[發明專利]可運動構件相對于固定構件的位置確定

在審

• 申請號: 202080081104.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN114729818A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: M·普萊納;A·韋伯;A·阿爾梅德
• 申請（專利權）人: B和R工業自動化有限公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 俞海舟

為了確定具有多個位置磁鐵(Pk)的可運動構件(2)相對于具有多個位置傳感器(Sn)的固定不動構件(1)的位置，規定：針對在可運動構件(2)的區域內的一組位置傳感器(Sn_j)，檢測傳感器響應(SA_j)；從一個傳感器模型(SM)中針對可運動構件(2)相對于固定不動構件(1)的多個假設的不同相對位置(x_Rv)確定位置傳感器(Sn)的組的傳感器模型響應(SA^*(XRv))，將該傳感器模型響應(SA^*(x_Rv))與傳感器響應(SA_j)進行比較并且將具有在傳感器模型響應(SA^*(x_Rv))與傳感器響應(SA_j)之間的最小偏差的那個假設的相對位置(X_Rv)用作可運動構件(2)的相對位置(X_R)。

技術領域

本發明涉及一種用于確定至少一個可運動構件相對于固定不動構件的位置的方法，其中在可運動構件上設置具有極距的多個位置磁鐵(定位磁鐵)的設置單元，并且在固定不動構件上設置具有多個位置傳感器的設置單元，這些位置傳感器具有傳感器間距，其中利用位置傳感器以傳感器響應的形式檢測在該位置傳感器的區域內的位置磁鐵的磁場。本發明還涉及一種具有可運動構件和固定不動構件的運動系統，其中確定可運動構件相對于固定不動構件的位置。

背景技術

直線電機或者平面電機的特征在于一個可運動部件(動子)由于交互作用的磁場之故相對一個固定部件(定子)運動。為此在兩個部件之一上設置有一個驅動磁鐵(電磁鐵或者永久磁鐵)，該驅動磁鐵為了產生一個推進力與磁場共同作用，該磁場由其它部件上被通電的驅動線圈產生。如果在驅動線圈上施加一個電壓的話，產生一個磁場，該磁場與驅動磁鐵的磁場共同作用，因此在可運動部件上產生一個使該可運動部件運動的力。為了使動子運動，通過對驅動線圈的相應操控產生一個運動磁場。這個基本電動原理是廣為人知的，所以在此無須贅述。在此，驅動線圈是設置在運動部件(動子)上還是固定部件(定子)上，原則上也不重要。

為了調節直線電機的動子的運動，了解其相對定子的當前位置有利于能夠正確操控驅動線圈產生運動磁場。因此定子的位置確定對于直線電機運行來說具有特別重要的作用。在這種情況下，在接通直線電機時確定動子的當前位置是特別困難的，這是因為事先無法知道動子在接通的時間點位于何處。為了在接通直線電機時進行定位或者說位置確定，已經提出了各種不同的方法。

例如，US 7,932,684 B2說明了一種直線電機，該直線電機為了定位額外包括設置在動子上的位置磁鐵和固定不動的位置傳感器(例如設置在定子上)。如果使動子運動的話，位置磁鐵就相對于位置傳感器運動，并且可以確定動子相對定子的當前位置。位置磁鐵包括第一列若干并排設置的、與一個增量式傳感器共同作用的永久磁鐵和第二列若干并排設置的、與一個絕對傳感器共同作用的永久磁鐵。絕對傳感器、例如霍爾傳感器設計為這個絕對傳感器只提供兩種狀態，其中狀態在動子的一個確定的位置處轉換。增量式傳感器、例如磁阻傳感器設計為這個增量式傳感器提供許多重復的傳感器循環，其中在一個傳感器循環內可以非常準確地確定位置。在接通時，首先必須進行“回原點”，即以一個事先給定的已知零位為基準。為此使動子運動，直到絕對傳感器測到一個狀態轉換為止，因此確定了零位。然后以該零位為起點，通過對傳感器循環的數量進行計數和在傳感器循環內精確地確定位置，可以步進式地測定動子的當前位置。所以在US 7,932,684 B2中，為了確定接通時動子的位置需要進行參考運行，也就是使動子運動。然而，這種類型的位置檢測只有在比較有限的動子運動區域中才能合理地實現。對于許多應用，特別是對于具有大運動空間的直線電機或者對于具有許多動子的長定子直線電機來說，這種類型的定位當然是絕對不適合的。