CN103053092B - 用于向移动元件提供动力的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供用于向传输系统中的多个移动元件提供动力的系统和方法，其包括：追踪传输系统中的多个移动元件中的每一个的位置；以及基于多个移动元件中的每一个的位置选择性地操作提供给传输系统的动力系统，使得动力独立地传送给多个移动元件中的每一个。在另一实施例中，该系统和方法包括：适配多个移动元件以从用于沿传输系统驱动多个移动元件的驱动部件接收动力；以及控制驱动部件以向多个移动元件提供动力，并且特别是在移动元件移动时控制驱动部件以向多个移动元件提供动力。

Description

用于向移动元件提供动力的系统和方法

相关申请

本申请要求于2010年7月29日递交的美国临时专利申请No.61/368,875的优先权。

技术领域

本发明大体上涉及传输系统和方法，更具体而言涉及用于向传输系统中的移动元件提供动力的系统和方法。

背景技术

传输系统（包括传送带或卷动驱动输送机以及线性驱动输送机）的一个任务在于向正在移动或静止的移动元件/集装架提供动力而用作移动元件/集装架上的动力源。在移动元件/集装架上具有动力源可用于多种不同的处理、测试等。

动力源可通过使用电池提供给移动元件/集装架，然而电池可体积庞大且需要规律的充电。动力也可通过电缆提供，但这需要引导系统以在移动期间铺设电缆且可限制运动范围。

已作出使用电感动力向传输系统的移动元件/集装架提供动力的尝试。大多数传统的电感动力转移系统使用高频交流电流一级导体来提供沿一级导体延伸的电磁场以及用于电感能量转移的带有次级导体的提取单元。一级导体典型地平行于运动路径定位，从而一级导体与次级导体之间的空间本质上保持恒定。这样，典型的现有的电感动力转移系统：

·与任何提取单元的位置无关地沿整个运动路径放射电磁场；

·使用单个固定频率动力源为一级导体供应能量；

·需要智能提取单元来提供开关控制和/或可变动力输出；以及

·无意地联接在不期望的接收器上可导致对未受保护的电子设备的动力泄漏或损坏或者导致人身伤害、例如由能量转移加热的珠宝。

其他系统也可需要机载能量存储（例如电池），以在移动元件未充分地联接到动力源时的周期进行补偿。

因此，存在提高用于向传输/输送机系统提供动力的系统和方法的需求。

发明内容

在此根据一方面，提供一种用于向传输系统上的移动元件提供动力的系统，包括：多个移动元件，每个移动元件包括至少一个动力提取板；和至少一个轨道段，所述多个移动元件与所述轨道段相关联，所述轨道段包括：控制系统；所述多个移动元件移动所在的轨道；和由控制系统控制的轨道动力系统，其中控制系统和轨道动力系统被配置为使得控制系统控制轨道动力系统，以将动力独立地转移给所述多个移动元件中的每一个的动力提取板。

在特殊情况下，轨道动力系统可包括沿轨道布置的多个电磁线圈，动力提取板可包括电感板，并且控制系统可被配置为选择性地向线圈独立地提供能量，以将动力电感式地转移给所述多个移动元件中的每一个的电感板。

在另一情况下，控制系统可被配置为将动力独立地对所述多个移动元件中的每一个接通或关断。

在此根据另一方面，提供一种用于向传输系统中的多个移动元件提供动力的方法，该方法包括：追踪在传输系统中的所述多个移动元件中的每一个的位置；并且基于提供给所述移动元件的动力提取板的位置而选择性地操作提供给传输系统的动力系统，使得动力独立地转移给所述多个移动元件中的每一个。

在此根据又一方面，提供一种用于向传输系统上的移动元件提供动力的系统，该系统包括：至少一个移动元件，包括：移动元件驱动部件；和至少一个动力提取板；以及至少一个轨道段，所述移动元件与所述轨道段相关联，所述轨道段包括：控制系统；所述移动元件移动所在的轨道；和由控制系统控制的轨道驱动部件，其中移动元件驱动部件和轨道驱动部件包括驱动系统，并且其中控制系统和驱动系统被配置为使得控制系统控制轨道驱动部件，以使所述移动元件移动并将动力转移给动力提取板。

在特殊情况下，驱动系统可包括电磁驱动系统，轨道驱动部件可包括磁驱动的电动机，并且动力提取板为电感板。在该情况下，控制系统可响应每个移动元件相对于轨道的位置而改变电磁驱动系统的电磁场的调制频率。进一步，调制频率可被设定为在切断动力时较高、在提供动力时较低。特别是，较低的调制频率可在约0.5至10kHz的范围内。

在该情况的另一变型方案中，磁驱动的电动机可包括多个独立控制的电磁线圈，并且用于多个线圈的电磁场的调制频率可基于所述多个移动元件中的每一个相对于所述多个线圈的位置而独立地控制。

在此根据再一方面，提供一种用于向传输系统中的多个移动元件提供动力的方法，该方法包括：适配所述多个移动元件，以从用于沿传输系统驱动所述多个移动元件的驱动部件接收动力；以及控制驱动部件以向所述多个移动元件提供动力。

在特殊情况下，该方法可进一步包括：追踪在传输系统中的所述多个移动元件中的每一个的位置；以及基于所述移动元件的位置而选择性地操作驱动部件，使得动力独立地转移给所述多个移动元件中的每一个。

在此根据再一方面，提供一种使用在传输系统中的移动元件，该移动元件包括：适于从传输系统接收动力的多个动力提取板，其中所述多个动力提取板被提供为相对于所述移动元件的中心点间隔开。

在特殊情况下，所述多个动力提取板可包括一个或多个电感线圈，并且传输系统可包括用于驱动电感线圈以产生动力的电磁动力系统，其中所述一个或多个电感线圈的特性和所述多个动力提取板的数量基于所述移动元件上所需的动力量而确定。

总之，通过使用电感沿传输系统相对于移动元件上的提取（二级导体）元件独立地控制源（一级导体）元件而将动力独立地供应给移动元件，在此描述的实施例力图解决传统方法的至少某些问题。进一步，这些实施例包括：源元件被配置为将能量提供给移动元件以及将动力提供给移动元件。特别是，源文件提供电磁场，用于提供能量以使移动元件移动并提供交变电磁场以将动力转移给提取元件。例如，源可调制在一个频率用于动力转移，并调制在另一频率以关断动力转移并调节电磁场的其他特性以提供移动或使移动元件保持静止。

附图说明

本文所包含的附图例示出用于向传输系统中的移动元件提供能量的系统和方法的各个示例，并不致力于以任何方式限制所教导的范围。在附图中：

图1为传输系统、特别是模块式输送机系统的示意图；

图2为图1的模块式输送机系统的轨道段的透视图；

图3为图2的轨道段的分解图；

图4A和4B为图2的轨道段的移动元件的透视图；

图5为轨道段、移动元件和部分集装架的剖视图；

图6A和6B为用于控制图2的轨道段的示例性分配式控制结构的框图；

图7例示出模块式输送机的另一实施例，其中被提供动力的轨道段与包括卷动凸轮驱动系统的未被提供动力的轨道段一同使用；

图8例示出根据另一实施例的移动元件的透视图；

图9示出占空比为50%且调制频率为10kHz的平均电流的图示；

图10示出占空比为30%且调制频率为10kHz的平均电流的图示；

图11示出占空比为50%且调制频率为1kHz的平均电流的图示；

图12示出占空比为30%且调制频率为1kHz的平均电流的图示；

图13A至13D示出向移动元件提供动力的方法的示意图；并且

图14例示出关于图13的示意图的线性电动机的线圈。

具体实施方式

各个特定细节被论述以使在此描述的示例性实施例得到全面理解。然而，本领域普通技术人员将理解，在此描述的实施例可在没有这些特定细节的情况下实施。在其他情况下，已知的方法、过程和部件未被详细描述，以不会使在此描述的实施例难以理解。而且，本说明不应被视为以任何方式限制在此描述的实施例的范围，而是仅仅描述在此描述的各个实施例的实施。在此描述的实施例并不致力于限制于任何一个示例性实施例的特定细节或者阐述可共用于多个或所有示例性实施例的细节。申请人、发明人或所有人保留可在本文公开的任何实施例中具有的所有权利、例如在连续申请中所声明的实施例的权利，并且并不致力于通过本文件的公开内容向大众放弃、弃权或减弱任何这些实施例。

图1示出模块式输送机系统20的大体示意图，其将用于提供对系统的大体描述。应该理解，其他传输系统（例如使用半自动车辆等的系统）也可使用在此公开的实施例，并且用于向移动元件提供动力的系统和方法也可与其他适当的传输系统相同地作用。

系统20包括给料输送机25，其将集装架30传递给轨道段35。给料输送机25可例如为在现有技术中已知的传送带等。当集装架30到达给料站40时，这些集装架被检测到并通过保持机构45（例如门、锁等）保持在给料站40处。实际上，根据系统20的操作状态，多个集装架30可保持在给料站40处。安装在轨道段35上的移动元件50与给料站40处的集装架30接合，在从保持机构45释放之后，移动元件50将集装架30移动到集装架导轨50上，该集装架导轨与轨道段35相邻并以独立控制的方式将集装架30传输给工作站60。将理解，集装架30可包括某些装置（未示出），用于减少在集装架导轨55上的摩擦，从而允许移动元件50使集装架30移动。在工作站60，集装架30由移动元件50精确地定位，然后由在工作站60提供的锁定机构（未在图1中示出）保持在适当位置。工作站60典型地包括一装置（未示出），使得可在工件（未示出）（例如由集装架30承载的部件、装置等）上执行一次操作（例如提取、安置或其他操作）。当集装架30保持在工作站60处时，移动元件50可与集装架30脱离并自由移动且收集后续的集装架30，而另一移动元件50可返回以与工作站60处的集装架30连接。通过该方式，每个集装架30从工作站60到另一工作站60的移动通过多个移动元件50沿轨道段35移动而实现，每个移动元件50被独立地控制。

大体而言，每个集装架30然后可独立地且精确地移动/索引通过任意数量的工作站60（示出四个）并经过任意数量的轨道段35（示出两个）。

由轨道段35提供的模块和独立控制也使重装模块式输送机系统20变得容易，这是因为每个工作站60可被提供在沿轨道段35的任意点处并可基于该独立控制而非常简单地调节。进一步，该模块允许多个轨道段35被包括在一起，以提供对于特定过程所需大小的处理区域并提供调节所需布局的柔性。

图2例示出模块式输送机系统20的轨道段35。轨道段35具有一个或多个移动元件50（仅例示出一个），其被配置为沿轨道75行驶或行进并停止在沿轨道75定位的工作站处。轨道75包括框架80，其被配置为将移动元件50支撑在上导辊85和下导辊90上。轨道段35的一些操作原理更为详细地描述在关于珀尔帖效应的美国专利RE39,747中，其在此通过引用并入本文。

模块式输送机系统20可包括多个轨道段35，其为机械自包含式的，并快速和简单地彼此分离以本质上成为模块。在该实施例中，轨道段35安装在支架（未示出）上以彼此对齐并邻接，从而形成较长的轨道。为了成为模块，每个轨道段35优选容纳用于为轨道段35提供动力且控制该轨道段所需的所有电路。

图3例示出轨道段35的分解图。框架80容纳线性驱动机构95，其形成为具有多个嵌入线圈105的定子电枢100，多个嵌入线圈单独地受到激励，从而由定子电枢100产生的电感磁通量沿与待被控制的给定移动元件50正交的方向与该移动元件相邻，而不会显著地影响相邻的移动元件50。线圈105被布置为一序列单独的多相的绕组或线圈组，其中在每一组中的线圈重叠使得线圈中心间隔开。框架80还包括母线110，以向定子电枢100提供动力。用于移动每个移动元件50的起动力由磁动势（MMF）产生，该磁动势通过每个移动元件50和定子电枢100（即，通过由定子电枢100和移动元件50提供的对应磁通量对齐的趋势）产生。伺服控制系统（下文描述）使分离的独立的移动MMF能够沿每个移动元件50的轨道段35的长度产生，从而每个移动元件50可利用与任何其他移动元件50大体上无关的轨迹剖面被单独地控制。结构上，轨道段35可因此广义上被分类为具有多个移动元件50的移动磁体型线性无刷电动机。

图4A和4B例示出移动元件50的透视图，图5示出轨道段35、移动元件50和集装架30的剖视图。如图4A所示，每个移动元件50包括主体115，其容纳设置用于提供与轨道段35正交地定向的磁通量的一个或多个永磁体120。在图4A的示例性结构中，每个移动元件50的磁结构包括布置在交替的南北序列中的两个产生推力的永磁体120。永磁体120的材料可包括钕铁硼、铝镍钴合金和陶瓷（铁素体）基磁体，并大体上基于所需的气隙磁通密度和移动元件50的磁结构的物理尺寸而选择。

如图4A、4B和5所示，每个移动元件50具有沿轨道75的上导辊85和下导辊90行驶的上轮125和下轮130。在该特定实施例中，上轮125成一定角度以与成一定角度的上导辊80匹配，从而在移动元件50上提供向下的力并帮助防止移动元件50与轨道75分离。将理解，交替布置可提供相同的功能。移动元件50还设有防斜块135，其可与框架80相互作用以帮助防止移动元件50在出现碰撞等时倾斜。移动元件50还可包括静电刷145，其帮助消除任何形成的静电。

进一步如图4A和5可见，每个移动元件50包括延伸部150，编码条155安装到该延伸部上，该编码条可例如为光透射或反射条、磁条、其他类型的反馈系统等。延伸部150被配置为使得编码条155与编码器读头160相互作用，该编码器读头安装到从轨道75延伸的对应延伸部165上（见图5）。编码器读头160被配置为读取编码条155，无论其是否为光学的、磁的或其他方式的。编码条155和编码器读头160形成编码系统157。该相互接合的结构致力于保护编码系统157不受轨道75上的运输以及灰尘和其他残渣的影响。编码系统157使用在将在下文详细阐释的移动元件位置检测子系统中。就此而言，应该理解，通过将编码器读头160安置在轨道75上而不是移动元件50上，移动元件50不会以任何方式被拴住并因此其运动不会受到限制。

图6A为使用在输送机20中的示例性控制结构的框图。如图6A所示，输送机系统20包括控制整个输送机系统20的中心控制器200和用于使用在输送机系统20中的每个轨道段35的区段控制器205（示出四个区段控制器205）。如上所述，输送机系统20可由代表控制区域的多个模块式轨道段35形成，其由区段控制器205控制。中心控制器200可监视移动元件50（其优选具有唯一地址）的目的数据，并作为回报在移动元件50已经到达其目的地时接收确认消息。这样，中心控制器200可用于过程（即，制造线）控制。中心控制器200还可通过监视区段控制器205（例如通过参与到连续查询过程中）而提供监控诊断功能，以确定任何区段控制器205是否已经失效。还将理解，中心控制器200还可例如经由给料控制器207和出料控制器209提供对给料输送机25和出料输送机70的控制。

图6B为轨道段35的示例性控制系统210的框图。控制系统210包括区段控制器205，其例如经由输入/输出（I/O）或网络模块215连接到中心控制器200。在该实施例中，区段控制器205在点对点的通信网络中彼此连接，使得每个区段控制器205通过通信链路220连接到前面的和后面的区段控制器205。将理解，其他可替代的实施例可包括使用中心控制器200，其在区段控制器205等之间传送信息/数据。

区段控制器205还可经由例如输入/输出（I/O）或网络模块215连接到例如可编程逻辑控制器（PLC）（未示出）。PLC可向轨道段35提供制造线站处理指令，例如沿轨道75引导移动元件50的下一目的地，或者提供关于与工作站60相邻地停止的给定移动元件50的站特定运动指令。例如，典型的两轴站控制器或PLC可通过提供脉冲信号来操作，以使移动元件50沿轨道75的运动与沿水平轴运动的站末端执行器（未示出）等的运动同步，由此每个脉冲代表移动元件50的增量移动命令。将理解，直接连接到PLC减少带宽值，否则其需要通过中心控制器200传达该信息，由此显著消除对轨道段35的长度和处理能力的潜在限制。

如所示，每个区段控制器205连接到对应轨道段35中的定子电枢100和线圈105并独立地控制线圈105，以例如利用独立的轨迹或“移动”命令来控制相邻的移动元件50。

每个轨道段35还包括动力平衡电子件225，其可包括例如电流放大器、电流传感电路、温度传感器、电压传感器等。区段控制器205可周期性地查询动力平衡电子件225以获得由这些传感器提供的诊断数据。

每个区段控制器205还连接到位于轨道段35中的编码器读头160。区段控制器205用于实现闭环数字伺服控制系统，其通过解析位于轨道段35中的每个移动元件50的绝对位置来控制移动元件50的移动。区段控制器205使用移动元件位置反馈子系统，其将测量的移动元件位置数据供应给区段控制器205。参见图4A、4B和5，当给定移动元件50的编码条155移动经过给定的编码器读头160时，信号产生并致使区段控制器205根据编码条155的行进方向更新移动元件50的位置。区段控制器205提供处理以对编码器160采样，并解析每个移动元件50位于关联的轨道段35中的位置。大体而言，该处理在任意时间将任意给定的移动元件50的编码条155与仅一个编码器160关联，从而给定的移动元件50的绝对位置可基于关联的编码器（或更具体而言其读头160）的固定位置和编码条155相对于关联的编码器160的相对位置而计算得出。另外，当编码条155同时接合两个编码器160时，该处理转移或切换移动元件50从电流编码器160到相邻的接合的编码器160的关联或“所有权”。通过该方式，给定的移动元件50的位置可在中心区域上被连续追踪到。当移动元件50经过中心区域时发生相似的过程，而且相邻的区段控制器205产生数据结构以保持对给定移动元件50的位置的追踪，并且一旦切换完成，则移动元件50在（现在）先前的中心区域中的数据结构被删除。

作为一个示例，如果每英寸400线分级的编码条155移动通过给定的编码器读头160一英寸，则根据行进的方向，这种移动将导致关联的计数器改变+/-400。该类型的编码器读头160以及关联的编码条155在商业上例如可从美国的US Digital of Washington获得。编码条155可进一步包括增量编码器部分（未示出），其具有沿条错列的多个索引点，使得移动元件50可基于读取仅两个索引点而定位。

本领域技术人员将理解，编码器系统157可为光学的或可为其他可替代的系统。例如，无源的可读装置可为磁条，编码器读头可为对应的磁检测器。这种可替代实施例可提供非常良好的解析。

当处理如上所述的磁力的线性驱动系统时，可存在增加或移除移动元件50的一个问题。为了克服该问题，模块式轨道段可设有并不带有编码器或运动段的延伸部，例如约300-600mm（12-24英寸）长。为了移除或增加，移动元件50可相互移动到该延伸部段并移除或安置在该延伸部段上，并且被推回到被提供动力的轨道段上。

每个轨道段35或轨道段35的每个组合可设有机械和软件限制器，以防止移动元件50在轨道段35或轨道段35的组合的末端驶离。

由于模块式输送机系统20包括被提供动力的轨道段和机械式给料和出料输送机，操作站可提供在保护区之外，该保护区可提供用于较高的动力轨道段35，其提供独立的控制。这提高操作者的安全性。机械式给料和出料输送机的使用允许制造线上的区域之间的更为缓冲的柔性。例如，传统的输送机可安置在两个线性驱动区域之间，以允许在一个线性驱动区域出于任何原因而停止时更为便宜的缓冲。缓冲的适当使用可提供设备综合效率（OEE）。

该组合的模块式输送机系统20比传统的系统有利，因为集装架尺寸不受底盘节距限制，并且多个部件可设置在集装架上。在轨道段35上，每个移动元件50可独立地移动，以允许偏置在一个工作站60处，同时在另一工作站60处执行多个操作，并且在轨道段35内可以从所有侧完全到达该部件。进一步，由于精确地索引在轨道段35上，移动元件50可提供x轴移动，以提供与工作站60处的y和z轴装置的协调运动。

图7示出模块式轨道段35与机械输送机400一同使用的进一步的实施例。在该情况下，并非传统的传送带、而是机械输送机400包括提供给模块式轨道段35’的卷动凸轮405，该模块式轨道段具有已移除（或已关闭）的线性驱动器，称为无动力的轨道段35’。

图7的实施例的预定优点在于能够从非同步（被提供动力的轨道段）行进到同步（无动力的轨道段），而不会改变到不同的轨道系统。可以从非同步平滑地行进到同步（有时称为“连续运动”）并返回到非同步，或者以同步开始然后到非同步，所有都在单个模块式轨道环境中。将理解，轨道段35和35’的模块可以具有任何所需数量的一个接一个出现的驱动系统转换，以形成组装线等。

图8例示出移动元件650的另一实施例。类似于图4A、4B和5所示的移动元件50，每个移动元件650包括主体115，其容纳至少一个永磁体120。至少一个永磁体120提供与轨道段35正交地定向的磁通量。除非另外声明，移动元件650的其他元件也类似于移动元件50。

在图8所示的移动元件650的可替代实施例中，移动元件650设有至少一个动力提取板655。在一些情况下，动力提取板655可称为能量提取元件、电感提取元件或电感板。在当前的实施例中，使用动力的电感转移，并且在该情况下，提供从移动元件650的主体115伸出的两个电感板655。如图8所示，两个电感板655分别并入在移动元件650的一侧，并沿轨道段35的纵向方向与至少一个磁体120相邻。在该情况下，电感板655距移动元件650的中心线大致等距离。该布置可允许所提供的电感动力的平衡，如在下文进一步详细所述。将理解，也可使用多个电感板655。

电感板655包括至少一个电感提取线圈660。电感板655还包括一个活多个铁氧体磁心665。电感线圈的场是众所周知的，并且可根据所需的动力转移选择适当的线圈和/或铁氧体磁心布置。

如上所述，使用在本实施例中的线性电动机95允许单独地控制在传输系统的轨道段中的每个线性电动机线圈105（例如，每900mm段的18个线圈），例如见图3。该单独控制允许每个移动元件650由在移动元件650附近的线性电动机线圈105直接控制。在其附近并不具有移动元件650的线性电动机线圈105大体上被控制以不会产生显著的磁场。

该单独控制每个线性电动机线圈105与传统的磁线性电动机相反，其典型地将成组的线圈以串联/并联布置连接以减少一个或多个段，在该一个或多个段中，在单个段中的所有移动元件经历相同的起动力并因而基本上一起作为一组移动。在这些传统的系统中，最好是，在不同的段上典型地仅移动元件可独立地移动。

在本实施例中，线性电动机线圈105通常使用脉冲宽度调制（PWM）在较高的频率（例如20kHz）下驱动，以提供电磁场驱动移动元件650。使用调制的较高频率，使得当与线圈电感组合时，线性电动机线圈105产生具有相对较小AC波纹的大体上平缓的磁场。这有利于减少涡流损失，因为过量的磁波纹可导致移动元件的振动并难以精确地位置控制。

然而，为了能够提供电感动力转移，交变电磁场用于联接源线圈（在该实施例中即电动机线圈105）和提取线圈（在该情况下即提取线圈660）。如下文所述，通过将提取线圈660就安置在移动元件650的磁体120之前和之后，并减少在提取线圈660附近的电动机线圈105的PWM的频率，电感动力转移可在没有显著额外材料以及没有对位置控制系统显著影响的情况下执行。

由于使用线性电动机线圈105驱动移动元件650被设计为通过提供平缓的磁场和稳定的定位（例如，使用20kHz调制）最小化波纹，因此线性电动机线圈105的AC波纹分量大体上不足以将任何有用量的动力联接到提取线圈660。然而，通过将仅线性电动机线圈105的调制频率减小到低于提取线圈660（例如减小到约1kHz），场的AC波纹分量（即，变化的电磁分量）可增加，以允许适当水平的动力转移给移动元件650的提取线圈660。动力可在移动元件静止时提供给移动元件650，或者可用于帮助移动元件的移动。

图9至12例示出调制频率和脉冲宽度调制占空比的作用的图示。图9例示出调整为占空比为50%且调制频率为10kHz的电动机线圈。可看出，平均电流为零，存在小波纹电流。通过这种方式操作的电动机线圈（105）典型地不会影响移动元件650，因为平均电流为零（即，没有净电场，这意味着没有力并因此没有移动）和最小的波纹电流（即，没有动力电感）。

图10例示出占空比为30%且调制频率为10kHz的线圈。在该情况下，平均电流可看出在-4安培。在该情况下，将存在净磁场，并且移动元件650将相应移动。注意到，可使用占空比的整个范围，99%用于最大前向力，1%用于最大反向力。如在图9中，存在相似量级的小波纹电流。所产生的净磁场可仍然具有波纹分量，但将具有占主导的偏移值，其将向附近的移动元件施加加速力。类似于图9中的情况，安置在如图10所示那样产生的小波纹磁场中的提取线圈可具有可忽略的在其中电感出的电压。

图11和图12示出占空比分别为50%和30%且调制频率都为1kHz的线圈。在该调制频率下产生较大的波纹电流。在50%的占空比下，所产生的净磁场具有显著的交变（波纹）分量，但平均电流保持为零。在该磁场中的提取线圈可具有在其中电感出的交变电压，但平均磁场（加速力）可保持在近似零。在30%的占空比下，所产生的净磁场具有占主导的偏移值以及显著的交变（波纹）分量。偏移值对附近的移动元件650产生加速力。如上，安置在该磁场中的提取线圈可具有在其中电感出的交变电压。因此，较低调制频率的使用可向提取线圈提供动力，同时限制对移动元件的位置稳定性或移动产生影响。

较高和较低频率的选择取决于变量，包括例如电动机电感、集装架气隙、提取电感和线圈驱动电子件。对于一些情况，当仅使移动元件650移动时，PWM频率范围可在10至30kHz之间。在其他情况下，标定PWM频率范围可在20至22kHz之间，而对于特殊情况，21.5kHz可为适当的。当由于在较高频率下对移动的稍微平缓的控制而不提供动力时，可使用但不需要这些频率范围。关于动力转移（其也可涉及移动），0.5至10kHz的示例范围可为有利的。在其他情况下，所使用的范围可在4至6kHz之间，对于特殊情况，5.375kHz可为适当的。

当移动元件650沿轨道段35移动时，控制电子件（控制系统）205控制线性电动机线圈105的操作，以移动和定位移动元件650并向移动元件650提供动力。特别是，控制电子件205控制哪个线性电动机线圈105应调制在减小的频率，从而动力连续转移给移动元件650。由于对线性电动机线圈105单独地控制，在其上或接近其的不具有移动元件650（或更具体而言提取线圈660）的线性电动机线圈105将产生小的AC或DC电磁场，并且在适当的情况下可关闭以节省动力。将理解，线性电动机线圈105也可仅用于向静止的移动元件650或向使用诸如图8所示的其他技术提高的移动元件650提供动力。

图13A至13D为使移动元件移动和向移动元件提供动力的示例的图示。在这些附图中，运动从左向右。线性电动机线圈105或这些线圈的在任意时间点在磁极700下方的部分可调制为减小用于将移动元件650保持在其希望的位置所需的力。

在图13A中，上面两条代表在两个不同时间的移动元件；在该附图中，移动元件650被示出从112.5mm移动到137.5mm。上面的条示出在移动元件650相对于下面的条前进25mm之后的移动元件650。左面和右面的提取线圈660标记为L和R，北磁极700标记为N，南磁极标记为S，移动元件中间的暗黑部分为物理间隙。图14A中的第三（最下面的）条代表线性电动机的电动机线圈105。图12示出电动机线圈105的细节图的图示。对于第三条，标记为0、1、2、3、4、5和6的电动机线圈105调制在最佳的频率，以提供起动力和/或动力转移。当线圈位于提取线圈L和R之前时，这些线圈被调制在较低的频率以允许动力产生。当线圈没有位于提取线圈L和R之前时，这些线圈被调制在较高的频率，用于最佳的起动力。图13B、13C和13D分别使用类似的布置。

在图13A中，对于下面的条在位置112.5mm处，线圈0、1、2、3和4被调制在较低的频率以允许动力转移和集装架移动。对于上面的条在位置137.5mm处，线圈0、1、3、4和5被调制在较低的频率以允许动力转移和集装架移动。在图13B中，对于上面的条在位置162.5mm处，线圈0、1、2、4和5被调制在较低的频率以允许动力转移和集装架移动。在以上示例中的所有其余的线圈被调制在高频率。图13C和13D是类似的且例示出即使在移动元件移动时动力依然可连续地提供给移动元件。

图14示出关于图13A至13D的图表的实际的电磁驱动器的细节。

向单独的移动元件650的动力转移可在任意时间在任意位置打开或关闭。为了关闭动力转移，该系统可例如将与提取线圈660相邻的线圈105切换到高频调制。类似地，该系统可例如通过将与提取线圈660相邻的线圈105返回到低频调制而将动力重新转移到移动元件650。总之，很明显对线圈105的独立的控制允许对提取线圈660的独立的控制。本领域技术人员还将理解，即使没有直接定位在线圈105上，提取线圈660可操作，即接收动力。

两个外部的提取线圈的组合和以上频率调制策略致力于允许在移动元件上可用接近恒定的电压，而与移动元件650的位置无关且不需要任何在集装架上的能量存储。通过提供适当的结构和调节频率，该系统致力于提供一致的动力转移以及一致的起动力和最小的抖动。

电动机线圈105在位于磁极700下方时产生定位力，并可基于需要移动元件650多快地改变其位置而调节占空比。50%的占空比可对应于空置，99%的占空比可为完全加速，1%的占空比可为完全反向加速。将理解，移动元件的移动可通过适当地调节占空比而在不同的频率下实现，这样可独立地提供使移动元件移动和向移动元件提供动力的能力。

与电感板655相邻定位的电动机线圈105向移动元件提供动力。在一个实施例中，约10瓦的动力可转移给移动元件650，而不会导致对位置控制的任何性能降低。在一些情况下，在电动机线圈105中可产生稍多的热。在确定待转移的动力量时，将理解，转移大量的动力可导致移动元件650的晃动和抖动，从而所转移的动力的总量可涉及系统接受位置精确度的损失和电动机线圈中的热损失的能力。将理解，根据传输系统的设计参数可提供10瓦左右的动力。进一步，由于单独地控制电动机线圈105，即使在传输系统的单个轨道段上，不同水平的动力可提供给单独的移动元件650。控制每个单独的移动元件的动力的能力在很多情况下可为有利的，例如在组装线内的不同站处存在不同动力需求的情况。

在另一实施例中，传输系统可为其中在特定轨道段上的所有移动元件不具有独立控制的传输系统。在该情况下，一旦移动元件已经到达其希望的位置，通过改变轨道段的脉冲宽度调制频率，可对移动元件发生动力转移。当移动元件650保持在适当位置时，这允许从电动机线圈105向移动元件650的动力转移。

当移动元件650保持在适当位置时，从动力转移接收的动力可使用在不同可能应用中。例如，动力可用于运行一个泵以产生真空和/或气压，其存储在密封腔中用于处理；照亮LED或其他类型的灯光；和/或动力回转式电动机、线性电动机、陶瓷电动机、线圈和其他电子装置。

本文所公开的实施例出于说明的目的具有一定程度的特殊性而不是限制。本领域技术人员将理解，在不脱离本申请的精神和范围的情况下可作出许多修改和变化。

所公开的实施例可代表为存储在机械可读介质（也称为计算机可读介质、处理器可读介质或具有嵌入其中的计算机可读程序代码的计算机可用介质）中的计算机程序产品。机械可读介质可为任何合适的有形的非临时介质，包括磁、光或电存储介质，包括磁盘、光盘只读存储器（CD-ROM）、存储设备（易失的或非易失的）、或类似的存储机构。机械可读介质可包含各种指令集、代码序列、配置信息或其他数据，其在被执行时使处理器根据所公开的实施例执行方法步骤。本领域普通技术人员将理解，用于执行所描述的实施例所需的其他指令和操作也可存储在机械可读介质上。存储在机械可读介质上的指令可由处理器或其他合适的处理设备执行，并可与电路接口以执行所描述的任务。

尽管以上描述提供一个或多个过程或装置的示例，但将理解的是其他过程或装置可在本公开内容的范围内。还将理解的是，可使用硬件或软件部件或其适当的组合实现这些过程和装置。软件可提供为在物理计算机介质等上的指令以在计算装置的处理器上执行。

Claims (11)

1.一种用于向传输系统上的移动元件提供动力的系统，包括：

多个移动元件，每个移动元件包括至少一个驱动部件和至少一个动力提取板；和

至少一个轨道，所述多个移动元件与所述轨道相关联，所述轨道包括：

控制系统；

所述多个移动元件移动所在的轨道部件；和

由控制系统控制的轨道动力系统，所述轨道动力系统包括多个电磁线圈；

其中控制系统和轨道动力系统被配置为使得控制系统控制所述多个电磁线圈，以：通过在驱动部件邻近于所述多个电磁线圈中的第一选择电磁线圈时对所述第一选择电磁线圈进行第一频率下的直流电压的脉宽调制和占空比调节而独立地控制所述多个移动元件中的每一个的运动和位置，并在动力提取板邻近于所述多个电磁线圈中的第二选择电磁线圈时对所述第二选择电磁线圈进行第二频率下的直流电压的脉宽调制和占空比调节而独立地控制将动力转移给所述多个移动元件中的每一个的所述至少一个动力提取板，以同时驱动所述移动元件和将动力转移到至少一个移动元件的至少一个动力提取板。

2.如权利要求1所述的系统，其中控制系统被配置为将动力独立地对所述多个移动元件中的每一个接通或关断。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述轨道动力系统包括电磁驱动系统，所述驱动部件包括磁驱动的电动机，并且动力提取板包括电感板。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述第一频率较高以切断动力、所述第二频率较低以提供动力。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述第二频率在0.5至10kHz的范围内。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个动力提取板被提供到所述移动元件以相对于所述移动元件的中心点间隔开，并包括基于所述移动元件的所需动力量而选择的一个或多个电感线圈。

7.一种用于向传输系统中的多个移动元件提供动力的方法，该方法包括：

追踪在传输系统中的所述多个移动元件中的每一个的位置；并且

基于提供给每个移动元件的动力提取板的位置而选择性地操作提供给传输系统的包括多个电磁线圈的动力系统，通过使被提供到所述多个电磁线圈中的邻近于所述动力提取板的所选择的电磁线圈的脉宽调制信号的频率从用于驱动所述移动元件的较高频率调节至将动力转移到与移动所述移动元件所不同的用途且同时也驱动所述移动元件的较低频率，使得动力直接且独立地转移给所述多个移动元件中的每一个。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述较低频率在0.5至10kHz的范围内，并被选择以产生足以将动力转移到所述移动元件的波纹电流。

9.一种用于向传输系统中的多个移动元件提供动力的方法，该方法包括：

适配所述多个移动元件，以从用于沿传输系统驱动所述多个移动元件的驱动部件接收动力，所述动力用于与驱动所述移动元件所不同的用途，其中，所述驱动部件包括多个电磁线圈，所述电磁线圈选择性地接收具有第一频率和预定占空比的脉宽调制直流电压以驱动所述多个移动元件；以及

通过选择性地将具有与所述第一频率不同的第二频率的脉宽调制直流电压提供到邻近于所选择的移动元件的电磁线圈，控制驱动部件驱动且同时将动力转移到所述多个移动元件的至少一个。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述第二频率低于所述第一频率。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述第二频率在0.5至10kHz的范围内，并被选择以产生足以将动力转移到所述移动元件的波纹电流。