JPH02136059A

JPH02136059A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH02136059A
Application number: JP28753388A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Takeuchi; 文章竹内; Ayanori Ishibashi; 石橋　文徳; Shigeo Kusunoki; 楠　成夫; Isao Suzuki; 功鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-11-16
Filing date: 1988-11-16
Publication date: 1990-05-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、リニアモータに関する。

（従来の技術）従来、ボイスコイル型と呼ばれているリニアモータは第
４図に示すように、永久磁石１と鉄製のヨーク２で構成
された固定部３と、可動コイル４から成り可動コイル４
に電流を流すことｌこより、永久磁石１による磁束と、
可動コイル４ｉこよる電流が鎖交し、可動コイル４に生
じる推力を利用したものである。

以上のようなボイスコイル型のリニアモータの特性は、
一般に次式で表わされる。

可動コイルに入力端子Ｅｉが入力されると、コイルに流
れる電流Ｉは、１＝　　　Ｒ（Ｅｉ−Ｅｒ）　　　　　”゛（１）１＋
ＬＲ：可動コイル巻線絶縁Ｌ　二可動コイルインダクタンスＥｒｚ可動コイル逆起電圧で示される。また、電流■が流れること１こより、推力
Ｆが生じる。

Ｆ＝　　Ｋｍ拳■　　　　　　　　　　　・・・（２）
Ｋｍ：比例定数この比例定数は、第５図に示すように可動部がある一方
の軸からもう一方の端へ動き出したとき、始点が最も比
例定数が大きく終点が最も比例定数が小さくなる傾向を
示す。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記従来のボイスコイル型リニアモータにおい
ては、推力が、入力電流工の他に可動部の位置及び進行
方向によって、変化してしまう。

このことは、電流Ｉだけで推力Ｆ、Ｌいては加速度Ａ、
速度Ｖ１位置を一義的に決めることができないことを示
しており、直流回転機のように電圧指令値が加速度指令
値になる速度制御や位置決め制御には適用できないとい
う致命的な欠点を有していた。

そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、モータの可動部
の位置にかかわらず、電流■によって推力が一義的に決
まる制御を適用したリニアモータを提供することを目的
とす”る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）従って、上記目的を達成するために、本発明は、永久磁
石と、ヨークから成る固定部とコイルから成る可動部と
、この可動部のコイルの位置を検出する位置検出手段と
、この位置検出手段からの出力信号を基に、可動部のコ
イルの位置による電流と推力の比例定数を演算し、この
演算した比例定数が所定値となるよう補正を行ない、可
動部のコイルの入力電流によって推力が比例し、可動部
のコイルの位置に無関係となるよう制御する制御手段と
を備えたリニアモータを提供する。

（作用）以上のように構成されたものにおいては、位置検出手段
により可動部のコイルの位置を検出し、その検出信号が
制御手段へ入力される。この入力された検出信号を基に
、可動部のコイルの位置による電流と推力の比例定数を
演算し、この演算した比例定数が所定値になるよう補正
を行ない、電流と推力とが比例関係となり、推力と可動
部のコイルの位置との関係が無関係となるよう制御する
。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する
。

第１図に示すように、本実施例は、ボイスコイル型すニ
アモータ１０１位置センサ１１．読み出し専用のメモリ
（以下ＲＯＭと称す）１２５乗算器１３．デジタル−ア
ナログ変換器１４．可動コイル駆動用増幅器１５で構成
される。

次に、本実施例の作用について説明する。

本実施例の制御系は、位置センサ１１から出力された信
号ＸをＲＯＭ１２に入力し、第２図に示すようなＲＯＭ
１２内の制御系で推力下を制御する。

第２図を基に、ＲＯＭ１２内の制御系を説明すると、位
置センサ１１から出力された信号Ｘを基に、推力の比例
関数ｆ　（Ｘ）を第５図に示したリニアモータ１０の位
置と推力の比例係数Ｋｍとの関係から比例関数発生器２
０により演算する。それと同時に比例関数ｆ　（Ｘ）の
逆数１　／　ｆ　（Ｘ）も比例関数逆数発生器２１によ
り演算する。

次に、この逆数１　／　ｆ　（Ｘ）に定数発生器２２に
より得られた定数Ｋｃ（比例関数ｆ　（Ｘ）をある−定
値としたときの値）を乗算点２３で乗算し、Ｋｃ　／　
ｆ　（Ｘ）を得る。このＫｃ／ｆ（Ｘ）を電圧指令値Ｅ
ｉに乗算点２４で乗算し、その乗算値をリニアモータ１
０の逆起電圧算出器２５て算出された逆起電圧Ｅ「を加
算点２６．２７で加算し、入力電圧Ｅを算出する。この
算出した入力電圧Ｅに可動コイルの電気定数（１／’ｌ
？）　／　（１＋Ｌ−３／Ｒ）を電流算出回路２８で乗
算し、コイルに流れる電流Ｉを算出する。この算出した
電流■に比例関数発生器２０で演算した推力の比例関数
を基に算出した関数値Ｋｍを乗算点２つで乗算しリニア
モータ１０の推力Ｅを求める。その後、この推力下を基
に、各演算回路３０，３１．３２で可動部の加速度Ａ、
速度Ｖ１位置Ｘを各々算出し、それを基にリニアモータ
１０を制御する。

これを数式化すると、以下の式のようになる。

（以下余白）ＲＥ　ｌ　−Ｋ　ｃ・・・（３）１＋Ｌ−８ここでＫｃは定数である。

−Ｅｘ・・・（４）１＋ｊ−ｓであるから、Ｆ−Ｋｖ　・　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・（５）従って、上式（５）に示すように、推力Ｆは
リニアモータ１０の可動部の位置に関係なく電流■ひい
ては入力電流Ｅｉによってのみ依存し、入力電圧Ｅｉに
よって推力Ｆひいては加速度Ａを制御することかできる
。

また、本発明の他の実施例としては、第３図に示すよう
に、マイクロプロセッサ３０とスイッチング回路３１を
設け、マイクロプロセッサ３０の内部にて位置信号Ｘ及
び入力電圧信号Ｅｉを基に、リニアモータ１０の制御信
号を算出し、この算出した制御信号をスイッチング回路
３１を介してリニアモータ１０へ出力する構成が考えら
れ、このような構成においても、上記光の実施例と同様
の作用効果が得られる。

〔発明の効果コ以上述べたように、本発明によれば、位置検出手段から
の出力信号を基に、リニアモータの可動部のコイルの入
力電流を演算し、この入力電流と推力とが比例関係にな
るよう制御し、可動部のコイル位置によりリニアモータ
の推力が干渉されないようにしたので、容易にリニアモ
ータを制御でき、かつその制御精度が向上するといった
有用的効果を奏する。また、可動部のコイル位置を考慮
せず可動部を移動できるので、従来可動範囲を限定して
いたちのに対し、可動部の可動範囲を拡大できるといっ
た効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す概要構成図、第２図
は、第１図に示したＲＯＭの制御動作を示す制御ブロッ
ク図、第３図は、本発明の他の実施例を示す概要（を成
因、第４図は、従来のリニアモータを示す概要構成図、
第５図はリニアモータの可動部位置と推力の比例係数Ｋ
ｍとの関係を示す図である。１０・・・リニアモータ、　　１１・・・位置センサ１
２・・・ＲＯＭ

Claims

【特許請求の範囲】

永久磁石と、強磁性体を用いたヨークとから成る固定部
と、コイルから成る可動部と、この可動部の位置を検出
する検出手段とを備えたリニアモータにおいて、前記検
出手段からの出力信号を基に、前記可動部のコイルの位
置による電流と推力の比例定数を演算し、この演算した
比例定数が所定値となるよう補正を行ない前記可動部の
コイルの入力電流によって推力が比例し、前記推力が前
記可動部のコイル位置に干渉されないよう制御する制御
手段を具備したことを特徴とするリニアモータ。