[发明专利]抗线圈干扰的磁浮平面电机初始化位置检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁浮平面电机，尤其涉及一种磁浮平面电机中的抗线圈干扰的磁浮平面电机初始化位置检测系统及方法。

背景技术

动线圈式磁浮平面电机通过将永磁阵列和通电线圈之间的排斥力将动子平台悬浮起来，并通过调整线圈电流的大小控制电磁合力，从而控制动子在平面上的运动。

在其初始化运动过程中，线圈相对永磁阵列的位置是任意的，对线圈电流的控制需要知道线圈相对永磁阵列的精确位置，而永磁阵列磁场具有空间正弦分布的特征，因此可以通测量动子所在位置的磁密来确定线圈相对永磁阵列的位置。在现有技术中，通常使用霍尔元件组成的传感器来测量动子所在位置的磁密，从而确定动子的位置是比较成熟的方法。

在2003年12月9日公开的美国专利US6661127B2公开了一种采用Y型阵列来布置霍尔传感器，使动子的位置测量得而实现，但是在该专利中并没有指出霍尔传感器和电机线圈的相对位置，在电机的运行中，电机线圈流过的大电流将产生比较强的磁场，这些磁场将严重干扰霍尔传感器，影响测量精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在磁浮平面电机中，动子的线圈通电后产生的磁场干扰了传感器对其在永磁阵列中的磁密的测量。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种抗线圈干扰的磁浮平面电机初始化位置检测系统，用于检测动子的位置，所述动子上设有四个发力体，每个发力体包括均匀分布的三个线圈，两个所述发力体中的线圈沿X轴方向分布，另两个所述的发力体中的线圈沿Y轴方向分布，X轴与Y轴互相垂直，四个发力体组合形成一个矩形，线圈分布同向的两个发力体间隔设置，相邻线圈的距离为永磁阵列极距的4/3，其特征在于：包括传感器组和处理器，所述传感器组包括若干传感器，所述若干传感器分别与处理器连接，至少三个发力体分别设有一个所述传感器组，每个所述传感器包括若干个霍尔元件，同一传感器在每个线圈内设有一个霍尔元件。

优选的，每个传感器中的霍尔元件分别沿其所属发力体内的线圈的分布方向分布。

优选的，所述霍尔元件沿传感器方向的两侧到其线圈的距离相等。

优选的，每个传感器组内设有两个传感器。

优选的，所述两个传感器之间的距离为极距的二分之一或极距的二分之三。

本发明还提供了一种抗线圈干扰的磁浮平面电机初始化位置检测方法，采用本发明提供的抗线圈干扰的磁浮平面电机初始化位置检测系统，包括如下步骤：

第一步，各传感器进行测量分别获得各霍尔元件的实际磁密，并计算各霍尔元件的所受到的来自线圈的干扰磁密；

第二步，将各霍尔元件的实际磁密减去对应的干扰磁密，获得各个霍尔元件受到的来自永磁阵列的理想磁密，

第三步，利用所述理想磁密计算出动子的位置。

优选的，在所述第一步中，计算干扰磁密的过程中，仅仅计算霍尔元件所属的线圈及相邻线圈对其产生的干扰磁密。

优选的，在所述的第三步中，通过同传感器组内的传感器测得的理想磁密计算出动子在X轴或Y轴上的位置。

优选的，在所述的第三步中，通过以下步骤计算动子沿Z轴的旋转位置，所述Z轴与X轴和Y轴所在平面垂直：

S01：测量线圈分布方向相同的两个发力体内的传感器组的相应的位置差距；

S02：利用所述位置差距和动子在X轴或Y轴上的位置计算其沿Z轴的旋转位置。

优选的，在所述的第三步中，通过对各传感器组的位置进行计算，从而得到动子沿X轴与Y轴的旋转位置和动子在Z轴上的位置。

本发明通过将霍尔元件均匀分布在不同的线圈中，明确了传感器和线圈的相对位置，更重要的是，将多个线圈中的电流产生的对霍尔元件的干扰磁密之和转化为单个线圈对本线圈内的霍尔元件和邻近线圈内的霍尔元件的干扰磁密，进而可以通过计算排除此干扰，有效地避免了动子的线圈通电后产生的磁场对传感器的干扰，最终提高传感器的测量精度。同时，通过轴向分布线圈、传感器、霍尔元件，使得之后的计算更为方便。

附图说明

附图1是本发明一优选的实施例的抗线圈干扰的磁浮平面电机初始化位置检测系统的结构示意图。

附图2是本发明一优选的实施例的抗线圈干扰的磁浮平面电机初始化位置检测系统的传感器的位置分布示意图；

图中，100—永磁阵列；101—动子；102—发力体；103—线圈；104—一号传感器；204—二号传感器；304—三号传感器；404—四号传感器；504—五号传感器；604—六号传感器；105—霍尔元件。

具体实施方式