CN103822576B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN103822576B
CN103822576B CN201310601121.7A CN201310601121A CN103822576B CN 103822576 B CN103822576 B CN 103822576B CN 201310601121 A CN201310601121 A CN 201310601121A CN 103822576 B CN103822576 B CN 103822576B
Authority
CN
China
Prior art keywords
linear hall
hall sensor
sensor group
driver element
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310601121.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103822576A (zh
Inventor
张新华
骆浩
孙玉坤
胡金春
赵文祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangzhong inspection and Testing Center
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201310601121.7A priority Critical patent/CN103822576B/zh
Publication of CN103822576A publication Critical patent/CN103822576A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103822576B publication Critical patent/CN103822576B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Linear Motors (AREA)

Abstract

本发明公开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，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，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；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；根据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；测量范围不受行程限制，工作稳定可靠，测量精度高。

Description

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
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***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。
在每个驱动单元A、B、C、D外侧各布置一个线性霍尔传感器组4，4个线性霍尔传感器组4分别是线性霍尔传感器组HA、HB、HC、HD，线性霍尔传感器组HA与驱动单元A对应布置，线性霍尔传感器组HB与驱动单元B对应布置，线性霍尔传感器组HC与驱动单元C对应布置，线性霍尔传感器组HD与驱动单元D对应布置。
每个线性霍尔传感器组4均由4个线性霍尔传感器组成，并且每个线性霍尔传感器以与其对应的驱动单元A、B、C、D几何中性线为起点，沿线圈3的排列方向间隔1/2极距等间距地排列，用于测量各对应安装点磁场的X轴向或Y轴向的水平分量磁密值。
如图2所示，将各线性霍尔传感器分别连接信号调理电路，信号调理电路连接微处理器，微处理器具有A/D转换通道。各线性霍尔传感器的输出信号经过信号调理电路处理后送入微处理器的A/D转换通道。
如图3所示，若线性霍尔传感器组4中的4个线性霍尔传感器所测量的水平分量磁密量值为、、和，则微处理器根据采集的各线性霍尔传感器测量值计算出动子线圈相对于定子磁场相位，各个线性霍尔传感器组对应的驱动单元的相位角计算公式为：
，
相位角即永磁平面电机动子线圈相对于定子磁场相位角。

Claims (3)

1.一种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，所述永磁平面电机由定子永磁阵列和动子线圈阵列组成，其特征是：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量；
（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，具体为：将各线性霍尔传感器的输出信号经过信号调理电路处理后送入微处理器，微处理器根据式计算出所述相位角，和分别是4个线性霍尔传感器所测量的水平分量磁密量。
2.根据权利要求1所述的一种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，其特征是：定子永磁阵列的磁密的X轴向、Y轴向的水平分量均为余弦分布。
3.根据权利要求1所述的一种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，其特征是：第一、第三驱动单元对角布置，第二、第四驱动单元对角布置。
CN201310601121.7A 2013-11-25 2013-11-25 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 Active CN103822576B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310601121.7A CN103822576B (zh) 2013-11-25 2013-11-25 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310601121.7A CN103822576B (zh) 2013-11-25 2013-11-25 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103822576A CN103822576A (zh) 2014-05-28
CN103822576B true CN103822576B (zh) 2017-01-18

Family

ID=50757754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310601121.7A Active CN103822576B (zh) 2013-11-25 2013-11-25 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103822576B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104330631B (zh) * 2014-10-31 2017-04-26 华中科技大学 一种磁浮平面电机动子初始相位定位方法
CN104779768A (zh) * 2015-04-01 2015-07-15 清华大学 圆筒型直线电机
CN113954955A (zh) * 2021-10-14 2022-01-21 济南科亚电子科技有限公司 一种电动方向盘电机驱动控制器的实现方法
CN114370812B (zh) * 2022-01-20 2022-09-16 哈尔滨工业大学 一种y型磁浮平面电机动子的三自由度位置测量装置及方法
CN115752195A (zh) * 2022-11-09 2023-03-07 哈尔滨工业大学 一种基于三相平衡条件的霍尔传感器磁场位置信息检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101769981A (zh) * 2009-12-15 2010-07-07 清华大学 一种采用线性霍尔阵列的永磁平面电机寻相检测方法
CN102790474A (zh) * 2011-05-19 2012-11-21 上海微电子装备有限公司 一种平面电机初始位置探测方法
CN103256882A (zh) * 2012-02-17 2013-08-21 上海微电子装备有限公司 一种采用霍尔阵列的磁浮平面电机初始化位置检测方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060101998A (ko) * 2005-03-22 2006-09-27 현대모비스 주식회사 교류모터의 로터 위치 감지 장치
DE102009035091A1 (de) * 2009-07-28 2011-02-10 Mahle International Gmbh Positionssensor und Linearaktuator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101769981A (zh) * 2009-12-15 2010-07-07 清华大学 一种采用线性霍尔阵列的永磁平面电机寻相检测方法
CN102790474A (zh) * 2011-05-19 2012-11-21 上海微电子装备有限公司 一种平面电机初始位置探测方法
CN103256882A (zh) * 2012-02-17 2013-08-21 上海微电子装备有限公司 一种采用霍尔阵列的磁浮平面电机初始化位置检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于UKF方法的永磁同步平面电动机位移测量;高阵雨等;《机械工程学报》;20101231;第46卷(第24期);第40-45页 *
基于线性霍尔元件的圆筒型永磁直线同步电机位置检测;徐丽莉等;《微电机》;20071231;第40卷(第3期);第23-25页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103822576A (zh) 2014-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103822576B (zh) 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
CN101009455B (zh) 长行程大推力永磁式无刷直线直流电动机
CN102096042B (zh) 具有直线电磁阻尼器的直线电机特性测试***
CN106441059A (zh) 一种单列双排式时栅直线位移传感器
CN101769981A (zh) 一种采用线性霍尔阵列的永磁平面电机寻相检测方法
CN109655747A (zh) 一种多尺寸永磁电机测试平台及性能测试方法
CN102355182B (zh) 基于磁环及霍尔传感器的ct机轮毂电机的位置检测方法
CN104065319B (zh) 永磁同步电机零位初始角的标定方法
CN206349900U (zh) 一种应用线性霍尔传感器的无刷电机
CN101750548B (zh) 一种采用开关霍尔阵列的永磁平面电机寻相检测方法
CN103869245B (zh) 基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试方法
CN104868812A (zh) 大型拼接式弧线电机转子精确位置检测***及其检测方法
CN112152417B (zh) 一种适用于定子无磁轨式直线电机的正余弦位置编码器
CN105656282B (zh) 一种具有嵌入式位置检测装置的直线永磁伺服电机
CN104949610A (zh) 磁浮线缆台电机磁对准***及其对准方法
CN102694450A (zh) 一种自测速永磁同步电机
Zare et al. A reliable integrated resolver for high precision radial-linear position measurement
CN202276311U (zh) 基于磁环及霍尔传感器的pet-ct机轮毂电机位置检测装置
CN116488401A (zh) 编码器、直线电机以及直线电机的位置检测方法
Seo et al. Characteristic analysis and experimental verification for a double-sided permanent magnet linear synchronous generator according to magnetization array
CN103256882A (zh) 一种采用霍尔阵列的磁浮平面电机初始化位置检测方法
CN110212818A (zh) 一种永磁电机角度检测方法
CN202652026U (zh) 一种自测速永磁同步电机
CN202772773U (zh) 低速电机磁旋转编码器
CN102332857B (zh) 基于磁环及霍尔传感器的pet-ct机轮毂电机位置检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211217

Address after: 212200 No. 168, Zhongdian Avenue, Yangzhong City, Zhenjiang City, Jiangsu Province

Patentee after: Yangzhong inspection and Testing Center

Address before: Zhenjiang City, Jiangsu Province, 212013 Jingkou District Road No. 301

Patentee before: JIANGSU University

TR01 Transfer of patent right