[發明專利]消除外部磁場對電機干擾的方法

無效

• 申請號: 200710044768.9
• 申請日: 2007-08-10
• 公開（公告）號: CN101132164A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 吳剛
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P23/14;H02P6/00;H02P7/00;G03G21/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及電機技術領域，特別涉及一種消除外部磁場對電機干擾的方法。

背景技術

任何設備都處于或強或弱的外部磁場的包圍之中。如果該設備的工作原理和磁場有關，則必然要受到外部磁場的干擾。對精度要求特別高的設備來說，這種干擾不可忽略。特別是在光刻機等高精度設備中，其中的電機就是利用磁場原理進行工作，所以很容易受到生產線上其他設備的干擾，而電機是光刻機的核心部件之一，其運動精度直接影響光刻機的套刻精度。

外部磁場的干擾有兩種：位置干擾和速度干擾。位置干擾如圖1所示，由于霍爾效應，磁場中的導體，例如電機動子，在有電流通過時，會受到電場力(用F_pos表示)的作用：

F_pos＝BIL

其中B為導體所處位置的磁通量，L為導體有效長度，I為電流。

由于外部磁場源S產生的磁場是不均勻的，所以電機動子在a1、a2、a3不同位置的B也不同。從而，電機動子在不同位置受到不同的電場力，這就是干擾。

速度干擾的原理如圖2所示：電機的動子線圈以速度v切割外部磁場，相當于發電機。在線圈兩端產生電動勢U。用R表示“發電機”的負載(R可以看作常數)，則因運動而導致的電流I為：

$I=\frac{U}{R}=\frac{\mathrm{BLv}}{R}$

和位置干擾一樣，I又會產生干擾力，用F_vel表示：

$F_{\mathrm{vel}}=\mathrm{BIL}=\frac{B^2{L}^2}{R}v$

外部磁場的干擾是位置干擾和速度干擾的總和。其中，低速運動時，外部磁場的干擾以位置干擾為主；高速運動時，以速度干擾為主。

在美國專利US4317188和US4897825中揭示了電機采用加裝屏蔽罩或者耦合動子線圈的方法消除外部磁場的干擾，其缺點是增加結構的重量和復雜性，不利于裝配和維護。

消除外部磁場對電機的干擾，還有很多方法。比如美國專利US5121016中揭示了一種直線電機，在該電機的動子上安裝專門的測速線圈，巧妙連接測速線圈和動子的驅動線圈，以消除外部磁場干擾，達到準確測定電機速度的目的。但該電機只能提高測速精度，而不能滿足光刻機對定位精度高的要求。

在申請號為CN200610027706.2的中國專利中，電機通過軟件方法使電機不受自身磁場不均勻性的干擾，而該電機是針對自身磁場的不均勻性，沒有考慮外部磁場的干擾，且內外磁場干擾的機制不同，所以不能用該方法消除外部磁場的干擾。

發明內容

為解決上述現有技術問題，本發明提供一種消除外部磁場對電機干擾的方法，通過該方法能預先測量外部磁場的干擾大小，并在實際運行時加以補償，從而消除位置干擾和速度干擾對電機的影響。