JP2010500862A - 位置又は移動用測定系を有するモータ - Google Patents

位置又は移動用測定系を有するモータ Download PDF

Info

Publication number
JP2010500862A
JP2010500862A JP2009524175A JP2009524175A JP2010500862A JP 2010500862 A JP2010500862 A JP 2010500862A JP 2009524175 A JP2009524175 A JP 2009524175A JP 2009524175 A JP2009524175 A JP 2009524175A JP 2010500862 A JP2010500862 A JP 2010500862A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
magnetic field
yoke
field sensor
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009524175A
Other languages
English (en)
Inventor
ホッペ、トーマス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JP2010500862A publication Critical patent/JP2010500862A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/147Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

ステータ又は二次部品等の磁石無しの主駆動構成要素と、高い分解能で位置又は移動を判定するための測定系とを備えたモータを提供する。このモータは第2モータ部品(110)に対し移動可能な第1モータ部品(140)を有する。第1モータ部品(140)に測定系の多数の磁界センサ機構(160)が固着され、これら磁界センサ機構が移動方向に沿って相互に離間している。第2モータ部品(110)は磁石無しの磁極歯(120)を有し、該磁極歯は移動方向に沿ってやはり相互に離間している。磁界センサ機構(160)は各々少なくとも1つの磁石を有し、該磁石の磁界は、磁界センサ機構のセンサによって検出するために磁極歯(120)の1つに通される。各2つの磁界センサ機構(160)間の距離は、各2つの磁極歯(120)の間の距離とは異なる。こうして例えば、非永久磁石二次部品を有する同期リニアモータにおいて位置判定を精密できる。

Description

本発明は、モータであって、第2モータ部品に対し移動可能な第1モータ部品の位置又は移動を測定するための測定系を有し、第2モータ部品が多数の磁界センサ機構を有し、これらの磁界センサ機構が移動方向に沿って相互に離間しているものに関する。
本発明の対象とするモータは、リニアモータ又は回転モータである。
公知の測定系は、位置を判定すべき移動方向で離散的位置標識が均一に離間配置され、単一の読取ヘッドによって読み取られる点で共通している。例えば増分論理で読取信号を評価することで、移動時に位置を判定できる。位置判定の精度は位置標識の相互距離により定まる。
しかし移動方向における位置標識の空間的広がりの故に、これらの距離は任意に低減し得ず、更に、ごく狭い距離を有する測定系の製造支出は高まる。
独国特許出願第102005017497.3号明細書で紹介された同期リニアモータの二次部品は非永久磁石である。一次部品は電磁石も永久磁石も担持している。このため特に走行経路が長いとき、普通二次部品に固着される数多くの永久磁石を節約できる。
更に独国特許出願第102006016503.0号明細書に開示された電気機械用検出器装置は、機械構成要素に対する相対的な位置又は移動を検出すべく、磁極歯を備えた機械構成要素を有する。検出器装置はU形ヨーク又は相応するヨーク区域とセンサとを有し、該センサは磁気量を検出すべく、ヨーク区域の内部又は表面に配置されている。機械構成要素の磁極歯の1つに対する磁石の位置に応じてセンサにより検出可能な逆向きの磁束をヨーク区域内で生成すべく、ヨーク区域の一方の自由端に2つの逆向きの磁石や指向可能な磁石が配置されている。「ヨーク区域」とは磁極歯を含むヨーク全体も意味する。
こうして、ヨーク又はヨーク区域の内部で、機械構成要素に対する検出器装置の走行時にヨーク内で磁束の方向を変化させ得る。それ故、零通過を有する信号を得、その結果位置を一層正確に判定できる。更に、場合によって得られる正弦と余弦の信号対は、通常の正弦/余弦検出器評価に適している。
この明細書に述べられた検出器装置も、U形ヨーク区域と、ヨーク区域の内部又は表面に配置されてヨーク区域内に磁束を生成するための磁石と、磁気量を検出すべくヨーク区域の内部又は表面に配置されるセンサとを有する。ヨーク区域の一方の自由端のセンサが2つのセンサ素子を有し、ヨーク区域内の磁束が同じ場合センサ素子は異なる向きの電圧を生じ、機械構成要素の磁極歯の1つに対するセンサ素子の位置に依存して相応に高い方向性電圧をセンサ素子で取り出し得る。この実施形態では、ヨーク自由端の一方で、両方の磁気コイル内における磁束の比が変化する。センサ素子内で電圧の向きが異なるので、場合によっては零通過を有する相応に精密な位置信号を得られる。
更にこの明細書が示す検出器装置は、移動方向に対し対称に2つのヨーク部分に分割されたE形ヨークと、両方のヨーク部分間に配置されたセンサと、両方のヨーク部分の末端に配置された方向性磁石又は指向可能な磁石とを備えている。この装置では、単一の磁石公差のみが測定に入り込む。
本発明の課題は、同じ距離の位置標識で測定精度が高まり、又は所定の測定精度において位置標識間に一層大きな距離を許容でき、位置を判定するための測定系を有し、ステータ又は二次部品等の磁石無しの主駆動構成要素を有するモータを提供することである。
この課題は、請求項1の特徴を有する測定系を備えたモータにより解決される。従属請求項は本発明の有利な諸構成に関する。
即ち本発明が提供するモータは、第2モータ部品に対し移動可能な第1モータ部品の位置又は移動を確定するための測定系を有し、第1モータ部品に測定系の多数の磁界センサ機構が固着されており、該磁界センサ機構が移動方向に沿って相互に離間しており、第2モータ部品が磁石無しの磁極歯を有し、この磁極歯が移動方向に沿って相互に離間しており、磁界センサ機構が各々少なくとも1つの磁石を有し、該磁石の磁界が、磁界センサ機構のセンサによって検出するために磁極歯の1つに通され、各2つの磁界センサ機構間の距離が各2つの磁極歯の間の距離とは異なっている。
従って本発明はバーニヤ原理を利用する。例えば2つの指標(ここでは磁極歯)の間の距離がΔであるとき、これにより従来の測定系の分解能が与えられる。本発明によりD=
Δ/N(Nは整数)の分解能を達成すべく、相互距離δを有するN個の受容体(ここでは
センサ)が利用され、δはδ=Δ−Dによって与えられる。
こうして特定位置において受容体の1つが位置標識を検知すると、移動方向でそれに続く受容体は区間Dだけ移動後にそれに続く次の位置標識を検出し、全体として分解能がDに高まる。
受容体間の距離を指標間の距離よりも大きく選択することも基本的に可能であり、分解能Dは距離の差によって与えられる。この結果、指標の距離と受容体の距離との比が整数であってはならないことにもなる。それは、その場合最初の分解能Δが達成されるに過ぎ
ないからである。この理由から、磁界センサ機構の距離と磁極歯の距離との比も整数とすべきではないであろう。
更に、磁極歯が同じ相互距離を有し、同様に磁界センサ機構が同じ相互距離を有すると好ましい。しかし距離は個々の走行区域で異なるようにしてもよい。かくして、所望の走行区域で高い分解能、別の走行区域では左程高くない分解能を得ることができ、個々の区域で距離は互に同じである。
好ましい実施形態によれば、磁界センサ機構がU形ヨーク区域を有し、センサがヨーク区域の内部又は表面に配置され、第1モータ部品の磁極歯の1つに対する磁石の位置に依存して、センサによって検出可能な逆向きの磁束をヨーク区域内に生成すべく、ヨーク区域の一方の自由端に2つの逆向きの磁石又は指向可能な磁石が配置される。この結果、ヨーク自由端の1つにおいて両方の磁気コイル内で磁束の比が変化する。センサ素子内で電圧の向きが異なるので、既述ように、場合によっては零通過を有する相応に正確な位置信号を得ることができる。
好ましくは、U形ヨーク区域の両方の自由端に各々2つの逆向きの磁石又は指向可能な磁石が配置される。こうしてヨーク内の磁束は相応に強化される。
本発明に係るモータの他の好適な実施形態では、磁界センサ機構がU形ヨーク区域を有し、磁石がヨーク区域の内部又は表面に配置され、センサがやはりヨーク区域の内部又は表面に固着され、センサがヨーク区域の一方の自由端に2つのセンサ素子を有し、ヨーク区域内の磁束が同じときセンサ素子が異なる向きの電圧を放出し、第1モータ部品の磁極歯の1つに対するセンサ素子の位置に依存して相応に高い方向性電圧がセンサ素子で取り出し可能である。この結果、ヨーク自由端の1つにおいて両方の磁気コイル内で磁束の比が変化するという既述の利点が得られる。センサ素子内の電圧の向きが異なるので、場合によっては零通過を有する相応に正確な位置信号を得ることができる。
本発明の別の1構成では、磁界センサ機構は移動方向を横切って対称に2つのヨーク部分に分割されたE形ヨークを有し得る。センサは両方のヨーク部分の間に配置でき、磁石は両方のヨーク部分の末端に設け得る。この設計によって、ヨーク又はヨーク区域の内部での検出器装置の走行時、ヨーク内での磁束の方向の変化を、単一の磁石で達成できる。その場合、ここでは単一の磁石公差のみが測定に入り込む。
モータがリニアモータとして形成され、第1モータ部品が二次部品、第2モータ部品が一次部品であるとよい。こうして非永久磁石の二次部品を有する同期リニアモータは、高い分解能の本発明に係る測定系を装備できる。
以下、添付図面に基づいて本発明を詳しく説明する。
以下で詳しく述べる実施例は本発明の好ましい実施形態である。実施例はリニアモータに関係しているが、回転モータ、特にトルクモータにも転用できる。
図4に記号で示す直線的配列300の個々の磁極歯301、302…は、各々相互距離Δ、ここでは例えば10単位(例えばmm)を有する。この配列300は位置判定を行う
べき任意の長さにわたって(図4で垂直に)延設できる。
磁極歯の配列300と平行に、磁界センサ機構201、202…210の配列200が配置されている。磁界センサ機構は、図示例では9単位(例えばmm)であるδの距離を有する。
図示位置で、磁界センサ機構201が磁極歯301に直接対向しており、磁界センサ機構201が磁極歯301を検出する。
走査配列200が移動方向で区間D=Δ−δだけ(図4で垂直に下方に)移動すると、磁界センサ機構202が磁極歯302に対向し、この磁極歯を検出する。これは各々Dだけの継続摺動時に継続され、磁界センサ機構210が1つの磁極歯を検出する。引き続き磁界センサ機構201が磁極歯302に対向し、このプロセスが最初から始まる。磁界センサ機構の信号を好適に評価、例えば増分評価することによって、図4に示す位置と磁界センサ機構201が磁極歯302に対向する位置との間で合計10の信号が得られる。こうして測定系の分解能はファクターΔ/(Δ−δ)だけ改善される。
配列300、200は、磁極歯Pと磁界センサ機構Mが同心円上にあるように位置決めしてもよい。回転モータにおける回転位置はこうして確定できる。
以下、リニアモータを対象として、本発明に係る測定系を説明する。
図1〜3に示すリニアモータは、それ自体周知の如く支持板110とその上に取付けられた磁極歯120とを備えた二次部品を有し、磁極歯は非永久磁石であり、互いに直線的に並べられている。空隙を介して二次部品が一次部品と協動し、一次部品は本体140とその仲に受容された巻線150と、図示しない永久磁石を有する。一次部品の巻線150の磁極ピッチ寸法aは、二次部品の磁石無しの磁極歯120の相互距離bとは異なる。
本発明に従い、一次部品は複数の磁界センサ機構160を備えている。各磁界センサ機構は、少なくとも1つの磁石と少なくとも1つの磁界センサとを有する(図5〜図11参照)。磁界センサ機構160はコイル150内に配置され、図3に矢印で示すように磁極歯120の方を向いている。
巻線の磁極ピッチ寸法aが二次部品の磁石無しの磁極歯の距離bと異なる故、個々の磁界センサ機構160は各永久磁石の磁界を局所的に異なる位相で検出する。これら信号を評価することで位置を確認し、又は精度を著しく高め得る(バーニヤ原理)。
図では、各コイルに2つずつの磁界センサ機構160を設けているが、基本的にコイル当り1つの磁界センサ機構で十分である。磁界センサ機構の磁石を一次部品の片側に配置し、磁界センサを反対側に配置することも可能である。
図2に更に示す磁気軌道130は、磁極歯120の列の横で二次部品の支持体110に取付けられている。この磁気軌道130は、例えば磁化可能なゴム又はプラスチックで構成し、支持体110に固定できる。
例えば位置に関する情報は、絶対値又は増分値としておよび/又は転換のために、磁気軌道130内で符号化され、この情報は単一の読取ヘッド(図示せず)によって読み取られる。
図示の実施例では、測定系の分解能は位置標識となる磁極歯の距離b(=Δ)と受容体
となる磁界センサ機構の磁極ピッチ寸法a(=δ)とから次式で得られる。
D=a−b
以下、本発明に係るモータ内で利用できる磁界センサ機構の幾つかの実施形態を、図5〜11に関連して詳しく説明する。
リニアモータ部分の図5に示す縦断面図は、走査ヘッド1又は一次部品区域と二次部品2とを示している。走査ヘッド1は、ここでは磁界センサ機構として役立つ。複数のこのような磁界センサ機構が図1、図2に示すように移動方向でモータの一次部品に配置されている。一次部品1は、ほぼU形に形成されたヨーク3を備えている。ヨーク3の自由端4、5に永久磁石6、7、8、9が磁極歯として配置されている。全ての永久磁石6〜9が走査ヘッド1から二次部品2の方向又はその逆へと磁化されている。平行な、しかし逆向きに磁化された各々2つの永久磁石6、7又は8、9が各自由端4、5にある。
両方の自由端4、5の間で、ヨーク3内にホールセンサ10がある。場合によってはホールセンサ10がヨーク3を2つの半片に分割する。
二次部品2は、ここでは、歯11、12、13を備えたラックから成る。二次部品2の歯は走査ヘッド1の歯6、8又は7、9と同じ距離を有する。
ヨーク3と二次部品2は強磁性体から成り、好ましくは積層して形成されている。
一次部品の永久磁石6、8が二次部品2の歯11、12上にある図5に示す位置の際、ホールセンサ10を磁界又は磁束101が「左から右」へと貫通する。次に走査ヘッド1即ち磁界センサ機構が移動方向18で更に左に移動すると、ホールセンサ10内の磁界が徐々に減少し、最後に零となる。更に移動すると磁界の方向が切り換わり、最後に最大値となる。これは、永久磁石7、9が二次部品の歯11、12の上にあるように走査ヘッドが位置するときに該当する。更に左に移動すると磁界は再び低下し、方向が切り換わり、最後に、永久磁石6、8が歯13、11の上にあるとき再び最大値となる。こうして1歯ピッチだけのこの移動時に、零通過を有する正確に1つの検出器信号周期が生ずる。
図6は、図5の実施例を変更した実施形態の磁界センサ機構を示す。この形態では複数のステップを変更しており、変更ステップは個々に又は2つの組合せでも実施できる。
第1変更ステップでは、ヨークの単一の自由端にのみ永久磁石6、7を配置している。永久磁石6が図6で上向きの磁界を生成し、二次部品2の1つの磁極歯の上に配置されているので、ホールセンサ10内に書き込まれた磁束102が生じる。それに対し、その磁化が下向きの永久磁石7が二次部品2の1つの磁極歯の上にあると、ホールセンサ10内の磁束は逆向きである。
第2変更ステップでは、U形ヨークの両方の自由端脚部の間の結合脚部にではなく、自由端脚部の1つにホールセンサを配置している。
第3変更ステップでは、第3自由端脚部をヨークに付け加えている。従って図6の例では一体なE形ヨーク14が得られる。しかし、位置センサが二次部品2の磁極歯に対し対称な位置にある場合を除き、移動判定又は位置判定に決定的な磁束は実質的に1つのU形ヨーク区域のみを通過する。
図7は、E形ヨークを有する磁界センサ機構の他の実施形態を示す。ヨークは対称的に2つのヨーク半片15、16に分割されている。ヨーク半片間に空隙があり、該空隙内にホールセンサ10が配置されている。従って中央脚部17は2つの平行な脚部半片から成り、脚部半片はホールセンサ10を設けられた空隙により分離されている。両方の脚部半片の自由端に単一の永久磁石19がある。図7の例では、この永久磁石19は上向きに磁化されており、図示の磁束103が生じる。脚部17の左半分が二次部品2の磁極歯11の上にあるので、左側脚部半片内の磁束は上方に、ホールセンサ10内を左から右へと通過する。中央脚部17の右半分が磁極歯11又は別の磁極歯の上にあるとき、磁束は実質的に右半分内を通過し、ホールセンサ10内を右から左へと通過する。その場合、極性の反転した測定電圧が得られる。この実施形態の利点は、磁界センサ機構用に単一の永久磁石で足りることにある。
この測定原理は、永久磁石とホールセンサをコイルで置換することで、リラクタンス型リゾルバ原理によるインダクタンス測定ヘッドにも転用できる。図8では、選択的磁界センサ機構、即ち検出器装置20がヨーク21の自由端に界磁コイル22、23、24、25を備えている。こうして形成された電磁石は、ヨーク21の自由端に異なる磁化方向を持たねばならないので、相応に電気的に相互接続されている。この例では、界磁コイル22〜25が直列接続されている。磁化方向を逆転すべく、コイル22〜25の巻線方向が同じ場合、これらコイルは、コイル22の下側端子がコイル23の下側端子に結合され、コイル23の上側端子がコイル24の下側端子に結合され、コイル24の上側端子がコイル25の上側端子に結合されて直列接続される。コイル22の上側の自由な端子と、コイル25の下側の自由な端子とに励磁信号が印加される。
両方の脚部をヨーク21の自由端と結合する結合脚部に測定コイル26が巻回されている。ヨーク21内を流れる磁束により生成した電圧はこの測定コイルで取り出せる。
直動駆動装置の二次部品27は、図5の二次部品2と同じ形状を有する。同様に、一次部品又は検出器装置20の幾何学形状は図5の部品1と同じ幾何学形状である。
図8の検出器装置の機能様式は図5の装置のそれと基本的に一致する。ここでは単に永久磁石が界磁コイルに置換され、ホールセンサが測定コイルに取り替えられている。電磁石22〜25が交流で作動する故、図5による上記実施例との等価性は、相応に小さな時間範囲内でのみ妥当する。これは、この小さな時間範囲内では、ヨーク内の磁束の方向が機械構成要素の磁極歯に対する磁気コイルの位置に直接依存していることを意味する。
図6の実施例で利用するコイルは、機能を反転して作動させてもよい。コイル26は界磁コイルとして使用し、ヨーク21の自由端のコイル22〜25は測定コイルとして使用できる。その場合、個別コイルの測定信号が加算されて1つの合成測定信号となる。この合成測定信号も、歯が二次部品27の歯の上にあるときその最大値に達する。その間に、図5の実施例におけるように零通過が生じる。
上記のように、ホールセンサおよび永久磁石を備えた配列はリラクタンス型リゾルバ原理による配列に移行させ得る。同様に、測定コイルと界磁コイルを相互に置換できる。
本発明の磁界センサ機構の他の実施例を図9に示す。該磁界センサ機構又は検出器装置で、1つの信号ばかりか90°移相した2つの信号を各々零通過付きで生成できる。このため、E形ヨーク30の中央脚部に界磁コイル31を巻回している。余弦信号を生成すべく、2つの測定コイル32、33をヨーク30の左側脚部の自由端に設けている。同様に正弦信号を生成すべく、2つの測定コイル34、35をヨーク30の右側脚部の末端に設けている。測定コイル32、33は、巻線方向が同じ場合、両方のコイルの下側端子が結合されているように直列に接続され。同じことが測定コイル34、35に妥当する。
測定信号を最適化すべく、ヨーク30の寸法は二次部品2の磁極対長PPL又は電気周期に調整される。それによれば、ヨーク30の外側脚部の中心間距離は2.25PPLである。こうして位置判定のために、単一のヘッドで各々零通過を有する正弦信号、余弦信号を得ることができる。
図5〜9に関連して述べた配列は所謂直軸磁束機の二次部品用に適し、モータによって生成される磁束が二次部品において移動方向で閉じた機械用に適している。このような直軸磁束機の二次部品は、二次部品の個々の歯が導磁式に互いに結合されていることを特徴とする。それに対し、モータによって生成される磁束が移動方向を横切って、従って各1つの歯の内部で閉じた横軸磁束機では、歯40は従って非導磁式に互いに結合されていなければならない。図10は相互に磁気絶縁された歯40から成るこのような二次部品用の配列を上から見た図で示す。図8は相応する正面図である。ヨーク41又はヨーク区域はここでも実質U形に形成されている。ヨーク41の自由端に各々2つの永久磁石42、43及び44、45が設けられている。磁石42、43の磁化方向は磁石44、45の磁化方向と同様に逆向きである。ヨーク41の中央のホールセンサ46が磁束を記録する。ヨーク41の磁石が走行方向15で二次部品の磁極歯40の上を走行するとき、ここでもホールセンサ46内で磁束方向が変化する。
走査ヘッド又は検出器装置1、20および場合によっては二次部品2、27を相応に形成することで、センサ信号の正弦波形を最適化できる。その際、磁極歯の形状だけでなくそれらの距離も重要となる。
ヨーク3、21の一方の自由端にのみ永久磁石又はコイルが配置されていれば、この測定原理を実現するのに十分である。ヨーク3、21の他方の自由端は必ずしも磁石を備えている必要がない。しかしこの実施形態ではセンサ信号の品質が低下する。
複数の磁界センサ機構を備えた測定系を本発明により形成することによって、有利なことに、従来技術に比べて高い分解能が達成される。
非永久磁石二次部品を有する本発明に係るリニアモータの略図。 非永久磁石二次部品を有する本発明に係るリニアモータの略図。 非永久磁石二次部品を有する本発明に係るリニアモータの略図。 測定原理を説明するための略図。 第1実施形態による磁界センサ機構又は検出器装置の縦断面図。 E形ヨークを有する第2実施形態による磁界センサ機構の縦断面図。 単一の永久磁石を有する第3実施形態による磁界センサ機構の縦断面図。 第4実施形態による磁界センサ機構の縦断面図。 磁界センサ機構の第5実施形態の縦断面図。 第6実施形態の立体図。 図7の実施形態の正面図。
1、20、160 磁界センサ機構、2、110、140、150 モータ部品、3、21、30、41 ヨーク区域、6、7、19 磁石、10 センサ、11、12、13、120 磁極歯、a、b 距離

Claims (8)

  1. 第2モータ部品(2、110)に対して移動可能な第1モータ部品(140、150)の位置又は移動を測定するための測定系を有し、
    第1モータ部品(140、150)に測定系の多数の磁界センサ機構(1、20、160)が固着されており、これらの磁界センサ機構が移動方向に沿って相互に離間しているモータにおいて、
    第2モータ部品(140、150)が磁石無しの磁極歯(11、12、13、120)を有し、これらの磁極歯が移動方向に沿って相互に離間しており、
    磁界センサ機構(1、20、160)が各々少なくとも1つの磁石を有し、該磁石の磁界が、磁界センサ機構のセンサ(10)によって検出するために磁極歯(11、12、13、120)の1つに通され、
    各2つの磁界センサ機構(1、20、160)の間の距離(a)が各2つの磁極歯(11、12、13、120)の間の距離(b)とは異なるモータ。
  2. 磁界センサ機構(1、20、160)の距離(a)と磁極歯(11、12、13、120)の距離(b)との比が整数でない請求項1記載のモータ。
  3. 磁極歯(11、12、13、120)が同じ相互距離(b)を有し、磁界センサ機構(1、20、160)が同じ相互距離(a)を有する請求項1又は2記載のモータ。
  4. 磁界センサ機構(1、20、160)が各々U形ヨーク区域(3、21、30、41)を有し、センサ(10)がヨーク区域の内部又は表面に配置されており、第1モータ部品(140、150)の磁極歯(11、12、13、120)の1つに対する磁石(6、7、19)の位置に依存して、センサ(10)によって検出可能な逆向きの磁束をヨーク区域内で生成するために、ヨーク区域(3、21、30、41)の一方の自由端に2つの逆向きの磁石又は指向可能な磁石(6、7、19)が配置されている請求項1から3の1つに記載のモータ。
  5. ヨーク区域(3、21、30、41)の両方の末端に各々2つの逆向きの磁石又は指向可能な磁石(6、7、19)が配置されている請求項4記載のモータ。
  6. 磁界センサ機構(1、20、160)がU形ヨーク区域(3、21、30、41)を有し、磁石(6、7、19)がヨーク区域の内部又は表面に配置され、センサ(10)がヨーク区域の内部又は表面に配置され、センサがヨーク区域の一方の自由端に2つのセンサ素子を有し、ヨーク区域内の磁束が同じときセンサ素子が異なる向きの電圧を放出し、第1モータ部品の磁極歯(11、12、13、120)の1つに対するセンサ素子の位置に依存して相応に高い方向性電圧がセンサ素子で取り出し可能である請求項1から3の1つに記載のモータ。
  7. 磁界センサ機構(1、20、160)が移動方向を横切って対称に2つのヨーク部分(15、16)に分割されたE形ヨークを有し、センサ(10)が両方のヨーク部分の間に配置されており、磁石(6、7、19)が両方のヨーク部分の末端にある請求項1から3の1つに記載のモータ。
  8. リニアモータとして形成され、第1モータ部品(140、150)が二次部品、第2モータ部品(2、110)が一次部品である請求項1から7の1つに記載のモータ。
JP2009524175A 2006-08-16 2007-08-09 位置又は移動用測定系を有するモータ Pending JP2010500862A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006038162A DE102006038162A1 (de) 2006-08-16 2006-08-16 Elektromotor mit Messsystem für Position oder Bewegung
PCT/EP2007/058272 WO2008019988A1 (de) 2006-08-16 2007-08-09 Elektromotor mit messsystem für position oder bewegung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010500862A true JP2010500862A (ja) 2010-01-07

Family

ID=38691986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009524175A Pending JP2010500862A (ja) 2006-08-16 2007-08-09 位置又は移動用測定系を有するモータ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7928611B2 (ja)
JP (1) JP2010500862A (ja)
DE (1) DE102006038162A1 (ja)
WO (1) WO2008019988A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5365897B2 (ja) * 2008-05-20 2013-12-11 横河電機株式会社 位置決め装置
DE102011002254A1 (de) * 2011-04-22 2012-10-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Positionsgeber insbesondere zur Bestimmung der Position eines Läufers eines planaren Direktantriebs
US8922068B2 (en) * 2011-07-11 2014-12-30 Baldor Electric Company Linear drive motor with improved bearing system
JP5870973B2 (ja) * 2013-07-29 2016-03-01 株式会社安川電機 リニアモータ
US9956969B2 (en) 2015-04-30 2018-05-01 The Boeing Company Brake device
DE102015010128B4 (de) 2015-08-10 2023-11-23 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Anordnung zur Bestimmung der Position, insbesondere Drehstellung eines bewegbar gelagerten Teils
JP6878430B2 (ja) 2015-12-10 2021-05-26 ボーンズ・インコーポレーテッドBourns,Incorporated 広範囲(long range)磁気近接センサ
US10620017B2 (en) * 2017-01-31 2020-04-14 Rockwell Automation Technologies, Inc. Curvilinear encoder system for position determination
CN110186365B (zh) * 2019-04-18 2021-10-12 安徽拓信电气科技有限公司 一种初级永磁式直线位置测量系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61175504A (ja) * 1985-01-28 1986-08-07 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション 位置決め感知器
JPH02219456A (ja) * 1989-02-20 1990-09-03 Matsushita Electric Works Ltd リニアステップモータの位置検出装置
DE10135541A1 (de) * 2001-07-20 2003-02-06 Siemens Linear Motor Systems G Positions-Meßsystem
JP2008514906A (ja) * 2004-09-27 2008-05-08 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 永久励磁型電気同期機における速度測定

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4024458A (en) * 1976-06-15 1977-05-17 General Motors Corporation Electrical signal generating system
DE2739877A1 (de) * 1977-09-05 1978-11-02 Nestler Gmbh A Geberanordnung fuer ein inkrementales, digitales weg-, lage- oder winkelmesssystem
DE2949260A1 (de) * 1979-12-07 1981-06-11 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Vorrichtung zur gewinnung von signalen fuer den betrieb einer maschine, insbesondere fuer die zuendung einer fremdgezuendeten brennkraftmaschine
DE3147819A1 (de) * 1981-12-03 1983-06-16 Herbert Prof. Dr.-Ing. 3300 Braunschweig Weh Erfassung der fahrzeugposition durch abzaehlen von nuten
US4733177A (en) * 1985-01-28 1988-03-22 International Business Machines Corporation High resolution high output magneto resistive transducer for determining static and dynamic position
JPH0726857B2 (ja) * 1989-04-03 1995-03-29 サンケン・エアパクス株式会社 移動物体の移動状態検出器
DE4022739A1 (de) * 1990-07-17 1992-01-23 Gao Ges Automation Org Vorrichtung zur pruefung von mit magnetischen eigenschaften ausgestatteten messobjekten
JPH0487551A (ja) * 1990-07-26 1992-03-19 Nippon Seiko Kk リニアモータ装置
US5994798A (en) * 1998-02-26 1999-11-30 Anorad Corporation Closed-path linear motor
US5801462A (en) * 1995-03-31 1998-09-01 Minolta Co., Ltd. Linear motor and image reading apparatus
JP3501559B2 (ja) * 1995-06-27 2004-03-02 キヤノン株式会社 リニア・モータ装置
US5880541A (en) * 1997-06-19 1999-03-09 Northern Magnetics, Inc. Sensing and controlling the location of elements of a linear motor
JP3852117B2 (ja) * 1998-02-13 2006-11-29 株式会社安川電機 リニアモータ
US7262523B1 (en) * 1998-02-26 2007-08-28 Anorad Corporation Wireless encoder
US6476601B2 (en) * 2000-01-27 2002-11-05 Vladimir Vladimirovich Zharski Position sensor for armature of step magnetoelectric motor
DE10007011A1 (de) * 2000-02-16 2001-08-23 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder der Position von Teilen, insbesondere der Relativgeschwindigkeit und/oder der relativen Position von zumindest zwei Teilen
DE10024850C2 (de) * 2000-05-19 2003-01-23 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Messanordnung, Messkopf und Verfahren zur Herstellung eines Messkopfes
US20030048011A1 (en) * 2001-08-21 2003-03-13 Alexander Kashkarov Magneto-electric machine of linear type
JP2006020415A (ja) * 2004-07-01 2006-01-19 Yamazaki Mazak Corp リニアモータ用位置検出装置
DE102005007489A1 (de) * 2005-02-17 2006-08-24 Siemens Ag Holzbearbeitungsmaschine mit linearem Direktantrieb

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61175504A (ja) * 1985-01-28 1986-08-07 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション 位置決め感知器
JPH02219456A (ja) * 1989-02-20 1990-09-03 Matsushita Electric Works Ltd リニアステップモータの位置検出装置
DE10135541A1 (de) * 2001-07-20 2003-02-06 Siemens Linear Motor Systems G Positions-Meßsystem
JP2008514906A (ja) * 2004-09-27 2008-05-08 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 永久励磁型電気同期機における速度測定

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006038162A1 (de) 2008-02-21
US7928611B2 (en) 2011-04-19
WO2008019988A1 (de) 2008-02-21
US20100231058A1 (en) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5014415B2 (ja) 電気機械用検出装置
JP2010500862A (ja) 位置又は移動用測定系を有するモータ
US6160395A (en) Non-contact position sensor
US5204621A (en) Position sensor employing a soft magnetic core
CN108574378A (zh) 用于确定直线电机的动子的绝对位置的方法
US9222804B2 (en) System and method for position sensing
JP5443718B2 (ja) リニアモータシステム及び制御装置
JP6333345B2 (ja) 電磁誘導式エンコーダ
JP5509049B2 (ja) 磁気エンコーダ、アクチュエータ
CN101971471A (zh) 使用磁场的位置测量
JP2008289344A (ja) リニアモータ
CN102472638A (zh) 绝对位置感测
US20070074416A1 (en) Absolute position measurement system and method of producing material measure for the same
CN1791527A (zh) 导轨装置、道岔和具有磁致伸缩的传感器的输送装置
CN102066965A (zh) 用于改善的传感器灵活性和改善的气隙性能的amr阵列磁性设计
JP2002048506A (ja) 電磁アクチュエータ用位置センサ
US6346806B1 (en) Device for detecting the position of a moveable magnet to produce a magnetic field
US7573361B2 (en) Solenoid actuator and biaxial actuator
CN104848778A (zh) 时栅直线位移传感器
US20100050455A1 (en) Device for measuring the relative position of a material measure and a reading head
JP2011133477A (ja) 長さ測定装置
CN113272627A (zh) 用于长行程线性永磁电机的位置传感器
EP2865997B1 (en) Magnetic medium for magnetic encoder, magnetic encoder and method for manufacturing magnetic medium
CN104393734B (zh) 可控位移进给驱动系统
JP2012005233A (ja) リニアモータの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111220

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120319

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20120319

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120327

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121127

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130423