[发明专利]一种大面积磁浮平面电机动子的三自由度位置测量方法

说明书

大面积磁浮平面电机动子的三自由度位置测量方法，该方法采用的测量系统包括八个Z向电涡流传感器、两个Y向电涡流传感器、一个X方向绝对光栅和一个Y方向绝对光栅。八个Z向电涡流传感器平均分为四组，分别测量四个位置上的动子悬浮高度，使用电涡流切换算法使各组Z向电涡流传感器的测量不受散热孔的干扰，并输出四个位置上的动子悬浮高度数据；利用这四组数据进行解算，可得到平面电机动子在固定坐标系下绕X轴的转角位移θ_x、绕Y轴的转角位移θ_y以及Z向的位移z。本发明能够克服磁钢表面散热孔对Z向电涡流传感器位移测量的干扰，实现平面电机动子在定子固定坐标系中的三自由度准确测量。

技术领域

本发明属于半导体装备技术领域，涉及一种大面积磁浮平面电机动子的三自由度位置测量方法。

背景技术

工业生产中，包括电子产品生产、机械装卸以及自动仪表生产等过程都需要平面驱动装置参与其中，当前这些装置多由旋转电机驱动，转换为平面运动来完成。而平面电机则利用电磁能直接产生二维平面运动，具有高精度、高灵敏度、结构简单等诸多优点，因而得到了各界的关注，目前平面电机已经在半导体加工等领域取得重要应用。

磁浮平面电机工作中，会产生大量的热量，为了更好地散热，常在定子上加工散热孔作为散热的通道。但散热孔的存在会对Z向电涡流传感器的测量产生干扰，直接影响到平面电机动子各自由度位置的准确计算，进而影响平面电机动子运动的高精度控制，阻碍平面电机动子高精度运动的实现。因此有必要排除散热孔对平面电机运动控制的影响，提高平面电机的运动性能。

发明内容

本发明的目的在于针对平面电机动子位置解算过程中由于散热孔的存在带来的对干扰，为平面电机动子提供一种简单易行，步骤简便的方法，实现平面电机动子在固定坐标系中的θ_x、θ_y和z的三自由度位置精确解算。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的测量方法采用如下测量系统：该系统包括第一Z向电涡流传感器、第二Z向电涡流传感器、第三Z向电涡流传感器、第四Z向电涡流传感器、第五Z向电涡流传感器、第六Z向电涡流传感器、第七Z向电涡流传感器、第八Z向电涡流传感器、第一Y向电涡流传感器、第二Y向电涡流传感器、X方向绝对光栅和Y方向绝对光栅；

建立平面电机定子上的固定坐标系O-XYZ和平面电机动子的随动坐标系O_c-X_cY_cZ_c，其中固定坐标系O-XYZ的Z轴垂直定子上表面，X轴平行于线缆延伸方向，Y轴垂直于线缆延伸方向，原点O位于平面电机定子上表面X方向和Y方向的坐标均最小的散热孔中心；初始位置动子未悬浮时两个坐标系的完全重合；

所述八个Z向电涡流传感器均安装于磁浮平面电机动子下表面，靶平面均为平面电机定子的上表面，其中第一Z向电涡流传感器、第二Z向电涡流传感器、第三Z向电涡流传感器和第四Z向电涡流传感器安装于同一条与平面电机动子随动坐标系Y_c轴平行的直线上，第五Z向电涡流传感器、第六Z向电涡流传感器、第七Z向电涡流传感器和第八Z向电涡流传感器安装于另一条与平面电机动子随动坐标系Y_c轴平行的直线上；

所述八个电涡流传感器分为四组，依次是第一Z向电涡流传感器和第二Z向电涡流传感器为第一组、第三Z向电涡流传感器和第四Z向电涡流传感器为第二组、第五Z向电涡流传感器和第六Z向电涡流传感器为第三组、第七Z向电涡流传感器和第八Z向电涡流传感器为第四组，每组的两个电涡流传感器安装于相邻的位置，各组两个Z向电涡流传感器的间距相同，该间距需要小于平面电机定子上表面磁钢阵列Y方向的极距DY减去两倍平面电机定子上表面散热孔直径再减去两倍Z向电涡流传感器靶区直径；

所述第一Y向电涡流传感器和第二Y向电涡流传感器安装于平面电机动子侧面，靶平面为线缆台导杆靠近动子一侧的侧面，用于测量动子相对线缆台导杆的距离；