[发明专利]一种采用线性霍尔阵列的永磁平面电机寻相检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁平面电机寻相方法，特别涉及一种利用线性霍尔阵列确定永磁平面 电机的线圈电流换相点的测量方法。

背景技术

随着先进制造业的快速发展，高精度定位平台技术得到了深入的研究和发展，在半导体 产业、微立体光刻、纳米工作台、高精度绘图仪等领域具有广阔的应用前景，其中最重要的 应用是半导体产业中的高精度光刻定位平台。现代精密、超精密加工装备对高响应、高速度、 高精度的平面驱动装置有着波切的需求。最初的平面驱动装置是由两台直接驱动的直线电机 来实现的，采用层叠驱动结构，这种结构增加了传动系统的复杂性，从本质上没有摆脱低维 运动机构叠加形成高维运动机构的模式。对于底层的直线电机，要承载上层直线电机及其相 关机械部件的总质量，从而严重影响了定位和控制精确度。而直接利用电磁力产生平面运动 的平面电机，具有出力密度高、低热耗、高速度和高可靠性的特点，因省去了直线运动到平 面运动的中间转换装置，可把控制对象同电机做成一体化结构，具有反应快、灵敏度高、随 动性好及结构简单等优点。

随着先进制造业的技术发展，光刻机等一些精密控制设备需要在一个近似平面的空间范 围内进行精密运动控制。因此，平面电机在二维平面定位加工装置特别是现代半导体微细加 工装备和其它超精密加工设备中具有广阔的应用前景。

永磁平面电机电磁力直接驱动是一种通过预先设定方向和电磁力直接驱动以形成平面内 的二维运动。一个驱动单元由两个以上线圈组成，在确定线圈和永磁阵列的相对位置的情况 下通入特定大小的电流即可控制电磁力的大小和方向，使永磁平面电机动子产生相应方向的 运动。驱动单元和永磁阵列的相对位置测量一般是利用光栅尺等增量式位置传感器，这样无 法确定驱动单元线圈的换相点(线圈中电流过零点对应的线圈和永磁阵列的位置)，即无法确 定线圈和永磁阵列的初始位置的相位关系。

发明内容

本发明的目的在于为永磁平面电机提供一种线圈的寻相检测方法，即对永磁平面电机的 驱动线圈在永磁阵列中的换相点进行测量，使霍尔阵列在垂直于对应线圈水平推力方向上移 动时产生的信号基本不变，在对应线圈水平推力方向上运动时产生的信号正负交替，接近正 弦波形变化；确定驱动线圈中电流过零点(换相点)时线圈和永磁阵列的位置关系。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种采用线性霍尔阵列的永磁平面电机寻相检测方法，所述的永磁平面电机含有永磁阵 列和线圈阵列，所述的线圈阵列由两个以上驱动单元组成，每个驱动单元由两个以上线圈组 成，其特征在于该方法包括如下步骤：

a.每个线圈对应一个霍尔阵列，且霍尔阵列与该线圈所在驱动单元的水平出力方向垂直 放置，所述霍尔阵列由两个以上线性霍尔传感器组成，线性霍尔传感器在偶数倍极距内等间 隔分布；

b.线性霍尔传感器平行永磁阵列放置，用于测量垂直于平面电机运动方向的磁通密度分 量；

c.将霍尔阵列的每个线性霍尔传感器的输出信号分别经各自的采样运算放大器调制， 制好后的电压信号通过求和运算放大器相加得到霍尔阵列的输出信号，或者将霍尔阵列的每 个线性霍尔传感器的输出信号分别经各自的采样运算放大器调制后直接用微处理器采集相加 得到霍尔阵列的输出信号；

d.每个霍尔阵列的输出信号与所对应线圈的电流换向点存在一一对应关系，作为电流换 相的信号，从而实现永磁平面电机的相位检测。

本发明提供的另一种采用线性霍尔阵列的永磁平面电机寻相检测方法，所述的永磁平面 电机含有永磁阵列和线圈阵列，所述的线圈阵列由两个以上驱动单元组成，每个驱动单元由 两个以上线圈组成，且在相同的水平推力方向上至少有两个驱动单元，其特征在于该方法包 括如下步骤：

a.水平推力方向相同且在水平推力方向上相差2N个极距p的线圈，对应一个霍尔阵列， 其中N＝0、1、2、3……；所述霍尔阵列由两个以上线性霍尔传感器组成，线性霍尔传感器在 偶数倍极距内等间隔分布；

b.线性霍尔传感器平行永磁阵列放置，用于测量垂直于平面电机运动方向的磁通密度分 量；