KR20040095164A

KR20040095164A - 전자기 장치의 적응 이득 조정

Info

Publication number: KR20040095164A
Application number: KR1020040031272A
Authority: KR
Inventors: 신이-핑
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2003-05-05
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2004-11-12
Also published as: US20040223283A1; JP2004336992A; TW200501179A; US7046496B2

Abstract

본 발명은 적응 이득 조정을 이용하여 E-I 코어 전자기 장치 등의 전자기 장치를 조정 및 칼리브레이션하는 제어 시스템에 관한 것이다. 컨트롤러에는 입력 전류와 출력 힘이 제공되고, 이 컨트롤러는 입력 전류에 대한 출력 힘의 비율인 힘 이득 추정값을 나타내는 출력 신호를 제공한다.

Description

전자기 장치의 적응 이득 조정{ADAPTIVE GAIN ADJUSTMENT FOR ELECTROMAGNETIC DEVICES}

본 발명은 개괄적으로는 제어 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 전자기 장치의 조정 및 칼리브레이션에 관한 것이다.

전자기 장치는 잘 알려져 있다. 일례로서 E-I 코어 액츄에이터는 그것의 2개 메인 구성품 때문에 그렇게 이름붙여진 전자기 선형 모터의 한 종류이다. 첫번째 구성품인 E 코어는 절연된 전기 코일 권선이 그 중심 바 주위를 감고 전류원이 그 코일에 전류를 공급하는 문자 "E"를 닮은 형상을 가진 3-원통형 구조(three-barrel structure)이다. 그 코일을 통과하는 전류는 관련된 I 형상의 코어를 유인하는 전자기장을 생성한다. 그에 따라 전자기력이 E 코어와 I 코어 사이에 있는 갭의 폭 양단에 인가된다. 정전류가 코일에 공급될 때, 전자기장의 힘은 갭 거리가 변함에따라 변할 것이다. 이 힘의 변화를 종종 E-I 코어 시스템의 출력 힘 이득이라고 부른다.

E-I 코어 전자기 장치는 물체의 위치를 정밀 조정하는데 이용될 수 있다. 이와 다르게, 이를테면, 정밀 위치를 지정하기도 하는 양방향 음성 코일과 같은 E-I 코어 전자기 장치는 실질적으로 더 적은 전류를 이용하고 그에 따라 폐열 형태로 더 적은 에너지가 이용된다. E-I 코어 전자기 장치의 다른 이점은 정밀 이동 시에 진동이 저감된다는 것이다. 이를테면, 정밀 이동은 기계 가공(machining), 리소그래피 및 기타 정확한 공차 제조 응용 분야, 예컨대 반도체 산업에서 사용된 스텝퍼 및 스캐너 기계에 종종 필요하게 된다. 통상, 그 목적은 이를테면 3차원에서 샘플러 또는 워크 피스 스테이지의 정밀 조정을 제공하고자 함이다.

종래에는 기계적 조정을 통해 칼리브레이션 및 조정이 종종 행해졌으며, 그 기계적 조정은 특히 열적 또는 기타 영향에 기인하는 드리프트의 문제 때문에, 시간 소모적이며 비정밀하다고 알려져 있다. 이 두가지 면은 성능을 저하시키고 시스템 수율을 감소시키는데, 실제 칼리브레이션에는 시간을 요하기 때문이다. 따라서 이러한 시스템에서의 개선된 칼리브레이션 방법이 매우 필요하다.

E-I 코어 전자기 장치를 사용할 때, 출력 힘 이득은 정밀 기계의 위치 조정 구성품과 같이, 정밀 조정을 위해 장치를 칼리브레이션하는데 이용될 수 있다. 기계 구성품을 정밀하게 위치 지정하는 것은 출력 힘 이득이 E-I 코어 전자기 장치의 동작 시에 부품간(part-to-part) 진동, 기하학적 탑재 부정확 및 동적으로 변하는 갭 거리와 같은 영향으로 인해 변하기 때문에 어렵다. 갭 거리 측정을 통해, E-I코어 계산식을 출력 힘 이득을 모델링하는데 사용할 수 있다. 그러나 이 모델은 각 E-I 코어 전자기 장치마다 번거로운 수동 튜닝을 필요로 한다. 더욱이, 모델을 사용한다고 해도, 갭 거리의 범위가 클 경우에는 정밀 측정을 달성하기가 어렵다. 또한, 모델에 이용되는 수학식, 예컨대 힘 이득 모델식은 갭 거리 정보를 이용할 수 없거나, 모델링될 수 없는 요인으로 인해 출력 힘 이득이 변할 경우에는 효율적이지 못하다.

이에, 정밀 측정 및 조정을 위하여 전자기 장치의 출력 힘 이득을 모델링하는 개선된 방법이 필요하다. 또한, E-I 코어 전자기 장치의 출력 힘 이득을 칼리브레이션하는 개선된 방법이 필요하다.

본 발명의 실시예에 따른 시스템 및 방법은 전자기 장치용 컨트롤러를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨트롤러에는 입력 전류를 나타내는 데이터를 수신하도록 구성된 제1 입력 포트와, 출력 힘을 나타내는 데이터를 수신하도록 구성된 제2 입력 포트와, 입력 전류에 대한 출력 힘의 비율인 힘 이득 추정값을 나타내는 출력 신호를 제공하도록 구성된 출력 포트가 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, E-I 코어 전자기 장치에 전기적으로 결합된 컨트롤러에는, 입력 전류를 나타내는 데이터를 수신하도록 구성된 제1 입력 포트와, 출력 힘을 나타내는 데이터를 수신하도록 구성된 제2 입력 포트와, 입력 전류에 대한 출력 힘의 비율인 힘 이득 추정값을 생성하기 위한 프로세서와, 일정 힘 이득과 힘 이득 추정값의 비율에 기초해서 조정되는 전류를 나타내는 출력 신호를제공하도록 구성된 출력 포트가 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, E-I 코어 전자기 장치는, 이 장치에 전기적으로 결합되어 이 장치에서의 전류를 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하고, 이 컨트롤러는 힘 이득 추정값에 대한 일정 힘 이득의 비율로부터 조정값을 생성하며, 이 힘 이득 추정값은 출력 힘과 입력 전류의 비율이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전자기 장치의 E 코어를 포함하는 제1 어셈블리와, E 코어와 공조하며 E 코어와 인접하게 배치된 전자기 장치의 I 코어를 포함하는 제2 어셈블리와, 출력 힘 신호를 공급하도록 E 코어에 부착된 힘 센서를 포함하는 제3 어셈블리와, 전자기 장치에 결합되어 E 코어에서 전류를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 기기가 제공되고, 이 컨트롤러는 힘 이득 추정값에 대한 일정 힘 이득의 비율에 기초해서 전류를 제어한다.

이해하는 바와 같이, 전술한 개괄적인 설명과 이어지는 상세한 설명은 모두 예시적으로 설명하기 위한 것이며, 청구하는 것과 같이, 본 발명의 실시예를 제한하려는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 힘 센서가 탑재된 E-I 코어 전자기 장치를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 E-I 코어 힘 이득 추정 스킴의 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CMP 힘 제어 프로토타입을 도시하는 도면.

도 4는 갭 거리와 힘 이득 추정값의 시간 이력 그래프.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 적응 이득 조정 서보메커니즘이 도입된 CMP 힘 제어 루프의 블록도로서, 문제 해결을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이득 조정값과 갭 거리의 시간 이력 그래프.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 적응 이득 조정("AGA")을 도입하지 않은 3개의 갭 거리에서의 개방 루프 주파수 응답 그래프.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 AGA를 도입하지 않은 3개의 갭 거리에서의 폐루프 주파수 응답 그래프.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 AGA를 도입한 3개의 갭 거리에서의 개방 푸트 주파수 응답 그래프.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 AGA를 도입한 3개의 갭 거리에서의 폐루프 주파수 응답 그래프

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

110 : E 코어

120 : 코일

130 : I 코어

140 : 힘 센서

본 발명의 더 나은 이해를 돕기 위해 포함되는 첨부 도면은 본 명세서에 편입되어 그 일부를 구성한다. 이 도면들은 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 예시하며 본 발명의 원리를 설명하는데 도움이 된다.

이제 본 발명의 현재 양호한 실시예들을 상세하게 참조하기로 하며, 이 실시예들의 예는 첨부 도면에 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에서, E-I 전자기 장치의 적응 이득 조정("AGA")은 힘 이득 추정값을 이용하여 컨트롤러 출력을 실시간으로 조정한다. AGA는 수동 튜닝없이 시스템에 대하여 칼리브레이션과 조정 능력을 공급하는 제어 시스템에서의 스텝이다. AGA는 갭 거리 측정의 변화를 교정하여, 복잡한 모델을 불필요하게 하며, 갭 거리, 틸트각 또는 부품간 진동과 같은 상이한 조건 하에서 E-I 코어 전자기 장치에 정밀 제어를 제공한다. AGA는 또한 E-I 코어 전자기 장치의 출력 힘 이득을 칼리브레이션하기 위한 툴도 제공한다.

본 발명의 실시예들은, 예컨대 정밀한 힘과 이동 제어 응용 분야에서 사용되는 다양한 종류의 E-I 코어 전자기 장치와 관련해서 구현될 수 있다. E-I 코어 전자기 장치는 갭 양단에 전자기력을 인가함으로써 작동되며, 비접촉력 또는 위치 제어 장치일 수 있다. 비한정적인 예를 들어, 전형적인 구현으로서 CMP(Chemical Mechanical Polish)를 참조하여 설명하기로 한다. 당업자라면 이해하고 있겠지만, 본 발명의 실시예들은 리소그래피 시스템을 스캐닝할 때의 액츄에이터와 같이, 다른 종류의 E-I 코어 전자기 장치에 대해서도 구현될 수 있다.

도 1은 비접촉력 또는 위치 제어를 제공하는 전형적인 E-I 코어 전자기 장치를 도시하는 도면이다. 전형적인 E-I 코어 전자기 장치 셋업의 메인 구성품으로는 고정 E 코어(110), 코일(120), 가동 I 코어(130) 및 힘 센서(140)가 있다.

고정된 E 코어(110)는 코일과 함께 사용되는 것이라면 어떤 종류의 코어 재료일 수 있다. 일 실시예에서, E 코어(110)는 C 코일일 수도 있다. 다른 실시예에서, E 코어(110)는 5가닥의 코어일 수도 있다. 코일(120)는 순환 자기장을 생성하는 임의의 코일일 수 있다. I 코어(130)는 코일(120)에 의해 생성되어 축적된 힘에 응답할 수 있는 임의 종류의 금속 또는 기타 재료일 수 있다. 일 실시예에서, I 코어(130)는 구조에 연결될 수 있다.

힘 센서(140)는 제어 용도로 사용될 수 있다. 힘 센서(140)의 예로는 로드셀 또는 변형계와 같은 표준 접촉식 센서가 있으며, 이 표준 접촉식 센서는 종래 기술에서 잘 알려진 표준 힘 센서이다.

각 E-I 코어 전자기 장치는 E-I 코어 액츄에이터 설계와 관련된 힘 상수(c)를 갖는다. 입력 전류(I)가 코일(120)을 통과하여 흐른다. 이 전류는 고정 E 코어(110)와 가동 I 코어(120) 사이에 출력 힘(F)를 생성한다. 도 1에서, 갭 거리는 정밀하게 측정된 값(x)이다. 일부 실시예에서, 갭 거리 측정은 센서를 사용하여 이루어질 수 있다. f(x)는 E-I 코어 설계와 셋업의 기하학을 모델링한 갭 함수이다. 이상적인 평평한 표면에 E 코어와 I 코어가 동시에 있는 경우에, 갭 함수는 간단히f(x)=x ² 일 수 있다. 다른 설계 및 탑재 기하학에 맞게 다른 더 복잡한 갭 함수를 표현할 수 있다.

입력 전류 I, 힘 상수 c 및 E 코어와 I 코어간의 갭 거리 x를 이용해서, 출력 힘 F는 다음의 수학식 1과 같이 대개 추정된다.

그러나, 실제로 I 코어의 이동으로 인해 수학식 1에서 갭 거리의 변위를 추정하기는 어렵다. 또한, 수학식 모델에는 튜닝 및 검증이 필요하다.

출력 힘 이득은 갭 거리의 함수로서, 함수 G(x)로 나타낼 수 있다. 이산 시간 스텝 k에서의 갭 거리를 함수 x(k)로 나타낸다. 출력 힘 이득은 그래서 G(x(k))이며, 다음의 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.

k번째 시간 스텝에서, 힘 출력 F(k)은 출력 전류 I(k)을 이용하여, 이산 시간 도메인에서 다음의 수학식 3과 같이 재작성될 수 있다.

도 2는 힘 이득 추정값을 결정하는데 출력 힘 이득 G(x(k))을 어떻게 이용하는지 나타내고 있다. 힘 이득 추정값은 입력 전류 I(k)을 이용하여 입력 커맨드 u(k)를 생성하며, 이 입력 커맨드는 다음의 수학식에 의해 계산될 수 있다.

입력 전류 I(k)와 출력 힘 F(k)이 주어진다면, 힘 이득 G(x(k))은 다음의 수학식에 의해 직접 계산될 수 있다.

디지털 신호 I/O 루프가 1 시간 스텝 지연을 초래하기 때문에, k번째 시간 스텝에서의 힘 이득 추정값을 다음의 수학식으로 얻을 수 있다.

여기서, 별표 표시(*)는 이산 시간 컨벌루션 합을 의미하고, h(k)는 신호 잡음을 저감시키기 위해 신호 경로에 추가된 저역 통과 필터를 나타낸다.

힘 이득 추정값은 갭 거리 측정에 필요한 계산식을 경감시킨다. 이 힘 이득 추정값은 AGA 제어 스텝에 조정값으로서 편입되거나 각 E-I 코어 전자기 장치마다 칼리브레이션하기 위한 툴로서 단독 사용될 수 있다. 이해하는 바와 같이, 이 프로세스는 통상 마이크로프로세서(또는 마이크로컨트롤러)에 의해 수행되고, 이 마이크로프로세서는 적절하게 프로그램되어 E-I 전자기 장치를 제어하기 위한 목적에서 그러한 시스템에 통상 내장된다. 이 마이크로프로세서는 E-I 전자기 장치를 제어하는 통상의 피드백 루프의 부분일 수 있다. 물론, 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러가 반드시 그 기능을 수행할 필요는 없으며, 그 대신 이 프로세스는 이를테면 고정 배선된 회로 또는 기타 제어 회로에서 수행될 수 있다. 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러 외에 컴퓨터가 그 기능을 수행할 수도 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 응용 분야에서 다양한 종류의 E-I 코어 전자기 장치와 관련해서 구현될 수 있다. 비한정적인 예를 들어, CMP 응용 분야를 전형적인 구현으로서 참조하여 설명하기로 한다. 당업자라면 이해하겠지만, 본 발명의 실시예들은 다른 종류의 전자기 장치를 이용하거나, 리소그래피 시스템을 스캐닝할 때의 액츄에이터와 같이, 비접촉력 또는 위치 제어 장치가 적절한 다른 응용 분야에서 구현될 수 있다.

도 3은 CMP 힘 제어 프로토타입을 도시하고 있다. 이 프로토타입은 베이스(310), 원형 I 코어 링(320) 및 E 코어(330)을 포함한다. CMP는 원형 I 코어 링(320)을 이용하여 수동형 힘 로드(350)와 함께 베이스(310)에 가해진다. 일 실시예에서, 수동형 힘 로드(350)는 비정확한 기압력 로드일 수 있다. 동작 시에, 원형 I 코어 링(320)에는 연마 패드(370)가 부착되고, 연마 패드는 베이스(310) 위에서 회전한다. E 코어(330)는 원형 I 코어 링 위에 탑재된다. 이 E-I 코어 장치는 I 코어 링(32)을 회전시키는 데 인가된 수동형 힘 로드(350)을 제어하기 위해 이용된다. 불완전한 표면과, I 코어 링(320)의 진동으로 인해, 회전하는 I 코어 링은 갭 거리(340)를 동적으로 변화시키고 직접적으로 출력 힘 이득에 영향을 미친다. E 코어(330)는 매끄럽고 평평한 연마를 보장하기 위하여, 회전하는 I 코어 링(320) 상에서 연마 힘을 정밀하게 제어하는 데 이용될 수 있다. 적응 이득 조정은 갭 거리의 변화에도 일정한 인가된 힘을 보장하기 위하여 전류를 조정한다.

도 4는 CMP 프로토타입에서 E-I 코어의 동작시에 갭 거리와 힘 이득 추정값의 시간 이력 추이를 나타내는 그래프이다. 이 그래프는 E-I 코어 전자기 장치의 동작 시에 생성된 크게 변하는 힘의 문제를 도시하고 있다. 이러한 유형의 변화는 균일한 성능을 필요로 하는 설계에서 문제가 된다. 이 실시예에서, I 코어 링(320)의 회전 속도는 140RPM이고, 2암페어의 정전류가 E 코어(330)에 공급된다. 그래프는 갭 거리가 720㎛과 930㎛ 사이에서 변할 때의 힘 이득 추정값을 나타낸다. 힘 이득 추정값은 830㎛과 1200㎛ 사이에서 동적으로 변한다. 이러한 유형의 이득 변화는 출력 성능에 영향을 미치므로, 전통적인 시스템에서 이러한 이득 변화는 균일하며 최적 성능의 설계에 대하여 난제가 된다.

도 5는 AGA가 CMP 힘 제어 루프에서 어떻게 이용될 수 있는 지 도시하고 있다. 이 실시예는 힘 제어 루프에서 실시간 힘 이득 추정값(520)과 적응 이득 조정 블록(530)을 사용하는 단계를 포함한다. E-I 코어 전자기 장치는 일정 힘 이득 G₀을 측정으로써 프리셋 갭 거리에서 칼리브레이션한다. 일정 힘 이득 G₀에 기초해서, 피드백 컨트롤러 K(z)가 설계되고 최적화된다. 피드백 컨트롤러는 E-I 코어에 전기적으로 결합된다. 이 결합은 직접 이루어질 수 있거나, E-I 코어와 컨트롤러 사이에 다양한 구성품이 있을 수 있다. 동작 시에, 출력 힘 F(k)과 갭 장애(disturbance) w(k)로 인해, 갭 거리 x(k)가 동적으로 변하여 출력 힘 이득 G(x(k))이 생성되게 할 것이다. 조정이 없다면, 힘 이득 변화는 시스템 출력 성능을 저하시킬 것이다.

일정 힘 이득 G₀에 대한 경험적 셋업은 800㎛의 갭 거리에서 달성된다. 갭 거리가 800㎛보다 클 때, 실제 힘 이득 G(x(k))은 G₀보다 낮을 것으로 예상될 수 있고, 그 반대도 성립된다.

일 실시예에서, 적응 이득 조정 블록(530)은 힘 이득 변화를 보상하기 위하여 피드백 제어 시스템에 적용되어 실시간 컨트롤러 이득을 추적하고 조정한다. 실시간 힘 이득 추정 경로(540)는 실제 힘 이득 G(x(k))을 근사하기 위하여 힘 이득추정값을 생성하고, 적응 이득 조정 제어 블록으로부터을 보낸다.

적응 이득 조정 블록에서, 컨트롤러 이득은 일정 힘 이득 G₀과 힘 이득 추정값간의 비율로서 추정된다. 일 실시예에서, 이득 조정값은 시스템 안정도의 적정 범위 내에 구속될 수 있다. 힘 이득 추정값은 실제 힘 이득 G(x(k))를 상쇄시키려는 경향이 있어, 시스템으로 일정 힘 이득인 G₀이 시불변으로 작용하게 하여, 동작 시에 출력 성능을 보존한다.

일 실시예에서, 적응 이득 조정 블록(530)은 컨트롤러의 부분일 수 있다. 적응 이득 조정 블록(530)은 회로로, 펌웨어로 또는 적절하게 프로그램된 마이크로프로세서(또는 마이크로컨트롤러)로 구현될 수 있다.

도 6은 동작 시에 이득 조정과 갭 거리의 시간 이력의 경험적 결과의 그래프를 도시하고 있다. 이득 조정값은 힘 이득 추정값에 대한 일정 힘 이득 값의 비율이다. 이 그래프는 갭 거리의 변화에 따라 0.8㎜와 1.2㎜ 사이에서 이득 조정값이 어떻게 변동하는 지 나타내고 있다.

다른 실시예에서, 힘 이득 추정값은 자동 칼리브레이션에 이용될 수 있다. 전통적으로, 갭 거리 측정은 대개 일정 힘 이득 값을 결정하는데 필요하다. 여기서, 일정 힘 이득값은 힘 이득 추정값을 사용해서 추정될 수 있다. 갭 거리가 알려지지 않은 시스템의 경우에, 일정 힘 이득은 제어 루프를 한번 실행함으로써 계산될 수 있다. 제어 루프의 1회 실행으로, 힘 이득값이 결정될 수 있다. 이 힘 이득 추정값은 일정 힘 이득 값의 추정값이다.

다음의 예는 AGA 서보메커니즘 이용에 기인한 결과를 나타낼 것이다. 도 7은 3개의 상이한 프리셋 갭 거리, 0.5㎜, 0.9㎜ 및 1.3㎜에서, 컨트롤러 K(z) 설계가 동일한 CMP 힘 제어 시스템의 개방 루프 응답이다. 이 그래프는 힘 이득 변화에 기인하는 개방 루프 응답을 나타내고 있다. 도 8은 대응하는 폐쇄 루프 응답을 나타내고 있다. 이것은 또한 대역폭과 성능이 갭 거리 변화에 따라 실질적으로 변하는 것을 나타내고 있다. 이 예에서, 개별 컨트롤러 튜닝이 필요하다. AGA를 도입하여, 도 9는 3개의 상이한 갭 거리에서 이득 이동 현상이 없는 개방 루프 응답을 나타내고 있다. 도 10에 도시하는 대응하는 폐쇄 루프 응답은 또한, 개별 컨트롤러 튜닝 없이, 변하는 갭 거리와 무관한 균일한 대역폭과 성능을 나타내고 있다.

본 발명의 실시예 또는 특징들을 기능 블록으로서 나타내었지만, 당업자라면, 이들 양상들이 컨트롤러에서 구현되거나, 또는 메모리에 기억되거나 다른 형태의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 기억되거나 그러한 매체로부터 판독된 명령어를 통해 또는 회로에서 구현될 수 있음도 이해할 수 있을 것이다.

더욱이, 전술한 본 발명의 특징들과 실시예들은 다양한 환경에서 구현될 수 있다. 그러한 환경 및 관련된 응용은 본 발명의 다양한 프로세스와 동작을 수행하도록 특별히 구성될 수 있거나, 또는 필요한 기능성을 제공하도록 선택적으로 활성화되거나 재구성된 범용의 플랫폼을 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시한 전형적인 프로세스는 임의의 특정 컴퓨터 또는 기타 기기에 본래 관련되지 않으며, 이들 프로세스의 양상은 부품들의 적절한 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 범용의 기계들은 본 발명의 지침에 따라 작성된 프로그램과 함께 이용될 수 있고,또는 그것은 요구되는 방법 및 기술을 수행하기 위하여 특정 기기 또는 시스템을 구현하는데 보다 편리할 수 있다.

당업자들에게는 본 명세서에 기재한 전형적인 실시예의 설명 및 실시를 고려함으로써 본 발명의 다른 실시예들이 분명해질 것이다. 그러므로, 본 설명 및 예시들은 단지 예시적인 것으로만 간주되어야 하고, 본 발명의 진정한 범주 및 사상 및 다음의 청구범위 및 그 등가물의 범주에 의해서 정해질 것이다.

본 발명은 전자기 장치의 출력 힘 이득을 모델링하는 개선된 방법과 E-I 코어 전자기 장치의 출력 힘 이득을 칼리브레이션하는 개선된 방법을 제공하여, 정밀 측정 및 조정을 효율적이게 한다.

Claims

전자기 장치의 컨트롤러로서,

전자기 장치에서의 입력 전류를 나타내는 데이터를 수신하도록 구성된 제1 입력 포트와,

상기 전자기 장치의 출력 힘을 나타내는 데이터를 수신하도록 구성된 제2 입력 포트와,

상기 입력 전류에 대한 상기 출력 힘의 비율인 힘 이득 추정값을 나타내는 출력 신호를 제공하도록 구성된 출력 포트를 포함하는 컨트롤러.
제1항에 있어서, 상기 전자기 장치는 E-I 코어 전자기 장치인 것인 컨트롤러.
제1항에 있어서, 상기 힘 이득 추정값을 처리하기 위하여 저역 통과 필터를 더 포함하는 컨트롤러.
제1항에 있어서, 상기 힘 이득 추정값은 상기 전자기 장치에 대한 일정 힘 이득의 칼리브레이션 추정값인 것인 컨트롤러.
E-I 코어 전자기 장치에 전기적으로 결합된 컨트롤러로서,

전자기 장치에서의 입력 전류를 나타내는 데이터를 수신하도록 구성된 제1 입력 포트와,

전자기 장치의 출력 힘을 나타내는 데이터를 수신하도록 구성된 제2 입력 포트와,

상기 입력 전류에 대한 상기 출력 힘의 비율인 힘 이득 추정값을 생성하는 프로세서와,

일정 힘 이득과 상기 힘 이득 추정값의 비율에 기초해서 조정되는 전류를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 구성된 출력 포트를 포함하는 컨트롤러.
제5항에 있어서, 상기 힘 이득 추정값을 처리하기 위하여 저역 통과 필터를 더 포함하는 컨트롤러.
E-I 코어 전자기 시스템으로서,

상기 E-I 코어 전자기 장치에 전기적으로 결합되어 상기 E-I 전자기 장치에서의 전류를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,

상기 컨트롤러는 힘 이득 추정값에 대한 일정 힘 이득의 비율로부터 조정값을 생성하고,

상기 힘 이득 추정값은 출력 힘과 입력 전류의 비율인 것인 E-I 코어 전자기 시스템.
제7항에 있어서, 상기 힘 이득 추정값은 저역 통과 필터에서 추가 처리되는 것인 E-I 코어 전자기 시스템.
전자기 장치의 E 코어를 포함하는 제1 어셈블리와,

상기 E 코어와 공조하며 상기 E 코어 근처에 배치되는 전자기 장치의 I 코어를 포함하는 제2 어셈블리와,

상기 출력 힘 신호를 공급하기 위하여 상기 E 코어 또는 I 코어 중 적어도 하나에 부착된 힘 센서를 포함하는 제3 어셈블리와,

상기 전자기 장치에 결합하여 상기 E 코어에서의 전류를 제어하는 컨트롤러로서, 상기 힘 이득 추정값에 대한 일정 힘 이득의 비율에 기초해서 전류를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 기기.
제9항에 있어서, 상기 힘 이득 추정값은 입력 전류와 힘 출력의 비율에 기초하는 것인 기기.
E-I 코어 전자기 장치로부터 출력 힘의 불규칙을 조정하는 방법으로서,

출력 힘과 입력 전류의 비율인 힘 이득 추정값을 계산하는 단계와,

저역 통과 필터를 사용하여 상기 힘 이득 추정값을 처리하는 단계와,

상기 처리된 힘 이득 추정값에 기초해서, E-I 코어 전자기 장치에 제공된 전류를 조절하는 단계를 포함하는 불규칙 조정 방법.
적응 이득 조정 방법으로서,

입력 전류와 출력 힘의 비율인 힘 이득 추정값에 대한 힘 이득의 비율을 통해 조정값을 생성하는 단계와,

조정값을 상기 전류에 적용하는 단계를 포함하는 적응 이득 조정 방법.
E-I 코어 전자기 장치의 출력 힘을 동적으로 조정하는 방법으로서,

상기 E-I 코어 전자기 장치에 전류를 제공하여, 출력 힘을 생성하는 단계로서, 상기 출력 힘은 상기 E-I 코어 전자기 장치를 전류원으로 하는 전류량과의 함수인 것인 단계와,

힘 이득 추정값에 기초해서 상기 전류량을 조정하는 단계를 포함하는 조정 방법.
제13항에 있어서, 상기 힘 이득 추정값은 출력 힘과 입력 전류의 비율인 것인 조정 방법.
전자기 장치의 컨트롤러로서,

상기 전자기 장치에서의 입력 전류를 나타내는 데이터를 수신하는 수단과,

상기 전자기 장치의 출력 힘을 나타내는 데이터를 수신하는 수단과,

상기 입력 전류에 대한 상기 출력 힘의 비율인 힘 이득 추정값을 나타내는출력 신호를 제공하는 수단을 포함하는 컨트롤러.
제15항에 있어서, 상기 전자기 장치는 E-I 코어 전자기 장치인 것인 컨트롤러.
제15항에 있어서, 상기 힘 이득 추정값을 처리하기 위하여 저역 통과 필터를 더 포함하는 컨트롤러.
제15항에 있어서, 상기 힘 이득 추정값은 상기 E-I 전자기 장치에 대한 일정 힘 이득의 칼리브레이션 추정값인 것인 컨트롤러.
전자기 장치와,

컨트롤러를 포함하고,

상기 컨트롤러는,

상기 전자기 장치에서의 입력 전류를 나타내는 데이터를 수신하는 수단과,

상기 전자기 장치의 출력 힘을 나타내는 데이터를 수신하는 수단과,

상기 입력 전류에 대한 상기 출력 힘의 비율인 힘 이득 추정값을 생성하는 수단과,

상기 전자기 장치에서 일정 힘 이득과 상기 힘 이득 추정값의 비율에 기초해서 조정되는 전류를 조정하기 위한 출력 신호를 제공하는 수단을 구비하는 것인 시스템.
제19항에 있어서, 상기 힘 이득 추정값을 처리하기 위하여 저역 통과 필터를 더 포함하는 시스템.