JP2010115020A - 位置センサユニット、３相交流型リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】３相交流型リニアモータにおいて、複数種類のリニアモータで固定子と可動子の相対位置関係を検出するための位置センサユニットを共通化する。
【解決手段】３つの位置センサ２ｕ，２ｖ，２ｗを、固定子１１の基準ピッチＰに対して、基準点Ａ、基準点Ａから１Ｐ／３離れた位置Ｂ、基準点Ａから２Ｐ／３離れた位置Ｃ、の３箇所に順次配置して位置センサユニット１とすることで、基準ピッチのｎ倍（３の倍数を除く）の固定子２１でも同一の位置センサユニット１を共用可能とした。
【選択図】図８

Description

本発明は、３相交流型リニアモータに適用される位置センサユニット、及びその位置センサユニットを備えた３相交流型リニアモータに関するものである。

従来より、搬送装置や半導体製造装置等の３相交流型リニアモータ（以下、「３相リニアモータ」または「リニアモータ」と略する場合がある）が適用される装置において、固定子と可動子との相対位置を検出するために用いられるセンサが種々知られている（例えば、特許文献１参照）。固定子側に磁石がないタイプの３相リニアモータの場合には、固定子にティース（歯部）が所定ピッチで直線的に配列される一方、固定子側に磁石があるタイプの３相リニアモータの場合には、固定子に磁石が所定ピッチで交互に磁性を変えて直線的に配列されており、可動子が固定子に沿って直線的に移動するように構成されている。

いずれのタイプの３相リニアモータの場合にも、精密な動作を行うモータとして機能させるために、可動子と固定子との相対位置を検出する手段が設けられているのが通例である。可動子と固定子との微細な相対位置を検出する手段としては、直線的な変位量を検出するセンサ（リニアエンコーダ）が挙げられるが、可動子が固定子に沿って正逆何れの方向に移動したのかという点を重点的に検出する手段として可動子に設けた位置センサが挙げられる。３相リニアモータの場合における位置センサの配置位置は、固定子の間隔、すなわちティース間のピッチ、もしくは磁石間のピッチに依存する。具体的には、当該リニアモータの固定子におけるティース又は磁石のピッチＰに対して、位置センサを、電気角０°、１２０°、２４０°にそれぞれ対応する、基準点（０Ｐ／３の位置）、１Ｐ／３の位置、２Ｐ／３の位置、の３箇所に設け、それぞれの位置におけるティースの有無又は磁石の磁性を検出するようにしている。なお、位置センサには、ホール素子を備えたホールセンサ（さらに永久磁石を備えたホールＩＣである場合もある）、可動子と固定子との間のギャップの大きさを検出するギャップセンサや光学式反射センサが適用される。
特開２００２−１５９１６６号公報

ところで、上述したような３相交流型リニアモータにおける位置センサの配置位置は、固定子におけるティース間ピッチ又は磁極間ピッチに依存して決められるため、従来は、リニアモータの仕様、具体手的にはティース間ピッチ又は磁石間のピッチに合わせて個別に位置センサを設けなければならず、コスト高の要因の一つとなっている。また、ティース間ピッチ又は磁石間のピッチが大きくなればなるほど、３つの位置センサの距離が大きくなるため、これら３つの位置センサを納めた位置センサユニットも大型化する。

そこで本発明は、３相交流型リニアモータにおいて、複数種類のティース間ピッチ又は磁極間ピッチを有する固定子を備えたリニアモータに対応することができる位置センサユニットと、斯かる位置センサユニットを備えた３相交流型リニアモータを提供しようとするものである。

すなわち本発明は、固定子と、固定子のティース又は磁石の配列方向に沿って直線的に移動可能な可動子とを備えた３相交流型リニアモータに用いられる位置センサユニットであって、可動子に設けられ前記固定子と可動子の相対位置を検出する３つの位置センサをさらに備え、固定子のティース間又は磁石間のピッチが、所定の基準ピッチＰに対してｎＰ（ｎは３の倍数を除く正の整数）であり、３つの位置センサを、基準ピッチＰに対して、基準点となる０Ｐ／３の位置、基準点から１Ｐ／３離れた位置、基準点から２Ｐ／３離れた位置、の３箇所に順次配置してユニット化してなることを特徴とする位置センサユニットである。

このような位置センサユニットであれば、所定の基準ピッチＰのｎ倍（ｎは３の倍数を除く正の整数）のティース間ピッチ又は磁石間ピッチを有する固定子を備えた３相交流型リニアモータについて、基準ピッチＰの３相交流型リニアモータに適用される位置センサユニットを共通して使用することができる。

具体的に説明すると、まず、固定子のティース又は磁石の間隔が基準ピッチＰである場合には、第１の位置センサを基準点に、第２の位置センサを基準点から１Ｐ／３の位置に、第３の位置センサを基準点から２Ｐ／３の位置にそれぞれ配置すればよく、固定子のティース又は磁石の間隔が基準ピッチ２Ｐである場合には、従来であれば、第１の位置センサを基準点に、第２の位置センサを基準点から２Ｐ／３の位置に、第３の位置センサを基準点から４Ｐ／３の位置にそれぞれ配置することになる。しかしながら、基準点から４Ｐ／３の位置と１Ｐ／３の位置とにおいてティースの有無又は磁石の磁性を比較すると、ちょうど有無又は磁性が反対となっている。そこで、第３の位置センサを基準点から１Ｐ／３の位置に配置し、第３の位置センサが検出したティースの有無又は磁石の磁性とは反対の事象を検出するようにすればよい。したがって、ティース又は磁石間ピッチが基準ピッチの２倍の固定子を有する３相交流型リニアモータの場合も、基準ピッチＰの場合の３つの位置センサと同一配置の位置センサを用い、同一のユニットとして使用することができる。このような発案の元では、ティース又は磁石間ピッチが基準ピッチＰの３の倍数倍の場合には、全てのセンサを基準点に配置することとなるため、本発明を適用することはできないが、ティース又は磁石間ピッチが基準ピッチＰの３の倍数倍以外の整数倍の場合には、全て本発明を適用することが可能である。

本発明において位置センサは、磁束に対して直流電流を発生するホール素子を備えたホールセンサ、可動子と固定子とのギャップ（隙間）の大きさを検知するギャップセンサ、可動子と固定子とのギャップ（隙間）の大きさを光学的に検知する光学式反射センサ、から選択される何れか一種を適用することができる。

上述したような位置センサユニットの考え方を適用した本発明の３相交流型リニアモータは、固定子と、固定子のティース又は磁石の配列方向に沿って直線的に移動可能な可動子と、可動子に設けられ固定子と可動子の相対位置を検出する３つの位置センサからなる位置センサユニットとを備え、固定子のティース間又は磁石間のピッチを、所定の基準ピッチＰに対してｎＰ（ｎは３の倍数を除く正の整数）とし、位置センサユニットにおいて各位置センサを、基準ピッチＰに対して、基準点となる０Ｐ／３の位置、当該基準点から１Ｐ／３離れた位置、当該基準点から２Ｐ／３離れた位置、の３箇所に順次配置していることを特徴としている。

このような構成の３相交流型リニアモータであれば、上述したとおり、固定子におけるティース又は磁石間のピッチが予め設定される基準ピッチＰのｎ倍（３の倍数倍を除く）であるリニアモータについて、基準ピッチＰのティース又は磁石を有するリニアモータの場合に適用される位置センサユニットを共用できるため、位置センサユニットのコストダウンや小型化、ひいてはリニアモータ全体のコストダウンを図ることができる。

また上述したように、位置センサには、ホールセンサ、ギャップセンサ、光学式反射センサ、から選択される何れか一種を適用することができる。

特に、固定子が、基準ピッチＰに対してｎＰのピッチにて配列された複数のティースを有するものである場合には、各位置センサを、ホール素子および永久磁石から構成されるホールセンサとすることが望ましい。

また、固定子が、基準ピッチＰに対してｎＰのピッチにて磁性が交互となるように配列された複数の磁石を有するものである場合には、位置センサを、ホール素子及びＩＣチップから構成されるホールＩＣとすることが望ましい。

本発明によれば、固定子のティース間ピッチ又は磁石間ピッチが基準ピッチＰのｎ倍（ｎは３の倍数を除く整数）である３相交流型リニアモータについて、基準ピッチＰの場合に適用される３つの位置センサと同じ位置に位置センサを配置したものを用いることができるため、位置センサユニットやリニアモータのコストダウンや小型化を図ることが可能である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞ 図１と図２、図４と図５は、それぞれ第１実施形態に係る位置センサユニット１が適用される３相交流型リニアモータ（以下、必要に応じて「３相リニアモータ」と略称する。）１０，２０の要部を示す外観図（側面図と平面図）である。図３及び図６は、３相リニアモータ１０，２０をそれぞれ位置センサユニット１側から見た外観図である。なお、３相リニアモータ１０と３相リニアモータ２０にそれぞれ適用される位置センサユニット１は、外観上若干の違いはあるが、実質的には同等のものである。まず、これら３相リニアモータ１０，２０の概略について説明する。

図１〜図３に示す３相リニアモータ１０は、床等の固定物に固定された固定子１１と、この固定子１１に沿って浮上して直線的に移動（図１、図２の矢印が正方向である）する可動子１２と、可動子１２に取り付けられた位置センサユニット１とから構成される。固定子１１は、例えば積層鋼板等により上面側が整列された凹凸に形成されており、その凸部分であるティース（歯）１１ａが一定間隔Ｐで直線的に配列された通常のものである。可動子１２は、図示しない部材により固定子１１との対向面間に小さい隙間であるギャップＧを空けて配置されており、詳細には図示しないがＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３つの磁極が形成されており、各磁極にはそれぞれコイルが巻回されている、通常の構成のものである。

位置センサユニット１は、可動子１２に設けられ、可動子１２が固定子１１に沿って正方向又は逆方向の何れに移動したのかを検出するものである。この位置センサユニット１は、可動子１２に載置されたテーブル１３と、このテーブル１３に固定された取付板１４とを介して可動子１２に固定されたボックス体１ａにより内部を保護している部材であり、その下面を固定子１１のティース１１ａと対面させて可動子１２と共に固定子１１に対して直線的に移動するようにされている。ボックス体１ａからは、検出した情報（信号）を外部へ通信する出力線１ｂが引き出され、図示しないコントローラに接続されている。なお、位置センサユニット１の内部の主要構成については後述する。

一方、図４〜図６に示す３相リニアモータ２０も、上記３相リニアモータ１０と同様のものであり、固定子２１と可動子２２と位置センサユニット１とから構成される。固定子２１は、上記３相リニアモータ１０の固定子１１のティース間ピッチＰの２倍の間隔２Ｐでティース（歯）２１ａが直線的に配列されている。可動子２２は、３相リニアモータ１０と同様に詳細には図示しないが、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３つの磁極が形成されており、各磁極にはそれぞれコイルが巻回された通常の構成のものである。位置センサユニット１は、可動子２２に取り付けられたブラケット２３を介して可動子２２に固定されたボックス体１ａにより内部を保護している部材であり、このボックス体１ａからは、出力線１ｂが引き出されている。

位置センサユニット１に内蔵されるそれぞれ３つの位置センサ２には、図７に模式的に示すように、本実施形態ではホールセンサ２を適用している。ホールセンサ２は、固定子１１，２１に対面して配置されるホール素子２ａと、ホール素子２ａに載置される永久磁石２ｂとから構成される通常のものである。

図８は、３相リニアモータ１０における固定子１１のティース間ピッチＰと位置センサユニット１内の各位置センサ２（２ｕ，２ｖ，２ｗ）の位置関係（同図上段）、３相リニアモータ２０における固定子１２のティース間ピッチ２Ｐと位置センサユニット１内の各位置センサ２（２ｕ，２ｖ，２ｗ）の位置関係（同図下段）を、それぞれ模式的に示したものである。

通常、同図上段の３相リニアモータ１０に設けられる位置センサユニット１について示されるように、第１の位置センサ２ｕを電気角０°の位置（基準点、符号Ａ）に配置する場合、第２の位置センサ２ｖを電気角１２０°の位置、すなわちティース間ピッチＰを考慮すれば基準点ＡからＰ／３離れた位置（符号Ｂ）に配置し、第３のセンサ２ｗを電気角２４０°の位置、すなわち、基準点Ａから２・Ｐ／３離れた位置（符号Ｃ）に配置される。表１は、固定子１１に対して位置センサユニット１のうち第１の位置センサ２ｕが電気角０°の位置（基準点、符号Ａ）にある場合、電気角１２０°の位置にある場合、電気角２４０°の位置にある場合、電気角３６０°の位置にある場合に、各位置センサ２ｕ，２ｖ，２ｗが検出する信号（説明の便宜上、検出する信号を後述する「Ｈ」「Ｌ」で表す）を示したものである。

表１に示すように、固定子１１に対して位置センサユニット１のうち第１の位置センサ２ｕが電気角０°の位置、すなわち基準点Ａに合致する位置にある場合、第１の位置センサ２ｕは、ティース１１ａが有る旨の信号Ｈを検出し、第２の位置センサ２ｖは、ティース１１ａが無い旨の信号Ｌを検出し、第３の位置センサ２ｗは、ティース１１ａが無い旨の信号Ｌを検出する。

また、固定子１１に対して位置センサユニット１のうち第１の位置センサ２ｕが電気角１２０°の位置、すなわち基準点ＡからＰ／３離れた位置（符号Ｂ）に合致する位置である場合、第１の位置センサ２ｕは、ティース１１ａが有る旨の信号Ｌを検出し、第２の位置センサ２ｖは、ティース１１ａが無い旨の信号Ｌを検出し、第３の位置センサ２ｗは、ティース１１ａが有る旨の信号Ｈを検出する。

また、固定子１１に対して位置センサユニット１のうち第１の位置センサ２ｕが電気角２４０°の位置、すなわち基準点Ａから２・Ｐ／３離れた位置（符号Ｃ）に合致する位置である場合、第１の位置センサ２ｕは、ティース１１ａが無い旨の信号Ｌを検出し、第２の位置センサ２ｖは、ティース１１ａが有る旨の信号Ｈを検出し、第３の位置センサ２ｗは、ティース１１ａが無い旨の信号Ｌを検出する。

また、固定子１１に対して位置センサユニット１のうち第１の位置センサ２ｕが電気角３６０°の位置、すなわち基準点Ａから３・Ｐ／３離れた位置（符号Ｄ）に合致する位置である場合、第１の位置センサ２ｕは、ティース１１ａが有る旨の信号Ｈを検出し、第２の位置センサ２ｖは、ティース１１ａが無い旨の信号Ｌを検出し、第３の位置センサ２ｗは、ティース１１ａが無い旨の信号Ｌを検出する。固定子１１に対して位置センサユニット１のうち第１の位置センサ２ｕが基準点Ａから３・Ｐ／３離れた位置（符号Ｄ）に合致する位置である場合と、固定子１１に対して位置センサユニット１のうち第１の位置センサ２ｕが基準点Ａに合致する位置である場合とでは、各位置センサ２ｕ，２ｖ，２ｗが検知する信号は同一パターンになる。

そして、固定子１１に対する位置センサユニット１の相対位置によって決定される各位置センサ２ｕ，２ｖ，２ｗの検出パターンを基にして、固定子１１に対する可動子１２の移動に伴う各位置センサ２ｕ，２ｖ，２ｗの検出パターンの変化によって、可動子１２が固定１１に対して正逆何れの方向に移動したのかを検出することが可能となる。

同図下段の３相リニアモータ２０についても同様に、固定子２１のティース間ピッチは、３相リニアモータ１０の固定子１１におけるティース間ピッチＰの２倍の２Ｐであることから、従来であれば、第１の位置センサ２ｕを基準点Ａに配置する場合、第２の位置センサ２ｖを電気角１２０°の位置、すなわち基準点Ａから２Ｐ／３離れた位置（符号Ｃ）に配置し、第３の位置センサ２ｗ（図中、破線で示す）を電気角２４０°の位置、すなわち、基準点Ａから２・２Ｐ／３離れた位置（符号Ｄ）に配置されるところである。したがって、同図に破線で示すように、位置センサユニット１’は比較的大型なものとなっている。

しかしながら、３相リニアモータ２０における第２の位置センサ２ｖの配置位置は、３相リニアモータ１０の場合における第３の位置センサ２ｗの配置位置と同一である。一方、位置Ｄにおいて３相リニアモータ２０における第３の位置センサ２ｗが検出する信号（ティース２１ａの有無）と、位置Ｂにおけるティース２１ａの有無とは、常に反対の関係にある。したがって、第３の位置センサ２ｗを位置Ｂに配置し、その検出すべき信号（ティース２１ａの有無）を、位置Ｄにおいて第３の位置センサ２ｗが検出すべきであった信号（ティース２１ａの有無）の逆の信号Ｗ’とすれば、位置Ｂであってもティース２１ａの有無を正確に検出することができる（表２参照、表２は、固定子２１に対して位置センサユニット１のうち第１の位置センサ２ｕが電気角０°の位置にある場合、電気角１２０°の位置にある場合、電気角２４０°の位置にある場合、電気角３６０°の位置にある場合に、各位置センサ２ｕ，２ｖ，２ｗが検出する信号を示したものである）。

すなわち、ティース間ピッチＰの３相リニアモータ１０に用いる位置センサユニット１では、基準点Ａに第１の位置センサ２ｕ、基準点ＡからＰ／３離れた位置Ｂに第２の位置センサ２ｖ、基準点Ａから２・Ｐ／３離れた位置Ｃに第３の位置センサ２ｗを配置する。一方で、ティース間ピッチ２Ｐの３相リニアモータ３０に用いる位置センサユニット１では、基準点Ａに第１の位置センサ２ｕ、基準点ＡからＰ／３離れた位置Ｂに第３の位置センサ２ｗ、基準点Ａから２・Ｐ／３離れた位置Ｃに第２の位置センサ２ｖを配置することで、２種類の３相リニアモータ１０，２０について共通の位置センサユニット１を利用することができるのである。各位置センサ２ｕ，２ｖ，２ｗ自体は何れも同等のものであり、出力線１ｂを通じて出力を受けたコントローラ側で何れのセンサからの出力であるかを判別すればよく、またコントローラ側で各位置センサ２ｕ，２ｖ，２ｗが検出した信号（ティース２１ａの有無）を判別すればよい。

このように、本実施形態では、３つの位置センサ２ｕ，２ｖ，２ｗの位置を、固定子１１の基準ピッチＰの３相リニアモータ１０の位置センサユニット１の場合から変更することなく、固定子２１のティース間ピッチが、３相リニアモータ１０の固定子１１におけるティース間ピッチＰの２倍（２Ｐ）である３相交流型リニアモータ２０にもそのまま位置センサユニット１として使用することができるため、位置センサユニット１の大型化を招くことなく共用化が図られ、コストダウンも実現されることとなる。

＜第２実施形態＞ 図９と図１０、図１２と図１３は、それぞれ第２実施形態に係る位置センサユニット１が適用される３相交流型リニアモータ（以下、必要に応じて「３相リニアモータ」と略称する。）３０，４０の要部を示す外観図（側面図と平面図）である。図１１及び図１４は、３相リニアモータ３０，４０をそれぞれ位置センサユニット３側から見た外観図である。なお、３相リニアモータ３０と３相リニアモータ４０にそれぞれ適用される位置センサユニット３は、第１実施形態と同様に外観上若干の違いはあるが、実質的には同等のものである。まず、これら３相リニアモータ３０，４０の概略について説明する。

図９〜図１１に示す３相リニアモータ３０は、床等の固定物に固定された固定子３１と、この固定子３１に沿って浮上して直線的に移動（図９、図１０の矢印が正方向である）する可動子３２と、可動子３２に取り付けられた位置センサユニット３とから構成される。固定子３１は、例えばベース上に薄板上のＮ極の磁石３１ａとＳ極の磁石３１ｂが交互に配置された通常のものである。ここで、本実施形態における磁石間のピッチは、Ｎ極から次のＮ極、又はＳ極から次のＳ極までの距離と定義し、この固定子３１においては磁石間ピッチをＰとする。可動子３２は、例えば積層鋼板を主体として構成され、図示しない部材により固定子３１との対向面間に小さい隙間であるギャップＧを空けて配置されており、詳細には図示しないがＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３つの磁極が形成されており、各磁極にはそれぞれコイルが巻回されている、通常の構成のものである。

位置センサユニット３は、可動子３２に設けられ、可動子３２が固定子３１に沿って正方向又は逆方向の何れに移動したのかを検出するものである。この位置センサユニット３は、可動子３２に載置されたテーブル３３と、このテーブル３３に固定された取付板３４とを介して可動子３２に固定されたボックス体３ａにより内部を保護している部材であり、その下面を固定子３１の磁石３１ａ，３１ｂと対面させて可動子３２と共に固定子３１に対して直線的に移動するようにされている。ボックス体３ａからは、検出した情報（信号）を外部へ通信する出力線３ｂが引き出され、図示しないコントローラに接続されている。なお、位置センサユニット３の内部の主要構成については後述する。

一方、図１２〜図１４に示す３相リニアモータ４０も、上記３相リニアモータ３０と同様のものであり、固定子４１と可動子４２と位置センサユニット３とから構成される。固定子４１は、上記３相リニアモータ３０の固定子３１のティース間ピッチＰの２倍の間隔２Ｐで磁石４１ａ（Ｎ極），４１ｂ（Ｓ極）が交互に直線的に配列されている。可動子４２は、３相リニアモータ３０と同様に詳細には図示しないが、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３つの磁極が形成されており、各磁極にはそれぞれコイルが巻回された通常の構成のものである。

位置センサユニット３は、可動子４２に取り付けられたブラケット４３を介して可動子４２に固定されたボックス体３ａにより内部を保護している部材であり、このボックス体３ａからは、出力線３ｂが引き出されている。

位置センサユニット３に内蔵されるそれぞれ３つの位置センサ４には、図１５に模式的に示すように、本実施形態ではＩＣチップとホール素子とを備えた通常のホールＩＣを適用している。

図１６は、３相リニアモータ３０における固定子３１の磁石間ピッチＰと位置センサユニット３内の各位置センサ４（４ｕ，４ｖ，４ｗ）の位置関係（同図上段）、３相リニアモータ４０における固定子４２の磁石間ピッチ２Ｐと位置センサユニット３内の各位置センサ４（４ｕ，４ｖ，４ｗ）の位置関係（同図下段）を、それぞれ模式的に示したものである。

通常、同図上段の３相リニアモータ３０に設けられる位置センサユニット３について示されるように、第１の位置センサ４ｕを電気角０°の位置（基準点、符号Ａ）に配置する場合、第２の位置センサ４ｖを電気角１２０°の位置、すなわちティース間ピッチＰを考慮すれば基準点ＡからＰ／３離れた位置（符号Ｂ）に配置し、第３センサ４ｗを電気角２４０°の位置、すなわち、基準点Ａから２・Ｐ／３離れた位置（符号Ｃ）に配置される。表３は、固定子３１に対して位置センサユニット３のうち第１の位置センサ４ｕが電気角０°の位置（基準点、符号Ａ）にある場合、電気角１２０°の位置にある場合、電気角２４０°の位置にある場合、電気角３６０°の位置にある場合に、各位置センサ４ｕ，４ｖ，４ｗが検出する信号（説明の便宜上、検出する信号を後述する「Ｎ」「Ｓ」で表す）を示したものである。

表３に示すように、固定子３１に対して位置センサユニット３のうち第１の位置センサ４ｕが電気角０°の位置、すなわち基準点Ａに合致する位置にある場合、第１の位置センサ４ｕは、磁性がＮ極である旨の信号Ｎを検出し、第２の位置センサ４ｖは、磁性がＳ極である旨の信号Ｓを検出し、第３の位置センサ４ｗは、磁性がＳ極である旨の信号Ｓを検出する。

また、固定子３１に対して位置センサユニット３のうち第１の位置センサ４ｕが電気角１２０°の位置、すなわち基準点ＡからＰ／３離れた位置（符号Ｂ）に合致する位置である場合、第１の位置センサ４ｕは、磁性がＳ極である旨の信号Ｓを検出し、第２の位置センサ４ｖは、磁性がＳ極である旨の信号Ｓを検出し、第３の位置センサ４ｗは、磁性がＮ極である旨の信号Ｎを検出する。

また、固定子３１に対して位置センサユニット３のうち第１の位置センサ４ｕが電気角２４０°の位置、すなわち基準点Ａから２・Ｐ／３離れた位置（符号Ｃ）に合致する位置である場合、第１の位置センサ４ｕは、磁性がＳ極である旨の信号Ｓを検出し、第２の位置センサ４ｖは、磁性がＮ極である旨の信号Ｎを検出し、第３の位置センサ４ｗは、磁性がＳ極である旨の信号Ｓを検出する。

また、固定子３１に対して位置センサユニット３のうち第１の位置センサ４ｕが電気角３６０°の位置、すなわち基準点Ａから３・Ｐ／３離れた位置（符号Ｄ）に合致する位置である場合、第１の位置センサ４ｕは、磁性がＮ極である旨の信号Ｎを検出し、第２の位置センサ４ｖは、磁性がＳ極である旨の信号Ｓを検出し、第３の位置センサ４ｗは、磁性がＳ極である旨の信号Ｓを検出する。固定子３１に対して位置センサユニット３のうち第１の位置センサ４ｕが基準点Ａから３・Ｐ／３離れた位置（符号Ｄ）に合致する位置である場合と、固定子３１に対して位置センサユニット１のうち第１の位置センサ４ｕが基準点Ａに合致する位置である場合とでは、各位置センサ４ｕ，４ｖ，４ｗが検知する信号は同一パターンになる。

そして、固定子３１に対する位置センサユニット３の相対位置によって決定される各位置センサ４ｕ，４ｖ，４ｗの検出パターンを基にして、固定子３１に対する可動子３２の移動に伴う各位置センサ４ｕ，４ｖ，４ｗの検出パターンの変化によって、可動子３２が固定３１に対して正逆何れの方向に移動したのかを検出することが可能となる。

同図下段の３相リニアモータ４０についても同様に、固定子４１の磁石間ピッチは、３相リニアモータ１０の固定子４１における磁石間ピッチＰの２倍の２Ｐであることから、従来であれば、第１の位置センサ４ｕを基準点Ａに配置する場合、第２の位置センサ４ｖを電気角１２０°の位置、すなわち基準点Ａから２・Ｐ／３離れた位置（符号Ｃ）に配置し、第３の位置センサ４ｗ（図中、破線で示す）を電気角２４０°の位置、すなわち、基準点Ａから２・２Ｐ／３離れた位置（符号Ｄ）に配置されるところである。したがって、同図に破線で示すように、位置センサユニット３’は比較的大型なものとなっている。

しかしながら、３相リニアモータ４０における第２の位置センサ４ｖの配置位置は、３相リニアモータ３０の場合における第３の位置センサ４ｗの配置位置と同一である。一方、位置Ｄにおいて３相リニアモータ４０における第３の位置センサ４ｗが検出する信号（磁性）と、位置Ｂにおける磁性とは、常に反対の関係にある。したがって、第３の位置センサ４ｗを位置Ｂに配置し、その検出すべき信号（磁性）を、位置Ｄにおいて第３の位置センサ４ｗが検出すべきであった信号（磁性）の逆の信号Ｗ’とすれば、位置Ｂであっても磁性を正確に検出することができる（表４参照、表４は、固定子４１に対して位置センサユニット３のうち第１の位置センサ４ｕが電気角０°の位置にある場合、電気角１２０°の位置にある場合、電気角２４０°の位置にある場合、電気角３６０°の位置にある場合に、各位置センサ４ｕ，４ｖ，４ｗが検出する信号を示したものである）。

すなわち、磁石間ピッチＰの３相リニアモータ３０に用いる位置センサユニット３では、基準点Ａに第１の位置センサ４ｕ、基準点ＡからＰ／３離れた位置Ｂに第２の位置センサ４ｖ、基準点Ａから２・Ｐ／３離れた位置Ｃに第３の位置センサ４ｗを配置する。一方で、磁石間ピッチ２Ｐの３相リニアモータ４０に用いる位置センサユニット４では、基準点Ａに第１の位置センサ４ｕ、基準点ＡからＰ／３離れた位置Ｂに第３の位置センサ４ｗ、基準点Ａから２・Ｐ／３離れた位置Ｃに第２の位置センサ４ｖを配置することで、２種類の３相リニアモータ３０，４０について共通の位置センサユニット３を利用することができるのである。各位置センサ４ｕ，４ｖ，４ｗ自体は何れも同等のものであり、出力線１ｂを通じて出力を受けたコントローラ側で何れのセンサからの出力であるかを判別すればよく、またコントローラ側で各位置センサ４ｕ，４ｖ，４ｗが検出した信号（磁性）を判別すればよい。

このように、本実施形態では、３つの位置センサ４ｕ，４ｖ，４ｗの位置を、固定子３１の基準ピッチＰの３相リニアモータ３０の位置センサユニット３の場合から変更することなく、固定子４１の磁石間ピッチが、固定子３１の磁石間ピッチＰの２倍の間隔２Ｐである３相交流型リニアモータ４０にもそのまま位置センサユニット３として使用することができるため、位置センサユニット３の大型化を招くことなく共用化が図られ、コストダウンも実現されることとなる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば第１及び第２実施形態に共通する事項として、固定子のティース間ピッチ又は磁石間ピッチが基準ピッチＰの２倍よりも大きい整数倍（３の倍数を除く）である３相交流型リニアモータについて、上述した位置センサユニット１，３を共用することが可能である。また、第１実施形態においては、位置センサユニット内の各位置センサに、ホールセンサ以外にもギャップセンサや光学式反射センサを適用することが可能である。その他、３相交流型リニアモータや位置センサユニットを構成する各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の第１実施形態に係るティース間ピッチＰの３相交流型リニアモータの概観を示す側面図。 同３相交流型リニアモータの概観を示す平面図。 同３相交流型リニアモータの概観を位置センサユニット側から示す正面図。 本発明の第１実施形態に係るティース間ピッチ２Ｐの３相交流型リニアモータの概観を示す側面図。 同３相交流型リニアモータの概観を示す平面図。 同３相交流型リニアモータの概観を位置センサユニット側から示す正面図。 同実施形態の固定子及び位置センサの概要を示す模式的拡大図。 同実施形態における電圧の変化、ティース間ピッチ、位置センサの関係を示す説明図。 本発明の第２実施形態に係る磁石間ピッチＰの３相交流型リニアモータの概観を示す側面図。 同３相交流型リニアモータの概観を示す平面図。 同３相交流型リニアモータの概観を位置センサユニット側から示す正面図。 本発明の第２実施形態に係る磁石間ピッチ２Ｐの３相交流型リニアモータの概観を示す側面図。 同３相交流型リニアモータの概観を示す平面図。 同３相交流型リニアモータの概観を位置センサユニット側から示す正面図。 同実施形態の固定子及び位置センサの概要を示す模式的拡大図。 同実施形態における電圧の変化、磁石間ピッチ、位置センサの関係を示す説明図。

符号の説明

１，１’…位置センサユニット
２，２ｕ，２ｖ，２ｗ…位置センサ
２ａ…ホール素子
３，３’…位置センサユニット
４，４ｕ，４ｖ，４ｗ…位置センサ
１０，２０…３相交流型リニアモータ
１１，２１…固定子
１１ａ，２１ａ…ティース
１２，２２…可動子
３０，４０…３相交流型リニアモータ
３１，４１…固定子
３１ａ，４１ａ…磁石（Ｎ極）
３１ｂ，４１ｂ…磁石（Ｓ極）
３２，４２…可動子

Claims (6)

1. 固定子と、当該固定子のティース又は磁石の配列方向に沿って直線的に移動可能な可動子とを備えた３相交流型リニアモータに用いられる位置センサユニットであって、
   前記可動子に設けられ前記固定子と可動子の相対位置を検出する３つの位置センサを具備し、
   前記固定子のティース間又は磁石間のピッチが、所定の基準ピッチＰに対してｎＰ（ｎは３の倍数を除く正の整数）であり、
   前記３つの位置センサを、前記基準ピッチＰに対して、基準点となる０Ｐ／３の位置、当該基準点から１Ｐ／３離れた位置、当該基準点から２Ｐ／３離れた位置、の３箇所に順次配置してユニット化してなることを特徴とする位置センサユニット。
2. 前記位置センサは、ホール素子を備えたホールセンサ、ギャップセンサ、光学式反射センサ、から選択される何れか一種である請求項１に記載の位置センサユニット。
3. 固定子と、当該固定子のティース又は磁石の配列方向に沿って直線的に移動可能な可動子と、前記可動子に設けられ前記固定子と可動子の相対位置を検出する３つの位置センサからなる位置センサユニットと、を具備し、
   前記固定子のティース間又は磁石間のピッチを、所定の基準ピッチＰに対してｎＰ（ｎは３の倍数を除く正の整数）とし、
   前記位置センサユニットにおいて各位置センサを、前記基準ピッチＰに対して、基準点となる０Ｐ／３の位置、当該基準点から１Ｐ／３離れた位置、当該基準点から２Ｐ／３離れた位置、の３箇所に順次配置していることを特徴とする３相交流型リニアモータ。
4. 前記位置センサは、ホール素子を備えたホールセンサ、ギャップセンサ、光学式反射センサ、から選択される何れか一種である請求項３に記載の３相交流型リニアモータ。
5. 前記固定子が、前記基準ピッチＰに対してｎＰのピッチにて配列された複数のティースを有するものであり、
   前記位置センサが、ホール素子および永久磁石から構成されるホールセンサである請求項３に記載の３相交流型リニアモータ。
6. 前記固定子が、前記基準ピッチＰに対してｎＰのピッチにて磁性が交互となるように配列された複数の磁石を有するものであり、
   前記位置センサが、ホール素子及びＩＣチップから構成されるホールＩＣである請求項３に記載の３相交流型リニアモータ。

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