CN102549912B

CN102549912B - 线性电动机的驱动系统及控制方法

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Publication number: CN102549912B
Application number: CN201080042900.2A
Authority: CN
Inventors: 野村祐树
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: WO2011040216A1; DE112010003861T5; CN102549912A; JP5421709B2; US20120187873A1; US8653766B2; JP2011078196A

Abstract

本发明提供一种线性电动机的驱动系统及控制方法，在定子被分散配置的线性电动机中，在防止动子的不必要的速度变动来顺畅地驱动动子的情况下进行位置控制。驱动装置算出来自控制装置的位置指令与由对应的定子的位置传感器检测出的位置间的偏差，进行基于该偏差和位置增益算出在动子的速度控制中使用的速度指令的位置控制，当动子进入到由对应的定子的位置传感器检测出位置的范围内的、磁铁部的至少一部分磁铁与该定子的线圈对置的控制范围时，将动子的运动速度作为速度指令来对偏差进行逆运算，并根据偏差和位置指令来对动子的位置进行逆运算，将算出的位置作为进入控制范围时的动子的位置，对由位置传感器检测出的位置进行修正来进行位置控制。

Description

线性电动机的驱动系统及控制方法

技术领域

本发明涉及在搬送装置的台车的驱动等中使用的线性电动机，特别是涉及线性电动机的定子被分散配置的线性电动机的驱动系统及线性电动机的控制方法。

背景技术

在部件或工件等的搬送等中使用的线性电动机，一般采用动子在1个定子上移动的构造。但是，若搬送路径变长，则会产生设备成本增加等问题，因此提出了使定子分散地配置的方法。在这样分散配置(非连续配置)的定子中，例如，专利文献1中公开了下述线性电动机的速度变动降低方法，即，掌握二次侧台车的位置与加速度的关系，即使采用以开环进行驱动的地上一次侧分散配置方式也不会产生速度不稳定。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开2004-80881号公报

发明内容

(发明所要解决的课题)

可是，在分散配置的定子中，与在1个定子上对1个动子进行控制的情况不同，需要进行考虑了多个定子、多个动子相互之间的关联性等的动子的位置控制。

然而，在专利文献1所公开的技术中，在动子与定子对置的区间使动子加速或减速，而在动子不与定子对置的区间使动子以惯性力行进。即，该技术并不是始终对动子进行控制，而且也未对行进中的动子的位置进行反馈来加以控制。另外，由于在与定子对置的区间对动子进行再加速，而在不与定子对置的区间对动子进行减速，所以产生速度变动。

本发明鉴于以上情况而实现，其目的在于，提供一种能够在定子被分散配置的线性电动机中防止动子的不必要的速度变动，从而能够顺畅地进行位置控制的线性电动机的驱动系统及控制方法。

(为解决课题的方法)

为了解决上述课题，技术方案1所述的发明的特征在于，具备：线性电动机，其具有动子和多个定子，所述动子具有标尺部和排列了多个磁铁的磁铁部，所述多个定子分别具有线圈和位置传感器，该位置传感器根据所述标尺部检测所述磁铁所排列的运动方向上的所述动子的位置，所述动子在所述磁铁所排列的运动方向上运动；和多个驱动装置，分别控制对应的所述定子的线圈中流动的电流，所述多个定子排列在所述运动方向上，相邻的所述定子的线圈间的距离在所述磁铁部的所述运动方向的长度以下，相邻的所述定子的所述位置传感器间的距离在所述标尺部的长度以下，所述驱动装置具备：位置控制单元，其算出来自控制装置的位置指令与由对应的所述定子的所述位置传感器检测出的位置之间的偏差，进行基于该偏差和位置增益来算出在所述动子的速度控制中使用的速度指令的位置控制；和逆运算单元，其在所述动子进入到由对应的所述定子的所述位置传感器检测出位置的范围内的、所述磁铁部的至少一部分磁铁与该定子的线圈对置的控制范围内时，将所述动子的运动速度作为所述速度指令来对所述偏差进行逆运算，并基于该偏差和所述位置指令来对所述动子的位置进行逆运算，所述位置控制单元将由所述逆运算单元算出的位置作为进入到所述控制范围内时的所述动子的位置，对由所述位置传感器检测出的位置进行修正来进行所述位置控制。

技术方案5所述的发明是一种线性电动机的控制方法，其特征在于，所述线性电动机具有动子和多个定子，所述动子具有标尺部和排列了多个磁铁的磁铁部，所述多个定子分别具有线圈和位置传感器，该位置传感器根据所述标尺部检测所述磁铁所排列的运动方向上的所述动子的位置，所述动子在所述磁铁所排列的运动方向上运动，所述多个定子排列在所述运动方向上，相邻的所述定子的线圈间的距离在所述磁铁部的所述运动方向的长度以下，相邻的所述定子的所述位置传感器间的距离在所述标尺部的长度以下，在所述动子进入到由所述定子的所述位置传感器检测出位置的范围内的、所述磁铁部的至少一部分磁铁与该定子的线圈对置的控制范围内时，在所述动子的运动速度上乘以位置增益来对偏差进行逆运算，并从来自控制装置的位置指令中减去该偏差来对所述动子的位置进行逆运算，将所述逆运算出的位置作为进入到所述控制范围内时的所述动子的位置，对由所述位置传感器检测出的位置进行修正，进行所述动子的位置的反馈控制。

(发明效果)

根据本发明，能够防止动子跨越多个定子之间行进时动子的速度不必要地变动，从而能够在顺畅地驱动动子的同时进行动子的位置控制。

附图说明

图1是表示一实施方式所涉及的分散配置线性电动机的驱动系统的概略结构的模块图。

图2是示意性表示图1的分散配置线性电动机的定子及动子的一例的立体图。

图3是表示图1的定子的排列的一例的俯视图。

图4是示意性表示图1的定子和动子的关系的一例的侧视图。

图5是表示图1的电动机驱动装置的结构的一例的模块图。

图6是表示构成图1的位置检测装置的两组全桥结构的磁力传感器的图(图中(A)是表示磁力传感器的强磁性薄膜金属的形状的俯视图，图中(B)是等效电路图)。

图7是表示从图6的磁力传感器输出的正弦波状信号及余弦波状信号的曲线图。

图8是表示动子跨越定子之间行进的情形的一例的示意图。

图9是表示图5的电动机驱动装置的控制器的处理例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的最佳方式。

首先，基于附图说明本实施方式涉及的分散配置线性电动机的驱动系统的概略结构及功能。

图1至图4是表示本实施方式涉及的分散配置线性电动机的驱动系统的结构的概略图。图5是表示图1的电动机驱动装置的结构的一例的模块图。

如图1所示，分散配置线性电动机的驱动系统具备：对部件或工件等进行搬送的分散配置线性电动机1；对分散配置线性电动机1进行控制的多个电动机驱动装置40(40A、40B、40C)；和对电动机驱动装置(驱动器)40(40A、40B、40C)进行控制的上位控制器50。

分散配置线性电动机1具有多个定子10(10A、10B、10C)。另外，分散配置线性电动机1还具有通过与定子10之间的磁力作用而相对于定子10进行相对运动的动子20。另外，分散配置线性电动机1还具有在定子10A、10B及10C的每一个中设置的多个位置检测装置30。各位置检测装置30对动子20相对于定子的相对位置进行检测。另外，分散配置线性电动机1还具有分别在定子10A、10B及10C中设置的位置信息切换器35。各位置信息切换器35对来自所设置的定子的多个位置检测装置30的信号进行切换。并且，分散配置线性电动机1中，定子10A、10B、10C沿搬送方向以规定间隔分离排列。其中，分散配置线性电动机1是扁平型线性电动机的一例。

上位控制器50与电动机驱动装置40A、40B及40C分别通过控制线51连接。电动机驱动装置40A、40B及40C与分别对应的位置信息切换器35通过编码器线缆52连接。位置信息切换器35与定子10A、10B或10C中设置的位置检测装置30通过编码器线缆52连接。电动机驱动装置40A与定子10A、电动机驱动装置40B与定子10B、电动机驱动装置40C与定子10C，分别通过动力线缆53连接。

此外，动子20被未图示的引导装置沿规定轨道引导，而且，定子10与动子20之间的间隙被维持。

如图2及图4所示，定子10(10A、10B)具备：被供给3相交流电流而与动子20之间产生磁力作用的线圈11；和卷绕了线圈11的凸极12。线圈11包括U相用的线圈11a、V相用的线圈11b及W相用的线圈11c这3种。凸极12对应于线圈11a、11b、11c而包括U相用的凸极12a、V相用的凸极12b、W相用的凸极12c这3种。并且，这些线圈11a、11b、11c及凸极12a、12b、12c，按U相、V相、W相的顺序，形成在定子10和动子20相对运动的方向上周期性排列的周期构造。即，作为运动方向的一例，在相对运动的方向即定子10的纵长方向上，线圈11及凸极12形成了U相·V相·W相的周期构造。

此外，包含凸极12的定子10的电磁铁的芯部由硅钢等磁滞损耗少的磁性材料构成，如图2所示，芯部形成有在定子10的宽度方向上延伸并向与动子20对置的一侧突出的凸极12，该凸极12在定子10的纵长方向上排列成梳齿状。

另外，动子20如图2所示，具备载置部件或工件等的台板21和在台板21的下表面设置的驱动用的驱动用磁体22，作为部件或工件等的搬运器发挥功能。

驱动用磁体22如图4所示，具备：与定子10对置的一侧的极为N极的N极磁铁22a、和与定子10对置的一侧的极为S极的S极磁铁22b。并且，形成下述周期构造，即，按照N极、S极的顺序，N极磁铁22a与S极磁铁22b交替地在定子10与动子20相对运动的方向上周期性排列的周期构造。即，动子20在定子10的纵长方向上具有N极·S极的周期构造。其中，驱动用磁体22是磁铁部及标尺部的一例。

另外，根据定子10的各线圈11a、11b、11c中流动的3相交流的电流的流向或强度产生移动磁场，凸极12a、12b、12c与N极磁铁22a及S极磁铁22b产生磁力作用，在定子10的纵长方向上产生定子10与动子20的相对运动。即，定子10与动子20相互产生磁力作用，动子20在定子10的纵长方向上进行相对运动。

位置检测装置30(30L、30R)如图4所示具备：对磁力进行检测的磁力传感器31；和位置检测电路32，将来自磁力传感器31的信号，变换为用于对位置进行特定来加以检测的信号。其中，位置检测器30是位置传感器的一例。

位置检测装置30如图1或图3等所示，排列在位于定子10的纵长方向的两端处的凸极12的外侧，并且，配置在定子10的宽度方向的中央。并且，按照磁力传感器31面向定子10的与动子20对置的一侧的方式设置。位置检测装置30的设置位置只要在定子10的纵长方向上隔开间隙设置，不易受到线圈11的影响的位置即可。另外，如图4所示，定子10A的位置检测装置30R设置在图中右端的线圈11c的外侧，定子10B的位置检测装置30L设置在图中左端的线圈11a的外侧。

并且，磁力传感器31检测在定子10及动子20相对运动的方向上延伸的驱动用磁体22所产生的磁场。磁力传感器31检测由于定子10及动子20相对运动而产生的磁场的变化。特别是，磁力传感器31是对磁场的方向(磁通矢量)进行检测的传感器。该情况下，驱动用磁体22作为用于检测动子20的位置的标尺部的一例发挥功能。

再有，位置信息切换器35如图1、图5所示，当来自多个位置检测装置30的输入信号有多个时，选择其中的一个，向电动机驱动装置40输出。例如，位置信息切换器35输出最新输入的输入信号。另外，位置信息切换器35在输入信号为一个时直接将其输出，在没有输入信号时不进行输出。

下面，参照附图对构成位置检测装置30的磁力传感器31进行说明。

图6是表示构成图1的位置检测装置的两组全桥结构的磁力传感器的图。

位置检测装置30的磁力传感器31具有：Si或玻璃基板；和在该Si或玻璃基板上形成的以Ni、Fe等强磁性金属为主要成分的合金的强磁性薄膜金属所构成的磁阻元件。磁力传感器由于阻值在特定的磁场方向上变化，所以被称为AMR(Anisotropic-Magnetro-Resistance)传感器(各向异性磁阻元件)。

如图6所示，位置检测装置30的磁力传感器为了了解运动的方向，将两组全桥结构的元件按照相互倾斜45°的方式形成在一个基板上。由两组全桥电路获得的输出VoutA和VoutB如图7所示，成为相互之间具有90°的相位差的余弦波及正弦波。磁铁22a、22b在相对运动方向上交替排列，因此位置检测装置30的输出为余弦波及正弦波。这样，位置检测装置30基于动子20的驱动用磁体22的周期构造，将因相对运动所周期性产生的磁场的方向的变化，作为具有90°的相位差的正弦波状信号及余弦波状信号进行输出。

磁力传感器的输出信号被送入到位置检测电路32中，对相位相差90°的正弦波状信号及余弦波状信号实施数字内插处理，变换为高分辨率的相位角数据。

并且，位置检测电路32根据该相位角数据，生成A相编码器脉冲信号(与正弦波状信号对应)及B相编码器脉冲信号(与余弦波状信号对应)，并生成每1周期1次的Z相脉冲信号。这些A相编码器脉冲信号、B相编码器脉冲信号及Z相脉冲信号的位置信号，被输入到位置信息切换器35。如图5所示，电动机驱动装置40基于这些A相编码器脉冲信号、B相编码器脉冲信号及Z相脉冲信号的位置信号，对电力变换器42进行控制。

下面，基于图3及图4，详细说明定子10A、10B、10C的排列关系、以及定子10A、10B、10C与动子20之间的关系。

定子10A、10B、10C隔开一定间隔(定子间距离)，在定子10的纵长方向上从图中左方开始按照定子10A、10B、10C等的顺序分离排列。作为该定子间距离的一例，有相邻的定子10A、10B的线圈间的距离Dc(互邻定子线圈间距离)。

该互邻定子线圈间距离Dc例如在图4中，是从定子10A右端的线圈11c的右端至定子10B左端的线圈11a的左端的距离。

另外，作为定子间距离的另一例，有相邻的定子10A、10B的位置检测装置30间的距离Ds1(互邻定子传感器间距离)。该位置检测装置30间的距离Ds1，例如是定子10A的位置检测装置30R的磁力传感器31与定子10B的位置检测装置30L的磁力传感器31之间的距离。即，互邻定子传感器间距离Ds1，是定子10A的位置检测装置30中距定子10B最近的位置检测装置30的磁力传感器31、与定子10B的位置检测装置30中距定子10A最近的位置检测装置30的磁力传感器31之间的距离。

另外，互邻定子线圈间距离Dc在驱动用磁体22的长度Lmv以下。该驱动用磁体22的长度Lmv，例如如图4所示，是从动子20的图中左端的S极磁铁22b的左端至图中右端的N极磁铁22a的右端的距离。若互邻定子线圈间距离Dc在驱动用磁体22的长度Lmv以下，则动子20的驱动用磁体22的至少一部分，成为与定子10A及定子10B的至少任一方的线圈11始终对置的状态。即，动子20处于从定子10A及定子10B的至少任一方获得推进力的状态。这在定子10B与定子10C的关系中也是同样的。

另外，互邻定子传感器间距离Ds1在驱动用磁体22的长度Lmv以下。而且，定子10A的位置检测装置30L(未图示)的磁力传感器31与位置检测装置30R的磁力传感器31之间的距离Ds2，也在驱动用磁体22的长度Lmv以下。这对于定子10B及10C也是同样的。通过使距离Ds1及Ds2满足所述条件，动子20的驱动用磁体22会处于始终能够由某一个位置检测装置30的磁力传感器31检测出磁力的状态。即，动子20成为始终能够检测出其位置的状态。

另外，定子10(10A、10B、10C)的线圈11位于位置检测装置30L与30R之间。因此，当动子20的驱动用磁体22的至少一部分处于与定子10的线圈11对置的状态时，是由位置检测装置30L或30R的至少任一个输出位置信号的状态，即，能够检测动子20的位置的状态。即，当处于能够从定子10向动子20赋予推进力的状态时，是能够检测动子20的位置的状态，因此是能够控制动子20的位置的状态。将能够控制动子20的位置的区域作为控制范围的一例，称为定子10(10A、10B、10C)的控制区CA(CAA、CAB、CAC)。控制区CAA如图3所示，在动子20的相对运动的方向上，是从定子10A的左端的线圈11a的左端到右端的线圈11c的右端为止的范围(相当于定子10A的线圈11的纵长方向的长度的范围)。此外，在定子10B、11C中也同样存在控制区CAB、控制区CAC。

另外，如图4所示，位置检测装置30L设置为与定子10B的线圈11相隔距离Dl的间隙。另外，位置检测装置30R设置为与定子10A的线圈11相隔距离Dr的间隙。在该间隙的区间，能够检测动子20的位置，但线圈11不与动子20的驱动用磁体对置，因此该区间是无法进行位置控制的区间。

此外，上位控制器50具有CPU、RAM、ROM等，按照预先设定的作业的顺序，向各电动机驱动装置40A、40B、40C输出表示动子20的目标位置的位置指令值、表示目标速度的速度指令值等。其中，上位控制器50是控制装置的一例。

此外，电动机驱动装置40如图5所示具备：基于传感器等的信息来控制线性电动机的定子10中流动的电流的控制器41、基于控制器41变换来自电源45的电力的电力变换器42、和检测在电力变换器42作用下在定子10中流动的电力的电流传感器43。其中，电动机驱动装置40是驱动装置的一例。

按每个定子10设置电动机驱动装置40的主要原因是，为了在动子20为多个的情况下，相互独立地控制各动子20。即，若各动子20位于互不相同的定子上，则通过各电动机驱动装置独立地控制向各定子供给的电流，能够独立地控制各动子20的移动方向、移动速度等。

控制器41具有CPU、RAM、ROM、快速ROM等，与电流传感器43连接，并通过控制线51与上位控制器50连接，通过编码器线缆52与位置信息切换器35连接。其中，控制器41是位置控制单元、逆运算单元及运动速度算出单元的一例。

另外，控制器41为了使动子20按照来自上位控制器50的指令值移动，控制PWM逆变器(PWM：Pulse Width Modulation)等的电力变换器42，最终对供给到定子10的线圈11的电流进行控制。

具体而言，控制器41作为位置控制单元的一例而进行动子20的位置的反馈控制(位置控制)。在该位置控制中，控制器41根据经由编码器线缆52输入的位置信号的脉冲数，算出动子20的当前位置。并且，控制器41通过求取位置指令值与当前位置的差分来算出位置偏差。进而，控制器41在算出的位置偏差上乘以作为预先设定的比例增益的位置增益，来算出速度指令值。另外，控制器41对当前位置进行时间微分，算出动子20的当前速度。并且，控制器41基于速度指令值和当前速度，例如，通过PID控制来算出转矩指令值。另外，控制器41按照向定子10的线圈11供给与转矩指令值相应的电流的方式控制电力变换器42。

下面，基于图8，说明动子20从定子10A到定子10B跨越定子间进行移动时的控制。其中，图8是同一定子传感器间距离Ds2和动子20的长度Lmv大致相等的情况的例子。

如图8(A)所示，动子20位于定子10A的控制区CAA，动子20的驱动用磁体22位于定子10的两个位置检测装置30L及30R上。此时，定子10的两个位置检测装置30L、30R输出信号。在此，设位置信息切换器35输出来自位置检测装置30R的信号。上位控制器50为了使动子20从定子10A移动到定子10B，向电动机驱动装置40A及电动机驱动装置40B输出位置指令值。另一方面，定子10B的两个位置检测装置30L、30R未输出位置信号。其中，图8中通过箭头表示位置检测装置30L、30R或位置信息切换器35有无输出。另外，箭头根据种类，表示了位置信息切换器35输出位置检测装置30L、30R中的哪一个的信号。

电动机驱动装置40A的控制器41，基于来自上位控制器50的位置指令值和来自定子10A的位置检测装置30R的位置信号来进行位置控制。此时，由于在位置指令值与动子20的当前位置之间产生偏差，因此电动机驱动装置40A向定子10A供给电流。因而，由于从定子10向动子20赋予推力，因此动子20如图8(B)所示，向图中右方向行进。

如图8(C)所示，动子20靠近定子10B，且动子20进入到定子10B的控制区CAB。即使动子20进入到定子10B的控制区CAB，动子20也未完全从定子10A的控制区CAA脱离。即，动子20的驱动用磁体22的一部分磁铁与定子10A的线圈11对置。因此，继续进行基于电动机驱动装置40A的控制器41的位置控制。另外，当动子20靠近定子10B时，定子10B的位置检测装置30L与位于动子20的下表面的驱动用磁体22反应而输出信号。并且，位置信息切换器35自未输出位置信号的状态变为输出位置信号的状态。此时，电动机驱动装置40B的控制器41检测来自位置信息切换器35的信号的变化。

在此，在该定子10B的位置检测装置30L开始输出信号的时点，位置检测装置30L的位置为原点。因此，电动机驱动装置40B的控制器41，将位置指令值和动子20的当前位置初始化为距离该原点的相对位置。并且，开始基于电动机驱动装置40B的控制器41的位置控制，并开始基于该位置控制下的电动机驱动装置40B向定子10B供给电流。

但是，在电动机驱动装置40B的控制器41这样进行位置控制的情况下，会发生下述现象。

即使动子20进入定子10B的控制区CAB，电动机驱动装置40A的控制器41仍继续进行位置控制，动子20从定子10A获得推进力而行进。因此，即使动子20这样行进，从电动机驱动装置40B的控制器41来看，位置指令值与动子20的当前位置仍一致。即，不会产生位置偏差。因此，不会从电动机驱动装置40B向定子10B供给电流，动子20不能从定子10B获得推进力。

但是，由于动子20从定子10A获得了推进力，因此如图8(D)所示，到动子20的驱动用磁体22变为不与定子10A的线圈11对置为止，动子20会以该状态行进。但是，在动子20的驱动用磁体22变为不与定子10A的线圈11对置的时点，动子20的推进力会暂时消失。因此，动子20减速。并且，由于动子20减速，从电动机驱动装置40B的控制器41来看，首次产生位置偏差。由此，电动机驱动装置40B向定子10B供给电流，动子20从定子10B获得推进力而再加速，如图8(E)所示进一步行进。即，在动子20跨越定子间移动时，发生速度变动。

因此，在本实施方式中，当动子20跨越定子间时，修正动子20的当前位置，从而能够在使动子20顺畅地行进的同时进行位置控制。

具体而言，如图8(C)所示，在动子20进入到定子10B的控制区CAB的时点，电动机驱动装置40B的控制器41作为运动速度算出单元的一例，通过对来自上位控制器50的位置指令值进行时间微分，来算出与位置指令值对应的动子20的行进速度。通过定子10B的位置检测装置30L开始输出位置信号之后，当动子20移动了相当于距离Dl量的位置检测装置30L与定子10B的线圈11之间的间隙时，动子20进入控制区CAB。因此，控制器41在通过位置检测装置30L开始输出位置信号之后，基于该位置信号的脉冲，算出动子20向图中右方向的移动距离。并且，控制器41在动子20向图中右方向的移动距离达到距离Dl时，判断为动子20已进入控制区CAB。其中，对应的定子中的距离Dl及距离Dr，预先设定在控制器41的快速ROM等中。

然后，控制器41作为逆运算单元的一例，将算出的行进速度视为速度指令值，根据该行进速度对位置偏差进行逆运算。即，控制器41通过用位置增益除所算出的行进速度，从而算出位置偏差。然后，控制器41作为逆运算单元的一例，根据逆运算出的位置偏差来对动子20的当前位置进行逆运算。即，控制器41通过求取来自上位控制器50的位置指令值与逆运算出的位置偏差之差，来算出动子20的当前位置。

然后，控制器41利用逆运算出的动子20的当前位置，开始位置控制。即，控制器41根据逆运算出的动子20的当前位置和输入的位置指令值来算出位置偏差，在位置偏差上乘以位置增益来算出速度指令值。而后，控制器41将与从位置检测装置30输入的位置信号的脉冲数相当的移动距离，加到逆运算出的动子20的当前位置上，同时进行位置控制。这样，控制器41对动子20的当前位置进行修正。

通过该修正，出现与在动子20进入到定子10B的控制区CAB的时点算出的行进速度对应而产生位置偏差的状态，因此，从电动机驱动装置40B向定子10B供给电流，动子20能够从定子10B获得推进力。即，从如图8(C)所示的时点到图8(D)所示的时点，动子20从定子10A及10B双方获得推进力。并且，在图8(D)所示情形之后，动子20仅从定子10B获得推进力。由于在图8(C)所示的时点，基于对位置指令值进行时间微分而获得的行进速度来逆运算位置偏差，因此实际的行进速度不发生变化，动子20顺畅地从定子10A的控制区CAA移动到定子10B的控制区CAB。

此外，通过修正而获得的动子20的当前位置与动子20的实际的当前位置之间，会产生与逆运算出的位置偏差相当的误差，但只要该误差处于在分散配置线性电动机1的用途中被容许的误差范围内就没有问题。

下面，基于图9的流程图，说明电动机驱动装置40的控制器41的动作。图9是表示图5的电动机驱动装置的控制器的处理例的流程图。

图9所示的处理在伺服器启动时开始。首先，控制器41判定是否从上位控制器50输入了位置指令值(步骤S1)。此时，在未输入位置指令值的情况下(步骤S1：否)，再次进行步骤S1的判定。

另一方面，在输入了位置指令值的情况下(步骤S1：是)，控制器41对输入的位置指令值进行采样，判定动子20是否在定子10的控制区CA内(步骤S2)。此时，在动子20不在控制区CA内的情况下(步骤S2：否)，控制器41转移到步骤S1。

另一方面，在动子20在控制区CA内的情况下(步骤S2：是)，控制器41判定上一次采样时动子20是否在控制区CA内(步骤S3：是)。在上一次采样时动子20不在控制区CA内而本次采样时动子20在控制区CA内的情况下，表示在本次采样中动子20才初次进入到控制区内。为此，控制器41在上一次采样时动子20不在控制区CA内的情况下(步骤S3：否)，对输入的位置指令值进行时间微分来算出速度指令值(步骤S4)。由于在动子20进入控制区CA内之前已经输入了位置指令值，因此能够进行位置指令值的时间微分。

接着，控制器41通过用位置增益除所算出的速度指令值，算出位置偏差(步骤S5)。而后，控制器41通过从输入的位置指令值中减去算出的位置偏差，来算出当前位置(步骤S6)。

然后，控制器41将算出的当前位置作为动子20的当前位置，进行最初的位置控制(步骤S7)。即，控制器41算出输入的位置指令值与步骤S6中算出的当前位置之间的位置偏差，在该位置偏差上乘以位置增益来算出速度指令值。而后，控制器41基于算出的速度指令值等进行速度控制、转矩控制等。控制器41在结束该处理后转移到步骤S1。

当这样开始位置控制时，在之后的步骤S3的判定中，判定为上一次采样时动子20在控制区内(步骤S3：是)。因此，该情况下，控制器41进行通常的位置控制(步骤S7)。在此，控制器41根据输入的位置信号，算出从上一次采样时起的动子20的移动距离，在上一次采样时动子20的当前位置上加上算出的移动距离，作为本次位置控制中使用的动子20的当前位置。

如上所述，根据本实施方式，分散配置线性电动机的驱动系统具备线性电动机和电动机驱动装置40A、40B及40C，该线性电动机具有：具备驱动用磁体22的动子20；和分别具备线圈11、根据驱动用磁体22对动子20的相对运动的方向的位置进行检测的位置检测装置30的定子10A、10B及10C；动子20在相对运动的方向上运动，电动机驱动装置40A，40B及40C控制向定子10A、10B及10C中对应的定子的线圈11供给的电流。定子10A、10B及10C在相对运动的方向上排列，相邻的定子的互邻定子线圈间距离在驱动用磁体22的相对运动的方向的长度以下，相邻的定子的互邻定子传感器间距离Ds1在驱动用磁体22的相对运动的方向的长度以下。并且，电动机驱动装置40A、40B及40C的控制器41，分别算出来自上位控制器50的位置指令值与由对应的定子的位置检测装置30检测出的动子20的当前位置之间的位置偏差，并进行基于该位置偏差和位置增益来算出速度指令值的位置控制，在动子20进入到由对应的定子的位置检测装置30检测出位置的范围内的、驱动用磁体22的至少一个磁铁与该定子的线圈对置的控制区内时，将动子20的行进速度作为速度指令值来对位置偏差进行逆运算，根据该位置偏差和位置指令值来对动子20的位置进行逆运算，并将逆运算出的位置作为动子20进入到控制区时的动子20的当前位置，修正由位置检测装置30检测出的当前位置来进行位置控制。因此，在动子20跨越定子间行进时，能够防止动子20的行进速度不必要地变动，从而能够在使动子顺畅地驱动的同时进行位置控制。

另外，控制器41通过对位置指令值进行微分来算出动子20的行进速度，将该行进速度作为速度指令值来对位置偏差进行逆运算，因此能够从动子20进入控制区的时点开始进行位置控制。

另外，位置检测装置30的磁力传感器31通过检测驱动用磁体22的磁力来检测动子20的当前位置，因此无需在动子20上设置线性标尺，能够使线性电动机成为简易的结构。

此外，在上述实施方式中，控制器41通过对位置指令值进行微分来算出动子20的行进速度，但也可通过对由位置检测装置30检测出的动子20的当前位置进行微分来算出动子20的行进速度，并将该行进速度作为速度指令值来对位置偏差进行逆运算。根据该变形例，能够在反映实际的动子20的行进速度的情况下开始位置控制。

此外，在上述实施方式中，磁力传感器31通过检测驱动用磁体22的磁力来检测动子20的位置，但也可在动子20上设置线性标尺，在定子10上设置以光学方式或磁方式对线性标尺进行读取的位置传感器。另外，在该变形例中，无需将位置传感器设置在线圈11的外侧，可以在相对运动的方向上设置于线圈11的两端或内侧。在任一种情况下，只要相邻的定子的互邻定子线圈间距离Dc在驱动用磁体22的相对运动的方向的长度以下，相邻的定子的互邻定子传感器间距离Ds1在驱动用磁体22的相对运动的方向的长度以下即可。

另外，在将位置传感器设置在相对运动的方向上线圈11的两端或内侧的情况下，从左端的位置传感器到右端的位置传感器的区域成为控制区CA。因此，由于位置传感器检测到的位置信号的输出的开始时刻与动子20进入控制区CA的进入时刻一致，因此控制器41无需进行与距离Dl、Dr相当的间隙量的修正。

另外，该变形例中，在控制器41通过对位置指令值进行微分而将动子20的行进速度作为速度指令值算出的情况下，需要对来自位置传感器的位置信号进行多次采样，因此控制器41需要比动子20进入控制区CA的进入时刻稍迟地开始位置控制。

另一方面，在控制器41通过对位置指令值进行微分而将动子20的行进速度作为速度指令值算出的情况下，由于在动子20进入控制区CA之前已经输入了位置指令值，因此控制器41能够从动子20进入到控制区CA的时刻开始位置控制。

另外，也可以加长定子10的线圈部11，使同一定子的左端的位置传感器与右端的位置传感器之间的距离超过线性标尺的长度(在通过位置传感器检测驱动用磁体22的磁力来检测动子20的位置的情况下为驱动用磁体22的长度Lmv)。该情况下，通过在左端的位置传感器与右端的位置传感器之间进一步设置位置传感器，使得互邻的位置传感器间的距离在线性标尺的长度以下即可。

此外，本发明并不限于上述各实施方式。上述各实施方式只是例示，具有与本发明技术方案所记载的技术思想实质相同的结构且具有同样的作用效果的方案，均包含在本发明的技术范围内。

符号说明

1：分散配置线性电动机，10(10A、10B、10C)：定子，11：线圈，20：动子，22：驱动用磁体，30，30L，30R：位置检测装置，40(40A、40B、40C)：电动机驱动装置，41：控制器，50：上位控制器。

Claims

1.一种线性电动机的驱动系统，其特征在于具备：

线性电动机，其具有动子和多个定子，所述动子具有标尺部和排列了多个磁铁的磁铁部，且所述动子在所述多个磁铁排列的方向运动，

所述多个定子分别具有线圈和位置传感器，该位置传感器根据所述标尺部检测在运动方向即所述动子运动的方向上的所述动子的位置；和

多个驱动装置，分别控制对应的所述定子的线圈中流动的电流，

所述多个定子排列在所述运动方向上，

相邻的所述定子的线圈间的距离在所述磁铁部在所述运动方向上的长度以下，

相邻的所述定子的所述位置传感器间的距离在所述标尺部的长度以下，

所述驱动装置具备：

位置控制单元，其算出来自控制装置的位置指令与由对应的所述定子的所述位置传感器检测出的位置之间的偏差，进行基于该偏差和位置增益来算出在所述动子的速度控制中使用的速度指令的位置控制；和

逆运算单元，其在所述动子进入到由对应的所述定子的所述位置传感器检测出位置的范围内的、所述磁铁部的至少一部分磁铁与该定子的线圈对置的控制范围内时，将所述动子的运动速度作为所述速度指令来对所述偏差进行逆运算，并基于该偏差和所述位置指令来对所述动子的位置进行逆运算，

所述位置控制单元将由所述逆运算单元算出的位置作为进入到所述控制范围内时的所述动子的位置，对由所述位置传感器检测出的位置进行修正来进行所述位置控制。

2.根据权利要求1所述的线性电动机的驱动系统，其特征在于，

所述驱动装置还具备运动速度算出单元，该运动速度算出单元通过对所述位置指令进行微分来算出运动速度，

所述逆运算单元根据由所述运动速度算出单元算出的运动速度，对所述偏差进行逆运算。

3.根据权利要求1所述的线性电动机的驱动系统，其特征在于，

还具备运动速度算出单元，该运动速度算出单元通过对由所述位置传感器检测出的位置进行微分来算出运动速度，

4.根据权利要求1～3中任一项所述的线性电动机的驱动系统，其特征在于，

所述位置传感器检测作为所述标尺部的所述磁铁部的磁力，由此检测所述动子的位置。

5.一种线性电动机的控制方法，其特征在于，

所述线性电动机具有动子和多个定子，所述动子具有标尺部和排列了多个磁铁的磁铁部，且所述动子在所述多个磁铁排列的方向运动，

所述多个定子分别具有线圈和位置传感器，该位置传感器根据所述标尺部检测在运动方向即所述动子运动的方向上的所述动子的位置，

所述多个定子排列在所述运动方向上，

在所述动子进入到由所述定子的所述位置传感器检测出位置的范围内的、所述磁铁部的至少一部分磁铁与该定子的线圈对置的控制范围内时，用位置增益除所述动子的运动速度来对偏差进行逆运算，并从来自控制装置的位置指令中减去该偏差来对所述动子的位置进行逆运算，

将所述逆运算出的位置作为进入到所述控制范围内时的所述动子的位置，对由所述位置传感器检测出的位置进行修正，进行所述动子的位置的反馈控制。