用于测量到铁磁元件的距离的距离传感器、磁性悬浮系统和用于测量到铁磁元件的距离的方法

摘要

本公开内容涉及用于测量到铁磁元件的距离的距离传感器、用于磁性悬浮铁磁元件的磁性悬浮系统、和用于补偿距离传感器中的杂散磁场的方法。根据第一方面，提出测量到铁磁元件的距离的距离传感器。根据第二方面，提出磁性悬浮铁磁元件的磁性悬浮系统，包括至少一个电磁致动器及根据第一方面的至少一个距离传感器，其中此至少一个距离传感器配置为测量到铁磁元件的距离。根据第三方面，提出测量到铁磁元件的距离的方法，包括提供包括第一霍尔元件及第二霍尔元件的距离传感器；检测第一霍尔元件的第一信号和第二霍尔元件的第二信号；和从第一信号减去第二信号。根据第四实施方式，提出根据第一方面的距离传感器的使用，其中距离传感器使用于磁性悬浮设备中，其中距离传感器配置为测量到悬浮主体的距离。

权利要求

1.一种距离传感器(200)，用于测量到铁磁元件(150)的距离，所述距离传感器包括：至少一第一永久磁铁元件(201,201a)；

至少一第一霍尔元件(203)；和

至少一第二霍尔元件(204)；

其中所述第一永久磁铁(201,201a)元件产生第一磁场(205)，并且在所述第一霍尔元件(203)的位置的所述第一磁场(205)的方向实质上相反于在所述第二霍尔元件(204)的位置的所述第一磁场(205)的方向。

2.如权利要求1所述的距离传感器(200)，进一步包括至少一第二永久磁铁元件(201b)，平行于所述第一永久磁铁元件(201a)布置及具有相反于所述第一永久磁铁元件(201a)的极性，其中所述第一及第二永久磁铁元件(201a,201b)产生所述第一磁场(205)。

3.如权利要求1和2的任一项所述的距离传感器(200)，其中所述第一和第二霍尔元件(203,204)相反于彼此定向，使得所述第一磁场(205)在所述第一和第二霍尔元件(203,

204)中产生正电压。

4.一种磁性悬浮系统(100)，用于磁性悬浮铁磁元件(150)，所述磁性悬浮系统包括：至少一个电磁致动器(178)；和

如权利要求1至3的任一项所述的至少一个距离传感器(200)；

其中所述至少一个距离传感器(200)配置为测量到所述铁磁元件(150)的距离(X)。

5.如权利要求4所述的磁性悬浮系统(100)，进一步包括控制器(130,179)，配置为用于所述至少一个电磁致动器(178)的闭环控制，以控制到所述铁磁元件(150)的所述距离(X)。

6.如权利要求5所述的磁性悬浮系统，其中所述控制器(130,179)配置为用于补偿所述至少一个电磁致动器(178)所产生及作用于所述至少一个距离传感器(200)的磁场。

7.如权利要求4至6的任一项所述的磁性悬浮系统(100)，其中所述至少一个电磁致动器(178)配置为用于在传送方向(192)中传送所述铁磁元件(150)。

8.如权利要求4至7的任一项所述的磁性悬浮系统(100)，其中所述铁磁元件为基板载体(110)。

9.如权利要求5至8的任一项所述的磁性悬浮系统(100)，其中所述至少一个电磁致动器(178)、所述至少一个距离传感器(200)及所述控制器(179)包含于气密的外壳(176)中。

10.如权利要求4至9的任一项所述的磁性悬浮系统(100)，其中所述磁性悬浮系统(100)配置为用于在真空中操作。

11.一种用于测量到铁磁元件(150)的距离(X)的方法，所述方法包括：提供距离传感器(200)，所述距离传感器包括第一霍尔元件(203)和第二霍尔元件(204)；

检测所述第一霍尔元件(203)的第一信号和所述第二霍尔元件(204)的第二信号；和从所述第一信号减去所述第二信号。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述距离传感器(200)进一步包括至少一第一永久磁铁元件(201,201a)，用于产生第一磁场(205)，其中在所述第一霍尔元件(203)的位置的所述第一磁场(205)的方向实质上相反于在所述第二霍尔元件(204)的位置的所述第一磁场(205)的方向。

13.如权利要求11和12的任一项所述的方法，进一步包括：检测至少一个电磁致动器(178)的线圈电流；

利用所述线圈电流来估测所述至少一个电磁致动器(178)所产生的磁通；和补偿所述距离传感器(200)所测量的距离信号的错误成分。

14.如权利要求13所述的方法，其中估测所述磁通包括基于所述线圈电流的大小和/或频率计算所述磁通的模型。

15.如权利要求13或14的任一项所述的方法，其中估测所述杂散磁通是于数字信号处理器上执行。

16.在磁性悬浮设备(100)中的如权利要求1至3的任一项所述的距离传感器(200)的使用，其中所述距离传感器(200)配置为测量到悬浮主体的距离(X)。

说明书

用于测量到铁磁元件的距离的距离传感器、磁性悬浮系统和

用于测量到铁磁元件的距离的方法

技术领域

[0001] 本公开内容的实施方式涉及一种用于测量到铁磁元件的距离的距离传感器。更特别是，本公开内容的实施方式特别涉及一种用于磁性悬浮铁磁元件的磁性悬浮系统和一种用于补偿距离传感器中的杂散磁场(stray magnetic fields)的方法。

背景技术

[0002] 已知的系统用于执行各种工艺，举例为在处理腔室中涂布基板。已知的数种方法用于将材料沉积于基板上。作为一例子来说，基板可利用蒸发工艺、物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)工艺、或化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)工艺进行涂布，所述PVD工艺例如是溅射工艺、喷涂工艺(spraying process)等。工艺可在沉积设备的处理腔室中执行，将涂布的基板位于沉积设备的处理腔室。沉积材料提供于处理腔室中。可使用多种材料(例如是小分子、金属、氧化物、氮化物及碳化物)以沉积于基板上。此外，像是蚀刻、结构化(structuring)、退火(annealing)、或类似者的其他工艺可在处理腔室中执行。

[0003] 举例来说，涂布工艺可举例为视为用于在显示器制造技术中的大面积基板。已涂布的基板可使用于数种应用中及数种技术领域中。举例来说，一种应用可为有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)面板。其他应用包括绝缘面板、例如是半导体装置的微电子学、具有薄膜晶体管(TFT)的基板、彩色滤光片或类似者。OLEDs为由(有机)分子薄膜所组成的固态装置，固态装置利用电的应用来产生光。作为一例子来说，OLED显示器可在电子装置上提供明亮的显示，并且相较于举例为液晶显示器(liquid crystal displays，LCDs)来说使用较少的功率。在处理腔室中，产生(举例为蒸发、溅射、或喷涂等)有机分子及沉积成层于基板上。粒子可举例为通过具有边界或特定图案的掩模，以将材料沉积于基板上的特定位置来举例为将OLED图案形成于基板上。

[0004] 处理系统可包括磁性悬浮系统，用于举例为在涂布工艺期间于处理腔室中引导载体。磁性悬浮系统可适用于将载体提供于处理位置中，和/或在处理腔室中传送载体。磁性悬浮系统可包括一或多个悬浮单元，具有电磁致动器、传感器、信号处理器及功率放大器，以形成闭环控制，使得悬浮的载体维持在相距磁性轴承的预定距离处。

[0005] 在基板于高度真空中进行处理的应用中，致动器、传感器和其他部件的金属屏蔽阻止数种形式的距离传感器的应用。在此些应用中，使用基于例如是霍尔效应传感器(hall effect sensors)的磁效应的距离传感器，因为这些距离传感器能够通过非铁金属屏蔽来测量距离。

[0006] 磁性悬浮系统的一方面是在悬浮单元中让电磁致动器及距离传感器靠近彼此定位，以实现最小尺寸的磁性悬浮系统及通过致动器及传感器的搭配改善控制表现。

[0007] 有鉴于上述，本公开内容的一方面提供一种距离传感器及用于操作所述距离传感器的方法，而克服本技术领域中的至少一些问题。

发明内容

[0008] 根据第一实施方式，提出一种用于测量到铁磁元件的距离的距离传感器。距离传感器包括至少一第一永久磁铁元件；至少一第一霍尔元件；及至少一第二霍尔元件；其中第一永久磁铁元件产生第一磁场，及在第一霍尔元件的位置的第一磁场的方向实质上相反于在第二霍尔元件的位置的第一磁场的方向。

[0009] 根据第二实施方式，提出一种用于磁性悬浮铁磁元件的磁性悬浮系统。磁性悬浮系统包括至少一个电磁致动器和根据第一实施方式的至少一个距离传感器；其中此至少一个距离传感器配置为测量到铁磁元件的距离。

[0010] 根据第三实施方式，提出一种用于测量到铁磁元件的距离的方法。此方法包括提供距离传感器，距离传感器包括第一霍尔元件和第二霍尔元件；检测第一霍尔元件的第一信号及第二霍尔元件的第二信号；和从第一信号减去第二信号。

[0011] 根据第四实施方式，提出根据第一实施方式的距离传感器的使用。距离传感器使用于磁性悬浮设备中，其中距离传感器配置为测量到悬浮主体的距离。

[0012] 实施方式还涉及用于执行所公开的方法的设备，且包括用于执行各所述的方法步骤的设备部件。这些方法步骤可通过硬件部件、由合适软件程序化的计算机、两者的任何结合或任何其他方式执行。此外，根据本公开内容的实施方式还涉及方法，所述的设备通过这些方法操作。它包括用于执行设备的各功能的方法步骤。

附图说明

[0013] 为了使本公开内容的上述特征可详细地了解，简要概括于上的本公开内容的更特有的说明可参照数个实施方式。所附的附图涉及本公开内容的实施方式且说明于下方：

[0014] 图1绘示根据此处所述实施方式的磁性悬浮系统的示意前视图；

[0015] 图2a绘示根据此处所述实施方式的磁性悬浮系统的截面侧视图；

[0016] 图2b绘示根据此处所述实施方式的磁性悬浮系统的截面前视图；

[0017] 图3a、3b绘示根据此处所述实施方式的距离传感器的截面侧视图；

[0018] 图4绘示根据此处所述实施方式的用于测量到铁磁元件的距离的方法的流程图；和

[0019] 图5绘示根据此处所述实施方式的用于进一步补偿距离信号的错误成分的方法的流程图。

具体实施方式

[0020] 详细的参照将以本公开内容的各种实施方式来实现，本公开内容的各种实施方式的一或多个例子绘示于附图中。在附图的下方说明中，相同的附图标记可意指相同的部件。一般来说，仅有有关于个别实施方式的相异处进行说明。各例子通过说明本公开内容的方式提供且不意味为本公开内容的限制。此外，所说明或叙述而作为一个实施方式的部分的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以取得进一步的实施方式。此意指本说明包括这样的调整及变化。

[0021] 此处所述的实施方式包含载体的磁性悬浮和/或传送，载体举例为基板载体。于是，载体的磁性悬浮可为非接触的。本公开内容通篇使用的术语“非接触”可理解为载体的重量不由机械接触或机械力所支承，但由磁性力所支承的含义。特别是，载体可利用磁力取代机械力来支承于悬浮或漂浮状态中。于一些应用中，在系统中悬浮及举例为移动载体期间，载体及设备的剩余部分之间可以没有任何机械接触。

[0022] 相较于用于在处理系统中引导载体的机械装置来说，非接触悬浮不遭受影响载体的移动的线性和/或准确性的摩擦力为一优点。载体的非接触传送提供载体的无摩擦移动，其中在沉积工艺中举例为相对于掩模来说，载体的位置可控制及维持而具有高准确性。此外，悬浮提供载体的快速加速或减速，及/或载体速度的精密调整。

[0023] 举例来说，在沉积工艺期间，载体的非接触悬浮或传送是有利的，没有粒子在传送载体期间因载体及例如是机械轨道的设备的部件之间的机械接触而产生。因此，非接触的磁性悬浮系统提供沉积于基板上的层的改善纯度及均匀性，特别是因为粒子产生在使用非接触磁性悬浮时减到最少。

[0024] 磁性悬浮系统可配置为在真空环境中操作。处理系统可包括至少一个真空腔室，其中沉积工艺于基板上执行。此至少一个真空腔室可包括一或多个真空泵，连接于真空腔室，用于在真空腔室的内侧产生真空。此一或多个真空泵例如是涡轮泵和/或低温泵(cryo-pumps)。磁性悬浮系统可配置为传送基板至真空腔室中、离开真空腔室或通过真空腔室。

[0025] 磁性悬浮系统可用来传送载体。载体可适用于运载一个基板、多个基板和/或掩模。载体可为基板载体，举例为适用于运载大面积基板和/或多个大面积基板。或者，载体可为掩模载体，举例为适用于运载边缘排除掩模(edge exclusion mask)。边缘排除掩模用于避免基板的边缘在沉积工艺中进行涂布。

[0026] 根据此处所述实施方式的载体无需受限于基板载体或掩模载体。此处所述的方法也应用于其他形式的载体，也就是适用于运载举例为基板或掩模以外的物体或装置的载体。

[0027] 如此处所使用的名称“基板”可包含非柔性基板及柔性基板两者，非柔性基板举例为玻璃基板、晶片、例如是蓝宝石或类似者的透明晶体片，柔性基板例如是卷材(web)或箔。根据可与此处所述其他实施方式结合的实施方式，此处所述的实施方式可用于显示器PVD，也就是溅射沉积于用于显示器市场的大面积基板上。

[0028] 根据实施方式，大面积基板或个别的载体可具有至少0.67m2的尺寸。尺寸可从约0.67m2(0.73m x 0.92m–第4.5代)至约8m2，更特别是从约2m2至约9m2，或甚至是达12m2。举例来说，大面积基板或载体可为第4.5代、第5代、第7.5代、第8.5代、或甚至是第10代，第4.5代对应于约0.67m2的基板(0.73m x 0.92m)、第5代对应于约1.4m2的基板(1.1m x 1.3m)、第
7.5代对应于约4.29m2的基板(1.95m x 2.2m)、第8.5代对应于约5.7m2的基板(2.2m x 
2.5m)、第10代对应于约8.7m2的基板(2.85m×3.05m)。甚至例如是第11代及第12代的更高代及对应的基板面积可以类似的方式应用。

[0029] 附图绘示出垂直定向的载体。如图1中范例地绘示，支撑基板120的载体110定向于第一方向192及第二方向194所定义的平面中，其中第一方向192实质上定向于载体传送方向中，及第二方向194定向而实质上平行于重力方向。第一方向192定向而实质上垂直于第二方向194。然而，此处所述的实施方式不限于垂直定向的载体。也可提供举例为水平定向的载体的其他定向。

[0030] 于本公开内容中，技术用语“实质上平行”方向可包括数个方向，这些方向彼此形成达10度的小角度，或甚至是达15度的小角度。技术用语“实质上垂直”方向可包括数个方向，这些方向彼此形成少于90度的角度，举例为至少80度或至少75度。类似的考虑应用于实质上平行或垂直的轴、平面、面积、定向或类似者的概念。

[0031] 此处所述的一些实施方式包含“垂直方向”的概念。垂直方向视为一方向，此方向平行或实质上平行于沿着重力延伸的方向。垂直方向可偏离准确垂直(后者由重力所定义)达举例为15度的角度。

[0032] 此处所述实施方式可进一步包含“水平方向”的概念。水平方向理解为与垂直方向有所区别。水平方向可垂直或实质上垂直于由重力所定义的准确垂直方向。

[0033] 此处所述的实施方式涉及一种用于测量到铁磁元件的距离的距离传感器，以及一种用于磁性悬浮铁磁元件的磁性悬浮系统。首先参照图1，图1绘示根据此处所述实施方式的磁性悬浮系统100的例子的示意图。

[0034] 图1中所示的磁性悬浮系统100包括载体110。载体110支撑基板120。载体110包括铁磁元件150，铁磁元件150举例为铁磁材料棒。磁性悬浮系统100包括多个悬浮单元170，所述悬浮单元170包括举例为主动磁性单元，例如是电磁装置、螺线管、线圈或超导磁铁。所述多个悬浮单元170的个别的悬浮单元以附图标记175标注。所述多个悬浮单元170于第一方向192中延伸。载体110沿着所述多个悬浮单元170为可移动的。铁磁元件150及所述多个悬浮单元170配置为用于提供磁性悬浮力来悬浮载体110。磁性悬浮力在第二方向194中延伸。

[0035] 图1中所示的磁性悬浮系统100可包括多个距离传感器(未绘示)，设置于所述多个悬浮单元170。距离传感器可设置于各悬浮单元175。或者，距离传感器可设置于各悬浮单元175中。距离传感器可配置为用于在载体110的非接触悬浮期间测量所述多个悬浮单元170及载体110之间的距离。

[0036] 图1中所示的磁性悬浮系统100包括磁性驱动结构180。磁性驱动结构180包括多个磁性驱动单元。磁性驱动结构180的个别的磁性驱动单元以附图标记185标注。载体110可包括第二铁磁元件160，以与磁性驱动结构180的磁性驱动单元185相互作用。磁性驱动结构180的磁性驱动单元185举例为沿着第一方向192驱动处理系统中的载体。举例来说，第二铁磁元件160可包括多个永久磁铁，所述永久磁铁以交替的极性布置。第二铁磁元件160的生成的磁场可与磁性驱动结构180所述多个磁性驱动单元185相互作用，以在悬浮时于第一方向192中移动载体110。

[0037] 磁性悬浮系统100包括控制单元130。控制单元130可连接于所述多个悬浮单元170和/或距离传感器。控制单元130可配置为用于控制载体110的磁性悬浮。控制单元130可配置为基于举例为供应至控制单元130的距离传感器所测量的距离，在载体110的悬浮期间用于控制载体110与所述多个悬浮单元170之间的距离。磁性驱动结构180可在控制单元130的控制下驱动载体110。

[0038] 现在参照图2a及2b，图2a及2b绘示悬浮单元175截面图。图2a绘示在第一方向192中或在载体传送方向中的截面图，以及图2b在第三方向196中或在横向于载体传送方向的方向中的截面图，第三方向196垂直于第一方向192及第二方向194。

[0039] 根据可与此处所述其他实施方式结合的本公开内容的实施方式，悬浮单元175包括至少一电磁致动器178。电磁致动器178可包括至少一线圈178a及至少一铁磁芯178b，及基于应用至线圈178a的电流产生磁场。由电磁致动器178产生的磁场在第二方向194中提供磁性悬浮力至铁磁元件150，而致使铁磁元件150所附接的载体110悬浮。

[0040] 根据可与此处所述其他实施方式结合的本公开内容的实施方式，此至少一个电磁致动器、此至少一个距离传感器及控制器可包含在气密壳体中。因在高度或超高真空应用中操作磁性悬浮系统100之故，悬浮单元175的各种部件与周围真空环境隔离。基于此目的，悬浮单元175可进一步包括外壳176，包围悬浮单元175的部件，而隔离悬浮单元175的部件与周围真空环境。外壳176可为包围内部空间177的气密壳体，使得内部空间177与周围真空环境分离。分离内部空间177与周围真空环境避免周围真空环境的污染物。

[0041] 外壳176可包括非铁磁材料，而提供位于外壳176中的至少一个距离传感器200检测通过外壳176的磁场。举例来说，外壳176可包括金属，特别是铝合金或非铁磁不锈钢。

[0042] 内部空间177可维持在与周围真空环境的相同压力，或维持在与周围真空环境的不同压力。举例来说，内部空间177可维持在较高于周围真空环境的压力。此特征让包含在外壳176中的悬浮单元175的部件经由对流来进行冷却，或调整内部空间177的平均自由程(mean free path)，使得避免包含在外壳176中的电性或电子部件的电弧。此外，内部空间177可包含相同于周围真空环境的气体成分，或不同于周围真空环境的气体成分。

[0043] 根据可与此处所述其他实施方式结合的本公开内容的实施方式，悬浮单元175可进一步包括控制器179。控制器179电性附接至少一距离传感器200及至少一电磁致动器178。控制器179可从至少一距离传感器200取得距离信号，此距离信号对应于距离传感器
200及铁磁元件150之间的距离X。基于取得的距离信号，控制器179输出致动信号，此致动信号对应于由电磁致动器178提供的目标致动力。

[0044] 根据可与此处所述其他实施方式结合的本公开内容的实施方式，控制器179可配置为用于闭环控制此至少一个电磁致动器，以控制到铁磁元件150的距离。举例来说，控制器179可应用闭环控制机制来维持目标距离。闭环控制机制可包括比例-积分(PI)控制器、比例-积分-微分(PID)控制器、或本技术领域中的任何其他闭环控制器。闭环控制机构可将至少一个距离信号作为输入，及可产生用于至少一个电磁致动器的控制信号来作为输出。闭环控制机制可配置为接收其他输入信号。举例来说，至少一个电磁致动器的估测的电流信号可使用来作为额外的输入信号。

[0045] 如图2a及2b中所范例地绘示，控制器179可为悬浮单元175的部件。在此情况中，所述多个悬浮单元170中的各悬浮单元175可各具有分离的控制器179，可独立地控制各悬浮单元175。设置于各悬浮单元175中的各分离的控制器179可选择地电性附接于控制单元130，如图1中所范例地绘示。或者，控制器179可为控制单元130的部件，其中用于所述多个悬浮单元170中的各悬浮单元175的各控制器179集成于单一的控制单元130中。

[0046] 根据可与此处所述其他实施方式结合的本公开内容的实施方式，悬浮单元175进一步包括至少一距离传感器200。如图2a中所范例地绘示，悬浮单元175可包括两个距离传感器200，布置于电磁致动器178的两侧上。距离传感器200的数量可为各电磁致动器178应用至少一个距离传感器，特别是各电磁致动器178应用两个距离传感器。

[0047] 距离传感器200可包括至少一个转换器，响应于磁场变化它的输出电压。举例来说，距离传感器200可包括霍尔效应传感器或巨磁阻(giant magnetoresistive，GMR)传感器。距离传感器200配置为用于检测铁磁元件150的磁场，使得距离传感器200及铁磁元件150之间的距离X可被确定。距离传感器200因而能够使用来非接触地确定悬浮单元175及载体110之间的距离，铁磁元件150附接于载体110。此外，因为铁磁元件150的磁场检测出来，所以在距离传感器200及铁磁元件150之间的非铁磁元件的存在不妨碍距离传感器200的操作。

[0048] 距离传感器200可位于适当的位置中，以可靠地测量到铁磁元件150的距离X。距离传感器200可安装于悬浮单元175，或可位于悬浮单元175中。如图2a及2b中范例地绘示，距离传感器200可串连电磁致动器178。在传感器/致动器对中的传感器及致动器的搭配是较佳的，以实现悬浮单元175的可靠及高表现控制。因此，距离传感器200定位而靠近电磁致动器178是较佳的。此外，定位距离传感器200靠近电磁致动器178具有提供悬浮单元175更紧密的额外成效。

[0049] 然而，因为电磁致动器178产生电磁场来悬浮载体110，所以定位距离传感器200靠近电磁致动器178变得有问题。距离传感器200可检测到电磁致动器178所产生的杂散磁场，使得电磁致动器178之间不需要的交叉耦合产生。因杂散磁场所导致的此交叉耦合影响距离传感器200及铁磁元件150之间的距离X的可靠确定，及因而影响载体及磁性悬浮系统之间的距离的可靠确定。

[0050] 现在参照图3a及3b，图3a及3b绘示根据本公开内容的实施方式的距离传感器200的侧视截面图。其中，提供用于测量到铁磁元件150的距离X的距离传感器200。距离传感器200包括至少一第一永久磁铁元件201、至少一第一霍尔元件203及至少一第二霍尔元件
204，其中第一永久磁铁元件201产生第一磁场205。第一霍尔元件203及第二霍尔元件204定向，使得在第一霍尔元件203的位置的第一磁场205的方向实质上相反于在第二霍尔元件
204的位置的第一磁场205的方向。

[0051] 第二磁场206可由电磁致动器178产生来作为悬浮载体110的不需要的效应。第二磁场206可包括杂散磁场。因为第二磁场206的大小取决于供应于载体110的悬浮力，所以距离传感器200上的第二磁场206的效应产生电磁致动器178及距离传感器200之间的不需要的交叉耦合。通过提供根据本公开内容的距离传感器200，可补偿此不需要的耦合。

[0052] 提供具有至少一第一永久磁铁元件201及第一霍尔元件203及第二霍尔元件204的距离传感器200让铁磁元件150及距离传感器200之间的距离X通过检测第一磁场205来确定，而还补偿第二磁场206。第一磁场205产生通过第一霍尔元件203的正电压成分及通过第二霍尔元件204的负电压成分。同时，第二磁场206产生通过第一霍尔元件203及第二霍尔元件204的正电压成分。通过从第一霍尔元件203产生的电压减去第二霍尔元件204产生的电压，通过第一霍尔元件203及第二霍尔元件204的第二磁场206产生的电压成分消去，及通过第一霍尔元件203及第二霍尔元件204的第一磁场205产生的电压成分保留。

[0053] 第一霍尔元件203及第二霍尔元件204基于供应于其的磁场产生电压。第一霍尔元件203及第二霍尔元件204定位，使得第一磁场205在第一霍尔元件203及第二霍尔元件204中感应生成电压。第一磁场205的强度受到铁磁元件150的存在影响，使得第一磁场205中的差值在铁磁元件150靠近或远离距离传感器200时产生。通过定位第一霍尔元件203及第二霍尔元件204而使得第一磁场205产生电压于其中，可测量出距离传感器200及铁磁元件150之间的距离。

[0054] 第一磁场205由至少一第一永久磁铁元件201产生。首先参照图3a中范例地绘示的实施方式，距离传感器200包括第一永久磁铁元件201。第一永久磁铁元件201定位，使得磁场环路产生，而让在距离传感器200的一侧上的磁通方向在离开铁磁元件150的第一磁通方向中，及在距离传感器200的另一侧上的磁通方向在朝向铁磁元件150的第二磁通方向中。距离传感器200可进一步包括芯元件202，定位以引导第一磁场205。第一霍尔元件203及第二霍尔元件204定位在第一磁场205中，使得第一霍尔元件203位在第一磁通方向中的磁通区域中，及第二霍尔元件204位在第二磁通方向中的磁通区域中。

[0055] 替换布置范例地绘示于图3b中。在此实施方式中，设置第一永久磁铁元件201a及第二永久磁铁元件201b。第一永久磁铁元件201a及第二永久磁铁元件201b的极性相反于彼此布置，使得磁场环路产生，而让在距离传感器200的一侧上的磁通方向在离开铁磁元件150的第一磁通方向中，及在距离传感器200的另一侧上的磁通方向在朝向铁磁元件150的第二磁通方向中。距离传感器200可进一步包括芯元件202，定位以引导第一磁场205。第一霍尔元件203及第二霍尔元件204定位在第一磁场205中，使得第一霍尔元件203位在第一磁通方向中的磁通区域中，及第二霍尔元件204位在第二磁通方向中的磁通区域中。

[0056] 此至少一第一永久磁铁元件201可包括于多个永久磁铁元件中。举例来说，距离传感器200可包括至少两个第一永久磁铁元件，或可包括至少两个第一永久磁铁元件及至少两个第二永久磁铁元件。所述多个永久磁铁元件可定向，使得它们形成海尔贝克阵列(Halbach array)，而让所述多个永久磁铁元件产生的磁场在面对铁磁元件150的一侧上较强，及相反于铁磁元件150的侧上较弱。海尔贝克阵列具有不产生磁场于它的后表面上的优点，使得相较于传统的磁铁元件，可能对磁性干扰敏感的位于悬浮单元中的其他部件受到第一磁场的影响程度较少。

[0057] 根据本公开内容的实施方式，第一霍尔元件203及第二霍尔元件204相反于彼此定向，使得第一磁场205在第一霍尔元件203及第二霍尔元件204中产生正电压。此意味第一霍尔元件203及第二霍尔元件204定向，使得位在第一磁通方向中的磁通区域中的第一霍尔元件203定向在第一磁通方向中，位在第二磁通方向中的磁通区域中的第二霍尔元件204定向在第二磁通方向中。在图3a及3b中所示的截面侧视图中得出第一霍尔元件203向上定向，及第二霍尔元件204向下定向。

[0058] 在第一霍尔元件203及第二霍尔元件204彼此相反定向的情况中，第一磁场205在第一霍尔元件203及第二霍尔元件204两者中产生正电压，使得各电压的大小实质上彼此相等。然而，第二磁场206在第一霍尔元件203及第二霍尔元204的其中一者中产生正电压且在第一霍尔元件203及第二霍尔元件204的另一者中产生负电压，使得各电压的大小实质上彼此相等。有此得出第一霍尔元件203及第二霍尔元件204的各者产生的电压可相加，使得第一磁场205产生的电压维持及第二磁场206产生的电压消除，而补偿距离传感器200的输出电压上的第二磁场206的任何效应的测量电压。

[0059] 作为一替代实施方式来说，第一霍尔元件203及第二霍尔元件204可定向于彼此相同的方向中，使得第一磁场205于一个霍尔元件中产生正电压及在另一个霍尔元件中产生负电压。在图3a及3b中所示的截面侧视图中，有此得出在此情况中，第一霍尔元件203及第二霍尔元件204两者皆向上定向或皆向下定向。

[0060] 在第一霍尔元件203及第二霍尔元件204可定向于彼此相同的方向中的情况中，第一磁场205于第一霍尔元件203中产生正电压及在第二霍尔元件204中产生负电压，使得各电压的大小实质上彼此相同。然而，第二磁场206在第一霍尔元件203及第二霍尔元件204两者中产生正电压，使得各电压的大小实质上彼此相同。有此得出第一霍尔元件203及第二霍尔元件204的各者产生的电压可相减，使得第一磁场205产生的电压维持及第二磁场206产生的电压消去，而补偿距离传感器200的输出电压上的第二磁场206的任何效应的测量电压。

[0061] 通过配置根据本公开内容的距离传感器200，可补偿杂散磁场。杂散磁场可举例为由电磁致动器、基板载体上的磁性元件、或阴极靶材产生。补偿杂散磁场提供距离传感器200更靠近电磁致动器定位，使得磁性悬浮系统的改善的性能可由传感器及致动器的搭配实现。此外，通过补偿杂散磁场，距离传感器200可产生更可靠及准确的距离测量，使得载体及磁性悬浮系统之间的距离可更可靠及准确维持。

[0062] 根据可与此处所述其他实施方式结合的本公开内容的实施方式，图2a及2b中所示的控制器179可配置为用于补偿至少一个电磁致动器所产生及作用于此至少一个距离传感器上的杂散磁场。控制器179可电性附接于此至少一个距离传感器200，使得控制器179可分别接收来自第一霍尔元件及第二霍尔元件的第一信号及第二信号。控制器179可配置为让第一信号及第二信号彼此相减，使得此至少一个电磁致动器产生的杂散磁场所产生的信号成分被补偿。

[0063] 根据本公开内容的第三实施方式，提出用于测量到铁磁元件的距离的方法。此方法包括提供距离传感器，距离传感器包括第一霍尔元件及第二霍尔元件；检测第一霍尔元件的第一信号及第二霍尔元件的第二信号；及从第一信号减去第二信号。

[0064] 现在参照图5，图5绘示根据本公开内容的实施方式的用于测量到铁磁元件的距离的方法500的流程图。方法500开始于起点510。

[0065] 在方块511，提供距离传感器，距离传感器包括第一霍尔元件及第二霍尔元件。距离传感器可为根据此处所述的实施方式的距离传感器，其中距离传感器能够测量到铁磁元件的距离。距离传感器可举例为提供而相邻于电磁致动器。电磁致动器所产生的不需要的杂散磁场可能影响距离传感器，使得产生电磁致动器及距离传感器之间的交叉耦合。

[0066] 在方块512，检测第一霍尔元件的第一信号，而在方块513，检测第二霍尔元件的第二信号。第一霍尔元件及第二霍尔元件的第一信号及第二信号可分别各包括距离测量信号及杂散磁场信号的成分。第一信号及第二信号的各者的距离测量信号成分可实质上在大小中相等但在极性中相反，而第一信号及第二信号的各者的杂散磁场信号成分可在大小中实质上相同及可具有相同极性。

[0067] 在方块514，第一霍尔元件的第一信号及第二霍尔元件的第二信号彼此相减。因为第一信号及第二信号的各者的杂散磁场信号成分在大小上实质上相同及具有相同极性，所以第一信号及第二信号彼此相减消去第一及第二信号的杂散磁场信号成分的各者。杂散磁场信号成分因而补偿，使得可产生保持不受到不需要的杂散磁场影响的距离信号。最后，方法500在终点520结束。

[0068] 根据可与此处所述其他实施方式结合的进一步实施方式，方块511提供的距离传感器可进一步包括至少一第一永久磁铁元件，此至少一第一永久磁铁元件用于产生第一磁场，其中在第一霍尔元件的位置的第一磁场的方向实质上相反于在第二霍尔元件的位置的第一磁场的方向。或者，在方块511提供的距离传感器可进一步包括至少一第一永久磁铁元件及至少一第二永久磁铁元件，此至少一第一永久磁铁元件及此至少一第二永久磁铁元件用于产生第一磁场，其中在第一霍尔元件的位置的第一磁场的方向实质上相反于在第二霍尔元件的位置的第一磁场的方向。第一磁场因而致使第一霍尔元件产生第一距离测量信号成分，及第二霍尔元件产生第二距离测量信号成分，其中第一距离测量信号成分的极性相反于第二距离测量信号成分的极性。举例来说，第一磁场可致使第一霍尔元件产生正电压成分及第二霍尔元件产生负电压成分。第一霍尔元件及第二霍尔元件分别产生的第一距离测量信号成分及第二距离测量信号成分的大小可实质上相同，使得当第一霍尔元件及第二霍尔元件的第一信号及第二信号于方块514中分别彼此相减时，第一距离测量信号及第二距离测量信号成分不消去彼此，及第一杂散磁场成分及第二杂散磁场成分补偿。因此，可产生保持不受到杂散磁场的效应影响的距离信号。

[0069] 方法500可利用控制器执行。举例来说，再次参照图2a及2b，方法500可由控制器179执行，控制器179可为悬浮单元175的部件。控制器179可电性附接于至少一距离传感器
200，使得控制器179接收第一信号及第二信号来作为输入。

[0070] 如上所述，磁性悬浮系统的一方面在悬浮单元中定位电磁致动器及距离传感器靠近彼此，以实现磁性悬浮系统的最小尺寸，及通过致动器及传感器的搭配改善控制表现。电磁致动器及距离传感器之间较靠近的一个不需要的效应是电磁致动器产生的杂散磁场感应出与距离传感器的交叉耦合效应。此处所述的实施方式举例为利用第一霍尔元件及第二霍尔元件减去第一霍尔元件及第二霍尔元件的信号以补偿杂散磁场来解决。

[0071] 然而，当距离传感器甚至更靠近电磁致动器定位时，其他不需要的效应被感应出来，因为杂散磁场可能不均等地影响距离传感器中的第一霍尔元件及第二霍尔元件。举例来说，杂散磁场的曲率可能在距离传感器所定位的区域中较高，或杂散磁场的大小可能不均匀。这些效应特别是对可能举例为位在数个电磁致动器之间的距离传感器产生问题。在这样的情况中，第一磁场信号成分及第二磁场信号成分可能在大小中不够相同来让第二磁场信号通过相减来完全地补偿。因此，这些效应的额外补偿可为有利的。

[0072] 现在参照图6，图6绘示用于测量到铁磁元件的距离的方法501的流程图。根据可与此处所述其他实施方式结合的本公开内容的实施方式，方法501进一步包括利用线圈电流检测至少一个电磁致动器的线圈电流，以估测此至少一个电磁致动器产生的磁通的额外步骤，及补偿距离传感器测量的距离信号的错误成分的额外步骤。方法501开始于起点510。

[0073] 包括根据上述方法500的方块511、512、513及514的方法501进一步包括于方块515中检测至少一个电磁致动器的线圈电流。电磁致动器中的线圈电流与电磁致动器产生的磁通成比例。线圈电流可从送至电磁致动器的电流信号检测出来，或通过利用电流传感器检测出来，所述电流传感器配置为测量电磁致动器的线圈中的电流。

[0074] 此外，在方块516中，此至少一个电磁致动器产生的磁通被估测出来。产生的磁通的估测基于在方块515中检测的此至少一个电磁致动器的线圈电流。估测磁通包括产生磁通补偿信号。磁通补偿信号可使用，以补偿距离传感器所产生的距离信号的错误成分。

[0075] 最后，在方块517中，距离传感器所测量的距离信号的错误成分被补偿。补偿是通过从距离传感器所检测的距离信号减去在方块516中产生的磁通补偿信号来执行，使得还没由方块514补偿的电磁致动器及距离传感器之间的交叉耦合的其他效应进行补偿。

[0076] 执行如上所述的方法501提供杂散磁场的其他补偿，例如是非均匀或高曲率的杂散磁场，或来自相邻的电磁致动器的杂散磁场，使得距离传感器可甚至更靠近电磁致动器定位，而更改善磁性悬浮系统的性能。

[0077] 根据可与此处所述其他实施方式结合的本公开内容的实施方式，于方块516中估测磁通包括基于线圈电流的大小和/或频率计算磁通的模型。线圈电流可举例感应出在外壳176中的涡电流(eddy currents)，或可产生取决于频率的提供的磁通大小。此外，铁磁元件150可为可引导出频率相依性(frequency dependence)的非层压元件。模型可包括针对提供的线圈电流大小和/或频率的电磁致动器所产生的磁通的预定或预先计算模型。举例来说，模型可包括预先计算值的查找表。或者，模型可基于针对提供的线圈电流大小和/或频率的电磁致动器所产生的磁通的数学近似来实时计算。

[0078] 磁通的模型可通过响应于提供的线圈电流而测量电磁致动器的磁通表现来确定，及确定出其于距离信号上的效应。铁磁元件固定于相距距离传感器的已知距离处，及线圈电流供应至电磁致动器，而自距离传感器产生距离信号。改变供应至电磁致动器的线圈电流产生磁通的改变，而在磁通的影响下改变来自距离传感器的距离信号。通过测量基于线圈电流的距离信号的改变，模型可计算而用于基于线圈电流估测电磁致动器的磁通所具有的对距离信号的效应。

[0079] 模型可考虑其他参数来估测此至少一个电磁致动器产生的磁通。举例来说，模型可包括参数，所述参数涉及至少一个相邻电磁致动器的线圈电流。如果电磁致动器靠近它的邻近者定位时，相邻电磁致动器所产生的杂散磁通也可与相邻的距离传感器交叉耦合。因作用于距离传感器上的杂散磁通所导致的距离传感器产生的距离信号的错误成分可因而进一步补偿。

[0080] 根据可与此处所述其他实施方式结合的本公开内容的实施方式，估测磁通是于数字信号处理器上执行。数字信号处理器一般包括模拟-数字转换器(analog-digital converter，ADC)、数字信号处理单元、数字-模拟转换器(digital-analog converter，DAC)，提供实时操控模拟信号。数字信号处理器可为设置在悬浮单元中的分离部件，或可集成于用于悬浮单元的控制器中。在数字信号处理器上执行磁通的估测提供磁通的实时估测，而提供较快的距离信号的取得，及提供悬浮系统维持载体及悬浮系统之间的目标距离的较好性能。

[0081] 虽然前述内容涉及本公开内容的实施方式，但可设计本公开内容的其他及进一步的实施方式而不脱离本公开内容的基本范围，并且本公开内容的范围由随附的权利要求书来确定。