JP6191665B2

JP6191665B2 - 移動体

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Publication number: JP6191665B2
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Inventors: 敏花香
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Description

本発明は、リニアモータを利用して、Ｎ極とＳ極とからなる一対の磁極が複数配列された移動経路に沿って移動する移動体に関する。

Ｎ極とＳ極とからなる一対の磁極が複数配列された磁極経路と、リニアモータを有する移動体とを備える移動体システムが知られている。この種の移動体システムでは、磁極経路の磁束との磁気相互作用によりリニアモータが駆動されることによって、磁極経路に沿って移動体が移動する。特許文献１には、この種の移動体システムが開示されている。

ところで、この種の移動体システムでは、磁極経路中に、磁極が欠損している磁極欠損区間が存在することがある。

この点に関し、特許文献１に記載の移動体システムでは、移動体は、２つのリニアモータと、２つのリニアモータにそれぞれ対応する２つの磁石無検出センサ（例えば、フォトセンサ）と、２つのリニアモータにそれぞれ対応する２つの位置検出センサ（例えば、ホール素子）とを備える。この移動体は、一方の磁石無検出センサによって一方のリニアモータが磁極欠損区間に位置していることを検出した場合には、他方のリニアモータに切り替えることによって連続駆動を可能にする。また、この移動体は、一方の位置検出センサが磁極欠損区間に位置していることを検出した場合には、他方の位置検出センサに切り替えることによって移動体の位置検出を継続することを可能にする。

特開２０１４−２１７０７７号公報

ところで、この種の移動体では、磁石無検出センサとリニアモータとが磁極経路の経路方向にオフセットされているので、磁石無検出センサによって、リニアモータが磁極欠損区間に位置する状態を全て検出することが困難である。特に、リニアモータが磁極欠損区間に位置している状態で移動体が起動する場合、リニアモータが磁極欠損区間に位置していることを検出することができず、その結果、リニアモータの推力が低下したり、逆方向の推力が発生したりしてしまう。

そこで、本発明は、リニアモータが磁極経路における磁極欠損区間に位置していることを推定することが可能な移動体を提供することを目的とする。

本発明の移動体は、Ｎ極とＳ極とからなる一対の磁極が複数配列された磁極区間と、磁極が欠損した磁極欠損区間とを有する磁極経路に沿って移動する移動体であって、磁極経路の磁束との磁気相互作用により駆動する第１のリニアモータを含む複数のリニアモータと、第１のリニアモータに対して磁極経路の経路方向の一方側に配置され、磁極経路の磁束に応じた第１の位相角を検出する第１の検出部と、第１のリニアモータに対して磁極経路の経路方向の他方側に配置され、磁極経路の磁束に応じた第２の位相角を検出する第２の検出部と、第１の位相角と第２の位相角との位相差を基準位相差と比較することによって、第１のリニアモータが磁極欠損区間に位置しているか否かを推定する推定部とを備える。

例えば、第１の検出部と第２の検出部との間に磁極欠損区間が存在する場合と存在しない場合とでは、換言すれば、第１のリニアモータが磁極欠損区間に位置している場合と位置していない場合とでは、第１の検出部が検出する第１の位相角と前記第２の検出部が検出する第２の位相角との位相差が異なる。

この移動体によれば、リニアモータが磁極経路における磁極欠損区間に位置しているか否かを推定することができる。

上記した移動体は、移動体の起動信号を受け付ける受付部を更に備え、受付部が起動信号を受け付けて移動体が起動するときに、第１のリニアモータが磁極欠損区間に位置しているか否かを推定部が推定する形態であってもよい。

これによれば、リニアモータが磁極欠損区間に位置している状態で移動体が起動する場合にも、第１のリニアモータが磁極欠損区間に位置していることに起因する移動体の推力低下、又は、逆方向の推力発生を低減することができる。

また、上記した移動体は、移動体が停止している停止状態のときに、第１のリニアモータが磁極欠損区間に位置しているか否かを推定部が推定する形態であってもよい。

これによれば、リニアモータが磁極欠損区間に位置している状態で移動体が停止し再移動する場合にも、第１のリニアモータが前記磁極欠損区間に位置していることに起因する移動体の推力低下、又は、逆方向の推力発生を低減することができる。

また、上記した推定部は、第１の位相角と第２の位相角との位相差が基準位相差に対してずれている場合に、第１のリニアモータが磁極欠損区間に位置していると推定してもよい。

また、上記した推定部は、基準位相差に対する位相差のずれ量に基づいて、磁極欠損区間の距離を推定してもよい。

また、磁極欠損区間の区間長が、一対の磁極の距離を基準として所定範囲の長さにある場合に、磁極欠損区間を移動体が移動するとき、第１のリニアモータが本来の推力方向と逆方向に駆動し、移動体は、磁極欠損区間の区間長が所定範囲の内外を識別する基準の値である閾値を記憶する記憶部を更に含み、推定部は、基準位相差に対する位相差のずれ量と、記憶部に記憶してある閾値とを比較することにより、磁極欠損区間が、第１のリニアモータが本来の推力方向と逆方向に駆動する長さであるか否かを推定する形態であってもよい。

これによれば、磁極欠損区間の介在により第１のリニアモータが本来の推力方向と逆方向に駆動する磁極環境であることを判別できる。

また、上記した移動体は、第１の検出部によって検出される第１の位相角と第２の検出部によって検出される第２の位相角との位相差であって、第１のリニアモータが磁極区間に位置しているときの位相差を、基準位相差として予め記憶する記憶部を更に備える形態であってもよい。

本発明によれば、リニアモータが磁極経路における磁極欠損区間に位置していることを推定することができる。

一実施形態に係る移動体システム及び本発明の一実施形態に係る移動体を示す図である。図１に示す移動体システムにおける移動体を示す図である。第１のリニアモータが磁極欠損区間に位置しているときの移動体の主要部を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、一実施形態に係る移動体システム及び本発明の一実施形態に係る移動体を示す図である。図１に示す移動体システム１は、移動体１００と、磁極経路２００とを備える。

磁極経路２００には、Ｎ極の磁石２１１とＳ極の磁石２１２とが交互に所定のピッチ（例えば、３３ｍｍ）で一列に配置されている。換言すれば、磁極経路２００には、Ｎ極とＳ極とからなる一対の磁極２１３が複数配列されている。移動体１００は、リニアモータを利用することによって、磁極経路２００に沿って移動する。

移動体システム１の一例としては、天井に設置された軌道（磁極経路）２００に沿って搬送台車（移動体）１００が走行する天井走行車のシステムがある。この種の移動体システム１では、軌道２００が数Ｋｍであり、搬送台車１００が３００台〜４００台であることがある。なお、移動体は、地上を走行する搬送台車でも良く、或いは、搬送台車でなくても良い。例えば、移動体は、搬送台車以外の他の台車や、ロボットアーム等であってもよい。

この種の移動体システムでは、磁極経路の長さは、例えば工場のレイアウトによって様々に変化し、上記した所定のピッチ（例えば、３３ｍｍ）の整数倍とは限らない。また、磁極経路における直線経路とカーブ経路との連結部では、上記した所定のピッチ（例えば、３３ｍｍ）で磁石を配列することが困難である。このような理由により、図３に示すように、磁極経路２００は、一対の磁極２１３が所定のピッチ（例えば、６６ｍｍ）で複数配列された磁極区間２１０と、磁極が欠損した磁極欠損区間２２０とを有する。

図２は、図１に示す移動体システムにおける移動体を示す図である。図１及び図２に示す移動体１００は、第１及び第２のリニアモータ１１，１２と、第１，第２及び第３の磁極センサ２１，２２，２３と、センサインターフェース３０と、コントローラ４０と、第１及び第２のサーボアンプ５０，６０とを備える。本実施形態では、移動体１００の移動方向Ｘの上流側から順に、第１の磁極センサ２１、第１のリニアモータ１１、第２の磁極センサ２２、第２のリニアモータ１２、及び、第３の磁極センサ２３が配置されている。本実施形態では、第１のリニアモータ１１に対して、第１及び第２の磁極センサ２１，２２がそれぞれ特許請求の範囲の第１及び第２の検出部に相当し、第２のリニアモータ１２に対して、第３及び第２の磁極センサ２３，２２がそれぞれ特許請求の範囲の第１及び第２の検出部に相当する。なお、第１及び第２の検出部は各リニアモータを挟みこむセンサであればよく、例えば、第１のリニアモータ１１に対して、第１及び第３の磁極センサ２１，２３が第１及び第２の検出部であってもよく、同様に、第２のリニアモータ１２に対して、第１及び第３の磁極センサ２１，２３が第１及び第２の検出部であってもよい。

第１及び第２のリニアモータ１１，１２は、例えば３相リニアモータであり、磁極経路２００の磁束との磁気相互作用により駆動する。第１のリニアモータ１１の磁界は、第１のサーボアンプ５０からの交流の駆動電流によって制御され、第２のリニアモータ１２の磁界は、第２のサーボアンプ６０からの交流の駆動電流によって制御される。第１のリニアモータ１１と第２のリニアモータ１２とは、移動体１００の移動方向（磁極経路２００の経路方向）Ｘにおいて異なる位置に配置されている。

第１の磁極センサ２１は、磁極経路２００の磁極を検出する磁極センサ（MagneticPole Sensor：ＭＰＳ）であり、例えばホール素子を含む。このような構成により、第１の磁極センサ２１は、Ｎ極とＳ極とからなる一対の磁極２１３を１周期とする磁極経路２００の磁束に応じた位相角（第１の位相角）を検出する。なお、後述するように、この磁極センサが検出する位相角は第１のリニアモータ１１の電気角のために用いられるため、この磁極センサを第１の電気角検出センサと称する。

同様に、第３の磁極センサ２３は、磁極経路２００の磁極を検出する磁極センサ（MagneticPole Sensor：ＭＰＳ）であり、例えばホール素子を含む。このような構成により、第３の磁極センサ２３は、Ｎ極とＳ極とからなる一対の磁極２１３を１周期とする磁極経路２００の磁束に応じた位相角（第１の位相角）を検出する。なお、後述するように、この磁極センサが検出する位相角は第２のリニアモータ１２の電気角のために用いられるため、この磁極センサを第２の電気角検出センサと称する。

また、第２の磁極センサ２２は、磁極経路２００の磁極を検出する磁極センサ（MagneticPole Sensor：ＭＰＳ）であり、例えばホール素子を含む。このような構成により、第２の磁極センサ２２は、Ｎ極とＳ極とからなる一対の磁極２１３を１周期とする磁極経路２００の磁束に応じた位相角（第２の位相角）を検出する。なお、後述するように、この磁極センサが検出する位相角は移動体１００の位置検出のために用いられるため、この磁極センサを位置検出センサと称する。

第１，第２及び第３の磁極センサ２１，２２，２３は、検出する磁極経路２００の磁束に基づいて、磁極欠損区間２２０に位置しているか否かの判定を行う機能を有している。第１，第２及び第３の磁極センサ２１，２２，２３は、磁極欠損区間２２０に位置していないときには、出力が有効状態であることを示す信号（Validation）を出力し、磁極欠損区間に位置しているときには、出力が無効状態であることを示す信号（Validation）を出力する。

第１の磁極センサ２１と、第２の磁極センサ２２と、第３の磁極センサ２３とは、移動体１００の移動方向（磁極経路２００の経路方向）Ｘにおいて異なる位置に配置されている。具体的には、第１の磁極センサ２１は、第１のリニアモータ１１に対して移動体１００の移動方向（磁極経路２００の経路方向）Ｘの一方側に配置されており、第２の磁極センサ２２は、第１のリニアモータ１１に対して移動体１００の移動方向（磁極経路２００の経路方向）Ｘの他方側に配置されている。すなわち、第１の磁極センサ２１と第２の磁極センサ２２とは、移動体１００の移動方向（磁極経路２００の経路方向）Ｘにおいて第１のリニアモータ１１を挟み込むように配置されている。また、第２の磁極センサ２２は、第２のリニアモータ１２に対して移動体１００の移動方向（磁極経路２００の経路方向）Ｘの一方側に配置されており、第３の磁極センサ２３は、第２のリニアモータ１２に対して移動体１００の移動方向（磁極経路２００の経路方向）Ｘの他方側に配置されている。すなわち、第２の磁極センサ２２と第３の磁極センサ２３とは、移動体１００の移動方向（磁極経路２００の経路方向）Ｘにおいて第２のリニアモータ１２を挟み込むように配置されている。

センサインターフェース３０は、磁極コンバータ（Magnetic Pole Converter）３１と、位置コンバータ（Position Converter）３２と、推定部３４と、記憶部３５とを有する。

磁極コンバータ３１は、第１の磁極センサ２１が出力する位相角に基づいて、磁気相互作用により推力を得るための第１のリニアモータ１１の磁界の電気角（Magnetic Pole）、すなわち、第１のリニアモータ１１の駆動電流の電気角を導出する。具体的には、磁極コンバータ３１は、第１の磁極センサ２１が出力する位相角に、第１のリニアモータ１１と第１の磁極センサ２１との距離に応じたオフセット角を加算して、第１のリニアモータ１１の電気角とする。磁極コンバータ３１は、導出した第１のリニアモータ１１の電気角（Magnetic Pole）を第１のサーボアンプ５０へ供給する。

同様に、磁極コンバータ３１は、第３の磁極センサ２３が出力する位相角に基づいて、磁気相互作用により推力を得るための第２のリニアモータ１２の磁界の電気角（Magnetic Pole）、すなわち、第２のリニアモータ１２の駆動電流の電気角を導出する。具体的には、磁極コンバータ３１は、第３の磁極センサ２３が出力する位相角に、第２のリニアモータ１２と第３の磁極センサ２３との距離に応じたオフセット角を加算して、第２のリニアモータ１２の電気角とする。磁極コンバータ３１は、導出した第２のリニアモータ１２の電気角（Magnetic Pole）を第２のサーボアンプ６０へ供給する。

位置コンバータ３２は、第２の磁極センサ２２が出力する位相角と、一対の磁極２１３の所定のピッチ長（例えば６６ｍｍ）とに基づいて、移動体１００の位置（Position）を導出する。位置コンバータ３２は、導出した移動体１００の位置（Position）をコントローラ４０、第１及び第２のサーボアンプ５０，６０へ供給する。また、位置コンバータ３２は、第１，第２及び第３の磁極センサ２１，２２，２３からの有効状態／無効状態を示す信号（Validation）をコントローラ４０へ供給する。

推定部３４は、第１のリニアモータ１１が磁極区間２１０に位置しているときに、第１の磁極センサ２１によって検出される第１の位相角Ｆと第２の磁極センサ２２によって検出される第２の位相角Ｍとの位相差Ｆ−Ｍを予め計測する。計測された位相差Ｆ−Ｍは基準位相差として記憶部３５に予め記憶される。

また、推定部３４は、一対の磁極２１３の距離１ピッチに対して距離１／４ピッチの磁極欠損区間２２０に第１のリニアモータ１１が位置しているときに、第１の磁極センサ２１によって検出される第１の位相角と第２の磁極センサ２２によって検出される第２の位相角との位相差を予め計測し、計測した位相差の上記基準位相差に対するずれ量を求める。求めたずれ量は閾値として記憶部３５に予め記憶される。

ここで、リニアモータ上に磁極欠損区間が存在することによってリニアモータが本来の推力を得られない場合、磁極欠損区間の距離に相当する位相角（換言すれば、磁極欠損区間の距離に起因する電気角の誤差）をθとすると、リニアモータの推力Ｆは略Ｆ×ｃｏｓθと表すことができる。これより、０＜θ＜９０°，２７０°＜θ＜３６０°では推力Ｆが低下し、θ＝９０°，２７０°で推力Ｆがなくなり、９０°＜θ＜２７０°では逆の推力Ｆが発生することがわかる。すなわち上記閾値は、逆の推力Ｆが発生するか否かの閾値であることが分かる。なお、磁極欠損区間の長さが、一対の磁極のピッチ長と同一である場合は大きな問題にはならない。

そして、推定部３４は、現在位置における、第１の磁極センサ２１によって検出される第１の位相角Ｆ’と第２の磁極センサ２２によって検出される第２の位相角Ｍ’との位相差Ｆ’−Ｍ’を上記基準位相差Ｆ−Ｍと比較することによって、第１のリニアモータ１１が磁極欠損区間２２０に位置しているか否かを推定する。推定部３４は、現在位置における第１の位相角Ｆ’と第２の位相角Ｍ’との位相差Ｆ’−Ｍ’が基準位相差Ｆ−Ｍに対してずれている場合に、第１のリニアモータ１１が磁極欠損区間２２０に位置していると推定する。

また、推定部３４は、現在位置における第１の位相角Ｆ’と第２の位相角Ｍ’との位相差Ｆ’−Ｍ’の基準位相差Ｆ−Ｍに対するずれ量（絶対値）｜（Ｆ’−Ｍ’）−（Ｆ−Ｍ）｜と上記閾値とを比較することによって、磁極欠損区間２２０の距離が１／４ピッチであるか否かを推定する。磁極欠損区間２２０の距離が１／４ピッチ以上である場合、推定部３４は、第１のリニアモータ１１が磁極欠損区間２２０に位置し、逆の推力が発生する状態である磁石欠損状態を示す信号（Magnet Less Status）をコントローラ４０へ供給する。

また、推定部３４は、現在位置における第１の位相角Ｆ’と第２の位相角Ｍ’との位相差Ｆ’−Ｍ’の基準位相差Ｆ−Ｍに対するずれ量（Ｆ’−Ｍ’）−（Ｆ−Ｍ）に基づいて、磁極欠損区間２２０の距離を推定してもよい。

推定部３４は、移動体１００の起動時に、例えば、後述するコントローラ４０におけるビークルコントローラ（受付部）４１が上位コントローラ（図示せず）から起動信号受け付けて移動体１００が起動するときに、上記推定を行う。なお、推定部３４は、移動体１００の起動後、移動体１００が停止する停止状態のときに、上記した推定を行ってもよい。

同様に、推定部３４は、第２のリニアモータ１２が磁極区間２１０に位置しているときに、第３の磁極センサ２３によって検出される第１の位相角Ｆと第２の磁極センサ２２によって検出される第２の位相角Ｍとの位相差Ｆ−Ｍを予め計測する。計測された位相差Ｆ−Ｍは基準位相差として記憶部３５に予め記憶される。

また、推定部３４は、一対の磁極２１３の距離１ピッチに対して距離１／４ピッチの磁極欠損区間２２０に第２のリニアモータ１２が位置しているときに、第３の磁極センサ２３によって検出される第１の位相角と第２の磁極センサ２２によって検出される第２の位相角との位相差を予め計測し、計測した位相差の上記基準位相差に対するずれ量を求める。求めたずれ量は閾値として記憶部３５に予め記憶される。

そして、推定部３４は、現在位置における、第３の磁極センサ２３によって検出される第１の位相角Ｆ’と第２の磁極センサ２２によって検出される第２の位相角Ｍ’との位相差Ｆ’−Ｍ’を上記基準位相差Ｆ−Ｍと比較することによって、第２のリニアモータ１２が磁極欠損区間２２０に位置しているか否かを推定する。推定部３４は、現在位置における第１の位相角Ｆ’と第２の位相角Ｍ’との位相差Ｆ’−Ｍ’が基準位相差Ｆ−Ｍに対してずれている場合に、第２のリニアモータ１２が磁極欠損区間２２０に位置していると推定する。

また、推定部３４は、現在位置における第１の位相角Ｆ’と第２の位相角Ｍ’との位相差Ｆ’−Ｍ’の基準位相差Ｆ−Ｍに対するずれ量（絶対値）｜（Ｆ’−Ｍ’）−（Ｆ−Ｍ）｜と上記閾値とを比較することによって、磁極欠損区間２２０の距離が１／４ピッチであるか否かを推定する。磁極欠損区間２２０の距離が１／４ピッチ以上である場合、推定部３４は、第２のリニアモータ１２が磁極欠損区間２２０に位置し、逆の推力が発生する状態である磁石欠損状態を示す信号（Magnet Less Status）をコントローラ４０へ供給する。

推定部３４は、移動体１００の起動時に、例えば、後述するコントローラ４０におけるビークルコントローラ（受付部）４１が上位コントローラ（図示せず）から起動信号を受け付けて移動体１００が起動するときに、上記推定を行う。なお、推定部３４は、移動体１００の起動後、移動体１００が停止する停止状態のときに、上記した推定を行ってもよい。

コントローラ４０は、ビークルコントローラ（Vehicle Controller）４１と、モーションコントローラ（Motion Controller）４３とを有する。なお、ビークルコントローラ（VehicleController）４１が特許請求の範囲に記載の受付部として機能する。

ビークルコントローラ４１は、目標位置（Target Position）、目標速度（Target Velocity）、目標停止距離（Target Stop-distance）等の、移動体の駆動制御情報を、上位コントローラ（図示せず）から取得し、予め記憶している。ビークルコントローラ４１は、これらの情報をモーションコントローラ４３へ供給する。

また、ビークルコントローラ４１は、受付部として機能し、上位コントローラ（図示せず）から移動体１００を起動させるための起動信号を受け付け、この起動信号に基づいて移動体１００内の各部の起動を制御する。

モーションコントローラ４３は、位置コンバータ３２から第１の磁極センサ２１の有効状態信号（Validation）を受け、かつ、推定部３４から第１のリニアモータ１１の磁極欠損状態（MagnetLess Status）信号を受けていない場合に、位置コンバータ３２からの現在位置情報（Position）に基づいて、指令位置に到達するための位置指令（Command Position）を第１のサーボアンプ５０へ供給する。一方、位置コンバータ３２から第１の磁極センサ２１の無効状態信号（Validation）を受けるか、又は、推定部３４から第１のリニアモータ１１の磁極欠損状態（Magnet Less Status）信号を受けると、モーションコントローラ４３は、位置指令（Command Position）を第１のサーボアンプ５０へ供給することを停止する。

同様にモーションコントローラ４３は、位置コンバータ３２から第３の磁極センサ２３の有効状態信号（Validation）を受け、かつ、推定部３４から第２のリニアモータ１２の磁極欠損状態（MagnetLess Status）信号を受けていない場合に、位置コンバータ３２からの現在位置情報（Position）に基づいて、指令位置に到達するための位置指令（Command Position）を第２のサーボアンプ６０へ供給する。一方、位置コンバータ３２から第３の磁極センサ２３の無効状態信号（Validation）を受けるか、又は、推定部３４から第２のリニアモータ１２の磁極欠損状態（Magnet Less Status）信号を受けると、モーションコントローラ４３は、位置指令（Command Position）を第２のサーボアンプ６０へ供給することを停止する。

第１のサーボアンプ５０は、位置コントローラ（Position Controller）５１と、速度コントローラ（Velocity Controller）５２と、電流コントローラ（CurrentController）５３と、減算器５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ、微分器５５と、インバータ（Inverter）５６と、電流センサ５７とを有する。

位置コントローラ５１には、減算器５４Ａによって、モーションコントローラ４３からの位置指令が示す目標位置と位置コンバータ３２からの位置情報が示す現在位置との差分を求めたデータ（差分位置データ）が入力される。位置コントローラ５１は、この差分位置データに応じた速度データを出力する。

速度コントローラ５２には、微分器５５によって位置コンバータ３２からの位置情報を微分し、減算器５４Ｂによって、この微分データと位置コントローラ５１からの速度データとの差分を求めたデータ（差分速度データ）が入力される。速度コントローラ５２は、この差分速度データに応じた電流値データを出力する。

電流コントローラ５３には、電流センサ５７によって第１のリニアモータ１１の現在の電流値を検出し、減算器５４Ｃによって、速度コントローラ５２からの電流値データと電流センサ５７からの現在の電流値（実電流値）に応じたフィードバックデータとの差分を求めたデータ（差分電流値データ）が入力される。電流コントローラ５３は、この差分電流値データに応じた直流の駆動電流を出力する。

インバータ５６は、磁極コンバータ３１からの第１のリニアモータの電気角に基づいて、電流コントローラ５３からの直流の駆動電流を交流の駆動電流に変換し、第１のリニアモータを駆動するための駆動電流を生成する。インバータ５６の一例は、ＩＰＭ(Intelligent Power Module)を使用する３相インバータである。

同様に、第２のサーボアンプ６０は、位置コントローラ（Position Controller）６１と、速度コントローラ（Velocity Controller）６２と、電流コントローラ（CurrentController）６３と、減算器６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ、微分器６５と、インバータ（Inverter）６６と、電流センサ６７とを有する。

位置コントローラ６１には、減算器６４Ａによって、モーションコントローラ４３からの位置指令が示す目標位置と位置コンバータ３２からの位置情報が示す現在位置との差分を求めたデータ（差分位置データ）が入力される。位置コントローラ６１は、この差分位置データに応じた速度データを出力する。

速度コントローラ６２には、微分器６５によって位置コンバータ３２からの位置情報を微分し、減算器６４Ｂによって、この微分データと位置コントローラ６１からの速度データとの差分を求めたデータ（差分速度データ）が入力される。速度コントローラ６２は、この差分速度データに応じた電流値データを出力する。

電流コントローラ６３には、電流センサ６７によって第２のリニアモータ１２の現在の電流値を検出し、減算器６４Ｃによって、速度コントローラ６２からの電流値データと電流センサ６７からの現在の電流値（実電流値）に応じたフィードバックデータとの差分を求めたデータ（差分電流値データ）が入力される。電流コントローラ６３は、この差分電流値データに応じた直流の駆動電流を出力する。

インバータ６６は、磁極コンバータ３１からの第２のリニアモータの電気角に基づいて、電流コントローラ６３からの直流の駆動電流を交流の駆動電流に変換し、第２のリニアモータを駆動するための駆動電流を生成する。インバータ６６の一例は、ＩＰＭ(Intelligent Power Module)を使用する３相インバータである。

次に、本実施形態の移動体１００の動作について説明する。まず、第１及び第２の磁極センサ２１，２２からの有効状態／無効状態を示す信号（Validation）に基づいて、第１及び第２の磁極センサ２１，２２が磁極欠損区間２２０に位置しているか否かを判定する。第１及び第２の磁極センサ２１，２２が磁極欠損区間２２０に位置していない場合、第１及び第２の磁極センサ２１，２２からの出力に基づいて推定部によって第１のリニアモータ１１が磁極欠損区間２２０に位置しているか否かを推定する。第１のリニアモータ１１が磁極欠損区間２２０に位置していない場合、コントローラ４０及び第１のサーボアンプ５０によって第１のリニアモータ１１を駆動する。

一方、第１の磁極センサ２１が磁極欠損区間２２０に位置している場合（無効状態信号）、又は、第１のリニアモータ１１が磁極欠損区間２２０に位置している場合（磁極欠損状態信号）、第２及び第３の磁極センサ２２，２３からの有効状態／無効状態を示す信号（Validation）に基づいて、第２及び第３の磁極センサ２２，２３が磁極欠損区間２２０に位置しているか否かを判定する。第２及び第３の磁極センサ２２，２３が磁極欠損区間２２０に位置していない場合、第２及び第３の磁極センサ２２，２３からの出力に基づいて推定部によって第２のリニアモータ１２が磁極欠損区間２２０に位置しているか否かを推定する。第２のリニアモータ１２が磁極欠損区間２２０に位置していない場合、コントローラ４０及び第２のサーボアンプ６０によって第２のリニアモータ１２を駆動する。

以上説明したように、本実施形態の移動体１００によれば、リニアモータが磁極経路における磁極欠損区間に位置しているか否かを推定することができる。特に、リニアモータが磁極欠損区間に位置している状態で移動体が起動する場合、及び、リニアモータが磁極欠損区間に位置している状態で移動体が停止し再移動する場合にも、リニアモータが磁極欠損区間に位置していることに起因する移動体の推力低下、又は、逆方向の推力発生を低減することができる。

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、推定部３４が、１／４ピッチの磁極欠損区間２２０に対応する閾値、すなわち逆の推力Ｆが発生するレベルの閾値を用いたが、１／４ピッチ未満の磁極欠損区間２２０に対応する閾値、すなわち推力Ｆが低下するレベルの閾値を用いてもよい。このように、閾値を調整することにより、逆方向の推力発生の推定のみならず、推力低下の推定をも行うことが可能である。また、推定部３４は、逆方向の推力発生を判別する閾値として、１／４ピッチの磁極欠損区間２２０に対応する閾値に、磁極センサの検出誤差を考慮したマージンを加えても良い。

また、本実施形態では、２つのリニアモータを有する移動体を例示したが、移動体は３つ以上のリニアモータを備えてもよい。

１…移動体システム、１１…第１のリニアモータ、１２…第２のリニアモータ、２１…第１の磁極センサ（第１の検出部）、２２…第２の磁極センサ（第２の検出部）、２３…第３の磁極センサ（第１の検出部）、３０…センサインターフェース、３１…磁極コンバータ、３２…位置コンバータ、３４…推定部、３５…記憶部、４０…コントローラ、４１…ビークルコントローラ（受付部）、４３…モーションコントローラ、５０…第１のサーボアンプ、５１…位置コントローラ、５２…速度コントローラ、５３…電流コントローラ、５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ…減算器、５５…微分器、５６…インバータ、５７…電流センサ、６０…第２のサーボアンプ、６１…位置コントローラ、６２…速度コントローラ、６３…電流コントローラ、６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ…減算器、６５…微分器、６６…インバータ、６７…電流センサ、１００…移動体、２００…磁極経路、２１０…磁極区間、２１１…Ｎ極の磁石、２１２…Ｓ極の磁石、２１３…一対の磁極、２２０…磁極欠損区間。

Claims

Ｎ極とＳ極とからなる一対の磁極が複数配列された磁極区間と、磁極が欠損した磁極欠損区間とを有する磁極経路に沿って移動する移動体であって、
前記磁極経路の磁束との磁気相互作用により駆動する第１のリニアモータを含む複数のリニアモータと、
前記第１のリニアモータに対して前記磁極経路の経路方向の一方側に配置され、前記磁極経路の磁束に応じた第１の位相角を検出する第１の検出部と、
前記第１のリニアモータに対して前記磁極経路の経路方向の他方側に配置され、前記磁極経路の磁束に応じた第２の位相角を検出する第２の検出部と、
前記第１の位相角と前記第２の位相角との位相差を基準位相差と比較することによって、前記第１のリニアモータが前記磁極欠損区間に位置しているか否かを推定する推定部と、
を備える、移動体。
前記移動体の起動信号を受け付ける受付部を更に備え、
前記受付部が前記起動信号を受け付けて前記移動体が起動するときに、前記第１のリニアモータが前記磁極欠損区間に位置しているか否かを前記推定部が推定する、
請求項１に記載の移動体。
前記移動体が停止している停止状態のときに、前記第１のリニアモータが前記磁極欠損区間に位置しているか否かを前記推定部が推定する、
請求項１又は２に記載の移動体。
前記推定部は、前記第１の位相角と前記第２の位相角との前記位相差が前記基準位相差に対してずれている場合に、前記第１のリニアモータが前記磁極欠損区間に位置していると推定する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動体。
前記推定部は、前記基準位相差に対する前記位相差のずれ量に基づいて、前記磁極欠損区間の距離を推定する、
請求項４に記載の移動体。
前記磁極欠損区間の区間長が、前記一対の磁極の距離を基準として所定範囲の長さにある場合に、前記磁極欠損区間を前記移動体が移動するとき、前記第１のリニアモータが本来の推力方向と逆方向に駆動し、
前記磁極欠損区間の区間長が前記所定範囲の内外を識別する基準の値である閾値を記憶する記憶部を更に含み、
前記推定部は、前記基準位相差に対する前記位相差のずれ量と、前記記憶部に記憶してある閾値とを比較することにより、前記磁極欠損区間が、前記第１のリニアモータが本来の推力方向と逆方向に駆動する長さであるか否かを推定する、請求項４又は５に記載の移動体。
第１の検出部によって検出される第１の位相角と第２の検出部によって検出される第２の位相角との位相差であって、前記第１のリニアモータが前記磁極区間に位置しているときの前記位相差を、前記基準位相差として予め記憶する記憶部を更に備える、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の移動体。