TWI475783B - 將低複雜度無軸承電動機換向之方法及裝置 - Google Patents

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Description

將低複雜度無軸承電動機換向之方法及裝置
本發明係關於電磁軸承和電動機，尤其關於一種具有低繞組數的無軸承電動機
在使用電動機的某些應用中，材料必須在受控的清潔環境中進行處理，在這個環境中，微小的污染都可能導致嚴重的問題。在這些應用中，清潔度可能與生產格率直接相關，而生產率又可影響成本。其他電動機應用可能包括使用高腐蝕性氣體和高溫的不利環境下的加工步驟。接觸軸承式電動機可能會由於不利環境而發生磨損、產生微粒污染及最終發生故障。在發生故障之前，軸承也許會產生無法接受的振動和游動(跳動)。
1998年10月6日頒發的美國專利5,818,137揭示一個備有定子的整合磁性電動和懸浮系統，該系統具有提升轉子的永久磁體、穩定轉子徑向位置和傾斜方向的8個控制繞組和啟動轉子的驅動繞組。2004年3月16日頒發的美國專利6,707,200揭示備有整體式磁體軸承的旋轉磁性萬向接頭，它利用4個相同長度的線圈段，每個線圈段至少具有兩個相位。扭矩獨立應用于每個線圈段(或線圈段組，例如，就像在三相電動機中一樣)以達到目標轉動速度和目標徑向位置。2006年7月18日頒發的美國專利7,078,839揭示具有5個線圈段的無軸承不對稱步進電動機，其中每個線圈段都有3個相位。提供給各線圈的電流大小隨轉子中心的幾何離心 率而變化，並且不同的電磁體產生不同的磁力。由於磁力的不同，可以支撐轉子並提供幾何偏差補償。
揭示的實施例係關於的電動機換向方法，包括有效連接定子和電動機啟動部件，安排至少兩個與啟動部件相關的繞組，以及獨立控制該至少兩個繞組，以藉該至少兩個繞組驅動制動器及使其定中心。
在另一個實施例中，使電動機換向的裝置至少包括相對於電動機的啟動部件排列的兩個繞組和可獨立控制至少兩個繞組的換向電路，以藉該至少兩個繞組驅動啟動部件及使其定中心。
在另一個實施例中，電動機包括一個具有至少兩個獨立控制繞組的定子，有效連接定子的啟動部件以及與至少兩個繞組可通訊的連接之控制器(用以控制至少兩個繞組，以獨立驅動啟動部件及使其定中心)，其中，該至少兩個繞組係相對啟動部件排列，而該控制器係被程式化以控制該至少兩個繞組，以藉該至少兩個繞組驅動啟動部件及使其定中心。
在其他實施例中，基板處理裝置包括一個具有至少兩個獨立控制繞組的定子、有效連接定子的啟動部件以及與至少兩個繞組建立通訊連接的控制器(用以控制至少兩個繞組，以獨立驅動啟動部件及使其定中心)，其中，該至少兩個繞組係相對啟動部件排列，而該控制係被程式化以控制該至少兩個繞組，以藉該至少驅動啟動部件及使其定中心。
在其他實施例中，電動機換向方法包括計算調整電角 度，並且在一組常用換向方程式中利用調整電角度來使電動機轉子獨立旋轉及使其積極的定中心，以藉該至少兩個電動機繞組使該轉子積極的定中心。
在另一個實施例中，電動機換向方法包括計算調整電角度，並且將調整電角度輸入換向方程式中用以換向電動機以使電動機轉子獨立旋轉及積極使其定中心，以藉該至少兩個電動機繞組使轉子積極的定中心。
在另一個實施例中，用於換向電動機的裝置包括計算調整電角度的電路和可在一組常用換向方程式中利用調整電角度的電流放大器，以便該組常用換向方程式能在具有至少兩個及至少三個繞組的電動機內產生扭矩及積極定中心力。
在又一個實施例中，電動機包括轉子和由電流放大器驅動的繞組，電流放大器擁有用於計算調整電角度的電路，並且放大器可用於在一組常用換向方程式中利用調整電角度，以便該組常用換向方程式能在電動機中產生扭矩和有效定中心力，上述電動機至少具有兩個繞組具有至少三個繞組的電動機之一。
在再一個實施例中，基板處理裝置包括用於換向電動機的控制器，控制器包含用於計算調整電角度的電路和可用於在一組常用換向方程式中利用調整電角度的電流放大器，以便該組常用換向方程式能在電動機中產生扭矩和有效定中心力，其中該電動機是具有至少兩個或具有至少三個繞組的電動機。
在另一個實施例中，基板處理裝置包括具有轉子和繞組 (由電流放大器驅動)的電動機，電流放大器擁有用於計算調整電角度的電路，並且放大器可用於在一組常用換向方程式中利用調整電角度，以便該組常用換向方程式能在電動機中產生相互不同的扭矩和有效定中心力，其中，該電動機是具有至少兩個或具有至少三個繞組的電動機。
圖1顯示適合實行在本發明實施例的示範性電動機100的原理圖。
電動機100包括啟動部件110(在本實施例中以轉子的形式存在)和繞組115、120。為了公開實施例的目的，應該瞭解術語啟動部件包括執行運動的裝置或者應用與此處描述的繞組產生的力響應的力。公開實施例的轉子和壓板是啟動部件的示例。
雖然下面將要描述的其他實施例可以包括線性外形，但是圖1中描述的示範性電動機100的實施例顯示為具有旋轉的外形。啟動部件110也稱為轉子，可以具有任何適當的結構。繞組115、120可以包括一個或多個繞組並且可能由電流放大器125驅動，該電流放大器可以包括適用於驅動繞組的軟體、硬體或軟體和硬體的組合。
圖1A顯示圖1所示實施例的示範性運行流程圖。參考圖1和圖1A，在模組10中，控制器112可以運行來從電動機100(模組60)的一個(或多個)感測器或感測器系統105接收啟動部件位置資訊。然後，控制器可以從位置資訊和系統控制定律來確定力和扭矩命令。然後在模組20中，控制器112 會應用一個或多個力變換函數生成一組命令式的繞組力。然後在模組30中，命令式的繞組力可用於確定換向參數，例如，下面將要解釋的I和△。然後，控制器可以為電流放大器125提供換向參數。
電流放大器125還可包括用於驅動繞組的處理器127、換向函數130和電流迴圈函數135。處理器可常規控制和調整換向與電流迴圈函數的運行。處理器可以為換向函數130提供換向參數，正如模組40中所示的一樣，可以根據一組換向方程為每個繞組的一個或多個繞組確定命令式的電流。在模組50中，電流迴圈函數135可為電動機繞組115、120提供有效電流。電流迴圈函數還可按計算為維持繞組中的電流提供回饋和驅動能力。此揭示的每個電流放大器在任意組合中都包括為所示實施例執行函數和計算所必須的電路、硬體或軟體。
圖2顯示具有線性配置的另一個示範性電動機實施例；電動機200包括啟動部件210，在此實施例中，具有壓板的形式和繞組215、220。與圖1的實施例相似，啟動部件可用任意適當的形式構造，並且繞組215、220可包括一個或多個繞組。為了公開實施例的目的，應瞭解轉子可能會沿軸向受到約束。
應該瞭解單個繞組215、220可以具有任意適當方位。電流放大器225可驅動繞組215、220，並且可以包括適用於驅動繞組的軟體、硬體或軟體與硬體的任意組合。與圖1中的實施例相似，電流放大器225可利用處理器230、換向函數 235和電流迴圈函數240驅動繞組215，225。處理器230、換向函數235和電流迴圈函數240也可包含用來從提供位置資訊的一個(或多個)感測器或感測器系統接收回饋的電路。
實施例中的無軸承電動機，利用最小數量的繞組來影響無軸承電動機功能。例如，一個或多個實施例可以利用兩個電動機繞組來產生無軸承電動機所需的力。繞組可以包括適合於公開的實施例中使用的繞組的任何類型。
上述實施例可利用相同的繞組提供充分分離的扭力和徑向力，為了有效控制旋轉實施例中的啟動部件或轉子的旋轉中心。在線性實施例中，也可以使用相同的繞組提供充分分離的沿運動方向的線性力和穿過定子與壓板之間間隙的距離周圍、用於控制壓板的導向力。為了公開實施例的目的，沿運動方向的線性力和扭矩統稱為驅動力。為了公開實施例的目的，在旋轉實施例中用於有效控制轉子旋轉中心的徑向力和穿過定子與壓板之間的間隙的導向力統稱為定中心力。
公開的電動機實施例可以包含分段繞組，例如，繞組分為一個或多個子繞組，並沿轉子或壓板所需位置分佈。每個子繞組可以包括一個或多個繞組，並且可以驅動子繞組來為旋轉實施例產生充分分離的徑向和軸向力，並來為線性實施例提供充分分離的推進力和導向力。至少在一個實施例中，可在一組常用換向方程中計算並利用調整電角度使繞組通電。也可以利用其他換向工具。如上所述，只使用兩個電動機繞組就可能使實施例的啟動部件，如轉子110和壓板210有效定中心。其他無軸承電動機實施例可以利用獨特的繞組 和磁極排列。
某些無軸承電動機的實施例只可利用兩個繞組和兩個控制通道。可以利用一個或多個換向函數，它可以以轉子的形式向啟動部件提供徑向和切向力，或者以壓板的形式向啟動部件提供沿運動方向和導向的力。可以使用洛倫茲和麥克斯韋類型的力。可以使用最佳技術在產生驅動和定中心力方面提高效率。
可包括感測器系統，以提供位置和間隙回饋。例如，可以將感測器系統配置來提供沿第一和第二條軸的同步位置測量。感測器系統也能夠提供沿第三條軸的測量，該測量可以與第一和第二條軸的測量同步，也可以單獨進行。在一個或多個實施例中，感測器系統可以以單獨、同步或以任意組合的形式提供所有測量，至少在一個實施例中，一條軸可沿切線方向延伸到電動機轉子或壓板，而另一條軸可與轉子或壓板的表面垂直。
在另外的實施例中，可以利用極少數感測器獲得電動機實施例的位置和間隙回饋。至少在一個實施例中，可以只使用兩對感測器，排除了對多個感測器裝置的需要。在每對感測器中，感測器可能會分別定位於一定量的機械角度或電角度分離。第一對配對感測器可按一定量的機械角度或電角度定位並遠離其他對配對感測器。至少在一個實施例中，有兩對感測器用於為公開的電動機提供回饋。
公開實施例的應用可包括任何適當的電動機應用，例如，半導體處理中的機械臂技術。也可利用公開的無軸承電 動機替代常規軸承。例如，可以通過驅動控制機械臂的軸方便地使用無軸承電動機。接觸軸承的淘汰有利於減少粒子的生成，而減少放大器通道的數量可以節約硬體設備的成本。
圖3、4、5、6和7所示顯示了其他無軸承無刷電動機的實施例。為了簡單起見，每台電動機只顯示一個相位。各種導體中電流方向均可以按以下方式標示：圓點表示方向指向書面之外，「x」表示指向書面之內。每個電動機均可包含一個永久磁體啟動部件，例如，轉子310具有標記為「N」和「S」的交互磁極序列，然而，也可以利用任何適當的轉子結構。
在示範性實施例中，定子可能具有「鐵」芯(例如，由任何適當材料，如鐵磁材料，製成的定子支持物)，或者電動機可能具有無芯定子。對於圖3、4、5、6、7中顯示的實施例，此處描述了所需驅動力扭矩(T)與定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))之間的關係。對於電動機排列利用了洛倫茲力，對於排列使用了洛倫茲和麥克斯韋力的組合。對於可同時產生所需扭矩T、力Fx 和力Fy 的繞組，可利用此關係確定適當的換向操作。
至少在一個實施例中，對於每個將在電動機中同時產生分離扭矩T和徑向力Fx 、Fy 的繞組，可利用此關係來確定適當的相位電流振幅(Ij ,j＝A,B,C,...)和電角度偏移量(△j ,j＝A,B,C,...)。一旦確定之後，就可以使用相位電流振幅(Ij ,j＝A,B,C,...)、電角度偏移量(△j ,j＝A,B,C,...)和一組常用換向函數來產生所需的扭矩(T)和所需的定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))。
在某些實施例中，電動機可由3相正弦換向驅動。在其他實施例中，作為正弦換向的備選方案，可對Y形繞組使用空間向量調製來產生穿過繞組的等效正弦波電流。
對於圖3，所需扭矩(T)與定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))之間的關係作為徑向和切向力Frj 和Ftj (j＝A,B)的函數顯示在下面，其中的徑向力和切向力利用了對於2個繞組(繞組A315和繞組B320)的洛倫茲力。
應該瞭解關係、計算和因而產生的換向模式是示範性的，可在公開的實施例中利用任何適當的換向方案來確定分離的驅動力和定中心力。雖然顯示兩個繞組，但應瞭解，根據公開的實施例，電動機可在已經使用的繞組以外包括其他繞組或繞組。還應瞭解，可以利用任意數量的繞組來提供在此描述的實施例所需的分離驅動力和定中心力。雖然繞組A315和B320的偏移量均為180度左右，但應瞭解，還可以利用其他偏移量。
正如前面注意到的一樣，配置了繞組的定子可以是鐵支援物(如有芯定子)，定子也可以是無芯的。圖3中的實施例利用了洛倫茲力，對於其示範性的力之間的關係可用以下形式表示，其中R是轉子半徑。
T＝R(FtA ＋FtB ) (1) Fx ＝FtA －FtB (2) Fy ＝FrA －FrB (3)
從中可以看到力之間的關係表示為3個方程式和4個未 知數。還可以通過找到下列成本函數的最小值等方法獲得其他方程式。
應該注意到上面採用的成本函數是一個示例，它同樣可以方便地分配兩個繞組之間y方向的力並防止不同徑向力彼此干涉。也可以採用其他成本函數來解決該問題。例如，可以利用另一個基於電流的成本函數，其中，電流是由繞組引起的。
上述成本函數的最小值將提供符合(1)到(3)的約束的最小徑向力。
解(1)和(2)得到和：
對於圖3的實施例利用洛倫茲力，可利用下列力/電流關係(假定為3相繞組設置)：FtA ＝1.5Kt IA cos△A (9) FrA ＝1.5Kr IA sin△A (10) FtB ＝1.5Kt IB cos△B (11) FrB ＝1.5Kr IB sin△B (12) 其中：IA ＝為繞組A(A)的相位電流的振幅IB ＝為繞組B(A)的相位電流的振幅△A ＝為繞組A(rad)的電角度偏移量△B ＝為繞組B(rad)的電角度偏移量 利用(7)到(12)可知：
為了公開的實施例的目的，在此描述的所有反正切函數(atan)也可因此解釋為四象限的反正切函數(atan2)和相應的引數。
可利用下列示範性電動機換向方程式：iAj ＝IA sin[θ A (x,z)－△A ＋(2π/3)j],j＝0,1,2 (17) iBj ＝IB sin[θ B (x,z)－△B ＋(2π/3)j],j＝0,1,2 (18)
其中，IA 、△A 、IB 和△B 控制由繞組A和B產生的力向量的大小和方向，其中：j=每個繞組的單獨相位。
因此，在本示例中，通過調整電角度θA 和θB 及電角度偏移量△A 和△B 可使用一組常用或標準電動機換向方程式產生所需扭矩(T)和有效定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))，在此實施例中，只有2個繞組產生洛倫茲力。還可以使用其他任何適當換向工具的換向模式。
用這種方式使用一組常用換向方程式的適當示範性技術可以在下面美國專利申請中找到，代理人卷號：390-012197-US(PAR)，標題為：一種電磁推進和導向系統的換向，在2007年6月27日申請，其整體引入本文以供參考。
再次參考圖3，根據其他實施例的電動機排列可利用洛倫茲和麥克斯韋力的組合。作為徑向和切向力(Frj,Ftj,j=A,B)的函數，所需扭矩(T)與定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))之間的關係與方程式(1)到(3)中表示的相同。與上述實施例相似，應瞭解關係、計算和因而產生的換向模式是示範性的，並且可在公開的實施例中利用任何適當的換向方案。
對於圖3的利用洛倫茲和麥克斯韋力的實施例，可使用下列力/電流關係。
FtA =1.5Kt IA cos△A (19)
FtB ＝1.5Kt IB cos△B (21) 該推導可分為兩種情況，Fy >0和Fy <0(關於相應符號的規定在圖3中顯示)。這兩種情況均是示範性的。應該瞭解，在還是根據公開的實施例利用單個繞組產生切向力和徑向力時，還可以使用其他方法和力的分佈來確定IA 、△A 、IB 和△B 的解。
當Fy >0時，令△B ＝0 (23)例如，使與繞組B 320關聯的麥克斯韋力最小，否則它將干擾Fy 。
當Fy <0時，令△A ＝0 (24)例如，使與繞組A 315關聯的麥克斯韋力最小，否則它將干擾Fy 。
因此，在Fy >0的示範性情況下： △B ＝0 (28) 以及在Fy <0的示範性情況下： △A ＝0 (31)
其中的aj 、bj 和cj ，j＝A，B，作為T、Fx和Fy的函數定義在下面的表1中：
通過將在換向函數130中導出的IA 、△A 、IB 和△B 用來驅動繞組A 315和B 320，例如，通過上面的(17)和(18)，一組常用電動機換向方程式可用於產生所需扭矩(T)和有效定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))，在本實施例中，只有2個繞組產生洛倫茲力和麥克斯韋力。
因此，與上述實施例相似，通過調整電角度θA 和θB 以及電角度偏移量△A 和△B ，一組常用或標準電動機換向方程式可用於產生所需扭矩(T)和有效定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))，在此實施例中，只有2個繞組產生洛倫茲力和麥克斯韋力。還可以利用其他應用任何適當換向工具的換向模式。
圖4顯示了一個示範性實施例，其中繞組415、420分佈在轉子410圓周上的目標位置。每個繞組415、420均可分割為任意數量的子繞組，這些子繞組分佈在任意數量的目標位置上。子繞組可按任意所需電偏移量或機械偏移量相對於彼此或相對於轉子410分組或分佈。任意數目的繞組和子繞組以及任何適當的分佈均可利用。圖4顯示了利用兩個繞組415、420的示範性實施例，它們分別以兩個子繞組425、430和435、440的形式排列。每個繞組中的兩個子繞組均是電耦合的，並且通過任意適當的電偏移量或機械偏移量，子繞組可相對於彼此移位。
圖5顯示了利用兩個繞組A 515、B 520的示範性實施例，它們分別以兩個子繞組525、530和535、540的形式排列。每個繞組中的兩個子繞組均是電耦合的，並且子繞組按 90度左右的電偏移量相對於彼此移位。因而，當構成一對的兩個繞組中的其中之一只產生切向力時，另一個繞組將只產生徑向力，反之亦然。在所給的示範性實施例中，各繞組的每一段都將以90度左右的幾何角度排列。在備選實施例中，各繞組的繞組段之間的幾何角度偏移量和電角度偏移量可能會各不相同。在此實施例中，繞組A 515有兩個子繞組A0 530和A90 525，而繞組B 520有兩個子繞組B0 540和B90 535。與圖1的電流放大器125相似的電流放大器可驅動每個繞組A和B。
對於圖5的利用洛倫茲力的實施例，其分段繞組515、520所需的扭矩(T)與定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))之間的關係顯示如下。應該瞭解關係、計算和因而產生的換向模式是示範性的，並且可在公開的實施例中利用任何適當的換向方案。雖然顯示為兩個繞組，但應該瞭解可以利用任意數目的繞組。同樣，雖然給出了四個子繞組，但應該瞭解可以利用任意數目的子繞組。另外，雖然顯示子繞組525、530、535和540的偏移量為90度，但是應該瞭解也可以利用其他偏移量。
對於圖5所示實施例的力的關係可用以下形式表示：
請注意，因為每個繞組中子繞組的偏移量為90電角 度，所以以下方程式成立。
β ＝Kr /Kt (40)
對於圖5利用洛倫茲和麥克斯韋力的實施例，可利用下列力/電流關係：
因為此處的變數比方程式多，所以為了根據徑向力和切向力找到IA 、△A 、IB 和△B 的解，必須至少再添加一個方程式。有多種方法可以解決此問題，並且依據使用的設計標準可獲得不同的解。例如，附加方程式可通過求下列成本函數的最小值獲得：
從方程式(33)到(45)可得到以下的解：
通過在換向函數中應用導出的IA 、△A 、IB 和△B ，例如圖1中的130，驅動子繞組525和B 530以及子繞組535、540，例如，通過上面的(17)和(18)，可使用一組常用電動機換向方程式產生所需扭矩(T)和有效定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))，在此實施例中，只有2個繞組產生洛倫茲力。
因此，與上述實施例相似，通過調整電角度θA 和θB 以及電角度偏移量△A 和△B ，可使用一組常用或標準電動機換向方程式產生所需扭矩(T)和有效定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y 軸的(Fy ))，在此實施例中，只有2個繞組產生洛倫茲力。還可以應用其他任何使用適當換向工具的換向模式。
圖6顯示的是利用三個繞組A 615、B 620和C 625的示範性實施例，其中，繞組分佈在轉子的3個扇形區上，標記為如圖所示的A、B和C。應該瞭解，可包括分佈在任意數量的扇形區上的任意數量的繞組。繞組A 615、B 620和C 625中的每一個均可由電流放大器630驅動。電流放大器630可包括軟體、硬體或適合驅動繞組的軟體與硬體的組合。電流放大器630還可包括適合驅動所需數量繞組的處理器635、換向函數640和電流迴圈函數645。與圖1中的電流放大器125相似，換向函數640可根據一組特定的函數確定每個繞組的繞組電流，而電流迴圈函數645可按所確定的量為維持通過繞組的電流提供回饋和驅動功率。處理器635、換向函數640和電流迴圈函數645還可包括用於從提供位置資訊的一個或多個感測器或感測器系統接收回饋的電路。
正如前面注意到的一樣，可將圖6中顯示的示範性實施例中的電動機配置為在洛倫茲力的基礎上運行。再次參考圖6，所需的利用洛倫茲力的扭矩(T)與定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))之間的示範性關係可以表示為如下所示。應該瞭解關係、計算以及因而產生的換向模式是示範性的，並且可在公開的實施例中利用任何適當的換向解決方案。雖然顯示為三個繞組，但應該瞭解可以利用任意數量的繞組。雖然繞組A 615、B 620和C 625顯示為以120度左右的偏移量平均充分分佈在定子周圍，但是應該瞭解也可以利用其他偏 移量。在其他備選實施例中，繞組可能會以基本對稱的形式排列在所需軸的周圍，而非平均分佈在定子周邊。
對於圖6中利用洛倫茲力的實施例的力之間的關係可用以下等式表示：T＝R[FtA ＋FtB ＋FtC ] (54)
假設：FtA ＝FtB ＝FtC ＝Ft (57)
為了將在三個繞組間產生扭矩的切向力平均分配。應該瞭解平均分配是一個示範性的解決方案，其他方法和力的分配也可以用於確定IA 、△A 、IB 和△B 的解。也可以利用其他力的分配，例如，通過引入上述實施例中顯示的成本函數。例如，可以基於通過繞組的電流利用成本函數。
利用(54)、(55)、(56)和(57)：
與圖1中的實施例相似，圖6所示的實施例有2個方程式3個未知數。因此，至少還需要一個方程式。通過求下列示範性成本函數的最小值獲得可以其他方程式。與前面的敍述相同，也可以利用其他成本函數和力的分配。
此方程式給出的最有化的解如下所示： 對於圖6的利用洛倫茲力的實施例，可利用下列力/電流關係：Ftj ＝1.5Ij Kt cos △ j ,j ＝A,B,C (65) Frj ＝1.5Ij Kr sin △ j ,j ＝A,B,C (66) 結果如下： 其中，j代表每個繞組，並且：
與上述實施例相似，Ij 和△j (其中j＝A，B，C)可應用於換向函數640中，例如，對於繞組A、B和C可以以(17)的形式應用換向方程式並產生所需的扭矩T和定中心力Fx、Fy。而洛倫茲力利用三個繞組615，620，625產生。
使用上述實施例，通過電角度偏移量△j (其中j＝A，B，C)可調整電角度以便通過一組常用電動機換向方程式來提供所需的扭矩和定中心力。還可以使用其他應用任何適當換向工具的換向模式。
仍然參考圖6，另一個實施例中的電動機可配置為通過洛倫茲和麥克斯韋力來運行。所需扭矩(T)與定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))之間的示範性關係作為徑向和切向力(Frj 和Ftj (j＝A,B,C))的函數可能與圖3利用上文公開的洛倫茲和麥克斯韋力的組合的實施例相似。
在此實施例中，相對於為圖6的電動機定義的三個扇形A、B和C可基於所需定中心力向量(Fx ，Fy )的位置求得解。例如，每個扇形均可以為120度，並且可以得到三個解，與扇形一一對應。
對於圖6的利用洛倫茲和麥克斯韋力的實施例，可利用以下力/電流關係。
Ftj ＝1.5Ij Kt cos△j ,j＝A,B,C (73)
下列表2中給出了圖6中利用洛倫茲和麥克斯韋力的實施例的示例解，其中、、，j＝A，B：
此實施例的換向方程式可以以與上述實施例相似的方式 導出。例如，如同以上實施例，可以通過電角度偏移量△j (其中j＝A，B，C)調整電角度，以便通過電動機換向方程式提供所需的力，例如，對於繞組A、B和C可以以(17)的形式應用于換向方程式。也可以使用其他採用任何適當換向工具的換向模式。
圖7顯示的是利用四個繞組A 715、B 720、C 725和D 730的示範性實施例，其中的繞組分佈在轉子的4個扇形上，如圖中所示指定標記為A、B、C、D。繞組A 715、B 720、C 725和D 730中的每一個均可由驅動四個繞組的電流放大器735驅動(雖然繞組顯示為平均分佈在定子周邊，但是在備選實施例中，繞組可按任何其他所需方式排列)。電流放大器735可包括軟體、硬體或適合驅動繞組的軟體與硬體的組合。電流放大器735還可包括適合驅動4個繞組的處理器740、換向函數745和電流迴圈函數750。與電流放大器125相似，換向函數745可根據一組特定函數確定每個繞組的繞組電流，而電流迴圈函數750可按所確定的量為維持通過繞組的電流提供回饋和驅動功率。處理器740、換向函數745和電流迴圈函數750也可包括用於從提供位置資訊的一個或多個感測器或感測器系統接收回饋的電路。
在圖7顯示的示範性實施例中，電動機可配置為在洛倫茲的基礎上運行。圖7的實施例中，利用洛倫茲力的所需扭矩(T)與定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))之間的示範性關係作為徑向和切向力Frj 和Ftj (j＝A，B)的函數如下所示。也可以採用其他任何關係、計算和因而產生的換向模式。
T＝R(FtA ＋FtB ＋FtC ＋FtD ) (75) Fx ＝FtA ＋FrB －FtC －FrD (76) Fy ＝FrA ＋FtB －FrC ＋FtD (77) 假設：FtA ＝FtB ＝FtC ＝FtD ＝Ft (78)
為了將在四個繞組間產生扭矩的切向力平均分配。應該瞭解平均配是一個示範性的解決方案，而其他方法和力的分配也可以用於確定Ij 和△j 的解(其中j＝A，B，C，D)。也可以利用其他力的分佈，例如，通過引入上面的實施例中顯示的成本函數或其他示範性成本函數。其他示範性成本函數可以基於通過繞組的電流。
因此： Fx ＝FrB －FrD (80) Fy ＝FrA －FrC (81) 假設：
為了對邊上繞組之間的定中心力平均分佈。如上所述，應該瞭解平均配是一個示範性的解決方案，而其他技術和力的分配也可以使用。
對於圖7的利用洛倫茲力的實施例，可利用下列力/電流關係：Ftj ＝1.5Ij Kt cos △ j ,j ＝A,B,C,D (86) Frj ＝1.5Ij Kr sin △ j ,j ＝A,B,C,D (87)
結果如下所示：對於每個繞組j、j＝A 715、B 720、C 725以及D 730，其中，，，，以及。
Ij 和△j (其中j＝A，B，C，D)可用于換向方程式中，以提供通過繞組715、720、725和430產生洛倫茲力所需的扭矩T以及定中心力Fx 和Fy 。
使用上述實施例，通過電角度偏移量△j (其中j＝A，B，C，D)可調整電角度，以便通過一組常用電動機換向方程式來提供所需的扭矩和定中心力。因此，可以驅動繞組段A、B、 C以及D來同時產生退耦合的扭矩和定中心力，以驅動在一組常用換向方程式中使用已調整的電角度的電動機轉子並使其定中心。另外，還可以利用其他任何適當的換向操作。
再次參考圖7，另一個實施例中的電動機可利用洛倫茲和麥克斯韋力的組合。所需扭矩(T)與定中心力(沿x軸的(Fx )和沿y軸的(Fy ))之間的關係作為徑向和切向力Frj 和Ftj (j＝A，B，C，D)的函數與方程式(75)到(81)中表示的相同。與上述利用洛倫茲力和麥克斯韋力的實施例相似，相對於為圖7的實施例定義的四個扇形可基於所需定中心力向量(Fx ，Fy )的位置獲得解。在此實施例中，每個扇形均可能為90度，並且可以得到四個解，與扇形一一對應
對於圖7的利用洛倫茲和麥克斯韋力的實施例，可利用下列力/電流關係。
對於圖7利用洛倫茲和麥克斯韋力的實施例，下面的表3中給出了它的示例解，其中，
此實施例的換向方程式可以以與上述實施例相似的方式導出。例如，如同上述實施例，通過電角度偏移量△j (其中j＝A，B，C，D)可調整電角度以通過一組常用電動機換向方程式來提供所需的力，為了利用一組常用電動機換向方程式提供所需的力(例如，對於繞組A，B，C，D可以以(17)的 形式應用換向方程式)。也可以使用其他應用任何適當換向工具的換向模式。
如同上述實施例，通過電角度偏移量△j (其中j＝A，B，C，D)可調整電角度以通過一組常用電動機換向方程來提供所需的力。因此，可以驅動繞組A、B、C以及D來同時產生退耦合的扭矩和定中心力，以旋轉在一組常用換向方程中使用已調整的電角度的電動機轉子並使其定中心。
圖8顯示的是適用於為公開的實施例提供位置回饋的感測器系統的示範性實施例。感測器系統可以包括多數成對排列的感測器。每個感測器對可按一定數量的機械角度或電角度與其他感測器對分開放置。第一對配對感測器可按特定數量的機械角度或電角度定位並遠離其他對中的配對感測器。
在圖8的示範性實施例中，兩對霍爾效應感測器810、815可為確定上述實施例的轉子的位置提供回饋。第一對霍爾效應感測器810可包括霍爾感測器A1 和霍爾感測器A2 ，而第二對霍爾效應感測器815可包括霍爾感測器B1 和霍爾感測器B2 。在此實施例中，第一對感測器810與第二對感測器815按90度機械角度偏移量定位。每個感測器還均可按偏移其配對感測器90度的電角度進行定位。例如，霍爾感測器A1 與霍爾感測器B1 間的電角度偏移量可為90度，而霍爾感測器A2 與霍爾感測器B2 間的電角度偏移量也可為90度。為了提供定位回饋，每個霍爾感測器A1 、A2 、B1 以及霍爾感測器B2 均可連接到相應的電流放大器125、225、630和735。
在圖8的示範性實施例中，霍爾感測器A1 與霍爾感測器 A2 也是按偏移90度電角度相互定位的，從而可在轉子旋轉時產生相位移動的由位置決定的正弦信號。轉子110的電位置可按下面的等式計算：θ ＝atan(A1 /A 2 ) (91)
其中A1和A2分別是來自霍爾感測器A1和霍爾感測器A2的信號。
利用這兩組感測器可以計算轉子沿X和Y方向的位移。
其中A1和A2分別是來自霍爾感測器A1和霍爾感測器A2的信號，而B1和B2分別是來自霍爾感測器B1和霍爾感測器B2的信號，而其中的常量可根據已知條件(如已知的間隙基準)通過實驗確定。
因此，在此實施例中只有兩對霍爾效應感測器為公開實施例提供所需定位回饋。轉子旋轉時，轉子的交互磁極可從每個感測器產生正弦輸出。因此，感測器810、815中的每一對均可產生相位移動的正弦波輸出，從該輸出可以確定轉子的位置。如上所示，可以計算出由如霍爾感測器A1和霍爾感測器A1的兩個信號之比的反正切確定的角度。另外，例如，還可以通過用相應的常數除以每個感測器對輸出的兩組感測器信號的平方和的四次方根的方法，確定沿x和y軸方向的 間隙。
圖9顯示的是公開實施例的示範性基板處理裝置1000合成功能的俯視圖。基板處理裝置1001一般有與大氣相通的大氣區域1050以及毗連的作為真空室配備的真空區域1100。大氣區域1050可擁有一個或多個基板支撐盒1150以及大氣基板傳輸裝置1200。真空區域1100可具有一個或多個處理模組1250以及真空基板傳輸裝置1300。圖9中顯示的實施例可負載鎖1350和1400，從而可以使基板在大氣區域1050與真空區域1100之間轉換，而不會擾亂在真空區域1100中出現的任何真空的完整性。
基板處理裝置1000還包括控制其運行的控制器1700。控制器1700可包括處理器1730和記憶體1780。通過鏈路1830，可以將控制器1700連接到基板處理系統1000。為了公開的實施例的目的，基板可以為多種物品，例如，半導體晶片(如，200mm或300mm的晶片)、平板顯示器基板、其他類型的適合基板處理裝置1000處理的基板、空白的基板，或與基板特徵(如，某些尺寸或特定體)相似的物品。
大氣基板傳輸裝置1200可包括一個或多個無軸承電動機，例如，根據公開的實施例中確定的無軸承電動機1600。無軸承電動機1600可便利地利用最小數量的繞組來影響無軸承電動機功能，並且可以根據公開實施例通過相同的繞組來提供充分退耦合的驅動力和定中心力。無軸承電動機1600可由電流放大器1250驅動，該放大器與以上所描述的電流放大器相似。根據公開的實施例真空基板傳輸裝置1300也可 包含一個或多個無軸承電動機1900。無軸承電動機1900可由一個或多個電流放大器1500驅動，該放大器與以上所描述的電流放大器相似。與此處顯示的一樣，基板處理裝置1000可在任何適當位置包含其他無軸承電動機。
總而言之，公開實施例的定向是方便地利用最小數量的繞組來影響無軸承電動機功能的無軸承電動機。減少繞組的數量是有利的，例如，因為關聯的複合體、昂貴的控制系統以及用於控制獨立繞組的電子設備也會減少。至少在一個實施例中，只有兩個繞組可用於影響無軸承電動機功能。在公開的示範性旋轉實施例中，相同繞組可用于提供充分退耦合驅動力和定中心力以有效控制轉子的旋轉中心。相同繞組可用于提供充分退耦合的推進力和制導力以控制示範性線性實施例中的壓板。公開的電動機實施例可以包括分段繞組，例如，繞組按所需位置沿轉子或壓板分佈，並且被分割以形成具有一個或多個子繞組的繞組。另外，還可包括提供定向和間隙回饋的示範性感測器系統。例如，可以將感測器系統配置為提供沿第一和第二條軸的同步定位測量。感測器系統還能提供沿第三條軸的測量，該測量既可以與第一和第二條軸的測量同步，也可以單獨進行。
應該瞭解上述描述僅是對所示的實施例進行的說明性描述。本領域的技術人員可在不脫離實施例的情況下做出各種備選方案和修改。因此，本實施例旨在包含所有屬於隨附權利要求項範圍內的備選方案、修改和變化。
20、40、50‧‧‧模組
100、200‧‧‧電動機
105‧‧‧感測器系統
110、210‧‧‧啟動部件
112、1700‧‧‧控制器
115、120‧‧‧電動機繞組
125、225、630、735、1500‧‧‧電流放大器
127、230、635、740、1730‧‧‧處理器
130、235、640、745‧‧‧換向函數
135，240‧‧‧電流迴圈函數
215、220、315、415、420、515、520、615、620、715、 720、725、730‧‧‧繞組
310，410‧‧‧轉子
425、435、440、525、530、540‧‧‧子繞組
645‧‧‧迴圈函數
810、815‧‧‧感測器
1000‧‧‧基板處理裝置
1100‧‧‧真空區域
1050‧‧‧大氣區域
1150‧‧‧支撐盒
1200‧‧‧大氣基板傳輸裝置
1250‧‧‧處理模組
1300‧‧‧真空基板傳輸裝置
1350、1400‧‧‧負載鎖
1600、1900‧‧‧無軸承電動機
1780‧‧‧記憶體
1830‧‧‧鏈路
圖1顯示適合實行本發明實施例的示範性電動機的原理圖；圖1A顯示圖1所示實施例的示範性運行流程圖。
圖2顯示具有線性配置的示範性電動機實施例；圖3顯示帶有兩個偏移量約為180度的繞組的示範性電動機實施例；圖4顯示繞組分佈在電動機圓周上的示範性實施例；圖5顯示繞組分成許多子繞組的示範性實施例；圖6顯示利用3個繞組的示範性實施例；圖7顯示利用4個繞組的示範性實施例；圖8顯示適用於為本發明實施例提供位置回饋的感測器系統的示範性實施例；以及圖9顯示包括本發明實施例特徵的示範基板處理實施例1000的俯視圖。
100‧‧‧電動機
105‧‧‧感測器系統
110‧‧‧啟動部件
112‧‧‧控制器
115、120‧‧‧繞組
125‧‧‧電流放大器
127‧‧‧處理器
130‧‧‧換向函數
135‧‧‧電流迴圈函數

Claims (52)

  1. 一種電動機的換向方法，包括：有效地連接定子和電動機的啟動部件；相對於啟動部件，安排該定子的至少兩個單一電路繞組；以及獨立控制該至少兩個單一電路繞組，以便藉該至少兩個單一電路繞組中的不超過兩個的單一電路繞組，獨立控制啟動部件的驅動力與啟動部件的定中心力，其中該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者。
  2. 如請求項1的方法，進一步包括：相對於啟動部件，安排至少三個單一電路繞組；以及獨立控制該至少三個單一電路繞組，以便藉該至少三個單一電路繞組中之不超過兩個的繞組，將該啟動部件獨立驅動及獨立定中心。
  3. 如請求項1的方法，進一步包括：將至少兩個單一電路繞組中的每一個都安排為子繞組對；以及對每個子繞組對中的子繞組進行偏置，使得在啟動部件上，繞組對的一個子繞組產生徑向力，而另一個子繞組產生切向力。
  4. 如請求項3的方法，包括對每個子繞組對中的子繞組偏置90度電角度。
  5. 一種用於換向電動機的裝置，包括： 相對電動機的啟動部件，安排至少兩個單一電路繞組；以及換向電路，獨立控制該至少兩個單一電路繞組，以便藉該至少兩個單一電路繞組中的不超過兩個的繞組，獨立控制該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力，其中該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者。
  6. 如請求項5的裝置，進一步包括：相對於啟動部件，安排至少三個單一電路繞組；以及換向電路，獨立控制該至少三個單一電路繞組，以便藉該至少三個單一電路繞組中之不超過兩個的繞組，將該啟動部件獨立驅動及獨立定中心。
  7. 如請求項5的裝置，其中：至少兩個單一電路繞組中的每一個都包括子繞組對；以及對每個子繞組對中的子繞組進行偏置，使得繞組對的一個子繞組產生徑向力，而另一個子繞組產生切向力。
  8. 如請求項7的裝置，其中對每個子繞組對中的子繞組偏置90度電角度。
  9. 一種無軸承電動機，包括：具有至少兩個獨立受控的單一電路繞組的定子；有效連接定子的啟動部件；以及控制器，為了獨立控制該至少兩個單一電路繞組，與 該至少兩個單一電路繞組建立通訊連接，以便獨立控制該啟動部件的驅動力與該啟動部件的定中心力兩者，其中相對於該啟動部件配置該至少兩個單一電路繞組，且對該控制器進行編程，以控制該至少兩個單一電路繞組，以便藉該至少兩個單一電路繞組中的不超過兩個的單一電路繞組，獨立控制該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者，且其中該至少兩個單一電路繞組中的該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者。
  10. 如請求項9的電動機，其中：定子包含至少三個獨立受控的單一電路繞組；將控制器與該至少三個單一電路繞組建立通訊連接，並且該至少三個單一電路繞組相對啟動部件排列，並且對控制器進行編程來控制該至少三個單一電路繞組，以便藉該至少三個單一電路繞組中的不超過兩個的單一電路繞組，將該啟動部件獨立驅動及獨立定中心。
  11. 如請求項9的電動機，其中：至少兩個獨立受控單一電路繞組中的每一個都包括子繞組對；以及對每個子繞組對中的子繞組進行偏置，使得在啟動部件上，繞組對的一個子繞組產生徑向力，而另一個子繞組產生切向力。
  12. 如請求項11的電動機，其中對每個子繞組對中的子繞組都偏置90度電角度。
  13. 一種基板處理裝置，包括：電動機包括：具有至少兩個單一電路繞組的定子；有效連接定子的啟動部件；以及控制器，為了控制該至少兩個單一電路繞組，與該至少兩個單一電路繞組建立通訊連接，以便獨立控制該啟動部件的驅動力與該啟動部件的定中心力兩者，其中相對於該啟動部件配置和獨立控制該至少兩個單一電路繞組，且其中對該控制器進行編程，以控制該至少兩個單一電路繞組，以便藉該至少兩個單一電路繞組中的不超過兩個的單一電路繞組，獨立控制該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者，且其中該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者。
  14. 如請求項13的基板處理裝置，其中：定子含有至少三個獨立受控的單一電路繞組；將控制器與該至少三個單一電路繞組建立通訊連接，並且該至少三個單一電路繞組相對啟動部件排列，並且對控制器進行編程來控制至少三個單一電路繞組，以便藉該至少三個單一電路繞組中的不超過兩個的單一電路繞組，將該啟動部件獨立驅動及獨立定中心。
  15. 如請求項13的基板處理裝置，其中：至少兩個獨立受控單一電路繞組中的每一個都包括子繞組對；以及對每個子繞組對中的子繞組進行偏置，使得在啟動部件上，繞組對的一個子繞組產生徑向力，而另一個子繞組產生切向力。
  16. 如請求項15的基板處理裝置，其中對每個子繞組對中的子繞組偏置90度電角度。
  17. 一種電動機的換向方法，包括：在常用換向方程組中計算電角度偏置以產生至少一個維力；以及在該常用換向方程組中對電角度施加電角度偏置，使得該電角度偏置結合該電角度作用以將該電動機的轉子獨立旋轉及獨立定中心，以便藉該電動機的不超過兩個單一電路繞組，將該轉子有效定中心，其中該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者。
  18. 如請求項17的方法，進一步包括在常用換向方程組中組合使用繞組相位電流和電角度偏置。
  19. 如請求項17的方法，進一步包括在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，以將該電動機的該轉子獨立旋轉及獨立定中心，以便藉該電動機的至少三個單一電路繞組中的不超過兩個的單一電路繞組，將該轉子有效定中心。
  20. 如請求項17的方法，進一步包括在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，以將該電動機的該轉子獨立旋轉及獨立定中心，以便藉該電動機的至少四個單一電路繞組中的不超過兩個的單一電路繞組，將該轉子有效定中心。
  21. 如請求項17的方法，進一步包括在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，以利用洛倫茲力將該轉子獨立旋轉及獨立定中心。
  22. 如請求項17的方法，進一步包括在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，以利用麥克斯韋力將該轉子獨立旋轉及獨立定中心。
  23. 如請求項17的方法，進一步包括在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，以利用洛倫茲及麥克斯韋力之結合將該轉子獨立旋轉及獨立定中心。
  24. 一種電動機的換向方法，包括：在換向方程式中計算電角度偏置以產生至少一個維力，以將該電動機換向；以及於換向方程式中對電角度施加該電角度偏置，使得該電角度偏置結合該電角度作用以將該電動機的轉子獨立旋轉及獨立定中心，以便藉該電動機的不超過兩個單一電路繞組，將該轉子有效定中心，其中該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者。
  25. 如請求項24的方法，進一步包括於該換向方程式 中對該電角度施加該電角度偏置，以將該電動機的轉子獨立旋轉及獨立定中心，以便藉該電動機的至少三個單一電路繞組中的不超過兩個的單一電路繞組，將該轉子有效定中心。
  26. 如請求項24的方法，進一步包括於該換向方程式中對該電角度施加該電角度偏置，以將該電動機的轉子獨立旋轉及獨立定中心，以便藉該電動機的至少三個該電動機的繞組中的不超過兩個的該電動機的繞組，將該轉子有效定中心。
  27. 如請求項24的方法，進一步包括對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含麥克斯韋力。
  28. 如請求項24的方法，進一步包括對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含洛倫茲及麥克斯韋力之結合。
  29. 一種用於換向電動機的裝置，包括：於常用換向方程組中計算電角度偏置的電路以產生至少一個維力；以及電流放大器，於該常用換向方程組中對電角度施加該電角度偏置，使得該電角度偏置結合該電角度作用以使該常用換向方程組在至少兩個單一電路繞組的電動機中及在至少三個單一電路繞組的電動機中，利用不超過兩個的單一電路繞組，獨立產生扭矩及獨立產生有效定中心力，其中該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組 產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者。
  30. 如請求項29的裝置，進一步包括用於在常用換向方程組中組合使用繞組相位電流和電角度偏置的電路。
  31. 如請求項29的裝置，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該常用換向方程組控制該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組，使得在至少四個單一電路繞組的電動機中，每一個單一電路繞組作用以產生獨立扭矩及獨立有效定中心力。
  32. 如請求項29的裝置，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含洛倫茲力。
  33. 如請求項29的裝置，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含麥克斯韋力。
  34. 如請求項29的裝置，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含洛倫茲及麥克斯韋力之結合。
  35. 一種無軸承電動機，包括：轉子；以及由電流放大器驅動的繞組，電流放大器具有：在常用換向方程組中計算電角度偏置的電路以產生至 少一個維力；以及放大器，於該常用換向方程組中對電角度施加該電角度偏置，使得該電角度偏置結合該電角度作用以使該常用換向方程組利用不超過兩個的單一電路繞組在該電動機中，獨立產生彼此不同的扭矩及有效定中心力兩者，其中該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者，且其中該電動機為兩個單一電路繞組電動機或三個單一電路繞組電動機之至少一者。
  36. 如請求項35的電動機，其中該電流放大器包括用於在常用換向方程組中組合使用繞組相位電流和電角度偏置的電路。
  37. 如請求項35的電動機，其中該放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該常用換向方程組控制該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組，使得在該電動機中，每一個單一電路繞組作用以產生彼此不同的獨立扭矩及獨立有效定中心力兩者，其中該電動機為至少四個單一電路繞組電動機。
  38. 如請求項35的電動機，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含洛倫茲力。
  39. 如請求項35的電動機，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含麥克斯韋 力。
  40. 如請求項35的電動機，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含洛倫茲及麥克斯韋力之結合。
  41. 一種基板處理裝置，包括：用於換向電動機的控制器包括：在常用換向方程組中計算電角度偏置的電路以產生至少一個維力；以及電流放大器，於該常用換向方程組中對電角度施加該電角度偏置，使得該電角度偏置結合該電角度作用以使該常用換向方程組利用不超過兩個的單一電路繞組在該電動機中，產生彼此不同的獨立扭矩及獨立有效定中心力兩者，其中該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者，且其中該電動機為兩個單一電路繞組電動機或三個單一電路繞組電動機之至少一者。
  42. 如請求項41的基板處理，進一步包括用於在常用換向方程組中組合使用繞組相位電流和電角度偏置的電路。
  43. 如請求項41的基板處理裝置，其中該電流放大器於該常用換向方程組中對電角度施加該電角度偏置，使得該常用換向方程組控制該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組，使得在該電動機中，每一個單一電 路繞組作用以產生彼此不同的獨立扭矩及獨立有效定中心力兩者，其中該電動機為至少四個單一電路繞組電動機。
  44. 如請求項41的基板處理，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含洛倫茲力。
  45. 如請求項41的基板處理，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含麥克斯韋力。
  46. 如請求項41的基板處理，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含洛倫茲及麥克斯韋力之結合。
  47. 一種基板處理裝置，包括：電動機包括：轉子；以及由電流放大器驅動的單一電路繞組，電流放大器具有：在常用換向方程組中計算電角度偏置的電路以產生至少一個維力；以及放大器，於該常用換向方程組中對電角度施加該電角度偏置，使得該電角度偏置結合該電角度作用以使該常用換向方程組利用不超過兩個的單一電路繞組在該電動機 中，獨立產生彼此不同的扭矩及有效定中心力，其中該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組產生該啟動部件的該等驅動力與該啟動部件的該等定中心力兩者，且其中該電動機為兩個單一電路繞組電動機或三個單一電路繞組電動機之至少一者。
  48. 如請求項47的基板處理，其中該電流放大器包括用於在常用換向方程組中組合使用繞組相位電流和電角度偏置的電路。
  49. 如請求項47的基板處理裝置，其中該放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該常用換向方程組控制該不超過兩個的單一電路繞組中之每一個單一電路繞組，使得在該電動機中，每一個單一電路繞組作用以產生彼此不同的獨立扭矩及獨立有效定中心力，其中該電動機為四個單一電路繞組電動機。
  50. 如請求項47的基板處理裝置，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含洛倫茲力。
  51. 如請求項47的基板處理裝置，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含麥克斯韋力。
  52. 如請求項47的基板處理裝置，其中該電流放大器在該常用換向方程組中對該電角度施加該電角度偏置，使 得該電動機中之該獨立扭矩及獨立有效定中心力包含洛倫茲及麥克斯韋力之結合。
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