，定子永磁陣列I的永磁陣列，永磁陣列的磁密的X軸向、Y軸向的水平分量均為余弦分布。動子為動子線圈陣列2，動子線圈陣列2無鐵心，動子線圈陣列2包含A、
B、C、D這4個驅(qū)動單元,每個驅(qū)動單元由三個線圈3組成。驅(qū)動單元A、C對角布置,驅(qū)動單元A、C產(chǎn)生X軸向水平推力；驅(qū)動單元B、D對角布置，驅(qū)動單元B、D產(chǎn)生Y軸向水平推力。
[0012]在每個驅(qū)動單元A、B、C、D外側(cè)各布置一個線性霍爾傳感器組4，4個線性霍爾傳感器組4分別是線性霍爾傳感器組HA、HB、HC、HD，線性霍爾傳感器組HA與驅(qū)動單元A對應(yīng)布置，線性霍爾傳感器組HB與驅(qū)動單元B對應(yīng)布置，線性霍爾傳感器組HC與驅(qū)動單元C對應(yīng)布置，線性霍爾傳感器組HD與驅(qū)動單元D對應(yīng)布置。
[0013]每個線性霍爾傳感器組4均由4個線性霍爾傳感器組成，并且每個線性霍爾傳感器以與其對應(yīng)的驅(qū)動單元A、B、C、D幾何中性線為起點，沿線圈3的排列方向間隔1/2極距r等間距地排列，用于測量各對應(yīng)安裝點磁場的X軸向或Y軸向的水平分量磁密值。
[0014]如圖2所示，將各線性霍爾傳感器分別連接信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路連接微處理器，微處理器具有A/D轉(zhuǎn)換通道。各線性霍爾傳感器的輸出信號經(jīng)過信號調(diào)理電路處理后送入微處理器的A/D轉(zhuǎn)換通道。
[0015]如圖3所示，若線性霍爾傳感器組4中的4個線性霍爾傳感器所測量的水平分量
磁密量值為今、^、今和4，則微處理器根據(jù)采集的各線性霍爾傳感器測量值計算出動子
線圈相對于定子磁場相位，各個線性霍爾傳感器組對應(yīng)的驅(qū)動單元的相位角0計算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位方法，所述永磁平面電機由定子永磁陣列和動子線圈陣列組成，其特征是:動子線圈陣列包含4個驅(qū)動單元，每個驅(qū)動單元均由三個線圈組成，第一、第三驅(qū)動單元產(chǎn)生X軸向水平推力，第二、第四驅(qū)動單元產(chǎn)生Y軸向水平推力，再采用如下步驟: (1)在每個驅(qū)動單元外側(cè)各布置一個線性霍爾傳感器組，每個線性霍爾傳感器組均由4個線性霍爾傳感器組成； (2)每個線性霍爾傳感器以與其對應(yīng)的驅(qū)動單元的幾何中性線為起點，沿線圈的排列方向間隔1/2極距等間距地排列，以測量各對應(yīng)布置點磁場的X軸向或Y軸向的水平分量磁密； (3)根據(jù)每個線性霍爾傳感器組中的4個線性霍爾傳感器所測量的水平分量磁密量計算出動子線圈相對于定子磁場的相位角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位方法，其特征是:步驟⑶中，將各線性霍爾傳感器的輸出信號經(jīng)過信號調(diào)理電路處理后送入微處理器，微處理器根據(jù)式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位方法，其特征是:定子永磁陣列的磁密的X軸向、Y軸向的水平分量均為余弦分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用線性霍爾傳感器組檢測永磁平面電機動子線圈相位方法，其特征是:第一、第三驅(qū)動單元對角布置，第二、第四驅(qū)動單元對角布置。
【文檔編號】G01B7/30GK103822576SQ201310601121
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】張新華, 駱浩, 孫玉坤, 胡金春, 趙文祥 申請人:江蘇大學(xué)