DE112009002086T5

DE112009002086T5 - Verfahren und Steuervorrichtung zur Steuerung eines Linearsynchronmotors

Info

Publication number: DE112009002086T5
Application number: DE112009002086T
Authority: DE
Inventors: Yuki Tokyo Nomura
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2011-07-07
Also published as: CN102171923A; TWI458251B; CN102171923B; TW201018072A; JPWO2010024190A1; JP5487105B2; WO2010024190A1; US8310182B2; US20110156619A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Linearsynchronmotors, bei welchem Strom durch einen Anker eines Linearsynchronmotors hindurchtritt, der ein bewegliches Element aufweist, das von einem Magnetfeld bewegt wird, das von dem Anker erzeugt wird, wobei: in einem Falle, in dem eine Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, die innerhalb eines Bereichs vorläufig bestimmt wird, in welchem das bewegliche Element synchron mit der Bewegung des von dem Anker erzeugten Magnetfeldes mittels einer vorbestimmten sensorlosen Vektorsteuerung bewegt wird, der durch den Anker hindurchtretende Strom von der sensorlosen Vektorsteuerung gesteuert wird, und in einem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, in einer d-q-Koordinate, in welcher eine d-Achse eine Richtung eines von dem Feld erzeugten Flusses darstellt und eine q-Achse eine um π/2 in Bezug auf die d-Achse vorausgehende Phase darstellt, ein d-Achsen-Ankerstrom und ein q-Achsen-Ankerstrom derart gesteuert werden, dass ein elektrischer Winkel der...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein technisches Gebiet, das ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines Linearsynchronmotors betrifft, die für einen Permanentmagneten als Feld verwendet werden.
Herkömmlich wird bei einem Linearsynchronmotor, bei welchem ein bewegliches Element durch ein von einem Permanentmagneten erzeugtes Feld und ein von einem Anker erzeugtes bewegliches Magnetfeld linear bewegt wird, die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elements mittels eines Positionssensors, Geschwindigkeitssensors, Magnetpolsensors und dergleichen gesteuert.
Andererseits wird als ein Steuerungsverfahren, bei welchem ein Linearsynchronmotor ohne Verwendung eines Sensors angetrieben wird, im Allgemeinen eine sensorlose Vektorsteuerungstechnik verwendet (zum Beispiel mit Verweis auf Patentveröffentlichung 1). Bei der sensorlosen Vektorsteuerungstechnik wird im Allgemeinen ein Verfahren zur Berechnung einer Position und einer Bewegungsgeschwindigkeit eines beweglichen Elements mittels einer induzierten elektromotorischen Kraft angewendet, die durch Drehung eines Linearsynchronmotors an einem Anker induziert wird.
Literatur zum Stand der Technik
Patentveröffentlichung

Patentveröffentlichung 1: Japanisches offengelegtes Patent mit der Veröffentlichungs-Nr. 2002-223587

Offenbarung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind
Jedoch ist es schwierig, die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elements zu einem Zeitpunkt der Bewegung mit Niedriggeschwindigkeit oder der Bewegung mit reduzierter Geschwindigkeit zum Stoppen des Betriebs, bei welcher die induzierte elektromotorische Kraft verringert wird, genau zu berechnen, wodurch es schwierig ist, die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elements zu steuern. Daher wurde die sensorlose Vektorsteuerungstechnik für den Zweck der Positionierung des beweglichen Elements nicht verwendet.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände gemacht, und deren Ziel ist es, ein Steuerungsverfahren und eine Steuervorrichtung eines Linearsynchronmotors zu schaffen, die geeignet sind, das bewegliche Element unter der sensorlosen Vektorsteuerung in einem konstanten Geschwindigkeitsbereich sanft zu bewegen, und die das Steuern in einer Stoppsteuerung und einem Niedriggeschwindigkeitsbereich ohne Verwendung irgendeines Positionssensors ermöglichen.
Mittel zur Lösung des Problems
Um das obige Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung nach Anspruch 1 ein Verfahren zur Steuerung eines Linearsynchronmotors bereit, bei welchem Strom durch einen Anker eines Linearsynchronmotors hindurchtritt, der ein bewegliches Element aufweist, das von einem Magnetfeld bewegt wird, das von dem Anker erzeugt wird, wobei in einem Falle, in dem eine Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, die innerhalb eines Bereichs vorübergehend bestimmt wird, in welchem das bewegliche Element synchron mit der Bewegung des von dem Anker erzeugten Magnetfeldes mittels einer vorbestimmten sensorlosen Vektorsteuerung bewegt wird, der durch den Anker hindurchtretende Strom von der sensorlosen Vektorsteuerung gesteuert wird, und in einem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, in einer d-q-Koordinate, in welcher eine d-Achse eine Richtung eines von dem Feld erzeugten Flusses darstellt und eine q-Achse eine um π/2 in Bezug auf die d-Achse vorausgehende Phase darstellt, ein d-Achsen-Ankerstrom und ein q-Achsen-Ankerstrom derart gesteuert werden, dass ein elektrischer Winkel der d-Achse erzeugt wird und der Strom durch den d-Achsen-Anker hindurchtritt und nicht durch den q-Achsen-Anker hindurchtritt.
Nach der in Anspruch 2 zitierten Erfindung wird bei dem Verfahren zur Steuerung des Linearsynchronmotors in einem Falle, in dem das bewegliche Element während der Bewegung des beweglichen Elements in einem Bereich gestoppt wird, in welchem eine Position des beweglichen Elements von einem Positionssensor durch Lesen einer linearen Skala erfasst wird, der durch den Anker hindurchtretende Strom basierend auf der von dem Positionssensor erfassten Position des beweglichen Elements gesteuert.
Die in Anspruch 3 zitierte Erfindung ist eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines Stromes, der durch einen Anker eines Linearsynchronmotors hindurchtritt, bei welchem das bewegliche Element durch die Bewegung eines Magnetfeldes bewegt wird, das von dem Anker erzeugt wird, wobei die Steuervorrichtung aufweist: eine Einheit zur sensorlosen Vektorsteuerung, die den durch den Anker hindurchtretenden Strom mittels einer vorbestimmten sensorlosen Vektorsteuerung steuert; eine Einheit zur offenen Steuerung, die den durch den Anker hindurchtretenden Strom mittels einer offenen Steuerung steuert; und eine Auswähleinheit, welche die Steuereinheit zur Steuerung des durch den Anker hindurchtretenden Stromes auswählt,
wobei die Einheit zur offenen Steuerung aufweist: eine Phasenerzeugungseinheit, die einen elektrischen Winkel der d-Achse entsprechend einem Positionsbefehl in einer d-q-Koordinate erzeugt, in welcher eine d-Achse eine Richtung eines von dem Feld erzeugten Flusses darstellt und eine q-Achse eine um π/2 in Bezug auf die d-Achse vorausgehende Phase darstellt; eine Phasenerzeugungseinheit, die einen elektrischen Winkel der d-Achse entsprechend dem Positionsbefehl erzeugt; eine Stromerfassungseinheit, die einen durch den Anker hindurchtretenden Drehstrom erfasst; eine Drehstrom-Umwandlungseinheit, die eine Koordinatenumwandlung durchführt, bei welcher ein von der Stromerfassungseinheit erfasster Drehstrom basierend auf dem von der Phasenerzeugungseinheit erzeugten elektrischen Winkel in einen d-Achsen-Ankerstrom und einen q-Achsen-Ankerstrom umgewandelt wird; und eine Stromsteuereinheit, die den d-Achsen-Ankerstrom und den q-Achsen-Ankerstrom derart steuert, dass der Strom durch den d-Achsen-Anker hindurchtritt und nicht durch den q-Achsen-Anker hindurchtritt, und
wobei die Auswähleinheit eine Steuereinheit derart auswählt, dass in einem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elements größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, die innerhalb eines Bereichs vorübergehend bestimmt wird, in welchem das bewegliche Element synchron mit der Bewegung des von dem Anker erzeugten Magnetfeldes mittels einer vorbestimmten sensorlosen Vektorsteuerung bewegt wird, die sensorlose Vektorsteuerung ausgewählt wird, und andererseits in einem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, die offene Steuerung ausgewählt wird.
Die in Anspruch 4 zitierte Erfindung weist bei der Steuervorrichtung nach Anspruch 3 ferner eine Einheit zur Regelung auf, die den durch den Anker hindurchtretenden Strom mittels einer Regelung basierend auf einer Position steuert, die von dem Positionssensor erfasst wird, der die Position des beweglichen Elements durch Lesen der linearen Skala erfasst, wobei die Auswähleinheit die Regelung in einem Falle auswählt, in dem das bewegliche Element während der Bewegung in einem Bereich gestoppt wird, in welchem die Position des beweglichen Elements von dem Positionssensor innerhalb eines Bewegungsbereichs des beweglichen Elements erfasst wird.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Steuerung der Bewegung des beweglichen Elements durch die sensorlose Vektorsteuerung in dem Falle durchgeführt werden kann, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elements größer als die vorbestimmte Bewegungsgeschwindigkeit ist, ist es in einem solchen Falle möglich, das bewegliche Element mittels der sensorlosen Vektorsteuerung sanft zu bewegen, und im Gegensatz dazu wird in dem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elements kleiner als die vorbestimmte Bewegungsgeschwindigkeit ist, ein elektrischer Winkel entsprechend dem Positionsbefehl erzeugt und die Steuerung ermöglicht, bei welcher der Strom durch den d-Achsen-Anker hindurchtritt und nicht durch den q-Achsen-Anker hindurchtritt, und gemäß einer solchen Steuerung können die Stoppsteuerung und die Steuerung in dem Niedriggeschwindigkeitsbereich des beweglichen Elements durchgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die eine schematische Struktur eines Linearmotorsystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine schematische Ansicht, die einen Synchronmotor zur Erläuterung einer offenen (ungeregelten) Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Steuervorrichtung zur Erläuterung der offenen Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 stellt die Abläufe des Synchronmotors dar, der in der d-q-Koordinate gezeigt ist, und umfasst (a) eine Ansicht, die einen Ablauf einer herkömmlichen Regelung unter Verwendung eines Positionsdetektors zeigt, und (b) eine Ansicht, die einen Ablauf einer offenen Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ohne Verwendung eines Positionsdetektors zeigt.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Struktur eines Treibers 3 gemäß der ersten Ausführungsform.
6 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Bewegungszeit und einer Bewegungsgeschwindigkeit in einem Falle darstellt, in dem ein Anker 6a von dem einen Ende zu dem anderen Ende einer Magnetplatte 6b in deren Längsrichtung bewegt wird.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Arbeitsablaufs eines Steuerschalters 41 des Treibers 3 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
8 ist eine Ansicht, die eine schematische Struktur eines Linearmotorsystems 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Beispiel einer schematischen Struktur des Treibers 30 gemäß der zweiten Ausführungsform.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Arbeitsablaufs eines Steuerschalters 41 des Treibers 30 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Ausgestaltungsform der Erfindung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen zur Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Es wird ferner angemerkt, dass die folgenden Ausführungsformen die in jedem Anspruch zitierte Erfindung nicht beschränken und die gesamte Kombination der betreffenden Merkmale, die in den jeweiligen Ausführungsformen offenbart sind, für die Lösung der Erfindung nicht wesentlich ist.
1. Erste Ausführungsform
Nachfolgend wird eine Ausführungsform erläutert, in welcher die vorliegende Erfindung bei einem Linearsynchronmotor des flachen Typs als ein Linearsynchronmotor angewendet wird.
1.1. Struktur des Linearmotorsystems
Die Struktur eines Linearmotorsystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf 1 erläutert. Hierin ist 1 eine Ansicht, die eine schematische Struktur des Linearmotorsystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Wie in 1 gezeigt, weist das Linearmotorsystem 1 einen Aktuator 2 und einen Treiber 3 als eine Steuereinrichtung auf, und der Aktuator 2 ist mit einem Schieber 4 (als ein bewegliches Element des Teils) und einer Basis 5 versehen, die den Schieber 4 gleitend abstützt.
Ein Linearsynchronmotor 6 wird als Antriebsmittel für den Schieber 4 verwendet. Der Linearsynchronmotor 6 besteht aus einem Anker 6a als ein bewegliches Element, das an einem unteren Abschnitt des Schiebers 4 montiert ist, und einer Magnetplatte 6b als ein Stator (feststehendes Element), der an einer Bodenfläche der Basis 5 montiert ist.
Der Anker 6a besteht aus einem Kern, der aus einem magnetischen Material geformt ist, und Drehstromwicklungen, die um vorstehende Pole des Kerns gewickelt sind, und Drehstrom wird den jeweiligen Drehstromwicklungen zugeführt. Die Magnetplatte 6b besteht aus einer Mehrzahl von Permanentmagneten, welche an der Oberfläche der Basis 5 nebeneinander in deren Längsrichtung derart angeordnet sind, dass die N- und S-Pole der Permanentmagneten abwechselnd erscheinen. Dann wird, wenn Drehstrom in den Drehstromwicklungen fließt, ein bewegliches Feld erzeugt, welches sich in Seitenrichtung in der Zeichnung bewegt.
Der Anker 6a und der Schieber 4 werden durch die von dem beweglichen Feld erzielte Schubkraft synchron mit der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Feldes linear bewegt.
Der durch die Drehstromwicklung des Ankers 6a hindurchtretende Drehstrom wird von einem Treiber 3 gesteuert, und der von dem Treiber 3 abgegebene Drehstrom wird über ein Stromkabel 51 dem Anker 6a zugeführt. Eine Direktbewegungsvorrichtung ist nicht mit einer linearen Skala und einem Positionssensor montiert, und dementsprechend führt der Treiber 3 keine Regelung durch, und wechselweise führt der Treiber 3 eine sensorlose Vektorsteuerung und eine offene Steuerung durch, bei welcher elektrischer Strom in einem d-Achsen-Anker fließt und nicht in einem q-Achsen-Anker fließt, während diese Steuerungen entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des Schiebers (Anker 6a) wahlweise geschaltet werden.
1.2. Prinzip der offenen Steuerung gemäß der Ausführungsform
Nachfolgend wird das Prinzip der von dem Treiber 4 der vorliegenden Ausführungsform durchgeführten offenen Steuerung mit Bezug auf 2 erläutert. Ferner ist 2 eine schematische Ansicht, die einen Synchronmotor zur Erläuterung der offenen Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, und 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Steuervorrichtung zur Erläuterung der offenen Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Bei dem Linearsynchronmotor, bei welchem sich das Magnetfeld linear bewegt, können die q-Achsen-Ankerströme mittels eines d-q-Koordinatensystems einer Drehkoordinate gesteuert werden. Die d-q-Umwandlung bedeutet, dass ein feststehender Abschnitt und ein beweglicher Abschnitt des Synchronmotors in eine sich drehende kartesische Koordinate umgewandelt werden, und deren Koordinatensystem ist das d-q-Koordinatensystem. Die q-Achse befindet sich in einer Phase, die um π/2 in Bezug auf die d-Achse vorausgeht. Die d-Achse ist im Allgemeinen in einer Richtung des Flusses, der das Magnetfeld bildet, ausgerichtet.
In 2 bezeichnen vda und vqa die d- bzw. q-Achsen-Ankerspannung, ida und iqa bezeichnen den d- bzw. q-Achsen-Ankerstrom, ϕfa bezeichnet einen Verbindungsmagnetfluss der Ankerwicklungszahl, Ra bezeichnet einen Ankerwicklungswiderstand, und La ist eine Eigenimpedanz. Wenn eine Verhältnisgleichung (Ausdruck) zwischen der Spannung, dem Strom und der Impedanz, d. h. eine Stromkreisgleichung aus einer Vergleichsschaltung erzielt wird, wird die Verhältnisgleichung wie folgt ausgedrückt. Gleichung 1
Der rechte zweite Term dieser Gleichung stellt eine elektromotorische Beschleunigungskraft dar, die von den d- und q-Achsen-Ankerwicklungen durch das Magnetfeld der Permanentmagneten induziert wird, und eda = 0 (Null) und eqa = ωreϕfa. 2 zeigt einen Zustand, in welchem die Ankerwicklungen, die mit einem Gleichrichter, wie einem Gleichstrom(DC)-Motor, verbunden sind, unzählbar in der Radialrichtung existieren, vda und vqa sind über Bürsten, die an der d- und q-Achse angeordnet sind, die sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Magnetfeld drehen, an den Ankerwicklungen angelegt, und dadurch fließen ida und iqa. In einem Falle, in dem die vda und vqa von der DC-Spannung sind, sind der ida und iqa ebenfalls DC-Spannung, welche als biaxialer Gleichstrom gehandhabt werden.
Wenn die Gleichung 1 in eine Zustandsgleichung (Differentialgleichung) umgeformt wird, wird die folgende Gleichung erzielt. Gleichung 2
Diese Gleichung 2 zeigt, dass die vda und vqa als die d- und q-Achsen-Ankerspannungen den ida und iqa als die d- und q-Achsen-Ankerströme steuern können.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Steuervorrichtung zur Erläuterung der offenen Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Diese Steuervorrichtung treibt einen Synchronmotor im Zustand eines offenen Regelkreises an, indem immer ein konstanter Strom in der d-Achsen-Richtung (Richtung des permanentmagnetischen Flusses) des Synchronmotors hindurchtritt, ohne irgendeinen Positionsdetektor zu dem Zeitpunkt des Antriebs des Synchronmotors zu verwenden.
Die Steuervorrichtung ist mit einer Positionssteuereinrichtung 11 zum Empfangen eines Positionsbefehls, einer q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 12 zur Steuerung des q-Achsen-Ankerstroms, einer d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 13 zur Steuerung des d-Achsen-Ankerstroms, einem Phasendetektor 14 zum Erzeugen eines elektrischen Winkels in Erwiderung auf den Positionsbefehl, einem elektrischen Stromrichter 15, wie einem PWM-Wechselrichter des Spannungstyps (pulsbreitenmodulierter Wechselrichter) zum Zuführen von elektrischem Strom zu dem Synchronmotor, einem Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 16 als Drehstrom/d-q-Koordinaten-Umwandlungsmittel, einem Stromdetektor 17 zum Erfassen eines Rückkopplungsstroms von dem Synchronmotor 20, und einem Vektordreher d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 19 ausgestattet.
Ein Positionsbefehl θ*rm wird von einer übergeordneten Steuervorrichtung, wie einem Computer, an die Positionssteuereinrichtung 11 abgegeben. Die Positionssteuereinrichtung 11 gibt den Positionsbefehl θ*rm an den Positionsdetektor 14 ab. Der Positionsdetektor 14 berechnet einen elektrischen Winkel θ*re entsprechend dem Positionsbefehl und gibt dann den elektrischen Winkel θ*re an den Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 16 als Drehstrom/d-q-Koordinaten-Umwandlungsmittel ab. Der Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 16 dient zum Umwandeln der Rückkopplungsdrehstromwerte iu, iv und iw von dem Stromdetektor 17 in den q-Achsen-Ankerstrom iqa bzw. den d-Achsen-Ankerstrom ida.
Die q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 12 berechnet die Abweichung zwischen dem q-Achsen-Ankerstrombefehl und dem q-Achsen-Ankerstrom iqa und löst den Befehlswert v*qa der q-Achsen-Ankerspannung aus. Hierin wird der q-Achsen-Ankerstrombefehl auf „0” (Null) gestellt. Die q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 12 steuert dem q-Achsen-Ankerstrom iqa derart, dass dieser Strom iqa „0” ist. Bei einem herkömmlichen Servomotor beruht, obwohl bei der Technik der offenen Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der q-Achsen-Ankerstrom iqa entsprechend dem erforderlichen Drehmoment variiert wurde, das Hauptmerkmal auf der Tatsache, dass der q-Achsen-Ankerstrombefehl immer auf „0” gestellt ist.
Die d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 13 berechnet die Abweichung zwischen dem d-Achsen-Ankerstrombefehl und dem d-Achsen-Ankerstrom ida und löst den Befehlswert v*da der d-Achsen-Ankerspannung aus. Hierin wird der d-Achsen-Ankerstrombefehl auf einen konstanten Stromwert, zum Beispiel einen Nennstrom eines Synchronmotors gestellt. Der Nennstrom bedeutet ein Stromwert, bei welchem der Synchronmotor nicht durchbrennt, selbst wenn der Strom darin über eine lange Zeit kontinuierlich geflossen ist. Bei einem herkömmlichen Servomotor beruht, obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform der d-Achsen-Ankerstrom ida üblicherweise auf „0” gesetzt wurde, das Hauptmerkmal auf der Tatsache, dass der d-Achsen-Ankerstrombefehl immer auf einen konstanten Stromwert gestellt ist.
Der Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 19 gibt Drehspannung v*u, v*v und v*w basierend auf den Spannungsbefehlen v*da, v*qa bzw. einem elektrischen Winkel θ*re ab. Der Stromrichter 15 führt die PWM-Steuerung auf die Ausgangsspannung in Erwiderung auf die Spannungsbefehle durch und steuert dann den Stromfluss des Synchronmotors 20.
4 stellt die Abläufe des Synchronmotors dar, der mit der d-q-Koordinate gezeigt ist. 4(a) zeigt eine Betriebsansicht eines herkömmlichen Regelungsmodus unter Verwendung eines Positionsdetektors, und andererseits zeigt 4(b) eine Betriebsansicht des Modus der offenen Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welcher keinen Positionsdetektor verwendet.
Bei der herkömmlichen Regelung wird die Steuerung durchgeführt, indem der d-Achsen-Ankerstrom auf Null „0” und der q-Achsen-Ankerstrom auf einen mit einem erforderlichen Drehmoment übereinstimmenden Wert gebracht werden. Indem der Strom durch den q-Achsen-Anker hindurchtritt, wird ein Drehmoment erzeugt, und der Permanentmagnet 23 des Synchronmotors 20 wird in einer Weise von (a1) → (a2) → (a3) gedreht. Die Position der d-Achse (Polposition) wird durch Positionsinformationen berechnet, die von dem Positionsdetektor erfasst werden.
Im Gegensatz zu dem obigen Verfahren wird in dem Modus der offenen Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Polpositionsbefehl (d-Achsen-Befehl) 22 des von dem Positionsbefehl angetriebenen Permanentmagneten 23 berechnet. Dann werden der d-Achsen-Ankerstrom und der q-Achsen-Ankerstrom derart gesteuert, dass ein konstanter Strom in dem d-Achsen-Anker fließt und keinerlei Strom in dem q-Achsen-Anker fließt. Gemäß einem solchen Betrieb wird die Polposition (d-Achsen-Position) des Permanentmagneten 23 von dem Polpositionsbefehl 22 angezogen und stoppt in der Position des Polpositionsbefehls 22. Wenn der Polpositionsbefehl 22 in einer in 4(b) gezeigten Weise von (b1) → (b2) → (b3) in dieser Reihenfolge geändert wird, wird der Permanentmagnet 23 gedreht, und in der Drehstoppzeit wird eine Rückhaltekraft zu einem Zeitpunkt erzeugt, wenn der Nennstrom in dem Synchronmotor 20 fließt.
Bei der offenen Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, da der Strom nicht in dem q-Achsen-Anker fließt, das in dem Synchronmotor erzeugte Drehmoment gering. Aus diesem Grunde gibt es in einem Falle, in dem eine Belastung auf den Synchronmotor 20 ausgeübt wird, eine Befürchtung derart, dass der Synchronmotor 20 nicht der Änderung des elektrischen Winkels folgt. Jedoch kann das Drehmoment des Synchronmotors 20 erhöht werden, indem der Nennstrom in den Synchronmotor 20 eintritt. Wenn der elektrische Winkel allmählich ansteigt, wie +5 Grad, +10 Grad, +15 Grad, ---, wirkt ein großes Drehmoment allmählich in dem Synchronmotor 20, so dass der Synchronmotor 20 durch Erhöhung des elektrischen Winkels betrieben werden kann (das größte Drehmoment wirkt bei dem elektrischen Winkel von +90 Grad). Zu einem Zeitpunkt, wenn der Synchronmotor 20 einmal betrieben wird, nähert sich, da der Synchronmotor 20 durch Trägheit kontinuierlich betrieben werden kann, der Synchronmotor 20 schließlich dem elektrischen Winkel an.
1.3. Struktur des Treibers
Als nächstes wird die Struktur des Treibers 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 5 erläutert. Hierin ist 5 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Struktur des Treibers gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Wie in 5 gezeigt, weist der Treiber 3 auf: eine Positionssteuereinrichtung 31, die den Positionsbefehl empfängt; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32, welche die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a des Linearsynchronmotors 6 steuert; einen Positionsgeschwindigkeitsrechner 33, der die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a berechnet; eine q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34 und eine d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35 als Stromsteuerungsmittel zur Steuerung des q-Achsen- und d-Achsen-Ankerstroms; einen Phasendetektor 36 als Phasenerzeugungsmittel zur Erzeugung des elektrischen Winkels in Erwiderung auf den Positionsbefehl; einen Stromrichter 37, wie einen PWM-Wechselrichter des Spannungstyps zum Zuführen von elektrischem Strom zu dem Synchronmotor in Erwiderung auf den q- und d-Achsen-Ankerspannungsbefehl; einen Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 39 als Drehstrom/d-q-Koordinaten-Umwandlungsmittel; einen Stromdetektor 38 als elektrisches Stromerfassungsmittel zum Erfassen eines Rückkopplungsstroms von dem Synchronmotor 20; einen Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 40; und eine Steuermodus-Schalteinheit 41 als Auswählmittel zum Auswählen des Schaltens der sensorlosen Vektorsteuerung und der Regelung.
Hierin bilden bei der obigen Struktur des Treibers 3 die Positionssteuereinrichtung 31, die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32, der Positionsgeschwindigkeitsrechner 33, die q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34, die d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35, der Phasendetektor 36, der Stromrichter 37, der Stromdetektor 38, der Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 39 und der Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 40 das sensorlose Vektorsteuerungsmittel. Ferner bilden die Positionssteuereinrichtung 31, die q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34, die d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35, der Phasendetektor 36, der Stromrichter 37, der Stromdetektor 38, der Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 39 und der Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 40 das Regelungsmittel.
Die Positionssteuereinrichtung 31 führt zwei Arten von Steuermodi in Erwiderung auf den Steuerbefehl von der Steuermodus-Schalteinheit 41 durch. Der Steuerbefehl umfasst einen Befehl der sensorlosen Vektorsteuerung und einen Befehl der offenen Steuerung.
In dem Falle, in dem der Steuerbefehl der Befehl der sensorlosen Vektorsteuerung ist, löst die Positionssteuereinrichtung 31 den Geschwindigkeitsbefehl ω*rm basierend auf der Abweichung zwischen dem von der übergeordneten Steuervorrichtung, wie dem Computer, abgegebenen Positionsbefehl θ*rm und der von dem Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 abgegebenen Berechnungsposition θ^rm aus, und der Geschwindigkeitsbefehl ω*rm wird dann an die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 abgegeben. Andererseits gibt in dem Falle, in dem der Steuerbefehl der Befehl der offenen Steuerung ist, die Positionssteuereinrichtung 31 den von der übergeordneten Steuervorrichtung abgegebenen Positionsbefehl θ*rm an den Positionsdetektor 14 ab.
Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 führt zwei Arten von Steuermodi in Erwiderung auf den Steuerbefehl von der Steuermodus-Schalteinheit 41 durch. In dem Falle, in dem der Steuerbefehl der Befehl der sensorlosen Vektorsteuerung ist, löst die Positionssteuereinrichtung 31 den Schubbefehl basierend auf der Abweichung zwischen dem von der Positionssteuereinrichtung 31 abgegebenen Geschwindigkeitsbefehl ω*rm und der von dem Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 abgegebenen Berechnungsgeschwindigkeit ω^rm aus und löst ferner den q-Achsen-Befehl i*qa aus. Darüber hinaus gibt die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 den q-Achsen-Strombefehl i*qa an die q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34 ab und stellt ebenso den d-Achsen-Strombefehl i*da auf „0”, welcher dann an die d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35 abgegeben wird. Andererseits stellt in dem Falle, in dem der Steuerbefehl der Befehl der offenen Steuerung ist, die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 den d-Achsen-Strombefehl i*da zum Beispiel auf den Nennstrom, welcher dann an die d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35 abgegeben wird, und stellt ebenso den q-Achsen-Strombefehl i*qa auf „0”, welcher dann an die q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34 abgegeben wird.
Der Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 wird zu einem Zeitpunkt betrieben, wenn der Befehl der sensorlosen Vektorsteuerung abgegeben wird. Insbesondere berechnet der Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 die Berechnungsposition θ^rm und die Berechnungsgeschwindigkeit ω^rm in Erwiderung auf den d-Achsen-Strombefehl i*da und den q-Achsen-Strombefehl i*qa, die von dem Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 39 abgegeben werden, und den d-Achsen-Ankerspannungsbefehl und den q-Achsen-Ankerspannungsbefehl. Ferner ist bezüglich des Verfahrens zur Berechnung der Berechnungsposition und des Verfahrens zur Berechnung der Berechnungsgeschwindigkeit ein Verfahren anwendbar, das für die allgemeine sensorlose Vektorsteuerung verwendet wird. Ferner können die Berechnungsposition und die Berechnungsgeschwindigkeit von einem des Spannungsbefehls und des Ankerstroms ausgelöst werden. Der Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 wird derart betrieben, dass er die Berechnungsposition θ^rm an die Positionssteuereinrichtung 31 und den Phasendetektor 36 abgibt und ebenso die Berechnungsgeschwindigkeit ω^rm an die Geschwindigkeitssteuereinrichtung und die Steuermodus-Schalteinheit 41 abgibt.
Der Positionsbefehl θ*rm oder die Berechnungsposition θ^rm wird dem Phasendetektor 36 in Erwiderung auf den von der Steuermodus-Schalteinheit 41 an die Positionssteuereinrichtung 31 und den Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 abgegebenen Steuerbefehl zugeführt. In dem Falle, in dem der Steuerbefehl der Befehl der sensorlosen Vektorsteuerung ist, wird die Berechnungsposition θ^rm von dem Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 zu dem Phasendetektor 36 geführt. Andererseits wird in dem Falle, in dem der Steuerbefehl der Befehl der offenen Steuerung ist, der Positionsbefehl θ*rm dem Phasendetektor 36 zugeführt. Dann berechnet der Phasendetektor 36 den elektrischen Winkel θ*re entsprechend dem Positionsbefehl θ*rm oder der Berechnungsposition θ^rm und gibt den elektrischen Winkel θ*re an den Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 39 und den Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 40 ab.
Der Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 39 dient zum Umwandeln der Rückkopplungsdrehstromwerte iu, iv und iw von dem Stromdetektor 38 in den q-Achsen-Ankerstrom iqa und den d-Achsen-Ankerstrom ida entsprechend dem elektrischen Winkel θ*re.
Die q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34 berechnet die Abweichung zwischen dem q-Achsen-Ankerstrombefehl und dem q-Achsen-Ankerstrom iqa, löst den q-Achsen-Ankerspannungsbefehl v*qa aus und gibt dann den v*qa an den Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 und den Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 40 ab.
Die d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35 berechnet die Abweichung zwischen dem d-Achsen-Ankerstrombefehl und dem d-Achsen-Ankerstrom ida, löst den d-Achsen-Ankerspannungsbefehl v*da aus und gibt dann den v*da an den Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 und den Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 40 ab.
Der Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 40 gibt die Drehspannung v*u, v*v und v*w in Erwiderung auf die Spannungsbefehle v*da und v*qa von der q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34 und der d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35 und den elektrischen Winkel θ*re von dem Phasendetektor 36 ab. Der Stromrichter 15 führt die PWM-Steuerung auf die Ausgangsspannung durch und steuert den Strom, der durch den Anker 6a des Linearsynchronmotors 6 hindurchtritt.
Die Steuermodus-Schalteinheit 41 dient zum Bestimmen, welche von der sensorlosen Vektorsteuerung und der offenen Steuerung in Erwiderung auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a des Linearsynchronmotors 6 ausgeführt werden soll, und basierend auf diesem Ergebnis werden die Steuerbefehle an die Positionssteuereinrichtung 31, die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 und den Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 abgegeben.
Im Grunde kann bei der Ankerbewegungssteuerung der Anker 6a mittels der sensorlosen Vektorsteuerung als die offene Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform sanft bewegt werden. Jedoch ist, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a gering ist (langsame Geschwindigkeit), die Steuerung des sensorlosen Vektorsteuerungsverfahrens nicht effektiv. Das heißt, die Berechnung der Position und Geschwindigkeit mittels der sensorlosen Vektorsteuerung wird zum Beispiel durch Erzielen einer induzierten elektromotorischen Kraft durchgeführt, die an dem Anker 6a in Erwiderung auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a basierend auf der an den Anker 6a anzulegenden Spannung und dem Rückkopplungsstrom daran erzeugt wird. Jedoch, wenn der Anker stoppt oder die Bewegungsgeschwindigkeit zu gering ist, ist es unmöglich, die induzierte elektromotorische Kraft zu erfassen. Zu einem solchen Zeitpunkt wird das von dem Anker 6a erzeugte Magnetfeld nicht synchron mit der Bewegung des Ankers 6a bewegt.
Dementsprechend führt die Steuermodus-Schalteinheit 41 das Schalten des Steuermodus mit einer vorübergehend festgelegten Geschwindigkeit α durch. Diese Geschwindigkeit α ist eine Geschwindigkeit, die innerhalb eines Bereichs vorübergehend festgelegt wird, der geeignet ist, den Anker 6a synchron mit der Bewegung des von dem Anker 6a erzeugten Magnetfeldes mittels der sensorlosen Vektorsteuerung zu bewegen, und wird auf der Basis eines Testes, einer Simulation oder dergleichen festgelegt. In einem Falle, in dem es erforderlich ist, den Steuerbereich mittels der sensorlosen Vektorsteuerung zu erhöhen, wird die Geschwindigkeit α in einen Bereich, in welchem die Bewegung des Ankers gesteuert werden kann, herabgesetzt.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Bewegungszeit und einer Bewegungsgeschwindigkeit zu einem Zeitpunkt darstellt, wenn der Anker 6a von dem einen Ende zu dem anderen Ende in der Längsrichtung der Magnetplatte 6b bewegt wird, und in diesem Diagramm bezeichnet die horizontale Achse die Bewegungszeit, und die vertikale Achse bezeichnet die Bewegungsgeschwindigkeit.
Wie in 6 gezeigt, beginnt der Anker 6a, sich aus dem gestoppten Zustand zu bewegen, in welchem die Bewegungszeit Null ist (Bewegungszeitraum = 0), wird bis zu der Zeit t2 beschleunigt und bewegt sich mit gleicher Geschwindigkeit zwischen der Zeit t2 und t3. Danach wird der Anker 6a in der Bewegungsgeschwindigkeit verringert und stoppt zu der Zeit te. Hierin wird in dem Zeitintervall von der Bewegungsstartzeit des Ankers 6a bis zu der Zeit, bei welcher die Bewegungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit α erreicht, die offene Steuerung durchgeführt. Dann wird in dem Zeitintervall von der Bewegungszeit t1 bis t2 und t2 bis t3 die sensorlose Vektorsteuerung durchgeführt. Als nächstes wird in dem Zeitintervall von der Zeit t3 zu der Zeit t4, bei welcher die Bewegungsgeschwindigkeit auf die Geschwindigkeit α verringert wird, die sensorlose Vektorsteuerung schrittweise durchgeführt, und in dem Zeitintervall von der Zeit t4 zu der Zeit te wird die offene Steuerung durchgeführt.
Das heißt, die Steuermodus-Schalteinheit 41 gibt den Befehl der sensorlosen Vektorsteuerung in dem Falle ab, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers schneller (größer) als die Geschwindigkeit α ist, und andererseits gibt in dem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers langsamer (kleiner) als die Geschwindigkeit α ist, die Steuermodus-Schalteinheit 41 den Befehl der offenen Steuerung ab.
Hierin können in dem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a größer als die Geschwindigkeit α ist, die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a mittels des Positionsgeschwindigkeitsrechners 33 berechnet werden, so dass bestimmt wird, welcher Steuermodus entsprechend der Berechnungsgeschwindigkeit ω^rm, welche äquivalent zu der Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a ist, durchgeführt werden sollte.
Andererseits kann in dem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers kleiner als die Geschwindigkeit α ist, ein Fall auftreten, in dem die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a mittels des Positionsgeschwindigkeitsrechners 33 nicht genau berechnet werden kann, so dass die Steuermodus-Schalteinheit 41 die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a in Erwiderung auf den Positionsbefehl θ*rm von der übergeordneten Steuervorrichtung berechnet. Bei der offenen Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird basierend darauf, dass der elektrische Winkel θ*re dem Positionsbefehl θ*rm entspricht und der elektrische Winkel θ*re entsprechend dem Positionsbefehl θ*rm kontinuierlich geändert wird, der Anker 6a synchron mit der Änderung des elektrischen Winkels θ*re bewegt, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a aus dem Positionsbefehl θ*rm berechnet wird.
Ferner kann als ein Verfahren zum Erkennen der Ausgangsposition des Ankers 6a mit dem Treiber 3 ein Verfahren unter Verwendung eines Magnetpolsensors vorgesehen sein. Andererseits kann es möglich sein, ohne Verwendung des Magnetpolsensors die Ausgangsposition des Ankers durch zwangsweises Bewegen des Ankers 6a in eine festgelegte Position zu erkennen. Dieses Verfahren wird zum Beispiel durch Zuführen eines Gleichstroms zu dem Anker 6a mit einem vorbestimmten elektrischen Winkel in Bezug auf die Mitte der U-Phasenwicklung des Ankers 6a als ein Standard durchgeführt. Bei diesem Vorgang kann der elektrische Winkel optional festgelegt werden. Der Anker 6a wird von dem Gleichstrom erregt, und der Magnetpol (S-Pol) erscheint an der Oberfläche, die der Magnetplatte 6b gegenüberliegt, die um den oben genannten elektrischen Winkel von der Mitte der U-Phasenwicklung entfernt positioniert ist. Der Anker 6a wird durch die Anziehungskraft zwischen diesem S-Pol und dem N-Pol der Magnetplatte 6b bewegt, und wenn die Position des an dem Anker 6a erscheinenden S-Pols mit der Position des N-Pols der Magnetplatte 6b übereinstimmt, stoppt die Bewegung des Ankers 6a. Daher kann der Anker 6a in die ursprüngliche Ausgangsposition auf die festgelegte Position bewegt werden. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich, da der Betrag der Phasenverschiebung zwischen dem Anker 6a und dem Magnetpol der Magnetplatte maximal ±180 Grad ist, der Anker 6a um eine Entfernung, die maximal der Hälfte einer Magnetpolteilung der Magnetplatte 6b entspricht.
1.4. Betrieb des Treibers
Als nächstes wird der Betrieb des Treibers 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 7 erläutert, die ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel des Arbeitsablaufs der Steuermodus-Schalteinheit 41 des Treibers 3 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
Wie in 7 gezeigt, dient die Steuermodus-Schalteinheit 41 zum Beurteilen, ob die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a größer oder kleiner als die Geschwindigkeit α ist (Schritt S1). In diesem Schritt S1 bestimmt in dem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit größer als die Geschwindigkeit α ist („JA” in Schritt S1), die Steuermodus-Schalteinheit 41, die sensorlose Steuerung auszuführen (Schritt S2), und der Schritt kehrt zu dem Schritt S1 zurück.
Zu diesem Zeitpunkt gibt der Steuermodus-Schalter 41 den Befehl der sensorlosen Vektorsteuerung an die Positionssteuereinrichtung 31, die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 und den Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 ab. Dann löst der Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 die Berechnungsposition θ^rm und die Berechnungsgeschwindigkeit ω^rm aus, und die Berechnungsposition θ^rm wird an die Positionssteuereinrichtung 31 und den Phasendetektor 36 abgegeben, und die Berechnungsgeschwindigkeit ω^rm wird an die Steuermodus-Schalteinheit 41 und die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 abgegeben.
Einerseits gibt die Positionssteuereinrichtung 31 den Positionsbefehl θ*rm entsprechend der Berechnungsposition θ^rm und der Berechnungsgeschwindigkeit ω^rm ab, und andererseits wird die Abgabe des Positionsbefehls θ*rm an den Phasendetektor 36 gestoppt. Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 löst den q-Achsen-Strombefehl i*qa in Erwiderung auf den Geschwindigkeitsbefehl ω*rm und die Berechnungsgeschwindigkeit ω^rm aus. Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 stellt ebenso den d-Achsen-Strombefehl i*da auf Null „0”. Die Phasensteuereinrichtung 36 löst den elektrischen Winkel θ*re entsprechend der Berechnungsposition θ^rm aus. Wie oben erwähnt, führt der Treiber 3 die sensorlose Vektorsteuerung durch.
Andererseits bestimmt die Steuermodus-Schalteinheit 41, die offene Steuerung in dem Falle durchzuführen (Schritt S3), in dem die Bewegungsgeschwindigkeit kleiner als die Geschwindigkeit α ist („NEIN” in Schritt S1), und der Schritt wird zu dem Schritt S1 überführt.
Hier gibt die Steuermodus-Schalteinheit 41 den Befehl der offenen Steuerung an die Positionssteuereinrichtung 31 und den Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 ab. Dann stoppt der Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 seinen Betrieb. Die Positionssteuereinrichtung 31 gibt den Positionsbefehl θ*rm an den Phasendetektor 36 ab und stoppt ebenso das Auslösen des Geschwindigkeitsbefehls ω*rm. Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 stellt den q-Achsen-Strombefehl i*qa auf Null „0” und stellt ebenso den d-Achsen-Strombefehl i*da auf den Nennstrom. Der Phasendetektor 36 berechnet den elektrischen Winkel θ*re entsprechend dem Positionsbefehl θ*rm. Wie oben erwähnt, führt der Treiber 3 die offene Steuerung durch, wie in den obigen Abschnitten 1 und 2 beschrieben ist. Daher wiederholt die Steuermodus-Schalteinheit 41 den Steuerkreis.
Wie oben erwähnt, steuert gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a größer als die Geschwindigkeit α ist, die Steuermodus-Schalteinheit 41 die jeweiligen Elemente oder Teile derart, dass die sensorlose Steuerung durchgeführt wird, und andererseits steuert in dem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a kleiner als die Geschwindigkeit α ist, die Steuermodus-Schalteinheit 41 den Betrieb derart, dass der Phasendetektor 36 den elektrischen Winkel der d-Achse in Erwiderung auf den Positionsbefehl erzeugt, die q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34 und die d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35 steuern die jeweiligen Elemente oder Teile derart, dass der Strom zu dem d-Achsen-Anker fließt, und derart, dass der Strom nicht zu dem q-Achsen-Anker fließt, so dass in dem äquivalenten Geschwindigkeitsbereich größer als die Geschwindigkeit α der Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a durch den sensorlosen Vektorsteuerungsmodus sanft gesteuert werden kann, und darüber hinaus ist es auch möglich, die Steuerung in dem Stoppsteuermodus oder Niedriggeschwindigkeitsbereich-Steuermodus durchzuführen, in welchem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers kleiner als die Geschwindigkeit α ist. Außerdem ist es möglich, den Steuermodus des Ankers 6a von dem Stoppzustand in den Rückkehrzustand durchzuführen.
Die obige Steuerung wird wie folgt ermöglicht. Bei der offenen Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der N-Pol der Magnetplatte 6b relativ zu einem Magnetpol angezogen, der von dem d-Achsen-Ankerstrom entsprechend dem von dem Phasendetektor 36 erzeugten elektrischen Winkel gebildet wird, um dadurch den Anker 6a zu bewegen. Dementsprechend können durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit des elektrischen Winkels in Erwiderung auf den Positionsbefehl die Stoppsteuerung, die Niedriggeschwindigkeitsbereichssteuerung und die Rückkehrzeitsteuerung ermöglicht werden, und da die Stoppsteuerung in Erwiderung auf den Positionsbefehl durchgeführt wird, kann der Anker 6a in der gewünschten Position gestoppt werden.
2. Zweite Ausführungsform
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform erläutert.
2.1. Struktur des Linearmotorsystems
Zuerst wird die Struktur eines Linearmotorsystems 10 gemäß der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 8 erläutert, welche eine Ansicht ist, die eine schematische Struktur des Linearmotorsystems 10 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, und in welcher gleiche Bezugszeichen an Elemente oder Einheiten angefügt sind, die den in 1 gezeigten entsprechen.
Wie in 8 gezeigt, weist das Linearmotorsystem 10 einen Aktuator 2, eine Positionsinformations-Schalteinheit 9 und einen Treiber 30 als eine Steuereinrichtung auf. Der Aktuator 2 weist einen Schieber 4, eine Stützbasis 5, die den Schieber 4 gleitend abstützt, eine lineare Skala 7, die an dem Schieber 4 montiert ist, und eine Mehrzahl von Positionssensoren 8 auf, welche die lineare Skala 7 lesen und die Position des Schiebers 4 (d. h. des Ankers, der an dem Schieber 4 montiert ist) erfassen.
Hierin unterscheidet sich das Linearmotorsystem 10 der zweiten Ausführungsform von der ersten Ausführungsform in einem Punkt, dass die lineare Skale 7, die Positionssensoren 8 und die Positionsinformations-Schalteinheit 9 zusätzlich angeordnet sind. Die lineare Skala 7 ist an einer Seitenfläche des Schiebers 4 montiert, und Schlitze und Magnetpole sind entlang der Längsrichtung der Basis 5 in einem gleichen Abstand voneinander angeordnet.
Jeder der Positionssensoren 8 liest optisch oder magnetisch die lineare Skala 7 aus und gibt Positionsinformationen, welche die Position des Ankers 6a darstellen, über ein Geberkabel 52 an die Positionsinformations-Schalteinheit 9 ab. Bei dieser zweiten Ausführungsform sind die Positionssensoren 8 derart angeordnet, dass sie die lineare Skala 7 nur in einem Bereich (nachfolgend „Stoppbereich” genannt) zum Bestimmen der Position zu und von der Stoppposition, welche die Stoppposition einschließt, die vorübergehend in einem Bereich geplant ist, in welchem der Schieber bewegt werden kann, auslesen. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel sind die Positionssensoren 8 an beiden Endabschnitten des Bewegungsbereichs des Schiebers angeordnet, und außerdem ist der eine Positionssensor 8 auch in einer Position nahe seiner mittleren Position montiert. Das heißt, der Aktuator 2 ist mit drei Stoppbereichen versehen.
Ein anderer Bereich als der Stoppbereich ist bloß ein Bereich, durch welchen der Schieber 4 im Grunde hindurchtritt (nachfolgend „Passierbereich” genannt). Jedoch kann der Schieber 4 sogar in dem Passierbereich gestoppt werden, wenn ein Anlass besteht. Ferner kann der Schieber 4 in dem Stoppbereich, der nahe dem mittleren Abschnitt vorgesehen ist, entsprechend dem Bewegungsmodus des Schiebers 4 stoppen oder passieren.
Bei der ersten Ausführungsform wird der dem Anker 6a zuzuführende Strom mittels der sensorlosen Vektorsteuerung oder der offenen Steuerung gesteuert, jedoch wird bei der zweiten Ausführungsform, wenn der Schieber 4 in dem Stoppbereich positioniert ist, die Vektorsteuerung entsprechend der Positionsinformation von dem Positionssensor 8 durchgeführt. Wenn der Schieber 4 in dem Passierbereich positioniert ist, wird die sensorlose Vektorsteuerung oder die offene Steuerung durchgeführt.
Die Positionsinformations-Schalteinheit 9 gibt die Positionsinformationen, die von dem in dem Stoppbereich angeordneten Positionssensor 8 abgegeben werden, durch das von dem Treiber 30 abgegebene Steuersignal über das Geberkabel 53 an den Treiber 30 ab.
2.2. Struktur des Treibers
Als nächstes wird der Treiber 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nachfolgend beschrieben. Hierin ist 9 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Struktur des Treibers 30 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, in welcher gleiche Bezugszeichen an Elemente oder Einheiten angefügt sind, die den in 5 gezeigten entsprechen.
Wie in 9 gezeigt, weist der Treiber 30 auf: eine Positionssteuereinrichtung 31; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32; einen Positionsgeschwindigkeitsrechner 33; eine q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34 und eine d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35 jeweils als Stromsteuerungsmittel; einen Phasendetektor 36 als Phasenerzeugungsmittel; einen Stromrichter 37; einen Stromdetektor 38 als Stromerfassungsmittel; einen Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 39 als ein Drehstrom/d-q-Koordinaten-Umwandlungsmittel; einen Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 40; eine Steuermodus-Schalteinheit 41 als Auswählmittel zum Auswählen des Schaltens der sensorlosen Vektorsteuerung, der offenen Steuerung und der Vektorsteuerung; einen Positionsdetektor 42; und einen Geschwindigkeitsdetektor 43.
Bei der obigen Struktur bilden die Positionssteuereinrichtung 31, die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32, die q-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 34, die d-Achsen-Ankerstromsteuereinrichtung 35, der Phasendetektor 36, der Stromrichter 37, der Stromdetektor 38, der Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler 39, der Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler 40, der Positionsdetektor 42 und der Geschwindigkeitsdetektor 43 Regelungsmittel.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Positionsdetektor 42 und der Geschwindigkeitsdetektor 43 zusätzlich vorgesehen sind. Die von dem Positionsinformationsschalter 9 abgegebene Positionsinformation wird sowohl in den Positionsdetektor 42 und den Geschwindigkeitsdetektor 43, als auch in den Phasendetektor 36 eingegeben. Der Positionsdetektor 42 berechnet einen Positionsrückkopplungswert θrm, der eine Position des Ankers 6a auf der Basis der Positionsinformation darstellt, und dieser Positionsrückkopplungswert θrm wird dann an die Positionssteuereinrichtung 31 und die Steuermodus-Schalteinheit 41 abgegeben. Der Positionsdetektor 42 berechnet auch einen Geschwindigkeitsrückkopplungswert ωrm, der die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a auf der Basis der Positionsinformation darstellt, und dieser Geschwindigkeitsrückkopplungswert ωrm wird an die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 und die Steuermodus-Schalteinheit 41 abgegeben.
Wenn der Befehl der Vektorsteuerungs als der Steuerbefehl von der Steuermodus-Schalteinheit 41 zugeführt wird, berechnet die Positionssteuereinrichtung 31 einen Geschwindigkeitsbefehl ω*rm basierend auf der Abweichung zwischen dem Positionsbefehl θ*rm, der von einer übergeordneten Steuervorrichtung abgegeben wird, und dem Positionsrückkopplungswert θrm, der von dem Geschwindigkeitsdetektor 43 abgegeben wird, und der so berechnete Geschwindigkeitsbefehl ω*rm wird an die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 abgegeben.
Wenn der Befehl der Vektorsteuerung als der Steuerbefehl von der Steuermodus-Schalteinheit 41 zugeführt wird, berechnet die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 einen Schubbefehl basierend auf einer Abweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl ω*rm, der von einer Positionssteuereinrichtung 31 abgegeben wird, und dem Geschwindigkeitsrückkopplungswert ωrm, der von dem Positionsdetektor 42 abgegeben wird, und berechnet auch einen q-Achsen-Strombefehl i*qa.
Die Steuermodus-Schalteinheit 41 dient zum Bestimmen, welche von der sensorlosen Vektorsteuerung, der offenen Steuerung und der Vektorsteuerung auf der Basis der gegenwärtigen Position und Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a des Linearsynchronmotors 6 ausgeführt werden soll, und als ein Ergebnis gibt die Steuermodus-Schalteinheit 41 den Steuerbefehl an die Positionssteuereinrichtung 31, die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 bzw. den Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 ab. Dieser Steuerbefehl kann den Befehl der sensorlosen Vektorsteuerung, den Befehl der offenen Steuerung und den Befehl der Vektorsteuerung umfassen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Falle, in dem der Anker 6a in dem Stoppbereich positioniert ist, die Vektorsteuerung durchgeführt, und dementsprechend werden in einem solchen Falle Stoppbereichskoordinatendaten, welche die Beziehung zwischen dem Stoppbereich und der Position des Ankers 6a darstellen (zum Beispiel Koordinate x1–x2 ist in dem ersten Stoppbereich, und Koordinate x3–x4 ist in dem zweiten Stoppbereich, und so weiter), in einem nicht gezeigten Speicher gespeichert.
Die Steuermodus-Schalteinheit 41 beurteilt durch Vergleichen der gegenwärtigen Position mit den Stoppbereichskoordinatendaten, ob der Anker 6a in dem Stoppbereich positioniert ist oder nicht. Hierin erlangt die Steuermodus-Schalteinheit 41 die gegenwärtige Position des Ankers 6a aus der Berechnungsposition θ^rm in dem Falle des Ausführens der sensorlosen Vektorsteuerung, aus dem Positionsbefehl θ*rm in dem Falle des Ausführens der offenen Steuerung, und aus dem Positionsrückkopplungswert θrm in dem Falle des Ausführens der Vektorsteuerung. Darüber hinaus erlangt die Steuermodus-Schalteinheit 41 die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a aus dem Geschwindigkeitsrückkopplungswert ωrm in dem Falle des Ausführens der Vektorsteuerung.
Ferner steuert in dem Falle, in dem basierend auf den Stoppbereichskoordinatendaten beurteilt wird, dass die gegenwärtige Position des Ankers 6a in einen der Stoppbereiche eintritt, die Steuermodus-Schalteinheit 41 den Positionsinformationsschalter 9 derart, dass die Positionsinformation von dem Positionssensor 8 unter den mehreren Positionssensoren 8, der in dem Stoppbereich montiert ist, in welchem der Anker 6a nun positioniert ist, abgegeben wird.
Die anderen Strukturen und Funktionen als die oben erwähnten sind im Wesentlichen dieselben wie die in der ersten Ausführungsform, und deren ausführliche Erläuterung wird daher hierin weggelassen.
2.3. Betrieb des Treibers
Als nächstes wird der Betrieb des Treibers 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 10 erläutert, welche ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel des Arbeitsablaufs der Steuermodus-Schalteinheit 41 des Treibers gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt, und in 10 sind gleiche Bezugszeichen an Elemente und Einheiten angefügt, die den in 7 gezeigten entsprechen.
Wie in 10 gezeigt, beurteilt die Steuermodus-Schalteinheit 41, ob die gegenwärtige Position des Ankers 6a in dem Stoppbereich ist oder nicht (Schritt S4). Zu diesem Zeitpunkt beurteilt in einem Falle, in dem die gegenwärtige Position des Ankers 6a in dem Stoppbereich ist („JA” in Schritt S4), die Steuermodus-Schalteinheit 41, die Vektorsteuerung auszuführen (Schritt S5), und dann geht der Schritt zu dem Schritt S1.
Hierin gibt die Steuermodus-Schalteinheit 41 den Befehl der Vektorsteuerung an die Positionssteuereinrichtung 31, die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 bzw. den Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 ab. Dann stoppt der Positionsgeschwindigkeitsrechner 33 den Betrieb. Die Positionssteuereinrichtung 31 arbeitet derart, dass einerseits der Geschwindigkeitsbefehl ω*rm basierend auf dem Positionsbefehl θ*rm und dem Positionsrückkopplungswert θrm an die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 abgegeben wird, und andererseits das Abgeben des Positionsbefehls θ*rm an den Phasendetektor 36 gestoppt wird. Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 berechnet den q-Achsen-Strombefehl i*qa basierend auf dem Geschwindigkeitsbefehl ω*rm und dem Geschwindigkeitsrückkopplungswert ωrm. Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 32 dient auch zum Festlegen des d-Achsen-Strombefehls auf Null „0”. Der Positionsdetektor 36 berechnet den elektrischen Winkel θ*re entsprechend der Positionsinformation von dem Positionsinformationsschalter 9. Gemäß einer solchen Weise führt der Treiber 30 die Vektorsteuerung durch.
Währenddessen beurteilt die Steuermodus-Schalteinheit 41, ob die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a größer als die Geschwindigkeit α ist oder nicht (Schritt S1) in dem Falle, in dem die gegenwärtige Position des Ankers 6a nicht in den Stoppbereich eintritt, d. h. wenn der Anker 6a in dem Passierbereich ist („NEIN” in Schritt S4). In diesem Moment, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers größer als die Geschwindigkeit α ist („JA” in Schritt S1), geht die Steuermodus-Schalteinheit 41 durch Beurteilen, dass die sensorlose Vektorsteuerung durchgeführt werden sollte (Schritt S2), zu dem Schritt S1. Während dieses Schrittes sind die Arbeitsabläufe der jeweiligen Elemente oder Einheiten im Wesentlichen dieselben wie die in der ersten Ausführungsform.
Andererseits, wenn die Steuermodus-Schalteinheit 41 beurteilt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 6a kleiner als die Geschwindigkeit α ist („NEIN” in Schritt S1), geht die Steuermodus-Schalteinheit 41 durch Beurteilen, dass die offene Steuerung durchgeführt werden sollte (Schritt S3), zu dem Schritt S1. Während dieses Schrittes sind die Arbeitsabläufe der jeweiligen Elemente oder Einheiten im Wesentlichen dieselben wie die in der ersten Ausführungsform. Wie oben erwähnt, wiederholt die Steuermodus-Schalteinheit 41 den Steuerkreis.
Wie oben erläutert, führt gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Falle, in dem die gegenwärtige Position des Ankers 6a in den Stoppbereich eintritt, die Steuermodus-Schalteinheit 41 basierend auf der von dem Positionssensor 8 erfassten Position die Vektorsteuerung anstelle der sensorlosen Vektorsteuerung und der offenen Steuerung durch, so dass das Stoppvermögen des Ankers 6a in dem Stoppbereich sicher verbessert werden kann. Andererseits kann in dem Falle, in dem der Anker 6a lediglich durch den Passierbereich hindurchtritt, der Anker 6a mittels der sensorlosen Vektorsteuerung sanft bewegt werden, und darüber hinaus kann in dem Falle eines Notstopps des Ankers 6a in dem Passierbereich der Anker 6a in einer gewünschten Position gestoppt werden. Ferner kann sogar in dem Falle eines temporären Stopps des Ankers 6a in dem Passierbereich durch den Notstopp der Betrieb in die Position zurückgestellt werden.
Es wird ferner angemerkt, dass es bei der vorliegenden Ausführungsform, obwohl die Vektorsteuerung in dem Falle, in dem die gegenwärtige Position des Ankers 6a in den Stoppbereich eintritt, zwangsläufig durchgeführt wird, möglich sein kann, die Vektorsteuerung zum Beispiel nur in dem Falle durchzuführen, in dem der Anker 6a in dem Stoppbereich stoppt. In diesem Falle, wenn der Anker 6a nicht in dem Stoppbereich stoppt, wird zum Beispiel die sensorlose Vektorsteuerung oder die offene Steuerung durchgeführt.
Noch darüber hinaus können bei der vorliegenden Ausführungsform, obwohl die lineare Skala 7 an dem Schieber 4 montiert ist, die linearen Skalen in dem Stoppbereich der Basis 5 vorgesehen sein, und der Positionssensor 8 kann an dem Schieber 4 montiert sein. Bei einer solchen Anordnung kann bloß ein Positionssensor 8 verwendet werden, und die zum Bereitstellen der linearen Skala 7 in dem Passierbereich erforderlichen Kosten können eingespart werden.
Noch darüber hinaus kann bei den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen, obwohl der Anker 6a an dem Schieber 4 montiert ist und die Magnetplatte 6b an der Basis 5 montiert ist, der Anker 6a an der Basis 5 montiert sein, und die Magnetplatte 6b ist im Gegensatz dazu an dem Schieber 4 montiert.
Ferner kann bei der jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsform, obwohl die vorliegende Erfindung bei dem Linearsynchronmotor des flachen Typs angewendet wird, diese bei einem Linearsynchronmotor des Stangentyps angewendet werden.
Erläuterung der Bezugszeichen

1, 10 – Linearmotorsystem, 2 – Aktuator, 3, 30 – Treiber, 4 – Schieber, 5 – Basis, 6 – Linearsynchronmotor, 6a – Anker, 6b – Magnetplatte, 7 – lineare Skala, 8 – Positionssensor, 9 – Positionsinformationsschalter, 31 – Positionssteuereinrichtung, 32 – Geschwindigkeitssteuereinrichtung, 33 – Positionsgeschwindigkeitsrechner, 34 – q-Achsen-Stromsteuereinrichtung, 35 – d-Achsen-Stromsteuereinrichtung, 36 – Phasendetektor, 37 – Stromrichter, 38 – Stromdetektor, 39 – Vektordreher·Drehstrom/d-q-Koordinaten-Wandler, 40 – Vektordreher·d-q-Koordinaten/Drehstrom-Wandler, 41 – Steuermodus-Schalteinheit, 42 – Positionsdetektor, 43 – Geschwindigkeitsdetektor.

ZUSAMMENFASSUNG
Es ist möglich, ein bewegliches Element mittels einer sensorlosen Vektorsteuerung in einem gleichen Geschwindigkeitsbereich ohne Verwendung eines Positionssensors sanft bewegbar zu steuern, und es ist möglich, eine Stoppsteuerung durchzuführen und diese in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich zu steuern. In einem Falle, in dem eine Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, die innerhalb eines Bereichs vorläufig bestimmt wird, in welchem das bewegliche Element synchron mit der Bewegung des von dem Anker erzeugten Magnetfeldes mittels einer vorbestimmten sensorlosen Vektorsteuerung bewegt wird, wird der durch den Anker hindurchtretende Strom von der sensorlosen Vektorsteuerung gesteuert, und in einem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, werden in einer d-q-Koordinate, in welcher eine d-Achse eine Richtung eines von dem Feld erzeugten Flusses darstellt und eine q-Achse eine um π/2 in Bezug auf die d-Achse vorausgehende Phase darstellt, ein d-Achsen-Ankerstrom und ein q-Achsen-Ankerstrom derart gesteuert, dass ein elektrischer Winkel der d-Achse erzeugt wird und der Strom durch den d-Achsen-Anker hindurchtritt und nicht durch den q-Achsen-Anker hindurchtritt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002-223587 [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Linearsynchronmotors, bei welchem Strom durch einen Anker eines Linearsynchronmotors hindurchtritt, der ein bewegliches Element aufweist, das von einem Magnetfeld bewegt wird, das von dem Anker erzeugt wird, wobei: in einem Falle, in dem eine Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, die innerhalb eines Bereichs vorläufig bestimmt wird, in welchem das bewegliche Element synchron mit der Bewegung des von dem Anker erzeugten Magnetfeldes mittels einer vorbestimmten sensorlosen Vektorsteuerung bewegt wird, der durch den Anker hindurchtretende Strom von der sensorlosen Vektorsteuerung gesteuert wird, und in einem Falle, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, in einer d-q-Koordinate, in welcher eine d-Achse eine Richtung eines von dem Feld erzeugten Flusses darstellt und eine q-Achse eine um π/2 in Bezug auf die d-Achse vorausgehende Phase darstellt, ein d-Achsen-Ankerstrom und ein q-Achsen-Ankerstrom derart gesteuert werden, dass ein elektrischer Winkel der d-Achse entsprechend einem Positionsbefehl erzeugt wird und der Strom durch den d-Achsen-Anker hindurchtritt und nicht durch den q-Achsen-Anker hindurchtritt.
Verfahren zur Steuerung eines Linearsynchronmotors gemäß Anspruch 1, wobei in einem Falle, in dem das bewegliche Element während der Bewegung des beweglichen Elements in einem Bereich gestoppt wird, in welchem eine Position des beweglichen Elements von einem Positionssensor durch Lesen einer linearen Skala innerhalb eines Bewegungsbereichs des beweglichen Elements erfasst wird, der durch den Anker hindurchtretende Strom basierend auf der von dem Positionssensor erfassten Position des beweglichen Elements gesteuert wird.
Steuervorrichtung zur Steuerung eines Stromes, der durch einen Anker eines Linearsynchronmotors hindurchtritt, bei welchem ein bewegliches Element durch die Bewegung eines Magnetfeldes bewegt wird, das von dem Anker erzeugt wird, aufweisend: eine Einheit zur sensorlosen Vektorsteuerung, die den durch den Anker hindurchtretenden Strom mittels einer vorbestimmten sensorlosen Vektorsteuerung steuert; eine Einheit zur offenen Steuerung, die den durch den Anker hindurchtretenden Strom mittels einer offenen Steuerung steuert; und eine Auswähleinheit, welche die Steuereinheit zur Steuerung des durch den Anker hindurchtretenden Stromes auswählt, wobei die Einheit zur offenen Steuerung aufweist: eine Phasenerzeugungseinheit, die einen elektrischen Winkel der d-Achse entsprechend einem Positionsbefehl in einer d-q-Koordinate erzeugt, in welcher eine d-Achse eine Richtung eines von dem Feld erzeugten Flusses darstellt und eine q-Achse eine um π/2 in Bezug auf die d-Achse vorausgehende Phase darstellt; eine Phasenerzeugungseinheit, die einen elektrischen Winkel der d-Achse entsprechend dem Positionsbefehl erzeugt; eine Stromerfassungseinheit, die einen durch den Anker hindurchtretenden Drehstrom erfasst; eine Drehstrom/d-q-Koordinaten-Umwandlungseinheit, die eine Koordinatenumwandlung durchführt, bei welcher ein von der Stromerfassungseinheit erfasster Drehstrom basierend auf dem von der Phasenerzeugungseinheit erzeugten elektrischen Winkel in einen d-Achsen-Ankerstrom und einen q-Achsen-Ankerstrom umgewandelt wird; und eine Stromsteuereinheit, die den d-Achsen-Ankerstrom und den q-Achsen-Ankerstrom derart steuert, dass der Strom durch den d-Achsen-Anker hindurchtritt und nicht durch den q-Achsen-Anker hindurchtritt, und wobei die Auswähleinheit die Einheit zur sensorlosen Vektorsteuerung in einem Falle auswählt, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elements größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, die innerhalb eines Bereichs vorläufig bestimmt wird, in welchem das bewegliche Element synchron mit der Bewegung des von dem Anker erzeugten Magnetfeldes mittels einer vorbestimmten sensorlosen Vektorsteuerung bewegt wird, und die Einheit zur offenen Steuerung in einem Falle auswählt, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner aufweisend eine Einheit zur Regelung, die den durch den Anker hindurchtretenden Strom mittels einer Regelung basierend auf einer Position steuert, die von dem Positionssensor erfasst wird, der die Position des beweglichen Elements durch Lesen der linearen Skala erfasst, wobei die Auswähleinheit die Regelung in einem Falle auswählt, in dem das bewegliche Element während der Bewegung in einem Bereich gestoppt wird, in welchem die Position des beweglichen Elements von dem Positionssensor innerhalb eines Bewegungsbereichs des beweglichen Elements erfasst wird.