[发明专利]磁浮线缆台电机磁对准系统及其对准方法

说明书

本发明公开一种磁浮线缆台电机磁对准系统，包括：磁浮线缆台电机，所述磁浮线缆台电机包括动子线圈组件和定子磁钢阵列组件；所述动子线圈组件的绕线柱上设置第一线性霍尔传感元件，用于测量磁场的Z向磁密值，根据所述磁密值计算磁对准角度所述磁对准角度的计算公式为：所述第一线性霍尔传感元件为两个，且沿Y向相距Sd，且满足：Sd＝(2n+0.5)τ；其中n为大于等于0的整数，τ为所述定子磁钢阵列组件的磁极距，y为所述电机所在的位置，H1、H2分别为线性霍尔传感元件测得的两个Z向磁密值。

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种磁浮线缆台电机磁对准系统及其对准方法。

背景技术

在光刻装置领域，运动台动子上必不可少地需要有各种电缆、信号线的连接，随着运动台行程的增加，各线缆对运动台动子的运动将造成扰动力的干扰，为减小这一部分的干扰，需要增加能带动线缆一起跟随运动台动子运动的线缆台电机，从而保持线缆对运动台动子的扰动最小，提高运动台的定位精度、加快稳定时间。

一种能实现六自由度运动的磁浮线缆台电机结构示意图如图1所示，其中，101为线缆台电机本体，包括电机动子线圈部分(102)和电机定子磁钢阵列部分(103A、103B、103C)。103A、103B、103C分别为三个Halbach磁钢阵列，由N、S磁铁(充磁方向垂直纸面)及水平向充磁的磁铁拼接而成，其中所述103A和103B是同样布置磁钢排列的两个磁钢阵列。如图2所示，图2是磁浮线缆台电机磁钢阵列布局示意图。其中201A为103A、103B的部分示意，201B为103C的部分示意。其中201A的N-S磁极距为τ。电机动子线圈部分102如图3所示，其中301、302、303和304分别为四组三相线圈阵列，通以适当电流，可分别在磁钢阵列103A、103B作用下实现电机动子的Y、Z、Rx、Ry、Rz方向出力；305为一个直流线圈，通以适当电流，可在磁钢阵列103C作用下实现X向出力；306为承载301、302、303、304和305的电机动子载板。在上述线圈阵列的出力作用下，可实现磁浮线缆台电机的六自由度运动。

鉴于磁浮线缆台电机应用场合对电机出力波动要尽量小的需求，传统三相电机通过开关型霍尔元件进行方波换相及其磁对准的技术并不适用，如图3中所示线圈阵列301、302、303、304均采用的是正弦波换相。此外，不同于机械导轨或者气浮导轨的线缆台电机，磁浮线缆台电机在未知磁对准角度的情况下电机动子无法正确输出垂向出力，也就无法使电机动子与其载体脱离，导致电机Y向存在较大摩擦力，进而无法使用目前在直线电机领域常用的固定电流法来实现磁对准。专利US7205741B2给出了一种磁浮电机磁对准角度的检测方法。该方法提出在电机线圈与其载体之间铺设一层名为“end stops”的可压缩材料，配以电容或电感距离传感器，检测电机在垂向出力时对“end stops”的压缩形变。通过在磁对准范围内更改三相线圈电流角度并判断“end stops”的形变位移大小，从而搜寻出电机的磁对准角度。现有技术磁对准方法需要在磁对准范围内逐步更改三相线圈的电流角度并记录比较对“endstops”造成的形变，这将导致磁对准所用时间较长。另一方面，现有技术在磁对准角度尚未获知的情况下给三相线圈通入电流可能造成电机在磁场中形成预料外的位移。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明公开一种磁浮线缆台电机磁对准系统及方法能精确获得磁对准角度。

与现有技术相比较，本发明公开一种磁浮线缆台电机磁对准系统，包括：磁浮线缆台电机，所述磁浮线缆台电机包括动子线圈组件和定子磁钢阵列组件；所述动子线圈组件的绕线柱上设置第一线性霍尔传感元件，用于测量磁场的Z向磁密值，根据所述磁密值计算磁对准角度所述磁对准角度的计算公式为：所述第一线性霍尔传感元件为两个，且沿Y向相距Sd，且满足：Sd＝(2n+0.5)τ；其中n为大于等于0的整数，τ为所述定子磁钢阵列组件的磁极距，y为所述电机所在的位置，H1、H2分别为线性霍尔传感元件测得的两个Z向磁密值。

更进一步地，所述电机的当前位置为零位，则所述y＝0，则所述磁对准角度