用于控制平面驱动系统的方法以及平面驱动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于控制平面驱动系统(200)的方法(100)，所述方法包括：在关联生成步骤(101)中生成位置关联函数(205)；在动子磁场确定步骤(103)中，对于所述动子(400)相对于所述定子模块(300)的位置，由磁场传感器(501)来测量所述动子磁场(402)的多个测量值；在测量值分析步骤(105)中，将所述位置关联函数(205)应用于所述多个磁场传感器(501)对所述动子磁场(402)的所述多个测量值上；以及，在位置确定步骤(107)中，基于由所述多个磁场传感器(501)测量的所述动子磁场的测量值并且基于所述位置关联函数(205)的关联来确定所述动子(400)相对于所述定子模块(300)的位置。本发明专利技术还涉及一种平面驱动系统(200)。还涉及一种平面驱动系统(200)。还涉及一种平面驱动系统(200)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制平面驱动系统的方法以及平面驱动系统


[0001]本专利技术涉及一种用于控制平面驱动系统的方法和一种平面驱动系统，所述平面驱动系统被配置为实施所述用于控制平面驱动系统的方法。
[0002]本专利申请要求欧洲专利申请EP 20 167 764.8的优先权，其公开内容通过引用结合在本文中。

技术介绍

[0003]平面驱动系统尤其可以用在自动化技术中，尤其制造技术、处理技术和过程技术中。借助于平面驱动系统可以在至少两个线性独立的方向上移动或定位设备或机器的可移动元件。平面驱动系统可以包括永磁性的电磁平面电机，该平面电动机具有平面定子和在定子上在至少两个方向上可移动的动子。

技术实现思路

[0004]由此，在永磁性的电磁平面电机中，驱动力被施加到动子上，使得被电流流过的导体与磁体组件的驱动磁体磁性相互作用。本专利技术尤其涉及平面驱动系统的设计方案，其中平面电机的驱动磁体被布置在动子处并且平面电机的被电流流过的导体被布置在位置固定地布置的平面定子中。
[0005]在此类的驱动系统中，动子至少包括用于在第一方向上驱动动子的第一磁体单元以及用于在与第一方向线性独立的、例如与第一方向正交的第二方向上驱动动子的第二磁体单元。平面定子至少包括一组第一可通电导体以及一组第二可通电导体，所述第一可通电导体与第一磁体单元的磁体磁性相互作用，以便在第一方向上驱动动子，所述第二可通电导体与第二磁体单元的磁体磁性相互作用，以便在第二方向上驱动动子。第一组和第二组导体一般可以彼此独立地通电，以便能够彼此独立地使动子在第一方向和第二方向上移动。如果第一组和第二组的导体自身可以至少部分彼此独立地通电，则在定子上可以同时彼此独立地移动多个动子。
[0006]文件WO 2013/059934 A1、WO 2015/017933 A1、WO 2015/179962 A1、WO 2015/184553 A1、WO 2015/188281 A1、WO 2017/004716 A1分别描述了平面驱动系统(位移装置)，所述平面驱动系统包括电磁平面电机，所述电磁平面电机带有永磁性的动子和包括多个可通电导体的定子。
[0007]为了控制平面驱动系统的动子，重要的是可以确定动子相对于平面驱动系统的定子模块或者多个定子模块的位置。为此，每一个定子模块具有至少一个传感器模块，所述传感器模块带有多个磁场传感器，所述磁场传感器被配置为检测动子的磁场，由此可以实现确定动子相对于相应传感器模块或相对于相应定子模块的位置。动子位置的这种确定越精确，平面驱动系统的控制就可以越精确地进行。
[0008]因此本专利技术的目的是提供一种用于控制平面驱动系统的方法，所述方法由于改进的动子位置确定而可以实现对动子的改进且更精确的控制。本专利技术的另一个目的是提供一
种平面驱动系统，所述平面驱动系统被配置为实施本专利技术的方法。
[0009]这些目的通过根据独立权利要求所述的一种用于控制平面驱动系统的方法和一种平面驱动系统来实现。优选的实施方式在从属权利要求中给出。
[0010]根据本专利技术的一个方面提供了一种用于控制平面驱动系统的方法，其中所述平面驱动系统至少包括控制单元、定子模块和动子，其中所述定子模块被配置为用于生成定子磁场以便电控制所述动子，其中所述动子具有用于生成动子磁场的磁体组件，其中通过所述定子磁场和所述动子磁场能够实现在所述动子与所述定子模块之间的磁耦合，其中所述定子模块包括带有多个磁场传感器的传感器模块以便确定所述动子的位置，其中所述磁场传感器在所述定子模块处以二维排列进行布置，并且其中每个磁场传感器被配置为对于在所述二维排列中的空间范围来确定所述动子磁场，所述方法包括：
[0011]在关联生成步骤中生成位置关联函数，其中所述位置关联函数被配置为将所述传感器模块500的多个磁场传感器501对所述动子磁场402的多个测量值与所述动子相对于所述定子模块的位置进行关联；
[0012]在动子磁场确定步骤中，对于所述动子相对于所述定子模块的位置，由磁场传感器来测量所述动子磁场的多个测量值；
[0013]在测量值分析步骤中，将所述位置关联函数应用于所述磁场传感器对所述动子磁场的所述多个测量值上；以及
[0014]在位置确定步骤中，通过所述位置关联函数确定所述动子相对于所述定子模块的位置。
[0015]由此实现了以下技术优点：可以提供一种有效且高效的方法来控制平面驱动系统，其中可以实现准确确定动子相对于定子模块的位置。
[0016]经由所述位置关联函数可以生成在所述动子相对于所述定子模块的位置与所述动子磁场的测量值之间的关联，所述测量值由所述定子模块的传感器模块的多个磁场传感器对于动子相对于定子模块的相应位置测量。经由所述动子相对于所述定子模块的位置与对于相应位置由所述传感器模块的多个磁场传感器测量的所述动子磁场的测量值之间的关联可以唯一地确定，对于所述动子相对于所述定子模块的一特定位置，所述传感器模块的特定的多个磁场传感器测量了所述动子磁场的哪些测量值。
[0017]相反，对于由所述传感器模块的对应磁场传感器测量的所述动子磁场的多个测量值，可以确定所述动子相对于所述定子模块的位置。通过由所述传感器模块的所选择的磁场传感器对应地测量所述动子磁场的多个测量值并且通过将所述位置关联函数应用于由所述多个磁场传感器测量的所述动子磁场的测量值上，可以通过所述位置关联函数在考虑到用于测量所述多个测量值的相应磁场传感器的排列的情况下将在所述定子模块处的所述动子模块的测量值与所述动子相对于所述定子模块的位置进行关联。由此可以基于相应动子磁场的多个测量值来实现准确的位置确定。
[0018]在本申请的意义上，关联是在所述动子相对于所述定子模块的位置与由所述传感器模块的多个磁场传感器检测的所述动子磁场的测量值之间的唯一关系。所述多个磁场传感器可以包括所述传感器模块的所有磁场传感器。替代地，所述多个磁场传感器可以包括所述传感器模块的磁场传感器的总数中的一个子集。对于所述动子相对于所述定子模块的不同位置，尤其可以包括在记录所述动子磁场的测量值的所述多个磁场传感器中的不同的
磁场传感器。
[0019]在本申请的意义上，所述位置关联函数是一个模块，所述模块包括或者生成在所述动子相对于所述定子模块的位置与由相应的多个磁场传感器对所述动子磁场的测量值之间的关联。所述位置关联函数可以为经对应地训练的人工神经网络。
[0020]替代地，所述位置关联函数可以为数学函数，相应的关联被整合在所述函数中并且所述函数被配置为根据所述测量值分析步骤将所述动子磁场的所测量的测量值与所述动子磁场的相应的位置进行关联。
[0021]在本申请的意义上，磁场传感器为霍尔传感器并且尤其可以被设计为一维、二维或三维的霍尔传感器。
[0022]在本申请的意义上，所述动子磁场的测量值为一维、二维或三维的霍尔传感器的测量值并且可以与此对应地为所述动子磁场的一维、二维或三维值并且包括所述动子磁场关于一个、两个或三个空间方向的分量。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制平面驱动系统(200)的方法(100)，其中所述平面驱动系统(200)至少包括控制单元(201)、定子模块(300)和动子(400)，其中所述定子模块(300)被配置为用于生成定子磁场以便电控制所述动子(400)，其中所述动子(400)具有用于生成动子磁场(402)的磁体组件(401)，其中通过所述定子磁场和所述动子磁场(402)能够实现在所述动子(400)与所述定子模块(300)之间的磁耦合，其中所述定子模块(300)包括带有多个磁场传感器(501)的传感器模块(500)以便确定所述动子(400)的位置，其中所述磁场传感器(501)在所述定子模块(300)处以二维排列进行布置，并且其中每个磁场传感器(501)被配置为对于在所述二维排列中的空间范围来确定所述动子磁场(402)，所述方法包括：在关联生成步骤(101)中生成位置关联函数(205)，其中所述位置关联函数(205)被配置为将所述传感器模块(500)的多个磁场传感器501对所述动子磁场(402)的多个测量值与所述动子(400)相对于所述定子模块(300)的位置进行关联；在动子磁场确定步骤(103)中，对于所述动子(400)相对于所述定子模块(300)的位置，由所述传感器模块(500)的磁场传感器(501)来测量所述动子磁场(402)的多个测量值；在测量值分析步骤(105)中，将所述位置关联函数应用于所述传感器模块(500)的磁场传感器(501)对所述动子磁场(402)的所述多个测量值上；以及在位置确定步骤(107)中，通过所述位置关联函数(205)确定所述动子(400)相对于所述定子模块(300)的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述关联生成步骤(101)包括：在动子磁场探测步骤(109)中，由磁场测量组件(600)测量所述动子磁场(402)的多个测量值，其中通过所述动子磁场(402)的所述多个测量值来确定所述动子磁场(402)的三维探测；以及在传感器值确定步骤(111)中，对于所述动子(400)相对于所述定子模块(300)的多个位置，基于所述动子磁场(402)的所述三维探测，对于所述传感器模块(500)的多个磁场传感器(501)来确定所述动子磁场(402)的多个值，其中对于所述动子(400)相对于所述定子模块(300)的所述多个位置中的每一个位置，根据所述动子磁场(402)的所述三维探测将所述传感器模块(500)的所述多个磁场传感器(501)中的每一个磁场传感器(501)与所述动子磁场(402)的值进行关联。3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述动子磁场探测步骤(109)中，所述动子磁场(402)的所述三维探测通过所述动子磁场(402)的分立测量点的三维排列来实现。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述磁场测量组件(600)能够在三个空间维度上移动并且包括独立的磁场传感器单元(601)和/或磁场传感器单元(601)的一维排列和/或磁场传感器单元(601)的二维排列和/或磁场传感器单元(601)的三维排列，并且其中所述分立测量点的三维排列通过能够在三个空间维度上移动的所述磁场传感器组件(600)的所述磁场传感器单元(601)的测量来实现。5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中所述动子磁场(402)的三维探测包括对所述分立测量点的三维排列的模型描述，并且其中所述模型描述包括对所述分立测量点的三维排列的内插。6.根据以上权利要求之一所述的方法，其中所述动子磁场确定步骤(103)包括：在磁场传感器选择步骤(115)中，从所述传感器模块(500)的所述磁场传感器(501)中
选择磁场传感器(501)以便确定所述动子磁场(402)，其中所述传感器磁场的确定受限于所选择的磁场传感器(501)。7.根据以上权利要求之一所述的方法(100)，其中所述位置关联函数(205)被形成为人工神经网络，所述方法还包括：在训练步骤(113)中，对于所述传感器模块(500)的所述多个磁场传感器(501)，以在所述传感器值确定步骤(111)中对于所述动子(400)相对于所述定子模块(300)的所述多个位置确定的所述动子磁场(402)的值来训练所述神经网络，其中通过所述训练，所述神经网络被配置为，基于在所述传感器值确定步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：基尔，
申请(专利权)人：倍福自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：