[发明专利]用线性霍尔传感器组检测永磁平面电机动子线圈相位方法

说明书

技术领域

本发明属于电力传动技术领域，具体涉及一种采用线性霍尔传感器组检测永磁平面电机动子线圈相位的方法，特别适用于半导体光刻、高精度绘图仪、高精密动作台等现代制造装备领域。

背景技术

随着先进制造业得快速发展，现代精密、超高精密制造装备对高响应、高速度、高精密的平面驱动装置有着迫切的需求。传统的二维平面工作台由旋转电机和直线传动机构叠加组合而成，由于这种叠加组合机构通常存在变形、摩擦、侧隙等问题，工作台定位精度很难达到较高的水平，而且运动转换机构中传动链上的运动部件也增加了结构的复杂性和系统的运动惯量。平面电机能够通过动子直接输出二维电磁推力和二维平移运动，可用于构造直驱式的新型高性能平面工作台。与传统的二维平面工作台相比，以平面电机为核心构造的直驱式平面工作台具有结构简单、定位精度高、响应速度快等优点，在半导体光刻、高精度绘图仪、高精密动作台等精密、超高精密的现代制造装备中具有很大的应用潜力。

动圈式永磁平面电机的动子为线圈阵列，定子为永磁阵列，工作时需根据定子相对于动子的位置给线圈阵列通入相应的电流以产生所需要的水平推力，因此，动圈式永磁平面电机动子相对于定子的位置检测即动子线圈相对于定子磁场相位的确定直接关系到电机的工作性能。动圈式永磁平面电机动子线圈相对于定子磁场的相位通常采用微距离高精度激光测距仪进行检测，但这种设备价格昂贵、安装使用要求高、测量范围有限，因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种采用线性霍尔传感器组检测永磁平面电机动子线圈相位的方法，该方法采用的传感器成本低，测量范围不受行程限制，工作稳定可靠。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是: 所述永磁平面电机由定子永磁阵列和动子线圈阵列组成，动子线圈阵列包含4个驱动单元，每个驱动单元均由三个线圈组成，第一、第三驱动单元产生X轴向水平推力，第二、第四驱动单元产生Y轴向水平推力，再采用如下步骤：（1）在每个驱动单元外侧各布置一个线性霍尔传感器组，每个线性霍尔传感器组均由4个线性霍尔传感器组成；（2）每个线性霍尔传感器以与其对应的驱动单元的几何中性线为起点，沿线圈的排列方向间隔1/2极距等间距地排列，以测量各对应布置点磁场的X轴向或Y轴向的水平分量磁密；（3）根据每个线性霍尔传感器组中的4个线性霍尔传感器所测量的水平分量磁密量计算出动子线圈相对于定子磁场的相位角。

与现有技术相比，本发明的有益效果是:

（1）本发明采用线性霍尔传感器组取代常用的激光测距仪对永磁平面电机动子线圈相位进行检测，安装使用方便，硬件成本低，测量范围不受行程限制，工作稳定可靠。

（2）本发明采用4个线性霍尔传感器沿线圈排列方向间隔1/2极距等间距排列，且垂直被测磁场的水平分量安装，受线圈电流干扰小，测量精度高。

附图说明

图1为本发明提供的用线性霍尔传感器组检测永磁平面电机动子线圈相位方法所述的永磁平面电机中定子和动子的组成结构平面示意图；

图1中：1-定子永磁阵列；2-动子线圈阵列；3-线圈；4-线性霍尔传感器组；A、C-产生X轴向水平推力的驱动单元；B、D-产生Y轴向水平推力的驱动单元；HA、HB、HC、HD-与驱动单元A、B、C、D相对应的线性霍尔传感器组；                                                -极距。

图2为本发明所述一个线性霍尔传感器电路连接示意图；

图2中，H为线性霍尔传感器。

图3为本发明所述永磁永磁平面电机永磁阵列磁场的X轴向或Y轴向磁密分布波形；

图3中，、、和为一个线性霍尔传感器组测得的磁密水平分量值。

具体实施方式  

下面结合附图和具体实施方式进一步阐明本发明。如图1所示，本发明用线性霍尔传感器组检测永磁平面电机动子线圈相位方法所述的永磁平面电机由定子和动子组成。定子为定子永磁阵列1，定子永磁阵列1的永磁阵列，永磁阵列的磁密的X轴向、Y轴向的水平分量均为余弦分布。动子为动子线圈阵列2，动子线圈阵列2无铁心，动子线圈阵列2包含A、B、C、D这4个驱动单元，每个驱动单元由三个线圈3组成。驱动单元A、C对角布置，驱动单元A、C产生X轴向水平推力；驱动单元B、D对角布置，驱动单元B、D产生Y轴向水平推力。