JPH05153764A - サーフエスパルスモータ可動子の絶対位置検出方法と装置 - Google Patents
サーフエスパルスモータ可動子の絶対位置検出方法と装置Info
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- JPH05153764A JPH05153764A JP33628191A JP33628191A JPH05153764A JP H05153764 A JPH05153764 A JP H05153764A JP 33628191 A JP33628191 A JP 33628191A JP 33628191 A JP33628191 A JP 33628191A JP H05153764 A JPH05153764 A JP H05153764A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、自動製図機やＩＣの組み付け装置等
に使用されているサーフェスパルスモータの可動子の絶
対位置検出方法と装置に関し、小スペースで精度よく可
動子の絶対位置検出をすることを目的とする。 【構成】突極を格子状に配置した固定子と、歯を有する
継鉄に励磁コイルを巻回した電機子１対を永久磁石でブ
リッジした可動子よりなるサーフェスパルスモータにお
いて、固定子の裏面に突極の格子座標に対応させて磁束
検出手段を設け、可動子が発生する漏れ磁束を検出し、
磁束量のレベルを判定・数値化し格子座標に対応してマ
トリックス状に設けたメモリに各点のレベルを記憶し、
記憶してある数値の配置状態から可動子の中心位置の座
標を演算し、可動子の絶対位置を検出するものである。
に使用されているサーフェスパルスモータの可動子の絶
対位置検出方法と装置に関し、小スペースで精度よく可
動子の絶対位置検出をすることを目的とする。 【構成】突極を格子状に配置した固定子と、歯を有する
継鉄に励磁コイルを巻回した電機子１対を永久磁石でブ
リッジした可動子よりなるサーフェスパルスモータにお
いて、固定子の裏面に突極の格子座標に対応させて磁束
検出手段を設け、可動子が発生する漏れ磁束を検出し、
磁束量のレベルを判定・数値化し格子座標に対応してマ
トリックス状に設けたメモリに各点のレベルを記憶し、
記憶してある数値の配置状態から可動子の中心位置の座
標を演算し、可動子の絶対位置を検出するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動製図機やＩＣの組
み付け装置等に使用されているサーフェスパルスモータ
における可動子の絶対位置検出装置に関する。
み付け装置等に使用されているサーフェスパルスモータ
における可動子の絶対位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーフェスパルスモータは、可動子がｘ
軸、ｙ軸方向に、同時に移動するために市販の検出器で
は一軸のみの計測しかできず、可動子の絶対位置を平面
上で検出するのには適さない。また、固定子平面上で、
複数の可動子を同時に動作させることが多く、各可動子
の干渉衝突、防止の機能が不可欠である。更に、サーフ
ェスパルスモータは、一度脱調してしまうと復帰でき
ず、イニシャライズする必要が生じ作業が面倒であっ
た。また、複数の可動子のイニシャライズ作業は、可動
子の数だけする必要がある。従来のサーフェスパルスモ
ータは、例えば、実開昭５６−１２０７８９公報に開示
されたものがあり、また、一軸のリニアモータの可動子
の位置検出を行うものとして、例えば、特開昭６２−１
１４４６２公報に記載のものがある。
軸、ｙ軸方向に、同時に移動するために市販の検出器で
は一軸のみの計測しかできず、可動子の絶対位置を平面
上で検出するのには適さない。また、固定子平面上で、
複数の可動子を同時に動作させることが多く、各可動子
の干渉衝突、防止の機能が不可欠である。更に、サーフ
ェスパルスモータは、一度脱調してしまうと復帰でき
ず、イニシャライズする必要が生じ作業が面倒であっ
た。また、複数の可動子のイニシャライズ作業は、可動
子の数だけする必要がある。従来のサーフェスパルスモ
ータは、例えば、実開昭５６−１２０７８９公報に開示
されたものがあり、また、一軸のリニアモータの可動子
の位置検出を行うものとして、例えば、特開昭６２−１
１４４６２公報に記載のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、特開
昭６２−１１４４６２に開示された一軸のリニアモータ
の可動子の位置検出器を直交させて設け、実開昭５６−
１２０７８９に開示されたサーフェスパルスモータと組
み合わせて、ｘ、ｙ方向の各々の検出器の位置から可動
子の中心位置を、演算で割り出す方法は考えられるが、
複数個のサーフェスパルスモータの可動子が同一平面内
を動く場合、各々の可動子が近接したとき、干渉せず、
小さなスペースで精度よく可動子の絶対位置を検出する
ことは困難である。そこで、本発明は、小スペースで精
度よくサーフェスパルスモータの可動子の絶対位置検出
を実現することを目的とする。
昭６２−１１４４６２に開示された一軸のリニアモータ
の可動子の位置検出器を直交させて設け、実開昭５６−
１２０７８９に開示されたサーフェスパルスモータと組
み合わせて、ｘ、ｙ方向の各々の検出器の位置から可動
子の中心位置を、演算で割り出す方法は考えられるが、
複数個のサーフェスパルスモータの可動子が同一平面内
を動く場合、各々の可動子が近接したとき、干渉せず、
小さなスペースで精度よく可動子の絶対位置を検出する
ことは困難である。そこで、本発明は、小スペースで精
度よくサーフェスパルスモータの可動子の絶対位置検出
を実現することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、突極を格子状に配置した固定子と、歯を
有する継鉄に励磁コイルを巻回した電機子１対を永久磁
石でブリッジした可動子よりなるサーフェスパルスモー
タにおいて、固定子の裏面に突極の格子座標に対応させ
て設けた、可動子が発生する漏れ磁束を検出する複数の
磁束検出手段と、前記磁束検出手段の出力信号を数値化
する手段と、数値化する手段の出力量を記憶する記憶手
段と、前記数値化する手段の出力量のレベルを判定し前
記記憶手段に転送する演算器を備え、可動子から発せら
れた磁束のうち、固定子の裏面へ漏れた磁束を検出する
ことで可動子の絶対位置を検出するものである。
に、本発明は、突極を格子状に配置した固定子と、歯を
有する継鉄に励磁コイルを巻回した電機子１対を永久磁
石でブリッジした可動子よりなるサーフェスパルスモー
タにおいて、固定子の裏面に突極の格子座標に対応させ
て設けた、可動子が発生する漏れ磁束を検出する複数の
磁束検出手段と、前記磁束検出手段の出力信号を数値化
する手段と、数値化する手段の出力量を記憶する記憶手
段と、前記数値化する手段の出力量のレベルを判定し前
記記憶手段に転送する演算器を備え、可動子から発せら
れた磁束のうち、固定子の裏面へ漏れた磁束を検出する
ことで可動子の絶対位置を検出するものである。
【０００５】
【作用】上記手段により、可動子が移動すると、格子座
標に設けた磁束検出手段が、固定子の裏面への漏れ磁束
を検出し、演算器内で磁束量のレベルを判定し、該当す
る可動子の絶対位置を特定する。
標に設けた磁束検出手段が、固定子の裏面への漏れ磁束
を検出し、演算器内で磁束量のレベルを判定し、該当す
る可動子の絶対位置を特定する。
【０００６】
【実施例】以下に、図１、図２、図３、図４および図５
により、２相のハイブリッド形サーフェスパルスモータ
を例にとり、本発明の第１の実施例を説明する。図１に
示すように、突極２２を格子状に直交させて所定ピッチ
ＴP で配置した固定子２と、固定子１の突極ピッチとは
異なるピッチＴM で歯切りした可動子１の歯１４を有す
る継鉄１１、１１に、励磁コイル１２、１２を巻回した
電機子を永久磁石１３でブリッジした可動子１を対面さ
せて、励磁コイル１２、１２を交替励磁することによ
り、固定子２の平面上を、可動子１が移動する。このと
き、可動子１の永久磁石１３が作る磁界に励磁コイル１
２、１２が作る磁界が重畳し、図１のＡ矢印の様な主磁
界が発生する。この磁界が、表面に格子状突極２２を形
成した固定子２を通過するとき、固定子２の裏面２１に
破線で示す漏れ磁束Ｂが生ずる。固定子２の裏面２１に
は、表面に設けた突極２２に対応する位置に、漏れ磁束
Ｂを検出するための磁束検出器３を、図２に示すよう
に、所定のピッチ（例えば、固定子突極２２のピッチＴ
P ）で、格子座標上に（座標ａij：ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１
〜ｎ）にｍ＊ｎ個配置する。一例として、歯ピッチＴM
の歯をＴT の間隔で設けたＸ方向電機子と、同じ構成の
Ｙ方向電機子を直交させて構成した可動子１が移動する
場合を考える。固定子２の突極２２と可動子１の歯１４
の重なり具合は、２つのパターンがある。その１つは、
図３（１）に示すように、Ｘ方向（もしくは、Ｙ方向）
では、固定子２の突極２２と可動子１の歯１４が全部が
重なものが１か所あり、この歯と対面して、半分重なっ
たものが１か所、Ｙ方向では、前記Ｘ方向の歯のＹ座標
に最も近い位置に、半分重なったものが１か所ある。す
なはち、コの字状に囲まれた区域がある。この例では、
Ｘ方向では、歯Ｘ２が座標ａi,j とａi,j+1 に設けた突
極２２全部、歯Ｘ３が座標ａi+3,j とａi+3,J+1 に設け
た突極２２の半分と重なる。Ｙ方向では、歯Ｙ２が座標
ａi+1,j-1 ，ａi+2,j-1 に設けた突極２２の半分重な
る。前記座標で囲まれた区域があり、この区域内に可動
子１の中心がある。第２のパターンは、図３（２）に示
すもので、Ｘ方向では、前記第１のパターンと同様であ
るが、Ｙ方向では、歯Ｙ３が座標ａi+1,J+2,ａi+2,j+2
に設けた突極２２の半分と重なり、歯Ｙ２が座標ａ
i+1,j-1,ａi+2,j-1 で全部重なる。すなはち、この座標
で囲まれるロの字の区域があり、この区域内に可動子１
の中心がある。すなはち、どのパターンも、可動子１の
中心は格子座標に三方以上を囲まれた区域内にある。可
動子１の中心座標の特定は、固定子２の突極２２の幅Ｗ
とピッチＴP 、可動子の歯のピッチＴM 、ＴT と、突極
２２と歯の重なり具合から演算で求める。Ｘ方向では、
突極と歯が全部重なった座標（歯Ｘ２が重なるａi,j と
ａi,j+1 ）を基準にすると、（歯Ｘ３が重なるａ
i+3,j+1 とａi+3,j ）の方向にＴT ／２の位置になる。
Ｙ座標は、前記Ｘ方向の歯のＹ座標に最も近い半分もし
くは全部重なった座標（歯Ｙ２が重なるａi+1,j-1,ａ
i+2,j-1 ）を基準にする。すなはち、第１のパターン
（コの字状区域内）の場合は、可動子１の中心のＸ座標
は、Ｘ方向の基準座標から対面する歯の座標の方向にＴ
T ／２の位置になる。Ｙ座標は、Ｙ方向の基準座標から
コの字状区域の方向にＴT ／２＋Ｗ／２位置になる。た
だし、コの字状区域がＸ方向に開いている場合、ＸとＹ
が逆になる。第２のパターン（ロの字状区域内）の場合
は、Ｘ方向の基準座標から対面する歯の座標の方向にＴ
T ／２の位置になり、Ｙ方向の基準座標からロの字状区
域の方向にＴT ／２になる。ここで、図３（１）に示す
ような位置に可動子がある場合、主磁束Ａは、Ｘ方向で
は歯Ｘ２−エアギャップ−歯Ｘ２と重なる突極２２−固
定子継鉄−歯Ｘ３・Ｘ４−各々のエアギャップ−歯Ｘ３
および歯Ｘ４−可動子継鉄−永久磁石を通り帰還する。
Ｙ方向では歯Ｙ１−エアギャップ−歯Ｙ１と重なる突極
２２−歯Ｙ３・Ｙ４と重なる突極２２−固定子継鉄−歯
Ｙ３・Ｙ４−可動子継鉄−永久磁石を通り帰還する。こ
のとき、漏れ磁束Ｂは、Ｘ方向では、座標ａi,j-1 とａ
i,j で最大となる。次いで、座標ａi+1,j+1 、ａ
i+2,J+1 、ａi+3,j およびａi+3,J-1 に設けた突極２２
部で大きくなる。 従って、固定子２の裏面に設けた磁
束検出器３の検出する磁束量もこの順になる。他の場合
も同様になるので説明を省略する。以下に、本発明の可
動子１の絶対位置の検出装置を図３に示す可動子１の歯
の配置を例にとり、図４のブロック図をもとに説明す
る。ここで注意を要するのは、各座標の磁束検出器３の
検出する磁束量は、固定子の突極と歯の重なり具合と、
電機子の励磁の状態（停電時等、永久磁石のみの場合と
励磁コイルで励磁する場）で異なることである。２相Ｖ
Ｒ形交替励磁の場合を例にとると、磁束検出器３の検出
する磁束量は、表１に示すようになる。表中、ｈphは永
久磁石のみの場合のハイ・レベル、ｈplは同じくロー・
レベル、ｈh は励磁した場合のハイ・レベル、ｈl は同
じくロー・レベル、ｈ0 はほぼゼロを示す。一般に、ｈ
h ＞ｈl ＞ｈPh＞ｈpl＞ｈ0 の関係がある。なお、多相
の場合は、相数＋１だけレベルを設定すればよい。
により、２相のハイブリッド形サーフェスパルスモータ
を例にとり、本発明の第１の実施例を説明する。図１に
示すように、突極２２を格子状に直交させて所定ピッチ
ＴP で配置した固定子２と、固定子１の突極ピッチとは
異なるピッチＴM で歯切りした可動子１の歯１４を有す
る継鉄１１、１１に、励磁コイル１２、１２を巻回した
電機子を永久磁石１３でブリッジした可動子１を対面さ
せて、励磁コイル１２、１２を交替励磁することによ
り、固定子２の平面上を、可動子１が移動する。このと
き、可動子１の永久磁石１３が作る磁界に励磁コイル１
２、１２が作る磁界が重畳し、図１のＡ矢印の様な主磁
界が発生する。この磁界が、表面に格子状突極２２を形
成した固定子２を通過するとき、固定子２の裏面２１に
破線で示す漏れ磁束Ｂが生ずる。固定子２の裏面２１に
は、表面に設けた突極２２に対応する位置に、漏れ磁束
Ｂを検出するための磁束検出器３を、図２に示すよう
に、所定のピッチ（例えば、固定子突極２２のピッチＴ
P ）で、格子座標上に（座標ａij：ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１
〜ｎ）にｍ＊ｎ個配置する。一例として、歯ピッチＴM
の歯をＴT の間隔で設けたＸ方向電機子と、同じ構成の
Ｙ方向電機子を直交させて構成した可動子１が移動する
場合を考える。固定子２の突極２２と可動子１の歯１４
の重なり具合は、２つのパターンがある。その１つは、
図３（１）に示すように、Ｘ方向（もしくは、Ｙ方向）
では、固定子２の突極２２と可動子１の歯１４が全部が
重なものが１か所あり、この歯と対面して、半分重なっ
たものが１か所、Ｙ方向では、前記Ｘ方向の歯のＹ座標
に最も近い位置に、半分重なったものが１か所ある。す
なはち、コの字状に囲まれた区域がある。この例では、
Ｘ方向では、歯Ｘ２が座標ａi,j とａi,j+1 に設けた突
極２２全部、歯Ｘ３が座標ａi+3,j とａi+3,J+1 に設け
た突極２２の半分と重なる。Ｙ方向では、歯Ｙ２が座標
ａi+1,j-1 ，ａi+2,j-1 に設けた突極２２の半分重な
る。前記座標で囲まれた区域があり、この区域内に可動
子１の中心がある。第２のパターンは、図３（２）に示
すもので、Ｘ方向では、前記第１のパターンと同様であ
るが、Ｙ方向では、歯Ｙ３が座標ａi+1,J+2,ａi+2,j+2
に設けた突極２２の半分と重なり、歯Ｙ２が座標ａ
i+1,j-1,ａi+2,j-1 で全部重なる。すなはち、この座標
で囲まれるロの字の区域があり、この区域内に可動子１
の中心がある。すなはち、どのパターンも、可動子１の
中心は格子座標に三方以上を囲まれた区域内にある。可
動子１の中心座標の特定は、固定子２の突極２２の幅Ｗ
とピッチＴP 、可動子の歯のピッチＴM 、ＴT と、突極
２２と歯の重なり具合から演算で求める。Ｘ方向では、
突極と歯が全部重なった座標（歯Ｘ２が重なるａi,j と
ａi,j+1 ）を基準にすると、（歯Ｘ３が重なるａ
i+3,j+1 とａi+3,j ）の方向にＴT ／２の位置になる。
Ｙ座標は、前記Ｘ方向の歯のＹ座標に最も近い半分もし
くは全部重なった座標（歯Ｙ２が重なるａi+1,j-1,ａ
i+2,j-1 ）を基準にする。すなはち、第１のパターン
（コの字状区域内）の場合は、可動子１の中心のＸ座標
は、Ｘ方向の基準座標から対面する歯の座標の方向にＴ
T ／２の位置になる。Ｙ座標は、Ｙ方向の基準座標から
コの字状区域の方向にＴT ／２＋Ｗ／２位置になる。た
だし、コの字状区域がＸ方向に開いている場合、ＸとＹ
が逆になる。第２のパターン（ロの字状区域内）の場合
は、Ｘ方向の基準座標から対面する歯の座標の方向にＴ
T ／２の位置になり、Ｙ方向の基準座標からロの字状区
域の方向にＴT ／２になる。ここで、図３（１）に示す
ような位置に可動子がある場合、主磁束Ａは、Ｘ方向で
は歯Ｘ２−エアギャップ−歯Ｘ２と重なる突極２２−固
定子継鉄−歯Ｘ３・Ｘ４−各々のエアギャップ−歯Ｘ３
および歯Ｘ４−可動子継鉄−永久磁石を通り帰還する。
Ｙ方向では歯Ｙ１−エアギャップ−歯Ｙ１と重なる突極
２２−歯Ｙ３・Ｙ４と重なる突極２２−固定子継鉄−歯
Ｙ３・Ｙ４−可動子継鉄−永久磁石を通り帰還する。こ
のとき、漏れ磁束Ｂは、Ｘ方向では、座標ａi,j-1 とａ
i,j で最大となる。次いで、座標ａi+1,j+1 、ａ
i+2,J+1 、ａi+3,j およびａi+3,J-1 に設けた突極２２
部で大きくなる。 従って、固定子２の裏面に設けた磁
束検出器３の検出する磁束量もこの順になる。他の場合
も同様になるので説明を省略する。以下に、本発明の可
動子１の絶対位置の検出装置を図３に示す可動子１の歯
の配置を例にとり、図４のブロック図をもとに説明す
る。ここで注意を要するのは、各座標の磁束検出器３の
検出する磁束量は、固定子の突極と歯の重なり具合と、
電機子の励磁の状態（停電時等、永久磁石のみの場合と
励磁コイルで励磁する場）で異なることである。２相Ｖ
Ｒ形交替励磁の場合を例にとると、磁束検出器３の検出
する磁束量は、表１に示すようになる。表中、ｈphは永
久磁石のみの場合のハイ・レベル、ｈplは同じくロー・
レベル、ｈh は励磁した場合のハイ・レベル、ｈl は同
じくロー・レベル、ｈ0 はほぼゼロを示す。一般に、ｈ
h ＞ｈl ＞ｈPh＞ｈpl＞ｈ0 の関係がある。なお、多相
の場合は、相数＋１だけレベルを設定すればよい。
【０００７】
【表１】
【０００８】格子座標上に設けたｍ＊ｎ個の磁束検出器
３の各々の出力ｈi,j （ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）は、
例えば、ｈ1,1 、ｈ1,2 、ｈ1,3 ・・ｈ1,n 、ｈ2,1 ・
・ｈ2,n 、・・・ｈm,n のように、逐次ディストリビュ
ータ４によりスキャンされ、増幅器５に入力される。増
幅器５は微弱な出力を増幅し、バンドパス・フイルタ等
でノイズを除去し、出力Ｖi,j を出力する。出力Ｖi,j
は比較器６で、基準電圧設定器６１の出力Ｖref と比較
される。ここで、Ｖref の値は、停電時等のように永久
磁石の磁束のみで励磁される場合はＶref-phとＶref-Pl
を、定常時のように励磁コイルで励磁する場合はＶref-
h とＶref-l である。比較器６は、Ｖi,j とＶref か
ら、固定子突極２２と可動子１の歯の重なり具合を判定
し、レベルを３値化（０：全く重なっていない、１：半
分重なっている、２：全部重なっている）し、ＣＰＵ８
にレベルを出力する。なお、多相の場合は、判定レベル
を相数＋１設定すればよい。ＣＰＵ８は、可動子１の座
標を演算する演算器７、ディストリビュータ４の指示す
る座標に従い、比較器６の出力レベルを、格子座標
（ｉ，ｊ）位置に対応する座標にレベルＬ（ｉ，ｊ）を
状態マトリックスとして記憶する記憶装置８１と可動子
１の現在位置座標（Ｘ，Ｙ）を座標マトリックスとして
記憶する記憶装置８２とで構成する。なお、記憶装置８
１内の状態マトリックス（ｉ，ｊ）と座標マトリックス
（Ｘ，Ｙ）に記憶される値は、クロック７２により、サ
ンプル時間毎に更新さる。状態マトリックスのメモリー
マップは、図３（１）に対応するものは図５（１）、図
３（２）に対応するものは図５（２）のようになる。そ
の他の場合は、同様であるので説明を省略する。演算器
７の演算部７１は、状態マトリックスに記憶している値
をもとに、下記ステップで可動子１の現在位置を固定子
の格子座標上に特定する。
３の各々の出力ｈi,j （ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）は、
例えば、ｈ1,1 、ｈ1,2 、ｈ1,3 ・・ｈ1,n 、ｈ2,1 ・
・ｈ2,n 、・・・ｈm,n のように、逐次ディストリビュ
ータ４によりスキャンされ、増幅器５に入力される。増
幅器５は微弱な出力を増幅し、バンドパス・フイルタ等
でノイズを除去し、出力Ｖi,j を出力する。出力Ｖi,j
は比較器６で、基準電圧設定器６１の出力Ｖref と比較
される。ここで、Ｖref の値は、停電時等のように永久
磁石の磁束のみで励磁される場合はＶref-phとＶref-Pl
を、定常時のように励磁コイルで励磁する場合はＶref-
h とＶref-l である。比較器６は、Ｖi,j とＶref か
ら、固定子突極２２と可動子１の歯の重なり具合を判定
し、レベルを３値化（０：全く重なっていない、１：半
分重なっている、２：全部重なっている）し、ＣＰＵ８
にレベルを出力する。なお、多相の場合は、判定レベル
を相数＋１設定すればよい。ＣＰＵ８は、可動子１の座
標を演算する演算器７、ディストリビュータ４の指示す
る座標に従い、比較器６の出力レベルを、格子座標
（ｉ，ｊ）位置に対応する座標にレベルＬ（ｉ，ｊ）を
状態マトリックスとして記憶する記憶装置８１と可動子
１の現在位置座標（Ｘ，Ｙ）を座標マトリックスとして
記憶する記憶装置８２とで構成する。なお、記憶装置８
１内の状態マトリックス（ｉ，ｊ）と座標マトリックス
（Ｘ，Ｙ）に記憶される値は、クロック７２により、サ
ンプル時間毎に更新さる。状態マトリックスのメモリー
マップは、図３（１）に対応するものは図５（１）、図
３（２）に対応するものは図５（２）のようになる。そ
の他の場合は、同様であるので説明を省略する。演算器
７の演算部７１は、状態マトリックスに記憶している値
をもとに、下記ステップで可動子１の現在位置を固定子
の格子座標上に特定する。
【０００９】ステップ １：記憶装置８１の状態マトリ
ックス（ｉ，ｊ）に記憶している値が２である格子座標
（図５（１）の場合は、ａi,j とａi,j-1 、図５（２）
の場合は、Ｘ方向のａi,J とａi,j-1 およびＹ方向のａ
i+1,j+1 とａi+2,j+1 が該当する）を探し、基準座標に
する。 ステップ ２：記憶装置８１の状態マトリックス（ｉ，
ｊ）に記憶している値が１で、しかもステップ １で特
定した格子座標に最も近いＸ方向（もしくはＹ方向）の
格子座標（図５（１）の場合は、ａi+3,j と
ａi+3,j-1 、図５（２）の場合は、Ｘ方向のａi+3,J と
ａi+3,j-1 、Ｙ方向のａi+1,j-2 とａi+2,J-2 が該当す
る）を探す。 この段階で、ステップ １で求めた基準座標に、対面す
るＸ方向（もしくはＹ方向）の座標（図５（１）の場合
は、ａi,J とａi+3,j およびａi,j-1 とａi+3, j-1 、図
５（２）の場合は、Ｘ方向は前記と同一、Ｙ方向はａ
i+1,j+1 とａi+1, j-2 およびａi+2,j+1 とａi+2,j-2 が
該当する）を特定できる。 ステップ ３：記憶装置８１の状態マトリックス（ｉ，
ｊ）に記憶している値が１または２で、Ｘ座標（もしく
はＹ座標）が、ステップ ３で特定した１対の座標系の
間にある、Ｙ方向（もしくはＸ方向）の座標（図５
（１）の場合は、ａi, J+1 ，ａi+1,j+1 とａi+2,j+1 が
該当し、図５（２）の場合はａi+1,j+1 、ａi+ 2,j+1 、
ａi+1,J-2 とａi+2,J-2 が該当する）を探す。 この段階で、Ｘ軸方向（もしくはＹ方向）とＹ方向（も
しくはＸ方向）の格子座標が囲むコの字もしくはロの字
状の区域が特定できる。すなはち、可動子の中心がある
区域を特定できる。 ステップ ４：ステップ ３で特定した区域がコの字か
ロの字かを記憶する。 ステップ ５：基準とする座標（図５（１）、（２）の
場合は、Ｘ方向はｉ、Ｙ方向はｊ＋１）から対面する座
標の方向（図５（１）、（２）の場合は、Ｘ方向はｉ＋
３、Ｙ方向はｊ−２）を、増加方向は＋、減少方向は−
とし符号を判定する。 ステップ ６：ステップ １で見つけた座標（図５
（１）の場合は、ａi,j とａi,j-1 、図５（２）の場合
は、Ｘ方向のａi,J とａi,j-1 およびＹ方向のａi+1,
j+1 とａi+2,j+1 ）を基準に、固定子の突極２２の幅
Ｗ、ピッチＴP 、可動子１の歯のピッチＴM および間隔
ＴT から、下記の式により、可動子の中心座標を演算す
る。 コの字区域の場合は、
ックス（ｉ，ｊ）に記憶している値が２である格子座標
（図５（１）の場合は、ａi,j とａi,j-1 、図５（２）
の場合は、Ｘ方向のａi,J とａi,j-1 およびＹ方向のａ
i+1,j+1 とａi+2,j+1 が該当する）を探し、基準座標に
する。 ステップ ２：記憶装置８１の状態マトリックス（ｉ，
ｊ）に記憶している値が１で、しかもステップ １で特
定した格子座標に最も近いＸ方向（もしくはＹ方向）の
格子座標（図５（１）の場合は、ａi+3,j と
ａi+3,j-1 、図５（２）の場合は、Ｘ方向のａi+3,J と
ａi+3,j-1 、Ｙ方向のａi+1,j-2 とａi+2,J-2 が該当す
る）を探す。 この段階で、ステップ １で求めた基準座標に、対面す
るＸ方向（もしくはＹ方向）の座標（図５（１）の場合
は、ａi,J とａi+3,j およびａi,j-1 とａi+3, j-1 、図
５（２）の場合は、Ｘ方向は前記と同一、Ｙ方向はａ
i+1,j+1 とａi+1, j-2 およびａi+2,j+1 とａi+2,j-2 が
該当する）を特定できる。 ステップ ３：記憶装置８１の状態マトリックス（ｉ，
ｊ）に記憶している値が１または２で、Ｘ座標（もしく
はＹ座標）が、ステップ ３で特定した１対の座標系の
間にある、Ｙ方向（もしくはＸ方向）の座標（図５
（１）の場合は、ａi, J+1 ，ａi+1,j+1 とａi+2,j+1 が
該当し、図５（２）の場合はａi+1,j+1 、ａi+ 2,j+1 、
ａi+1,J-2 とａi+2,J-2 が該当する）を探す。 この段階で、Ｘ軸方向（もしくはＹ方向）とＹ方向（も
しくはＸ方向）の格子座標が囲むコの字もしくはロの字
状の区域が特定できる。すなはち、可動子の中心がある
区域を特定できる。 ステップ ４：ステップ ３で特定した区域がコの字か
ロの字かを記憶する。 ステップ ５：基準とする座標（図５（１）、（２）の
場合は、Ｘ方向はｉ、Ｙ方向はｊ＋１）から対面する座
標の方向（図５（１）、（２）の場合は、Ｘ方向はｉ＋
３、Ｙ方向はｊ−２）を、増加方向は＋、減少方向は−
とし符号を判定する。 ステップ ６：ステップ １で見つけた座標（図５
（１）の場合は、ａi,j とａi,j-1 、図５（２）の場合
は、Ｘ方向のａi,J とａi,j-1 およびＹ方向のａi+1,
j+1 とａi+2,j+1 ）を基準に、固定子の突極２２の幅
Ｗ、ピッチＴP 、可動子１の歯のピッチＴM および間隔
ＴT から、下記の式により、可動子の中心座標を演算す
る。 コの字区域の場合は、
【００１０】
【数１】
【００１１】ロの字区域の場合は、
【００１２】
【数２】
【００１３】上記で演算した、可動子１の現在位置の座
標（Ｘ，Ｙ）は、座標マトリックスのメモリに記憶す
る。なお、一般的には、可動子の歯の配置は、図３のよ
うに、Ｘ、Ｙ方向の歯を包絡面上に配置する必要はな
く、また、相数により固定子突極２２と歯の重なり具合
は異なるが、可動子１の歯の内中心に近いももの内１つ
は、かならず固定子突極２２と全部重なり、その他の可
動子の歯はピッチ／相数づつのピッチずれで重なる。従
って、固定子の突極２２と可動子１の歯が重なっている
格子座標を基準に、その他の突極と歯の重なり具合か
ら、上記と同様なステップで、可動子１の中心を判定で
きる。また、固定子の表面を、複数の可動子が移動して
いる場合は、状態マトリックスに記憶されるレベルが複
数のブロックに分かれるだけであり、どこに可動子があ
るかを特定できることは自明であるので、説明を省略す
る。
標（Ｘ，Ｙ）は、座標マトリックスのメモリに記憶す
る。なお、一般的には、可動子の歯の配置は、図３のよ
うに、Ｘ、Ｙ方向の歯を包絡面上に配置する必要はな
く、また、相数により固定子突極２２と歯の重なり具合
は異なるが、可動子１の歯の内中心に近いももの内１つ
は、かならず固定子突極２２と全部重なり、その他の可
動子の歯はピッチ／相数づつのピッチずれで重なる。従
って、固定子の突極２２と可動子１の歯が重なっている
格子座標を基準に、その他の突極と歯の重なり具合か
ら、上記と同様なステップで、可動子１の中心を判定で
きる。また、固定子の表面を、複数の可動子が移動して
いる場合は、状態マトリックスに記憶されるレベルが複
数のブロックに分かれるだけであり、どこに可動子があ
るかを特定できることは自明であるので、説明を省略す
る。
【００１４】図６に、定常状態で移動中の可動子に適用
する、第２の実施例を説明する。ここでは、第１の実施
例の磁束検出器３を、図８に示すサーチコイル９に換
え、図７で示すように、固定子２の裏面に碁盤目に配置
する。第１の実施例と同様に漏れ磁束Ｂが発生すると、
各々のコイル９の両端（Ｘ方向はａ1 〜ａm 、Ｙ方向は
ｂ1 〜ｂn ）に電圧Ｖk ＝Ｂk ＊Ｌk ＊Ｖ（Ｌ：磁束が
切るコイルの長さ、Ｖ：磁束がコイルを横切る速さ）が
生じる。サーチコイル９の各端子ａ1 〜ａm およびｂ1
〜ｂn の出力電圧ＶK を、ディストリビュータ４を介
し、基準電圧電圧設定器の出力と比較し、レベルを判定
し、状態マトリックスにレベルを記憶することにより、
第１の実施例と同様なやり方で、可動子の絶対座標を特
定する。ただし、この場合は可動子の移動速度によっ
て、基準電圧設定器の出力の種類を、微速、中速と高速
に区分し追加する。
する、第２の実施例を説明する。ここでは、第１の実施
例の磁束検出器３を、図８に示すサーチコイル９に換
え、図７で示すように、固定子２の裏面に碁盤目に配置
する。第１の実施例と同様に漏れ磁束Ｂが発生すると、
各々のコイル９の両端（Ｘ方向はａ1 〜ａm 、Ｙ方向は
ｂ1 〜ｂn ）に電圧Ｖk ＝Ｂk ＊Ｌk ＊Ｖ（Ｌ：磁束が
切るコイルの長さ、Ｖ：磁束がコイルを横切る速さ）が
生じる。サーチコイル９の各端子ａ1 〜ａm およびｂ1
〜ｂn の出力電圧ＶK を、ディストリビュータ４を介
し、基準電圧電圧設定器の出力と比較し、レベルを判定
し、状態マトリックスにレベルを記憶することにより、
第１の実施例と同様なやり方で、可動子の絶対座標を特
定する。ただし、この場合は可動子の移動速度によっ
て、基準電圧設定器の出力の種類を、微速、中速と高速
に区分し追加する。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によって、複
数台の可動子をもつサーフェスパルスモータの可動子の
絶対位置検出が可能となった。従って、干渉・衝突防止
機構をソフトウェアで形成できるという効果がある。ま
た、検出器を固定子の裏面に取りつけることにより、通
常使用しない裏面が活用でき、スペースの節約ができ
る。さらに、可動子に何ら細工する必要がない為に、現
在あるモータを簡単に改造できる。
数台の可動子をもつサーフェスパルスモータの可動子の
絶対位置検出が可能となった。従って、干渉・衝突防止
機構をソフトウェアで形成できるという効果がある。ま
た、検出器を固定子の裏面に取りつけることにより、通
常使用しない裏面が活用でき、スペースの節約ができ
る。さらに、可動子に何ら細工する必要がない為に、現
在あるモータを簡単に改造できる。
【図１】本発明の実施例を示す、サーフェスパルスモー
タの側断面図
タの側断面図
【図２】磁束検出器の配置を示す、平面図
【図３】固定子と可動子の移動状態を示す、平面図
【図４】第１の実施例を示す、装置のブロック図
【図５】記憶手段の中における信号の状態を示す、メモ
リマップ
リマップ
【図６】磁束の流れと磁束検出コイルの配置を示す、側
断面図
断面図
【図７】第２の実施例の磁束検出コイルの配置を示す、
平面図
平面図
【図８】コイルの形状を示す平面図
【図９】磁束検出コイルと端子を示す平面図
１ 可動子 １１ 継鉄 １２ 励磁コイル １３ 永久磁石 １４ 歯 ２ 固定子 ２１ 固定子の裏面 ２２ 突極 ３ 磁束検出器 ４ ディストリビュータ ５ 増巾器 ６ 比較器 ６１ 基準電圧発生器 ７ 演算器 ７２ クロック ８ ＣＰＵ ８１ 記憶手段 Ａ 主磁界 Ｂ 漏れ磁束 ａ1 〜ａm 、ｂ1 〜ｂn 端子
Claims (2)
- 【請求項１】 突極を格子状に配置した固定子と、歯を
有する継鉄に励磁コイルを巻回した電機子１対を永久磁
石でブリッジした可動子よりなるサーフェスパルスモー
タの可動子の位置検出方法において、 突極位置に対応させて固定子の裏面に格子状に設けた磁
束検出器により可動子が発生する漏れ磁束を検出し、格
子状の各座標点の漏れ磁束のレベルを判定し、判定結果
を数値化しマトリックス状のメモリに記憶し、マトリッ
クス状のメモリの数値の配置状態から可動子の中心があ
る区域を特定し、固定子の突極ピッチと可動子の歯ピッ
チから可動子の中心位置の絶対座標を演算することを特
徴とするサーフェスパルスモータ可動子の絶対位置検出
方法。 - 【請求項２】 突極を格子状に配置した固定子と、歯を
有する継鉄に励磁コイルを巻回した電機子１対を永久磁
石でブリッジした可動子よりなるサーフェスパルスモー
タの位置検出装置において、 前記固定子の突極位置に対応させて裏面に設けた前記可
動子が発生する漏れ磁束を検出する磁束検出手段と、前
記磁束検出手段の出力信号を数値化する手段と、数値化
する手段の出力量を記憶する記憶手段と、前記数値化す
る手段の出力量を判定し前記記憶手段に転送する演算器
を備えたことを特徴とするサーフェスパルスモータ可動
子の絶対位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33628191A JPH05153764A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | サーフエスパルスモータ可動子の絶対位置検出方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33628191A JPH05153764A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | サーフエスパルスモータ可動子の絶対位置検出方法と装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05153764A true JPH05153764A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18297492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33628191A Pending JPH05153764A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | サーフエスパルスモータ可動子の絶対位置検出方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05153764A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9346371B2 (en) | 2009-01-23 | 2016-05-24 | Magnemotion, Inc. | Transport system powered by short block linear synchronous motors |
| US9771000B2 (en) | 2009-01-23 | 2017-09-26 | Magnemotion, Inc. | Short block linear synchronous motors and switching mechanisms |
| US9802507B2 (en) | 2013-09-21 | 2017-10-31 | Magnemotion, Inc. | Linear motor transport for packaging and other uses |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP33628191A patent/JPH05153764A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9346371B2 (en) | 2009-01-23 | 2016-05-24 | Magnemotion, Inc. | Transport system powered by short block linear synchronous motors |
| US9771000B2 (en) | 2009-01-23 | 2017-09-26 | Magnemotion, Inc. | Short block linear synchronous motors and switching mechanisms |
| US10112777B2 (en) | 2009-01-23 | 2018-10-30 | Magnemotion, Inc. | Transport system powered by short block linear synchronous motors |
| US9802507B2 (en) | 2013-09-21 | 2017-10-31 | Magnemotion, Inc. | Linear motor transport for packaging and other uses |
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