一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置制造方法
【專利摘要】一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置，包含控制區(qū)和電子開關(guān)陣列區(qū)?？刂茀^(qū)根據(jù)平面電機供電需求給出控制指令，控制電子開關(guān)做出相應(yīng)開關(guān)動作。按照行列方式排布控制區(qū)的多路輸出線路，每個行列交點位置布置一個電子開關(guān)，每個電子開關(guān)由行、列兩個指令控制閉合或者斷開，每個開關(guān)連接一個或者多個線圈。本發(fā)明可以通過實際需求設(shè)定開關(guān)陣列的大小，結(jié)構(gòu)柔性高，同時能夠減少所需控制端口的數(shù)量，進而能夠適用于不同類型平面電機。
【專利說明】一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平面電機線圈快速電流切換的裝置，特別涉及一種線圈供電的切
換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路(Integrated Circuit,簡稱IC)產(chǎn)業(yè)是關(guān)系一個國家的國家利益、國防安全和國際地位的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。集成電路技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家現(xiàn)代化水平和綜合國力的標(biāo)志。作為集成電路(IC)核心技術(shù)之一的IC裝備技術(shù)則是發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)乃至信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)和戰(zhàn)略關(guān)鍵。
[0003]磁浮平面電機直接驅(qū)動單一動子做2D平面運動，避免了直線電機串聯(lián)疊層結(jié)構(gòu)，能夠降低運動臺質(zhì)量。平面電機從結(jié)構(gòu)上有兩種不同的形式:動圈式平面電機和動鐵式平面電機。對動圈式平面電機而言，由于需要給運動中的線圈提供電源及冷卻系統(tǒng)，即需要有電纜與動子銜接，這給結(jié)構(gòu)設(shè)計及電機的工作帶來很大的不便，同時也會增加線纜對動子的運動干擾。而動鐵式平面電機不會存在這樣的問題，能夠顯著提高運動精度。但是此種結(jié)構(gòu)的平面電機也存在缺點:隨著線圈數(shù)量的增加，所需驅(qū)動器也隨之增加，極大得提升了成本。因此，亟需一種能夠減少驅(qū)動器數(shù)量，又能保證電機大行程運動的電流切換裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置，目的在于提供一種實現(xiàn)線圈電流快速切換的裝置，按照需求將所需線圈接入電路或者從電路中斷開，解決動鐵式平面電機對驅(qū)動器數(shù)量需求較多的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置，含有電子開關(guān)陣列區(qū)，電子開關(guān)陣列區(qū)含有多個電子開關(guān)，每個電子開關(guān)的一端連接線圈，另一端連接電源或驅(qū)動器；該裝置含有控制區(qū)，所述的控制區(qū)含有控制模塊；所述的控制模塊含有可編程單元，所述的可編程單元內(nèi)存有控制程序；所述的控制模塊含有多路輸出線路，所述的多路輸出線路分為多行輸出線路和多列輸出線路，在每路行輸出線路和每路列輸出線路的交點位置安裝一個電子開關(guān)，控制模塊發(fā)出的控制指令通過行輸出線路和列輸出線路控制電子開關(guān)的閉合或斷開；所述的控制模塊含有通訊接口 ；
[0007]上述技術(shù)方案中，所述的每個驅(qū)動器連接的電子開關(guān)的數(shù)量為一個或者多個，所述的每個電子開關(guān)連接的線圈的數(shù)量為一個。
[0008]每個電子開關(guān)含有邏輯門電路、隔離電路、推挽電路和場效應(yīng)管電路；所述的邏輯門電路的輸出端與隔離電路的輸入端相連，隔離電路的輸出端與推挽電路的輸入端相連，推挽電路的輸出端與場效應(yīng)管電路的輸入端相連，場效應(yīng)管電路一端連接驅(qū)動器或電源，另一端連接線圈；所述的邏輯門電路為“與邏輯”門電路、“或邏輯”門電路、“與非邏輯”門電路、“或非邏輯”門電路、“同或邏輯”門電路和“異或邏輯”門電路中的一種或者多種組合；所述的邏輯門電路與隔離電路之間布置鎖存電路。
[0009]所述的控制模塊采用PC機、工控機、現(xiàn)場可編程門陣列和可編程控制器中的一種或多種組合。
[0010]所述的通訊接口為串行接口、并行接口、USB接口、光纖接口和以太網(wǎng)接口中的一種或者多種組合。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果:本發(fā)明所述的平面電機線圈電流快速切換的裝置，采用多組電子開關(guān)組成開關(guān)陣列，每個電子開關(guān)由行、列兩路指令控制閉合或斷開，通過該種布置方式大大減少了控制輸出接口的數(shù)量，降低了成本?？刂颇K具有多路輸出，能夠控制多組電子開關(guān)按照規(guī)定動作，同時通過通訊接口與外部進行通訊，進而實現(xiàn)線圈按照預(yù)定規(guī)律的通電與斷電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述控制平面電機線圈電流快速切換的裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為表示電子開關(guān)的一種連接結(jié)構(gòu)。
[0014]圖3為本發(fā)明所述控制平面電機線圈電流快速切換的裝置實現(xiàn)的一種線圈通電方式。
[0015]圖4表示電子開關(guān)組成。
[0016]圖5表不電子開關(guān)另外一種組成方式。
[0017]圖6為控制模塊的一種工作方式。
[0018]圖中:1 一控制區(qū)；2 —電子開關(guān)陣列區(qū)；3 —控制模塊；4 一電子開關(guān)；5 —邏輯門電路；6 —隔尚電路；7 —推挽電路；8 —場效應(yīng)管電路；9 一鎖存電路；10 —通訊接口。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)和【具體實施方式】做進一步的說明。
[0020]圖1為本發(fā)明所述控制平面電機線圈電流快速切換的裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖?？刂颇K3具有多路輸出線路OUTk1-OUTedi, OUTa-OUTen，將上述輸出線路按照行列布置，其中OUTe1-OUTedi為行輸出線路，m為正整數(shù)，OUTc1-OUTcn為列輸出線路，η為正整數(shù)，m、η不一定相等。在行輸出線路和列輸出線路交點位置上布置一個電子開關(guān)4，每個電子開關(guān)4有兩路控制信號接收端，分別與一個行輸出線路和一個列輸出線路相連接，用于接收由行輸出線路給出的行控制指令i和列輸出線路給出的列控制指令2，如圖4所示；兩路控制指令通過邏輯門電路5進行運算，該運算結(jié)果決定開關(guān)的狀態(tài)；利用行列兩路控制信號共同作用決定打開或者關(guān)閉電子開關(guān)，減少了對控制模塊3的輸出線路的數(shù)量需求。每個電子開關(guān)4的一端接線圈，另一端接驅(qū)動器或電源，電子開關(guān)在行控制指令i和列控制指令2的作用下，實現(xiàn)閉合或斷開，從而將線圈從電源或驅(qū)動器上接通或斷開。
[0021]為適應(yīng)不同應(yīng)用場合，控制模塊3內(nèi)部含有可編程模塊，根據(jù)實際需要對其進行編程。工作時，控制模塊根據(jù)通訊接口 10接收到的指令，并利用內(nèi)部存儲的程序，確定多路輸出線路的控制指令，進而控制多路電子開關(guān)；控制模塊3也可直接根據(jù)內(nèi)部程序確定各路輸出線路的控制指令；PC機、工控機、現(xiàn)場可編程門陣列或者可編程控制器具有多路輸出線路，并且能夠通過編程實現(xiàn)需要的邏輯功能，能夠滿足對輸出線路數(shù)量的要求。因此控制模塊3可以采用PC機、工控機、現(xiàn)場可編程門陣列和可編程控制器中的一種或多種組合；通訊接口 10負(fù)責(zé)控制模塊3與外部進行通訊的工作，既能夠接收指令，也可以發(fā)送指令。通訊接口 10可以采用串行接口、并行接口、USB接口、光纖接口和以太網(wǎng)接口中的一種或者多種組合。其中串行接口可以用于對速度要求較低的情況；而并行接口能夠提供較快的傳輸速度；USB接口能夠提高較高的傳輸速度；光纖傳輸方式則能提供更遠(yuǎn)距離、更穩(wěn)定的信號傳輸，適用于更精密的場合；以太網(wǎng)接口也能提供高速遠(yuǎn)距離的傳輸方式。
[0022]圖2表示電子開關(guān)的連接方式，第一驅(qū)動器接入j路電子開關(guān)，j為正整數(shù)，每路電子開關(guān)連接一個線圈，電子開關(guān)接收控制模塊3的控制指令進行動作，將需要的線圈與第一驅(qū)動器接通；根據(jù)實際需要和驅(qū)動器功率將一個或者多個線圈與第一驅(qū)動器接通；原則上每次最多有一個線圈接入第一驅(qū)動器；若驅(qū)動器功能與功率允許可以將多個線圈同時接入，進行多線圈通電。
[0023]圖3給出了本發(fā)明所述控制平面電機線圈電流快速切換的裝置的一種通電方式。圖中所示“O”和“I”分別為低電平和高電平，低電平表示開關(guān)斷開，高電平表示開關(guān)閉合；電子開關(guān)4的邏輯門電路5為“與邏輯”門電路，因此當(dāng)且僅當(dāng)行、列兩路控制指令均為高電平時，行列交叉處電子開關(guān)4才會導(dǎo)通，如圖3所示，圖中〇表示該位置處電子開關(guān)閉合?代表該位置處電子開關(guān)斷開，從而形成了電子開關(guān)導(dǎo)通區(qū)和斷開區(qū)；每個電子開關(guān)4 一端連接一個線圈，另一端連接一個驅(qū)動器，因此閉合的電子開關(guān)4所連接的線圈呈通電狀態(tài)，斷開的電子開關(guān)4所連接的線圈呈未通電狀態(tài)。平面電機運動時，通過測量系統(tǒng)測得動子位置，確定動子覆蓋區(qū)域及該區(qū)域內(nèi)線圈，通過通訊接口 10下達(dá)指令給控制模塊?？刂颇K根據(jù)通訊接口 10接收到的狀態(tài)指令，給出行列控制指令；通過電子開關(guān)4的閉合與斷開狀態(tài)的變化，從而實現(xiàn)通電區(qū)域的變化，實現(xiàn)線圈電流切換。[0024]圖4表示電子開關(guān)組成。邏輯門電路5的輸出端與隔離電路6的輸入端相連，隔離電路6的輸出端與推挽電路7的輸入端相連,推挽電路7的輸出端與場效應(yīng)管電路8的輸入端相連，場效應(yīng)管電路8 —端連接驅(qū)動器或電源，另一端連接線圈；兩路控制指令通過邏輯門電路5進行運算，運算結(jié)果通過隔離電路6，進行隔離轉(zhuǎn)換，例如光電隔離轉(zhuǎn)換，提高電子開關(guān)穩(wěn)定性；然后轉(zhuǎn)化后的信號通過推挽電路7控制場效應(yīng)管電路8，通過控制場效應(yīng)管的導(dǎo)通或斷開，進而實現(xiàn)開關(guān)的作用。推挽電路7提高電路的負(fù)載能力，又能提高開關(guān)速度。根據(jù)實際應(yīng)用需求，邏輯門電路5可以選擇“與邏輯”門電路、“或邏輯”門電路、“與非邏輯”門電路、“或非邏輯”門電路、“同或邏輯”門電路和“異或邏輯”門電路中的一種或者多種組合。
[0025]圖5表示電子開關(guān)另外一種組成方式。由于并不是每個電子開關(guān)4都須在相鄰的兩次切換中變化狀態(tài)，因此在電子開關(guān)邏輯門電路5與隔離電路6之間添加鎖存電路9，用于保存邏輯門電路5運算結(jié)果，當(dāng)且僅當(dāng)邏輯門電路5輸出結(jié)果變化時，鎖存電路9中的信號才會隨之改變，進而改變電子開關(guān)4的狀態(tài)，提高系統(tǒng)抗干擾能力。
[0026]圖6為控制模塊的一種工作方式。控制模塊3利用通訊接口 10接收外部指令，調(diào)用內(nèi)部程序，確定所有電子開關(guān)的狀態(tài)，然后根據(jù)電子開關(guān)的狀態(tài)確定所有行控制指令I(lǐng)和列控制指令2，并利用多路輸出線路將上述指令發(fā)送出去，電子開關(guān)在行輸出線路和列輸出線路給出的兩路控制指令的作用下實現(xiàn)斷開或閉合動作，進而將線圈接入驅(qū)動器或電源，或者從驅(qū)動器或電源上斷開。
【權(quán)利要求】
1.一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置，含有電子開關(guān)陣列區(qū)(2)，電子開關(guān)陣列區(qū)(2)含有多個電子開關(guān)(4)，每個電子開關(guān)(4)的一端連接線圈，另一端連接電源或驅(qū)動器；其特征在于:該裝置還含有控制區(qū)(1)，所述的控制區(qū)(I)含有控制模塊(3);所述的控制模塊(3)含有可編程單元，所述的可編程單元內(nèi)存有控制程序；所述的控制模塊(3)含有多路輸出線路，多路輸出線路分為多行輸出線路和多列輸出線路，在每路行輸出線路和每路列輸出線路的交點位置安裝一個電子開關(guān)(4)，控制模塊(3)發(fā)出的控制指令通過行輸出線路和列輸出線路控制電子開關(guān)(4)的閉合或斷開；所述的控制模塊(3)含有通訊接口(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置，其特征在于:所述的每個驅(qū)動器連接的電子開關(guān)(4)的數(shù)量為一個或者多個，所述的每個電子開關(guān)(4)連接的線圈的數(shù)量為一個。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置，其特征在于:每個電子開關(guān)(4)含有邏輯門電路(5)、隔離電路(6)、推挽電路(7)和場效應(yīng)管電路(8);所述的邏輯門電路(5)的輸出端與隔離電路(6)的輸入端相連，隔離電路(6)的輸出端與推挽電路(7)的輸入端相連,推挽電路(7)的輸出端與場效應(yīng)管電路(8)的輸入端相連，場效應(yīng)管電路(8) —端連接驅(qū)動器或電源，另一端連接線圈；所述的邏輯門電路(5)為“與邏輯”門電路、“或邏輯”門電路、“與非邏輯”門電路、“或非邏輯”門電路、“同或邏輯”門電路和“異或邏輯”門電路中的一種或者多種組合；所述的邏輯門電路(5)與隔離電路(6)之間布置鎖存電路(9)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置，其特征在于:所述的控制模塊(3)采用PC機、工控機、現(xiàn)場可編程門陣列和可編程控制器中的一種或幾種的組合。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種控制平面電機線圈電流快速切換的裝置，其特征在于:所述的通訊接口( 10)為串行接口、并行接口、USB接口、光纖接口和以太網(wǎng)接口中的一種或者幾種的組合。
【文檔編號】H02P31/00GK103715975SQ201310750361
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】朱煜, 張鳴, 劉召, 劉峰, 成榮, 支凡, 胡金春, 徐登峰, 楊開明, 張利, 秦慧超, 趙彥坡, 胡清平, 葉偉楠, 張金, 尹文生, 穆海華 申請人:清華大學(xué), 北京華卓精科科技有限公司