用于无刷电机控制的方法和设备技术

一种可变磁阻马达负载绘制设备包括：框架；界面，所述界面设置在构造用于安装可变磁阻马达的框架上；静态负载单元，所述静态负载单元安装至所述框架并且联接至所述可变磁阻马达；以及控制器，所述控制器可通信地联接至所述静态负载单元和所述可变磁阻马达，所述控制器构造为：选择所述可变磁阻马达的至少一个马达相位、给所述至少一个马达相位供能、以及从至少所述静态负载单元接收马达操作数据，用于绘制和生成一批马达操作数据查阅表。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是于2013年11月13日提交的美国临时专利申请第61/903, 745号的非临时申请案并且要求其权益，其全部内容以引用的方式并入本文。
技术介绍
1、
示例性实施例大体上涉及电机，并且更加具体地涉及电机的控制。2、相关发展简介通常，需找可变（或者开关）磁阻马达（VRM）来作为无刷直流马达的成本有效替代。可变磁阻马达不需要磁铁并且其机械构造简单，然而，由于例如相位电流、转子电气位置、扭矩和几何结构之间的高度非线性关系，所以可变磁阻马达用于精确控制的用途仍然具有挑战性。可变磁阻电机的精确控制的其中一个主要挑战在于：在转子的任何给定位置处提供平稳且无涟波的预先详细说明扭矩。可变磁阻马达内在的扭矩涟波可以是由于建模不确定性。因此，可变磁阻马达的性能可以取决于使期望的扭矩与相位电流和位置相关的准确换向模型的存在。此外，典型的反馈环路（如传统的现成放大器中的）通常针对固定电感设计且最佳地微调，可变磁阻马达通常不具有固定电感。在可变磁阻马达中，马达线圈或者绕组电感中的变化是期望的，这是因为这是可变磁阻马达生成机械扭矩的主要机构。例如，在机器人伺服应用中，伺服性能可以受到致动器或者马达的动态响应的影响。缓慢马达响应可以限制伺服系统的响应速度。在机器人伺服应用中使用马达作为致动器，通常假设马达响应比伺服环路快至少一个数量级并且在系统模型中通常忽视该马达响应，在无刷直流马达中尤其是如此。然而，可变磁阻马达具有相当缓慢的响应从而可以保证对换向策略进行一定调节以便补偿缓慢响应。这样，可以需要对用于定位伺服应用的可变磁阻马达驱动器进行大体上的瞬时扭矩控制。瞬时扭矩控制可以通过例如数字电子控制器来提供，数字电子控制器可以通过作为马达位置和所需要的瞬时扭矩的函数的每个马达相位来控制电流。根据马达位置和扭矩确定每个马达相位中所需要的电流可以称为电流换向。在三相永磁无刷马达（其中，三相位电流隔开120度）中，通过每个马达绕组的电流是正弦曲线并且是转子位置和扭矩的独特限定的函数。另一方面，可变磁阻马达中的相位电流不是正弦曲线，而是具有源自马达扭矩曲线的形状。马达的马达扭矩曲线是从马达模型的有限元分析测量出的或者确定出的。通常，对于开关磁阻马达，扭矩可以是马达位置以及每个相位电流的函数。电流换向的目的是确定每个马达相位中的作为马达位置和马达扭矩的函数的所需电流。有利的是，在控制可变磁阻马达时使扭矩涟波的效果最小化。同样有利的是提供最佳换向方案，该最佳换向方案提供方法来计算每个马达相位中的电流从而完成一个或多个最优化准则。进一步有利的是提供控制系统，该控制系统缓和针对可变磁阻马达的准确换向模式的依赖性。附图说明在下面的说明书中结合附图对所公开的实施例的上述方面和其它特征进行了解释，在附图中：图1A至图1D是根据所公开的实施例的方面的基底处理工具的示意图；图1E和图1F是根据所公开的实施例的方面的可变磁阻马达的部分的示意图；图2示出了根据所公开的实施例的方面的示例性表；图3示出了根据所公开的实施例的方面的另一个示例性表；图4是根据所公开的实施例的方面的在图1E和图1F中示出的可变磁阻马达的部分的示意图；图5是根据所公开的实施例的方面的等扭矩生成站的示意图；图5A示出了根据所公开的实施例的方面的流程图；图6示出了根据所公开的实施例的方面的等扭矩曲线表的部分；图7示出了根据所公开的实施例的方面的示例性对照表；图8A和图8B示出了根据所公开的实施例的方面的关于转子位置的示例性相位电流表；图9A和图9B示出了根据所公开的实施例的方面的关于转子位置的示例性马达输入功率表；图10A和图10B示出了根据所公开的实施例的方面的等扭矩曲线表的部分；图11A和图11B是根据所公开的实施例的方面的可变磁阻马达的部分的示意图；图12和图13示出了根据所公开的实施例的方面的运输设备及其控制系统的示意图；图14和图15示出了根据所公开的实施例的方面的示例性对照表；图16示出了根据所公开的实施例的方面的示例性对照表；以及图17示出了根据所公开的实施例的方面的流程图。具体实施方式根据所公开的实施例的方面，由此提供了一种开关磁阻无刷电机或者马达以及其最佳换向方案或者策略。换向方案或者策略指的是根据马达位置和期望扭矩确定每个马达相位中的电流。尽管将参照附图对所公开的实施例的方面进行描述，但应理解，所公开的实施例的方面可以以多种形式来体现。此外，可以使用任何适当尺寸、形状或者类型的元件或者材料。参照图1A至图1D，其示出了并入本文进一步公开的所公开实施例的方面的基底处理设备或者工具的示意图。参照图1A和图1B，示出了根据所公开的实施例的方面的处理设备，诸如例如半导体工具站1090。尽管附图中示出了半导体工具，但本文描述的所公开的实施例的方面可以应用至采用机器人操纵器的任何工具站或者应用。在该示例中，工具1090示出为群簇工具，然而，所公开的实施例的方面可以应用至任何适当的工具站，诸如例如线性工具站，诸如在图1C和图1D中所示出的和在如下申请案中所描述的线性工具站：于2006年5月26日提交的标题为“Linearly DistributedSemiconductor Workpiece Processing Tool”的美国专利申请第11/442,511号，其全部内容以引用的方式并入本文。工具站1090通常包括大气前端1000、真空装载锁1010和真空后端1020。在其它方面中，工具站可以具有任何适当的构造。前端1000、装载锁1010和后端1020中的每一个的部件均可以连接至控制器1091，控制器1091可以是任何适当的控制架构的一部分，诸如例如群簇架构控制器。控制系统可以是具有主控制器、群簇控制器和自主式远程控制器的闭合环路控制器，诸如在如下申请案中所公开的控制器：于2005年7月11日提交的标题为“Scalable Motion ControlSystem”的美国专利申请第11/178, 615号，其全部内容以引用的方式并入本文。在其它方面中，可以利用任何适当的控制器和/或控制系统。在一个方面中，前端1000通常包括装载端口模块1005和微环境1060，诸如例如，装备前端模块（EFEM）。装载端口模块1005可以是：箱打开器/装载器到工具标准（BOLTS）的界面（其符合用于300 mm的装载端口的SEMI标准E15.1、E47.1、E62、E19.5或E1.9）、前开口或底开口箱/舱箱和盒。在其它方面中，装载端口模块可以构造为200 mm的晶圆界面或者任何其它适合的基底界面，诸如例如，更大或者更小的晶圆或者平坦面板或者平坦面板显示器。尽管在图1A中示出了两个装载端口模块，但在其它方面中，可以将任何适当数量的装载端口模块并入到前端1000中。装载端口模块1005可以构造为从高架运输系统、自动引导车辆、人员引导车辆、轨道引导车辆或者从任何其它适当的运输方法接收基底载具或者盒1050。装载端口模块1005可以通过装载端口1040与微环境1060交界。装载端口1040可以允许基底通过基底盒1050与微环境1060之间。微环境1060通常包括任何适当的转移机器人1013，转移机器人1013可以并入本文描述的公开实施例的一个或多个方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变磁阻马达负载绘制设备，其包括：框架；界面，所述界面设置在构造用于安装可变磁阻马达的框架上；静态负载单元，所述静态负载单元安装至所述框架并且联接至所述可变磁阻马达；以及控制器，所述控制器可通信地联接至所述静态负载单元和所述可变磁阻马达，所述控制器构造为：选择所述可变磁阻马达的至少一个马达相位、给所述至少一个马达相位供能、以及从至少所述静态负载单元接收马达操作数据，用于绘制和生成一批马达操作数据查阅表。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.13 US 61/9037451. 一种可变磁阻马达负载绘制设备，其包括：框架；界面，所述界面设置在构造用于安装可变磁阻马达的框架上；静态负载单元，所述静态负载单元安装至所述框架并且联接至所述可变磁阻马达；以及控制器，所述控制器可通信地联接至所述静态负载单元和所述可变磁阻马达，所述控制器构造为：选择所述可变磁阻马达的至少一个马达相位、给所述至少一个马达相位供能、以及从至少所述静态负载单元接收马达操作数据，用于绘制和生成一批马达操作数据查阅表。2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器构造为从所述静态负载单元和所述可变磁阻马达接收马达操作数据，其中，所述马达操作数据包括静态马达扭矩、用于每个至少相应马达相位的相应相位电流、和马达转子位置中的至少一个。3. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器构造为从所述马达操作数据生成作为相邻马达相位的相位电流和转子位置的函数的恒定扭矩值。4. 根据权利要求3所述的设备，其中，所述控制器构造为生成与每个恒定扭矩值相关联的最小功率值并且将所述最小功率值提供在查阅表中。5. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器构造为生成马达操作数据查阅表，其中，每个马达操作数据查阅表包括一批恒定扭矩值和给定转子位置的对应相位电流。6. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器构造为，针对与每个预定转子位置相对应的一批预定转子位置，给一批预定电流组合处的相邻马达相位供能，并且从所述静态负载单元接收每个所述预定电流组合的合成静态扭矩。7. 根据权利要求6所述的设备，其中，所述控制器构造为，针对每个预定转子位置和预定第一马达相位电流，使额外的马达相位电流或者额外的相位电流的任何适当的组合发生变化。8. 根据权利要求6所述的设备，其中，所述控制器构造为从所述合成静态扭矩生成扭矩值，并且绘制每个预定转子位置的相关联的相位电流组合和所述扭矩值以形成一批马达操作数据查阅表。9. 一种方法，其包括：将负载联接至可变磁阻马达的输出轴；在具有所述可变磁阻马达的所述输出轴上生成一批静态扭矩；调节所述可变磁阻马达的转子位置；以及使用控制器记录马达数据，所述马达数据包括所述可变磁阻马达的相邻相位的相位电流、静态扭矩值和转子位置。10. 根据权利要求9所述的方法，其中，针对所述一批静态扭矩中的每个静态扭矩值的相邻相位，记录一批相位电流组合。11. 根据权利要求9所述的方法，其中，针对一批转子位置中的每个转子位置，生成一批静态扭矩。12. 根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：使用所述控制器来绘制每个转子位置的相应相位电流组合和所述一批静态扭矩以形成数据查阅表。13. 根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：使用所述控制器来给处于一批预定转...

【专利技术属性】
技术研发人员：JT穆拉，N斯皮克，A高利克，J克里什纳萨米，
申请(专利权)人：布鲁克斯自动化公司，
类型：发明
国别省市：美国;US