[发明专利]可运动构件相对于固定构件的位置确定

说明书

为了确定具有多个位置磁铁(Pk)的可运动构件(2)相对于具有多个位置传感器(Sn)的固定不动构件(1)的位置，规定：针对在可运动构件(2)的区域内的一组位置传感器(Sn_j)，检测传感器响应(SA_j)；从一个传感器模型(SM)中针对可运动构件(2)相对于固定不动构件(1)的多个假设的不同相对位置(x_Rv)确定位置传感器(Sn)的组的传感器模型响应(SA^*(XRv))，将该传感器模型响应(SA^*(x_Rv))与传感器响应(SA_j)进行比较并且将具有在传感器模型响应(SA^*(x_Rv))与传感器响应(SA_j)之间的最小偏差的那个假设的相对位置(X_Rv)用作可运动构件(2)的相对位置(X_R)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定至少一个可运动构件相对于固定不动构件的位置的方法，其中在可运动构件上设置具有极距的多个位置磁铁(定位磁铁)的设置单元，并且在固定不动构件上设置具有多个位置传感器的设置单元，这些位置传感器具有传感器间距，其中利用位置传感器以传感器响应的形式检测在该位置传感器的区域内的位置磁铁的磁场。本发明还涉及一种具有可运动构件和固定不动构件的运动系统，其中确定可运动构件相对于固定不动构件的位置。

背景技术

直线电机或者平面电机的特征在于一个可运动部件(动子)由于交互作用的磁场之故相对一个固定部件(定子)运动。为此在两个部件之一上设置有一个驱动磁铁(电磁铁或者永久磁铁)，该驱动磁铁为了产生一个推进力与磁场共同作用，该磁场由其它部件上被通电的驱动线圈产生。如果在驱动线圈上施加一个电压的话，产生一个磁场，该磁场与驱动磁铁的磁场共同作用，因此在可运动部件上产生一个使该可运动部件运动的力。为了使动子运动，通过对驱动线圈的相应操控产生一个运动磁场。这个基本电动原理是广为人知的，所以在此无须赘述。在此，驱动线圈是设置在运动部件(动子)上还是固定部件(定子)上，原则上也不重要。

为了调节直线电机的动子的运动，了解其相对定子的当前位置有利于能够正确操控驱动线圈产生运动磁场。因此定子的位置确定对于直线电机运行来说具有特别重要的作用。在这种情况下，在接通直线电机时确定动子的当前位置是特别困难的，这是因为事先无法知道动子在接通的时间点位于何处。为了在接通直线电机时进行定位或者说位置确定，已经提出了各种不同的方法。

例如，US 7,932,684 B2说明了一种直线电机，该直线电机为了定位额外包括设置在动子上的位置磁铁和固定不动的位置传感器(例如设置在定子上)。如果使动子运动的话，位置磁铁就相对于位置传感器运动，并且可以确定动子相对定子的当前位置。位置磁铁包括第一列若干并排设置的、与一个增量式传感器共同作用的永久磁铁和第二列若干并排设置的、与一个绝对传感器共同作用的永久磁铁。绝对传感器、例如霍尔传感器设计为这个绝对传感器只提供两种状态，其中状态在动子的一个确定的位置处转换。增量式传感器、例如磁阻传感器设计为这个增量式传感器提供许多重复的传感器循环，其中在一个传感器循环内可以非常准确地确定位置。在接通时，首先必须进行“回原点”，即以一个事先给定的已知零位为基准。为此使动子运动，直到绝对传感器测到一个状态转换为止，因此确定了零位。然后以该零位为起点，通过对传感器循环的数量进行计数和在传感器循环内精确地确定位置，可以步进式地测定动子的当前位置。所以在US 7,932,684 B2中，为了确定接通时动子的位置需要进行参考运行，也就是使动子运动。然而，这种类型的位置检测只有在比较有限的动子运动区域中才能合理地实现。对于许多应用，特别是对于具有大运动空间的直线电机或者对于具有许多动子的长定子直线电机来说，这种类型的定位当然是绝对不适合的。