CN102457155A

CN102457155A - 直线电动机

Info

Publication number: CN102457155A
Application number: CN2011103054368A
Authority: CN
Inventors: 竹内启佐敏
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-05-16
Also published as: US20120098469A1; JP2012090467A; US8643227B2

Abstract

一种直线电动机，具备：动子部，具有多个永磁铁按照相同的极彼此相互对置的方式直线排列的磁铁列，通过电磁力沿着磁铁列的排列方向移动；定子部，具有沿着动子部的移动方向排列、接受每一相为不同相位的驱动电流的供给的多相的电磁线圈；和多个磁检测元件，为了控制动子部的移动而检测与磁铁列的移动相伴的磁通量的变化；上述多个磁检测元件对应于上述多相的电磁线圈的相而设置，通过在多相的电磁线圈的外周侧沿着上述动子部的移动方向排列，来检测在磁铁列的永磁铁彼此的边界处沿着与永磁铁的排列方向垂直的方向以放射状延伸的磁通量，在磁铁列移动时，输出与在多相的电磁线圈中分别产生的反向感应电压的波形的相位相等的相位的多相的信号波形。

Description

直线电动机

技术领域

本发明涉及一种直线电动机(linear motor)。

背景技术

作为电动机，已知有一种利用电磁力使可动件相对于固定件直线性运动的直线电动机(下述专利文献1)。在直线电动机中，检测出伴随着可动件的移动的磁通量的变化，并基于该磁通量的变化，控制电磁线圈的产生磁场，来控制可动件的运动。但是，到目前为止，实际情况是对于精度良好地检测出这样的磁通量的变化、提高直线电动机的控制性没有进行充分的研究。

[专利文献1]日本特开2008-289344号公报

发明内容

本发明目的在于，提供一种使直线电动机的控制性提高的技术。

本发明为了解决上述课题的至少一部分而提出，能够作为以下的方式或者应用例来实现。

[应用例1]一种直线电动机，具备：动子部，其具有多个永磁铁按照相同的极彼此相互对置的方式直线排列的磁铁列，通过电磁力沿着上述磁铁列的排列方向移动；定子部，其具有沿着上述动子部的移动方向排列、接受每一相为不同相位的驱动电流的供给的多相的电磁线圈；和多个磁检测元件，为了控制上述动子部的移动而检测与上述磁铁列的移动相伴的磁通量的变化；上述多个磁检测元件与上述多相的电磁线圈的相对应设置，通过在上述多相的电磁线圈的外周侧沿着上述动子部的移动方向排列，来检测在上述磁铁列的上述永磁铁彼此的边界处沿对应与上述永磁铁的排列方向垂直的方向以放射状延伸的磁通量，在上述磁铁列移动时，输出与上述多相的电磁线圈中分别产生的反向感应电压的波形的相位相等的相位的多相信号波形。

根据该直线电动机，由于多个磁检测元件检测在磁铁列中沿着与永磁铁的排列方向垂直的方向以放射状延伸的磁通量，所以提高了多个磁检测元件对磁通量的变化的检测精度。另外，由于多个磁检测元件输出与伴随着磁铁列的移动而在各相的电磁线圈中产生的反向感应电压的波形的相位相等的相位的信号波形，所以能够更恰当地执行动子部的移动的控制，从而提高直线电动机的控制性。

[应用例2]在应用例1所述的直线电动机中，还具备控制部，所述控制部基于多个磁检测元件输出的至少2相的输出信号，控制上述直线电动机的驱动信号，并且为了控制上述动子部的位置而检测上述动子部的位置。

根据该直线电动机，能够基于与电磁线圈的相对应的磁检测元件的输出信号来控制驱动信号。另外，能够基于这些磁检测元件的输出信号，以高精度检测出动子部的位置。因此，提高了直线电动机的控制性。

[应用例3]在应用例2所述的直线电动机中，上述多相的电磁线圈为3相的电磁线圈，上述多个磁检测元件输出与上述3相的电磁线圈对应的3相的信号波形，上述控制部将上述3相的信号波形变换为与上述磁铁列中的上述永磁铁彼此的边界的位置对应的2相的信号波形，基于上述2相的信号波形检测出上述动子部的位置。

根据该直线电动机，能够基于多个磁检测元件输出的3相的信号，控制3相的电磁线圈。另外，通过将多个磁检测元件输出的3相的信号变换为与磁铁列的位置对应的2相的信号，动子部的位置检测变得容易。因此，进一步提高了直线电动机的控制性。

[应用例4]在应用例1～3中任一项所述的直线电动机中，在上述多个磁检测元件与上述多相的电磁线圈之间配置有后轭，在上述后轭上形成有沿着上述动子部的移动方向的多个狭缝。

根据该直线电动机，由于通过后轭提高电磁线圈的磁效率，并且利用狭缝来分割涡电流的发生区域，所以能够减少后轭中的涡电流损失。

此外，本发明能够以各种方式实现，例如，能够以直线电动机、具备该直线电动机的致动器或操纵装置、直线电动机的控制方法等方式实现。

附图说明

图1是表示直线电动机的构成的概略图。

图2是用于说明针对电磁线圈的电流的控制、和与该控制对应的动子的移动的示意图。

图3是表示位置检测传感器的内部构成的一个例子的概略图。

图4是用于对在电磁线圈中产生的反电动势、和位置检测传感器的传感器输出的关系进行说明的说明图。

图5是表示比较例的直线电动机的构成的概略图。

图6是表示控制直线电动机的控制部的构成的概略图。

图7是表示PWM控制部的内部构成与动作的说明图。

图8是表示传感器输出的波形与在PWM部中生成的驱动信号的波形的对应关系的说明图。

图9是表示PWM部的内部构成的一个例子的框图。

图10是表示使动子正方向移动时的PWM部的动作的说明图。

图11是表示使动子反方向移动时的PWM部的动作的说明图。

图12是表示励磁区间设定部的内部构成与动作的说明图。

图13是表示A相用编码部的内部构成与其动作的说明图。

图14是表示驱动器电路的构成的概略图。

图15是表示A相电磁线圈彼此以及B相电磁线圈彼此的连接构成的说明图。

图16是表示位置检测部的内部构成的概略图。

图17是用于对2相的信号波形向编码器信号波形的变换进行说明的说明图。

图18是用于对两个部分电路的构成以及功能进行说明的概略图。

图19是表示与各信号的变化对应的计数值的变化的说明图。

图20是表示作为第1实施例的其他构成例的直线电动机的构成的概略图。

图21是用于对直线电动机中的电流的控制、和与该控制对应的动子的移动进行说明的说明图。

图22是作为第1实施例的其他构成例，用于对改变了直线电动机中的线圈后轭的构成后的变形例进行说明的概略图。

图23是表示作为第1实施例的其他构成例的直线电动机的构成的概略图。

图24是表示作为第2实施例的直线电动机的构成的概略图。

图25是表示对第2实施例的直线电动机进行控制的控制部的构成的概略图。

图26是表示第2实施例中的驱动器电路的构成的概略图。

图27是表示第2实施例中的位置检测部的内部构成的概略图。

图28是用于对将作为3相的位置检测传感器的传感器输出的3相的信号波形向2相的信号波形变换的三相二相变换的一个例子进行说明的说明图。

图29是用于对将作为3相的位置检测传感器的传感器输出的3相的信号波形向2相的信号波形变换的三相二相变换的一个例子进行说明的说明图。

图30是用于对2相的信号波形向编码器信号波形的变换进行说明的说明图。

图31是表示与各信号的变化对应的计数值的变化的说明图。

附图标记说明：10、10A、10B、10C、10a...直线电动机；20...动子(可动件)；21...永磁铁；21l、21lA、21lB...磁铁列；22...壳体；23...凸缘部；24...磁铁磁轭；30...定子(固定件)；31...电磁线圈；31a...A相电磁线圈；31b...B相电磁线圈；31c...C相电磁线圈；33、33a～33e...线圈后轭；33s...狭缝；34...轴承；35...壳体；40、40a、40b、40c...位置检测传感器；40a...A相位置检测传感器；40b...B相位置检测传感器；40c...C相位置检测传感器；41...霍尔元件；42...偏置调整部；43...增益调整部；45...位置检测部；100、100C...控制部；110...PWM控制部；111...A相驱动控制部；112...B相驱动控制部；113...C相驱动控制部；120、120C...驱动器电路；1201～1203...电平转换器；121...A相驱动部；122...B相驱动部；123...C相驱动部；130、130C...位置检测部；200...CPU；510...基本时钟生成电路；530...PWM部；531、532...计数器；533、534...EXOR电路；535、536...驱动波形形成部；540...正反方向指示值寄存器；550、552...乘法器；560、562...编码部；564...绝对值变换部；570、572...AD变换部；580...电压指令值寄存器；590...励磁区间设定部；592...电子可变电阻器；594、596...电压比较器；598...OR电路；611、612...信号变换部；620、620C、630、630C...微分电路；640...脉冲计数部；650...运算部；651、652、653...乘法器；654、654C...rad函数部；655...加法器；656...L_offset储存部；D1～D6...二极管；Tr1～Tr6...晶体管。

具体实施方式

A.第1实施例：

A1.直线电动机的构成

图1(A)、图1(B)是表示作为本发明的一个实施例的直线电动机10的构成的概略图。图1(A)是从侧面侧观察直线电动机10时的概略剖视图。图1(B)是图1(A)的B-B切断处的直线电动机10的概略剖视图。

直线电动机10具备近似直棒状的可动件20(也称为“动子20”)、和近似圆筒状的固定件30(也称为“定子30”)。动子20能够沿自身的中心轴方向往复移动地被插入到定子30中(用空心箭头图示)。

动子20具备两端被封闭的近似圆筒状的壳体22、和被收容到壳体22的内部的磁铁列21l。磁铁列21l是将多个永磁铁21以相同的极彼此相互对置的方式直线排列的磁铁元件。其中，在图1(A)中，按每个永磁铁21，图示了对N极、S极进行表示的符号“N”、“S”。

在动子20中，通过该永磁铁21的排列构成，在永磁铁21的端面彼此的边界处，形成向与动子20的移动方向(永磁铁21的排列方向)垂直的方向放射状扩散的磁通量。其中，在动子20的两端部形成有向端面的直径方向突出的凸缘部23。凸缘部23作为用于防止动子20从定子30脱落的限位器(stopper)发挥功能。

定子30具备4个电磁线圈31、线圈后轭33、两个轴承34、壳体35、和位置检测传感器40。在本实施例的直线电动机10中，4个电磁线圈31在动子20的外周与动子20的外表面具有空隙，并且沿着动子20的移动方向直线排列。其中，各电磁线圈31的导电线沿动子20的圆周方向被卷绕。

这里，4个电磁线圈31分别分类为被供给相位不同的电流的A相电磁线圈31a和B相电磁线圈31b。在图1(A)中，通过分别标注不同的剖面线，将A相电磁线圈31a与B相电磁线圈31b区别图示。

A相电磁线圈31a与B相电磁线圈31b沿着动子20的移动方向交替配置。这里，在本实施例的直线电动机10中，A相电磁线圈31a与B相电磁线圈31b的排列间距为磁铁列21l中的永磁铁21的排列间距的大致1/2。

其中，在本说明书中，将纸面左侧的A相电磁线圈31a称为“第1A相电磁线圈31a”，将纸面右侧的A相电磁线圈31a称为“第2A相电磁线圈31a”。另外，同样将纸面左侧的B相电磁线圈31b称为“第1B相电磁线圈31b”，将纸面右侧的B相电磁线圈31b称为“第2B相电磁线圈31b”。对于A相电磁线圈31a与B相电磁线圈31b的各自中的电磁力的控制将在后面叙述。

线圈后轭33被配置成覆盖4个电磁线圈31的外周表面整体，使4个电磁线圈31的磁效率提高。线圈后轭33例如能够由JFE钢铁株式会社的JNEX芯体(core)、或JNHF芯体构成。轴承34分别配置在定子30的两端的开口部，将动子20保持为能够滑动。

壳体35是在两端开口的大致圆筒形状的容器体。在壳体35的内部空间收容有上述的电磁线圈31、线圈后轭33、轴承34。另外，在本实施例的直线电动机10中，在壳体35的内部空间收容有用于检测与动子20的移动相伴的磁通量的变化的位置检测传感器40。

位置检测传感器40包含与电磁线圈31的各个相对应设置的A相位置检测传感器40a和B相位置检测传感器40b。A相位置检测传感器40a以及B相位置检测传感器40b分别输出与在A相电磁线圈31a以及B相电磁线圈31b中分别产生的反向感应电压大致线性对应的电压。其中，对于电磁线圈31中的反向感应电压与位置检测传感器40a的输出之间的详细相关关系将在后面叙述。

在本实施例的直线电动机10中，A相位置检测传感器40a以及B相位置检测传感器40b分别在线圈后轭33的外侧被设置在以下的位置。即，A相位置检测传感器40a被配置在第1A相电磁线圈31a的卷绕宽度的中央位置，第2B相位置检测传感器40b被配置在B相电磁线圈31b的卷绕宽度的中央的位置。

图2(A)～图2(D)是用于说明针对各电磁线圈31的电流的控制、和与该控制对应的动子20的移动的示意图。图2(A)～图2(D)阶段性地表示了动子20沿着空心箭头所示的方向(纸面右方向)移动的状态。其中，在图2(A)～图2(D)中，省略了磁铁列21l、A相以及B相电磁线圈31a、31b、和位置检测传感器40以外的直线电动机10的各构成部的图示。另外，在图2(A)～图2(D)中，与各电磁线圈31重合地图示了对各电磁线圈31中流过的电流的方向进行表示的箭头。

图2(A)表示了N极彼此相互对置的永磁铁21的边界位于第1A相电磁线圈31a的位置、S极彼此相互对置的永磁铁21的边界位于第2A相电磁线圈31a的位置的状态。在该动子20的位置时，向2个A相电磁线圈31a分别供给相反朝向的电流。具体而言，当沿着动子20的移动方向观察直线电动机10时，在第1A相电磁线圈31a中流动右旋的电流，在第2A相电磁线圈31a中流动左旋的电流。通过该电流控制，动子20按照2个A相电磁线圈31a的电磁力而沿箭头方向移动。

图2(B)表示了N极彼此相互对置的永磁铁21的边界位于第1B相电磁线圈31b的位置、S极彼此相互对置的永磁铁21的边界位于第2B相电磁线圈31b的位置的状态。此时，当沿着动子20的移动方向观察直线电动机10时，在第2B相电磁线圈31b中流动右旋的电流，在第2B相电磁线圈31b中流动左旋的电流。通过该电流控制，动子20按照2个B相电磁线圈31b的电磁力而沿箭头方向进一步移动。

图2(C)表示了S极彼此相互对置的永磁铁21的边界位于第1A相电磁线圈31a的位置、N极彼此相互对置的永磁铁21的边界位于第1A相电磁线圈31a的位置的状态。此时，在2个A相电磁线圈31a中分别流动与图2(A)时反向的电流。动子20按照2个A相电磁线圈31a的电磁力而向箭头方向进一步移动。

图2(D)表示了S极彼此相互对置的永磁铁21的边界位于第1B相电磁线圈31b的位置、N极彼此相互对置的永磁铁21的边界位于第1B相电磁线圈31b的位置的状态。此时，在2个B相电磁线圈31b中分别流动与图2(B)时反向的电流。通过该电流控制，动子20按照2个B相电磁线圈31b的电磁力而向箭头方向进一步移动。此外，在使动子20沿反向移动时，以与在图2(A)～图2(B)中说明的相反的顺序，向各电磁线圈31供给电流。

这里，如上述那样，2相的位置检测传感器40a、40b检测与动子20的移动相伴的磁通量的变化。以下，对位置检测传感器40的构成进行说明，并且，对在图2(A)～图2(D)中说明的动子20移动时的2相的位置检测传感器40a、40b的输出进行说明。

图3(A)是表示位置检测传感器40的内部构成的一个例子的概略图。该位置检测传感器40具有将霍尔元件41、偏置调整部42、增益调整部43串联连接的构成。霍尔元件41测定磁通量密度。偏置调整部42对霍尔元件41的输出加上偏置值。增益调整部43对偏置调整部42的输出值乘以增益值。其中，在位置检测传感器40中，通过将这些增益值与偏置值设定为适当的值，能够将位置检测传感器40的输出(传感器输出)校正为优选的波形形状。

图3(B)、图3(C)是用于说明位置检测传感器40相对磁铁列21l的位置(以后称作“传感器位置”)、与传感器输出的关系的说明图。在图3(B)中图示了用于对传感器位置进行说明的示意图。在图3(B)中图示了磁铁列21l中的被两个永磁铁21夹持的任意永磁铁21、与位置检测传感器40。

这里，传感器位置的原点为永磁铁21中的中央的位置。另外，传感器位置被设为，在磁铁列21l中将N极彼此相互对置的边界的位置表示为+X，将S极彼此相互对置的边界的位置表示为-X。

在图3(C)中图示了将传感器位置设为横轴、将传感器输出设为纵轴的图。位置检测传感器40的传感器输出通过在传感器位置为-X时成为GND(接地电位)、在传感器位置为+X时成为VDD的直线图表示。其中，当传感器位置为0时，传感器输出为VDD/2。

图4(A)、图4(B)是用于说明在各电磁线圈31中产生的反向感应电压、与位置检测传感器40的传感器输出的关系的说明图。图4(A)是表示A相电磁线圈31a中的反电动势的变化、A相位置检测传感器40a中的霍尔元件41的输出的变化、和A相位置检测传感器40a的传感器输出的变化的图。

图4(A)中，在上段用实线表示了A相电磁线圈31a的反向感应电压的图，在中段用虚线表示了A相位置检测传感器40a的霍尔元件41的输出的图，在下段用点划线图示了A相位置检测传感器40a的传感器输出的图。其中，当图4(A)的横轴所示的电角为0、π/2、π、3π/2、2π时，磁铁列21l与A相位置检测传感器40a的位置关系处于在图2(A)～图2(D)中图示的位置关系。

在直线电动机10中，当使动子20进行一定速度的直线运动时，A相电磁线圈31a的反向感应电压的变化(-Et～+Et[V])表示接近于正弦波的波形，动子20的移动速度的增加并且其振幅增大。其中，在图4(A)的上段，通过多个虚线图阶段性地图示了随着动子20的移动速度的增加，A相电磁线圈31a的反向感应电压的波形的振幅增大的轨迹。

这里，如上述那样，A相位置检测传感器40a在A相电磁线圈31a的外周被配置在A相电磁线圈31a的卷绕宽度的中央。由此，当A相电磁线圈31a的反向感应电压如上述那样表示接近于正弦波的变化时，A相位置检测传感器40a的霍尔元件41的输出信号成为与表示A相电磁线圈31a的反向感应电压的变化的波形相位相等的相似形状的波形信号。另外，A相位置检测传感器40a的输出信号成为表示与霍尔元件41的输出同样的变化的波形信号。其中，在图中，霍尔元件41的输出信号的振幅的范围为-SV～+SV[V]，A相位置检测传感器40a的输出信号的振幅的范围为0～+VDD[V]。

图4(B)是表示B相电磁线圈31b中的反向感应电压的变化、B相位置检测传感器40b中的霍尔元件41的输出的变化、和B相位置检测传感器40b的传感器输出的变化的图。图4(B)除了图示的波形的相位不同这一点以外，与图4(A)大致相同。

在直线电动机10中，当如图2中说明那样使动子20以一定速度直线运动时，B相电磁线圈31b中的反向感应电压的变化相对于A相电磁线圈31a中的反向感应电压的变化(图4(A))延迟π/2相位。B相位置检测传感器40b在B相电磁线圈31b的外周被配置在B相电磁线圈31b的卷绕宽度的中央。因此，B相位置检测传感器40b中的霍尔元件41的输出信号、和B相位置检测传感器40b的输出信号都成为与表示B相电磁线圈31b的反向感应电压的变化的波形相位相等的相似形状的波形信号。

即，B相位置检测传感器40b的输出信号成为比A相检测传感器40a的输出信号相位延迟了π/2的波形。其中，当沿着与图2中说明的方向相反的方向使动子20以一定速度直线运动时，A相检测传感器40a的输出信号成为比B相位置检测传感器40b的输出信号相位延迟了π/2的波形。

从上述的说明可知，能够根据这些2相的位置检测传感器40a、40b的输出信号的波形，检测动子20的移动方向及移动速度、动子20的位置。另外，通过基于2相的位置检测传感器40a、40b的传感器输出，控制向各相的电磁线圈31a、31b的施加电压，能够提高直线电动机10的驱动效率。即，在直线电动机10中，通过提高2相的位置检测传感器40a、40b对磁通量变化的检测精度，可提高其控制性。

图5(A)、图5(B)是表示作为本发明的比较例的直线电动机10a的构成的概略图。图5(A)、图5(B)除了取代了定子30的两个位置检测传感器40a、40b而在定子30的外侧设有位置检测部45这一点以外，与图1(A)、图1(B)大致相同。

在比较例的直线电动机10a中，在定子30的一方的开口部的外侧设有位置检测部45。位置检测部45是能够输出与A相电磁线圈31a以及B相电磁线圈31b中的反向感应电压的波形相似的波形的磁传感器元件，例如可以由解算装置(resolver)构成。这样，在比较例的直线电动机10a中，也可以通过利用位置检测部45的输出波形、执行对电磁线圈31的施加电压的控制，来提高其驱动效率。但是，在该比较例的位置检测部45中有以下那样的问题。

图5(C)是表示作为动子20的限位器的凸缘部23到达到位置检测部45的端部，比较例的直线电动机10a的驱动停止了的状态的示意图。如上述那样，位置检测部45设在定子30的开口部外侧。因此，位置检测部45在动子20的凸缘部23的附近检测磁铁列21l的端部处的磁通量。

这里，磁铁列21l的端部处的磁通量与永磁铁21彼此的边界不同，没有按照向与动子20的中心轴垂直的方向呈放射状扩散的方式形成。即，磁铁列21l的端部处的磁通量的变化与永磁铁21彼此的边界处的磁通量的变化相比不稳定。因此，在动子20的凸缘部23的附近，导致位置检测部45对磁通量的变化的检测精度降低。另外，在比较例的直线电动机10a中，动子20的移动范围缩窄了位置检测部45的量。

但是，如果是本实施例的直线电动机10，则通过两个位置检测传感器40a、40b仅检测磁铁列21l中的永磁铁21彼此的边界处的磁通量的变化。因此，与比较例的直线电动机10a的情况相比，提高了两个位置检测传感器40a、40b对磁通量的变化的检测精度。即，如果是本实施例的直线电动机10，则与比较例的直线电动机10a相比，其控制性提高。另外，动子20的移动范围与比较例的直线电动机10a相比，扩大了没有在定子30的开口部外侧设置位置检测部45的量。

A2.直线电动机的控制：

图6是表示控制本实施例的直线电动机10的控制部100的构成的概略框图。该控制部100通过使用了2相的位置检测传感器40a、40b的传感器输出的PWM控制，来控制直线电动机10。另外，控制部100使用2相的位置检测传感器40a、40b的传感器输出，检测动子20相对于定子30的相对位置，将其用于动子20的位置控制。控制部100具备PWM控制部110、驱动器电路120和位置检测部130。

PWM控制部110和位置检测部130经由总线101与设在控制部100的外部的CPU200连接。另外，PWM控制部110和位置检测部130与直线电动机10的2相的位置检测传感器40a、40b分别经由信号线连接。PWM控制部110具有A相驱动控制部111和B相驱动控制部112。

PWM控制部110根据来自外部的CPU200的指令，经由驱动器电路120对直线电动机10的A相电磁线圈31a或者B相电磁线圈31b进行驱动。驱动器电路120是具备多个开关元件的桥电路。驱动器电路120A具备驱动A相电磁线圈31a的A相驱动部121、和驱动B相电磁线圈31b的B相驱动部122。

其中，在驱动A相电磁线圈31a以及B相电磁线圈31b时，PWM控制部110与位置检测部130接收来自A相位置检测传感器40a以及B相位置检测传感器40b的传感器输出。两个位置检测传感器40a、40b通过来自控制部100的指令而被驱动。

A2-1.PWM控制：

图7是表示PWM控制部110的内部构成与动作的说明图。PWM控制部110具备基本时钟生成电路510、1/N分频器520、PWM部530、和正反方向指示值寄存器540。另外，PWM控制部110具备两个乘法器550、552、编码部560、562、AD变换部570、572、电压指令值寄存器580、和励磁区间设定部590。

基本时钟生成电路510是产生具有规定频率的时钟信号PCL的电路，例如由PLL电路构成。1/N分频器520产生具有该时钟信号PCL的1/N的频率的时钟信号SDC。N的值由CPU200预先设定为规定的一定值。

PWM部530从乘法器550、552接收乘算值Ma、Mb，从正反方向指示值寄存器540接收正反方向指示值RI。另外，PWM部530从编码部560、562接收正负符号信号Pa、Pb，从励磁区间设定部590接收被供给的励磁区间信号Ea、Eb。

PWM部530根据时钟信号PCL、SDC、乘算值Ma、Mb、正反方向指示值RI、正负符号信号Pa、Pb、励磁区间信号Ea、Eb，生成交流驱动信号DRVA1、DRVA2、DRVB1、DRVB2。其中，驱动信号DRVA1、DRVA2是A相用的驱动信号，驱动信号DRVA3、DRVA4是B相用的驱动信号。这些驱动信号DRVA1、DRVA2、DRVB1、DRVB2的生成动作将在后面叙述。

在正反方向指示值寄存器540内，由CPU200设定表示动子20的移动方向的值RI。其中，在本实施例中，当正反方向指示值RI为L电平时，动子20向图1的纸面右侧的方向移动，当为H电平时，向其相反方向移动。以后，将正反方向指示值RI为L电平时的移动称为“正方向移动”，将正反方向指示值RI为H电平时的移动称为“反方向移动”。

向PWM部530供给的其他信号Ma、Mb、Pa、Pb、Ea、Eb如以下那样决定。其中，乘法器550、编码部560与AD变换部570是A相用的电路，乘法器552、编码部562与AD变换部572是B相用的电路。由于这些电路组的动作相同，所以以下主要对于A相用的电路的动作进行说明。

其中，在本说明书中，在将A相与B相统一指示的情况下，省略符号的末尾“a”“b”(表示A相与B相)。例如，在不需要区别A相与B相的乘算值Ma、Mb的情况下，将它们统称为“乘算值M”。对于其他的符号也同样。另外，以下将A相与B相的参数(后述的励磁区间等)设定为相同的值进行说明，但也可以将A相与B相的参数设定为相互不同的值。

A相位置检测传感器40a的输出SSA被供给到AD变换部570。其中，如在图3(B)中说明那样，该传感器输出SSA的范围例如从GND(接地电位)到VDD(电源电压)，其中位点(＝VDD/2)为输出波形的中位点(通过正弦波的原点的点)。

AD变换部570对该传感器输出SSA进行AD变换，生成传感器输出的数字值。AD变换部570的输出的范围例如为FFh～0h(语尾的“h”表示是16进制)，将正侧的中央值设为80h，将负侧的中央值设为7Fh，使各自对应于波形的中位点。

编码部560对AD变换后的传感器输出值的范围进行变换，并且，将传感器输出值的中位点的值设定为0。结果，由编码部560生成的传感器输出值Xa取正侧的规定范围(例如+127～0)与负侧的规定范围(例如0～-127)的值。其中，从编码部560供给到乘法器550中的是传感器输出值Xa的绝对值，其正负符号作为正负符号信号Pa被供给到PWM部530中。

电压指令值寄存器580储存由CPU200设定的电压指令值Ya。该电压指令值Ya与后述的励磁区间信号Ea一起，作为用于对直线电动机10设定施加电压的值发挥功能。电压指令值Ya典型地取0.0～1.0的值，但也可以设定比1.0大的值。不过，以下假定将电压指令值Ya取0.0～1.0的范围的值。

此时，在假设按照不设置非励磁区间而将整个区间设为励磁区间的方式设定了励磁区间信号Ea的情况下，Ya＝0意味着将施加电压设为零，Ya＝1.0意味着将施加电压设为最大值。乘法器550将从编码部560输出的传感器输出值Xa与电压指令值Ya相乘并使其整数化，将其乘算值Ma向PWM部530供给。

图7(B)～(E)表示了乘算值Ma取各种值的情况下的PWM部530的动作。这里，假设整个期间为励磁区间、没有非励磁区间。PWM部530是在时钟信号SDC的1个周期期间产生一个占空比为Ma/N的脉冲的电路。即，如图7(B)～(E)所示，随着乘算值Ma增加，驱动信号DRVA1、DRVA2的脉冲的占空比增加。

其中，第1驱动信号DRVA1是仅在传感器输出SSA为正时产生脉冲的信号，第2驱动信号DRVA2是仅在传感器输出SSA为负时产生脉冲的信号，但在图7(B)～(E)中将它们一并记载。另外，为了方便起见，将第2驱动信号DRVA2描绘为负侧的脉冲。

图8(A)～(D)是对传感器输出的波形与由PWM部530生成的驱动信号的波形的对应关系进行表示的说明图。图中，“Hiz”意味着高阻抗状态。A相用的驱动信号DRVA1、DRVA2通过原样利用了A相传感器输出SSA的模拟波形的PWM控制生成。B相用的驱动信号DRVB1、DRVB2也同样。因此，可以使用这些驱动信号，向A相电磁线圈31a与B相电磁线圈31b供给表示与传感器输出SSA、SSB的变化对应的电平变化的实效电压。

PWM部530还构成为仅在由励磁区间信号Ea、Eb表示的励磁区间输出驱动信号，在励磁区间以外的区间(非励磁区间)不输出驱动信号。图8(E)、(F)表示了根据励磁区间信号Ea、Eb设定了励磁区间EP与非励磁区间NEP的情况的驱动信号波形。

在励磁区间EP中，原样地产生图8(C)、(D)的驱动信号脉冲，在非励磁区间NEP中不产生驱动信号脉冲。这样，如果设定励磁区间EP与非励磁区间NEP，则由于在反电动势波形的中位点附近(即传感器输出的中位点附近)不对线圈施加电压，所以能进一步提高直线电动机10的驱动效率。

其中，优选将励磁区间EP设定为以反电动势波形(感应电压波形)的峰值为中心的对称的区间，优选将非励磁区间NEP设定为以反电动势波形的中位点(中心点)为中心的对称的区间。换言之，优选将励磁区间EP设定为以将通过永磁铁21的移动而在电磁线圈31中感应的感应电压的波形下极性发生反转的位置设为π相位点时的π/2相位点为中心的对称的区间。

另外，优选将非励磁区间NEP设定为以感应电压的波形的π相位点为中心的对称的区间。此外，在电流的相位相对于电压延迟的情况下，优选通过进行超前角控制，使电流波形的峰值与感应电压波形的峰值大致一致。

这里，如果如前述那样将电压指令值Ya设定为小于1的值，则乘算值Ma与电压指令值Ya成比例地变小。因此，也可以通过电压指令值Ya来调整执行的施加电压。

从上述的说明可知，在本实施例的直线电动机10中，能够利用电压指令值Ya、与励磁区间信号Ea两者来调整施加电压。这对于B相也是同样的。

此外，优选的施加电压、与电压指令值Ya以及励磁区间信号E的关系也可以预先作为表而储存在PWM控制部110内的存储器(省略图示)中。另外，在施加电压的调整中，也可以不需要利用电压指令值Ya、和励磁区间信号Ea两者，而仅利用任意一方。

图9是表示PWM部530(图7(A))的内部构成的一个例子的概略框图。PWM部530具备计数器531、532、EXOR电路533、534、和驱动波形形成部535、536。计数器531、EXOR电路533与驱动波形形成部535是A相用的电路，计数器532、EXOR电路534与驱动波形形成部536是B相用的电路。它们如以下那样动作。

图10是表示使动子20方向移动时的PWM部530的动作的时间图。在图10中图示了两个时钟信号PCL、SDC、正反方向指示值RI、励磁区间信号Ea、乘算值Ma、正负符号信号Pa、计数器531内的计数值CM1、计数器531的输出S1、和EXOR电路533的输出S2。另外，在图10中图示了驱动波形形成部535的输出信号DRVA1、DRVA2。

计数器531按时钟信号SDC的每1个期间，反复进行与时钟信号PCL同步将计数值CM1向下计数到0的动作。将计数值CM1的初始值设定为乘算值Ma。其中，在图10中为了方便起见，作为乘算值Ma还表示了负的值，但被计数器531使用的是其绝对值|Ma|。计数器531的输出S1在计数值CM1不为0的情况下被设定为H电平，如果计数值CM1为0，则下降为L电平。

EXOR电路533输出对正负符号信号Pa与正反方向指示值RI的异或进行表示的信号S2。如上述那样，在动子20正方向移动的情况下，正反方向指示值RI为L电平。因此，EXOR电路533的输出S2成为与正负符号信号Pa相同的信号。

驱动波形形成部535根据计数器531的输出S1、和EXOR电路533的输出S2，生成驱动信号DRVA1、DRVA2。即，将计数器531的输出S1中EXOR电路533的输出S2为L电平的期间的信号作为第1驱动信号DRVA1输出，将输出S2为H电平的期间的信号作为第2驱动信号DRVA2输出。

这里，在图10的右端部附近，励磁区间信号Ea下降为L电平，由此设定了非励磁区间NEP。因此，在该非励磁区间NEP中，不输出任何的驱动信号DRVA1、DRVA2，维持为高阻抗状态。

从上述的说明可知，计数器531作为基于乘算值Ma生成PWM信号的PWM信号生成电路发挥功能。另外，驱动波形形成部535作为对应于励磁区间信号Ea将PWM信号屏蔽的屏蔽电路发挥功能。

图11是表示使动子20反方向移动时的PWM部530的动作的时间图。如上述那样，在动子20反方向移动时，将正反方向指示值RI设定为H电平。结果，两个驱动信号DRVA1、DRVA2的波形和图10更换，动子20的移动方向反转。其中，PWM部530的B相用的电路532、534、536也同样地动作。

图12(A)～(C)是表示励磁区间设定部590的内部构成与动作的说明图。其中，在图12中图示了A相用的电路的构成与动作，对于B相用的电路的构成与动作，为了方便起见而省略了图示。励磁区间设定部590具有电子可变电阻器592、电压比较器594、596、和OR电路598。电子可变电阻器592的电阻值Rv由CPU200设定。

电子可变电阻器592的两端的电压V1、V2被赋予给电压比较器594、596的一方的输入端子。电压比较器594、596的另一方的输入端子被供给A相位置检测传感器40a的传感器输出SSA。电压比较器594、596的输出信号Sp、Sn被输入到OR电路598，OR电路598输出输出信号Ea。

图12(B)表示了励磁区间设定部590的动作。在图12(B)的上段图示了传感器输出SSA的输出波形的一个例子，在图12(B)的中段并列地图示了两个电压比较器594、596的输出信号的一个例子。另外，在图12(B)的下段图示了OR电路598的输出信号Ea的一个例子。

电子可变电阻器592的两端电压V1、V2通过调整电阻值Rv而被变更。具体而言，两端电压V1、V2被设定为与电压范围的中央值(＝VDD/2)的差量相等的值(图12(B)的上段)。

在传感器输出SSA比第1电压V1高的情况下，第1电压比较器594的输出Sp为H电平。另一方面，在传感器输出SSA比第2电压V2低的情况下，第2电压比较器596的输出Sn为H电平(图12(B)的中段)。而且，励磁区间信号Ea成为取了输出信号Sp、Sn的逻辑和的信号(图12(B)的下段)。

这样，励磁区间信号Ea能够作为表示励磁区间EP与非励磁区间NEP的信号而使用，励磁区间EP与非励磁区间NEP的设定能够通过CPU200进行的可变电阻值Rv的调整来执行。不过，励磁区间EP与非励磁区间NEP的设定功能也可以通过CPU200以外的其他电路实现。

其中，励磁区间设定部590的B相用的电路的构成与A相用的电路的构成相同。另外，B相用的电路中的动作除了B相位置检测传感器40b的传感器输出SSB被输入到电压比较器594、596，从OR电路598输出输出信号Eb这一点以外，与上述的A相用的电路相同。

图13(A)是表示A相用的编码部560的内部构成的概略框图。其中，由于B相用的编码部562的内部构成与A相用的编码部560的内部构成相同，所以省略其图示以及说明。编码部560具备绝对值变换部564。绝对值变换部564根据在AD变换部570(图7(A))中被变换为数字信号的传感器信号DSSA，生成传感器输出值Xa、与正负符号信号Pa。

图13(B)是表示编码部560的动作的时间图。在编码部560中，传感器输出值Xa与正负符号信号Pa的值如以下那样设定。其中，在B相用的编码部562中也是同样的。

(1a)在数字值DSSA为规定值(128)以上的情况下：

Xa＝DSSA-128

Pa＝0(表示传感器波形是正的范围)

(1b)在数字值DSSA小于规定值(128)的情况下：

Xa＝127-DSSA

Pa＝1(表示传感器波形是负的范围)

即，作为传感器输出值Xa，生成表示传感器输出SSA的变化的值。

图14(A)、(B)是表示驱动器电路120的构成的概略图。图14(A)表示了A相驱动部121的构成，图14(B)表示了B相驱动部122的构成。此外，以下对于图14(A)的A相驱动部121的构成进行说明，由于图14(B)的B相驱动部122的构成与A相驱动部121相同，所以省略其说明。

A相驱动部121具备构成H型桥电路的四个晶体管Tr1～Tr4、和二极管D1～D4。第1与第2晶体管Tr1、Tr2相互串联连接。第3与第4晶体管Tr3、Tr4也相互串联连接。第1和第2晶体管Tr1、Tr2、与第3和第4晶体管Tr3、Tr4在电源与地之间并联连接。

在第1与第2晶体管Tr1、Tr2的连接部、和第3与第4晶体管Tr3、Tr4的连接部之间连接了A相电磁线圈31a。各二极管D1～D4与各晶体管Tr1～Tr4的漏极和源极连接。

第1晶体管Tr1的栅极被供给第1驱动信号DRVA1的反转信号，第4晶体管Tr4的栅极被供给第1驱动信号DRVA1。另一方面，第2晶体管Tr2的栅极被供给第2驱动信号DRVA2，第3晶体管Tr3的栅极被供给第2驱动信号DRVA2的反转信号。

A相驱动部121在第1驱动信号DRVA1为H电平时，向A相电磁线圈31a供给电流IA1。另外，A相驱动部121在第2驱动信号DRVA2为H电平时，向A相电磁线圈31a供给向与电流IA1相反的方向流动的电流IA2。另一方面，B相驱动部122在第3驱动信号DRVB1为H电平时，向B相电磁线圈31b供给电流IB1。而且，B相驱动部122在第4驱动信号DRVB2为H电平时，向B相电磁线圈31b供给向与电流IB1相反的方向流动的电流IB2。

图15(A)～(D)是表示两个A相电磁线圈31a彼此以及两个B相电磁线圈31b彼此的连接构成的说明图。图15(A)、(B)分别表示了两个A相电磁线圈31a的并联连接以及两个B相电磁线圈31b的并联连接。图15(C)、(D)分别表示两个A相电磁线圈31a的串联连接以及两个B相电磁线圈31b的串联连接。这样，各相的电磁线圈31a、31b的连接可以是并联连接，也可以是串联连接。

根据本实施例的控制部100，对直线电动机10，执行使用了与2相的电磁线圈31a、31b对应设置的2相的位置检测传感器40a、40b的传感器输出的PWM控制。因此，能够实现直线电动机10的高效率的驱动。

A2-2.位置检测处理：

图16是表示位置检测部130的内部构成的概略框图。位置检测部130具备两个信号变换部611、612、A相正侧微分电路620、A相负侧微分电路630、脉冲计数部640、和运算部650。这里，如在图6中说明那样，位置检测部130分别从A相位置检测传感器40a以及B相位置检测传感器40b接收作为波形信号的传感器输出SSA、SSB。以后，将这些传感器输出SSA、SSB也分别称为“波形信号SSA、SSB”。

图17是对两个信号变换部611、612的功能进行说明用的概略图。在图17的上段图示了波形信号SSA、SSB的一个例子，在图17的下段并列地分别图示了与它们对应的A相编码器信号ESA的一个例子与B相编码器信号ESB的一个例子。

位置检测部130的两个信号变换部611、612分别根据2相的波形信号SSA、SSB，生成A相编码器信号ESA、和B相编码器信号ESB。A相编码器信号ESA与B相编码器信号ESB是分别从各相的波形信号SSA、SSB提取出了相位与振幅后的脉冲信号。两个信号变换部611、612将这些编码器信号ESA、ESB向A相正侧微分电路620与A相负侧微分电路630双方发送。

图18(A)～(C)是对A相正侧微分电路620的构成以及功能进行说明用的概略图。图18(A)表示了A相正侧微分电路620的内部构成。A相正侧微分电路620具备NOT元件621、和第1与第2AND元件622、623。NOT元件621接受A相编码器信号ESA的输入，输出其反转信号。对第1AND元件622而言，输入a侧被输入A相编码器信号ESA，输入b侧被输入NOT元件621的输出信号。

图18(B)表示了第1AND元件622的动作表。第1AND元件622在输入a侧被输入低信号(L)、输入b侧被输入高信号(H)时，输出高信号(H)。另外，第1AND元件622在其他的输入信号的组合时都输出低信号(L)。

这里，在第1AND元件622的输入b侧夹设有NOT元件621。因此，在第1AND元件622中，输入b侧被输入比输入a侧的信号稍延迟的信号。由此，第1AND元件622在A相编码器信号ESA的脉冲的上升沿的定时时输出高信号。

第2AND元件623(图18(A))被输入第1AND元件622的输出信号、和B相编码器信号ESB。第2AND元件623在B相编码器信号ESB为低、且第1AND元件622的输出信号为高时输出高信号。另外，第2AND元件623在B相编码器信号ESB为高时始终输出低信号。即，第2AND元件623根据B相编码器信号ESB的脉冲，来切换是否输出对从第1AND元件622输出的A相编码器信号ESA的脉冲的上升沿的定时进行表示的高信号。

图18(C)是表示A相正侧微分电路620的动作的说明图。在图18(C)中分别图示了动子20正方向移动时的两个编码器信号ESA、ESB的一个例子、和基于这两个编码器信号ESA、ESB生成的输出信号PU的一个例子。

这里，在直线电动机10中，当使动子20正方向移动时，B相编码器信号ESB的相位比A相编码器信号ESA的相位延迟电角π/2。因此，当动子20正方向移动时，在A相编码器信号ESA的脉冲的上升沿时B相编码器信号ESB始终为低。因此，A相正侧微分电路620在动子20正方向移动时，作为输出信号PU，输出对A相编码器信号ESA的脉冲的上升沿定时进行表示的高信号。

此外，在直线电动机10中，当动子20反方向移动时，A相编码器信号ESA的相位比B相编码器信号ESB的相位延迟电角π/2。因此，在A相编码器信号ESA的脉冲的上升沿时，B相编码器信号ESB始终为高。因此，在动子20反方向移动时，A相正侧微分电路620始终输出低信号。

图18(D)～(F)是对A相负侧微分电路630的构成进行说明用的概略图。图18(D)表示了A相负侧微分电路630的内部构成。A相负侧微分电路630具备NOT元件631、和第1与第2AND元件632、633。NOT元件631接受A相编码器信号ESA的输入，输出其反转信号。对第1AND元件632而言，输入a侧被输入A相编码器信号ESA，输入b侧被输入NOT元件621的输出信号。

图18(E)表示了第1AND元件632的动作表。在第1AND元件632中，当输入a侧被输入高信号、输入b侧被输入低信号时，输出高信号。另外，第1AND元件632在其他的输入信号的组合时都输出低信号。通过该构成，第1AND元件632在A相编码器信号ESA的脉冲的下降沿的定时输出高信号。

第2AND元件633(图18(D))被输入第1AND元件622的输出信号、和B相编码器信号ESB。第2AND元件633在B相编码器信号ESB为低、且第1AND元件632的输出信号为高时，输出高信号。另外，第2AND元件633在B相编码器信号ESB为高时始终输出低信号。即，第2AND元件633根据B相编码器信号ESB，来切换是否输出对从第1AND元件632输出的A相编码器信号ESA的脉冲的下沿降的定时进行表示的高信号。

图18(F)是表示A相正侧微分电路620的动作的说明图。在图18(F)中分别图示了动子20反方向移动时的两个编码器信号ESA、ESB的一个例子、和基于这两个编码器信号ESA、ESB生成的输出信号PD的一个例子。

如图18(F)所示，当动子20反方向移动时，在A相编码器信号ESA的脉冲的上升沿时，B相编码器信号ESB始终为低。因此，A相正侧微分电路630在动子20反方向移动时，作为输出信号PD，输出对A相编码器信号ESA的脉冲的下降沿定时进行表示的高信号。此外，当动子20正方向移动时，由于在A相编码器信号ESA的脉冲的下降沿时B相编码器信号ESB始终为高，所以A相负侧微分电路630始终输出低信号。

脉冲计数部640(图16)从A相正侧微分电路620与A相负侧微分电路630分别接收输出信号PU、PD。脉冲计数部640在接收到输出信号PU中的高信号时，将作为变量的计数值N加一(N＝N+1)。另外，脉冲计数部640将作为表示动子20的移动方向的标识(flag)的变量D设定为“0”(D＝0)。

另一方面，脉冲计数部640在接收到输出信号PD中的高信号时将计数值N减一(N＝N-1)。另外，脉冲计数部640将变量D设定为“1”(D＝1)。其中，脉冲计数器部640可以根据来自复位信号输出部641的指令将计数值N初始化。

图19(A)、(B)分别是表示上述的各信号SSA、SSB、ESA、ESB、PU、PD、计数值N的变化的一个例子的时间图。图19(A)是动子20正方向移动时的时间图，图19(B)是动子20反方向移动时的时间图。

这样，在位置检测部130(图16)中，每当检测出基于传感器输出SSA、SSB而生成的脉冲信号PU、PD中的脉冲的上升沿/下降沿时便变更计数值N。即，计数值N对应于动子20相对于定子30的位置的变化，其值变化。在位置检测部130中，使用该计数值N、和传感器输出SSA、SSB，在运算部650中计算出动子20的位置坐标。

在运算部650中，执行以下的运算式(A)，计算出动子20的位置坐标。

Lx＝(2π·N+rad(SSA，SSB，D))·L_2π+L_offset ...(A)

Lx：表示动子20的位置的坐标值

N：计数值

rad(SSA，SSB，D)：基于波形信号SSA、SSB与变量D，输出相对于波形信号SSA的值的弧度的函数

L_2π：表示相对于电角2π的动子20的移动距离的值(距离值)

L_offset：动子20的偏移(offset)距离值

运算部650具备2π乘法器651、两个L_2π乘法器652、653、rad函数部654、加法器655、和L_offset储存部656。2π乘法器651从脉冲计数部640接收计数值N，对计数值N乘以2π并将其输出(2π·N)。第1L_2π乘法器652对2π乘法器651的输出值乘以L_2π并将其输出(2π·N·L_2π)。rad函数部654接收两个波形信号SSA、SSB，并且从脉冲计数部640接收变量D。然后，基于这些波形信号SSA、SSB与变量D，输出相对于波形信号SSA的值的弧度。

这里，由于波形信号SSA为大致正弦波状的信号，所以除了在其值为最大或者最小时以外，作为相对于波形信号SSA的值的弧度，能够获得两个值r1、r2(r1＜r2)作为rad函数部654的输出值的候补。此时，rad函数部654在动子20正方向移动时(变量D的值为0时)，当波形信号SSB的值为负时，输出r1作为输出值，当波形信号SSB的值为正时，输出r2作为输出值。另外，rad函数部654在动子20反方向移动时(变量D的值为1时)，当波形信号SSB的值为正时输出r1作为输出值，当波形信号SSB的值为正时，输出r2作为输出值。

第2L_2π乘法器653输出对rad函数部654的输出值乘以L_2π后的值(rad(SSA，SSB，D)·L_2π)。加法器655将第1与第2L_2π乘法器652、653各自的输出值加法运算并输出(2π·N·L_2π+rad(SSA，SSB，D)·L_2π)。加法器655将第1与第2L_2π乘法器652、653各自的输出值、和作为储存在L_offset储存部656中的值的L_offset加法运算并输出。运算部650将加法器655的输出值作为动子20的坐标值Lx而输出。

位置检测部130向控制部100、CPU200发送作为检测结果的坐标值Lx。控制部100基于该检测结果，执行动子20的位置控制。这样，根据本实施例的控制部100，即使在省略了解算装置等编码器的情况下，位置检测部130也基于2相的位置检测传感器40a、40b的传感器输出SSA、SSB检测出动子20的位置。因此，能够进行动子20的准确的位置控制，可实现精度更高的直线电动机10的驱动控制。

A3.第1实施例的其他构成例1：

图20(A)、(B)是表示第1实施例的其他构成例的直线电动机10A的构成的概略图。图20(A)、(B)除了取代磁铁列21l而设有永磁铁21的排列间距不同的磁铁列21lA这一点以外，与图1(A)、(B)大致相同。

在该构成例的直线电动机10A的磁铁列21lA中，永磁铁21以第1实施例的直线电动机10的磁铁列21l中的永磁铁21的排列间距的大致1/2的排列间距排列。即，磁铁列21lA中的永磁铁21的排列间距与电磁线圈31的排列间距大致相等。

图21(A)～(D)是对直线电动机10A中的电流的控制、和与该控制对应的动子20的移动进行说明用的说明图。图21(A)～(D)除了磁铁列21l的构成不同这一点、和向各相的电磁线圈31a、31b供给的电流的朝向不同这一点以外，与图2(A)～(D)大致相同。

在该构成例的直线电动机10A中，当磁铁列21lA中的N极彼此的边界位于第1与第2A相电磁线圈31a的位置时，第1与第2A相电磁线圈31a中流动相同朝向的电流(图21(A)、(C))。即，此时当沿着动子20的移动方向观察时，在第1与第2A相电磁线圈31a中流动右旋的电流。这在磁铁列21lA中的N极彼此的边界位于第1与第2B相电磁线圈3b的位置时也同样(图21(B)、(D))。

这样，根据该构成例的直线电动机10A，能够通过比上述第1实施例的直线电动机10简单的电流的控制，控制其驱动。

A4.第1实施例的其他构成例2：

图22(A)～(E)是作为第1实施例的其他构成例，用于对改变了直线电动机10中的线圈后轭33的构成的变形例进行说明的概略图。在图22(A)～(E)中分别图示了具有不同构成的线圈后轭33a～33e。

图22(A)除了取代线圈后轭33而设有线圈后轭33a这一点以外，与图1(B)大致相同。该构成例的线圈后轭33a是省略了上述第1实施例的线圈后轭33的一部分的构成，没有被覆电磁线圈31的外周整体。

图22(B)除了取代线圈后轭33a而设有线圈后轭33b这一点、和壳体35的形状不同这一点以外，与图22(A)大致相同。该构成例的线圈后轭33a具有收容电磁线圈31的大致四方筒形状。另外，在该构成例中，壳体35也匹配于线圈后轭33a的形状而构成为大致四方筒形状。

图22(C)除了取代线圈后轭33b而设有线圈后轭33c这一点以外，与图22(B)大致相同。该构成例的线圈后轭33c具有省略了图22(B)的线圈后轭33b的角部的构成。即，线圈后轭33c具有按壳体35的四个内壁面被分离配置的构成。

图22(D)除了取代线圈后轭33c而设有线圈后轭33d这一点以外，与图22(B)大致相同。该构成例的线圈后轭33d具有省略了图22(C)的线圈后轭33c中相互对置的1组线圈后轭的构成。即，线圈后轭33d具有在壳体35的相互对置的1组内壁面上分离配置的构成。

这样，即使是图22(A)～(D)中所示的线圈后轭33a～33d那样的构成，与没有设置线圈后轭33a～33d的情况相比，也能提高电磁线圈31的磁效率。因此，可提高直线电动机10的驱动效率。不过，由于电磁线圈31的外周表面的整体被线圈后轭33覆盖的第1实施例的构成例能够更加提高电磁线圈31的磁效率，所以优选。

图22(E)是表示作为其他构成例的线圈后轭33e的构成的概略图。图22(E)是将线圈后轭33e向外周方向展开的展开图。该线圈后轭33e与上述第1实施例中的线圈后轭33同样地构成为将电磁线圈31的外周表面的整体覆盖的大致圆筒形状。

在线圈后轭33e上，遍及线圈后轭33e的圆周方向(纸面上下方向)同样地排列有沿线圈后轭33e的中心轴向(纸面左右方向)延伸的多个并列的狭缝33s。即，在线圈后轭33e上形成有沿着动子20的移动方向的多个狭缝33s。

如果使用如此形成有狭缝33s的线圈后轭33e，则能够使因电磁线圈31或动子20引起的磁场的变化而在线圈后轭33e上产生的涡电流按狭缝33s之间的每个区域分散。因此，如果将该线圈后轭33e应用于直线电动机10，则能够降低直线电动机10中的涡电流损失，可提高直线电动机10的驱动效率。

A5.第1实施例的其他构成例3：

图23是表示第1实施例的其他构成例的直线电动机10B的构成的概略图。图23除了在磁铁列21lB的永磁铁21彼此之间追加了磁铁磁轭24这一点以外，与图1(A)大致相同。在该构成例的直线电动机10B中，由于在永磁铁21彼此之间夹设有磁铁磁轭24，所以能够使构成磁铁列21lB时的接合工序容易化。不过，在该构成例中，有可能导致永磁铁21彼此的边界处的磁通量密度降低，使得位置检测传感器40对磁通量的变化的检测精度降低。因此，在该方面，优选采用第1实施例的直线电动机10的磁铁列21l的构成。

B.第2实施例：

B1.直线电动机的构成：

图24(A)、(B)是表示作为本发明的第2实施例的直线电动机10C的构成的概略图。图24(A)、(B)除了设有C相电磁线圈31c和C相位置检测传感器40c这一点以外，与图1(A)、(B)大致相同。在该直线电动机10C的定子30上，串联排列有2组3相的电磁线圈31a、31b、31c。另外，在直线电动机10C的定子30上，在纸面左侧的3相的电磁线圈31a、31b、31c各自的外周配置有与各相对应的位置检测传感器40a、40b、40c。

B2.直线电动机的控制：

图25是表示控制第2实施例的直线电动机10C的控制部100C的构成的框图。图25除了对PWM控制部110C追加了C相驱动控制部113、和C相驱动部123，并取代位置检测部130而设有位置检测部130C这一点，和在直线电动机10C中追加了C相电磁线圈31c与C相位置检测传感器40c这一点以外，与图6大致相同。第2实施例的直线电动机10C通过该控制部100C，进行PWM控制，并且执行动子20的位置检测。

B2-1.PWM控制：

在第2实施例的控制部100C中，PWM控制部110C具有A相驱动控制部111、B相驱动控制部112和C相驱动控制部113。另外，驱动器电路120C包含用于驱动各相的电磁线圈31a、31b、31c的A相驱动部121、B相驱动部122、C相驱动部123。

图26是表示第2实施例中的驱动器电路120C的构成的概略框图。该驱动器电路120C是将A相驱动部121、B相驱动部122与C相驱动部123的功能一体化后的、用于驱动3相的电磁线圈31a、31b、31c的三相桥电路。驱动器电路120C具备6个晶体管Tr1～Tr6、6个二极管D1～D6、和三个电平转换器1201～1203。

这里，3相的电磁线圈31a、31b、31c各自一方的端子彼此以Y结线连接。而且，A相电磁线圈31a的另一方的端子连接在串联连接的第1与第2晶体管Tr1、Tr2之间，B相电磁线圈31b的另一方的端子连接在串联连接的第3与第4晶体管Tr3、Tr4之间。另外，C相电磁线圈31c的另一方的端子连接在串联连接的第5与第6的晶体管Tr5、Tr6之间。

其中，6个二极管D1～D6分别与第1至第6晶体管Tr1～Tr6的漏极和源极连接。另外，三个电平转换器1201～1203分别与第1晶体管Tr1、第3晶体管Tr3、第5晶体管Tr5的栅极连接。各电平转换器1201～1203对各晶体管Tr1、Tr3、Tr5被输入的驱动信号的电平进行调整。

第1与第2晶体管Tr1、Tr2的栅极分别被供给A相电磁线圈31a用的第1与第2驱动信号DRVA1、DRVA2。第3与第4晶体管Tr3、Tr4的栅极分别被供给B相电磁线圈31b用的第1与第2驱动信号DRVB1、DRVB2。第5与第6的晶体管Tr5、Tr6的栅极分别被供给C相电磁线圈31c用的第1与第2驱动信号DRVC1、DRVC2。其中，第1、第3与第5晶体管Tr1、Tr3、Tr5分别被输入驱动信号DRVA1、DRVB1、DRVC1的反转信号。

控制部100C(图25)在PWM控制部110C中，基于来自各相的位置检测传感器40a、40b、40c的输出信号，生成各相的驱动信号DRVA1、DRVA2、DRVB1、DRVB2、DRVC1、DRVC2。然后，驱动器电路120C分别根据这些驱动信号DRVA1、DRVA2、DRVB1、DRVB2、DRVC1、DRVC2，向各相的电磁线圈31a、31b、31c供给驱动电流。

这样，在第2实施例的直线电动机10C中，基于各相的位置检测传感器40a、40b、40c输出的各相的3相的波形信号，驱动各相的电磁线圈31a、31b、31c。因此，与第1实施例的2相的直线电动机10相比，能够进行精度更高的驱动控制。

B2-2.位置检测处理：

图27是表示第2实施例中的位置检测部130C的内部构成的概略框图。图27除了追加C相波形信号SSC和三相二相变换部660这一点、取代A相的微分电路620、630而设有α相的微分电路620C、630C这一点、取代rad函数部654而设有rad函数部654C这一点、以及表示所发送的信号的符号不同这一点以外，与图16大致相同。

位置检测部130C使用作为3相的位置检测传感器40a、40b、40c的输出信号的3相的波形信号SSA、SSB、SSC，执行动子20的位置检测。具体而言，位置检测部130C将与电磁线圈31的各相对应的3相的波形信号SSA、SSB、SSC变换为与磁铁列21l中的永磁铁21的边界位置对应的2相的波形信号Sα、Sβ，来检测动子20的位置。三相二相变换部660执行将该3相的波形信号SSA、SSB、SSC向2相的波形信号Sα、Sβ变换的处理(三相二相变换处理)。

图28、图29是对三相二相变换部660执行的三相二相变换处理的一个例子进行说明用的说明图。在图28的上段，分别用实线、点划线、双点划线图示了3相的位置检测传感器40a、40b、40c分别输出的信号波形SSA、SSB、SSC。另外，在图28的下段，分别用实线与点划线图示了从上述的3相的波形信号SSA、SSB、SSC基于使用了变换行列的下述变换式(1)而得到的2相的波形信号Sα、Sβ。在图29中表示了相对于3相的位置检测传感器40a、40b、40c的输出值a、b、c，将基于下述的变换式(1)而得到的两个值α、β汇总的表。

[数学式1]

a＝cos(ω·t)

b = \cos (ω \cdot t - \frac{2 π}{3})

c = \cos (ω \cdot t - \frac{4 π}{3}) \cdot \cdot \cdot (1)

[\begin{matrix} α \\ β \end{matrix}] = 2 / 3 [\begin{matrix} 1 & - 1 / 2 & - 1 / 2 \\ 0 & \sqrt{3} / 2 & - \sqrt{3} / 2 \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}]

这样，可通过使用变换式(1)，将与电磁线圈31的各相对应的3相的波形信号SSA、SSB、SSC变换为与磁铁列21l中的永磁铁21彼此的边界位置对应的2相(α相与β相)的波形信号Sα、Sβ。三相二相变换部660生成的2相的波形信号Sα、Sβ被发送给两个信号变换部611、612和运算部650的rad函数部654C(图27)。

图30是对两个信号变换部611、612执行的2相的编码器信号ESα、ESβ的生成处理进行说明用的说明图。在图30的上段，图示了图28的下段所表示的2相的波形信号Sα、Sβ。另外，在图30的下段，将α相编码器信号ESα与β相编码器信号ESβ并列图示。

第1与第2信号变换部611、612分别具有与第1实施例中说明的同样的功能，从2相的波形信号Sα、Sβ生成α相编码器信号ESα和β相编码器信号ESβ。即，α相编码器信号ESα与β相编码器信号ESβ是提取出2相的波形信号Sα、Sβ的相位与振幅后的脉冲信号。

α相正侧微分电路620C与α相负侧微分电路630C(图27)分别具有与在第1实施例中说明的A相正侧微分电路620和A相负侧微分电路630同样的构成(图18)。这些微分电路620C、630C都接收2相的编码器信号ESα、ESβ。而且，α相正侧微分电路620C在动子20正方向移动时，输出对α相编码器信号ESα中的脉冲的上升沿的定时进行表示的脉冲信号PU。另外，α相负侧微分电路630C在动子20反方向移动时，输出对α相编码器信号ESα中的脉冲的下降沿的定时进行表示的脉冲信号PD。

脉冲计数部640(图27)接收来自两个微分电路620C、630C的输出信号PU、PD。而且，脉冲计数部640与在第1实施例中说明的情况同样，根据这些输出信号PU、PD中的脉冲来执行计数值N的加一处理或者减一处理，并且执行变量D的设定处理。

图31(A)、(B)分别是表示上述的各信号Sα、Sβ、ESα、ESβ、PU、PD、和计数值N的变化的一个例子的时间图。图31(A)、(B)除了表示信号名的符号不同以外，与图19(A)、(B)大致相同。这样，在该第2实施例中，也与计数值N根据波形信号SSA的相位而变化的第1实施例的情况同样，计数值N对应于由三相二相变换部660生成的波形信号Sα的相位而变化。

运算部650(图27)基于脉冲计数器部640输出的计数器值N和变量D、2相的波形信号Sα、Sβ，计算出动子20的位置坐标Lx。其中，rad函数部654C具有与第1实施例的rad函数部654相同的功能，基于两个波形信号Sα、Sβ与变量D，输出相对于波形信号Sα的值的弧度。

这样，第2实施例的位置检测部130C能够在通过三相二相变换部660将3相的波形信号SSA、SSB、SSC变换为2相的波形信号Sα、Sβ的基础上，执行与在第1实施例中说明的运算相同的运算，来检测动子20的位置。但是，如果是第1实施例的位置检测部130，则由于不执行三相二相变换处理，所以能够进行比该第2实施例的位置检测部130C更正确的位置控制。

C.变形例：

此外，本发明并不限定于上述的实施例及实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施，例如也能够进行下面那样的变形。

C1.变形例1：

在上述实施例中，直线电动机10、10A、10B、10C具备2相或者3相的电磁线圈31、和2相或者3相的位置检测传感器40。但是，直线电动机也可以具备更多相的电磁线圈31、和与电磁线圈31的各相对应的多个位置检测传感器40。

C2.变形例2：

在上述第1实施例中，各相的位置检测传感器40a、40b分别在第1A相电磁线圈31a或者第1B相电磁线圈31b的外周，被配置在它们的卷绕宽度的中央的位置。但是，各相的位置检测传感器40a、40b也可以配置在其他的位置。各相的位置检测传感器40a、40b只要配置在能够检测沿着与永磁铁21的排列方向垂直的方向以放射状延伸的磁通量，在磁铁列21l移动时，能够输出与对应的相的电磁线圈31中产生的反向感应电压的波形的相位相等的相位的多相信号波形的位置即可。

C3.变形例3：

在上述第2实施例中，控制部100C将3相的位置检测传感器40a、40b、40c输出的3相的信号变换为2相的信号，执行了动子20的位置检测。但是，控制部100C也可以在直线电动机10C中取得2相的位置检测传感器40a、40b的输出信号，基于该2相的输出信号计算出3相的信号。然后，基于该3相的信号，驱动3相的电磁线圈31a、31b、31c。

C4.变形例4：

在上述第1实施例中，控制部100也可以与第2实施例的控制部100C同样地具有位置检测部130。该情况下，位置检测部130能够使用2相的位置检测传感器40a、40b输出的2相的波形信号，检测出动子20的位置。

C5.变形例5：

在上述实施例中，直线电动机10被控制部100的PWM控制驱动。但是，直线电动机10也可以通过其他方式的控制方法进行驱动。

Claims

1.一种直线电动机，其特征在于，具备：

动子部，其具有多个永磁铁按照相同的极彼此相互对置的方式直线排列的磁铁列，通过电磁力沿着上述磁铁列的排列方向移动；

定子部，其具有沿着上述动子部的移动方向排列、接受每一相为不同相位的驱动电流的供给的多相的电磁线圈；和

多个磁检测元件，为了控制上述动子部的移动而检测与上述磁铁列的移动相伴的磁通量的变化；

上述多个磁检测元件与上述多相的电磁线圈的相对应设置，通过在上述多相的电磁线圈的外周侧沿着上述动子部的移动方向排列，来检测在上述磁铁列的上述永磁铁彼此的边界处沿着与上述永磁铁的排列方向垂直的方向以放射状延伸的磁通量，在上述磁铁列移动时，输出与在上述多相的电磁线圈中分别产生的反向感应电压的波形的相位相等的相位的多相的信号波形。

2.根据权利要求1所述的直线电动机，其特征在于，

还具备控制部，所述控制部基于多个磁检测元件输出的至少2相的输出信号，控制上述直线电动机的驱动信号，并且为了控制上述动子部的位置而检测上述动子部的位置。

3.根据权利要求2所述的直线电动机，其特征在于，

上述多相的电磁线圈为3相的电磁线圈，

上述多个磁检测元件输出与上述3相的电磁线圈对应的3相的信号波形，

上述控制部将上述3相的信号波形变换为与上述磁铁列中的上述永磁铁彼此的边界的位置对应的2相的信号波形，基于上述2相的信号波形检测上述动子部的位置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的直线电动机，其特征在于，

在上述多个磁检测元件与上述多相的电磁线圈之间配置有后轭，

在上述后轭上形成有沿着上述动子部的移动方向的多个狭缝。