專利名稱：一種氣浮平面電機(jī)初始零位的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平面電機(jī)動(dòng)子平臺(tái)定位方法，特別涉及一種氣浮支撐方式的平面電機(jī)動(dòng)子平臺(tái)初始零位的確定方法，屬于機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著先進(jìn)制造業(yè)的快速發(fā)展，在現(xiàn)代半導(dǎo)體加工裝備、微立體光刻、納米工作臺(tái)及其他微細(xì)精密加工設(shè)備中，大行程運(yùn)動(dòng)由直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)，而高精度運(yùn)動(dòng)則由高精密平面電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。高精度平面電機(jī)動(dòng)子平臺(tái)的軸承支撐方式有很多種，為實(shí)現(xiàn)高精度平面電機(jī)的快速準(zhǔn)確定位，需實(shí)現(xiàn)動(dòng)子平臺(tái)的無摩擦懸浮支撐。目前無摩擦懸浮支撐技術(shù)主 要有以下四種電動(dòng)懸浮、超導(dǎo)懸浮、氣浮及磁懸浮。在實(shí)際系統(tǒng)中，無摩擦懸浮支撐能較好的實(shí)現(xiàn)快速定位，但由于動(dòng)子平臺(tái)在未受控前是屬于自由狀態(tài)，若考慮到線纜擾動(dòng)的影響，動(dòng)子平臺(tái)的初始位置也會(huì)在一個(gè)未知的位置，考慮到很多精密測量設(shè)備的測試條件需要?jiǎng)幼悠脚_(tái)的初始零位在一個(gè)較小范圍，因此，初始位置到初始零位的運(yùn)動(dòng)方法是需要考慮和解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種氣浮平面電機(jī)動(dòng)子平臺(tái)初始零點(diǎn)的確定方法，用以克服氣浮平面電機(jī)動(dòng)子平臺(tái)初始位置隨機(jī)性的問題，為整個(gè)平面電機(jī)控制系統(tǒng)提供必要的基準(zhǔn)位置，使測試設(shè)備能夠正常運(yùn)作。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下一種氣浮平面電機(jī)初始零位的定位方法，所述氣浮平面電機(jī)包括定子平臺(tái)和動(dòng)子平臺(tái)，定子平臺(tái)上方固定安裝磁鋼陣列，動(dòng)子平臺(tái)采用氣浮軸承支承，動(dòng)子平臺(tái)下表面固定安裝線圈陣列，所述線圈陣列包括結(jié)構(gòu)相同的四組三相線圈，其中第一組線圈和第三組線圈長邊沿Y方向，第二組線圈和第四組線圈長邊沿X方向，每組三相線圈均采用星型連接方式，所述初始零位為線圈坐標(biāo)系與磁場坐標(biāo)系無轉(zhuǎn)角，其特征在于，所述定位方法包括以下步驟I)在動(dòng)子平臺(tái)的四組線圈中，選取兩組相互垂直線圈，設(shè)選取的線圈為第一組線圈和第二組線圈；2)第一組線圈各相線圈和第二組線圈各相線圈分別接入驅(qū)動(dòng)器裝置，所述驅(qū)動(dòng)器裝置包括六個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器；3)驅(qū)動(dòng)器分別給第一組線圈各相線圈通入電流In、I12和I13，給第二組線圈各相線圈通入電流121、I22和I23，并且通入電流滿足以下關(guān)系
Jl11 +Iu +In =0i ;
[^21 + 122 + ^23 — 04)經(jīng)過上述步驟I)到步驟3)，動(dòng)子平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到初始零位的位置，系統(tǒng)每次上電工作前，依照步驟I)至步驟3)進(jìn)行初始零位的確定，此時(shí)，系統(tǒng)的測量設(shè)備正常工作，驅(qū)動(dòng)裝置切換到平面電機(jī)正常工作狀態(tài)下。本發(fā)明的技術(shù)特征還在于設(shè)一組線圈各相中通入電流大小為Ip 12和I3，設(shè)受到最大的線纜擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為Tn，動(dòng)子平臺(tái)的質(zhì)心到線圈陣列中心受力力臂為L，線圈提供的驅(qū)動(dòng)力為F，線圈能承受的最大持續(xù)電流為1_，符合下列表達(dá)式
權(quán)利要求
1.一種氣浮平面電機(jī)初始零位的定位方法，所述氣浮平面電機(jī)包括定子平臺(tái)(101)和動(dòng)子平臺(tái)(103)，定子平臺(tái)(101)上方固定安裝磁鋼陣列(102)，動(dòng)子平臺(tái)(103)采用氣浮軸承(205)支承，動(dòng)子平臺(tái)(103)下表面固定安裝線圈陣列(200)，所述線圈陣列(200)包括結(jié)構(gòu)相同的四組三相線圈，其中第一組線圈(201)和第三組線圈(203)長邊沿Y方向，第二組線圈(202 )和第四組線圈(204 )長邊沿X方向，每組三相線圈均采用星型連接方式，所述初始零位為線圈坐標(biāo)系與磁場坐標(biāo)系無轉(zhuǎn)角，其特征在于，所述定位方法包括以下步驟 1)在動(dòng)子平臺(tái)(103)的四組線圈中，選取兩組相互垂直線圈，設(shè)選取的線圈為第一組線圈(201)和第二組線圈(202)； 2)第一組線圈(201)各相線圈和第二組線圈(202)各相線圈分別接入驅(qū)動(dòng)器裝置(301),所述驅(qū)動(dòng)器裝置(301)包括六個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器； 3)驅(qū)動(dòng)器分別給第一組線圈(201)各相線圈通入電流In、I12和I13，分別給第二組線圈(202)各相線圈通入電流I21、I22和I23，并且通入電流滿足以下關(guān)系I^ll + ,12 +4=0 1^21 + ^22 + I23. — O 4)經(jīng)過上述步驟I)到步驟3)，動(dòng)子平臺(tái)(103)運(yùn)動(dòng)到初始零位的位置，系統(tǒng)每次上電工作前，依照步驟I)至步驟3)進(jìn)行初始零位的確定，此時(shí)，系統(tǒng)的測量設(shè)備正常工作，驅(qū)動(dòng)裝置切換到平面電機(jī)正常工作狀態(tài)下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣浮平面電機(jī)初始零位的定位方法，其特征在于，設(shè)一組線圈各相中通入電流大小為I” I2和I3，設(shè)受到最大的線纜擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為Tn，動(dòng)子平臺(tái)(103)的質(zhì)心到線圈陣列(200)中心受力力臂為L，線圈提供的驅(qū)動(dòng)力為F，線圈能承受的最大持續(xù)電流為Imax，符合下列表達(dá)式 [2FL>Tn imax(/,,/2J/ )</m; °
全文摘要
一種氣浮平面電機(jī)初始零位的定位方法，所述氣浮平面電機(jī)包括定子平臺(tái)和動(dòng)子平臺(tái)，定子平臺(tái)上方固定安裝平面磁鋼陣列，動(dòng)子平臺(tái)采用氣浮支承，且動(dòng)子平臺(tái)下表面固定安裝結(jié)構(gòu)相同的四組三相線圈，其中第一、三組線圈長邊沿Y方向，第二、四組線圈長邊沿X方向，每組線圈采用星型連接方式，所述初始零位為線圈坐標(biāo)系與磁場坐標(biāo)系無轉(zhuǎn)角，所述定位方法包括采用驅(qū)動(dòng)裝置給任意不同方向的兩組線圈輸入一定規(guī)律的電流，驅(qū)動(dòng)動(dòng)子平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，兩組線圈達(dá)到平衡位置，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)子平臺(tái)定位到初始零位。本發(fā)明為氣浮永磁平面電機(jī)系統(tǒng)提供了一種簡單、便捷的初始零位確定方法，為動(dòng)子平臺(tái)控制系統(tǒng)測量設(shè)備的正常工作提供必要的工作條件。
文檔編號G12B5/00GK102800368SQ20121024175
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者楊開明, 朱煜, 蔣毅, 成榮, 張鳴, 余東東, 穆海華, 胡金春, 李鑫, 尹文生 申請人:清華大學(xué), 北京華卓精科科技有限公司