CN113678238A - 磁悬浮***和测量至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距离的方法 - Google Patents

磁悬浮***和测量至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距离的方法 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于磁悬浮铁磁元件(150)的磁悬浮***(100)。所述磁悬浮***(100)包括至少一个电磁致动器(178)，所述至少一个电磁致动器与设置在电流供应***(135)中的一个或多个变压器(140)耦接，电流供应***(135)用于向所述至少一个电磁致动器(178)供应电流。另外，描述了一种包括磁悬浮***的基板处理***和一种测量至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距离的方法。

Description

磁悬浮***和测量至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距 离的方法
技术领域
本公开内容的实施方式涉及用于磁悬浮铁磁元件的磁悬浮***。特别地，本公开内容的实施方式涉及特别是在基板处理***中的用于载体的非接触式运输的磁悬浮***。另外，本公开内容的实施方式涉及测量至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距离的方法，特别地，该铁磁元件连接到用于保持基板的载体。
背景技术
已知用于执行各种工艺(例如在处理腔室中对基板进行涂覆)的***。已知若干用于在基板上沉积材料的方法。例如，可通过使用蒸发工艺、物理气相沉积(PVD)工艺(诸如溅射工艺、喷涂工艺等)或化学气相沉积(CVD)工艺来涂覆基板。可在要涂覆的基板所在的沉积设备的处理腔室中执行工艺。沉积材料设置在处理腔室中。多种材料(诸如小分子、金属、氧化物、氮化物和碳化物)都可用于在基板上进行沉积。另外，可在处理腔室中进行其他工艺，如蚀刻、结构化、退火等。
例如，例如在显示器制造技术中，可针对对于大面积基板考虑涂覆工艺。经涂覆的基板可用于若干应用和若干技术领域中。例如，一种应用可为有机发光二极管(OLED)面板。另外的应用包括绝缘面板、微电子器件(诸如半导体器件)、具有薄膜晶体管(TFT)的基板、滤色器等。OLED是由(有机)分子薄膜组成的固态器件，其通过被施加电力来产生光。作为一个示例，OLED显示器可在电子装置上提供亮显示并使用与例如液晶显示器(LCD)相比减少的功率。在处理腔室中，有机分子被产生(例如，蒸发、溅射或喷射等)并且在基板上被沉积成层。颗粒可例如穿过具有边界或特定图案的掩模，以在基板上的特定位置处沉积材料，例如，以在基板上形成OLED图案。
处理***典型地包括用于在处理腔室中(例如，在涂覆工艺期间)引导载体的运输***。例如，运输***可适于在处理位置提供载体和/或用于在处理腔室内运输载体。运输***可经构造以用于磁悬浮，并且可包括一个或多个磁性轴承。为了测量载体和磁性轴承之间的距离，典型地提供单独的距离传感器。然而，单独的距离传感器的缺点是需要额外的安装空间，并且增加了复杂性。特别地，已知的距离传感器的使用涉及超快且高分辨率的测量信号分析。另外，常规的距离测量方法涉及复杂的信号处理模型，以特别是从高带宽且高分辨率的电流测量中确定来自磁性轴承致动器的位置信息。
因此，存在对至少部分地克服现有技术的一些问题(特别是关于测量磁性轴承致动器与载体之间的距离的问题)的改进的载体运输***的持续需求。另外，存在对能够克服现有技术中的问题中的至少一些的测量磁性轴承致动器与载体之间的距离的改进的方法的持续需求。
发明内容
鉴于以上内容，提供了根据独立权利要求的一种磁悬浮***和一种测量至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距离的方法。另外的方面、优点和特征从从属权利要求、说明书和附图中清楚。
根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于磁悬浮铁磁元件的磁悬浮***。磁悬浮***包括至少一个电磁致动器。至少一个电磁致动器与一个或多个变压器耦接。一个或多个变压器设置在电流供应***中，该电流供应***用于向至少一个电磁致动器供应电流。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于磁悬浮铁磁元件的磁悬浮***。磁悬浮***包括至少一个电磁致动器、一个或多个变压器、电流供应***和信号评估单元。至少一个电磁致动器与一个或多个变压器电性耦接。一个或多个变压器设置在电流供应***中。电流供应***经构造以用于向至少一个电磁致动器供应电流。一个或多个变压器具有次级绕组。次级绕组经构造以用于向信号评估单元提供输出信号。信号评估单元经构造以用于基于输出信号来确定至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距离。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种基板处理***。基板处理***包括根据本公开内容的任何实施方式的磁悬浮***。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种测量至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距离的方法。该方法包括测量至少一个电磁致动器的电感。测量电感的步骤包括测量由一个或多个变压器的一个或多个次级绕组提供的一个或多个输出信号。一个或多个变压器设置在电流供应***中，该电流供应***用于向至少一个电磁致动器供应电流。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种制造经涂覆的基板(特别是用于制造电子装置的经涂覆的基板)的方法。该方法包括使用根据本公开内容的任何实施方式的磁悬浮***。
实施方式还针对了用于执行所公开的方法的设备，并且包括用于执行所描述的方法方面的设备部件。这些方法方面可借助硬件部件、由适当软件编程的计算机、两者的任何组合或以任何其他方式执行。此外，根据本公开内容的实施方式还涉及用于操作所描述的设备的方法。用于操作所描述的设备的方法包括用于执行该设备的每个功能的方法方面。
附图说明
为了可详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可参考实施方式来获得上文简要概述的本公开内容的更特定的描述。附图涉及本公开内容的实施方式，并且描述如下：
图1示出了根据本文描述的实施方式的磁悬浮***的示意图；
图2至图4示出了根据本文描述的另外的实施方式的磁悬浮***的示意图；
图5示出了根据本文描述的实施方式的基板处理***的示意图；
图6示出了用于说明根据本文描述的实施方式的测量至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距离的方法的流程图；以及
图7示出了用于说明根据本文描述的实施方式的示例性测试信号Stest和示例性输出信号Sout的图。
具体实施方式
现在将详细地参考本公开内容的各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例被示出于附图中。在以下对附图的描述中，相同的附图标记指代相同的部件。仅描述了相对于单独的实施方式的差异。每个示例以解释本公开内容的方式提供，并且不意在作为本公开内容的限制。另外，被示出或描述为一个实施方式的部分的特征可在其他实施方式上使用或结合其他实施方式使用，以产生另外的实施方式。本说明书意图包括这样的修改和变化。
示例性地参考图1，描述了根据本公开内容的用于磁悬浮铁磁元件150的磁悬浮***100。根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，磁悬浮***100包括至少一个电磁致动器178。典型地，在操作期间，如图1所指示，至少一个电磁致动器178与铁磁元件150之间提供有距离x。至少一个电磁致动器178与一个或多个变压器140耦接。一个或多个变压器140设置在电流供应***135中，电流供应***135用于向至少一个电磁致动器178供应电流。典型地，如图1示例性地所示，电流供应***135包括电源131。电源131经构造以用于向至少一个电磁致动器178提供电流。图1中的箭头I示例性地指示了电流流动方向。另外，图1示出了具有第一方向192、第二方向194和第三方向196的坐标系。典型地，第一方向192是载体运输方向，第二方向194是竖直方向，并且第三方向196可以是横向于载体运输方向的方向。另外，将理解，至少一个电磁致动器178与一个或多个变压器140电性耦接。更具体地，如图1示意性地所示，至少一个电磁致动器178可与一个或多个变压器140电感耦合。
因此，提供了一种磁悬浮***，该磁悬浮***在测量磁性轴承致动器与载体之间、特别是在电磁致动器与铁磁元件(例如，铁磁元件连接载体或是载体的一部分)之间的距离的方面得到改进。更具体地，通过提供耦接到至少一个电磁致动器的一个或多个变压器提供了具有自感应致动器的磁悬浮***。“自感应致动器”可理解为不需要额外的单独传感器以用于位置或距离测量。换句话说，如本文所描述的磁悬浮***具有的优点是在无需额外的位置传感器或距离传感器的情况下即可获得关于电磁致动器与铁磁元件之间的距离的信息。
特别地，本公开内容的磁悬浮***有益地经构造以用于在耦接到至少一个电磁致动器的一个或多个变压器处提供输出信号。输出信号可用于确定在电磁致动器与铁磁元件之间的距离，典型地，铁磁元件连接到载体。因此，与现有技术相比，根据本文描述的实施方式的磁悬浮***的优点是促进距离测量。特别地，与用于距离测量的常规的方法相比，本文描述的磁悬浮***有利地被构造为提供变压器的输出信号，该输出信号可更容易地被处理和评估以确定铁磁元件相对于电磁致动器的距离和/或位置信息。
示例性地参考图1，根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，一个或多个变压器140具有用于提供一个或多个变压器140的一个或多个输出信号Sout的电连接144。典型地，如图2示例性地所示，一个或多个变压器140具有电性连接到电流供应***135的初级绕组141。另外，典型地，一个或多个变压器140具有与初级绕组141电感耦合的次级绕组142。特别地，如图2示例性地所示，电连接144与一个或多个变压器140的次级绕组142电性连接。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，，如参考图4示例性地所描述的，至少一个电磁致动器178是悬浮单元175的一部分。典型地，如图2示例性地所示，至少一个电磁致动器178包括线圈178A和至少一个铁磁芯178B。线圈178A与电流供应***135电性连接。
在向线圈178A施加电流时，至少一个电磁致动器178产生磁场。由至少一个电磁致动器178产生的磁场在第二方向194中向铁磁元件150施加磁悬浮力，使得铁磁元件150所附接到的载体110悬浮。
如图2示例性地所示，根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，电流供应***135包括用于将电流从电源131传导到至少一个电磁致动器178的第一线路135A。另外，电流供应***135包括用于将电流从至少一个电磁致动器178传导到电源131的第二线路135B。一个或多个变压器140设置在第一线路135A和第二线路135B中的至少一者中。
示例性地参考图2，根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，一个或多个变压器包括第一变压器140A和第二变压器140B。第一变压器140A具有与第一线路135A电性连接的第一初级绕组141A。另外，第一变压器140A具有特别是与第一初级绕组141A电感耦合的第一次级绕组142A。典型地，第一次级绕组142A设置有用于提供第一输出信号Sout1的电连接144。第二变压器140B具有与第二线路135B电连接的第二初级绕组141B。另外，第二变压器140B具有特别是与第二初级绕组141B电感耦合的第二次级绕组142B。典型地，第二次级绕组142B设置有用于提供第二输出信号Sout2的电连接144。
示例性地参考图3，根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，电流供应***135进一步包括放大器132和测试信号单元133。特别地，测试信号单元133经构造以将测试信号Stest添加到放大器132的输出。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，磁悬浮***进一步包括信号评估单元145，信号评估单元145经构造以获取或读出一个或多个变压器140的输出信号Sout。典型地，如图3示例性地所示，信号评估单元145连接到电连接144。因此，将理解，信号评估单元145典型地经构造以获取或读出由第一次级绕组142A提供的第一输出信号Sout1和/或获取或读出由第二次级绕组142B提供的第二输出信号Sout2。
特别地，应理解，信号评估单元145经构造以用于根据一个或多个变压器140的输出信号Sout来确定至少一个电磁致动器178与铁磁元件150之间的距离。典型地，信号评估单元145包括模数转换器。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的示例，提供了用于磁悬浮铁磁元件150的磁悬浮***100。磁悬浮***100包括至少一个电磁致动器178、一个或多个变压器140、电流供应***135和信号评估单元145。至少一个电磁致动器178与一个或多个变压器140电性耦接。一个或多个变压器140设置在电流供应***135中。电流供应***135经构造以用于向至少一个电磁致动器178供应电流。一个或多个变压器140包括经构造以用于向信号评估单元145提供输出信号Sout的次级绕组142。信号评估单元145经构造以用于基于输出信号Sout来确定在至少一个电磁致动器178与铁磁元件150之间的距离。
图4示出了具有竖直地取向的载体110的磁悬浮***100。载体110支撑在由第一方向192和第二方向194限定的平面中取向的基板120。第一方向192基本上在载体运输方向上被取向。第二方向194基本上平行于重力方向被取向。特别地，第一方向192基本上垂直于第二方向194被取向。然而，本文描述的实施方式不限于竖直地取向的载体。还可提供载体的其他取向，例如水平取向。
在本公开内容中，术语“基本上平行的”方向可包括彼此形成多达10度或甚至多达15度的小角度的方向。术语“基本上垂直的”方向可包括彼此形成小于90度(例如，至少80度或至少75度)的角度的方向。类似的考虑适用于基本上平行或垂直的轴线、平面、区域、取向等的概念。
本文描述的一些实施方式涉及“竖直方向”的概念。竖直方向被认为是平行于或基本上平行于重力延伸方向的方向。竖直方向可偏离精确竖直(后者是由重力限定)达(例如)至多15度的角度。
本文描述的实施方式可进一步涉及“水平方向”的概念。水平方向将理解为区分于竖直方向。水平方向可垂直于或基本上垂直于由重力限定的精确竖直方向。
图4所示的磁悬浮***100包括载体110。载体110支撑基板120。载体110包括铁磁元件150，例如铁磁材料的杆。磁悬浮***100包括多个悬浮单元170，该多个悬浮单元170包括电磁致动器。特别地，多个悬浮单元170包括单独的悬浮单元175，该单独的悬浮单元175包括至少一个电磁致动器178。多个悬浮单元170在第一方向192上延伸。载体110沿着多个悬浮单元170是可移动的。铁磁元件150和多个悬浮单元170经构造以用于提供磁悬浮力来悬浮载体110。磁悬浮力在第二方向194上延伸。
另外，图4所示的磁悬浮***100包括磁驱动结构180。磁驱动结构180包括多个磁驱动单元185。载体110可包括第二铁磁元件160以与磁驱动结构180的磁驱动单元185相互作用。磁驱动结构180的磁驱动单元185例如沿着第一方向192驱动处理***内的载体。例如，第二铁磁元件160可包括多个永磁体，该多个永磁体以交替极性布置。第二铁磁元件160的所产生的磁场可与磁驱动结构180的多个磁驱动单元185相互作用，以使载体110在悬浮的同时在第一方向192上移动。尽管图4示出了多个悬浮单元170布置在顶部而磁驱动结构180布置在底部的实施方式，将理解，替代地，悬浮单元和磁驱动结构可布置在同一侧上。例如，多个悬浮单元170和磁驱动结构180两者可均布置在底部或顶部。换句话说，磁悬浮***100可经构造以使得多个悬浮单元170和磁驱动结构180两者均设置在要运输的载体110的上方或下方。
另外，如图4示例性地所示，磁悬浮***100可包括控制单元130。控制单元130可连接到多个悬浮单元170。控制单元130可经构造以用于控制载体110的磁悬浮。控制单元130可经构造以用于例如基于由信号评估单元145供应给控制单元130的测量距离来在载体110的悬浮期间控制载体110与多个悬浮单元170之间的距离。因此，将理解，信号评估单元145可连接到控制单元130或是控制单元130的一部分。磁驱动结构180可在控制单元130的控制下驱动载体110。
本文描述的实施方式涉及载体(例如，基板载体)的磁悬浮和/或运输。因此，载体的磁悬浮可以是非接触式的。如本公开内容的全文所用的术语“非接触式”可以如下意义理解：载体的重量不通过机械接触或机械力保持，而通过磁力保持。具体地，可使用磁力而不是机械力将基板载体保持在悬浮或浮置状态下。在一些实施方式中，在载体在真空***中悬浮以及例如移动期间，在载体与设备的其余部分之间可完全没有机械接触。
相较于用于在处理***中引导载体的机械装置的优点是非接触式悬浮不会遭受影响载体移动的线性度和/或精度的摩擦的影响。载体的非接触式运输允许载体的无摩擦运动，其中可高精度地控制和维持载体的位置，例如载体相对于沉积工艺中的掩模的位置。另外，悬浮允许载体的快速加速或减速和/或载体速度的微调。
例如，在沉积工艺期间载体的非接触式悬浮或运输是有益的，因为在载体的运输期间，没有由载体与设备的区段(诸如机械轨)之间的机械接触产生的颗粒。因此，非接触式磁悬浮***提供沉积在基板上的层的改善的纯度和均匀性，特别是因为当使用非接触式磁悬浮时颗粒产生被最小化。
磁悬浮***可经构造以在真空环境中操作。处理***可包括至少一个真空腔室，其中沉积工艺在基板上执行。至少一个真空腔室可包括连接到真空腔室以在真空腔室内产生真空的一个或多个真空泵，例如涡轮泵和/或低温泵。磁悬浮***可经构造以将基板运输到真空腔室中、从真空腔室运输出或运输通过真空腔室。
磁悬浮***可用于运输载体。载体可适于承载基板、多个基板和/或掩模。载体可以是基板载体，例如，适于承载大面积基板和/或多个大面积基板。替代地，载体可以是掩模载体，例如，适于承载用于防止基板的边缘在沉积工艺中被涂覆的边缘排除掩模。
根据本文描述的实施方式的载体不必限于基板载体或掩模载体。本文描述的方法也适用于其他类型的载体，即，适于承载除了例如基板或掩模之外的物体或装置的载体。
如本文所使用的术语“基板”涵盖非柔性基板(例如，玻璃基板、晶片、透明晶体(诸如蓝宝石等)的切片或玻璃板)和柔性基板(诸如卷材或箔)。根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，本文描述的实施方式可用于显示器PVD，即，在显示器市场的大面积基板上的溅射沉积。
根据实施方式，大面积基板或相应载体可具有至少0.67m2的尺寸。该尺寸可以是从约0.67m2(0.73m×0.92m，第4.5代)至约8m2，更具体地约2m2至约9m2，或甚至多达12m2。例如，大面积基板或载体可以是第4.5代(其对应于约0.67m2基板(0.73m×0.92m))、第5代(其对应于约1.4m2基板(1.1m×1.3m))、第7.5代(其对应于约4.29m2基板(1.95m×2.2m))、第8.5代(其对应于约5.7m2基板(2.2m×2.5m))或甚至第10代(其对应于约8.7m2基板(2.85m×3.05m))。可类似地实现甚至更高世代(诸如第11代和第12代)以及对应的基板面积。
示例性地参考图5，描述了根据本公开内容的基板处理***200。基板处理***200包括根据本文描述的实施方式的磁悬浮***100。特别地，基板处理***可以是真空***。典型地，基板处理***经构造以用于在基板10上沉积例如有机材料的一层或多层。
如图5示例性地所示，典型地，基板处理***200包括真空腔室202(特别是真空沉积腔室)、如本文所描述的载体110以及根据本文描述的任何实施方式的磁悬浮***100。磁悬浮***100经构造以用于在真空腔室202中运输载体110。另外，典型地，基板处理***200包括真空沉积腔室中的一个或多个材料沉积源210。载体110可经构造以在沉积工艺(诸如真空沉积工艺)期间保持基板10。基板处理***200可经构造以用于蒸发(特别是用于制造OLED器件的)材料(例如有机材料)。在另一个示例中，基板处理***200可经构造以用于化学气相沉积CVD或物理气相沉积PVD，诸如溅射沉积。因此，将理解，本文描述的实施方式也可用于半导体器件的生产。
在一些实施方式中，一个或多个材料沉积源210可以是蒸发源，特别是用于在基板上沉积一种或多种有机材料以形成OLED器件的层的蒸发源。替代地，一个或多个材料沉积源210可以是CVD或PVD沉积源。
示例性地参考图5，将理解，用于例如在层沉积工艺期间支撑基板10的载体110可沿着运输路径被运输到真空沉积腔室中并运输通过该真空沉积腔室，并且特别是运输通过沉积区域。典型地，运输路径是线性运输路径。另外，将理解，要沉积的材料可从一个或多个材料沉积源210在发射方向上朝向要涂覆的基板10所在的沉积区域发射。例如，一个或多个材料沉积源210可提供具有多个开口和/或喷嘴的线源，多个开口和/或喷嘴沿着一个或多个材料沉积源210的长度布置在至少一条线中。要沉积的材料可通过多个开口和/或喷嘴喷射。
如图5所指示，另外的腔室203，特别是另外的真空腔室，可与真空腔室202、特别是真空沉积腔室相邻地设置。真空腔室202可通过具有阀壳体204和阀单元206的阀与相邻的另外的腔室203隔开。在其上具有基板10的载体110如箭头所指示的那样***真空腔室202之后，可关闭阀单元206。真空腔室202中的气氛可通过产生技术真空来单独地控制，例如利用连接到真空腔室202的真空泵来控制。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，载体110、基板10和可选的掩模20在材料沉积期间是静态的或是动态的。例如，可提供动态沉积工艺，例如，以用于制造OLED器件。
另外，示例性地参考图5，将理解，基板处理***200典型地包括延伸穿过真空腔室202的一个或多个运输路径。载体110可经构造以用于沿着一个或多个运输路径运输，例如，经过一个或多个材料沉积源210。尽管在图5中由箭头示例性指示一个运输路径，但是将理解，本公开内容不限于此，并且可提供两个或更多个运输路径。例如，至少两个运输路径可基本上彼此平行地布置，以用于运输相应的载体。一个或多个材料沉积源210可布置在两个运输路径之间。
示例性地参考图6所示的流程图，描述了根据本公开内容的测量至少一个电磁致动器178与铁磁元件150之间的距离X的方法300。根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，该方法包括测量至少一个电磁致动器178的电感(由图6中的框310表示)。测量电感的步骤包括测量一个或多个输出信号Sout(由图6中的框320表示)。一个或多个输出信号由一个或多个变压器140的一个或多个次级绕组142提供。一个或多个变压器140位于用于向至少一个电磁致动器178供应电流的电流供应***135中。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，如参考图2示例性地所描述的，一个或多个变压器140包括第一变压器140A和第二变压器140B。因此，测量一个或多个输出信号的步骤可包括测量由第一变压器140A的第一次级绕组142A提供的第一输出信号Sout1。另外，测量一个或多个输出信号的步骤可包括测量由第二变压器140B的第二次级绕组142B提供的第二输出信号Sout2。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，该方法进一步包括将测试信号Stest添加到一个或多个输出信号(由图6中的框330表示)。
将理解，参考图1至图6描述的磁悬浮***100的特征还可应用于测量至少一个电磁致动器178与铁磁元件150之间的距离x的方法的实施方式。
图7示出了用于说明施加到至少一个电磁致动器的电压和提供给变压器的电压随时间的函数的图，其中UACT是施加到至少一个电磁致动器的电压，UTRANS是提供给变压器的电压，并且t表示时间。U1和-U1代表供应给变压器的电压的示例性值。例如，U1可以是30V＜U1＜60V，例如U1＝48V±5V。图7中的实线代表随时间施加到至少一个电磁致动器的电压。另外，图7示出了示例性测试信号Stest和施加到至少一个电磁致动器以在至少一个电磁致动器中提供力产生电流的示例性电压Uc。虚线代表从测试信号Stest产生的提供在第一次级绕组142A上的第一输出电压信号Sout1。虚线代表从测试信号Stest产生的提供在第二次级绕组142B上的第二输出电压信号Sout2。T代表采样时间，特别是信号评估单元145的采样时间。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种制造经涂覆的基板的方法。特别地，经涂覆的基板可用于制造电子装置，特别是光电装置。制造经涂覆的基板(特别是电子装置)的方法包括使用根据本公开内容的任何实施方式的磁悬浮***。更具体地，制造经涂覆的基板(特别是电子装置)的方法可包括使用如本文所述的基板处理***。
鉴于本公开内容的实施方式，将理解，与现有技术相比，提供了改进的磁悬浮***、改进的基板处理***和测量至少一个电磁致动器与铁磁元件之间的距离的改进的方法。特别地，本公开内容的实施方式在测量电磁致动器与铁磁元件之间的距离的可能性方面得到改进。更具体地，本公开内容的实施方式提供具有自感应磁性轴承、特别是自感应电磁致动器的***，使得可省略用于位置或距离测量的额外的单独传感器。
关于自感应磁性轴承，需注意，高度重要的是，磁性轴承***可测量悬浮零件(例如旋转磁性轴承***的轴或磁悬浮***的载体)的位置。典型地，单独的位置传感器用于确定载体的位置。提供单独的位置传感器导致额外的成本和工作。然而，需注意，载***置的变化会改变磁性轴承的电磁致动器的电感。因此，理论上，可通过测量致动器的电感来确定载***置。
基本上，致动器的电压、电感和电流之间存在如下关系：dI/dt＝U(t)/L，其中I是电磁致动器的电流，U是电磁致动器被施加的电压，并且L是电磁致动器的电感。因此，可通过测量电磁致动器中的电压和电流变化来确定致动器的电感。过去有许多测量致动器电感的方法，这些方法要么需要高带宽且高准确度的电流测量和强大的计算平台，要么使用具有高频测试信号的调制/解调方法，这两种方法都是昂贵的，而性能又有限。
如本文所描述，本公开内容的实施方式有益地包括设置在电磁致动器的电流回路中的一个或多个变压器，使得大大简化了电流变化的测量。特别是，电流变化的测量被简化，因为变压器能够在次级侧提供与初级侧的电流变化成比例的输出电压。因此，与常规的方法相比，在本文描述的实施方式中不再需要高速电流测量和曲线拟合来确定dI/dt。另外，需注意，通过将变压器添加到电磁致动器的正和负路径中(如参考图2示例性所述)，并且通过添加输出信号Sout1和Sout2(输出电压)，可去除电流中的静态偏移，以便获得更好的信号。
因此，与现有技术相比，本公开内容的实施方式的优点是便于提供距离测量。特别地，本公开内容的实施方式被有利地经构造以用于提供输出信号，该输出信号可更容易地被处理和评估来确定铁磁元件相对于电磁致动器的距离和/或位置信息。
换句话说，如本文所描述的实施方式提供了磁悬浮***，该磁悬浮***具有经构造以用于测量电磁致动器与载体之间的距离的自感应磁性轴承。因此，磁悬浮***无需单独的位置传感器即可工作。具体地，根据本公开内容的实施方式，电磁致动器用于确定载***置，即，电磁致动器与载体的铁磁元件之间的距离。典型地，磁悬浮***是用于载体运输的线性磁悬浮***。载体可以是经构造以用于承载一个或多个基板的基板载体。替代地，载体可以是经构造以用于承载一个或多个掩模的掩模载体。
如本文所描述，变压器被添加到电磁致动器的电流回路。另外，可将特定形状的测试信号添加到功率放大器的输出电压。变压器的输出信号可馈送到电路中以进行信号调节。输出信号可通过软件算法来评估，以确定载***置，即，载体与电磁致动器之间的距离。
因此，本公开内容的实施方式的优点是移除了用于控制磁悬浮***的单独的位置传感器的需求。因此，本公开内容的实施方式有益地提供了节省的安装空间、布线工作和成本。另外，无需将电子装置、特别是传感器安装在例如磁悬浮***的真空外壳内。
另外，本公开内容的实施方式的优点是可将特定测试信号添加到特别是如本文所描述的放大器的输出电压，使得能够比通过直接测量电流更简单地进行信号分析来确定载***置。因此，将理解，本公开内容的实施方式提供了在电磁致动器的电流回路中结合特定测试信号和信号条件利用变压器，以便测量特别是在竖直方向上的载***置。有利地，对于本文描述的实施方式，测试信号可以是简单的，使得不需要解调。
对于使用电磁致动器进行位置检测的常规的方法，使用超快且高分辨率的电流测量。另外，通常需要复杂的、基于模型的观测器来从高带宽且高分辨率的电流测量中确定来自磁性轴承致动器的位置信息。相比之下，如本文所描述的实施方式提供了用于确定载***置的更简单且稳健的方法。
本书面描述使用示例来公开本公开内容，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践所描述的主题，包括制造和使用任何设备或***以及执行任何所涵盖的方法。尽管上述内容中已经公开了各种具体的实施方式，但是以上描述的实施方式的不互斥的特征可彼此组合。专利保护范围由权利要求书定义，并且只要其他示例具有不与权利要求的字面语言相异的结构要素，或者只要其他示例包括与权利要求的字面语言无实质差异的等效结构，那么这些示例也预期落入权利要求书的范围内。
尽管上述内容针对的是实施方式，但是在不脱离基本范围的情况下，可设想其他和进一步实施方式，并且范围由所附权利要求书所确定。

Claims (15)

1.一种用于磁悬浮铁磁元件(150)的磁悬浮***(100)，所述磁悬浮***包括至少一个电磁致动器(178)，所述至少一个电磁致动器(178)与设置在电流供应***(135)中的一个或多个变压器(140)耦接，所述电流供应***(135)用于向所述至少一个电磁致动器(178)供应电流。
2.如权利要求1所述的磁悬浮***(100)，所述一个或多个变压器(140)具有用于提供所述一个或多个变压器(140)的一个或多个输出信号的电连接(144)。
3.如权利要求2所述的磁悬浮***(100)，所述一个或多个变压器(140)具有电性连接到所述电流供应***(135)的初级绕组(141)和与所述初级绕组(141)电感耦合的次级绕组(142))，所述电连接(144)与所述次级绕组(142)电性连接。
4.如权利要求1至3中任一项所述的磁悬浮***(100)，所述至少一个电磁致动器(178)包括线圈(178A)和至少一个铁磁芯(178B)，所述线圈(178A)与所述电流供应***(135)电性连接。
5.如权利要求1至4中任一项所述的磁悬浮***(100)，所述电流供应***(135)包括用于将电流从电源(131)传导到所述至少一个电磁致动器(178)的第一线路(135A)和用于将电流从所述至少一个电磁致动器(178)传导到所述电源(131)的第二线路(135B)，所述一个或多个变压器(140)设置在所述第一线路(135A)和所述第二线路(135B)中的至少一者中。
6.如权利要求5所述的磁悬浮***(100)，所述一个或多个变压器(140)包括第一变压器(140A)和第二变压器(140B)，所述第一变压器(140A)具有与所述第一线路(135A)电性连接的第一初级绕组(141A)，并且所述第二变压器(140B)具有与所述第二线路(135B)电性连接的第二初级绕组(141B)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的磁悬浮***(100)，所述电流供应***(135)进一步包括放大器(132)和测试信号单元(133)，所述测试信号单元(133)经构造用于将测试信号添加到所述放大器(132)的输出。
8.如权利要求2至7中任一项所述的磁悬浮***(100)，进一步包括连接到所述电连接(144)的信号评估单元(145)，所述信号评估单元(145)经构造以用于根据所述一个或多个变压器(140)的所述一个或多个输出信号确定所述至少一个电磁致动器(178)与所述铁磁元件(150)之间的距离。
9.如权利要求8所述的磁悬浮***(100)，所述信号评估单元(145)包括模数转换器。
10.一种用于磁悬浮铁磁元件(150)的磁悬浮***(100)，包括：
-至少一个电磁致动器(178)；
-一个或多个变压器(140)；
-电流供应***(135)；以及
-信号评估单元(145)，
所述至少一个电磁致动器(178)与设置在所述电流供应***(135)中的所述一个或多个变压器(140)电性耦接，所述电流供应***(135)经构造以用于向所述至少一个电磁致动器(178)供应电流，所述一个或多个变压器(140)具有经构造以用于向所述信号评估单元(145)提供输出信号的次级绕组(142)，所述信号评估单元(145)经构造以用于基于所述输出信号来确定所述至少一个电磁致动器(178)与所述铁磁元件(150)之间的距离。
11.一种基板处理***(200)，包括如权利要求1至10中任一项所述的磁悬浮***。
12.一种测量至少一个电磁致动器(178)与铁磁元件(150)之间的距离的方法，所述方法包括测量所述至少一个电磁致动器(178)的电感，其中测量所述电感的步骤包括测量由设置在电流供应***(135)中的一个或多个变压器(140)的一个或多个次级绕组(142)提供的一个或多个输出信号，所述电流供应***(135)用于向所述至少一个电磁致动器(178)供应电流。
13.如权利要求12所述的方法，所述一个或多个变压器(140)包括第一变压器(140A)和第二变压器(140B)，并且其中测量所述一个或多个输出信号的步骤包括测量由所述第一变压器(140A)的第一次级绕组(142A)提供的第一输出信号以及测量由所述第二变压器(140B)的第二次级绕组(142A)提供的第二输出信号。
14.如权利要求12或13所述的方法，进一步包括：将测试信号添加到所述一个或多个输出信号。
15.一种制造特别是用于制造电子装置的经涂覆的基板的方法，包括使用根据权利要求1至10中任一项所述的磁悬浮***。
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