[發(fā)明專利]抗線圈干擾的磁浮平面電機(jī)初始化位置檢測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310103920.1
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104079209A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁少華;張志鋼
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00;G01B7/00
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁浮平面電機(jī)，尤其涉及一種磁浮平面電機(jī)中的抗線圈干擾的磁浮平面電機(jī)初始化位置檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

動線圈式磁浮平面電機(jī)通過將永磁陣列和通電線圈之間的排斥力將動子平臺懸浮起來，并通過調(diào)整線圈電流的大小控制電磁合力，從而控制動子在平面上的運(yùn)動。

在其初始化運(yùn)動過程中，線圈相對永磁陣列的位置是任意的，對線圈電流的控制需要知道線圈相對永磁陣列的精確位置，而永磁陣列磁場具有空間正弦分布的特征，因此可以通測量動子所在位置的磁密來確定線圈相對永磁陣列的位置。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用霍爾元件組成的傳感器來測量動子所在位置的磁密，從而確定動子的位置是比較成熟的方法。

在2003年12月9日公開的美國專利US6661127B2公開了一種采用Y型陣列來布置霍爾傳感器，使動子的位置測量得而實(shí)現(xiàn)，但是在該專利中并沒有指出霍爾傳感器和電機(jī)線圈的相對位置，在電機(jī)的運(yùn)行中，電機(jī)線圈流過的大電流將產(chǎn)生比較強(qiáng)的磁場，這些磁場將嚴(yán)重干擾霍爾傳感器，影響測量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在磁浮平面電機(jī)中，動子的線圈通電后產(chǎn)生的磁場干擾了傳感器對其在永磁陣列中的磁密的測量。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種抗線圈干擾的磁浮平面電機(jī)初始化位置檢測系統(tǒng)，用于檢測動子的位置，所述動子上設(shè)有四個發(fā)力體，每個發(fā)力體包括均勻分布的三個線圈，兩個所述發(fā)力體中的線圈沿X軸方向分布，另兩個所述的發(fā)力體中的線圈沿Y軸方向分布，X軸與Y軸互相垂直，四個發(fā)力體組合形成一個矩形，線圈分布同向的兩個發(fā)力體間隔設(shè)置，相鄰線圈的距離為永磁陣列極距的4/3，其特征在于：包括傳感器組和處理器，所述傳感器組包括若干傳感器，所述若干傳感器分別與處理器連接，至少三個發(fā)力體分別設(shè)有一個所述傳感器組，每個所述傳感器包括若干個霍爾元件，同一傳感器在每個線圈內(nèi)設(shè)有一個霍爾元件。

優(yōu)選的，每個傳感器中的霍爾元件分別沿其所屬發(fā)力體內(nèi)的線圈的分布方向分布。

優(yōu)選的，所述霍爾元件沿傳感器方向的兩側(cè)到其線圈的距離相等。

優(yōu)選的，每個傳感器組內(nèi)設(shè)有兩個傳感器。

優(yōu)選的，所述兩個傳感器之間的距離為極距的二分之一或極距的二分之三。

本發(fā)明還提供了一種抗線圈干擾的磁浮平面電機(jī)初始化位置檢測方法，采用本發(fā)明提供的抗線圈干擾的磁浮平面電機(jī)初始化位置檢測系統(tǒng)，包括如下步驟：

第一步，各傳感器進(jìn)行測量分別獲得各霍爾元件的實(shí)際磁密，并計算各霍爾元件的所受到的來自線圈的干擾磁密；

第二步，將各霍爾元件的實(shí)際磁密減去對應(yīng)的干擾磁密，獲得各個霍爾元件受到的來自永磁陣列的理想磁密，

第三步，利用所述理想磁密計算出動子的位置。

優(yōu)選的，在所述第一步中，計算干擾磁密的過程中，僅僅計算霍爾元件所屬的線圈及相鄰線圈對其產(chǎn)生的干擾磁密。

優(yōu)選的，在所述的第三步中，通過同傳感器組內(nèi)的傳感器測得的理想磁密計算出動子在X軸或Y軸上的位置。

優(yōu)選的，在所述的第三步中，通過以下步驟計算動子沿Z軸的旋轉(zhuǎn)位置，所述Z軸與X軸和Y軸所在平面垂直：

S01：測量線圈分布方向相同的兩個發(fā)力體內(nèi)的傳感器組的相應(yīng)的位置差距；

S02：利用所述位置差距和動子在X軸或Y軸上的位置計算其沿Z軸的旋轉(zhuǎn)位置。

優(yōu)選的，在所述的第三步中，通過對各傳感器組的位置進(jìn)行計算，從而得到動子沿X軸與Y軸的旋轉(zhuǎn)位置和動子在Z軸上的位置。

本發(fā)明通過將霍爾元件均勻分布在不同的線圈中，明確了傳感器和線圈的相對位置，更重要的是，將多個線圈中的電流產(chǎn)生的對霍爾元件的干擾磁密之和轉(zhuǎn)化為單個線圈對本線圈內(nèi)的霍爾元件和鄰近線圈內(nèi)的霍爾元件的干擾磁密，進(jìn)而可以通過計算排除此干擾，有效地避免了動子的線圈通電后產(chǎn)生的磁場對傳感器的干擾，最終提高傳感器的測量精度。同時，通過軸向分布線圈、傳感器、霍爾元件，使得之后的計算更為方便。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例的抗線圈干擾的磁浮平面電機(jī)初始化位置檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例的抗線圈干擾的磁浮平面電機(jī)初始化位置檢測系統(tǒng)的傳感器的位置分布示意圖；

圖中，100—永磁陣列；101—動子；102—發(fā)力體；103—線圈；104—一號傳感器；204—二號傳感器；304—三號傳感器；404—四號傳感器；504—五號傳感器；604—六號傳感器；105—霍爾元件。

具體實(shí)施方式