用于控制平面驱动系统的方法及平面驱动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于控制平面驱动系统(200)的方法(100)，该方法包括：在第一定子磁场确定步骤(101)中，针对多个不同的励磁电流以及针对磁场传感器(501)的二维布置方式中的多个空间区域(502)确定定子磁场的多个值；在定子磁场生成步骤(103)中，通过将相应的励磁电流施加到相应的定子导体(309)上来生成至少一个定子磁场，以用于电控制转子(400)；在总磁场确定步骤(105)中，针对传感器模块(500)的多个空间区域(502)通过多个磁场传感器(501)来确定总磁场的多个测量值，以用于测定转子(400)的位置；在补偿步骤(107)中，补偿定子磁场对由磁场传感器(501)确定的总磁场的测量值的贡献并且生成由相应的磁场传感器(501)针对相应的空间区域(502)确定的转子磁场的测量值；和在位置确定步骤(109)中，基于所生成的转子磁场的测量值来测定转子(400)的位置。本发明专利技术还涉及一种平面驱动系统(200)。明还涉及一种平面驱动系统(200)。明还涉及一种平面驱动系统(200)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制平面驱动系统的方法及平面驱动系统


[0001]本专利技术涉及一种用于控制平面驱动系统的方法以及平面驱动系统，该平面驱动系统设置用于实施控制该平面驱动系统的方法。
[0002]本专利申请要求欧洲专利申请EP 20 164 270.9的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

技术介绍

[0003]平面驱动系统尤其可以应用在自动化技术、尤其是制造技术、操纵技术和工艺技术中。借助平面驱动系统，设备或机器的可运动的元件可以在至少两个线性独立的方向上运动或定位。平面驱动系统可以包括一个永久励磁的电磁的平面马达，该平面马达具有一个平面定子和一个转子，转子可以在定子上在至少两个方向上运动。
[0004]在永久励磁的电磁的平面马达中，由此将驱动力施加到转子上，使得载流的导体与磁体组件的驱动磁体磁性地相互作用。本专利技术尤其涉及平面驱动系统的这种设计方案，对于所述设计方案而言，电动的平面马达的驱动磁体布置在转子上，而平面马达的载流的导体布置在位置固定地布置的平面定子中。
[0005]在这种驱动系统中，转子包括至少一个用于在第一方向上驱动转子的第一磁体单元和用于在与第一方向线性独立的第二方向上、例如在与第一方向正交的第二方向上驱动转子的第二磁体单元。平面定子包括至少一组第一可通电导体以及一组第二可通电导体，所述第一可通电导体与第一磁体单元的磁体磁性地相互作用，以便沿第一方向驱动转子，所述第二可通电导体与第二磁体单元的磁体磁性地相互作用，以便沿第二方向驱动转子。第一和第二组导体通常能够彼此独立地通电，以便能够实现转子沿第一和第二方向彼此独立的运动。如果第一和第二组的导体本身至少部分地可彼此独立地通电，那么在一个定子上能够同时使得多个转子彼此独立地运动。
[0006]文献WO 2013/059934 A1、WO 2015/017933 A1、WO 2015/179962 A1、WO 2015/184553 A1、WO 2015/188281 A1、WO 2017/004716 A1分别描述了平面驱动系统(移位设备)，所述平面驱动系统包括具有永久励磁的转子和包括多个可通电的导体的定子的电磁的平面马达。
[0007]为了控制平面驱动系统的转子，决定性的是，能够确定转子相对于平面驱动系统的一个定子模块或者多个定子模块的位置。为此，每个定子模块具有至少一个传感器模块，所述传感器模块具有多个磁场传感器，所述磁场传感器设置用于探测转子的磁场，由此能够实现转子相对于相应的传感器模块或相对于相应的定子模块的位置确定。可以越精确地执行对于转子的位置的这种确定，就越精确地控制平面驱动系统。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的任务在于，提供一种用于控制平面驱动系统的方法，该方法由于改进了对转子的位置确定而能够改进地且更精确地控制转子。本专利技术的另一任务在于，提供
一种平面驱动系统，该平面驱动系统设置用于实施根据本专利技术的方法。
[0009]所述任务通过根据独立权利要求所述的用于控制平面驱动系统的方法和平面驱动系统来解决。优选的实施方式在从属权利要求中给出。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供一种用于控制平面驱动系统的方法，其中，平面驱动系统包括至少一个控制单元、定子模块和转子，其中，定子模块包括多个可通电的定子导体，以用于产生用来电控制转子的定子磁场，其中，转子具有用于生成转子磁场的磁体组件，其中，通过定子磁场和转子磁场能实现在转子和定子模块之间的磁性耦合，其中，定子模块为了确定转子的位置而包括具有多个磁场传感器的传感器模块，其中，磁场传感器以二维布置方式布置在定子模块上，并且其中，每个磁场传感器设置用于，针对在二维布置方式中的空间区域来确定转子磁场，所述方法包括：
[0011]在第一定子磁场确定步骤中，针对多个不同的励磁电流以及针对磁场传感器的二维布置方式中的多个空间区域来确定定子磁场的多个值；
[0012]在定子磁场生成步骤中，通过将相应的励磁电流施加到相应的定子导体上来生成至少一个定子磁场，以用于电控制转子；
[0013]在总磁场确定步骤中，针对传感器模块的多个空间区域通过多个磁场传感器来确定总磁场的多个测量值，以用于测定转子的位置，其中，所述总磁场包括所述多个定子磁场和转子磁场的叠加；
[0014]在补偿步骤中，补偿定子磁场对由磁场传感器确定的总磁场的测量值的贡献并且生成由相应的磁场传感器针对相应的空间区域所确定的转子磁场的测量值，其中所述补偿包括从由磁场传感器所确定的总磁场的测量值减去针对励磁电流所确定的定子磁场的值；和
[0015]在位置确定步骤中，基于所生成的转子磁场的测量值来测定转子的位置。
[0016]由此实现的技术优点是，可以提供一种用于控制平面驱动系统的方法，该方法由于平面驱动系统的转子的精确的位置确定而能够实现对转子的改进的控制。
[0017]通过转子磁场的多次测量，通过定子模块的传感器模块的多个磁场传感器来执行转子相对于定子模块的位置确定。为此，多个磁场传感器以二维布置方式布置在定子模块上。基于转子磁场的多个测量值，可以推导出转子关于定子模块的相对定位。转子通过定子模块的定位通过产生相应的定子磁场、即定子模块的定子导体的磁场来实现。这使得布置在定子模块上的磁场传感器除了转子的转子磁场之外还测量定子模块的通过定子导体生成的定子磁场的叠加，因为传感器模块的磁场传感器这样与定子导体相邻地布置在定子模块上，使得磁场传感器除了转子磁场之外还测量定子磁场的基本部分。这导致转子磁场的测量值的失真并且因此导致转子相对于定子模块的位置确定的精确度的降低。
[0018]通过对定子磁场对由磁场传感器所获取的总磁场的测量值的贡献进行补偿，可以隔离转子磁场对所测量的总磁场的贡献，其中该总磁场包括转子磁场和定子磁场的叠加。由此能够通过多个磁场传感器精确地确定转子磁场。这又能够实现转子相对于定子模块的精确的位置确定。这又允许改进对转子的控制，因为所述转子能够以精确的方式定位在定子模块上的精确确定的位置处。
[0019]通过针对多个不同的励磁电流和针对磁场传感器的二维布置方式中的多个空间区域确定定子磁场的多个值，可以实现针对任意的励磁电流和定子模块上的任意的空间区
域补偿定子磁场的贡献。由此，又准确并且因此改进了对转子的位置确定并且与此相关联地改进了对于转子的控制。
[0020]针对具有多个定子模块的平面驱动系统，可以根据定子磁场确定步骤针对每个定子模块分别确定定子磁场的多个值，这些值按照根据本专利技术的方法来使用。替代地，可以针对定子模块确定定子磁场的多个值，所述定子磁场的多个值按照根据本专利技术的方法作为基准值用于多个定子模块。替代地，可以针对多个定子模块创建定子磁场的一组值，其中该组值中的每一个值对应于相应的定子场的单独地针对多个定子模块所创建的值的平均值。
[0021]在本申请的意义上，转子磁场是由平面驱动系统的转子生成的磁场。定子磁场在本申请的意义上是由平面驱动系统的定子模块的定子导体生成的磁场。
[0022]定子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制平面驱动系统(200)的方法(100)，其中，所述平面驱动系统(200)包括至少一个控制单元(201)、定子模块(300)和转子(400)，其中，所述定子模块(300)包括多个可通电的定子导体(309)，以用于产生用于电控制转子(400)的定子磁场，其中，转子(400)具有用于生成转子磁场的磁体组件(401)，其中，通过定子磁场和转子磁场能够实现在转子(400)和定子模块(300)之间的磁性耦合，其中，定子模块(300)为了确定转子(400)的位置而包括具有多个磁场传感器(501)的传感器模块(500)，其中，磁场传感器(501)以二维布置方式布置在定子模块(300)上，并且其中，每个磁场传感器(501)被设置成，针对在二维布置方式中的空间区域(502)来确定转子磁场，所述方法包括：在第一定子磁场确定步骤(101)中，针对多个不同的励磁电流以及针对磁场传感器(501)的二维布置方式中的多个空间区域(502)来确定定子磁场的多个值；在定子磁场生成步骤(103)中，通过将相应的励磁电流施加到相应的定子导体(309)上来生成至少一个定子磁场，以用于电控制转子(400)；在总磁场确定步骤(105)中，针对传感器模块(500)的多个空间区域(502)通过多个磁场传感器(501)来确定总磁场的多个测量值，以用于测定转子(400)的位置，其中，所述总磁场包括多个定子磁场和转子磁场的叠加；在补偿步骤(107)中，补偿定子磁场对由磁场传感器(501)确定的总磁场的测量值的贡献并且生成由相应的磁场传感器(501)针对相应的空间区域(502)所确定的转子磁场的测量值，其中所述补偿包括从由磁场传感器(501)所确定的总磁场的测量值减去针对励磁电流所确定的定子磁场的值；和在位置确定步骤(109)中，基于所生成的转子磁场的测量值来测定转子(400)的位置。2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，在第一定子磁场确定步骤(101)中，通过对所述传感器模块(500)的多个磁场传感器(501)的多次测量来执行定子磁场的值的确定。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，在总磁场确定步骤(105)中，针对每个磁场传感器(501)确定总磁场的至少一个测量值；和其中，在所述补偿步骤(107)中，针对每个磁场传感器(501)来补偿所述定子磁场对总磁场的测量值的贡献，并且其中，针对每个磁场传感器(501)，针对相应的磁场传感器(501)的空间区域(502)来生成转子磁场的至少一个测量值。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，所述第一定子磁场确定步骤(101)包括：在模型确定步骤(111)中确定在定子导体(309)的励磁电流和定子磁场之间的相关性的模型描述；其中，补偿步骤(107)包括：基于定子导体(309)的励磁电流和定子磁场之间的相关性的所确定的模型描述，针对任意的励磁电流来补偿定子磁场对由磁场传感器(501)所确定的总磁场的测量值的贡献。5.根据权利要求4所述的方法(100)，其中，在模型确定步骤(111)中，针对每个定子导体(309)确定施加在相应的定子导体(309)上的励磁电流和由相应的定子导体(309)产生的定子磁场之间的相关性的单独的模型描述，并且其中，在补偿步骤(107)中，针对每个磁场传感器(501)基于所创建的模型来补偿定子磁场对总磁场的由相应的磁场传感器(501)所确定的测量值的贡献，并且确定转子磁场的测量值。
6.根据权利要求4或5所述的方法(100)，其中，在模型确定步骤(111)中，施加在相应的定子导体(309)上的励磁电流和由相应的定子导体(309)产生的定子磁场之间的相关性的模型描述包括相应地经过训练的神经网络，其中，相应地经过训练的神经网络被设置用于，针对任意的定子导体(309)并且针对任意的磁场传感器(501)的任意的空间区域(502)的任意的励磁电流来确定相应的定子磁场的值。7.根据权利要求4、5或6所述的方法(100)，其中，所述补偿步骤(107)中的补偿通过相应地经过训练的神经网络来执行，其中，相应地经过训练的神经网络被设置用于，针对每个磁场传感器(501)来补偿所述定子磁场对所述总磁场的由相应的磁场传感器(501)所确定的测量值的贡献，并且确定所述转子磁场的测量值。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：基尔，
申请(专利权)人：倍福自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：