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CN107852082B - 用于在位移装置上可控制地移动一个或多个可移动台的方法和系统 - Google Patents

用于在位移装置上可控制地移动一个或多个可移动台的方法和系统 Download PDF

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CN107852082B CN201680037673.1A CN201680037673A CN107852082B CN 107852082 B CN107852082 B CN 107852082B CN 201680037673 A CN201680037673 A CN 201680037673A CN 107852082 B CN107852082 B CN 107852082B
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Abstract

本发明的各方面提供了用于相对于定子移动可移动台的方法和系统。定子可操作地分成多个定子片。一个或多个可移动台的移动由多个控制器(每个分配有特定的控制责任)来控制。为每个定子扇区提供控制器，其中每个定子扇区包括一个或多个定子片组。来自相邻扇区的控制器共享各种信息以促进一个或多个可移动台相对于定子的可控制移动。

Description

用于在位移装置上可控制地移动一个或多个可移动台的方法 和系统
相关申请
本申请要求于2015年7月6日提交的标题为“METHODS AND SYSTEMS FORCONTROLLIGHT MOVING MULTIPLE MOVEABLE STAGES IN A DISPLACEMENT DEVICE”的美国申请第62/189131号的优先权，其全部内容通过引用结合于本文。
技术领域
本发明涉及位移装置。特定实施例提供用于相对于定子移动多个可移动台的系统和相应方法。
背景技术
运动台(XY平台和旋转平台)广泛用于各种制造，检验和组装过程。目前使用的通用解决方案经由连接轴承将两个线性台(即X台和Y台)叠加在一起来实现XY运动。
更理想的解决方案包括具有能够XY运动的单个移动台，从而取消额外的轴承。还可能希望这样的移动台也能够提供至少Z运动。已经尝试使用载流线圈和永磁体之间的相互作用来设计这种位移装置。这方面努力的例子包括：美国专利号6,003,230；美国专利号6,097,114；美国专利号6,208,045；美国专利号6,441,514；美国专利号6,847,134；美国专利号6，987,335；美国专利号7,436,135；美国专利号7,948,122；美国专利公开号2008/0203828；W.J.Kim和D.L.Trumper，“High-precision magnetic levitation stage forphotolithography”,Precision Eng.22 2(1998)，pp.66-77；D.L.Trumper，et al,“Megnetarrays for synchronous machines”,IEEE Industry Applications Society AnnualMeeting，vol.1,pp.9-18,1993；和J.W.Jansen，C.M.M.van Lierop，E.A.Lomonova，A.J.A.Vandenput，Megnetically Levitated Planar Actuator with Moving Magnets”,IEEE Tran.Ind.App.,Vol44.No.4,2008.
下面描述用于实现具有可移动台和定子的位移装置的新近技术：
·名称为“DISPLACEMENT DEVICES AND METHODS FOR FABRICATION,USE ANDCONTROL OF SAME”的PCT申请号PCT/CA2012/050751(公开号WO/2013/059934)和
·名称为“DISPLACEMENT DEVICES AND METHODS AND APPARATUS FOR DETECTINGAND ESTIMATING MOTION WITH SAME”的PCT申请号PCT/CA2014/050739(公开号WO/2015/017933)
人们普遍希望提供具有改进现有技术中已知特征的位移装置。在现有的位移装置上存在改进空间的一个领域是位移装置中的多个(两个或更多个)可移动台的可控运动(例如相对于单个定子)。应该理解的是，在可能需要的情况下(例如为了效率或任何其他原因)存在多个应用，为什么能够在位移装置中移动多个可移动台是有利的？与可控制地移动位移装置中的多个可移动台相关联的挑战涉及所产生的用于移动多个可移动台的力之间的交叉耦合。例如，由位移装置产生的用于移动第一可移动台的力可以交叉耦合到一个或多个其他可移动台中。希望在位移装置中移动多个可移动台。
相关技术的前述示例和与其相关的限制旨在是说明性的而非排他性的。本领域的技术人员在阅读说明书和研究附图之后，相关领域的其它限制将变得显而易见。
附图的简要说明
在附图的参考图中示出了示例性实施例。意图在此公开的实施例和附图被认为是说明性的而不是限制性的。
图1A和1B(统称为图1)分别描绘了根据本发明的特定实施例的位移装置的示意性本地剖视俯视图和侧面剖视图。
图2是包括多个可移动台的位移装置的俯视图。
图3A和3B分别是根据特定实施例的包括多个伸长区段磁体阵列的磁体阵列组件的示意性俯视图。图3C是在图3A的磁体阵列组件中使用的并且可以用于图3B的磁体阵列组件或本文所述的任何其他伸长区段磁体阵列组件的示例性的Y磁体阵列的剖视图。
图4是根据本发明的特定实施例的位移装置的本地示意性侧视剖视图。
图5示出了根据特定实施例的定子线圈组件的示意性俯视图，该定子线圈组件可以用在本文所述的任何位移装置中。
图6A-6C各自示出了相应激励区中的线圈迹线层和/或线圈迹线的部分的示意图。
图7是根据特定实施例的结合具有图3B磁体阵列组件的可移动台的图1位移装置的示意性俯视图。
图8A和8B分别是根据特定实施例的适用于控制本文所述的任何位移装置的控制系统的示意性框图，以及一个可能的连接方案，该方案根据特定实施例的用于在激励区内连接一个线圈迹线层中的一组y迹线。
图9是根据本发明的特定实施例的包括台反馈感测系统的位移装置的本地示意性等距视图。
图10A是根据特定实施例的可移动台和磁体阵列组件的示意图。图10B示出了根据特定实施例的对应于定子的激励区的x迹线层。图10C示出根据特定实施例的对应于图10B的定子的激励区的y迹线层。图10D是结合图10B的x迹线层和图10C的y迹线层的整个激励区的示意图。图10E是图10A磁体阵列组件的y磁体阵列之一的剖视图。
图11A示出对应于图10定子的激励区的位置感测层。图11B示出根据特定实施例的激励区的一侧，其包括位于多个线圈迹线层顶上的位置感测层。
图12示出根据图10实施例的位移装置的非限制性实施例，其包括多个可移动台和多个激励区。
图13A-13G(统称为图13)示出了根据特定实施例用于使图10位移装置的第一和第二可移动台在具有单个激励区的宽度的定子通道中彼此穿过(或者在单激励区上彼此穿过)。
图14A和14B分别示出了根据特定实施例的图10位移装置的多个可移动台的队列以及用于将可移动台移入和移出这种队列的方法。
图15示出根据特定实施例的定子的俯视图，该定子包括被组织成定子扇区的多个定子片(stator tile)。
图16A是根据特定实施例的定子扇区和可移动台的示意性剖视图。
图16B是根据特定实施例的定子扇区以及定子扇区的部件之间通信的示意性俯视平面图。
图16C示出根据特定实施例的定子扇区及其投影到相邻扇区上相应的扩展边界的示意性俯视平面图。
图17示出根据特定实施例的多个定子扇区之间的可移动台穿越边界的示意性俯视平面图。
图18是根据特定实施例的多个定子扇区之间的通信网络的示意图。
图19A是根据特定实施例的多个扇区传感器组件与它们各自的本地扇区控制器之间通信的示意图。
图19B是根据特定实施例的多个扇区线圈组件及其各自的本地放大器和本地扇区控制器之间通信的示意图。
图19C是根据特定实施例的多个扇区线圈组件、扇区传感器组件及其各自的本地扇区控制器之间通信的示意图。
图20示出根据特定实施例的与特定线圈迹线重叠的多个可移动台的示意性俯视平面图。
图21是示出根据特定实施例的用于控制定子上的一个或多个可移动台的方法的流程图。
图22是示出根据特定实施例的系统控制器与一个或多个扇区控制器之间协作的方法的流程图。
具体实施方式
在下面的说明中通篇阐述了具体细节以便为本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，众所周知的元件可能未被示出或详细描述以避免不必要地使本公开文意模糊。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。
本发明的各方面提供了用于相对于定子移动一个或多个可移动台的方法和系统。定子包括成形为提供多个线圈迹线组的多个线圈。每个线圈迹线组可以包括一个或多个线圈迹线，电流可以被独立驱动到其中，例如，每个线圈迹线组是可独立寻址的。在一些实施例中，每个线圈迹线组包括延伸穿过定子片的相应的一个或多个大致线性伸长的线圈迹线，但这不是必须的。每个可移动台包括一个或多个磁化元件，其可以被布置成提供一个或多个磁体阵列。磁化元件包括具有单个对应的磁化方向的磁性区域。在本文的各个位置处描述的磁化区段代表磁化元件的非限制性实例。提供了用于相对于定子可控制地移动一个或多个可移动台的方法和设备。
本发明的各方面提供了包括定子和一个或多个可移动台的位移装置。为了简洁，可移动台在这里也可以被称为移动体(mover)。定子包括成形为提供多个线圈迹线的多个导电线圈。这种线圈迹线通常可以线性伸长，但这不是必须的。每个可移动台可以在位移装置的二维工作区内相对于定子移动。每个可移动台可以包括一个或多个磁化元件(各自具有其自己的磁化方向)，其可以被布置成提供一个或多个磁体阵列。在本文的各个位置处描述的磁化区段代表磁化元件的非限制性实例。多个放大器可以被连接以将多个电流驱动到多个线圈迹线内的可独立寻址的线圈迹线组中。多个控制器可以被配置为确定线圈迹线组的最终基准电流。放大器和控制器(以及可选的电流反馈控制模块)可以连接或以其他方式配置成尝试驱动单个线圈迹线组中的电流，这将导致电流遵循(track)基准电流(currentreference)。可控制地驱动到多个线圈迹线中的至少一些线圈迹线中的电流产生磁场，该磁场在可移动台的磁化元件上产生相应的磁力，从而相对于定子(例如在工作区内)移动可移动台。在一些实施例中，当控制器正在控制由一个或多个放大器驱动的电流时，与由至少一些线圈迹线中的电流产生的磁场和与磁化元件相关联的磁场之间的相互作用相关联的磁力可以在任何时候将可移动台吸引向定子。在一些实施例中，当控制器正在控制由一个或多个放大器驱动的电流时，与由至少一些线圈迹线中的电流产生的磁场和与磁化元件相关联的磁场之间的相互作用相关联的磁力可以迫使可移动台远离定子,以在任何时候用空气间隙来平衡重力。
图1A和1B(统称为图1)分别描绘了根据特定实施例的位移装置50的部分切除的俯视图和侧面剖视图。位移装置50包括定子30、可移动台10、控制器60和一个或多个放大器70。可移动台10可以围绕位移装置50的工作区36可控制地相对于定子30移动。
为了描述在此公开的位移装置，定义一对坐标系统是有用的：固定到定子(例如固定到图1A的定子30)的定子坐标系；以及固定到可移动台(例如图1A的可移动台10)并且与可移动台相对于定子和定子坐标系移动的台坐标系。该描述可以使用传统的笛卡尔坐标(x，y，z)来描述这些坐标系，但是可以理解，可以使用其他的坐标系。为了方便和简洁起见，在本说明书和相关的附图中，定子坐标系中的方向(例如，x，y，z方向)和台坐标系中的方向可以被示出和描述为彼此一致，即定子X，定子Y和定子Z方向可以分别示出为与台X，台Y和台Z方向一致。因此，该描述和相关联的附图参照的方向(例如，x，y和/或z)可以是参照定子和台坐标系统中的两者或任一者中的方向。然而，从这里的描述的上下文将理解的是，在一些实施例和/或情况下，可移动台(例如，可移动台10)可以相对于定子(例如定子30)移动，使得这些定子和台方向不再彼此一致。在这样的情况下，本公开可以采用使用术语定子X，定子Y和定子Z来指代定子坐标系中的方向和/或坐标，以及台X，台Y和台Z指代台坐标系中的方向和/或坐标。在本说明书和附图中，符号Xm，Ym和Zm可分别用于指示台X，台Y和台Z方向，符号Xs，Ys和Zs可分别用于指代定子X，定子Y和定子Z方向，以及符号X，Y和Z可以用于分别指示台X，台Y和台Z和/或定子X，定子Y和定子Z方向中的任何一个或两者。在一些实施例中，在正常操作期间，台Z和定子Z方向大致在相同的方向上(例如，在一些实施例中，在±30°内；在一些实施例中，在±10°内；在一些实施例中，在±2°内)。
在一些实施例中，定子X和定子Y方向是不平行的。在特定实施例中，定子X和定子Y方向大致正交。在一些实施例中，台X和台Y方向是不平行的。在特定实施例中，台X和台Y方向通常是正交的。
控制器60和放大器70可以被配置和连接，用于在工作区36中相对于定子30可控制地移动可移动台10。例如，控制器60可以被配置为生成控制信号并被连接以将这样的控制信号提供给放大器70。放大器70可被连接以驱动线圈迹线32,34中的电流。响应于来自控制器60的控制信号，放大器70可驱动定子30的线圈迹线32,34中的电流，以实现可移动台10相对于定子30的移动。在一些实施例中，控制器60被配置为将可移动台10移动到工作区36内的期望位置(xr，yr)或期望迹线上(例如，包括一系列期望位置，(xr，yr))，其中在定子X方向上,xr是可移动台10的期望位置，在定子Y方向上，yr是可移动台的期望位置。除非上下文另外指出，否则在本公开和所附权利要求全文中，当提到大致在工作区和/或类似位置中的可移动台的定位、可移动台的位置、可移动台的移动时，该定位、位置、移动等应理解为指可移动台上的参考点的定位、位置、移动等。该参考点可以是但不限于可移动台的磁体阵列组件的中心处的点。该参考点可能是可移动台上的其他位置。通常，期望的位置(xr，yr)是时间t的函数，并且表示可移动台应该在每个时间t理想地位于何处。
图1的位移装置50及其部件(例如，可移动台10、定子30、控制器60、放大器70等)代表了位移装置及其部件的一般化实施例，其可用于描述根据这里描述的各种实施例的位移装置操作的原理。本文所述的位移装置和/或其部件的其他实施例可以使用用于描述位移装置50和/或其部件的类似的参考标记(例如带有前一个数字、尾部符号、尾部字母和/或尾部数字)。除非上下文或描述另外指出，否则这种位移装置和/或它们的部件可以表现出与位移装置50和/或其部件的特征和特性类似的特征和/或特性(或反之亦然)。例如，下面更详细描述的可移动台110A，210_2是根据本发明的特定实施例的可移动台。除非上下文或描述另有指示，否则可移动台110A，210_2可具有与本文针对可移动台10讨论的特征和/或特性类似的特征和/或特性(反之亦然)。作为另一个例子，下面更详细描述的定子130,230是根据本发明的特定实施例的定子。除非上下文或描述另有指示，否则定子130,230可具有类似于在此针对定子30所讨论的特性和/或特征。此外，除非上下文或描述另外指出，否则还应当理解的是，当提及位移装置50和/或其部件的特征和/或特征时，相应的描述应当被理解为适用于位移装置和/或其组件的任何特定实施例。
可移动台
在图1的实施例中，位移装置50被示出为具有单个可移动台10。然而，一般来说，位移装置50可以包括多个可移动台，其中的每一个可移动台可以类似于可移动台10，并且每个可移动台可以由控制器60使用放大器70来控制以驱动如本文所述的线圈迹线32，34中的电流。图2示出了位移装置50'的俯视图，该位移装置50'包括多个(例如两个)可移动台10A，10B。控制器60可以被配置为产生用于可控制地移动两个可移动台10A，10B的控制信号。在其他方面，位移装置50'可以基本上类似于图1的位移装置50。作为非限制性示例，可移动台10A，10B中的每一个可以具有与位移装置50的可移动台10类似的特征和/或特性，并且位移装置50'的定子30可以具有与位移装置50的定子30相似的特征和/或特性。图2示出了可移动台10A，10B不需要彼此对齐。因此，每个可移动台10A，10B可以使用其自己对应的台坐标系来描述。在图2所示的情况下，台方向Xm1/Ym1/Zm1定义了可移动台10A的台坐标系，而台方向Xm2/Ym2/Zm2定义了可移动台10B的台坐标系。位移装置50'可以构造成与任何合适数量的可移动台10一起操作。在一些实施例中，位移装置50'包括三个可移动台。在一些实施例中，位移装置50'可以包括几十到几百个可移动台。在一些实施例中，位移装置50'可以包括数千个可移动台。
返回参考图1，可移动台10包括磁体阵列组件16，其包括一个或多个磁体阵列12。磁体阵列组件16应该被理解为包括一个或多个单独的磁体阵列12的组合。每个磁体阵列12可以包括对应的多个磁化区段14A，14B，14C，14D...(统称为磁化区段14)，每个磁化区段14具有相应的磁化方向。在一些实施例中，特定磁体阵列12的磁化区段14具有彼此不同的至少两个磁化方向。在图1的实施例中，可移动台10包括具有多个对应的第一磁化区段14的第一磁体阵列12。可移动台10可以位于定子30附近(例如顶部)。如上所述，在一些实施例中，当控制器60正在控制由放大器70驱动的电流时，可移动台10可以被吸向(并抵靠)定子30；并且在一些实施例中，当控制器60控制由放大器70驱动的电流时，可移动台10被迫离开定子30(例如，在定子30与可移动台10之间提供空气间隙)。在所示实施例中，为了通用性，在可移动台被吸引向定子30的实施例中，可移动台10包括可选的台承载表面24，台承载表面24大体上是平面的(在台Z方向上具有法线)并且可以抵靠大体上平面的可选的定子承载表面26(在台Z方向上具有法线)。
一种类型的磁体阵列组件16被称为伸长区段磁体阵列组件16。伸长区段磁体阵列组件16包括一个或多个伸长区段磁体阵列12，其中每个这样的磁体阵列12包括多个线性伸长的磁化区段14(例如在台X方向或台Y方向上是伸长的)，每个磁化区段14具有与其伸长方向大致正交的对应磁化方向。每个磁体阵列12中的至少两个磁化区段14可以具有彼此不同的磁化方向。
在一些实施例中，可移动台10包括伸长区段磁体阵列16，伸长区段磁体阵列16又包括四个伸长区段磁体阵列12(第一、第二、第三和第四磁体阵列12)。在这种伸长区段磁体阵列组件16中的第一磁体阵列12可以包括多个线性伸长的第一磁化区段14(例如在台X方向上伸长)，每个第一磁化区段14具有通常与台X方向正交的相应的磁化方向。第一磁化区段14中的至少两个可以具有彼此不同的磁化方向。第一磁化区段14的第一磁化方向可以在第一磁体阵列12的台Y方向宽度上呈现第一空间周期λ1(在本文中也被称为λy)。在一些实施例中，第一磁体阵列12的台Y方向宽度通常等于λ1，使得第一磁化区段14的第一磁化方向在第一磁体阵列12的台Y方向宽度上呈现单个第一空间周期λ1。在一些实施例中，第一磁化区段14的第一磁化方向呈现在第一磁体阵列12的台Y方向宽度上重复的多个(例如，整数个)第一空间周期λ1。
类似于第一磁体阵列12，第二磁体阵列12可以包括多个线性伸长的第二磁化区段14。然而，第二磁化区段14可以在台Y方向线性伸长(例如在一些实施例中，不平行于台X方向，或在一些实施例中，通常与台X方向正交)。每个第二磁化区段14具有通常与台Y方向正交的对应的第二磁化方向，第二磁化区段14中的至少两个具有彼此不同的第二磁化方向。第二磁化区段14的第二磁化方向可以在第二磁体阵列12的台X方向宽度上呈现第二空间周期λ2(在本文中也被称为λX)。在一些实施例中，第二磁体阵列12的台X方向宽度通常等于λ2，使得第二磁化区段14的第二磁化方向在台X方向宽度上呈现单个第二空间周期λ2。在其他实施例中，第二磁化区段14的第二磁化方向呈现在台X方向宽度上重复的多个第二空间周期λ2。在一些实施例中，第一空间周期λ1＝λy等于第二空间周期λ2＝λx并且它们两者均被称为空间周期λ。
类似于第一磁体阵列12，第三磁体阵列12可以包括在台X方向上线性地伸长的多个第三磁化区段14，其中每个第三磁化区段14具有大致正交于台X方向的对应的第三磁化方向，并且第三磁化区段14中的至少两个具有彼此不同的第三磁化方向。第三磁化区段14的第三磁化方向可在第三磁体阵列12的台Y方向宽度上呈现第一空间周期λ1＝λy(或单独的第三空间周期λ3)。在一些实施例中，第三磁体阵列12的台Y方向宽度大致等于λ1(或λ3)，使得第三磁化区段14的第三磁化方向在台Y方向上的宽度上呈现单个第一空间周期λ1(或单个第三空间周期λ3)。在其他实施例中，第三磁化区段14的第三磁化方向呈现在台Y方向宽度上重复的多个第一空间周期λ1(或多个第三空间周期λ3)。
类似于第二磁体阵列12，第四磁体阵列12可以包括在台Y方向上线性伸长的多个第四磁化区段14，其中每个第四磁化区段14具有与台Y方向大致正交的对应的第四磁化方向，并且第四磁化区段14中的至少两个具有彼此不同的第四磁化方向。第四磁化区段14的第四磁化方向可以在第四磁体阵列12的台X方向宽度上呈现第二空间周期λ2＝λx(或单独的第四空间周期λ4)。在一些实施例中，第四磁体阵列12的台X方向的宽度通常等于λ2(或λ4)，使得第四磁化区段14的第四磁化方向在台X方向宽度上呈现单个第二空间周期λ2(或单个第四空间周期λ4)。在其他实施例中，第四磁化区段14的第四磁化方向呈现在台X方向宽度上重复的多个第二空间周期λ2(或多个第四空间周期λ4)。
图3A和图3B分别示出根据特定实施例的包含磁体阵列组件116A，116B的可移动台110A，110B的本地示意性俯视图，该磁体阵列组件可用作可移动台10(或此处描述的任何其它可移动台)的磁体阵列组件16。每个磁体阵列组件116A，116B包括多个伸长区段磁体阵列112。在所示实施例中，磁体阵列组件116A，116B中的每一个包括四个伸长区段磁体阵列112A，112B，112C，112D(统称为磁体阵列112)，其包括第一磁体阵列112A，第一磁体阵列112A包括在台X方向伸长的磁化区段114A；第二磁体阵列112B,第二磁体阵列112B包括在台Y方向上伸长的磁化区段114B，第三磁体阵列112C,第三磁体阵列112C包括在台X方向上伸长的磁化区段114C，第四磁体阵列112D,第四磁体阵列112D包括在台Y方向上伸长的磁化区段114D。由于它们的伸长方向，第一和第三磁体阵列112A，112C可以被称为x磁体阵列，并且它们的对应的磁化区段114A，114C在这里可以被称为x磁化区段，并且第二和第四磁体阵列112B，112D可以被称为y磁体阵列，并且其相应的磁化区段114B，114D在本文中可以被称为y磁化区段。除了它们的位置和/或取向之外，磁体阵列组件116A，116B中的任一个和/或可移动台110A，110B中的任何一个中的任何磁体阵列112可以基本上彼此类似。以这种方式，磁体阵列组件116A，116B和可移动台110A，110B可以关于位于磁体阵列组件116A，116B和/或可移动台110A，110B的台X台Y中心处的台Z取向轴线90°旋转对称。
虽然它们各自的磁体阵列112可以彼此类似，但是图3A和图3B的实施例的磁体阵列组件116A，116B和可移动台110A，110B的布局在一些方面彼此类似而在其他方面彼此不同。在两个磁体阵列组件116A，116B的情况下，第一磁体阵列112A的台X取向边缘抵靠第二磁体阵列112B的台X取向边缘(在抵接部155A处)，第一磁体阵列112A的台Y取向边缘抵靠第四磁体阵列112D的台Y取向边缘(在抵接部155B处)，第三磁体阵列112C的台X取向边缘抵靠第四磁体阵列112D的台X取向边缘(在抵接部155C处)，并且第三磁体阵列112C的台Y取向边缘抵靠第二磁体阵列112B的台Y取向边缘(在抵接部155D处)。此外，在两个磁体阵列组件116A，116B的情况下，磁体阵列112的外围边缘彼此对齐，以提供具有大致矩形外围形状(从俯视图)的磁体阵列组件116A，116B。具体而言，第一和第二磁体阵列112A，112B的台Y取向的外围边缘以及第三和第四磁体阵列112C，112D的台Y取向的外围边缘在台Y方向上彼此对齐。此外，第一和第四磁体阵列112A，112D的台X取向的外围边缘和第二和第三磁体阵列112B，112C的台X取向的外围边缘在台X方向上彼此对齐。
在一些实施例中，这些抵接部和/或外围边缘对齐不是必须的，并且磁体阵列组件16可以包括少至一个伸长区段磁体阵列12或多个彼此间隔开的伸长区段磁体阵列12(即，不抵接)，其具有不对齐的外围边缘和/或以不同的抵接和/或对齐关系彼此抵接。例如，在一些实施例中，第一和第二磁体阵列112A，112B的台Y取向外围边缘以及第三和第四磁体阵列112C，112D的台Y取向外围边缘在台Y方向不彼此对齐；并且在一些实施例中，第一和第四磁体阵列112A，112D的台X取向的外围边缘和第二和第三磁体阵列112B，112C的台X取向的外围边缘在台X方向不彼此对齐。
磁体阵列组件116B的布局与磁体阵列组件116A的布局的不同之处在于，对于磁体阵列组件116B：第一和第三磁体阵列112A，112C的对应的台Y取向边缘157A，157C在台X方向彼此偏移(偏移Ox)，第一和第三磁体阵列112A，112C的相邻的台X取向边缘159A，159C在台Y方向上彼此间隔开(第一间隔Sy)；并且第二和第四磁体阵列112B，112D的对应的台X取向边缘157B，157D在台Y方向上彼此偏移(偏移Oy)，并且第二和第四磁体阵列112B，112D的相邻台Y取向边缘159B，159D在台X方向上彼此间隔开(第二间隔Sx)。从图3B中可以看出，对于磁体阵列组件116B，第一和第三磁体阵列112A，112C的台X尺寸大于其对应的台Y尺寸，而第二和第四磁体阵列112B，112D的台Y尺寸大于其对应的台X尺寸。这些偏移Ox，Oy和间隙Sx，Sy在磁体阵列组件116B的中心产生非磁化空间151(尺寸Sx乘以Sy)。磁体阵列组件116B的布局可能是有利的(相对于磁体阵列组件116A的布局)，因为与磁体阵列112A紧密相互作用的有源线圈迹线可以在磁体阵列112C上产生相对较小的耦合力，与磁体阵列组件116A相比较，在磁体阵列组件116B中正相反；并且与磁体阵列112B紧密相互作用的有源线圈迹线在磁体阵列112D上产生小的耦合力，与磁体阵列组件116A相比，磁体阵列组件116B中正相反。
磁体阵列组件116A的布局与磁体阵列组件116B的布局的不同之处在于，对于磁体阵列组件116A：第一磁体阵列112A和第二磁体阵列112B的台X取向边缘(即，提供抵接部155A的台X取向边缘)具有相同的台X尺寸；第一磁体阵列112A和第四磁体阵列112D的台Y取向边缘(即，提供抵接部155B的台Y取向边缘)具有相同的台Y尺寸；第三和第四磁体阵列112C，112D的台X取向边缘(即，提供抵接部155C的台X取向边缘)具有相同的台X尺寸；并且第二和第三磁体阵列112B，112C的台Y取向边缘(即，提供抵接部155D的台Y取向边缘)具有相同的台Y尺寸。此外，利用这些尺寸(以及上述抵接部和外围边缘对准特征)，磁体阵列组件116A不具有类似于磁体阵列组件116B的空间151的空间。磁体阵列组件116A的布局可能是有利的(相对于磁体阵列116B的布局)，因为磁体阵列组件占用面积(在台X和台Y方向上)被充分地用于产生磁场。
磁体阵列组件116A，116B之间的另一个区别在于，对于磁体阵列组件116A，在正台X方向上最远且在正台Y方向上最远的磁体阵列112A包括在台X方向伸长的磁化区段114A，其他磁体阵列112B，112C，112D依次分别具有在台Y方向和台X方向伸长的磁化区段114B，114C，114D。与此相反，对于磁体阵列组件116B，在正台X方向最远和正台Y方向最远的磁体阵列112D包括在台Y方向上伸长的磁化区段114D，其他磁体阵列112A，112B，112C依次分别具有在台X和台Y方向伸长的磁化区段114A，114B，114C。在本说明书中：如图3A的磁体阵列组件116A那样的磁体阵列组件具有在正台X方向上最远和在正台Y方向上最远的磁体阵列，并且包括在台X方向上伸长的磁化区段，可以被称为右旋磁体阵列组件；以及如图3B的磁体阵列组件116B那样的磁体阵列组件，其具有在正台X方向上最远并且在正台Y方向上最远的磁体阵列，并且包括在台Y方向伸长的磁化区段，可以被称为左旋磁体阵列组件。应该理解的是，磁体阵列组件116A，116B的许多变型可以用在可移动台110A，110B中。在一个示例中，图3A的磁体阵列组件116A可以从右旋变为左旋。在另一个示例中，图3B的磁体阵列组件116B可以从左旋变为右旋。
如以上所讨论的，除了它们的取向之外，磁体阵列组件116A，116B中的磁体阵列112和可移动台110A，110B可以基本上彼此类似。然而，磁体阵列组件116A，116B中的磁体阵列112可以具有各种各样的磁化区段114(及其相应的磁化方向)的图案。图3C是可以在图3A的磁体阵列组件116A和/或图3B的磁体阵列组件116B和/或本文所述的其他伸长区段磁体阵列组件中使用的示例性的y磁体阵列112(例如阵列112B)的剖视图。各种其他伸长区段磁体阵列112可以用于图3A的磁体阵列组件116A和/或图3B的磁体阵列组件116B中和/或本文所述的任何其他伸长区段磁体阵列组件中。例如，专利合作条约专利申请No.PCT/CA2012/050751、PCT/CA2014/050739和PCT/CA2015/050157(均通过引用结合于本文中)公开了伸长区段磁体阵列的多个不同实施例，其中的每一个实施例可用于在本文所述的任何伸长磁体阵列组件中的磁体阵列112(例如，磁体阵列组件116A，116B)中。
在图3C所示的剖视图中，磁体阵列112包括多个磁化区段114，每个磁化区段具有对应的磁化方向(其中磁化区段114的磁化方向由箭头表示)。尽管图3C的磁体阵列112是y磁体阵列，但应该理解的是，可以通过仅改变所示磁体阵列的取向来提供x磁体阵列，并且应当理解这里描述的磁体阵列112在调整取向的情况下应用于y磁体阵列112或x磁体阵列112。从图3C可以看出，每个磁化区段114的台X方向的宽度通常等于
Figure GDA0001547419570000111
或
Figure GDA0001547419570000112
中的一个。在图3A和3B的实施例的情况下，边缘磁化区段114'(即，在阵列112的边缘处的磁化区段114')具有台X方向宽度
Figure GDA0001547419570000113
其是另一个(内部)磁化区段114的台X方向宽度
Figure GDA0001547419570000114
的一半。在一些实施例中，每个磁化区段114的X方向宽度通常可以等于
Figure GDA0001547419570000115
或
Figure GDA0001547419570000116
中的一个，其中N是任何正整数。在一些实施例中，边缘磁化区段114'可以具有台X方向宽度
Figure GDA0001547419570000117
其是另一个(内部)磁化区段114的台X方向宽度
Figure GDA0001547419570000118
的一半。在一些实施例中，N＝Nt(其中Nt表示阵列112中的不同磁化方向的数量)，如在图3C的图示实施例中的情况那样。在图3C所示的实施例中，边缘磁化区段114’具有在台Z方向上取向的磁化方向(在所示实施例的情况下，在正台Z方向上)。对于这里示出和/或描述的磁体阵列112的任何实施例，磁化区段114的台Z方向可以与本文所示和/或描述的相反。
图3A-3C所示的实施例中所示的各种磁体阵列112具有许多类似的特性。磁化区段114的磁化方向与磁化区段114的伸长方向正交。每个磁体阵列112的至少两个磁化区段114彼此不同。通常，磁体阵列112可以包括具有任意合适的整数Nt(Nt≥2))的磁化方向的磁化区段114。在图3C所示的实施例中，Nt＝4。磁化区段114的磁化方向在磁体阵列112的台X宽度上呈现出空间周期λx。为了避免使图3C的说明复杂化，空间周期λx被表示为λ而不失一般性。在图3C的实施例中，磁体阵列112的台X方向宽度(Wmx)通常等于λx，使得磁化区段114的磁化方向在磁体阵列112的台X方向的宽度上呈现单个空间周期λx。在一些实施例中，第一磁化区段114的磁化方向可以呈现在磁体阵列112的台X方向宽度(Wmx＝Nmλx)上重复的任何正整数Nm空间周期λx。在图3C所示的实施例中，磁化区段114的磁化方向相对于对称平面镜像对称(沿台Y和台Z方向延伸并且通过由图3C中所示的线141所指示的磁体阵列112的台X方向中心)。
位移装置50的可移动台10可以包括可选的缓冲器(未示出)，其可以保护可移动台10免受其他可移动台和可能被引入到定子30或工作区36中的其它物体的影响。缓冲器可以由非磁性材料制成以保护可移动台10及其磁体阵列组件16。另外，缓冲器可以防止两个或更多个可移动台10彼此太靠近(例如，接近到使得它们各自的磁化区段14可能彼此吸引并且可能不期望地影响由可控制地驱动到线圈迹线32,34中的电流引起的力)。缓冲器还可用于防止具有高磁导率的其他物体过于靠近磁体阵列组件16。例如，在没有非磁性缓冲器的情况下，落在工作区36上的铁或钢垫圈/螺钉/螺母可以连接到磁体阵列组件16并导致系统故障。PCT/CA2015/050157中描述了可用于本文所述的任何可移动台的合适缓冲器的实例。
在一些实施例中，可移动台10可以包括台支撑结构，该台支撑结构可以由高磁导率材料(例如具有大于100的相对磁导率)制成，诸如铁、铁氧体、钴，这些材料的组合等。高磁导率有助于增强磁体阵列组件16下方的磁场(例如相对的负定子Z方向)，这是定子30的线圈迹线在工作期间通常所处的位置。在一些实施例中，使用没有护铁的台支撑结构可能是有益的。例如，这样的实施例可能是期望的，以使可移动台10的重量最小化。这种台支撑结构可以由铝、陶瓷、碳纤维增强复合材料，这些材料的组合等等制成。减轻台支撑层的重量会有助于使可移动台的惯性最小化。
定子
现在提供定子30的各种实施例和附加细节。再参照上述图1，定子30包括定子线圈组件35，其至少包括多个导电线圈31的迹线。线圈31被成形为提供分别在非平行方向上伸长的第一和第二多个线圈迹线32,34。在如图1A中所描绘的特定实施例中，第一多个线圈迹线32正交于第二多个线圈迹线34。在如图1A所示的特定实施例中，第一多个线圈迹线32分布在第一层40的至少一部分上并且通常沿定子X方向伸长；并且第二多个线圈迹线34分布在第二层42的至少一部分上并且通常沿定子Y方向伸长。在一些实施例中，如图1A所示，分别分布有第一和第二多个线圈迹线32,34的第一和第二层40,42可位于不同的(例如第一和第二)定子Z位置处，并且层40,42可以在定子Z方向上彼此重叠，尽管这不是必须的。在一些实施例中，第一层40和第二层42可以设置在不同的激励区中(下面更详细地描述)，但是在相同的定子Z位置处。
在一些实施例中，定子30可以包括额外的多个线圈迹线(未示出)，其可以在对应的另外的定子Z方向位置处，分布在附加层的部分上。例如，定子30可以包括第一附加多个线圈迹线，其在相应的第一附加定子Z位置处分布在第一附加层的至少一部分上，并且通常在定子X方向上伸长(未示出)，以及第二附加多个线圈迹线，其在对应的第二附加定子Z位置处分布在第二附加层的至少一部分上并且在定子Y方向上大致伸长(未示出)。额外的多个线圈迹线不限于在定子X或定子Y方向上伸长。在一些实施例中，提供额外的多个线圈迹线，其通常在定子X方向和定子Y方向之间的角度方向上伸长。例如，在一些实施例中，定子30可以包括以下中的一个或两个：第一附加角度多个线圈迹线(未示出)，其在对应的第一附加角度定子Z位置处分布在第一附加角度层的至少一部分上并且在正定子X和正定子Y方向之间分开的方向上大体上伸长(例如，在一些实施例中，从正定子X方向围绕定子Z轴线逆时针45°)；以及第二附加角度多个线圈迹线(未示出)，其在对应的第二附加角度定子Z位置处分布在第二附加角度层的至少一部分上并且通常在负定子X和正定子Y方向之间分开的方向上大体上伸长(例如，在一些实施例中，从负定子X方向围绕定子Z轴顺时针45°)。在其他实施例中，附加的多个线圈迹线可以以不同于与定子X和/或定子Y方向成45°的角度α伸长。这样的线圈迹线在本文中可以被称为α取向的线圈迹线或α迹线，其中α是从定子X轴线或定子Y轴线中的一个轴线测量的角度。
在一些实施例中，不同定子Z位置处的层40,42中的线圈迹线32,34可以在定子Z方向上彼此重叠。线圈迹线32,34在定子Z方向上彼此重叠的二维空间可以限定工作区36，可移动台10可相对于定子30在工作区36上移动。在一些实施例中，每个对应层40,42中的线圈迹线32,34可以遍布其各自的层40,42，使得线圈迹线32,34和/或层40,42可以在定子Z方向上在工作区36的所有位置重叠。这不是必须的。在一些实施例中，线圈迹线32,34可以占据特定激励区(下面更详细地描述)，特定激励区比相应层40,42的整体占据较少。一些线圈迹线32,34可以在其端部连接以形成如下面更详细描述的两相、三相或多相绕组配置。虽然工作区36是二维空间，但是为了方便起见，该描述可以将工作区36描述为定子30的特征。
图4示出了根据本发明的特定实施例的位移装置150。图4包括类似于图3A-3C中所示的那些可移动台中的一个的可移动台110和定子130。图4实施例的定子130包括可选的定子承载层145、定子线圈组件135、线圈支撑层137、功率电子层138和可选的冷却层139。定子线圈组件135可以包括前述线圈31和/或线圈迹线32,34。
可选的定子承载层145可以在工作区36的定子X/定子Y跨度范围(图4中未示出)上在定子Z方向与定子线圈组件135重叠。定子承载层145可以包括大体上平坦的定子承载表面126，该定子承载表面126可以抵靠(或者被空气间隙分隔)可移动台110的台承载层118的台承载表面124。在所示的实施例中，台承载表面124面向负定子Z方向，并且定子承载表面126面向正定子Z方向。专利合作条约申请No.PCT/CA2015/050157中描述了各种定子承载层和限制器层，并且可以与本文所述的定子30(或130,230等)的任何实施例一起使用。
线圈支撑层137可以为定子线圈组件135提供机械支撑。图3实施例的定子线圈组件135可以基本上类似于图1实施例的定子线圈组件35，并且可以包括线圈31，其被成形为提供具有类似于图1实施例的那些特征的特征的线圈迹线32,34(以及任何另外的线圈迹线)。控制器60可以被连接以将控制信号传送到一个或多个放大器70，并且控制器60可以被配置为使用那些控制信号来控制由放大器70驱动的电流使其流到至少一些线圈迹线32,34中，由此使得可移动台10,110行进到工作区36内的期望位置，例如，在工作区36内的期望位置(xr,yr)，其中xr是在定子X方向上可移动台10,110的期望位置，yr是在定子Y方向上可移动台10,110的期望位置。
在一些实施例中，当在操作中，可移动台承载表面124与定子承载表面126紧邻(例如邻近)且大致平行。在一些实施例中，可移动台110与定子130之间的定子Z方向间隙小于10mm，并且通常为大约1mm。定子130和可移动台110之间的这个间隙可以(至少部分地)由Z方向力维持，Z方向力是由定子130的线圈迹线32,34中的电流生成的磁场与可移动台110的磁体阵列112的相互作用而产生的，如下所述。在一些实施例中，定子130和可移动台110之间的这个空隙(或空气间隙)可以使用现有技术中附加的抬高和/或提升磁体、空气静力轴承、滚柱轴承等(未示出)。在一些实施例中，如上所述，由驱动到可移动台110的线圈迹线32,34和磁体阵列112中的电流的相互作用产生的磁力可以被控制(例如通过控制器60)，使得每当电流被可控制地驱动到线圈迹线32,34时，可移动台110被吸引到定子130。
图5示出了根据特定实施例的定子线圈组件35的示意性俯视图，该定子线圈组件35可以用于位移装置50(图1)、位移装置150(图4)或本文所述的任何其他位移装置。如所描绘的，定子线圈组件35包括多个激励区43A-43I(统称为激励区43)。激励区43在本文中也可以被称为激励区43，或为了简洁起见，激励区43。在一些实施例中，每个激励区43是矩形的。在一些实施例中，激励区43可以具有其他形状(例如三角形、六边形和/或类似形状)。每个激励区43中的每个位置可以在定子Z方向上不同的定子Z位置和对应的线圈迹线32,34(以及任何另外的层和另外的线圈迹线)处重叠对应的线圈迹线层40,42。在定子Z方向上与特定的一个激励区43重叠的线圈迹线32,34可以说是特定的一个激励区43相关联或对应的线圈迹线32,34。每个激励区43中的每个线圈迹线32,34可以用可控电流激励，其中这种电流可以由控制器60控制，控制器60可以使用控制信号来控制放大器70，放大器70又将电流驱动到线圈迹线32，34中。每个激励区43可以连接到相应的放大器模块，放大器模块可以位于功率电子层138中(参见图4)，或者可以与定子30在空间上分离并且在其激励区43中使用合适的电气连接与线圈迹线32,34连接。被驱动进入每个激励区43中的线圈迹线32,34的电流可以被独立地控制。在一些实施例中，两个或更多个激励区43可以通过并联或串联连接它们对应的线圈迹线来共享一个共同的放大器70。特定的定子线圈组件35不必包括多个激励区。在一些实施例中，定子线圈组件35具有跨越整个工作区的单个激励区就足够了。
图6A-6C各自示出了在相应的激励区43中的线圈迹线层40,42和/或线圈迹线32,34的部分的示意图。图6A是定子线圈组件35的一个激励区43的剖视图(沿着定子X/定子Z平面)，定子线圈组件35包括多个线圈迹线层40A，40B，42A，42B(统称为线圈迹线层40,42)。在图6A的实施例中，每个线圈迹线层40,42在相应的激励区43上沿定子X和定子Y方向延伸，尽管这不是必须的。在图6A的实施例中，定子30包括在一个激励区43中位于不同定子Z位置处的多个x迹线层40A，40B和位于不同定子Z位置处的多个y迹线层42A，42B(虽然这不是必须的)。在图6A的实施例中，每个线圈迹线层40,42通过绝缘层47与相邻的线圈迹线层42,40分离。绝缘层47防止线圈迹线层40,42之间的电传导。每个线圈迹线层40,42大致在定子X和定子Y方向上延伸，其法线方向大致平行于定子Z方向。如上面所讨论的，每个线圈迹线层40,42包括多个线圈迹线，其可以分布在层的至少一部分上并且沿特定的定子方向延伸(例如在定子X方向或定子Y方向)。
图6B是根据特定实施例的第一线圈迹线层40A的一部分的示意性剖视图(沿定子X/定子Y平面)。线圈迹线层40B可具有类似于线圈迹线层40A的特征。图6B实施例中所示的线圈迹线层40A的部分包括多个线圈迹线32A，32B，32C，32A'，32B'，32C'(统称为线圈迹线32)(在此称为组66)，每个线圈迹线32在定子X方向上线性地伸长。由于它们在定子X方向上的伸长，线圈迹线32在本文中可以被称为x迹线32，并且组66和线圈迹线层40A可以分别被称为x迹线组66和x迹线层40或x组66和x层40。x迹线32可以在x迹线层40和/或在相应的激励区43上沿定子X方向延伸。一个激励区43中的x迹线层40可以包括一个或多个x迹线组66，其可以在定子Y方向上分布在x迹线层40和/或对应的激励区43上。如下面更详细地解释的，在一些实施例中，每个x迹线组66可以包括多个x线圈迹线32，其可以被相应的多相电流驱动(通过连接的一个或多个放大器70)，使得多相电流的一个相位被驱动到x迹线组66中的每个x线圈迹线32中。在一些实施例中，多相电流具有n个有效相位，并且每个x迹线组66中的x迹线32的数量是2n，其中每个x迹线32被连接以在一个方向上或在相反的方向上接收多相电流的一个相位。图6C是根据特定实施例的第二线圈迹线层42A的示意性剖视图(沿着定子X/定子Y平面)。线圈迹线层42B可具有类似于线圈迹线层42A的特征。图6C实施例的线圈迹线层42A包括多个线圈迹线34A，34B，34C，34A'，34B'，34C’(统称为线圈迹线34)(在本文中称为组68)，每个线圈迹线34在定子Y方向上线性地伸长。由于其在定子Y方向上的伸长，线圈迹线34在本文中可以被称为y迹线34，并且组68和线圈迹线层42A可以分别被称为y迹线组68和y迹线层42或y组68和y层42。y迹线34可以沿Y迹线层42和/或对应的激励区43在定子Y方向上延伸。一个激励区43中的y迹线层42可以包括一个或多个y迹线组68，y迹线组68可以沿定子X方向分布在y迹线层42和/或对应的激励区43上。如下面更详细解释的，在一些实施例中，每个y迹线组68可以包括多个y线圈迹线34，其可以被相应的多相电流驱动(通过连接的一个或多个放大器70)，使得多相电流的一个相位被驱动到y迹线组68中的每个y线圈迹线34中。在一些实施例中，多相电流具有n个有效相位，并且每个y迹线组68中的y迹线34的数量是2n，其中每个y迹线34被连接以在一个方向上或在相反的方向上接收多相电流的一个相位。
可以理解的是，组66中的线圈迹线32,34的数量不需要限于图6B，6C中所示的示例性的六个迹线，虽然一组中的此迹线数量便于使用三相电流，如在下面更详细说明的。在一些实施例中，在定子Z方向上彼此相邻的线圈迹线层40,42可以包括相对于彼此不平行的线圈迹线。在一些实施例中，在定子Z方向上彼此相邻的线圈迹线层40,42可以包括相对于彼此正交取向的线圈迹线。应该理解的是，定子30中的线圈迹线层40,42的数量不需要限于图6A的说明性实施例中所示的四层迹线。通常，定子30可以包括任何合适数量的线圈迹线层40,42。此外，并不要求在定子Z方向上彼此相邻的线圈迹线层40,42中的线圈迹线的取向彼此不同。在一些实施例中，可以提供沿着与定子X或定子Y方向不同的方向延伸的线圈迹线。在PCT/CA2015/050157中描述了被称为α迹线的这些迹线。
定子、线圈迹线、激励区和线圈迹线层的进一步的细节在专利合作条约专利申请PCT/CA2012/050751，PCT/CA2014/050739和PCT/CA2015/050157中有所描述。
控制和操作
在一些实施例中，不同的x迹线层40，不同的x迹线组66中的x迹线32和/或单独的x迹线32可以各自独立地由不同的功率放大器通道驱动(通过控制器60控制下的放大器70)。类似地，在一些实施例中，不同y迹线层42中，不同y迹线组68中的y迹线34和/或单独y迹线34可以各自独立地由不同的功率放大器通道驱动(通过在控制器60控制下的放大器70)。虽然这种独立的连接提供了最大的控制灵活性，但是这种配置在所有实施例或应用中都不是必须的。在一些实施例中，一个激励区43的不同x迹线层40或不同x迹线组66中的x迹线32可以串联或并联连接，一个激励区43中不同y迹线层42或y迹线组68中的y迹线可以串联或并联连接。
通常，通过线圈迹线32,34驱动的电流被用于将可移动台10推进到相对于定子30的期望位置(例如在工作区36中)和/或相对于定子30的期望取向。在x迹线32中驱动的电流可以用于沿着定子Y方向将力施加到可移动台10上(并由此推进)以行进到期望的定子Y位置yr；在y线圈迹线34中驱动的电流可以被用于沿着定子X方向将力施加到可移动台10(并且由此推进)以行进到期望的定子X位置xr。在x迹线32和y迹线34中驱动的电流中的任一个或两个都可以用于使可移动台10围绕定子Z取向轴线枢转。在x迹线32和y迹线34中驱动的电流中的任一个或两个都可以用于在定子Z方向上将力施加到(并由此推进)可移动台10。在x迹线32中驱动的电流可以用于围绕定子X取向轴线枢转可移动台10；在y迹线34中驱动的电流可以用于围绕定子Y取向轴枢转可移动台10。图7所示的位移装置50的示意图对于解释位移装置50的操作的细节是有用的。图7的位移装置50包括与图3B所示的可移动台110和磁体阵列组件116B类似的可移动台10和磁体阵列组件16，虽然对于本文所描述的其他可移动台和其他磁体阵列组件16，工作原理是类似的。定子30的一部分(例如一个激励区43或激励区43的一部分)在图7中通过表示x迹线32和y迹线34的线交叉阵列示意性地示出。为了便于解释，假定每个x迹线32和每个y迹线34是独立可控的，即被驱动到这样的迹线32,34中的电流是独立可控的。X迹线32包括用粗线示出的两个x迹线组66A，66B，以指示它们是有源的(即，电流正被驱动到x迹线组66A，66B的x迹线32中)，迹线34包括用粗线示出的两个y迹线组68A，68B，以指示它们是有源的(即，电流被驱动到y迹线组68A，68B的y迹线34中)。与在x迹线组66A，66B中驱动的电流相关的磁场分别主要与x磁体阵列112A，112C相互作用；并且与在y迹线组68A，68B中被驱动的电流相关联的磁场分别主要与y磁体阵列112B，112D相互作用。更具体地说：当x迹线组66A中的x迹线32携带电流时，它们与x磁体阵列112A相互作用，以在y和z方向上在可移动台10上施加力；当y迹线组68A中的y迹线34携带电流时，它们与y磁体阵列112B相互作用以在x和z方向上在可移动台10上施加力；当x迹线组66B中的x迹线32携带电流时，它们与x磁体阵列112C相互作用以在y和z方向上对可移动台10施加力；并且当y迹线组68B中的y迹线34携带电流时，它们与y磁体阵列112D相互作用以在x和z方向上对可移动台10施加力。
可以理解的是，图7中所示的线圈迹线32,34可以被选择性地激励(例如由驱动电流通过线圈迹线32,34)，以在可移动台10上施加期望的力，并由此在与可移动台10的刚体运动相关的六个自由度上控制可移动台10的运动(例如，位置)。在一些实施例中，每个x迹线组66和每个y迹线组68可以被选择性地激励(例如经由驱动电流通过对应于线圈迹线组66,68的迹线)或停用。当线圈迹线组66,68被选择性地激励时，对应于线圈迹线组66,68的线圈迹线可以由一个或多个多相放大器70以多相电流驱动。通常，这样的多相电流可以包括两相、三相或任何合适数量的相。当可移动台10显示在图7所示的特定位置时，不同于组66A，66B，68A，68B中的线圈迹线32,34可以是停用的。然而，可以理解的是，当可移动台10相对于定子30移动时，不同组的线圈迹线32,34可被选择为有源并且在可移动台10上施加期望的力。
可以观察到，组66A，66B，68A，68B中的有源线圈迹线32,34显示出与其他磁体阵列相互作用。例如，如上所述，当携带电流时，x迹线组66B中的x迹线32与x磁体阵列112C相互作用，但x迹线组66B中的x迹线32也在y磁体阵列112B的一部分之下通过。人们可能预期，x迹线组66B中的电流可能与y磁体阵列112B中的磁体相互作用，并在可移动台10上施加额外的力。然而，由于y磁体阵列112B的前述特性，可能已经由x迹线组66B中的电流与y磁体阵列112B的磁化区段114B之间的相互作用引起的力相互抵消，使得这些寄生耦合力可以被消除或保持在最小水平。更具体地说，消除或减小这些交叉耦合力的y磁体阵列112B的特性包括：y磁体阵列112B包括磁化区段114B，磁化区段114B通常在台Y方向上伸长，具有与台Y方向正交取向的变化的磁化方向；y磁体阵列112B的x尺寸宽度Wmx是Wmx＝Nmλx,其中Nm是整数，λx是上述磁性周期λx；并且y磁体阵列112B关于穿过y磁体阵列112B的台X维度的中心的yz平面141镜像对称。y磁体阵列112D的类似特性可消除或最小化来自x迹线组66A中的x迹线32的交叉耦合。以类似的方式，x磁体阵列112A的特性可消除或减小来自y迹线组68A中的y迹线34的交叉耦合力。x磁体阵列112A的这种特性包括：x磁体阵列112A包括磁化区段114A，磁化区段114A在台X方向上通常是伸长的，具有正交于台X方向取向的变化的磁化方向；x磁体阵列112A的y尺寸宽度Wmy是Wmy＝Nmλy,其中Nm是整数，λy是上述磁性周期λy；并且x磁体阵列112A关于与y轴线正交并穿过x磁体阵列112A的y尺寸的中心的xz平面镜像对称。x磁体阵列112C的类似特性可消除或最小化来自y迹线组68B中的y迹线34的交叉耦合。
在PCT/CA2012/050751中描述了关于驱动到线圈迹线32,34中的电流如何将力施加到可移动台10上的进一步的细节。
位移装置50包括一个或多个放大器70，其被连接(例如用合适的电连接(图1中未明确示出))以将多个电流驱动到线圈迹线32,34中。放大器70由控制器60控制，控制器60被连接并配置为向放大器70提供控制电流。控制器60(及其组件)可以包括硬件、软件、固件或其任何组合。例如，控制器60可以在包括一个或多个处理器、用户输入装置、显示器等的编程计算机系统上实现。控制器60可以被实现为嵌入式系统，其具有包括一个或多个处理器、用户输入装置、显示器等的合适的用户界面。处理器可以包括微处理器、数字信号处理器、图形处理器、现场可编程门阵列等。控制器60的组件可以被组合或细分，并且控制器60的组件可以包括与控制器60的其他组件共享的子组件。控制器60的组件可以在物理上彼此远离。控制器60可以被连接(例如，利用合适的电连接(图1中未明确示出))以将控制信号传送到放大器70。控制器60可以被配置(例如，使用合适的软件、逻辑配置等)以使用这些控制信号来控制由放大器70驱动的电流进入到至少一些线圈迹线32,34中，从而引起可移动台10行进到在工作区36中相对于定子30的期望位置，例如，在工作区36内的期望位置(xr,yr)，其中xr是可移动台10在定子X方向上期望的位置，yr是在可移动台10的定子Y方向上期望的位置。
图8A示出了根据特定实施例的适用于控制本文所述的任何位移装置50的控制系统58的示意性框图。虽然它们可以被描述为不同的实施例，但是除非特别指出，否则控制系统58以及在本说明书的其余部分中描述的控制技术、实施例和方法中的任何一个可以与本文描述的任何位移设备50一起使用。图8A实施例的控制系统58包括控制器60、一个或多个放大器70和定子线圈组件35。控制器60可以被配置为控制(例如通过提供控制信号)一个或多个放大器70(在图8A中被示出为功率放大器70)以将电流驱动到线圈迹线组件35中的多个线圈迹线中。控制器60可以使用这样的电流来通过多个线圈迹线中的电流产生的磁场和可移动台上的磁体阵列组件16的磁场之间的相互作用相关联的力来相对于定子30可控制地移动可移动台10。电流可由控制器60控制，当控制器60正在控制由一个或多个放大器70驱动的电流的任何时候，使得可移动台10上的这些磁力可朝向定子30吸引可移动台10(例如在负定子Z方向上)或者可迫使台10离开定子30(例如在正定子Z方向上)。
在所示实施例中，控制器60被示出为包括轨迹发生器62，轨迹发生器62为每个可移动台10生成期望的位置或参考位置。这样的参考位置可以包括以下中的任何一个或多个：可移动台10的期望或参考定子X位置xr、可移动台10的期望或参考定子Y位置yr、可移动台的期望或参考定子Z位置、绕台Z取向轴线的可移动台10的期望选择取向rzr(例如，通过可移动台10或磁体阵列组件16的台X/台Y中心的台Z取向轴线)、绕台X取向轴线的可移动台10的期望选择取向rxr(例如，通过可移动台10或磁体阵列组件16的台X/台Y中心的台X取向轴线)以及绕台Y取向轴线的可移动台10的期望选择取向ryr(例如，通过可移动台10或磁体阵列组件16的台X/台Y中心的台Y取向轴线)。由轨迹发生器62生成的参考位置(xr,yr,zr,rxr,ryr,rzr)(或其任何子集)通常基于与可移动台10有关的用户需求、应用需求和/或台反馈63。作为非限制性示例，台反馈63可以包括测量的特征，诸如可以从合适的传感器获得的可移动台10的位置、速度、加速度和/或取向。台反馈63可以源自任何合适的测量装置、系统和/或方法。合适的测量装置、系统和/或方法的一些非限制性实例在专利合作条约申请号PCT/CA2012/050751和PCT/CA2014/050739中描述。为简洁起见，本说明书的其余部分将涉及可控制地移动可移动台10到参考位置(xr,yr)，而不失一般性，可使用类似原理来控制可移动台10对应于(xr,yr,zr,rxr,ryr,rzr)的六个自由度的运动(例如位置)。在所示实施例中，控制器60还包括电流指令发生器64。通常，尽管不是必须的，可移动台10的期望位置(xr,yr)将随着时间而变化，使得参考位置xr,yr中的每一个是时间的函数，并且可以在本文中被描述为在特定的时间t是xr(t)，yr(t)。期望位置(xr,yr)随时间的演变可以被称为期望或参考轨迹。通常，每个可移动台10具有唯一的参考轨迹。为了简洁起见，除了上下文或描述另有规定之外，该描述将集中于一个可移动台10的轨迹和相应控制，应当理解，可以类似地实现其他可移动台10的轨迹和控制。电流指令发生器64从轨迹发生器62和台反馈63接收期望位置(xr,yr)，并且基于该信息，利用合适的运动控制技术和合适的电流换向技术来创建相应的电流控制信号ir。专利合作条约申请No.PCT/CA2012/050751描述了合适的运动控制和电流换向技术的一些示例。电流指令发生器64向放大器70提供电流控制信号ir。应该理解，电流控制信号ir可以包括多个控制信号。响应于这些电流控制信号ir，放大器70将电流ix,iy驱动到定子线圈组件35的至少一些线圈迹线32,34中。在一些实施例中，第一电流ix可以表示被驱动到第一多个线圈迹线(例如，定子X取向线圈迹线32)中的电流，第二电流iy可以表示被驱动到第二多个线圈迹线(例如定子Y取向线圈迹线34)的电流。因此，电流ix在这里可以被称为x电流，电流iy在这里可以被称为y电流。如上所述，定子线圈组件35还可以包括α取向的线圈迹线，并且放大器70可以附加地或替代地将电流iα驱动到这些迹线中。但是，除了上下文中另有规定之外，为了简洁起见，从运动控制的描述中省略了关于驱动电流iα的讨论。
图8B示意性地描绘根据特定实施例，连接在定子30的激励区43内的一个线圈迹线层42中的多个y迹线34(例如y迹线组68)的一种可能的连接方案。应该理解的是，定子30的激励区43内的层40中的多个x迹线32(例如x迹线组66)可以具有与图8B所示的y迹线组66相似的特征。虽然图8B中所示的y迹线34在定子Y方向上通常是伸长的，在一个激励区43的边缘附近可能存在一些端子连接，这些连接将不同的y迹线34连接在一起。迹线端子连接有时延伸穿过一个或多个其他层(例如定子Z方向上的另一层)。图8B所示的实施例描绘了三相有效电流实施例，其中对应于y迹线组68的y迹线34的y电流包括三个不同的电流相位ijy(j＝0,1,2)，每个相位在第一方向上沿着第一y迹线34A，34B，34C流动并且在着相反的方向沿着第二y迹线34A'，34B'，34C'返回(例如，电流i0y沿着y迹线在一个方向上流动并且沿y迹线34A'在相反方向流动)。这种电流配置可以通过放大器70以星形配置适本地连接到y迹线34A，34B，34C，34A'，34B'，34C'来实现。
在图8B的实施例中，与y迹线组68的y迹线34相对应的电流可以被描述为包括三个有效电流相位，因为这些电流iy包括三个电流相位ijy，它们沿第一方向流动并且相位相差180°的相位沿相反方向返回。例如，在图8B的实施例中，迹线34A中的电流与迹线34A'中的电流具有相同的幅度，但是以相反的方向流动；因此，迹线34A，34A'中的电流不是独立的并且被认为是一个有效电流相位。在一些实施例中，与y迹线组68的y迹线34对应的电流iy可以包括多相电流，其包括多个mp电流相位ijy(j＝0,1，...，mp-1)，其中mp是大于1的整数。类似地，与x迹线组66的x迹线32相对应的电流ix可以包括多相电流，其包括多个np电流相位ikx(k＝0,1，...，np-1)，其中np是大于1的整数。电流ix可以被称为第一电流ix或者x电流ix，并且它们相应的电流相位ikx可以被称为第一电流相位ikx或x电流相位ikx。电流iy可以被称为第二电流iy或者y电流iy,以及它们相应的电流相位ijy可以被称为第二电流相位ijy或y电流相位ijy。在一些实施例中，第一电流ix包括多个第一电流相位ikx，其中k是从0到np-1的整数,表示第一相位指数。此实施例可以被描述为具有np个有效的第一电流相位ikx。类似地，在一些实施例中，第二电流iy包括多个第二电流相位ijy，其中j是从0到mp-1的整数，表示第二相位指数，其中mp是有效的第二个电流相位的数量。
为了在位移装置50中控制可移动台10相对于定子30的位置，期望获得台反馈63，其可以包括例如测量的特征，这些测量的特征诸如可移动台10的位置、速度、加速度和/或相对于定子30的取向或一些其他参考特征。台反馈63可以从合适的传感器、测量系统、测量方法等获得。可以使用任何合适的传感器、测量系统、测量方法等来确定台反馈63。可用于提供一些或全部台反馈63的合适传感器的非限制性示例包括：激光位移干涉仪、二维光学编码器、激光三角测量传感器、电容位移传感器、涡流位移传感器、适于干涉测量的反射表面、加速度计、霍尔效应传感器等。不同的位置感测技术可以结合起来提供一个整体系统。在专利合作条约申请号PCT/CA2012/050751和PCT/CA2014/050739中描述了各种合适的台反馈传感器系统和方法。
图9示出了位移装置50的一个实施例，其包括台反馈感测系统80，该台反馈感测系统80包括多个磁场传感器82，该多个磁场传感器82以阵列83分布在沿定子X方向和定子Y方向延伸的平面中，其法线方向在定子z方向。传感器80可以产生台反馈63(见图8A)，其可以由控制器60用来确定或估计可移动台50的测量特性。作为非限制性示例，控制器60可相对于定子30上和/或与定子30相关联的一些参考确定可移动台50相对于定子30的位置、速度、加速度和/或取向(例如一些其他的静态参考)。在一些实施例中，传感器82的阵列83被布置在定子X取向传感器行和定子Y取向传感器列中，其中定子X取向传感器行中的传感器82通常在定子X方向上彼此对齐，定子Y取向传感器列中的传感器82通常在定子Y方向上彼此对齐。磁场传感器可以包括霍尔效应传感器、磁阻传感元件、磁致伸缩传感元件和/或对磁场通量密度敏感的任何合适的传感器元件。在专利合作条约申请No.PCT/CA2014/050739中详细描述了结合有可用于生成台反馈63的传感器阵列83的合适的感测系统82，并且可与本文所述的任何位移装置一起使用。
矩形激励区上的多个可移动台
图10A示出根据特定实施例的可移动台210和对应的磁体阵列组件216的非限制性实施例。磁体阵列组件216包括多个(例如在所示实施例中为四个)磁体阵列212A，212B，212C，212D(统称为磁体阵列212)。为了简洁起见，图10A磁体阵列组件216的磁体阵列212A，212B，212C，212D可以被称为磁体阵列A，B，C，D。磁体阵列组件216是伸长区段磁体阵列组件216，其包括多个伸长的磁体阵列212。除了磁体阵列组件216是右旋磁体阵列组件216之外，磁体阵列组件216与上述磁体阵列组件116B(图3B)类似，而磁体阵列组件116B(图3B)是左旋磁体阵列组件116B。磁体阵列B和D在台Y方向上伸长，并且每个包括多个线性伸长的磁化区段214(参见图10E)，其磁化方向与其台Y伸长方向正交。磁体阵列A和C在台X方向上伸长，并且每个磁体阵列包括多个线性伸长的磁化区段214(参见图10E)，其磁化方向与其台X的伸长方向正交。尽管图10E示出了y磁体阵列212B，但是应当认识到，在适当修改方向的情况下，x磁体阵列A可以具有与图10E和y磁体阵列212B类似的特性。
在图10A示出的所示实施例的特定情况下，x磁体阵列A和C每个都被在台Y/台Z方向取向的中间平面分开，为磁体阵列A提供一对x阵列212A'以及为磁体阵列C提供一对x阵列212C'。图10实施例的x子阵列212A'的磁体阵列C在台Y方向上彼此偏移量为λ/10，其趋于五阶谐波场失真衰减。图10的实施例的X子阵列212C'类似地在台Y方向上彼此偏移量为λ/10，其趋于在x线圈迹线上的五次谐波场失真衰减。图10实施例的每个x子阵列212A'，212C'具有λ的台Y方向宽度Wmy和2λ的台X方向宽度，尽管这不是必须的。类似地，在图10A所示的示例性实施例的特定情况下，y磁体阵列B和D每个都被在台X/台Z方向取向的中间平面分开，以为磁体阵列B提供一对y子阵列212B'并且为磁体阵列D提供一对y子阵列212D'。图10实施例的Y子阵列212B'，212D'在台X方向上彼此偏移量为λ/10，其趋于在y线圈迹线上五阶谐波场失真衰减。图10实施例的每个y子阵列212B'，212D'具有λ的台X方向宽度Wmx和2λ的台Y方向长度，尽管这不是必须的。将磁体阵列A，B，C，D划分成偏移子阵列212A'，212B'，212C，212D'不是必须的。在一些实施例中，磁体阵列A，B，C，D与本文所述的任何其他伸长区段磁体阵列类似。磁体阵列组件216可以包括在其磁体阵列A，B，C，D的相邻边缘之间具有尺寸Sx＝Sy＝λ的空间251以及在其磁体阵列A，B，C,D的对应边缘之间的偏移Ox＝Oy＝λ。可移动台210可以包括类似于上文针对可移动台10描述的缓冲器组件(未明确列举)。
图10B示出了定子230的激励区243中的x迹线层240，定子230的激励区243可以与图10A的可移动台210结合使用。激励区243的X迹线层240包括多个X迹线组66，其中每个X迹线组66具有定子Y方向宽度Wgy＝λ,并且包括多个x迹线(未明确地列举)，其可以独立于其他x迹线组66而被激励(即，其中可以驱动电流)。在一个特定实施例中，每个x迹线组66包括连接的六个x迹线，使得电流可以由一个三相放大器70以类似于上面结合图8B所述的方式被驱动到六个x迹线中。图10C示出了定子230的激励区243中的Y迹线层242，定子230的激励区243可以与图10A的可移动台210结合使用。激励区243的Y迹线层242包括多个Y迹线组68，其中每个Y迹线组68具有定子X方向宽度Wgx＝λ并且包括多个Y迹线(未明确列举)，其中可以独立于其他Y迹线组68被激励(即，电流可以被驱动到其中)。在一个特定实施例中，每个y迹线组68包括连接的六个y迹线，使得电流可以由一个三相放大器70以类似于上面结合图8B所述的方式被驱动到六个y迹线中。图10D示出了定子230的整个激励区243的俯视图，其包括多个迹线层，该多个迹线层包括x迹线层240(图10B)和y迹线层242(图10C)。在图10C中，在定子X/定子Y方向上的激励区243的范围内，x迹线层240和y迹线层242在定子z方向上彼此重叠。在一些实施例中，x迹线层240和y迹线层242的定子Z方向顺序可以互换。在一些实施例中，可以提供额外的x迹线层240和/或y迹线层。
图10E示出了图10A可移动台210中的磁体阵列212B(或其子阵列212B'之一)的台X/台Z侧面剖视图。比较图10E和图3C，可以看出，磁体阵列212B包括与以上结合图3C描述的磁体阵列112B基本相似的特征。磁体阵列212B包含两个边缘磁化区段214，其宽度是内部磁化区段214的宽度的一半。在图10E实施例的每个子阵列212B'中，存在Nt＝4个不同的磁化方向，并且内部磁化区段214的宽度是λ/Nt，并且边缘磁化区段214的宽度是λ/2Nt。通常，Nt可以是大于1的任何整数。每个子阵列212B'关于在台Y和台Z中延伸并且穿过子阵列212B'的台X尺寸中心的平面218对称。磁体阵列组件216的其他磁体阵列212A，212C，212D可以具有相似的特征。除了它们的位置之外，磁体阵列组件216的一个磁体阵列中的子阵列可以是相同的。
图11A示出对应于图10定子230的激励区243的位置感测层84。对应于每个激励区243的每个位置感测层84包括多个独立的位置感测区域85(例如在图11A的实施例的情况下为四个)。每个位置感测区域85可以包括类似于上面结合图9描述的感测系统8的感测系统80。例如，在每个位置感测区域85中，以矩阵形式83分布多个磁场感测元件82或其他合适的元件，以独立于其他位置感测区域85来测量可移动台210位置(或如上所述的其他特征)。图11B示出了激励区243的侧视图，激励区243包括多个线圈迹线层240,242顶上的位置感测层84。尽管在图11的实施例中，位置感测层84被显示在线圈迹线层240,242的正定子Z侧上，但这不是必须的。在一些实施例中，例如在专利合作条约申请号PCT/CA2014/050739中所描述的，位置感测层84可以附加地或可选地位于线圈迹线层240,242的负定子Z侧。
图12示出了根据本发明的另一特定实施例的位移装置250的非限制性实施例。所示出的图12实施例的位移装置250包括多个可移动台210(例如在所示实施例的情况下为五个)以及定子230包括多个激励区243(例如在所示实施例的情况下为四个)。多个激励区243可以形成定子通道或其他图案(其可以是任意的并且可以适用于特定的应用)。在本说明书和所附权利要求书中，定子通道(或者为了简洁起见，通道)可以被限定为多个激励区243，这些激励区被边缘到边缘地布置并且彼此相邻以在定子X或定子Y方向形成直线。在图12的示例性实施例的特定情况下，定子230包括定子通道244，其中多个激励区243的x取向边缘被布置成彼此邻接以提供在定子Y方向以直线延伸的定子通道244。在图12和本说明书中，单独的可移动台210和单独的激励区243可以通过附加的附图标记来标示，以在需要此区分之处，彼此区分单独的可移动台210和单独的激励区243。例如，图12示例实施例中示出的各个可移动台210可以单独地称为可移动台210_1,210_2,210_3,210_4和210_5，并且图12示例实施例中的各个激励区243可以被称为激励区243_1,243_2,243_3,243_4。
当位移装置250的任何两个可移动台210(例如通过可控运动)在定子X方向上没有重叠并且在定子Y方向上没有重叠(例如，可移动台210_2和210_3)时，每个可移动台210可以在六个自由度(DOF)中单独和独立地控制，即，在x，y和z中的平移以及围绕x，y和z轴线的旋转。在所示的图12的实施例的特定情况下，每个可移动台210包括多个(例如4个)磁体阵列212，并且每个磁体阵列212为λ宽(跨越其伸长方向)，每个激励区是8λ×8λ，带有多个(例如4个)独立的位置感测区域85。在所示的图12实施例的特定情况下，位移装置250的两个可移动台210可以被完全独立地控制，只要它们的磁体阵列组件216在定子X方向上具有不小于4λ的中心至中心的间距并且在定子Y方向上具有不小于4λ的中心至中心的间距。具有这种间隔的可移动台210在此可以被称为可控制地相邻。例如，可移动台210_2和可移动台210_3可控制地相邻。
通过将电流驱动到合适的线圈迹线中，从而在减少耦合的情况下来驱动可移动台210，两个可移动台210(例如通过可控的移动)可以被布置为以在单个激励区243中在定子X方向上重叠或者在定子Y方向上重叠，这样的可移动台210的运动(例如位置)仍然可以在六个自由度上被控制。例如，在图12中所示的可移动台配置中，可移动台210_1和可移动台210_3在定子Y方向上重叠，并且可移动台210_1和可移动台210_3中的每一个的运动(例如位置)可以通过驱动电流进入合适的线圈迹线并在减小耦合的情况下驱动可移动台210_1,210_3而在六个自由度单独地受控制。为了解释这些减小的耦合，我们可以采用惯例，其中可移动台210_1,210_2,210_3,210_4的磁体阵列A，B，C，D可以使用字母(其指代磁体阵列)和指代可移动台的数字组合来表示。例如，可移动台210_3中的磁体阵列B可以被称为磁体阵列B3。
在图12示出的所示可移动台配置中，可移动台210_1和210_3的磁体阵列组件的台X/台Y中心269_1,269_3通常在定子Y方向上彼此对准并且被以在定子Y方向上的激励区243的尺寸彼此间隔开。即使在定子Y方向上对齐的情况下，可移动台210_1和可移动台210_3中的每一个的运动(例如位置)也可以在六个自由度上被单独控制，其中在对齐的可移动台210之间存在足够的间隔。例如，在所示的图12的实施例的情况下，中心269_1,269_3的定子Y方向间隔在定子Y方向上彼此间隔开激励区243的尺寸(或者在一些实施例中，在定子Y方向上的激励区243的尺寸的10％之内；或者在一些实施例中，在定子Y方向上的激励区243的尺寸的20％之内)，并且这提供了足够的间隔以供对齐的可移动台210_1,210_3的独立运动控制(六个自由度)。在示例性的图12实施例的情况下，可以通过驱动激励区243_1中的具有x迹线的磁体阵列A1(可移动台1中的磁体阵列A)，具有激励区243_1中的y迹线的磁体阵列B1，具有在激励区243_2中的x迹线的磁体阵列C1，使得可移动台210_1可以在六个自由度中完全控制。类似地，通过驱动在激励区243_2中具有x迹线的磁体阵列A3，驱动在激励区243_2中具有y迹线的磁体阵列B3，并且驱动在激励区243_3中具有x迹线的磁体阵列C3，可移动台210_3的运动(例如位置)可以在六个自由度中被完全控制。
从图12中可以观察到，由于磁体阵列B1的一部分在定子Z方向上与激励区243_2的该相同对y迹线组重叠，通过驱动到激励区243_2的两个y迹线组中的电流可能在磁体阵列B1和B3上存在一些力的交叉耦合，这在磁体阵列B3上施加力。磁体阵列B1和B3可以说是“共享”这些线圈迹线组。通常，沿相同方向伸长的两个磁体阵列212(例如，两个x磁体阵列212或两个y磁体阵列212)可以被称为“共享”线圈迹线组，如果线圈迹线组中的线圈迹线被在与两个磁体阵列212大致相同的方向伸长，并且两个磁体阵列212在定子Z方向上与共享线圈迹线组的相应部分重叠。在一些实施例或应用中，可以使用在此描述的控制技术，其中共享线圈迹线组的两个磁体阵列212在共享线圈迹线组内重叠(在定子Z方向上)至少一个单独的线圈迹线。当电流被驱动到共享线圈迹线组中时，共享线圈迹线组的磁体阵列212受到彼此耦合的力。尽管磁体阵列B1和B3共享两个y迹线组，但是与在定子Z方向重叠激励区243_2的这些Y迹线组的磁体阵列B1的比例相比，在定子Z方向上与激励区243_2的这些y迹线组重叠的磁体阵列B1的比例相对较小。因此，由这些共享的y迹线中的电流所引起的在磁体阵列B 1上的力可能相对较小，并且可以设计合适的控制算法来适应这样小的交叉耦合力。例如，如果考虑图12中B1和B3所共享的y迹线组68_1，则可以观察到线圈阵列B1的面积的一部分P1(在定子X和定子Y方向上延伸的平面区域)在定子Z方向上与共享的y迹线组68_1重叠，并且线圈阵列B3的面积的显著较大部分P3在定子Z方向上与共享的y迹线组68_1重叠。被驱动到共享的y迹线组68_1中的电流可以基于由台反馈63确定的两个磁体阵列B1和B3(或者它们的对应的可移动台210_1,210_3两者的位置)的位置来确定。然而，由于不同的重叠量(即，P1和P3的不同尺寸)，驱动到共享的Y迹线组68_1中的电流可以相对较大程度地基于磁体阵列B3的期望的力来确定，并且在相对较小的程度上，基于磁体阵列B1的期望的力来确定。在一个示例中，驱动到共享的Y迹线组68_1中的电流可以是
Figure GDA0001547419570000271
的加权电流,其中I1是期望的电流，其被驱动到共享的迹线组68_1中以在磁体阵列B1上产生用于位置控制210_1(基于可移动台210_1的台反馈位置，使用适当的台反馈控制方法和合适的转换律确定)，而不考虑来自210_3的耦合，并且I3是期望电流，其被驱动到共享的Y迹线组68_1中以在磁体阵列B3上产生用于位置控制210_3(基于可移动台210_3的台反馈位置，使用适当的台反馈控制方法和适当的转换律确定)，而不考虑来自210_1的耦合。由于线圈迹线可能有多个相位，相应地可能有多个电流相位，上述的加权电流表达式应该被解释为分别应用于每个相位。例如，在三相的情况下，加权电流可以确定为：
Figure GDA0001547419570000272
其中j表示电流相位数(即在三相的情况下0,1或2)。在PCT申请号PCT/CA2012/050751中讨论了合适的转换算法和合适的位置反馈控制方法的实例。当可移动台210_1和210_3在正或负定子Y方向移动的同时，保持大致相同的定子Y方向分离，部分P1和P3也将改变，因此Fw与F3和F1的关系也是如此。本领域技术人员将会理解，磁体阵列B1和B3也共享y迹线组68_2，并且对于y迹线组68_2可以类似地获得加权力的关系。更一般地，还将意识到，在不同的磁体阵列共享线圈迹线组的情况下，上述加权力的关系可以被适本地修改。
磁体阵列D1和D3也在片243_2中共享两个y迹线组。像磁体阵列B1和B3一样，被驱动到由磁体阵列D1和D3共享的激励区243_2的y迹线组中的任一个迹线中的任何电流在磁体阵列D1和D3中产生耦合的力。磁体阵列D1和D3(相对于磁体阵列B1和B3)的情况之间的差异在于磁体阵列D1和D3的在定子Z方向上与激励区243_2的共享y迹线组重叠的部分是彼此相似的，而在定子Z方向上与激励区243_2的共享y迹线组重叠的磁体阵列B1和B3的部分相对不相似。在磁体阵列D1和D3的与激励区243_2的共享y迹线组重叠的部分中的这种相似性可以从图12中通过观察磁体阵列D1，D3的分别与共享的y迹线组68_3重叠的部分P1，P3可见。在一些实施例或应用中，控制器60可被配置成使用合适的相似性阈值来确定重叠共享线圈迹线组的磁体阵列的部分是否不相似(如图12的磁体阵列B1，B3)或类似的(如图12的磁体阵列D1，D3)。这样的相似性阈值可以基于由控制器60(参见图8A)获得的台反馈信息63来评估，所述台反馈信息63涉及具有共享线圈迹线组的磁体阵列212的两个可移动台210的位置。例如，在图12所示的实施例的情况下，可以基于比率P1/P3和合适的阈值P*进行y迹线组68_1的相似性阈值评估。例如，如果P1/P3在1-P*<P1/P3<1+P*的范围内，则磁体阵列B1，B3的重叠部分P1，P3可以被认为是相似的，否则磁体阵列B1，B3的重叠部分P1，P3可以被认为是不相似的。在一些实施例中，其中与共享线圈迹线组重叠的磁体阵列的部分被确定为不相似(如图12示例中的磁体阵列B1，B3)，电流可被可控制地基于两个对应的可移动台的位置(例如来自台反馈)驱动到共享线圈迹线组。在一些实施例中，重叠共享线圈迹线组的磁体阵列的比例被确定为相似的情况下(例如，像图12示例中的磁体阵列D1，D3那样)，在对应的共享线圈迹线组中没有电流被驱动。在一些实施例中，重叠共享线圈迹线组的磁体阵列的比例被确定为相似的情况下(例如，像图12示例中的磁体阵列D1，D3那样)，通过指令前馈(开环)电流和相应的前馈(开环)力，驱动电流进入共享线圈迹线组。这种开环电流和相应的力可以有助于减少与其他磁体阵列相关的电流/力的需求(例如，实现性能目标)。因为在共享线圈迹线组重叠的磁体阵列的比例被确定为相似的情况下(例如，像图12示例中的磁体阵列D1，D3那样)，所以这样的磁体阵列D1，D3之间的动态耦合(及其对应的可移动台210_1，210_3)可以通过抑制使用对被驱动到共享线圈迹线组中的电流的位置反馈控制来避免，即，控制器60输出的用于对应于共享线圈迹线组的线圈迹线电流的电流控制信号独立于与可移动台210的位置相关的位置反馈。
特定实施例提供用于控制特定片上的多个(例如第一和第二)可移动台210的方法和系统。在一些实施例中，在来自第一可移动台210的磁体阵列212和来自第二可移动台210的磁体阵列212都在定子Z方向上与共享线圈迹线组重叠的情况下，被驱动到共享线圈组迹线并且用于在第一和第二可移动台210的重叠的磁体阵列212上产生力的电流可以至少部分地基于第一和第二可移动台210两者的位置来控制。例如，控制器60可以至少部分地基于第一和第二可移动台210两者的位置，可控制地驱动电流进入共享线圈迹线组。在一些实施例中，可以控制用于在第一和第二可移动台210上产生力的电流，以使第一和第二可移动台210在包括单个行或列或多个激励区243的定子通道244上彼此经过，而不使用其他定子通道244和/或激励区243。当可移动台顺序需要改变时，允许可移动台210彼此经过是特别重要的。
图13A-13G(统称为图13)示出了根据特定实施例的用于可控制地移动第一可移动台210_1和第二可移动台210_2使其在具有单个片243的宽度的定子通道244中彼此经过(或者在单个片上彼此经过)。除了将个别磁体阵列212称为磁体阵列A1，B1，C1，D1和A2，B2，C2，D2(如上所述)之外，为了方便起见，图13的描述是指单独的x迹线组(在本文的其他地方使用附图标记66表示)作为x迹线组X1，X2，X3，...。在图13所示的示例性实施例中，激励区243包括八个x迹线组，X1，X2，X3，...X8。可移动台210_1可被假定(不失一般性)为原本沿负定子Y方向行进，并且可移动台210_2可被类似地假定为沿正定子Y方向行进，并且假定希望使可移动台210_1和210_2在定子Y方向上彼此经过(即，改变它们在定子Y方向上的相对位置)。在图13A所示的第一阶段或步骤中，第一可移动台210_1和第二可移动台210_2在台X方向上不彼此重叠。可移动台210_1沿负定子Y方向朝会合平面246(如图13中的虚线所示，沿定子X方向和定子Z方向延伸)移动，可移动台210_2沿正定子Y方向朝向会合平面246移动。可移动台210_1,210_2中的每一个可以具有相同的速度vm被可控制地移动，尽管这不是必须的。在图13A的构造中，每个可移动台210_1,210_2可以利用八个独立的力来致动(即，每个可移动台210的每个阵列212上的两个独立的力(x和z取向的力；或者y和z取向的力))。
图13B示出了第二阶段或步骤，其中可移动台210_1,210_2开始在定子X方向上彼此重叠。在图13B的所示实施例的特定情况下，磁体阵列A2和C1开始在定子X方向上彼此重叠并且可以共享x迹线组X4和/或X5。在一些实施例中，当磁体阵列A2和C1在定子X方向上开始彼此重叠时(如图13B中的情况那样)，每个可移动台210_1,210_1上仅有的三个磁体阵列212将电流驱动到其对应的线圈迹线组。当线圈迹线或线圈迹线组和磁体阵列212在定子Z方向上彼此重叠时，线圈迹线或线圈迹线组可以被认为对应于磁体阵列212(反之亦然)。在一些实施例中，在图13B配置的特定情况下，每个可移动台210_1,210_2上的仅有的三个磁体阵列212将电流驱动到其对应的线圈迹线组中。特别地，电流被驱动到对应于磁体阵列A1，B1，D1，B2，C2，D2的线圈迹线组中，并且在一些实施例中，没有电流被驱动到对应于磁体阵列C1，A2并且由磁体阵列C1，A2共享的X迹线组X4，X5中，因为这样的电流可以引起磁体阵列C1，A2之间的力的交叉耦合。在一些实施例中，与不驱动电流进入x迹线组X4，X5不同的是，可以用相同的非零电流来开环地驱动x迹线组X4，X5(例如，对于三相电流的情况，被驱动到x迹线组X4中的相位A与被驱动到x迹线组X5中的相位A是相同的电流)；被驱动到x迹线组X4中的相位B是与被驱动到x迹线组X5中的相位B相同的电流；被驱动进入x迹线组X4的相位C是与被驱动到x迹线组X5中的相位C相同的电流)。图13B的配置可以持续直到磁体阵列A1和A2开始在定子X方向上相互重叠。
图13C示出第三步骤或配置，其中磁体阵列A1和A2(以及还有磁体阵列C1和C2)开始在定子X方向上彼此重叠。在图13C的所示实施例的特定情况下，磁体阵列A1，A2开始在定子X方向上彼此重叠并且可以与x迹线组X5和/或X6共享(即在定子Z方向上重叠)，磁体阵列C1，C2开始在定子X方向上彼此重叠并且可以与x迹线组X3和X4共享(即，在定子Z方向上重叠)。如图13C所示，尽管两个可移动台210_1,210_2的x/y中心269_1,269_2还没有通过假定会合线246，但是我们可以定义磁体阵列A1和A2在定子X方向上彼此重叠的宽度(如在定子Y方向上所测量的)为ηλ，其中η是重叠因子(分数0<η≤1或百分比0％<η≤100％)，λ是磁体阵列A1和A2的宽度(如在定子Y方向测量的)。如上所述，在一些实施例中，x磁体阵列A1，A2可以被提供有不一定等于λ的y方向宽度Wmy。在这样的实施例中，磁体阵列A1和A2在定子X方向上相互重叠的宽度(如在定子Y方向上测量的)可以是ηWmy，其中η是重叠因子(分数0<η≤1或百分比0％<η≤100％)，Wmy是磁体阵列A1和A2的宽度(在定子Y方向测量)。应当理解，η是可移动台210_1,210_2(或者它们的磁体阵列A1，A2)的位置的函数，并且特别涉及它们的定子Y位置。对于0<η<η*，其中η*是合适的阈值(例如，在一些实施例中大50％，在一些实施例中大于70％，在一些实施例中大于80％，在一些实施例中大于90％)：磁体阵列A1的台Y尺寸的比例(1-η/2)与x迹线组X6(参照图13C)对应(即，在定子Z方向上重叠)，磁体阵列A1的台Y尺寸的剩余的比例(η/2)对应于x迹线组X5；并且磁体阵列A2的台Y尺寸的比例(1-η/2)对应于(即，在定子Z方向上重叠)x迹线组X5并且磁体阵列A2的台Y尺寸的剩余比例(η/2)对应于x迹线组X6。在图13C所示的示例性实施例的特定情况下，磁体阵列A1，A2的整个台X尺寸与共享的x迹线组X5，X6重叠，结果，上述磁体阵列A1，A2的台Y尺寸的比例对应于磁体阵列A1，A2的面积的相似比例。在一些实施例中，阈值η*可以是可配置的(例如，操作者可配置的)。
在图13C的配置中，X迹线组X5和X6中的电流可以被可控制地驱动，使得在磁体阵列A1上生成两个独立的(y和z取向的)力以及在磁体阵列A2上产生另外两个独立的(y和z取向的)力。在图13C的配置中，0<η<η*，控制器60基于两个可移动台210_1和210_2的位置确定被驱动到线圈迹线组X5，X6的电流(即，由磁体阵列A1，A2共享的线圈迹线组)(即包括重叠的磁体阵列A1和A2的可移动台)并且使这些电流被驱动到共享的线圈迹线组X5，X6中。这与单个可移动台的常规控制形成对比，单个可移动台的常规控制用于可控制地移动单个可移动台的电流仅基于单个可移动台的位置。在图13C配置的情况下，在一些实施例中，控制器60可以基于与定子Z方向上的共享线圈迹线组X6重叠的磁体阵列A1的台Y尺寸的比例(1-η/2)并且基于在定子Z方向上与共享线圈迹线组X6重叠的磁体阵列A2的台Y尺寸的比例η/2，来确定要驱动到共享线圈迹线组X6中的电流。类似地，在图13C配置的情况下，在一些实施例中，控制器60可基于与定子Z方向上的共享线圈迹线组X5重叠的磁体阵列A1的台Y尺寸的比例η/2和基于在定子Z方向上与共享线圈迹线组X5重叠的磁体阵列A2的台Y尺寸的比例(1-η/2)，来确定要被驱动到共享线圈迹线组X5中的电流。被驱动到共享的X迹线组X5，X6中的电流可以基于要施加到磁体阵列A1的期望的力、要施加到磁体阵列A2的期望的力和可移动台210_1,210_2的位置(例如由台反馈确定的)来确定。磁体阵列A1和A2上的期望的力可以由它们各自的位置控制算法确定，这可以控制它们各自的移动体210_1,210_2在六个自由度上的运动。例如，在共享x迹线组X5的情况下，P1表示与x迹线组X5重叠的磁体阵列A1的部分，P2表示与x迹线组X5重叠的磁体阵列A2的部分。应该理解，P1和P2取决于可移动台210_1,210_2的位置。类似于图12中的上述情况，驱动到共享线圈迹线X5中的电流可以根据适当的转换算法，根据加权力
Figure GDA0001547419570000311
确定,其中，F1是使用合适的位置反馈控制方法，基于可移动台210_1的反馈位置计算的磁体阵列A1上的期望力，F2是使用合适的位置反馈控制方法，基于可移动台210_2的反馈位置计算的磁体阵列A2上的期望力。在PCT申请号PCT/CA2012/050751中讨论了合适的转换算法和合适的位置反馈控制方法的示例。通常，可以根据转换定律由期望的加权力F w确定线圈迹线组电流的电流，可以由F1，F2(对于图13C的情况)确定加权力Fw，F1和F2是磁体阵列A1和A2上的期望的力，其可以根据可移动台210_1,210_2的位置(例如从台反馈)来确定。当可移动台210_1和210_2分别沿负定子Y方向和正定子Y方向移动时，P1和P2也将相应地改变，并且FW到F1和F2的关系也是如此。在图13C的特定情况下，磁体阵列A1，A2的整个台X尺寸长度与共享的线圈迹线组X5重叠并且彼此相等。因此，相对重叠部分P1，P2可以减小到上面讨论的比例，其中P1与η/2成比例并且P2与(1-η/2)成比例，使得上述的x迹线组X5的加权力公式减小到Fw＝(1-η/2)F2+η/2F1。将会理解，可以使用类似的控制技术来确定用于共享的x迹线组X6的电流。
类似地，可以基于可移动台210_1,210_2的位置来确定共享的x迹线组X3和X4中的电流，并且以这样的方式被驱动：在磁体阵列C1上生成两个独立的力，在磁体阵列C2上生成两个独立的力。结果，在图13C的配置中(例如，具有在定子X方向上重叠的x磁体阵列A1，A2和在定子X方向上重叠的x磁体阵列C1，C2)，可移动台210_1,210_2的运动(例如位置)仍然可以通过适当控制的电流和适当控制的力被施加到每个可移动台210_1,210_2的每个磁体阵列212，在六个自由度来控制。特别地，可移动台210_1仍然可以在负定子Y方向上被可控制地推动，可移动台210_2仍然可以在正定子Y方向上被可控制地推动。
当以这种方式移动时，可移动台最终达到阈值重叠因子η*，即在磁体阵列A1，A2之间或磁体阵列C1，C2之间的重叠因子η处于η*≤η≤1的范围内。在图13D中示意性地示出对应于该下一个步骤的配置。在图13D配置中，其中η*≤η≤1，可以以相同的非零电流开环地驱动x迹线组X5和X6(例如，对于三相电流的情况，被驱动到x迹线组X5的相位A是与被驱动到x迹线组X6中的相位A相同的电流；被驱动到x迹线组X5中的相位B是与被驱动到x迹线组X6中的相位B相同的电流；被驱动到x迹线中X5组的相位C是与被驱动到x迹线组X6中的相位C相同的电流。驱动这些相同的非零电流可以用来产生前馈(开环)的定子Z取向力，就如同η＝1或η＝100％。在整个图13D配置中，驱动到x迹线组X5，X6中的这种开环电流可以是相同的(并且相对于彼此不变)，其中η*≤η≤1。类似地，可以使用方法来将相同的开环非零电流驱动到x迹线组X3，X4中，从而驱动磁体阵列C1，C2。在一些实施例中，对于其中η*≤η≤1的配置，由在定子方向上(例如，A1，A2和/或C1，C2)彼此重叠的磁体阵列分享的被驱动到线圈迹线组的电流(例如，X5，X6和/或X3，X4)可以被设置为零。在图13D配置中，其中η*≤η<1，第一可移动台210_1和第二可移动台210_2可以继续在它们在图13D配置之前行进的相应方向上行进(例如，第一可移动台210_1可以继续在负定子Y方向上行进，第二可移动台210_2可以继续在正定子Y方向上行进)并且可以由于它们的动量而彼此经过。在图13D配置期间，其中η*≤η≤1，控制器60可以继续可控制地驱动电流进入对应于磁体阵列B1，D1和B2，D2的y迹线组，并且由此每个可移动台210_1,210_2可以在4个自由度上控制运动(例如位置)。例如，在图13D的所示实施例的情况下，控制器60仍然可以可控制地驱动电流进入对应于磁体阵列B1，D1和B2，D2的y迹线组中以控制(x，z)中的平移和在(ryr，rzr)中旋转。此外，围绕y轴的旋转运动(即，ryr)可以被驱动到x线圈迹线组X3，X4，X5，X6中的开环非零电流被动地稳定。
图13D的情况持续到η＝1或η＝100％，其对应于磁体阵列A1，A2在定子X方向上基本上完全彼此重叠并且磁体阵列C1，C2基本上完全在定子X方向完全彼此重叠。由于可移动台210_1，210_2的持续动量，可移动台210_1，210_2可以继续在它们在图13D配置之前行进的相应方向上行进(例如，第一可移动台210_1可以继续在负定子Y方向上行进，并且第二可移动台210_2可以继续在正定子Y方向行进)。因此，一旦重叠因子达到η＝1或η＝100％，重叠因子η将随着可移动台210_1,210_2的中心269_1,269_2通过假定会合线246而开始减小。在η减小并且η*≤η≤1的情况下，控制器60可以被配置成使用与以上针对图13D所讨论的那些相同的电流驱动技术(即，其中唯一的区别是η在图13D的情况中增加)。
在某个阶段，重叠因子η可能再次回落到阈值η*之下。这个步骤或配置如图13E所示，其中0<η<η*。在图13E的配置中：磁体阵列A1的定子Y尺寸的比例(1-η/2)对应于(即，在定子Z方向上重叠于)x迹线组X5(参见图13E)；磁体阵列A1的定子Y尺寸的剩余比例(η/2)对应于x迹线组X6；磁体阵列A2的定子Y尺寸的比例(1-η/2)对应于(即，在定子Z方向上重叠于)x迹线组X6；磁体阵列A2的定子Y尺寸的剩余比例(η/2)对应于x迹线组X5。在图13E所示的示例性实施例的特定情况下，磁体阵列A1，A2的整个台X尺寸与共享的x迹线组X5，X6重叠，结果，磁体阵列A1，A2的台Y尺寸的上述比例对应于磁体阵列A1，A2的面积的相似比例。在一些实施例中，阈值η*是可配置的(例如，操作者可配置的)。就此而言，图13E的步骤/配置与图13C的步骤/配置相似，其中可以使用与上面结合图13C所描述的技术类似的技术并且以在磁体阵列A1上生成两个独立的(y和z取向的)力和在磁体阵列A2上生成另外两个独立的(y和z取向的)力的方式，来可控制地确定和驱动x迹线组X5和X6中的电流。在图13E的配置中，0<η<η*，控制器60基于两个可移动台210_1和210_2的位置(即，包括重叠阵列A1和A2的可移动台)确定被驱动到线圈迹线组X5，X6(即，由磁体阵列A1，A2共享的线圈迹线组)的电流，并且使得这些电流被驱动到共享的线圈迹线组X5，X6中。这与单个可移动台的常规控制形成对比，单个可移动台的常规控制中用于可控制地移动单个可移动台的电流仅基于单个可移动台的位置。在一些情况下，控制器60可以基于与在定子Z方向的共享线圈迹线组X5重叠的磁体阵列A1的台Y尺寸的比例(1-η/2)和基于与在定子Z方向的共享线圈迹线组X5重叠的磁体阵列A2的台Y尺寸的比例η/2，来确定要被驱动到共享线圈迹线组X5，X6中的电流。类似地，通过在磁体阵列C1上产生两个独立的力并且在磁体阵列C2上产生两个独立的力的方式，来确定和驱动共享x迹线组X3和X4中的电流。因此，在图13E的配置中(例如，具有在定子X方向重叠的x磁体阵列A1，A2和在定子X方向上重叠的x磁体阵列C1，C2)，仍然可以通过将适当控制的电流和适本地控制的力施加到每个可移动台210_1,210_2的每个磁体阵列212，以六个自由度来控制可移动台210_1,210_2的运动(例如位置)。特别地，可移动台210_1仍然可以在负定子Y方向上被可控制地推动，并且可移动台210_2仍然可以在正定子Y方向上被可控制地推动。
随着可移动台210_1继续沿负定子Y方向移动并且可移动台210_2继续沿正定子Y方向移动，可移动台210_1,210_2可以达到图13F的配置，其中磁体阵列A1，A2不再重叠，磁体阵列C1，C2不再重叠，但是磁体阵列A1和C2在定子X方向上彼此重叠。该图13F的步骤或配置可以类似于上述图13B的步骤或配置，除了定子X方向上重叠的磁体阵列C1和A2(如图13B中的情况那样)，在图13F的配置中重叠的磁体阵列A1和C2之外。可以在图13F的情况下使用类似于以上结合图13B讨论的控制策略。具体地，在一些实施例中，在图13F的配置中，每个可移动台210_1,210_2上仅有三个磁体阵列212将电流驱动到其对应的线圈迹线组中。特别地，电流被驱动到对应于磁体阵列C1，B1，D1，A2，B2，D2的线圈迹线组中，并且在一些实施例中，没有电流被驱动到对应于并由磁体阵列A1，C2共享的x迹线组X4，X5，因为这样的电流可能引起磁体阵列A1，C2之间的力的交叉耦合。在一些实施例中，与无电流被驱动进入x迹线组X4，X5不同的是，可以用相同的非零电流开环驱动x迹线组X4，X5(例如对于三相电流的情况，被驱动到x迹线组X4中的相位A与被驱动到x迹线组X5中的相位A是相同的电流；被驱动到x迹线组X4中的相位B是与被驱动到x迹线组X5中的相位B相同的电流；被驱动到x迹线组X4的相位C是与被驱动到x迹线组X5中的相位C相同的电流)。
尽管以上没有结合图13B配置进行讨论，但是在一些实施例中，图13B和13F配置中的任一个可以使用类似于上面针对图13C，13D和13E中所示的配置所描述的控制策略。例如，可以在重叠的磁体阵列(在图13B的情况下为C1，A2，在图13F的情况下为A1，C2)之间定义重叠因子η和重叠阈值η*，然后类似于那些上面针对图13C，13D和13E讨论的情况的控制策略可以用于下列情况，其中0<η<η*和η增加(类似于图13C)，η*≤η≤1(类似于图13D)以及0<η<η*和η减小(类似于图13E)。
图13E的配置可以持续直到磁体阵列A1和C2在定子X方向上不再彼此重叠，在这种情况下，可移动台210_1,210_2处于图13G所示的配置，其类似于图13A所示，其中每个可移动台210_1,210_2可以用八个独立的力(即，每个可移动台210的每个阵列212上的两个独立的力(x和z取向的力；或y和z取向的力))致动。
图14A和14B(统称为图14)示出了根据特定实施例的图10的位移装置250的多个可移动台210的队列以及用于将这种可移动台210移入和移出这种队列的方法。排队操作可以被认为包括将多个可移动台210移动到队列中，其中可移动台210被密集地堆叠。控制器60可能希望能够在没有外部(例如人类或其它机器)干预的情况下，可控制地将各个可移动台210移入和移出队列。在一些实施例中，如图14A所示的示例，四个(或甚至更多)可移动台210可在单个激励区243上排列(参见图14A的可移动台210_1,210_2,210_3,210_4或激励区243_1)。在激励区243_1上排队的每个可移动台210的运动(例如位置)在六个自由度上仍然是完全可控的，并且可以可控制地(通过控制器60)移动到激励区243_1的队列中和从激励区243_1上的队列中移出，如下面更详细解释。除了图14A的队列中的高密度的可移动台之外，队列外围上的可移动台210可以从整个队列的四个侧面(±定子X和±定子Y)移出图14A队列，而不是传统的直线运输系统中的仅在两端。可移动台210可类似地从队列的四侧并入到队列中。
如图14B所示，4个可移动台210_1,210_2,210_3,210_4位于单个激励区243上。如果可移动台210的磁体阵列组件在定子Z方向上与激励区243重叠，则可以说可移动台210位于激励区243上。在图14的实施例中，可移动台210和激励区243具有上面结合图10所讨论的可移动台210和激励区243的特征。激励区243的x迹线组和y迹线组分别被称为x迹线组X1，...，X8和y迹线组Y1，...，Y8。由于x磁体阵列A，C与y磁体阵列B，D(参见图10A)之间的空隙251，控制器60可以可控制地将可移动台移动到图14B所示的队列模式中。在图14B所示的队列模式中，可以使用专用线圈迹线组来驱动四个可移动台210中的每个磁体阵列。在图14B示例的可移动台210_3的情况下，被驱动到x迹线组X7中的电流对磁体阵列A3施加力，被驱动到x迹线组X5中的电流对磁体阵列C3施加力，被驱动到y迹线组Y2向磁体阵列B3施加力，并且被驱动到Y迹线组Y4中的电流对磁体阵列D3施加力。这些线圈迹线组(X7，X5，Y3，Y4)中没有一个与其他可移动台210_1,210_2,210_4的磁体阵列212共享。事实上，在图14B的配置中，没有两个磁体阵列212共享一个线圈迹线组。所有的y磁体阵列在定子y方向上没有重叠，所有的x磁体阵列在定子X方向上没有重叠。结果，可以在每个磁体阵列212上产生两个独立的力(x和z取向的力或者y和z取向的力)，并且每个可移动台210的运动(例如位置)可以在六个自由度上被控制。
在图14B的构造中，可移动台210_1是外围可移动台，从图14B所示的可移动台中，可移动台210_1在负定子X方向上最远，在负定子Y方向上最远。控制器60可以在负定子X方向或负定子Y方向上可控制地移动可移动台210_1以离开图14B队列。在一些实施例中，对于可移动台210_1在负定子X方向离开队列，仅磁性阵列A1，B1和C1将电流驱动到其对应的线圈迹线组X3，Y1，X1中。在磁体阵列D1上不需要力，并且在一些实施例中，不需要将电流驱动到对应于磁体阵列D1的线圈迹线组中。这避免了磁体阵列B3和D1共享线圈迹线组的可能性。在一些实施例中，用于寻址这里描述的共享线圈迹线组的任何其他技术可以用于将电流驱动到对应于磁体阵列D1的线圈迹线组中。在一些实施例中，随着可移动台210_1沿负定子X方向移出队列，电流可被驱动到对应于可移动台210_3的磁体阵列A3，D3，C3的线圈迹线组X7，Y4，X5中。在磁体阵列B3上不需要力，并且在一些实施例中，不需要将电流驱动到对应于磁体阵列B3的线圈迹线组中。这避免了磁体阵列B3和D1共享线圈迹线组的可能性。在一些实施例中，用于寻址这里描述的共享线圈迹线组的任何其他技术可以用来将电流驱动到对应于磁体阵列B3的线圈迹线组中。可以使用类似的技术来使可移动台210_1在负定子Y方向上可控制地移出队列。将可移动台可控制地移入队列中类似于将可移动台移出队列的过程。
在图14B的构造中，在图14B所示的可移动台中，可移动台210_3是在定子X方向和定子Y方向上的内周边的可移动台，可移动台210_3位于队列的外围，但是可移动台210_1处于更远的负定子X方向，可移动台210_4处于更远的正定子Y方向。当期望沿正定子Y方向将可移动台210_3从队列中移出时，可以使用以下步骤：(1)使用类似于上面讨论的用于将外周边的可移动台210_1移出队列的技术，在定子Y的正取向上可控制地将外周边的可移动台210_4移出队列(例如，到不同的激励区243(未示出))；(2)使用类似于上面讨论的用于将外周边的可移动台210_1移出队列的技术，沿正定子Y方向可控制地将内周边的可移动台210_3移出队列(例如，到不同的激励区243(未示出))；(3)如上文结合图13所述，可控制地移动可移动台210_3和210_4以使其沿定子Y方向彼此经过；(4)可控制地将可移动台210_4移回到队列中。
通常，在适当修改的情况下，本文中对应于图12-14所述的方法可适用于具有其他合适的磁体阵列几何形状的可移动台以及具有其他合适的线圈迹线结构的定子。
在本发明的一个实施例中，四个磁体阵列中的三个磁体阵列与其对应的线圈迹线组在定子Z方向上重叠，并且电流被可控制地驱动到这些对应的线圈迹线组中，以产生可用于控制可移动台在六个自由度运动(例如，位置)的力。在一些实施例中，没有电流被驱动到对应于第四磁体阵列的线圈迹线组中，并且在第四磁体阵列上不产生相应的力。在一些实施例中，本文描述的用于寻址共享线圈迹线组的其他技术可以与第四磁体阵列结合使用。
在本发明的一个实施例中，四个可移动台被密集地聚集在激励区上，这些可移动台中的任意两个y磁体阵列具有小于1/9λ的定子Y方向重叠宽度，这些可移动台的任何两个x磁体阵列具有小于1/9λ的定子x方向重叠宽度；每个可移动台与定子X方向上的至少一个可移动台重叠至少2λ宽度，并与定子Y方向上的另一可移动台重叠至少2λ宽度；定子片的整体尺寸不大于9λ乘以9λ；每个可移动台可以在六个自由度被控制。
在本发明的一个实施例中，四个可移动台被密集地聚集在激励区上，这些可移动台中的任何两个y磁体阵列具有小于1/9λ的定子Y方向重叠宽度，这些可移动的任何两个x磁体阵列具有小于1/9λ的定子X方向重叠宽度；每个可移动台与定子X方向上的至少一个可移动台重叠至少2λ宽度，并与定子Y方向上的另一可移动台重叠至少2λ宽度的；定子片的整体尺寸不大于10λ乘以10λ；每个可移动台可以在六个自由度被控制。
在本发明的一个实施例中，四个可移动台被密集地聚集在激励区上，这些可移动台中的任何两个y磁体阵列具有小于1/9λ的定子Y方向重叠宽度，这些可移动的任何两个x磁体阵列定子X方向重叠宽度小于1/9λ；每个可移动台与定子X方向上的至少一个可移动台重叠至少2λ宽度，并且与另一可移动台在定子Y方向上重叠至少2λ；定子片的整体尺寸不大于8λ乘以8λ；每个可移动台可以在六个自由度被控制。
在本发明的一个实施例中，三个可移动台被密集地聚集在激励区上，这些可移动台的任意两个y磁体阵列具有小于1/9λ的定子Y方向重叠宽度，这些可移动的任何两个x磁体阵列定子X方向重叠宽度小于1/9λ；每个可移动台在定子X方向或定子Y方向上与至少一个可移动台重叠至少2λ宽度；定子片的整体尺寸不大于9λ乘以9λ；每个可移动台可以在6自由度被控制。
如上所述(例如关于图12)，可能需要采用多个布置在一起的定子片来形成定子，而不是单个大的定子片。为了降低制造成本和复杂性，以允许定子随后扩展或允许不常见的定子形状，这可能是期望的。随着定子的尺寸和定子片的数量的增加，对整个定子采用单个控制器可能是不实际的。例如，在整个定子上的每个传感器接收传感器数据，计算所有可移动台的位置，修改/确定所有可移动台的迹线，计算施加到所有可移动台所需的力，并实时确定每个线圈迹线的电流，可能在计算上是昂贵的，甚至是不可行的。
本发明的一个方面提供用于相对于定子可控制地移动一个或多个可移动台的系统和方法。该系统包括可操作性地分成多个定子片的定子，其中系统(例如一个或多个可移动台的移动)由多个控制器(每个分配有特定的控制责任)而不是中央控制器控制。通过对定子和可移动台进行去中心化的控制，可以减少每个控制器上的计算负荷。在一些实施例中，控制器被提供用于(例如与其关联)每个定子片。在其它实施例中，可为每个定子扇区提供控制器，其中每个定子扇区包括一个或多个定子片的组。如本文所讨论的，定子扇区(或为了简洁，扇区)可以包括一个或多个定子片和控制一个或多个定子片的一个或多个控制器。例如，一个扇区可以包括四个定子片和四个控制器，四个定子片和一个控制器，或者一个或多个定子片和一个或多个控制器的任何其他组合。
本发明的一个方面提供用于相对于定子可控制地移动一个或多个可移动台的系统和方法。该系统包括第一可移动台，该第一可移动台包括一个或多个磁化元件，每个磁化元件具有对应的磁化方向。磁化元件可具有任何合适的形状(例如，矩形、圆形、正方形等的横截面)。磁化元件可以具有任何合适的尺寸。在本文的各个位置处描述的磁化区段代表磁化元件的非限制性实例。该系统包括具有多个扇区的定子，每个扇区包括多个线圈迹线。多个扇区还包括包含第一多个线圈迹线的第一扇区和包含第二多个线圈迹线的第二扇区。该系统包括：第一控制器以及与第一扇区相关联的一个或多个第一放大器，第一控制器和一个或多个第一放大器被连接以可控制地驱动第一多个线圈迹线中的一个或多个第一线圈迹线组中的第一电流；以及第二控制器和与所述第二扇区相关联的一个或多个第二放大器，所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器被连接以可控制地驱动来自所述第二多个线圈迹线中的一个或多个第二线圈迹线组中的第二电流。第一和第二控制器经由第一和第二控制器之间的扇区链路进行相互双向通信。第一控制器被配置为从一个或多个第二线圈迹线组中确定用于特定第二线圈迹线组的特定第二基准电流指令，并且经由第一和第二线圈迹线组之间的扇区链路将特定第二基准电流指令传送到第二控制器第二控制器。第二控制器被配置为至少部分地基于特定第二基准电流指令来确定特定第二线圈迹线组的特定第二最终基准电流。第二控制器和一个或多个第二放大器被连接以将电流驱动到特定的第二线圈迹线组中并且使得在特定的第二线圈迹线组中的电流遵循特定的第二最终基准电流，并且由此引起与一个或更多的第一可移动台的磁化元件相互作用，其引起第一可移动台相对于定子的相应移动。
图15示出根据特定实施例的定子330的示意性俯视平面图，该定子330可操作地分成片和扇区。定子330包括多个片343(例如所示实施例中的片343A-343AE)。片343A-343AE被组织成扇区347(例如，在所示实施例中的扇区347A-347H)。如图所示，每个扇区347包括四个片343，尽管通常扇区347可以包括一组任意合适的数量(例如一个或多个)的片343。片343包括多个线圈迹线(图15中未示出)，其可以被再分为可独立寻址的线圈迹线组(即，可以独立驱动电流的一个或多个线圈迹线的组)。线圈迹线组可以包括一个或多个大致线性伸长的线圈迹线，如本文其他地方所述。然而，这不是必须的。为了本说明书其余部分中公开的实施例的目的，单独的线圈迹线(和对应的独立可寻址的线圈迹线组)可以具有其他形状和/或配置。作为非限制性示例，在本说明书的其余部分中公开的实施例中的定子片(例如定子片343)可以包括US7948122(Compter等人)中描述的类型的线圈迹线；US8492934(Binnard)；US6452292(Binnard)；Jansen et al.Modeling of Magnetically LevitatedPlanar Actuators with Moving Magnets，IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，VOL.43，NO.1，JANUARY 2007，pp.15to 25；Boeij et al.，Exper imental Verification of Look-up Table Based Real-Time Commutation of 6-DOF Planar Actuators,11thInternational Symposium on Magnetic Bearings,Aug.6-29,2008，Nara，Japan，pp.496-501；和/或线圈迹线和/或线圈迹线组的任何其它合适配置。如图15所示，每个扇区的形状可以是大致正方形的(即在xy横截面中)。这不是必须的。在其它实施例中，片343和扇区347可以具有任何合适的形状(在xy横截面中)，例如但不限于矩形、三角形、六边形、圆盘形等。
图16A是根据一个实施例的单个扇区347和可移动台10的示意性xz剖视图。图16A的实施例的扇区347包括扇区传感器组件389、扇区线圈组件349、扇区放大器379和本地扇区控制器369。为了方便起见，为了本说明书其余部分中公开的实施例的目的，当讨论特定扇区347时，该特定扇区347的组件可以被描述为在该扇区本地或彼此相邻。例如，扇区347可以包括本地扇区传感器组件389，本地扇区线圈组件349，本地扇区放大器379和本地扇区控制器369。此外，为了以下描述的目的，扇区347的各个组件可以被描述为属于或以其他方式与特定扇区控制器369相关联。例如，特定扇区控制器369的本地扇区线圈组件349可以用于指代与特定扇区控制器369相同的扇区内的扇区线圈组件。尽管图16A示出了以特定顺序(例如沿定子Z方向)分层的扇区传感器组件389、扇区线圈组件349、扇区放大器379和扇区控制器369，如果需要，可以改变分层顺序或者可以删除特定组件。例如，扇区传感器组件389可位于如图16A所示的扇区线圈组件349的上方(即，相对于正定子Z方向)，或可位于扇区线圈组件349的下方(即相对于负定子Z方向)。在其他实施例中，扇区347的层可以被组合。例如，扇区传感器组件389可嵌入扇区线圈组件349内。专利合作条约申请No.PCT/CA2014/050739中描述了定子片和传感器装置以及相关联的系统和方法的几个非限制性示例，该申请通过引用结合于本文中。
扇区传感器组件389可以包括位置传感器382(参见图19A)，其生成可用于确定一个或多个可移动台10在一个或多个自由度上的位置或以其他方式与其相关的位置传感器输出(例如，传感器输出信号)。位置传感器382可以与可移动台10相互作用以在多达六个自由度(或者少至一个自由度)内检测可移动台10的存在和/或其相对于定子330的位置。在一些实施例中，位置传感器382可以在不与可移动台10物理接触的情况下这样做。合适的位置传感器382的示例包括但不限于磁场/通量测量传感器、电感式传感器、电容式传感器、涡流传感器、光学传感器、电阻式传感器、超声波传感器、雷达和压力传感器。在一些实施例中，传感器382包括霍尔效应传感器。在专利合作条约申请No.PCT/CA2014/050739中更详细地描述了用于确定可移动台的位置的特定位置传感器和方法，其通过引用结合于本文中。在一些实施例中，传感器382包括一个或多个照相机以及生成位置传感器输出(例如照相机输出信号)的适当软件，所述位置传感器输出可用于确定一个或多个可移动台10的位置或以其他方式与其位置相关。
扇区线圈组件349可以包括任何类型的合适的扇区线圈组件。例如，如本文所述，扇区线圈组件可以与扇区线圈组件35相似。扇区线圈组件349可以包括线圈迹线334(见图19B)，其可以被进一步分成一个或多个可单独寻址的线圈迹线组(即，电流可以被单独驱动的一个或多个线圈迹线的组)。为了在本说明书其余部分中公开的实施例中的目的，单独的线圈迹线334(和相应的独立可寻址的线圈迹线组)可以包括一个或多个大致线性伸长的线圈迹线334(例如沿定子X方向和/或定子Y方向延伸)或者可以具有多种其他形状和/或配置中的任何一种，上面提供了其一些非限制性示例。
扇区放大器379(即使它可以包括多个独立可控的放大器，也可以指单个)可以包括任何类型的合适的扇区放大器。例如，扇区放大器379可以包括以下中的一个或多个：功率晶体管(MOSFET，IGBT或BJT)、开关输出级、电流感测电路、功率晶体管驱动电路、输出滤波器和/或其他功率放大电路组件。可用于提供扇区放大器379的功率放大器的组件是本领域技术人员所熟知的。在一些实施例中，扇区放大器379的一个或多个组件可以被集成到单个集成电路中或者甚至被取消，这可以有助于降低成本和/或占用面积(即尺寸)。
扇区347可以包括扇区电流反馈控制模块352(图16A)，其可以用于控制被驱动到线圈迹线组中的电流以跟踪该线圈迹线组的期望的基准电流。扇区电流反馈模块352可以包括电流传感器354，电流传感器354提供电流反馈和相应的控制部件，其可以以模拟控制电路和/或数字控制电路的形式实现，其可以以DSP控制器、现场可编程门阵列控制器、嵌入式微处理器、嵌入式微控制器等实现。在一些实施例中，扇区电流反馈控制模块352的组件可以由扇区控制器369和/或扇区放大器379来实现，并且因此图16A以虚线示出扇区电流反馈控制模块352以指示电流反馈控制模块352不需要与控制器369和放大器379分开实施。在一些实施例中，不需要扇区电流反馈控制模块352，并且扇区放大器379可以在没有电流反馈控制模块的情况下以开环配置操作。在其它实施例中，电流反馈控制模块的一些或全部组件可以与扇区放大器379和/或扇区控制器369分开实施。
本地扇区控制器369确定其本地扇区线圈迹线组件349中的任何线圈迹线组的最终基准电流。本地扇区控制器369(可能与电流反馈控制模块352结合)控制扇区放大器379，使得在本地扇区线圈组件349的相应线圈迹线组中流动的实际电流大致遵循(例如，可控制地遵循)它们各自的最终基准电流。被驱动到线圈迹线组中的电流引起与可移动台的磁化元件的相互作用以可控制地相对于定子移动可移动台。
扇区控制器369可以包括能够如本文所述起作用的任何合适的控制器。扇区控制器369(及其组件)可以包括硬件、软件、固件或其任何组合。扇区控制器369可以包括可以位于不同物理位置的分布式组件。扇区控制器369的组件可以被组合或细分，并且扇区控制器369的组件可以包括与扇区控制器369的其他组件共享的子组件。例如，扇区控制器369可以在包括一个或多个处理器、用户输入装置、显示器等的编程计算机系统上实现。扇区控制器369可以被实现为具有合适的用户接口的嵌入式系统，其可以包括一个或多个处理器、用户输入装置、显示器等。处理器可以包括微处理器、数字信号处理器、图形处理器、现场可编程门阵列等。扇区控制器369可以包括模数转换器、PWM发生器、滤波器等。
每个扇区控制器369可以包括或连接到一个或多个通信信道(其在本文中可被称为扇区链路)用于在其自身与与其他扇区347相关联的一个或多个其他扇区控制器369之间传送数据或信号。如本文进一步讨论的，扇区控制器369可以被连接用于与系统控制器361进行通信。
图16B是根据特定实施例的扇区347和定子扇区的组件之间的通信的示意图。如图16B所示，扇区传感器组件389通过输入/输出电线或连接，将组合位置传感器输出2001直接传送到本地扇区控制器369。在一些实施例中，各个位置传感器382产生可由合适的多路复用电路(未示出)多路复用的位置传感器输出(例如信号)，以提供从扇区传感器组件389传送到本地扇区控制器369的组合位置传感器输出2001。本地扇区控制器369可将组合位置传感器输出2001多路分配到来自其相关扇区传感器组件389中的任何单独传感器382的位置传感器输出，并可另外处理组合位置传感器输出2001以确定一个或多个可移动台10。基于一些或全部位置传感器一些或全部位置传感器输出和/或位置传感器输出信息可被传送到其他扇区控制器369，并且可被这样的其它扇区控制器以确定可移动台10的位置的目的使用。组合位置传感器输出2001可以包括模拟或数字信号。扇区控制器369还可以将传感器控制输入2002发送到其相关联的扇区传感器组件389和/或其中的各个位置传感器382。为了控制扇区传感器组件389的操作，传感器控制输入2002可以包括数字或模拟输入信号，例如通过非限制性示例，触发、多路复用(multiplexing)、多路分配(de-multiplexing)、同步、选择传感器子组等。
本地扇区控制器369也直接连接到本地扇区放大器379。本地扇区控制器369可以将电信号2005发送到本地扇区放大器379，从而使本地扇区放大器379将电流驱动到本地扇区线圈组件349的各个线圈迹线组中。特别地，本地扇区放大器379和本地扇区控制器369(以及可选地电流反馈控制模块352)可以连接或以其他方式配置成试图驱动本地扇区线圈组件349的各个线圈迹线组中的电流，这将导致电流遵循最终基准电流(在本文其他地方进一步描述)。如上所述，使各个线圈迹线组中的电流遵循最终基准电流可以涉及使用电流反馈控制模块352，电流反馈控制模块352可以全部或部分地由扇区控制器369或本地扇区放大器实施，并且可以使用来自电流传感器354的反馈和合适的控制技术来实现这个结果。在一些特定实施例中，本地扇区控制器369与本地扇区放大器379之间的电信号2005可以包括以数字或模拟形式提供的脉冲宽度调制(PWM)脉冲。在一些实施例中，最终基准电流在本地扇区控制器369内部生成。如将在下面更详细地讨论的，在一些实施例或情况下，可以至少部分地基于从邻近扇区控制器接收的信息(例如，基准电流指令等)，由扇区控制器369来生成最终的基准电流。在一些实施例中，至少部分地基于从系统控制器361接收到的信息，由本地扇区控制器369生成最终的基准电流。在所示的图16B的实施例中，本地扇区放大器379还将组合电流传感器输出2004提供给本地扇区控制器369。这种组合电流传感器输出2004可以包括来自电流传感器354的反馈，电流传感器354可以用来实现电流反馈控制模块352。在一些实施例中，各个电流传感器354生成可直接供本地扇区控制器369使用的电流传感器输出(例如信号)，或者可由合适的多路复用电路(未示出)多路复用以提供从电流反馈控制模块传输到本地扇区控制器369的组合电流传感器输出2004。本地扇区控制器369可以将组合电流传感器输出2004多路分配，以访问来自任何单独的电流传感器354的电流传感器输出。如在此其他地方更详细地解释的，电流传感器输出可以由本地扇区控制器369使用，以补偿本地电流对位置传感器382的输出的影响(即，扇区控制器369可以使用电流传感器输出来帮助确定可移动台10的位置)。一些或全部电流传感器输出和/或基于一些或全部电流传感器输出的电流传感器输出信息可以被传送到其他扇区控制器369，并且可以被这样的其他扇区控制器以确定可移动台10的位置的目的使用。组合电流传感器输出2004可以包括模拟或数字信号。
在图16B的所示实施例中，本地扇区放大器379也经由线圈端子2003连接到本地扇区线圈组件349，以允许扇区放大器379将电流驱动到扇区线圈组件349的独立可寻址线圈迹线组中。
当可移动台10移动经过定子330并经过相邻扇区347之间的边界时，单个扇区347的本地扇区位置传感器组件389可能不足以在一个或多个自由度上确定可移动台10的位置。而是，可能希望使用来自两个或更多个扇区347的扇区传感器组件389的信息来确定可移动台10在从一个扇区347跨越到另一个扇区347时的位置。在一些实施例中，多个扇区347(例如，相邻扇区347)的扇区控制器369可以彼此传递信息(例如来自其本地扇区传感器组件389的信息)以帮助确定可移动台10的位置。类似地，当可移动台10移动经过定子330并且经过相邻扇区347之间的边界时，单个扇区347的本地线圈迹线组件349不能够产生足够的力/转矩来以期望的方式移动可移动台10。而是，可能需要使用驱动到两个或更多个扇区347的扇区线圈迹线组件349的线圈迹线中的电流，以在可移动台10从一个扇区347跨越到另一个扇区347时施加力/转矩。在一些实施例中，多个扇区347(例如，相邻扇区347)的扇区控制器369可以彼此通信(例如，下面进一步讨论的基准电流指令)以帮助确定要驱动到线圈迹线中的最终基准电流从而在可移动台10上施加期望的力/转矩。
图17描绘了当可移动台10经过定子330上的扇区347B，347A，347D和347E之间的边界(或者另外定位成跨越边界)时的可移动台10。图17中所示的定子330包括用于说明目的的扇区347的一个示例性非限制性的配置。如以上所讨论的，扇区347可以以任何合适的数量和以任何合适的图案或几何形状来布置。应该理解的是，一个或多个可移动台10可以在任何方向上以任何角度经过定子330的任何扇区边界(或以其他方式定位成跨骑)。
如上所述，可能的情况是，扇区传感器组件389B，389A，389D或389E本身都不足以在一个或多个自由度上确定可移动台10的位置。类似地，扇区线圈组件349B，349A，349D或349E中的任何一个本身都不足以产生所需的力或转矩来驱动可移动台10并且因此在一个或更多的自由度上控制可移动台10的位置。另一方面，扇区传感器组件389B，389A，389D和389E一起可以具有足够的能力来确定可移动台10的位置，并且扇区线圈组件349B，349A，349D和349E一起可以具有足够的能力来控制可移动台10的位置。
对于每个相关扇区347(例如，图17中的扇区347B，347A，347D，347D，347E)，当可移动台10在扇区347之间经过(或以其他方式在定子Z方向上重叠多个扇区)时，扇区347确定和控制可移动台10的位置的一种方式是将其对应的组合位置传感器输出2001从其对应的扇区传感器组件389经由网络或通信通道发送到集中式系统控制器，并且用于集中式系统控制器将来自所有相关扇区347的组合位置传感器输出组合在一起，以使用合适的算法确定可移动台10在扇区347之间经过时的位置。一旦集中式系统控制器确定了可移动台10的位置，则其可以确定相关扇区347中的相关线圈迹线组334的基准电流(即那些可以对可移动台10贡献力或转矩的线圈迹线334的组)。最后，集中式系统控制器可以将用于每个相关线圈迹线的基准电流(例如以基准电流信号的形式)发送回有关扇区347的扇区控制器369。这种方法可能适用于少数几个扇区347。然而，随着扇区347的数量增加和/或随着可移动台10的数量增加到诸如100或1000的大数量，单个集中式系统控制器可能不再足以(例如就速度和/或处理功率而言)处理所有的数据，而不会造成不希望的延误。
用于确定和控制可移动台10的位置的替代技术涉及使用去中心化控制。通过与相邻扇区347的扇区控制器369进行通信，单个扇区控制器369可以(例如，从相邻扇区347的组合位置传感器输出2001)聚集足够的位置传感器输出，以确定可移动台10的位置。一旦可移动台10的位置被确定，相同扇区控制器369可以与其相邻扇区347的扇区控制器369通信以控制可移动台10的位置。
考虑定子330在定子xy平面中的投影(例如，如图17所示)，如果两个扇区347的边共享一个边界或顶点，则扇区347可以被定义为与另一个扇区347(即其邻居)相邻。如果该对中的每个相邻扇区347的边界或侧边邻接该对中的另一个相邻扇区347的边界或侧边，则可以认为一对相邻扇区347共享边界或侧边。在其他实施例中，如果一对相邻扇区347的相邻侧大致本地平行且重合或重叠，则可认为一对相邻扇区347共享一个侧边。在进一步的实施例中，如果一对相邻扇区347的相邻侧大致本地平行并且间隔开(在平行的侧边的法线方向上)小于20mm或者小于可移动台10在法线方向上的线性尺寸的20％，则可以认为一对相邻的扇区347共享一个侧边。在一些实施例中，一对相邻扇区347的共享侧边或边界是笔直的、弯曲的、成角度的等。如果该对的每个相邻扇区347具有邻接该对的另一个相邻扇区347的顶点，则可以认为一对相邻扇区347共享一个顶点。在一些实施例中，如果两个顶点(一对相邻扇区347中的每一个有一个顶点)间隔开小于20mm，则可以认为一对相邻扇区347共享一个顶点。在一些实施例中，如果两个顶点(一对相邻扇区347中的每一个有一个顶点)间隔开小于5mm，则认为一对相邻扇区347共享一个顶点。在一些实施例中，如果两个顶点(一对相邻扇区347中的每一个有一个顶点)以小于可移动台10的最大线性尺寸的20％被间隔开(例如，在台X或Y方向)，则可以认为一对相邻扇区347共享一个顶点。如果单个可移动台10可以同时与每个相邻扇区347的至少一部分重叠(在定子Z方向上)，则两个扇区347可以附加地或替代地被定义为邻居。
相邻扇区347的扇区控制器369可以被称为相邻扇区控制器369，或为了简洁起见，称为相邻控制器369。如果在相邻控制器369之间存在直接通信连接(例如，物理通信信道)，则可以相对直接地进行相邻控制器369之间的通信。相邻控制器369之间的这种直接通信连接在本文中可被称为扇区链路392(参见图8)。在它们之间具有直接通信连接(即单个扇区链路392)的相邻控制器369(及其相应扇区347)在本文中可被称为直接邻居(directneighbour)。如图17和18所示的实施例所示，相邻扇区347A和347B的相邻控制器369A，369B在它们之间具有直接通信连接(扇区链路392B)。扇区347A和347B(和扇区控制器369A，369B)因此是直接相邻的。在一些实施例中，直接相邻扇区347可以共享一个侧边界，尽管这不是必须的。
如果相邻控制器369之间不存在直接通信连接(例如，没有单个扇区链路392)，则相邻控制器369之间的通信可能相对较不直接。在它们之间不具有直接通信连接(即，单个扇区链路392)的相邻的控制器369(和他们的相应扇区347)可以被称为间接邻居(indirectneighbour)。如图18的实施例所示，相邻扇区347B和347D的相邻控制器369B，369D不共享它们之间的直接通信连接。相应地，扇区347B和347D(以及扇区控制器369B，369D)是间接邻居。在一些实施例中，间接相邻扇区347可以共享一个顶点，尽管这不是必须的。尽管图18没有将扇区347B和347D描述为直接邻居，但是如果其他实施例中的扇区347B和347D在它们之间共享直接通信连接(例如，单个扇区链路392)，则在其它实施例中，扇区347B和347D可以是直接邻居。
在一些实施例中，希望两个间接相邻的控制器369进行通信。例如，如图17和18所示的实施例所示，由于可移动台10与这些扇区347B，347D中的两个扇区在台Z方向重叠，所以可能希望扇区347B的扇区控制器369B与扇区347D的扇区控制器369D通信。如下面更详细描述的，可能需要在间接邻居控制器369B，369D之间进行通信的各种信息。在一些实施例中，间接邻居控制器369可以通过相互直接邻居控制器369进行通信。相互直接邻居扇区347是与两个间接邻居扇区347都是直接邻居扇区347的扇区。类似地，相互直接邻居控制器369是与两个间接邻居控制器369都是直接邻居控制器369的扇区控制器369。例如，扇区347A(和扇区控制器369A)是扇区347B(和扇区控制器369B)的直接邻居以及扇区347D(和扇区控制器369D)的直接邻居。因此，扇区347A(和扇区控制器369A)是间接相邻扇区347B和347D(及其相应的间接相邻控制器369B，369D)的相互直接邻居。
如上所述，扇区控制器369D接收来自扇区传感器组件389D的组合位置传感器输出2001。扇区控制器369D可以(例如，通过放大、缩放、偏移、滤波、数字化、校准、补偿等)调节组合位置传感器输出2001，并且可以基于组合位置传感器输出2001来生成位置传感器输出信息。然后，扇区控制器369D可以通过扇区控制器369A向其直接邻居扇区控制器369A(经由扇区链路392E-图18)发送该位置传感器信息的一部分，并将该位置传感器信息的一部分发送到其间接邻居扇区控制器369B(经由扇区链路392E、扇区控制器369A和扇区链路392B)。类似地，如下面将更详细解释的，扇区控制器369D可以确定其用于直接邻居(扇区347A)及其间接邻居(扇区347B)的扇区线圈组件349A和349B中的线圈迹线组的基准电流指令。扇区控制器369D然后可以将这些基准电流指令(经由扇区链路392E-图18)发送到其直接邻居扇区控制器369A并通过扇区控制器369A(经由扇区链路392E、扇区控制器369A和扇区链路392B)发送到其间接邻居扇区控制器369B。这些基准电流指令然后可以由扇区控制器369A，369B用来为它们各自的线圈迹线组产生最终基准电流。
直接邻居控制器369可以以各种方式连接用于直接通信。图18是示出根据一个实施例的扇区347(及其扇区控制器369)之间的通信信道的示意图。每个扇区控制器369可以具有对一个或多个通信信道(其在本文中可被称为扇区链路392)的操作访问，以与其它扇区控制器369交换信息。在所示的示例中，每个扇区347的扇区控制器369具有对四个扇区链路392的操作访问。这不是必须的，例如，扇区控制器369B只能访问三个扇区链路(与扇区控制器369A、369E和369C通信)。或者，扇区控制器369B可具有额外的扇区链路392以与扇区控制器369D和/或扇区控制器369F通信。扇区链路392可以包括双向通信信道以允许在一对相邻的扇区控制器369之间交换信息。如将在本文其他地方更详细地描述的，经由扇区链路392传送的信息可包括基准电流指令、位置传感器输出信息(基于从传感器组件389接收的位置传感器输出作为组合位置传感器输出2001)、电流传感器输出信息(基于从电流传感器354接收到的电流传感器输出作为组合电流传感器输出2004)、控制变量等。如上所述，由扇区链路392直接连接的扇区称为直接邻居。
间接邻居的扇区控制器369之间的通信也是可能的。例如，控制器369D是控制器369B的间接邻居，并且可以经由扇区控制器369A，369E中的任一个与控制器369B交换信息。扇区347A和347E(及其扇区控制器369A，369E)是间接邻居扇区347B和347D(及其扇区控制器369B，369D)的相互直接邻居。来自扇区控制器369B的信息可以由扇区链路392B传送到扇区控制器369A，并随后由扇区链路392E传送到扇区控制器369D。另外地或可选地，来自扇区控制器369B的信息可以由扇区链路392F传送到扇区控制器369E，并且随后通过扇区链路392I传送到扇区控制器369D。来自扇区控制器369F的信息可以以类似的方式传送到扇区控制器369B。
在一些实施例中，扇区控制器369B和扇区控制器369D由扇区链路392直接连接，并且是直接邻居。在这种情况下，扇区控制器369B，369D被视为任何其他直接邻居。
扇区链路392可以以各种方式物理地实现。例如，扇区链路392可以包括铜、光纤、电磁波、无线连接等。扇区链路392可以使用任何合适的通信协议或通信标准。这样的通信协议和通信标准的非限制性示例包括LVDS、照相机链路、InfinibandTM、Aurora、SATA、千兆位以太网、SFP、其他高速串行/并行总线等。
在一些实施例中，还可以提供全局通信系统。例如，图18描绘了系统网络393。系统网络393可以直接连接到用于定子330的全局控制的系统控制器361(也被称为主控制器361)，如本文进一步讨论的。在一些实施例中，扇区347被串级链(daisy-chained)连接在一起以通过系统网络393与主控制器361进行通信。在一些实施例中，系统网络393利用扇区链路392或被嵌入扇区链路392内作为扇区链路功能的一部分。如本文进一步讨论的，系统网络393和扇区链路392可以彼此协同工作以控制定子330上的多个可移动台10。
为了适合从一个扇区347跨越到一个或多个相邻扇区347(或以其他方式在定子Z方向上重叠多于一个扇区)的可移动台10，可以选择单个扇区控制器369(例如，通过主控制器361)来控制一个特定的可移动台10。关于该特定的可移动台10，所选择的扇区控制器369可以被称为主扇区控制器369，并且该特定的扇区控制器可以被认为拥有该特定可移动台10的所有权(ownership)。每个可移动台10在给定时间可以拥有单个主扇区控制器369。然而，单个扇区控制器369可以拥有多个可移动台10A的所有权。扇区控制器369可以是仅有少至零个可移动台10的主控制器，或者可以是许多可移动台10的主控制器。而且，随着可移动台10移动，其主扇区控制器369可以改变。
可移动台的主扇区控制器369可以基于各种因素被选择(例如，由主控制器361)。对应于主扇区控制器369的扇区347可以被称为主扇区347。在一些实施例中，可移动台10的主扇区347可以被选择为与相比于任何其他扇区347可移动台10的最大部分(例如，面积)重叠(在定子Z方向上)的扇区347。例如，在图17中，可移动台10与扇区347B重叠(在定子Z方向上)多于与任何其他扇区347重叠。因此，当可移动台10处于图17所示的位置时，扇区347B可被选择为可移动台10的主扇区。系统控制器361可以基于每个可移动台相对于每个扇区347的位置作出这样的决定。或者，可以根据适当的算法，由多个扇区控制器369共同作出这样的决定。在一些实施例中，主控制器可以附加地或可选地基于扇区控制器369的可用带宽或可移动台10的全局轨迹来选择。
当主扇区控制器369执行感测、驱动和反馈算法时，如本文所讨论的，被称为“控制状态”的某些信息被存储在扇区控制器369中。控制状态可以包括一个或多个控制变量。由于位置感测、线圈迹线电流驱动、电流控制反馈算法可以以周期性方式(例如，以离散时间步长)一起执行，所以可能希望具有来自一个或多个先前周期(时间步长)的控制状态执行下一个循环(时间步长)的感测、驱动和/或反馈算法。因此，随着可移动台10的所有权从扇区控制器369改变到另一个(即，当新扇区控制器369变成可移动台10的主扇区控制器369)时，可移动台10的历史控制状态(包括与可移动台10和/或其控制相关联的一个或更多的控制变量、恒定的或可调节的参数等的历史值)可以被传送到新的主控制器369。该控制状态转移可以经由扇区链路392来完成。在一些实施例中，控制状态可以包括差分或微分方程和/或可以基于状态空间控制或基于经典传递函数的控制。除了控制状态之外，还可以传送特定于特定可移动台10的其他信息。这样的信息可以包括但不限于用于位置感测和/或力/基准电流确定的可移动台几何参数、校准参数(例如，系数和/或偏置)、可移动台的标识号码、用于通过可移动台承载的工件的标识号等。
为了解释的目的，当可移动台10处于图17所示的位置时，我们可以认为扇区控制器369B可以是用于可移动台10的主控制器369B。主控制器369B的任务之一(例如在每个时间步长)是确定其对应的可移动台10的估计位置。对于主扇区控制器369B确定可移动台10的位置，主扇区控制器369B可以与相邻扇区347A，347D和347E通信，因为可移动台与这些相邻扇区347A，347D和347E中的每一个重叠(在定子Z方向上)。相应地，在一些实施例中，邻居控制器369A，369D，369E传达它们各自的位置传感器输出信息的至少一部分。如上所讨论的，基于来自其各自扇区传感器组件389A，389D和389E的组合位置传感器输出2001，通过其扇区控制器369A，369D，369E(例如，通过合适的处理)确定给定扇区347A，347D，347E的位置传感器输出信息。主扇区控制器369B可以使用该位置传感器输出信息来确定可移动台10的位置。传送给主控制器369B的给定扇区347A，347D，347E的位置传感器输出信息的部分可以取决于可用带宽、时间要求和/或计算资源。在一些实施例中(例如，在上述条件允许的情况下)，邻居扇区347A，347D，347E的所有位置传感器输出信息被传送到主控制器369B。除了作为其可移动台10(以及控制器369B可以是主控制器的任何其他可移动台)的主控制器之外，控制器369B还可以(例如，同时)作为用于一个或多个其他可移动台的非主控制器，在这种情况下，控制器369B可以将用于其位置传感器输出信息的部分传送给用于这种其他可移动台的其它主控制器369。
主控制器369B的另一个任务(例如，在每个时间步长)是控制其对应的可移动台10的位置。对于主控制器369B，控制可移动台10的位置可以包括(例如，在每个时间步长中)与邻居控制器369A，369D，369E通信。这种基于控制的通信可以包括接收来自这些邻居控制器369A，369D，369E的基准电流指令，其可以被主控制器369B用来确定线圈迹线组件349中的线圈迹线组的最终基准电流。这种基于控制的通信还可以包括确定用于邻居控制器369A，369D，369E的基准电流指令，并且将这些基准电流指令传达给邻居控制器369A，369D，369E。然后，邻居控制器369A，369D，369E可以使用用于邻居控制器369A，369D，369E的这些基准电流指令来确定其各自的线圈迹线组件349A，349D，349E中的线圈迹线组的对应最终基准电流。可以在主控制器369B与其邻居控制器369A，369D，369E之间传送的基准电流指令的数量取决于可用带宽、时序要求和/或计算资源。在一些实施例中(例如，在上述条件允许的情况下)，用于邻居扇区347A，347D，347E中的所有线圈迹线组的基准电流指令可以由主控制器369B传送到邻居控制器369A，369D，369E，主控制器369B从邻居控制器369A，369D，369E接收主扇区347B中的所有线圈迹线组的基准电流指令。在一些实施例中，除了基准电流指令之外，特定线圈迹线组的加权参数P可以在扇区控制器369之间传送。例如，主控制器369B可以从邻居控制器369A，369D，369E接收加权因子P，并且主控制器369B可以将加权因子P发送到邻居控制器369A，369D，369E。如别处更详细地解释的那样，这样的加权因子P可以由本地扇区控制器369使用，以在特定线圈迹线组存在多于一个基准电流输入的情况下，确定最终基准电流。
在一些实施例中，为了避免确定哪些相邻扇区347具有要传送的相关位置传感器输出信息和/或哪些相邻扇区347需要基准电流指令的步骤，从所有相邻扇区347接收位置传感器输出信息，并且基准电流指令被发送到所有相邻扇区，虽然这不是必须的。
为了减少主控制器369和相邻控制器369(例如主控制器369B和相邻扇区控制器369A，369C，369D，369E，369F)之间不必要的数据传输，可以采用扩展边界391的概念。图16C中示出了示例性扩展边界391。扩展边界391的平面区域(在由定子X方向和定子Y方向限定的平面中)可以被称为扩展扇区347'，其面积大于扇区347本身。如图16C所示，扩展扇区347'沿负定子X方向延伸经过扇区347一定距离XN，在正定子X方向上延伸距离Xp，在负定子y方向上延伸距离YN，在正定子y方向延伸距离为Yp。尽管距离XN，XP，YN和YP在图16C的实施例中被描绘为大小大致相等，但这不是必须的。距离XN，XP，YN和YP可以根据需要改变，并且可以彼此不同。在一些实施例中，距离XN，XP，YN和YP中的一个或多个的大小可以是零。
当一个或多个可移动台10跨过两个或更多个扇区347之间的边界时，距离XN，XP，YN和/或YP可以被设置为使得在任何给定时间每个可移动台10落在至少一个扇区的扩展边界391内(即在一个扩展扇区347'内)。例如，距离XN和/或XP可以被设置为一个或多个可移动台10的台X方向尺寸的一半。如果一个或多个可移动台10具有不同的尺寸，则XN和/或XP可以设定为最大可移动台10的台X方向尺寸的一半。类似地，YN和/或YP可以被设置为一个或多个可移动台10的台Y方向尺寸的一半。如果一个或多个可移动台10具有不同的尺寸，则YN和/或YP可以被设定为最大可移动台10的台Y方向尺寸的一半。在一些实施例中，距离XN，XP，YN和YP中的一个或多个可以被动态地调整(例如，通过主控制器361)以允许使用不同尺寸的可移动台10而不必中断使用。
如下面更详细解释的，扩展距离XN，XP，YN和YP中的一个或多个的大小可以带来折衷(trade-off)。随着扩展边界391的大小增加，需要在扇区控制器369之间传送的数据量也增加。随着数据量的增加，计算时间也会增加，可能难以提供实时的控制。
现在参考图17，扇区347B的扩展扇区347'与相邻扇区347A，347D，347E，347F和347C重叠(在定子Z方向上)。扩展扇区347'和直接相邻扇区347A的重叠区域是区域391BA。扩展扇区347'和间接相邻扇区347D的重叠区域是区域391BD。扩展扇区347'和直接相邻扇区347E的重叠区域是区域391BE。扩展扇区347'和间接相邻扇区347F的重叠区域是区域391BF。扩展扇区347'和直接相邻扇区347C的重叠区域是区域391BC。
扩展边界391可以定义相邻扇区347A，347D，347E，347F和347C的哪些传感器382被包括在被传送到主扇区控制器369B的位置传感器输出信息的部分中。例如，相邻的控制器369A，369D，369E，369F和369C可以向主控制器369B发送其对应的位置传感器输出信息的一部分，该位置传感器输出信息涉及扩展边界391内的传感器382的输出(即，在Z方向与扩展扇区347'覆盖)。扩展边界391可以类似地定义线圈迹线组，用于在主控制器369B与其相邻控制器369A，369D，369E，369F和369C之间交换基准电流指令。例如，主控制器369B可以向相邻的控制器369A，369D，369E，369F和369C发送用于位于定子线圈组件349B的外部但在延伸的边界391内的线圈迹线组的基准电流指令(即，在定子Z方向与扩展扇区347'覆盖)。通过类似的例子，主控制器369B可以从相邻的控制器369A，369D，369E，369F和369C接收基准电流指令，用于在定子线圈组件349A，349D，349E，349F外部，但在相邻扇区347A，347D，347E，347F和347C的扩展边界(未示出)内的主扇区347B的线圈迹线组。在图17所示的所示实施例中，只有一个扩展边界391。然而，在一些实施例中，为了在相邻扇区347之间交换位置传感器输出信息以及为了在相邻扇区347之间交换基准电流指令的目的，扩展边界391的大小和/或形状可以是不同的。在一些实施例中，对于前者的目的，扩展边界391较大。在一些实施例中，对于前者的目的，扩展边界391较小。
尽管在示例性图17(其中扇区347B是主扇区)的上下文中讨论了许多上述概念，但是应当理解的是，这样的概念可以扩展到任何合适的定子330的任何合适的扇区347。这样的扇区347和/或定子330可以具有不同的尺寸和形状(例如包含不同数量的扇区347和/或布置成不同几何形状的扇区347)并且可以具有任何合适数量的可移动台10。每个扇区347可以是一个或多个可移动台的主扇区，并且可以具有其自己的直接和间接相邻扇区以及其自己的扩展区域。由于可移动台10和定子330之间的关系是动态的，所以根据这里讨论的标准，每个扇区347的作用可以不断变化。
扩展边界391的概念可以用于有效地扩展主扇区控制器369B的感测能力，以覆盖可移动台10部分地穿过主扇区347B但仍然保留在扩展扇区347'内的情况，如图17所示。使用如扇区链路392的双向通信信道，主扇区控制器369B不仅可以从扇区传感器组件389B中的位置传感器382访问位置传感器输出信息，而且还可以从相邻扇区347A，347D，347E，347F和347C的扇区传感器组件389中的位置传感器382访问位置传感器输出信息。
参考图17和18，主扇区347B可以经由扇区链路392延伸其有效感测区域以包括区域391BA，391BD，391BE，391BF和391BC。特别地，本地扇区控制器369A可以经由扇区链路392B，基于来自区域391BA的传感器382的位置传感器输出将其位置传感器输出信息的一部分传送到主控制器369B。本地扇区控制器369E可以经由扇区链路392F基于来自区域391BE的传感器382的位置传感器输出将其位置传感器输出信息的一部分传送到主控制器369B。本地扇区控制器369C可以经由扇区链路392C，基于来自区域391BC的传感器382的位置传感器输出，将一部分其位置传感器输出信息传送到主控制器369B。本地扇区控制器369D可以经由扇区链路392E、控制器369A和扇区链路392B，基于来自区域391BD的传感器382的位置传感器输出，将其位置传感器输出信息的一部分传送到主控制器369B。本地扇区控制器369F可以经由扇区链路392G，控制器369C和扇区链路392C，基于来自区域391BF的传感器382的位置传感器输出，将其位置传感器输出信息的一部分传送到主控制器369B。或者，可以经由控制器347E传送基于来自区域391BD和391BF中的任一个中的传感器382的位置传感器输出的传感器输出信息。在一些实施例中，每个扇区控制器369可以恒定地基于来自其扩展边界391内的一些或全部传感器382的传感器输出(例如，来自在定子Z方向上与其扩展边界391重叠的所有传感器382，)持续地接收传感器输出信息，或者以周期性控制算法的每个周期(例如时间步长)接收这种传感器输出信息。
图19A是扇区347A，347B和347C的示意图。可移动台10被描绘为跨过扇区347A和扇区347B之间的边界。扇区347B可能是图19A所示的可移动台10的主扇区。从图19A可以看出，扇区控制器369B基于本地扇区传感器组件389B的本地传感器382B的传感器输出，直接接收传感器输出信息。扇区控制器369B还可以经由扇区链路392，基于来自扩展边界391B内的其他传感器382的传感器输出，接收传感器输出信息。例如，基于来自扩展边界区域391BA内的传感器382A的传感器输出的传感器输出信息，经由扇区链路392B从扇区347A的扇区控制器369A发送到扇区控制器369B。如上所述，来自传感器382A的传感器输出可以由其扇区控制器369A处理(例如，通过放大、缩放、偏移、滤波、数字化、校准、补偿等等)以在发送该位置传感器输出信息到主控制器369B之前，生成位置传感器输出信息。虽然在扇区347A内仅示意性地描绘了单个传感器382A，但应理解，多个传感器382A可存在于扇区347A内且位于区域391BA内。基于来自区域391BA内的其它传感器的传感器输出的位置传感器输出信息可以由扇区控制器369B以与上述类似的方式访问。
虽然图19A的讨论集中在作为主扇区的扇区347B和作为相邻扇区的扇区347A，但应该理解，所有其他扇区347可具有各自的扩展边界391。因此，即使可移动台10穿过两个或多个扇区347之间的边界，通过采用扇区链路392，每个扇区控制器369可以访问其各自的扩展扇区347'中的传感器382，以使可移动台10能够以不中断的方式进行位置测量。
扩展边界391的概念也可以被用于有效地扩展主扇区控制器369B的驱动(例如电流控制)能力，以覆盖可移动台10部分地穿出主扇区347B但是保持在扩展扇区347'内的情况，如图17所示。每个扇区控制器369可以确定用于其扩展扇区347'中的所有线圈迹线组(包括相邻扇区347中但在其扩展边界391内的线圈迹线组)的所需基准电流。用于其它扇区347中的线圈迹线组的期望的基准电流可以被用作基准电流指令，其可以被传送到这样的其他扇区347的控制器369。例如，根据从其他控制器接收的基准电流指令，主扇区控制器369B可以直接控制其自己的扇区线圈组件349B的线圈迹线组的基准电流，但是扇区控制器369B也可以使用其已经确定的用于相邻扇区347的扇区线圈组件349中的线圈迹线组的期望电流，以产生用于那些线圈迹线组的基准电流指令，并且可将这样的基准电流指令传输到相邻扇区控制器369。这种传送基准电流指令的能力允许扇区控制器369直接(即，使用其自己的线圈迹线)或间接地(使用相邻扇区的线圈迹线)在主扇区347所处的可移动台10上产生力和/或转矩。
在单个可移动台10的情况下，可移动台10的位置可以由对应于其主扇区347的单个主扇区控制器369来控制。如果可移动台10与其主扇区347完全重叠，则本地主扇区控制器369可用于确定最终基准电流(其与本地放大器379和可选的电流反馈控制模块352一起)，可用于驱动相应电流进入本地扇区线圈组件349的线圈迹线组，以使电流遵循基准电流，从而以多达六个自由度控制可移动台10。如果可移动台10仅与其主扇区347部分重叠并且还与一个或多个相邻扇区347部分重叠，但是处于其主扇区的扩展扇区347'内，如图17中关于主扇区347B上的可移动台10的情况，主本地扇区控制器369仅驱动其自身的扇区线圈组件349中的线圈迹线组可能不足以在多达六个自由度下适当控制可移动台10。相反，主本地扇区控制器369可以确定适当的基准电流，用于其扩展扇区347'中的所有线圈迹线组(包括相邻扇区347中但在其扩展边界391内的线圈迹线组)。用于相邻扇区347中的线圈迹线组的期望的基准电流可以被用作基准电流指令，其可以通过扇区链路392传送到这样的相邻扇区347的控制器369，使得相邻扇区控制器369可以根据由主扇区控制器369产生的基准电流指令来驱动相邻扇区线圈组件349中的线圈迹线组。
图19B是扇区347A，347B和347C的示意图。可移动台10被描绘为跨过扇区347A和扇区347B之间的边界。扇区347B可以是主扇区。从图19B可以看出，主扇区控制器369B直接将基准电流发送到其自己的扇区放大器379B，以驱动电流进入扇区线圈组件349B的线圈迹线组。扇区控制器369B也可以间接地对应于相邻扇区但在扩展边界391B内的其他线圈迹线组(即，在定子Z方向上与扩展边界391B重叠)发送基准电流指令。例如，扇区控制器369B可以确定和发送扩展边界区域391BA内的线圈迹线组334A的基准电流指令。用于线圈迹线组334A的基准电流指令经由扇区链路392B从扇区控制器369B发送到扇区控制器369A。扇区控制器369A使用用于线圈迹线组334A的基准电流指令来产生发送到扇区放大器379A的最终基准电流，使得扇区控制器369A和放大器379A(以及可选地，电流反馈控制模块352)可以用于驱动相应的电流进入本地扇区线圈组件349A的线圈迹线组334A中，以使得电流遵循最终基准电流并且由此在多达六个自由度控制可移动台10。在一些实施例中，扇区控制器369A可以调节(例如，通过适当的处理)从主扇区控制器369B接收的基准电流指令，以确定发送到扇区放大器379A的最终基准电流。虽然在扇区347A内仅描绘了单个线圈迹线组334A，但应理解的是，多个线圈迹线组334A可存在于扇区347A内以及扩展边界区域391BA内。扩展边界区域391BA内的其他线圈迹线组334A可以由扇区控制器369B以与上述类似的方式访问。
尽管图19B的讨论集中于扇区347B作为主扇区而扇区347A作为相邻扇区，应该理解，所有其它扇区347可具有各自的扩展边界391。因此，通过使用扇区链路392，每个扇区控制器369可以影响被驱动到其各自的扩展扇区347'中的线圈迹线组中的电流，以使得能够以不间断的方式对可移动台10进行位置控制，甚至在可移动台10跨越扇区边界时。
返回参照图17，与扇区347A，347D和347E相比，可移动台10与扇区347B更大程度地重叠(在定子Z方向上)。因此，期望扇区347B是可移动台10的主扇区。然而，可移动台10也与扇区347A，扇区347D和扇区347E重叠(在定子Z方向上)。为了在多达六个自由度控制可移动台10在位置，主扇区控制器369B可以针对每个时间步长(或采样事件)确定扩展边界区域391BA，391BD，391BE内的一个或多个线圈迹线组的基准电流指令，并且可以经由一个或多个扇区链路392将这样的基准电流指令传送到相应的扇区控制器369A，369D，369E。在一些实施例中，尽管扇区控制器369B不是用于在扇区347B外部(在定子Z方向上)重叠区域391BC，391BF和/或扩展扇区347'的其他部分的可移动台10的主控制器，扇区控制器369B可被配置为恒定地(例如，对于每个控制时间步长一次)确定用于扇区347B外部的整个扩展扇区347'(例如，重叠区域391BA，391BD，391BE，392BF，391BC)的基准电流指令，并将这些基准电流指令传送给适当的相邻扇区控制器369。在这种情况下，如果控制器369B在这些特定线圈迹线组中不需要电流，则针对特定线圈迹线组(或其加权因子)的基准电流指令可以为零。
在从主扇区控制器369B接收到基准电流指令时，相邻扇区控制器369A，369D，369E可至少部分地基于这些基准电流指令来生成最终基准电流。相邻的扇区控制器369A，369D，369E(连同扇区放大器379A，379D和379E(以及可选的电流反馈控制模块352)可以将电流驱动到它们各自的线圈迹线组中，这些线圈迹线组试图遵循这些最终的基准电流。在扇区控制器369A，369D和369E不需要控制区域391BA，391BD和391BE内的线圈迹线组中的电流的情况下，扇区控制器369A，369D和369E可以仅基于由主扇区控制器369B确定并被发送到相邻扇区控制器369A，369D，369E的基准电流指令(并且没有其他的基准电流指令)而产生它们相应的最终基准电流。
然而，在一些情况下，扇区控制器369A，369D和369E可能具有额外的需求来驱动区域391BA，391BD和391BE内的一个或多个线圈迹线组中的电流。例如，扇区控制器369A，369D和369E中的一个或多个扇区控制器可以是用于其自己的可移动台(未示出)的主扇区控制器，并且因此可以生成它们自己的可移动台的基准电流(以及下面更详细讨论的相应的加权因子)，其可以包括在一个或多个区域391BA，391BD和391BE中的线圈迹线组的基准电流。而且，扇区控制器369A，369D和369E中的任何一个可以从一个或多个其他扇区控制器369接收其他当前的参考指令(以及下面更详细讨论的相应的加权因子)(即，除了电流从扇区控制器369B接收的传感器指令之外)，并且这种基准电流指令可以对应于来自一个或多个区域391BA，391BD和391BE中的线圈迹线组。对于每个时间步长，每个扇区控制器369可以至少部分地基于以下中的一个或多个确定用于其扇区线圈组件349中的每个线圈迹线组的最终基准电流：基于作为一个或多个可移动台的主控制器的扇区控制器369，由扇区控制器369产生的用于线圈迹线组的基准电流；以及可从一个或多个相邻扇区的扇区控制器(或一般来自其它扇区的扇区控制器)接收的线圈迹线组的任何基准电流指令。每个扇区控制器369还可以基于与每个基准电流或接收到的基准电流指令相关联的加权因子，来确定其扇区线圈组件349中的每个线圈迹线组的最终基准电流。例如，在图17所示的情况下，扇区控制器369A可以基于以下内容来确定扇区线圈组件349A中的每个线圈迹线组的最终基准电流：基于扇区控制器369A是用于一个或多个可移动台(图17中未示出)以及与线圈迹线组相关联的权重因子的主控制器，由扇区控制器369A产生的用于线圈迹线组的基准电流；从相邻扇区347B的扇区控制器369B接收的用于线圈迹线组的基准电流指令和对应的加权因子；以及从其他相邻扇区347(或其它扇区347)的扇区控制器369接收的线圈迹线组的基准电流指令和相应的加权因子。
在扇区控制器369基于多个基准电流输入(例如，以下内容中的任何两个或更多：其自己的基准电流和来自其他扇区控制器369的一个或多个基准电流指令)来确定用于特定线圈迹线组的最终基准电流的情况下，扇区控制器369可以执行多个基准电流输入的加权平均，以基于一组加权因子确定特定线圈迹线组的最终基准电流，其中加权因子与特定线圈迹线组相关联，并且每个加权因子与相应的基准电流输入相关联。
例如，考虑扇区控制器369A基于如下三个输入来确定特定线圈迹线组334A的最终基准电流的情况：扇区控制器369A已经为第一可移动台10A确定的基准电流IA；基于扇区控制器369A需要控制相应的可移动台10B，扇区控制器369A已从扇区控制器369B接收的基准电流指令IB；以及基于扇区控制器369C需要控制对应的可移动台10C，扇区控制器369A已从扇区控制器369C接收的基准电流指令IC。让我们进一步假定存在分别与基准电流指令IA和基准电流指令IB,IC相关联的加权因子PA，PB，PC。在一个特定的非限制性实施例中，可以基于在与可移动台10A，10B，10C相关联的一个或多个磁化元件之间的重叠区域(在定子Z方向上)确定加权因子PA，PB，PC，期望由特定控制器和与加权因子相关联的特定线圈迹线组控制该磁化元件。例如，PA可以是基于可移动台10A的一个或多个磁化元件(在定子Z方向上)与特定线圈迹线组334A重叠的面积的量(即，在定子X和定子Y平面中)(例如，为了基于线圈迹线组334A中的电流与可移动台10A的一个或多个磁化元件的相互作用而产生力的目的)。PB可以是基于可移动台10B的一个或多个磁化元件与特定线圈迹线组334A重叠的面积的量(例如，为了基于线圈迹线组334A中的电流与一个或多个可移动台10B的磁化元件相互作用而产生力的目的)；并且PC可给定为由可移动台10C与特定线圈迹线组334A重叠的面积的量(例如，为了基于线圈迹线组334A中的电流和可移动台的一个或多个磁化元件10C相互作用而产生力的目的)。然后，扇区控制器369A可以根据以下公式来确定最终基准电流：
Figure GDA0001547419570000551
其中，括号中的项是权重。在一些实施例中，可以附加地或可选地使用其它标准来确定与确定用于特定线圈组的最终基准电流相关联的加权因子。
在一些实施例中，加权因子可以基于可移动台的整个磁体组件与特定线圈迹线组之间的重叠。在一些实施例中，加权因子可以基于磁体元件(其与特定线圈迹线组交互作用最强)与特定线圈迹线组之间的重叠。(1)中的加权函数是线性加权平均，这是不是必须的。在一些实施方案中，也可以使用其他加权平均公式。作为非限制性示例，可以使用以下形式的平方加权平均：
Figure GDA0001547419570000561
在一些实施例中，也可以应用其他数学平均值。由于在一些实施例中，线圈迹线组内的线圈迹线的多相位和相应地存在多个电流相位，所以上述加权的最终基准电流表达式应当被解释为单独针对每个相位的加权操作。
尽管以上讨论涉及三个可移动台10A，10B，10C的示例性情况，每个可移动台具有不同的主控制器369A，369B，369C。应该理解的是，在特定控制器拥有两个或更多个可移动台10的情况下，也可以应用基于多个基准电流输入来生成最终基准电流的这种加权求和方法。例如，考虑单个扇区控制器369A拥有多个可移动台10A和10B，可移动台10C具有不同主控制器369C的情况，相应控制器369A，369C想要在相同线圈迹线组334A中驱动电流以控制三个可移动台10A，10B，10C。进一步假定，为了可移动台10A的位置控制，IA和PA是线圈迹线组334A的基准电流和权重；为了可移动台10B的位置控制，IB和PB是线圈迹线组334A的基准电流和权重；并且为了可移动台10C的位置控制，IC和PC是线圈迹线组334A的基准电流指令和权重。最后的基准电流可以使用公式(1)或(2)的形式的公式来类似地确定。本文其他地方详细描述了通过两个或更多个可移动台的“共享”线圈迹线组。
图20描绘了两个可移动台10-1和10-2在它们移动穿过定子330时的情况。除了描绘了附加的可移动台10和描绘了扇区347A中的示例性线圈迹线组334A之外，图20类似于图17。与图17中的示例的情况一样，可移动台10-1的最大部分与扇区347B重叠(在定子Z方向上)，因此控制器369B可以被选择为可移动台10-1的主控制器。可移动台10-1的位置可以以与上文关于图17的可移动台10所描述的相同的方式来确定。由于可移动台10-2完全处于(未扩展)扇区347A内，扇区347A可以被选择为可移动台10-2的主扇区。根据从其它扇区控制器(在此别处讨论)接收到的电流传感器输出信息，可移动台10-2的位置可由扇区传感器组件389A和本地扇区控制器369A确定，而不使用来自其他位置传感器的位置传感器输出信息扇区控制器。
尽管用于确定可移动台10-1,10-2的位置的技术不随可移动台10的数量而改变，但是有多于一个可移动台10时，控制可移动台10-1,10-2的位置的方法会变化。例如，从图20中可以看出，两个可移动台10-1和10-2都与线圈迹线组334A重叠(在定子Z方向上)。因此，为了控制可移动台10-1的位置，扇区控制器369B可能希望驱动第一电流通过线圈迹线组334A，并且可以向扇区控制器369A发送相应的第一基准电流指令以努力实现线圈迹线组334A中的这个期望的第一电流。为了控制可移动台10-2的位置，扇区控制器369A也可能期望驱动第二电流通过线圈迹线334A。控制器369A可以确定对应于该第二电流的其自己的第二基准电流。第一基准电流指令(从控制器369B发送到控制器369A)和第二基准电流(由控制器369A确定)不一定是相同的。类似的情况可能发生在完全位于同一扇区347内但仍与线圈组334A重叠的两个可移动台10上。这种情况可以通常以与本文所述相同的方式或根据PCT/CA2015/050523中所述的一种或多种方法来处理。
存在各种方式来适应单个线圈迹线组334A与多于一个可移动台10重叠(在定子Z方向上)的情况。在一些实施例中，扇区347A的线圈组件349A中的线圈迹线组334A的最终基准电流由扇区自己的控制器369A确定，并且与本地扇区放大器379A(以及可选的电流反馈控制模块352)结合使用，以使线圈迹线组334A中的电流遵循最终基准电流信号。在图20的线圈迹线组334A的情况下，尽管线圈迹线组334A处于扇区347B的扩展边界391B以及尽管扇区控制器369B希望通过线圈迹线组334A驱动特定电流的事实，本地扇区控制器369A可以确定线圈迹线组334A的最终基准电流。在一些实施例中，用于线圈迹线组334A的最终基准电流至少部分地基于由扇区控制器369B确定和被发送到控制器369A的第一基准电流指令，并且至少部分地由基于通过扇区控制器369A确定的期望的第二基准电流指令。这两个基准电流参数都可以是用于由控制器369A确定最终基准电流的输入，例如，如本文别处所讨论的。
控制器369A用于确定线圈迹线组334A的最终基准电流的第一基准电流指令和第二基准电流可以以各种方式组合或适用。在一些实施例中，可以采用第一基准电流指令和第二基准电流的平均值。在其它实施例中，如以上结合公式(1)所讨论的，可以使用第一基准电流指令和第二基准电流的加权平均。加权因子可以基于以下各项中的一个或多个：线圈迹线334A对每个可移动台10-1,10-2的驱动的重要性，各可移动台10-1,10-2与线圈迹线组334A(定子Z方向)重叠的量(例如在定子X定子Y平面中)，而不论驱动各可移动台10-1,10-2的其他线圈迹线组是否被共用等。相应地，当扇区控制器369(例如扇区控制器369B)将用于相邻扇区347(例如，扇区347A)的线圈迹线组(例如，线圈迹线组334A)的基准电流指令发送到该相邻扇区347的扇区控制器369(例如，扇区控制器369A)，它也可以发送可以用于确定加权因子的参数。例如，在与公式(1)相关联的上述示例中，控制器369B，369C可以除了基准电流指令IB和IC之外，向控制器369A发送参数PB和PC。
一旦扇区控制器369A基于以下方面确定用于线圈迹线组334A的最终基准电流：从控制器369B接收的第一基准电流指令和由扇区控制器369A、控制器369A、放大器379A确定的第二基准电流以及可选地电流反馈控制模块接收的第二基准电流指令，可一起工作以驱动遵循该最终基准电流的线圈迹线组334A中的电流。
尽管以上关于确定用于线圈迹线组的基准电流信号的讨论仅涉及线圈迹线组334A，但是应该理解的是，类似的处理可以用于存在竞争的基准电流输入的每个扇区347中的每个线圈迹线组。通常，当流入特定线圈迹线组的电流具有与多个可移动台10的电磁力相互作用时，多个扇区控制器369(以及由这种控制器369拥有的任何可移动台10)可竞争一个特定线圈迹线组。有时，扇区控制器369可能拥有多个可移动台10，这些可移动台竞争相同的线圈迹线组。换句话说，对于扇区347中的每个本地线圈迹线组，用于该扇区347的本地扇区控制器369可以针对每个控制时间步长，基于一个或多个基准电流输入来确定最终基准电流，该一个或多个基准电流输入可以包括：基于作为一个或多个可移动台的主控制器的本地扇区控制器369而由本地扇区控制器369生成的基准电流；以及可以从一个或多个相邻扇区的扇区控制器(或通常从其他扇区的扇区控制器)接收的任何基准电流指令。此外，如果对于本地扇区控制器369是主控制器，任何一个可移动台10与另一个扇区347重叠(在定子Z方向上)，则本地扇区控制器369可以将用于在其扩展边界391中的线圈迹线的基准电流指令发送到与这样的线圈迹线组相关联的相邻扇区控制器369。或者，每个扇区控制器369可以将其扩展边界391内的用于每个线圈迹线组的基准电流指令发送到与这样的线圈迹线组相关联的相应的相邻扇区控制器369，而不管可移动台10的位置如何。
在一些实施例中，在扇区线圈组件349和其本地扇区传感器组件389之间可能发生电磁耦合。例如，当电流被驱动到线圈组件349的线圈迹线中时，这些电流可以影响传感器组件389中的位置传感器382的读数。在一些实施例中，类似的电磁耦合存在于一个定子扇区347的位置传感器382与相邻定子扇区347中的线圈迹线之间。这种电磁耦合/干涉可以被理解为包括与磁场耦合相关的耦合效应，与电场耦合相关的耦合效应和/或两者。这种电磁耦合/干涉可能影响位置传感器382的输出，从而通过引入输出误差和/或噪声而降低了系统的性能。为了补偿这样的电磁耦合，可以由上述的电流传感器354测量驱动到线圈迹线(或线圈迹线组)中的电流，并且可以在这种位置传感器输出被使用以确定一个可移动台的位置之前用于补偿来自位置传感器382的位置传感器输出。专利合作条约申请No.PCT/CA2014/050739(该申请通过引用结合于本文)中更详细地描述了根据一个非限制性实施例的使用电流测量来补偿位置传感器输出。
也可以应用扩展边界391的概念以允许补偿位置传感器382的位置传感器输出，以调整一对相邻扇区347之一的线圈迹线中的电流与另一对相邻扇区347中的位置传感器382的位置传感器输出之间的电磁耦合。参照图19C，位置传感器382AB(其是最靠近扇区347A的位置传感器382B)不仅受到扇区线圈组件349B中的电流的影响，而且受到扇区线圈组件349A的一个或多个线圈迹线组334A中的电流的影响。可以由电流传感器354测量区域391BA中的线圈迹线组334A中的电流，以获得由本地扇区控制器369A采集的电流传感器输出，并经由扇区链路392B将其作为电流传感器输出信息传送到相邻扇区控制器369B。在一些实施例中，本地扇区控制器369A可以处理(例如，通过放大、缩放、偏移、滤波、数字化、校准、补偿等等)从其本地电流传感器354接收的电流传感器输出以基于电流传感器输出的信息生成经处理的电流传感器输出。控制器369A然后可以将这个电流传感器输出信息的一部分发送到相邻控制器369B。然后扇区控制器369B可以基于电流传感器输出信息来使用合适的算法(例如，PCT/CA2014/050739中描述的算法)来校正来自位置传感器382AB的位置传感器输出，所述电流传感器输出信息是由本地线圈迹线组334B和相邻线圈迹线组334A(以及可能需要的任何其他相邻线圈迹线组)中实际测量的电流导出的。类似地，可以调整来自扇区347B附近的一个或多个位置传感器382A的输出以适应由其本地扇区线圈组件349A中驱动的电流和扇区347A附近的线圈迹线组334B中所驱动的电流两者所引起的电磁耦合。实际上，每个扇区控制器369可以访问其扩展边界391内的电流传感器输出信息，以调整来自其本地位置传感器382的位置传感器输出，以补偿来自其本地扇区线圈组件389中驱动的电流与其邻近扇区电流线圈组件389中驱动的电流的电磁耦合。
为了用基于测量的电流传感器输出的电流传感器输出信息来补偿如本文所述的位置传感器输出，扩展边界391与用于在相邻扇区347之间交换位置传感器输出信息的扩展边界391和用于在相邻扇区347之间交换基准电流指令的扩展边界391具有相同的大小和形状。这不是必须的。在其它实施例中，扩展边界391的尺寸和/或形状可取决于哪个传感器382受到来自哪个线圈迹线的电磁耦合。为了在相邻扇区347之间交换电流传感器输出信息的目的，扩展边界391的大小和/或形状可以取决于传感器382和线圈迹线之间的电磁耦合距离。因此，应当理解的是，为了在相邻扇区347之间交换位置传感器输出信息的目的的扩展边界391的大小和/或形状可以不同于为了在相邻扇区347之间交换基准电流指令的目的和为了在相邻扇区347之间交换电流传感器输出信息的目的的扩展边界391的大小和/或形状。根据需要，每个扩展边界可以被动态地调整(例如由主控制器361)。
实际上，可以一起实现相邻扇区347之间的位置传感器输出信息、基准电流指令、控制状态和/或电流传感器输出信息的共享，以对定子330上的一个或多个可移动台10的控制去中心化。图21描绘了根据一个特定实施例的用于一个或多个可移动台10的控制方法400的一个周期(例如时间步长)。通过以离散的时间步长重复循环400，可以实现对一个或多个可移动台10的有效连续控制。
在步骤410A，每个单独扇区控制器369可以从其对应的本地扇区传感器组件389收集位置传感器输出(例如以组合位置传感器输出2001的形式)。在步骤410B，每个单独的扇区控制器369可以收集来自在其对应的本地扇区线圈组件349中的线圈迹线组中驱动的电流的电流传感器输出，以及与来自其相邻扇区控制器369经由扇区链路392的扩展边界区域中的线圈迹线组中被驱动的电流相关的电流传感器输出信息。
在步骤420，使用位置传感器输出(来自步骤410A)和电流传感器输出(来自步骤410B)，每个扇区控制器369可以调整步骤410A位置传感器输出以补偿来自被驱动到本地扇区线圈组件349中的电流和驱动到扩展边界391内的相邻线圈迹线中的电流的电磁耦合效应。
在步骤430处，每个扇区控制器369从在其扩展扇区347'内的相邻扇区347的位置传感器382接收已调整的位置传感器输出信息，对应于该相邻扇区347的扩展边界内的本地传感器382，将已调整的传感器输出信息送到相邻扇区控制器369。这种交换可以通过扇区链路392完成。
在步骤440处，基于在步骤420中确定的调整后的位置传感器输出和在步骤430中接收的来自扩展边界391的调整后的位置传感器输出信息，一个或多个可移动台10的位置可以由作为一个或多个可移动台的主控制器10的任何扇区控制器369确定。在这个阶段，位置信息可以经由全局网络93被发送到全局控制器361，以确定哪个控制器是每个可移动台10前进的主控制器(例如，用于随后的时间步或当前时间步的其余部分)。或者，扇区控制器369可以协同地确定哪个扇区控制器369是用于每个可移动台10前进(例如，用于随后的时间步长或当前时间步长的其余部分)的主控制器。如果可移动台10的主控制器改变，则控制状态和需要传送的任何附加信息也可以在该步骤440经由扇区链路392或系统网络393传送，如上所述。
在步骤450，作为一个或多个可移动台的主控制器的每个本地扇区控制器369使用框图440可移动台位置和目标可移动台位置(其可以从主控制器361和/或从外部资源(未示出)接收)以确定其可移动台上的期望的力和其扩展扇区347'内的每个线圈迹线组的基准电流。在这个阶段(即在步骤450期间)，由每个本地扇区控制器369确定的基准电流还不适合或匹配由相邻扇区控制器369为其各自扩展扇区347'确定的基准电流。
在步骤460中，由作为一个或多个可移动台的主控制器的每个本地扇区控制器369在步骤450中确定的期望的基准电流可以用于确定与其相邻控制器共享的基准电流指令。对于特定的主扇区控制器369，基准电流指令可以经由扇区链路392发送到与其扩展扇区区域(例如，图17示例中，扇区控制器369B的扩展扇区区域391BA，391BD，391BE，391BF和391BC)相关联的相邻扇区控制器(例如，图17示例中的用于扇区控制器369B的扇区控制器369A，369D，369E，369F和369C)。类似地，在步骤460中，每个本地扇区控制器369可以从其相邻扇区控制器369接收针对位于它们各自的扩展扇区中的线圈迹线组件的基准电流指令。
在步骤470，一旦每个本地扇区控制器369对于其本地线圈迹线组中的每一个具有其自己的基准电流(如果该扇区控制器369是主扇区控制器或者如果该扇区控制器369确定其自己的基准电流)和来自其邻居扇区控制器369的基准电流指令(如果有的话)，本地扇区控制器369可以使用例如如上所述的平均或加权平均技术来确定其本地线圈迹线组中的每一个的最终基准电流。这些最终基准电流信号然后可以由本地扇区控制器369、本地扇区放大器379和用于驱动本地扇区线圈组件389的线圈迹线组中的电流的可选的电流反馈控制模块352来使用，使得这样的电流遵循最终基准电流。在步骤480中，周期400重新开始。
图22描绘了方法500，其描绘系统控制器361如何与扇区控制器369交互以保持每个可移动台10的全局轨迹(即，它们期望参照整个定子坐标系的轨迹穿过定子330，与它们的本地轨迹穿过每个扇区347相反)。系统控制器361可以包括可移动台轨迹生成模块，用于在步骤510处为定子330上的每个可移动台10生成期望的轨迹。或者，系统控制器361可以在步骤510从外部资源(例如，用户、适当配置的计算机、适当配置的控制接口、可编程逻辑阵列等)接收可移动台轨迹信息。
在步骤520，系统控制器361经由系统网络393从一个或多个本地扇区控制器369接收每个可移动台10的本地位置反馈信息。在步骤520，系统控制器361可以至少部分地基于每个可移动台的期望位置和在每个可移动台的控制器361处接收到的步骤520位置反馈信息中的一个或两者，可选地确定哪个扇区347是用于每个可移动台10前进的主扇区。
在步骤530，系统控制器361将步骤520的本地位置反馈信息转换成每个可移动台10的全局位置反馈信息(即参考全局定子坐标系的每个可移动台10的位置反馈信息)。在一些实施例中，基于与上面讨论的标准相同或类似的标准，用于每个可移动台10前进的主扇区被确定为步骤530的一部分。
在步骤540，系统控制器361基于步骤530的全局位置反馈信息和步骤510的全局轨迹确定每个可移动台10的本地轨迹。
在步骤550处，将每个可移动台10的本地轨迹传送到其各自的主扇区控制器369。在系统运行时，方法500可以继续不断地重复。在一些实施例中，对于方法400产生的每个时间步长，方法500发生一次。在其他实施例中，方法500比方法400更不频繁地发生，以最小化系统控制器361的计算成本。
扇区控制器369还可以经由系统网络393向系统控制器361报告其他本地信息。这样的信息可以包括但不限于可移动台的一个状态、多个状态和反馈位置(参照本地定子坐标系)。该本地信息可以被转换成全局信息(参照全局定子坐标系)，用于轨迹生成，系统性能显示和诊断。系统控制器361也可以用来同步数据采集，数据交换、位置控制和扇区控制器369的其他功能。
虽然本文讨论了多个示例性方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些修改、置换、添加和子组合。例如：
●在本说明书和所附权利要求中，元件(以非限制性示例的方式，诸如，定子层、线圈迹线、可移动台和/或磁体阵列)在一个方向上或沿一个方向彼此重叠。例如，来自不同定子层40,42的线圈迹线32,34可在定子方向或沿定子方向彼此重叠。当描述两个或更多个物体在z方向上或沿z方向重叠时，应当理解这种用法意味着可以绘制z方向取向的线以与两个或更多个物体相交。
●在许多附图和本文提供的大部分描述中，可移动台被示为静止的，其台X、台Y和台Z轴与相应定子的定子X、定子Y和定子Z轴相同。为了简洁和易于解释，在本公开中采用了这种习惯。从本公开内容当然可以理解，可移动台可以(并被设计成)相对于其定子移动，在这种情况下，可移动台的台x、台y、台z轴不再可能与其定子的定子X、定子Y和定子Z轴相同(或对齐)。关于定子轴线限定的方向、位置和平面通常可以被称为定子方向、定子位置和定子平面，相对于台轴线定义的方向、位置和平面可以被称为台方向、台位置和台平面。
●这里的说明书和相关权利要求将载流线圈的有效部分称为线圈迹线。尽管每个线圈迹线可以具有矩形横截面，但这不是必须的。应该理解的是，使用术语“迹线”仅仅是为了方便，线圈迹线可以具有任何合适的横截面形状。●在一些情况下，描述可以将驱动电流引入特定的线圈迹线组中。应该理解的是，这样的电流可以包括多相电流，并且不同的相可以从线圈迹线组中被驱动到特定的单个线圈迹线中。
●在以上描述中，定子包括载流线圈迹线，可移动台包括磁体阵列。当然可能的是，这可以反过来，即定子可以包括磁体阵列，可移动台可以包括载流线圈迹线。而且，部件(例如定子或可移动台)是否实际移动或部件是否实际静止将取决于观察部件的参考系。例如，定子可相对于可移动台的参考系移动，或者定子和可移动台两者可相对于外部参考系移动。因此，在下面的权利要求书中，术语“定子”和“可移动台”以及对其引用(包括对定子和/或台X，Y，Z方向，定子和/或台X，Y，Z轴等的引用)，除非上下文具体要求文字解释，否则不应该从字面上解释。此外，除非上下文具体要求，否则应当理解的是，可移动台(及其方向、轴线等)可以相对于定子(其方向、轴线等)移动，或者定子(及其方向、轴线等)可相对于可移动台(及其方向、轴线等)移动。
●在本说明书和所附权利要求中，提到了在多个(例如6个)自由度中或者以多个(例如6个)自由度来控制，控制可移动台的运动和/或控制可移动台的位置。除非上下文或说明书另外具体指出，否则在多个自由度中或以多个自由度来控制，控制可移动台的运动和/或控制可移动台的位置可以被理解为意味着在多个自由度施加反馈位置控制，但是没有明确要求在任何这样的自由度上都有可移动台的运动。
尽管以上已经讨论了许多示例性方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些修改、置换、添加和子组合。因此，下面所附的权利要求和下面引入的权利要求旨在被解释为包括在其真实精神和范围内的所有这样的修改、置换、添加和子组合。

Claims (39)

1.一种用于相对于定子可控制地移动一个或多个可移动台的系统，所述系统包括：
一个或多个可移动台，所述一个或多个可移动台中的每一个可移动台包括一个或多个磁化元件，每个磁化元件具有对应的磁化方向，所述一个或多个可移动台包括第一可移动台；
定子，其包括多个扇区，每个扇区包括多个线圈迹线，所述多个扇区还包括包含第一多个线圈迹线的第一扇区和包含第二多个线圈迹线的第二扇区；
第一控制器和与所述第一扇区相关联的一个或多个第一放大器，所述第一控制器和所述一个或多个第一放大器被连接以可控制地驱动来自所述第一多个线圈迹线中的一个或多个第一线圈迹线组中的第一电流；
第二控制器以及与所述第二扇区相关联的一个或多个第二放大器，所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器被连接以可控制地驱动来自所述第二多个线圈迹线中的一个或多个第二线圈迹线组中的第二电流；
所述第一控制器和第二控制器经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路彼此进行双向通信；
其中所述第一控制器配置成以从一个或多个第二线圈迹线组中确定用于特定第二线圈迹线组的特定第二基准电流指令，并且经由在所述第一控制器与所述第二控制器之间的扇区链路将所述特定第二基准电流指令传送到所述第二控制器；
其中所述第二控制器配置成至少部分基于所述特定第二基准电流指令来确定用于所述特定第二线圈迹线组的特定第二最终基准电流，并且所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器被连接以驱动电流进入所述特定第二线圈迹线组并且使所述特定第二线圈迹线组中的电流遵循所述特定第二最终基准电流，由此引起与所述第一可移动台的所述一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第一可移动台相对于所述定子的相应移动。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述一个或多个可移动台包括第二可移动台；
所述第二控制器被配置为从一个或多个第一线圈迹线组中确定用于特定第一线圈迹线组的特定第一基准电流指令，并且经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路将所述特定第一基准电流指令传送至所述第一控制器；并且
所述第一控制器被配置为至少部分地基于所述特定第一基准电流指令来确定所述特定第一线圈迹线组的特定第一最终基准电流，并且所述第一控制器和所述一个或多个第一放大器被连接以驱动电流进入所述特定第一线圈迹线组并且使得所述特定第一线圈迹线组中的电流遵循所述特定第一最终基准电流，由此引起与所述一个或多个可移动台中的第二个可移动台的所述一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述一个或多个可移动台中的第二个可移动台相对于所述定子的相应移动。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述特定第二线圈迹线组包括特定第二X线圈迹线组，该特定第二X线圈迹线组在定子X方向上线性伸长的多个线圈迹线中的一个线圈迹线，并且其中：
所述第一控制器被配置为：
确定用于来自所述一个或多个第二线圈迹线组中的特定第二Y线圈迹线组的特定第二Y基准电流指令；并且
通过所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路将所述特定第二Y基准电流指令传送给所述第二控制器；
所述第二控制器被配置为至少部分地基于所述特定第二Y基准电流指令来确定用于所述特定第二Y线圈迹线组的特定第二Y最终基准电流，并且所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器被连接以将电流驱动到所述特定第二Y线圈迹线组中，并且使得所述特定第二Y线圈轨线组中的电流遵循所述特定第二Y最终基准电流，由此引起与所述第一可移动台的所述一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第一可移动台相对于所述定子的相应移动；并且
所述特定第二Y线圈迹线组包括一个或多个线圈迹线，所述线圈迹线在与所述定子X方向不平行的定子Y方向上线性伸长。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述定子X方向和所述定子Y方向大致彼此正交。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述特定第二X线圈迹线组和所述特定第二Y线圈迹线组在与定子X和定子Y方向正交的定子Z方向彼此重叠。
6.根据权利要求3所述的系统，其中被驱动到所述特定第二X线圈迹线组中的电流和被驱动到所述特定第二Y线圈迹线组中的电流引起与所述第一可移动台的磁化元件的相互作用，从而以至少两个自由度来贡献力给所述第一可移动台，使其相对于所述定子以所述至少两个自由度进行可控制的移动。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，被驱动到所述特定第二X线圈迹线组中的所述电流和被驱动到所述特定第二Y线圈迹线组中的所述特定电流导致与所述第一可移动台的磁化元件的相互作用，以贡献X取向的和Y取向的力给所述第一可移动台，使其相对于所述定子在所述定子X方向和所述定子Y方向上进行可控制的移动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述多个扇区还包括第三扇区，所述第三扇区包括第三多个线圈迹线，并且所述系统还包括第三控制器以及与所述第三控制器相关联的一个或多个第三放大器，所述第三控制器和所述一个或多个第三放大器被连接以可控制地驱动来自所述第三多个线圈迹线中的一个或多个第三线圈迹线组中的第三电流，所述第一控制器和所述第三控制器经由所述第一控制器和第三控制器之间的扇区链路彼此双向通信，并且其中：
所述一个或多个可移动台包括第三可移动台；
其中所述第三控制器配置成从所述一个或多个第二线圈迹线组中确定用于特定间接第二线圈迹线组的特定间接第二基准电流指令，且经由所述第一控制器和所述第三控制器之间的扇区链路和经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路将所述特定间接第二基准电流指令传送到所述第二控制器；且
其中所述第二控制器配置成至少部分基于所述特定间接第二基准电流指令来确定用于所述特定间接第二线圈迹线组的特定间接第二最终基准电流，且所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器被连接以将电流驱动到所述特定间接第二线圈迹线组中并且使得所述特定间接第二线圈迹线组中的电流遵循所述特定间接第二最终基准电流，由此引起与所述第三可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第三可移动台相对于所述定子的相应移动。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第三控制器被配置为通过以下设置经由所述第一控制器和所述第三控制器之间的扇区链路并经由所述第一控制器和第二控制器之间的扇区链路将所述特定间接第二基准电流指令控制器传送到所述第二控制器：所述第三控制器被配置为经由所述第一控制器和第三控制器之间的扇区链路将所述特定间接第二基准电流指令传送到所述第一控制器，并且所述第一控制器被配置成经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路将所述特定间接第二基准电流指令传送到所述第二控制器。
10.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述第一控制器被配置为从一个或多个第三线圈迹线组中确定用于特定第三线圈迹线组的特定第三基准电流指令，经由所述第一控制器和所述第三控制器之间的扇区链路向所述第三控制器发送所述特定第三基准电流指令；
所述第三控制器被配置为至少部分地基于所述特定第三基准电流指令来确定用于所述特定第三线圈迹线组的特定第三最终基准电流，并且所述第三控制器和所述一个或多个第三放大器被连接以驱动电流进入所述特定第三线圈迹线组并且使所述特定第三线圈迹线组中的电流遵循所述特定第三最终基准电流，由此导致与所述第一可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第一可移动台相对于所述定子的相应移动。
11.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述第三控制器被配置为确定来自一个或多个第一线圈迹线组中的特定直接第一线圈迹线组的特定直接第一基准电流指令，经由所述第一控制器和所述第三控制器之间的扇区链路将所述特定直接第一基准电流指令传送给所述第一控制器；并且
所述第一控制器被配置为至少部分地基于所述特定直接第一基准电流指令来确定用于所述特定直接第一线圈迹线组的特定直接第一最终基准电流，并且所述第一控制器和所述一个或多个第一放大器被连接以将电流驱动到所述特定直接第一线圈迹线组中并且使所述特定直接第一线圈迹线组中的电流遵循所述特定直接第一最终基准电流，由此引起与所述第三可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第三可移动台相对于所述定子的相应移动。
12.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述特定第二线圈迹线组和所述特定间接第二线圈迹线组是相同的第二线圈迹线组；
所述第二控制器被配置为至少部分地基于所述特定第二基准电流指令和所述特定间接第二基准电流指令来确定用于所述相同的第二线圈迹线组的特定第二最终基准电流；并且
所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器被连接以将电流驱动到所述相同的第二线圈迹线组中并且使得在所述相同的第二线圈迹线组中的电流遵循所述特定第二最终基准电流，由此引起与所述第一可移动台的一个或多个磁化元件和所述第三可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第一可移动台和所述第三可移动台相对于所述定子的相应移动。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述特定第二线圈迹线组和所述特定间接第二线圈迹线组是所述一个或多个第二线圈迹线组中的不同线圈迹线组。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第二控制器被配置为至少部分地基于所述特定间接第二基准电流指令和所述特定第二基准电流指令的加权平均，确定用于所述相同的第二线圈迹线组的所述特定第二最终基准电流。
15.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第二控制器被配置为至少部分基于以下设置来确定用于所述相同的所述第二线圈迹线组的特定内部基准电流，并确定用于所述相同的所述第二线圈迹线组的所述特定第二最终基准电流：所述特定第二基准电流指令、所述特定间接第二基准电流指令和所述特定内部基准电流。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第二控制器被配置为至少部分地基于所述特定间接第二基准电流指令、所述特定内部基准电流和所述特定第二基准电流指令的加权平均来确定用于所述相同的第二线圈迹线组的所述特定第二最终基准电流。
17.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述一个或多个可移动台包括第二可移动台；
所述第二控制器被配置为确定用于所述一个或多个第三线圈迹线组中的特定间接第三线圈迹线组的特定间接第三基准电流指令，并且经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路和经由第一控制器和所述第三控制器之间的扇区链路向所述第三控制器传送所述特定间接第三基准电流指令；并且
其中所述第三控制器被配置成以至少部分基于所述特定间接第三基准电流指令来确定用于所述特定间接第三线圈迹线组的特定间接第三最终基准电流，且所述第三控制器和所述一个或多个第三放大器被连接以将电流驱动到所述特定间接第三线圈迹线组中并且使得所述特定间接第三线圈迹线组中的电流遵循所述特定间接第三最终基准电流，由此引起与所述第二可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第二可移动台相对于所述定子的相应移动。
18.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中：
所述一个或多个可移动台包括第二可移动台；
所述第二控制器被配置为确定用于所述特定第二线圈迹线组的特定内部基准电流和至少部分地基于以下设置确定用于所述特定第二线圈迹线组的所述特定第二最终基准电流：所述特定第二基准电流指令和所述特定内部基准电流；
被驱动到所述特定第二线圈迹线组中的电流引起与所述第一可移动台的一个或多个磁化元件和所述第二可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第一可移动台和所述第二可移动台相对于所述定子的相应移动。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第二控制器被配置成至少部分地基于所述特定内部基准电流和所述特定第二基准电流指令的加权平均确定用于所述特定第二线圈迹线组的所述特定第二最终基准电流。
20.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述多个扇区还包括第三扇区，所述第三扇区包括第三多个线圈迹线，并且所述系统还包括与所述第三扇区相关联的所述一个或多个第三放大器和第三控制器，所述第三控制器和所述一个或多个第三放大器被连接以可控制地驱动来自所述第三多个线圈迹线中的一个或多个第三线圈迹线组中的第三电流，所述第二控制器和所述第三控制器经由其间的一个或多个扇区链路彼此双向通信；
并且其中：
所述一个或多个可移动台包括第三可移动台；
其中所述第三控制器被配置成确定用于所述特定第二线圈迹线组的额外特定第二基准电流指令，且经由所述第二控制器和所述第三控制器之间的一个或多个扇区链路将所述额外特定第二基准电流指令传送到所述第二控制器；且
其中所述第二控制器被配置成至少部分地基于所述特定第二基准电流指令和所述额外特定第二基准电流指令来确定用于所述特定第二线圈迹线组的所述特定第二最终基准电流；并且
所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器被连接以将电流驱动到所述特定第二线圈迹线组中并且使得所述特定第二线圈迹线组中的电流遵循所述特定第二最终基准电流，由此引起与所述第一可移动台的一个或多个磁化元件和所述第三可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第一可移动台和所述第三可移动台相对于所述定子的相应移动。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述第二控制器被配置为至少部分地基于所述特定第二基准电流指令的加权平均和所述额外的特定第二基准电流指令来确定用于所述特定线圈迹线组的所述特定第二最终基准电流。
22.根据权利要求14所述的系统，其中所述加权平均的权重至少部分基于所述一个或多个可移动台的位置。
23.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述系统还包括用于产生与所述第一可移动台的位置有关的第二位置传感器输出的第二多个位置传感器，所述第二控制器被连接以接收来自所述第二多个位置传感器的第二位置传感器输出，并基于所述第二位置传感器输出产生第二位置传感器输出信息；并且
其中：
所述第二控制器被配置为经由所述第一控制器和第二控制器之间的扇区链路将所述第二位置传感器输出信息的至少一部分传送到所述第一控制器；并且
所述第一控制器被配置为至少部分地基于所述第二位置传感器输出信息的一部分来确定在至少两个线性自由度上所述第一可移动台的估计位置。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述系统还包括第一多个位置传感器，用于产生与所述第一可移动台的位置相关的第一位置传感器输出，所述第一控制器被连接以从所述第一多个位置传感器接收所述第一位置传感器输出，并且其中所述第一控制器被配置为至少部分地基于所述第一位置传感器输出来确定所述第一可移动台的所述估计位置。
25.根据权利要求24所述的系统，其中所述一个或多个可移动台包括第二可移动台，并且所述系统还包括用于产生与所述第二可移动台的位置相关的第一位置传感器输出的第一多个位置传感器，所述第一控制器被连接以从所述第一多个位置传感器接收所述第一位置传感器输出，并基于所述第一位置传感器输出产生第一位置传感器输出信息；并且
其中：
所述第一控制器被配置为经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路将所述第一位置传感器输出信息的至少一部分传送到所述第二控制器；并且
所述第二控制器被配置为至少部分地基于所述第一位置传感器输出信息的所述部分来确定在至少两个线性自由度上所述第二可移动台的估计位置。
26.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述系统还包括第二多个电流传感器，其用于产生与所述第二多个线圈迹线中的电流有关的第二电流传感器输出，并且其中：
所述第二控制器是被连接以接收来自所述第二多个电流传感器的所述第二电流传感器输出并且基于所述第二电流传感器输出产生第二电流传感器输出信息，并且所述第二控制器被配置为经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路将所述第二电流传感器信息的至少一部分传送到所述第一控制器；并且
所述第一控制器被配置成至少部分地基于所述第二电流传感器输出信息的所述部分来确定在至少两个线性自由度上所述第一可移动台的估计位置。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述系统还包括第一多个电流传感器，用于生成与所述第一多个线圈迹线中的电流有关的第一电流传感器输出，所述第一控制器被连接以接收来自所述第一电流传感器的所述第一电流传感器输出，并且其中所述第一控制器被配置为至少部分地基于所述第一电流传感器输出来确定所述第一可移动台的所述估计位置。
28.根据权利要求26所述的系统，其中，所述一个或多个可移动台包括第二可移动台，并且所述系统还包括第一多个电流传感器，其用于产生与所述第一多个线圈迹线中的电流有关的第一电流传感器输出，所述第一控制器被连接以从所述第一多个电流传感器接收所述第一电流传感器输出，并且基于所述第一电流传感器输出产生第一电流传感器输出信息；并且
其中：
所述第一控制器被配置为经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路将所述第一电流传感器输出信息的至少一部分传送到所述第二控制器；并且
所述第二控制器被配置为至少部分地基于所述第一电流传感器输出信息的所述部分来确定在至少两个线性自由度上所述第二可移动台的估计位置。
29.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中：
所述第一控制器被配置为确定与所述第一可移动台相对于所述定子的移动的控制有关的一个或多个第一控制器控制状态，并且所述第一控制器被配置为为经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路将所述一个或多个第一控制器控制状态的至少一部分传送到所述第二控制器；并且
所述第二控制器被配置成至少部分地基于所述第一控制器控制状态的所述部分来在后续时间步长上拥有所述所述第一可移动台的所有权并且可控制地移动所述第一可移动台。
30.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述第一控制器被配置成当所述第一可移动台完全或部分地位于与所述第一扇区相关联的概念上的第一扩展区域中时，影响所述第一可移动台相对于所述定子的可控制运动，所述第一扩展区域与所述第一扇区在定子Z方向重叠，与包括所述特定第二线圈迹线组的所述第二扇区的一部分在定子Z方向重叠。
31.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，包括主控制器，其中所述主控制器被连接以与所述第一控制器和所述第二控制器通信，并且所述主控制器被配置为通过指定哪个控制器是第一控制器以及哪个控制器是第二控制器来指定哪个控制器拥有所述第一可移动台的所有权。
32.一种用于相对于定子可控制地移动一个或多个可移动台的方法，所述方法包括：
提供一个或多个可移动台，所述一个或多个可移动台中的每一个包括一个或多个磁化元件，每个磁化元件具有相应的磁化方向；所述一个或更多个可移动台包括第一可移动台；
提供定子，所述定子包括多个扇区，每个扇区包括多个线圈迹线，所述多个扇区还包括包含第一多个线圈迹线的第一扇区和包含第二多个线圈迹线的第二扇区；
提供与所述第一扇区相关联的第一控制器和一个或多个第一放大器，所述第一控制器和所述一个或多个第一放大器被连接以可控制地驱动来自所述第一多个线圈迹线中的一个或多个第一线圈迹线组中的第一电流；
提供与所述第二扇区相关联的第二控制器和一个或多个第二放大器，所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器被连接以可控制地驱动来自所述第二多个线圈迹线中的一个或多个第二线圈迹线组中的第二电流；
由所述第一控制器确定用于来自一个或多个第二线圈迹线组中的特定第二线圈迹线组的特定第二基准电流指令；
将所述特定第二基准电流指令从所述第一控制器传送给所述第二控制器；
由所述第二控制器至少部分地基于所述特定第二基准电流指令来确定用于所述特定第二线圈迹线组的特定第二最终基准电流；以及
使用所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器将电流驱动到所述特定第二线圈迹线组中，以使所述特定第二线圈迹线组中的电流遵循所述特定第二最终基准电流，由此引起与所述第一可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，其引起所述第一可移动台相对于所述定子的相应移动。
33.根据权利要求32所述的方法，其中：
所述特定第二线圈迹线组包括在定子X方向上线性伸长的多个线圈迹线中的一个线圈迹线；
所述特定第二Y线圈迹线组包括一个或多个线圈迹线，所述线圈迹线在与所述定子X方向不平行的定子Y方向上线性伸长；
该方法包括：
通过所述第一控制器确定用于来自一个或多个第二线圈迹线组中的特定第二Y线圈迹线组的特定第二Y基准电流指令；并且
经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路，通过所述第一控制器将所述特定第二Y基准电流指令传送给所述第二控制器；
通过所述第二控制器至少部分地基于所述特定第二Y基准电流指令来确定用于所述特定第二Y线圈迹线组的特定第二Y最终基准电流，并且
使用所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器将电流驱动到所述特定第二Y线圈迹线组中，并且使得所述特定第二Y线圈轨线组中的电流遵循所述特定第二Y最终基准电流，由此引起与所述第一可移动台的所述一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第一可移动台相对于所述定子的相应移动。
34.根据权利要求32所述的方法，其中：
所述多个扇区还包括第三扇区，所述第三扇区包括第三多个线圈迹线；
所述一个或多个可移动台包括第三可移动台；并且
该方法包括：
提供第三控制器以及与所述第三控制器相关联的一个或多个第三放大器，所述第三控制器和所述一个或多个第三放大器被连接以可控制地驱动来自所述第三多个线圈迹线中的一个或多个第三线圈迹线组中的第三电流，所述第一控制器和所述第三控制器经由所述第一控制器和第三控制器之间的扇区链路彼此双向通信；
通过所述第三控制器从所述一个或多个第二线圈迹线组中确定用于特定间接第二线圈迹线组的特定间接第二基准电流指令，且经由所述第一控制器和所述第三控制器之间的扇区链路和经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路将所述特定间接第二基准电流指令传送到所述第二控制器；且
通过所述第二控制器至少部分基于所述特定间接第二基准电流指令来确定用于所述特定间接第二线圈迹线组的特定间接第二最终基准电流，且
使用所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器以将电流驱动到所述特定间接第二线圈迹线组中并且使得所述特定间接第二线圈迹线组中的电流遵循所述特定间接第二最终基准电流，由此引起与所述第三可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第三可移动台相对于所述定子的相应移动。
35.根据权利要求34所述的方法，其中：
所述特定第二线圈迹线组和所述特定间接第二线圈迹线组是相同的第二线圈迹线组；
该方法包括：
通过所述第二控制器至少部分地基于所述特定第二基准电流指令和所述特定间接第二基准电流指令来确定用于所述相同的第二线圈迹线组的特定第二最终基准电流；并且
使用所述第二控制器和所述一个或多个第二放大器将电流驱动到所述相同的第二线圈迹线组中并且使得在所述相同的第二线圈迹线组中的电流遵循所述特定第二最终基准电流，由此引起与所述第一可移动台的一个或多个磁化元件和所述第三可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第一可移动台和所述第三可移动台相对于所述定子的相应移动。
36.根据权利要求34所述的方法，其中：
所述一个或多个可移动台包括第二可移动台；并且
该方法包括：
通过所述第二控制器确定用于所述一个或多个第三线圈迹线组中的特定间接第三线圈迹线组的特定间接第三基准电流指令，并且经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路和经由第一控制器和所述第三控制器之间的扇区链路向所述第三控制器传送所述特定间接第三基准电流指令；并且
通过所述第三控制器以至少部分基于所述特定间接第三基准电流指令来确定用于所述特定间接第三线圈迹线组的特定间接第三最终基准电流，且
使用所述第三控制器和所述一个或多个第三放大器以将电流驱动到所述特定间接第三线圈迹线组中并且使得所述特定间接第三线圈迹线组中的电流遵循所述特定间接第三最终基准电流，由此引起与所述第二可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第二可移动台相对于所述定子的相应移动。
37.根据权利要求32至36中任一项所述的方法，其中：
所述一个或多个可移动台包括第二可移动台；
该方法包括通过所述第二控制器确定用于所述特定第二线圈迹线组的特定内部基准电流和至少部分地基于以下设置确定用于所述特定第二线圈迹线组的所述特定第二最终基准电流：所述特定第二基准电流指令和所述特定内部基准电流；
被驱动到所述特定第二线圈迹线组中的电流引起与所述第一可移动台的一个或多个磁化元件和所述第二可移动台的一个或多个磁化元件的相互作用，这引起所述第一可移动台和所述第二可移动台相对于所述定子的相应移动。
38.根据权利要求32至36中任一项所述的方法，包括：
提供用于产生与所述第一可移动台的位置有关的第二位置传感器输出的第二多个位置传感器，所述第二控制器被连接以接收来自所述第二多个位置传感器的第二位置传感器输出，并基于所述第二位置传感器输出产生第二位置传感器输出信息；
经由所述第一控制器和第二控制器之间的扇区链路，通过所述第二控制器将所述第二位置传感器输出信息的至少一部分传送到所述第一控制器；并且
通过所述第一控制器至少部分地基于所述第二位置传感器输出信息的一部分来确定在至少两个线性自由度上所述第一可移动台的估计位置。
39.根据权利要求32至36中任一项所述的方法，包括：
提供第二多个电流传感器，其用于产生与所述第二多个线圈迹线中的电流有关的第二电流传感器输出，并且其中：
在所述第二控制器处接收来自所述第二多个电流传感器的所述第二电流传感器输出；
使用所述第二控制器，基于所述第二电流传感器输出产生第二电流传感器输出信息；
经由所述第一控制器和所述第二控制器之间的扇区链路，使用所述第二控制器将所述第二电流传感器信息的至少一部分传送到所述第一控制器；并且
通过所述第一控制器至少部分地基于所述第二电流传感器输出信息的所述部分来确定在至少两个线性自由度上所述第一可移动台的估计位置。
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