CN107769512B - 具有磁性位置确定以及数据传输设备的运动设备 - Google Patents

具有磁性位置确定以及数据传输设备的运动设备 Download PDF

Info

Publication number
CN107769512B
CN107769512B CN201710696792.4A CN201710696792A CN107769512B CN 107769512 B CN107769512 B CN 107769512B CN 201710696792 A CN201710696792 A CN 201710696792A CN 107769512 B CN107769512 B CN 107769512B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic field
movable body
stator
generating device
permanent magnet
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
CN201710696792.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107769512A (zh
Inventor
D.赛茨
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN107769512A publication Critical patent/CN107769512A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107769512B publication Critical patent/CN107769512B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种运动设备,该运动设备具有定子和至少一个相对于所述定子能运动的本体,其中,所述定子具有运动表面,其中,所述能运动的本体与所述运动表面相邻地被布置,其中,所述定子设有至少一个永磁体,其中,所述定子具有多个第一磁场传感器,所述第一磁场传感器被如此分散地布置在所述运动表面的区域中,使得在所述能运动的本体相对于所述定子的每个位置中,所述至少一个永磁体的磁场利用至少一个第一磁场传感器是能够测量的。根据本发明,所述能运动的本体具有至少一个第一磁场生成设备,该第一磁场生成设备被如此布置在所述至少一个永磁体旁边,使得所述第一磁场生成设备的磁场利用至少一个第一磁场传感器是能够测量的。

Description

具有磁性位置确定以及数据传输设备的运动设备
技术领域
本发明涉及一种运动设备以及一种用于其运行的方法。
背景技术
从US 2016/0161288 A1中已知一种运动设备,该运动设备以平面线形马达的形式被构造,其中,仅仅定子而不是能运动的本体,被通电,该能运动的本体设有永磁体。所述定子具有平坦的运动表面,其中,所述能运动的本体尤其能够在相对于所述定子的两个彼此垂直的、平移的自由度中沿着所述运动表面运动。所述能运动的本体相对于所述定子的位置借助多个第一磁场传感器被确定,所述第一磁场传感器被卡锁式地、分散地布置到所述运动表面上方。所述第一磁场传感器测量在所述能运动的本体处的所述永磁体的磁场,其中,多个第一磁场传感器总是独立于所述能运动的本体的位置地存在,所述多个第一磁场传感器位于在所述能运动的本体处的所述永磁体的场区域中。
发明内容
本发明的优点在于,信息从能运动的本体朝向定子是能够传输的。所述信息例如能够是相关的能运动的本体的明确的识别号。运动设备特别简单和成本低廉地被构造,因为本来就存在的第一磁场传感器被用于数据传输。
所述能运动的本体具有至少一个第一磁场生成设备,该第一磁场生成设备被如此在所述至少一个永磁体旁边布置,使得所述第一磁场生成设备的磁场利用至少一个第一磁场传感器是能够测量的。可选地,所述定子固定或者能运动地被支承。优选地,所述能运动的本体具有相对于所述定子的六个运动自由度,其中,最优选地,它能够仅仅通过磁力以在所述运动表面上方小的距离保持在悬浮中。所述运动表面优选平坦地被构造。优选地,所述能运动的本体比所述定子小,其中,最优选地,它仅仅在所述运动表面的侧边缘之内是能够运动的。所述第一磁场传感器例如是霍尔传感器、GMR-传感器、MEMS-传感器或者检测磁通密度的其它传感器。优选地,静止的和/或缓慢变化的磁场利用所述第一磁场传感器是能够测量的。
优选地,所述至少一个永磁体具有强的磁场,其中,例如,它被构造为钕-磁体,尤其被构造为钕-铁-硼磁体。与此相比,所述第一磁场生成设备的所述磁场通常更弱。通常,所述第一磁场传感器测量这两个磁场的叠加,其中,所提到的部分的相对布置决定哪个磁场分量如何强地被影响。优选地,所述第一磁场生成设备的所述磁场比所述至少一个永磁体的磁场具有更高的频率,该永磁体的磁场仅仅由于所述能运动的本体的运动而变化。因此,第一个提到的磁场分量能够容易地从所述第一磁场传感器的所述磁场信号中被过滤掉。于是,尤其所述第一磁场生成设备的磁场是能够测量的,当所述第一磁场传感器的分辨能力如此大,使得在前述过滤之后也存在磁场信号时,该磁场信号实现了信息的传输。所述第一磁场传感器优选栅格状或者矩阵状分散地被布置在运动表面的区域中。
在下文中,本发明的有利的改型方案和改进方案被说明。
能够设置的是,所述第一磁场生成设备具有至少一个第一线圈,该第一线圈如此在所述至少一个永磁体旁边布置,使得所述至少一个第一线圈的磁场利用至少一个第一磁场传感器是能够测量的。通过对所述第一线圈的适当通电能够产生磁场,利用该磁场,信息是能够传输的。
能够设置的是,所述第一磁场传感器被如此分散地布置在所述运动表面的区域中,使得在所述能运动的本体相对于所述定子的每个位置中,所述第一磁场生成设备的所述磁场利用至少一个第一磁场传感器是能够测量的。由此,确保了:所提到的数据传输在所述能运动的本体的每个位置中都是可能的。优选地,所述第二磁场生成设备比在所述能运动的本体处的所述永磁体更小地被构造。
能够设置的是,所述定子具有多个细长的第二线圈,其中,所述第二线圈包括多个第一和多个第二线路部段,其中,所述第一线路部段在第一轴线的方向上延伸,其中,所述第二线路部段在不同于所述第一轴线的第二轴线的方向上延伸,其中,所述能运动的本体包括至少两个永磁体系统,其中,每个永磁体系统在配属的第三轴线的方向上具有周期性变化的磁化方向,其中,存在至少两个不同的第三轴线,其中,至少一个放大器被设置,电流利用该放大器能够被如此供给至所述第一和/或所述第二线路部段中,使得所述能运动的本体相对于所述定子运动,其中,所述第一磁场传感器被如此分散地布置在所述运动表面的区域中,使得在所述能运动的本体相对于所述定子的每个位置中,对于每个永磁体系统存在至少一个第一磁场传感器,相关磁场利用该第一磁场传感器是能够测量的。与之相应地,所述能运动的本体以平面线性马达的方式被驱动,如同例如它从US 2016/0161288 A1或者US 9 202 719 B2中是已知的。那里所使用的永磁体系统特别好地适用于与本发明一起使用,由于在定子处存在区域,永磁场在所述区域中是弱的,使得所述永磁场微弱地干扰数据传输。所述第一和所述第二轴线优选平行于所述运动表面地被布置。优选地,所述永磁体系统分别以海尔贝克阵列(Halbach-Array)的形式被构造,其中,最强的磁场最优选地被布置在所述能运动的本体面向所述运动表面的侧上。所述第一和所述第二线路部段优选被布置在不同的层中,所述层平行于所述运动表面、相叠置地被布置在所述定子中。
能够设置的是,所述永磁体系统限定自由空间,其中,至少一个第一磁场生成设备被布置在所述自由空间之内。这样的能运动的本体需要特别小的结构空间。此外,所述永磁场在所提到的自由空间中是近似恒定的。
能够设置的是,所述第一运动表面被第一盖罩部构成,该第一盖罩部由金属制成,其中,所述第一磁场传感器以及期望时所述第二线圈被所述第一盖罩部覆盖。优选地,所述第一盖罩部具有恒定的厚度,其中,它尤其以板材的形式被构造。所提到的金属优选是非磁性的、尤其是非铁磁性的。所提到的金属例如为非磁性的不锈钢。
第二盖罩部能够被设置在所述能运动的本体处,该第二盖罩部类似于所述第一盖罩部地被构造,其中,所述第二盖罩部覆盖所述至少一个永磁体和所述至少一个第一磁场生成设备。
能够设置的是,所述第一磁场传感器与位置确定设备连接,以便将磁场信号传输至所述位置确定设备,所述磁场信号能够被所述第一磁场传感器输出,其中,所述位置确定设备被如此设置,使得在使用所述磁场信号的情况下,所述能运动的本体相对于所述定子的所述位置是能够确定的。由此,已经提及的位置确定以简单的方式被实现。
能够设置的是,所述至少一个能运动的本体分别具有配属的调制设备,该调制设备与所述第一磁场生成设备连接,其中,所述调制设备被如此设置,使得借助所述第一磁场生成设备能够生成磁性交变场,待传输的信息被调制在该磁性交变场上。由此,已经提及的信息传输或者数据传输以简单的方式被实现。
能够设置的是,所述第一磁场传感器与解调设备连接,该解调设备被如此设置,使得所述待传输的信息通过解调从所述第一磁场传感器的所述磁场信号中是能够获取的。由此,已经提及的信息传输或者数据传输以简单的方式被实现。
能够设置的是,至少一个能运动的本体分别具有配属的能量供给设备,其中,所述第一磁场生成设备和/或所述调制设备与所述能量供给设备连接。如上面已经提及的,本发明首先对于能运动的本体被设想,该能运动的本体在驱动的范畴中未被供给电流。然而,通过所述能量供给设备,能量在所述定子上是可供使用的。所述能量供给设备能够是电池,该电池优选是能够再充电的。电容器也能够被设置,该电容器具有特别高的容量。此外,能够设想的是,感应地将能量从所述定子传输至所述能运动的本体上。在此,优选使用已经提及的第一和/第二线路部段。
多个第一磁场生成设备能够被设置,所述多个第一磁场生成设备如此彼此间隔地被布置,使得它们的磁场能够被不同的第一磁场传感器测量。由此,以空间复用方法的方式,用于数据传输的多个通道被提供,使得能够达到的数据传输速度是高的。所述不同的通道的、可能的、相互的影响优选通过适当的评估算法被计算出来。
能够设置的是,所述定子具有至少一个第二个磁场生成设备,其中,所述能运动的本体具有至少一个第二磁场传感器,该第二磁场传感器通过所述能运动的本体的运动能够被带入至第二磁场生成设备的场区域中。由此,从所述定子至所述能运动的本体的信息传输被实现。在最简单的情况下,这种数据传输仅仅在所述能运动的本体的特定位置中是可能的。能够设想的是,提供如此多的第二磁场生成设备,使得所提到的数据传输在所述能运动的本体的每个位置中都是可能的。优选地,所述第二磁场生成设备类似于所述第一磁场生成设备地被构造,也就是说,包括信号调制。优选地,所述第二磁场传感器类似于所述第一磁场传感器地被构造,也就是说,包括信号调制地。能够设想的是,将所述第一线圈作为第二磁场生成设备使用。
此外,对于用于运行根据本发明的运动设备的方法要求保护,其中,磁性交变场借助所述第一磁场生成设备被生成,该磁性交变场的频率小于100kHz,并且,优选小于10kHz。如已经提及的那样,优选具有第一和/或第二盖罩部的所述运动设备被使用,该盖罩部由金属制成。就所提出的频率而言,所述磁性交变场仅仅些微地通过在所述第一或者所述第二盖罩部中的涡流(Wirbelströme)被衰减。
能够设置的是,为所述磁性交变场调制待传输的信息。相应的调制例如能够是振幅调制、频率调制、相位调制或者它们的任意组合,例如QAM(正交振幅调制)。所述待传输的信息优选是所述能运动的本体的识别号,其中,优选存在多个能运动的本体,明确的识别号被分别配属于所述多个能运动的本体。
应当理解,在不脱离本发明的框架的情况下,上面提到的以及下面还要阐述的特征不仅在分别说明的组合中,而且在其它的组合中或者以单独的形式都是能够使用的。
附图说明
在下文中,本发明参考所附上的附图被更详细地阐述。附图示出:
图1 根据本发明的运动设备的粗略示意性的侧视图;
图2 根据图1的运动设备的粗略示意性的俯视图;
图3 从定子出发能运动的本体的粗略示意图;以及
图4 第二线圈的粗略示意性的俯视图。
附图标记列表
10 运动设备
11 第一轴线
12 第二轴线
13 第三轴线
20 定子
21 运动表面
22 第二线圈
23 第一线路部段
24 第二线路部段
25 放大器
26 基体
27 第一盖罩部
28 第二磁场生成设备
29 第一线圈的连接端子
30 过滤设备
31 位置确定设备
32 解调设备
33 控制设备
34 第一磁场传感器
34a 在永磁体系统的磁场中的第一磁场传感器
34b 在第一磁场生成设备的磁场中的第一磁场传感器
34c 在能运动的本体之外的第一磁场传感器
35 磁场信号
36 第一磁场传感器的连接端子
40 能运动的本体
41 底板
42 第二盖罩部
43 第一磁场生成设备
44 第一线圈
46 能量供给设备
47 第二磁场传感器
50 永磁体
51 永磁体系统
52 磁化方向
53 自由空间。
具体实施方式
图1示出根据本发明的运动设备10的粗略示意性的侧视图。运动设备10包括定子20和相对于定子20能运动的本体40。定子20具有运动表面21,该运动表面当前平坦地被构造,其中,该运动表面由第一盖罩部27构成。在运行中,能运动的本体40优选通过电磁力以至运动表面21的小的距离保持在悬浮中。在此,非必要的是:能运动的本体必须位于运动表面21上方,如在图1中所示。运动设备10更确切地说能够布置在每个任意的旋转位置中。当前,能运动的本体40具有总共六个运动自由度,即三个平移的和三个旋转的。
定子20总体上以具有恒定厚度的平板的形式被构造,该平板的最上层形成第一盖罩部27。第一盖罩部27以金属板材的形式被构造,该金属板材具有恒定的厚度。所提到的金属优选是非铁磁性的,其中,例如使用非磁性的不锈钢。多个第一磁场传感器34被布置在第一盖罩部27之下。如在图2中所示,第一磁场传感器34栅格状或者矩阵状分散地被布置在运动表面21的区域中,使得多个第一磁场传感器34总是独立于能运动的本体40的位置地位于能运动的本体40的区域中。第一磁场传感器34粗略简化地作为正方形被示出,所述正方形设有不同的填充部。未填充的第一磁场传感器34c在能运动的本体40旁边。它们最多测量第二线圈(在图4中的附图标记22)的磁场。阴影标注的第一磁场传感器34a位于在能运动的本体40处的永磁体50的磁场的区域中。所述阴影标注的第一磁场传感器的磁场信号35被使用在位置确定设备31中,以便确定能运动的本体40相对于定子20的位置。用点标注的第一磁场传感器34b位于在第一磁场生成设备43(在能运动的本体40处)的磁场的区域中。所述用点标注的第一磁场传感器的磁场信号35被使用在解调设备32中,以便将信息从能运动的本体40传输至定子20。为了也实现在相反方向上的信息传输,第二磁场传感器47被设置在能运动的本体40处,该第二磁场传感器类似于第一磁场传感器34地被构造。第二磁场生成设备28被设置在定子20处,该第二磁场生成设备类似于第一磁场生成设备43地被构造。替代地能够设想的是:将第二线圈22作为第二磁场生成设备使用。当前,从定子20至能运动的本体40的数据传输是可能的,只有当能运动的本体40被如此布置,使得第二磁场传感器47位于第二磁场生成设备28的上方时。但是,也能够设想的是:使用多个栅格状布置的第二磁场生成设备28,使得从定子20至能运动的本体40的数据传输在能运动的本体40的每个位置中都是可能的。
第一和第二线路部段23;24被布置在第一磁场传感器34下方,所述第一和第二线路部段参考图4被更详细地阐述。在此,所提到的线路部段23;24被相互叠置地布置在多个层中,所述层彼此电绝缘。在此,两个或者多个层能够被设置,所述层通过金属化通孔如此彼此连接,使得产生所期望的线圈布局。定子20具有板状的基体26,该基体承载上面所阐述的部件,其中,它赋予定子20所期望的稳定性。
当前,能运动的本体40以工件载体的方式被构造,在该工件载体上例如(未示出的)工件能够在生产设备中被运输。能运动的本体40具有底板41,该底板具有恒定的厚度,其中,该底板具有例如正方形的轮廓(Umriss)。多个永磁体50被紧固、尤其是被粘附在底板41的底部,所述多个永磁体形成多个永磁体系统51,所述多个永磁体系统参照图3更详细地阐述。已经提及的第一磁场生成设备43被布置在永磁体系统51之间,该第一磁场生成设备包括例如第一线圈(在图3中的附图标记44)。永磁体50和第一磁场生成设备43优选如此彼此间隔地被布置,使得它们的磁场尽可能小的彼此影响。在此,优选充分利用的是:在图3中示出的、永磁体50的布局在中心具有近似恒定的磁场。
优选地,永磁体50、第一磁场生成设备43和第二磁场传感器47被第二盖罩部42覆盖,该第二盖罩部类似于第一盖罩部27地被构造,其中,它尤其具有平坦的表面,该表面与运动表面21相对。
第一磁场传感器34通过(未示出的)连接线路与过滤设备30连接36。在那里,第一磁场传感器34的磁场信号35尤其经受高通滤波和低通滤波(Hoch- undTiefpassfilterung),其中,其它过滤器能够被应用,以便抑制信号干扰。低频的信号部分被输送给位置确定设备31,以便确定能运动的本体40相对于定子20的位置。在所述位置确定时,除其他外充分利用的是:永磁体50生成一种强的磁场,使得所有以所述工件载体的尺寸在最强的磁场信号35旁边的磁场信号35能够不被考虑。能运动的本体40的位置由剩余的、被过滤的磁场信号35计算出来,该位置与永磁体50在对应于图3的能运动的本体40之内的公开布局是兼容的(kompatibel)。这种位置被传输至控制设备33,该控制设备再次计算出在第二线圈22中的电流,所述电流是必需的,以便使能运动的本体40运动至所期望的位置中。
此外,从能运动的本体40的、目前已知的位置中得出,哪些第一磁场传感器34b被布置在第一磁场生成设备43的磁场中。所述第一磁场传感器的磁场信号35在解调设备32中被继续加工,其中,它优选在过滤设备30中事先被高通滤波,以便将永磁体50的干扰影响最小化。
第一磁场生成设备43与第一调制设备连接,该第一调制设备被布置在能运动的本体40处。利用调制设备,待传输的信息被调制到第一磁场生成设备43的磁性交变场上。所述待传输的信息例如是能运动的本体40的明确的识别号,使得利用定子20能够使用多个能运动的本体,所述多个能运动的本体能够参考所提到的识别号被控制设备33清楚地彼此区分。相应的调制例如能够是振幅调制、频率调制、相位调制或者它们的任意组合。优选地,调制设备产生相应地调制的交流电压,该交流电压借助放大器被供给至第一线圈(在图3中的附图标记44)中。这种交流电压的频率优选地小于100kHz,并且,最优选地小于10 kHz地被选择,以便相应的磁性交变场通过在第一和第二盖罩部27;42中的涡流被尽可能小地衰减。应当理解,在如此低的频率时,只有小的数据传输率是能够达到的,所述数据传输率然而远远足以用于上面所提及的识别号的传输。此外,要指出的是,如此的低频率的磁性交变场能够利用第一磁场传感器34特别好地被测量,所述第一磁场传感器也被用于位置确定。这些被如此设计,使得尤其是静止的磁场是能够测量的,其中,例如霍尔传感器、GMR-传感器或者MEMS-传感器被使用。相反,在其它感应式数据传输设备中所使用的线圈在本发明的框架中不能作为第一磁场传感器被使用,因为永磁体50的、在很大程度上静止的磁场利用线圈是不能够测量的。
解调设备32被如此构造,使得它能够再次反向进行在调制设备中所进行的调制,以便从磁场信号35中获取所述待传输的信息。解调设备32与控制设备33连接,以便传输所述待传输的信息、尤其是能运动的本体40的识别号。
出于电能供给的目的,第一数据传输设备43和调制设备以及期望第二磁场传感器47与能量供给设备46连接,该能量供给设备例如能够被实施为能够再次充电的电池。
图2示出根据图1的运动设备10的粗略示意性的俯视图。当前,运动设备10具有第一和第二轴线11;12,所述轴线定义平移的主要运动方向,在所述主要运动方向上,沿着运动表面21的长的运动路径是可能的。当前,第一和第二轴线11;12彼此垂直地对准。在此,要注意的是,其它布局也是能够设想的,所述布置尤其在US 9 202 719 B2中被描述。US 9202 719 B2的全部内容被引用,并且,成为本申请的内容。
第一磁场传感器34栅格状分散地被布置在运动表面21的区域上方,其中,相应的栅格平行于第一以及第二轴线11;12地取向。所述栅格在第一和第二轴11;12的方向上具有相同的第一分隔5。第一磁场传感器34粗略简化地作为正方形被示出,其中,所述正方形的填充物如在图1中那样说明第一磁场传感器34a;34b;34c相对于能运动的本体40的位置。
能运动的本体40的底板41的外部廓例如被正方形地构造。当前,在底板41的下侧总共布置有四个永磁体系统51,所述永磁体系统分别矩形地被构造,其中,它们环状地彼此相邻,使得在中心产生正方形的自由空间53。永磁体系统51分别平行于相应配属的第三轴线13地取向,其中,当前存在两个第三轴线13。它们在能运动的本体40的所示出的位置中与第一和第二轴线11;12重合。在此,要注意的是,能运动的本体40通过对第二线圈(在图4中的附图标记22)的适当的通电能够围绕轴线旋转,该轴线垂直于图2的绘图平面地取向,使得第三轴线13不再与第一和第二轴线11;12重合。两个第三轴线13彼此垂直地取向。
第一磁场生成设备43被布置在已经提及的自由空间53中。在图2中能够看出的是,利用34b标记的、用点标注的第一磁场传感器基本上仅仅被布置在第一磁场生成设备43的磁场中。利用34a标记的、阴影标注的第一磁场传感器基本上仅仅被布置在第一永磁体系统51的磁场中。在此,要注意的是,永磁体系统51的场在自由空间53中相对较弱。
图3示出从定子出发能运动的本体40的粗略示意图。磁场系统51例如由单个的、棒状的永磁体50构成,所述永磁体50被粘在底板41上。永磁体50分别具有磁化反向,该磁化方向利用箭头图标52被说明,该磁化方向在配属的第一轴线11的方向上周期性地改变。磁化方向52相应于已知的、线性的海尔贝克阵列被选择,使得磁场系统51分别在面向所述定子的侧上具有最强的磁场。各个永磁体50以恒定的、矩形的截面形状横向于配属的第三轴线13地延伸。绘制在图3中的、永磁体50的尺寸被指出,所述尺寸从第二分隔λ出发而被选择。相应的尺寸被如此选择,使得配属于第三轴线13的所有磁化方向52周期性地继续(fortsetzen),即使它们被配属给不同的永磁体系统51。应当理解,各个永磁体系统51或者所有永磁体系统51也能够由一块来制造,该块具有类似的磁化。
第一磁场生成设备43的、已经提及的第一线圈44被布置在已经提及的自由空间53中。出于简化的原因,这个线圈仅仅利用一个绕组环绕(Windungsumlauf)被示出,其中,它优选地具有多个绕组环绕。
图4示出第二线圈22的粗略示意性的俯视图。第二线圈22包括多个第一线路部段23,所述第一线路部段平行于第一轴线11地延伸,其中,它们均匀分散地沿着第二轴线12被布置。通过对第一线路部段23的适当的通电,能运动的本体能够沿着第二轴线12运动。此外,第二线圈包括多个第二线路部段24,所述第二线路部段平行于第二轴线12地延伸,其中,它们均匀分散地沿着第二轴线12被布置。通过对第二线路部段24的适当的通电,能运动的本体能够沿着第一轴线11运动。在它们的端部处,第一或者第二线路部段23;24如此连接,从而产生第二线圈22。在图4中,为了简单起见,第二线圈22仅仅利用一个绕组环绕被示出,其中,它们实际上具有多个绕组环绕。在图4中,单纯示例性地关于第一和第二轴线11;12分别示出第一线圈22的三相布局,其中,其它数目的相位也是能够设想的。线路部段23;24的布线能够借助适当的(未示出的)开关设备在运行中动态地被改变,尤其是以便将必需的放大器25的数目最小化。
所有的第一线圈44分别具有两个连接端子29,它们通过所述连接端子与放大器25连接。放大器25与已经提及的控制设备33连接,该控制设备如此操控放大器25,使得电流被供给至第一和第二线路部段23;24中,所述电流对于所述能运动的本体所期望的运动是必需的。

Claims (13)

1.运动设备(10),该运动设备具有定子(20)和至少一个相对于所述定子(20)能运动的本体(40),其中,所述定子(20)具有运动表面(21),其中,所述能运动的本体(40)与所述运动表面(21)相邻地布置,其中,所述能运动的本体(40)配设有至少一个永磁体(50),
其中,所述定子(20)具有多个第一磁场传感器(34),所述第一磁场传感器被如此分散地布置在所述运动表面(21)的区域中,使得在所述能运动的本体(40)相对于所述定子(20)的每个位置中,所述至少一个永磁体(50)的磁场利用至少一个第一磁场传感器(34)是能够测量的,
所述能运动的本体(40)具有至少一个第一磁场生成设备(43),该第一磁场生成设备如此在所述至少一个永磁体(50)旁边布置,使得所述第一磁场生成设备(43)的磁场利用至少一个第一磁场传感器(34)是能够测量的,
其特征在于,所述至少一个能运动的本体(40)分别具有配属的调制设备,该调制设备与所述第一磁场生成设备(43)连接,其中,所述调制设备被如此设置,使得磁性交变场借助所述第一磁场生成设备(43)是能够生成的,待传输的信息被调制在该磁性交变场上。
2.根据权利要求1所述的运动设备,
其中,所述第一磁场生成设备(43)具有至少一个第一线圈(44),该第一线圈如此在所述至少一个永磁体(50)旁边布置,使得所述至少一个第一线圈(44)的磁场利用至少一个第一磁场传感器(34)是能够测量的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的运动设备,
其中,所述第一磁场传感器(34)被如此分散地布置在所述运动表面(21)的区域中,使得在所述能运动的本体(40)相对于所述定子(20)的每个位置中,所述第一磁场生成设备(43)的所述磁场利用至少一个第一磁场传感器(34)是能够测量的。
4.根据权利要求1所述的运动设备,
其中,所述定子(20)具有多个细长的第二线圈(22),其中,所述第二线圈(22)包括多个第一和多个第二线路部段(23;24),其中,所述第一线路部段(23)在第一轴线(11)的方向上延伸,其中,所述第二线路部段(24)在不同于所述第一轴线(11)的第二轴线(12)的方向上延伸,
其中,所述能运动的本体(40)包括至少两个永磁体系统(51),其中,每个永磁体系统(51)在配属的第三轴线(13)的方向上具有周期性变化的磁化方向(52),其中,存在至少两个不同的第三轴线(13),
其中,至少一个放大器(25)被设置,电流利用该放大器能够被如此供给至所述第一和/或所述第二线路部段(23;24)中,使得所述能运动的本体(40)相对于所述定子(20)运动,
其中,所述第一磁场传感器(34)被如此分散地布置在所述运动表面(21)的区域中,使得在所述能运动的本体(40)相对于所述定子(20)的每个位置中,对于每个永磁体系统(51)存在至少一个第一磁场传感器(34),相关磁场利用该第一磁场传感器是能够测量的。
5.根据权利要求4所述的运动设备,
其中,所述永磁体系统(51)限定自由空间(53),其中,至少一个第一磁场生成设备(43)被布置在所述自由空间(53)之内。
6.根据权利要求4所述的运动设备,
其中,所述运动表面(21)由第一盖罩部(27)构成,该第一盖罩部由金属制成,其中,所述第一磁场传感器(34)以及期望时所述第二线圈(22)被所述第一盖罩部(27)覆盖。
7.根据权利要求1所述的运动设备,
其中,所述第一磁场传感器(34)与位置确定设备(31)连接,以便将磁场信号(35)传输至所述位置确定设备(31),所述磁场信号能够被所述第一磁场传感器(34)输出,其中,所述位置确定设备(31)被如此设置,使得在使用所述磁场信号(35)的情况下,所述能运动的本体(40)相对于所述定子(20)的所述位置是能够确定的。
8.根据权利要求1所述的运动设备,
其中,所述第一磁场传感器(34)与解调设备(32)连接,该解调设备被如此设置,使得所述待传输的信息通过解调从所述第一磁场传感器(34)的磁场信号(35)中是能够获取的。
9.根据权利要求1所述的运动设备,
其中,至少一个能运动的本体(40)分别具有配属的能量供给设备(46),其中,所述第一磁场生成设备(43)和/或所述调制设备与所述能量供给设备(46)连接。
10.根据权利要求1所述的运动设备,
其中,多个第一磁场生成设备(43)被设置,所述第一磁场生成设备被如此彼此间隔地布置,使得它们的磁场能够被不同的第一磁场传感器(34)测量。
11.根据权利要求1所述的运动设备,
其中,所述定子(20)具有至少一个第二磁场生成设备(28),其中,所述能运动的本体(40)具有至少一个第二磁场传感器(47),该第二磁场传感器通过所述能运动的本体(40)的运动能够被带入至第二磁场生成设备(28)的场区域中。
12.用于运行根据前述权利要求中任一项所述的运动设备的方法,
其中,借助所述第一磁场生成设备(43)生成磁性交变场,该磁性交变场的频率小于100kHz。
13.根据权利要求12所述的方法,
其中,为所述磁性交变场调制待传输的信息。
CN201710696792.4A 2016-08-16 2017-08-15 具有磁性位置确定以及数据传输设备的运动设备 Active CN107769512B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016215212.2A DE102016215212A1 (de) 2016-08-16 2016-08-16 Bewegungsvorrichtung mit magnetischer Positionsbestimmung und Datenübertragungsvorrichtung
DE102016215212.2 2016-08-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107769512A CN107769512A (zh) 2018-03-06
CN107769512B true CN107769512B (zh) 2020-11-10

Family

ID=59416575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710696792.4A Active CN107769512B (zh) 2016-08-16 2017-08-15 具有磁性位置确定以及数据传输设备的运动设备

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3285046B1 (zh)
CN (1) CN107769512B (zh)
DE (1) DE102016215212A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018209401A1 (de) * 2018-06-13 2019-12-19 Robert Bosch Gmbh Beförderungsvorrichtung mit Sicherheitsfunktion
DE102018209402A1 (de) * 2018-06-13 2019-12-19 Robert Bosch Gmbh Bewegungsvorrichtung mit entkoppelten Positionsreglern
US11575337B2 (en) 2018-10-13 2023-02-07 Planar Motor Incorporated. Systems and methods for identifying a magnetic mover
CN111490642B (zh) * 2019-01-29 2022-05-20 苏州隐冠半导体技术有限公司 一种基于霍尔效应传感器和平面电机的位移装置
CN109916287B (zh) * 2019-01-30 2020-11-27 西安维控自动化科技有限公司 一种基于磁感应的平面位移传感器、位移检测方法及系统
WO2020179636A1 (ja) * 2019-03-05 2020-09-10 株式会社村田製作所 位置検出装置および磁気センサ装置
EP3883103A1 (de) * 2020-03-19 2021-09-22 Beckhoff Automation GmbH Planarantriebssystem, verfahren zum betreiben eines planarantriebssystems und stator zum antreiben eines läufers
EP3883124A1 (de) * 2020-03-19 2021-09-22 Beckhoff Automation GmbH Verfahren zum steuern eines planarantriebssystems und planarantriebssystem
EP3926424A1 (de) * 2020-06-18 2021-12-22 Beckhoff Automation GmbH Verfahren zum betreiben eines planarantriebssystems und planarantriebssystem
EP3955436B1 (de) * 2020-08-14 2024-01-17 Schneider Electric Industries SAS Linearmotorsystem und betriebsverfahren für ein solches
DE102021130313A1 (de) * 2021-11-19 2023-05-25 Beckhoff Automation Gmbh Verfahren zum Betreiben eines linearen Antriebssystems und lineares Antriebssystem
CN117433400B (zh) * 2023-12-08 2024-04-30 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 移动dr的偏移测量方法、装置、电子产品和介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1483136A (zh) * 2000-11-30 2004-03-17 阿赛勒姆研究股份有限公司 用于高精度位置测量的改进线性变量差接变压器
CN105452812A (zh) * 2013-08-06 2016-03-30 不列颠哥伦比亚大学 移位装置以及用于检测和估计与其相关联的运动的方法和设备

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6144119A (en) * 1999-06-18 2000-11-07 Nikon Corporation Planar electric motor with dual coil and magnet arrays
US8058867B2 (en) * 2008-08-18 2011-11-15 Deere & Company System for determining the position of a movable member
KR20140084238A (ko) 2011-10-27 2014-07-04 더 유니버시티 오브 브리티쉬 콜롬비아 변위 장치 및 변위 장치의 제조, 사용 그리고 제어를 위한 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1483136A (zh) * 2000-11-30 2004-03-17 阿赛勒姆研究股份有限公司 用于高精度位置测量的改进线性变量差接变压器
CN105452812A (zh) * 2013-08-06 2016-03-30 不列颠哥伦比亚大学 移位装置以及用于检测和估计与其相关联的运动的方法和设备

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016215212A1 (de) 2018-02-22
CN107769512A (zh) 2018-03-06
EP3285046A1 (de) 2018-02-21
EP3285046B1 (de) 2019-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107769512B (zh) 具有磁性位置确定以及数据传输设备的运动设备
CN101501454B (zh) 用于检测机器的可动部件的位置的位置编码器和方法
Basak Permanent-magnet DC linear motors
KR102444618B1 (ko) 각이동센서를 포함한 베어링
KR102551010B1 (ko) 유도 이동센서
KR102551009B1 (ko) 유도 이동센서
CN102545429A (zh) 电机系统
KR102473453B1 (ko) 유도 이동센서
KR20160145664A (ko) 리니어 액추에이터에서 유도성 위치 감지
JP2009500637A (ja) 角度検出装置
CN103782134A (zh) 利用戈泽尔算法在差动变压器位移传感器中进行幅度估算
US7786685B2 (en) Linear motor and method for operating a linear motor
JP2010130740A (ja) マグネット可動型リニアモータ
CN106165271B (zh) 包括两个独立移动构件的线性电磁致动器
WO2008016198A1 (en) 3 axis thin film fluxgate
CN107004490B (zh) 用于使永磁体磁化的装置和方法
JP3873515B2 (ja) 位置検出装置
JP2014075965A5 (zh)
US11621592B2 (en) Translation unit for wireless power transfer
EP2955822A1 (en) Brushless motor
CN107112876B (zh) 线性电机
US10094340B2 (en) Sensor device for determining a displacement of a shaft
US8754643B2 (en) Coil design for miniaturized fluxgate sensors
CA2773835C (en) A device for detecting the axial position of a rotary shaft, and its application to a turbo-molecular pump
CN113358009B (zh) 混合位置传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant