JPS63249482A - リニアモ−タ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はりニアモータ、特に光デイスクプレーヤの光
ピツクアップ素子の駆動などに用いて好適なりニアモー
タに関するものである。

〔従来の技術〕

周知のようにリニアモータは、ガイドレールと。

このガイドレールに沿って直線的に移動可能な移動部材
と、この移動部材を駆動する例えば駆動コイルと磁気回
路からなる駆動手段とにより構成され９例えば光ピツク
アップ素子を上記移動部材に取り付けることにより、光
デイスクプレーヤの光ピツクアップ素子駆動用モータと
して用いられる。

ところで、一般Ｉζリニアモータにおいては、移動部Ｈ
の移動開始時すなわちがイドレールと移動部材との間の
静摩擦力を超える駆動力が移動部材に作用した時、この
駆動力と動摩擦による制動力との差が大きいため移動部
材は大なる速度で移動を開始し２円滑な移動開始動作が
得られないという難点がある。この難点を解消するため
、リニア　　　−モータにあっては通常移動部材の速度
を検出し。

この速変信号により移動開始動作を制罪するようになっ
ている。

））３図はこの移動開始動作を制御する機能を有した従
来のりニアモータの概略を示す平面図、第４図はその正
面図であり、第３図、第４図において＋１１はＩＭ＋而
がコ字状のヨーク、（２）はこのヨークの両端間に橋渡
しされたセンターヨーク、（３）は上記ヨークｉｌ＋に
固着された永久磁石であり、上記ヨーク（Ｉ）、センタ
ーヨーク（２）及び永久磁石（３）により磁気回路（４
肋イ構成される。（５（は上記センターヨーク（２）及
び永久磁石＋３１と適当な間隔をもち、かつセンターヨ
ーク（２）を囲むように配置された駆動コイルであり、
この駆動コイル（５）と上記磁気回路（４）とによりリ
ニアモータの駆動部（６１が構成される。（７）は図示
されない連結部材により上記駆動コイル（５）に連結さ
れ、駆動コイル（５）と一体になって移動する移動部材
である。（８）はこの移動部材（７）の移動速度を検出
する速度検出部であり、この速度検出部（８）は上記駆
動部（６）と同様、ヨーク（９）、センターヨーク０１
、永久磁石ａυからなる磁気回路α２と、センターヨー
ク１１１に巻回された速度検出コイルｔ１３とにより構
成されている。この連関検出コイルＤは９図示されない
連結部材により上記移動部ｆ４（７）に連結され、移動
部材（７）と一体になって移動する。

第３図、第４図において、駆動コイル（５）に駆動電流
を流すと、ｒｉ１気回路（４）中には永久磁石（３）に
より第３図に点線で示すような磁界φが発生しており、
この磁界φが駆動コイル（５）に均等に作用しているこ
とにより、フレミングの左手法則にもとすいて駆動コイ
ル（５日こ推力が生じ、駆動コイル（５）に連結されて
いる移動部材（７）がセンターヨーク（２）に平行に設
けられたガイドレール（図示せず）に沿って移動する。

駆動電流の向きを逆にすれば、駆動コイル（５）は反対
向きの推力を受けるから、移動部材（７）を第３図にお
いて上下に任意に移動させることができる。

移動部材（７）の移動により、これと連結されている速
度検出コイル１１３１が同様に移動する。この速度検出
コイルｕ３の移動は、速度検出部（８）の磁気回路ａｚ
中に発生している磁界φ内で行なわれる。したがって、
フレミングの右手法則にもとづいて速度検出コイルσＪ
に起電圧が発生する。この起電圧ｅは次式（ａ）で表わ
され、連関険出コイルｕ３の出力端子（図示せず）には
移動部材（７）の移動速度に比例した電圧が出力される
。

ｅ＝Ｂ１１ｔＩＩＮ１１ｖ………（ａ）ここで　Ｂ：ｌ
ｉａ束密度〔Ｔ〕 ｔ：磁束と鎖交するコイル長さＣｍ　］Ｎ：コイルター
ン数〔ターン〕 Ｖ：コイルの移動速度［ｍ　／　ｓ　］第５図は上記従
来のりニアモータの駆動系を示す回路図であり、（５）
は駆動コイル、αＪは速度検出コイル、α４は駆動信号
が人力される端子、α１は駆動回路、　Ｑ［９，０７）
、　０８はそれぞれ抵抗である。第５図において、端子
α４に人力された駆動信号は、駆動回路α９により電流
に変換され、この駆動電流が駆動コイル（５）に流れる
ことにより、駆動コイル（５）が移動する。駆動コイル
（５）の移動により、移動部材を介して速度検出コイル
（１３１が移動し、移動速度に比例した電圧を発生する
。この速度検出コイルａ）に発生した電圧は、上記駆動
回路ｒ１りにフィードバックされ、所望の移動開始動作
を行なう。この動作を！４５６図により１悦明する。

第６図は上記第５図におけるサーボ系のブロック ク図であるが、光ディスρ回転に伴なってトラックに追
従する光ピツクアップの偏位δｉは、偏位検出手段によ
り検出され、変換定数Ｋｖで電圧ｖ１に変換される。こ
の検出電圧ｖ１　は制圓手１ズにおいて変換定数ｇｍで
電流■に変換され、さらに駆動手段において変換定数Ｋ
ｆで駆動力Ｆに変とにより移動速度Ｖに変換され、さら
にｉを乗算されることにより駆動フィル（５）の移動後
の光ピックアップ即ち移動部材（７３の偏位δ。に変換
される。また上記移動速度Ｖは前述した速度検出コイル
０３により変換定数Ｋ　＝　Ｂ−Ｌ−Ｎで電圧ｖ２に変
換され、駆動コイル（５）の制動力として上記偏位検出
手段の検出電圧ｖ１に加算され、駆動コイル（５）に適
当な制動力を付与しつつ速度制砥を行なう。ここでＭは
移動部材の買置〔匂〕である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のりニアモータは上記のように構成され。

一応所見の移動開始動作制御を行なうことができる。し
かしながら速度検出部（８）の駆動コイルｏ３が。

駆動力の発生部である駆動コイル（５１と罰れているた
め応答性がよくないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、駆動コイルの移動速度を迅速かつ正確に検出し得
るリニアモータを得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るリニアモータは、駆動コイルに王とを比
較することにより、駆動コイル即ちりニアモータの移動
速度を検出するようにしたものである。

〔作　用」 この発明におけるリニアモータは、駆動コイルに駆動力
を与え静止させた状態と等価な回路の出力電圧と駆動コ
イルの実際の端子電圧との差が。

駆動コイルの移動速度に比例することを利用しようとす
るもので、上記両電圧の差を差動増１ｕ　３により導出
し、この差電圧を１駆動コイルの人力端にフィードバッ
クすることにより、制動力を付与しつつ駆動コイルの速
度制証を行なうようにした。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係るリニアモータの一実施例の概略
を示す平面図であり、第３図に示す従来装置のうちの速
度検出部（８）を除いたイ湾造と同一であり、ヨーク（
１）、センターヨーク（２１，永久磁石（３）からなる
磁気回路（４）と、センターヨーク（２）に谷面された
駆動コイル（５）と、この駆動コイル（５）に：ｌＪ！
結された移動部材（７）とにより構成される。

さて第１図において、駆動コイル（５）の端子゛Ｌこ１
上Ｅは次式ｔｂ）で表わされる。

ｉ Ｅ＝　Ｉ−Ｒ＋　Ｋ−Ｖ　’＋　ｔ、　−−−−−−−
−Ａｂ１ｔ ここで　Ｅ：駆動コイルの端子電圧（Ｖ）Ｒ：駆動コイ
ルの直流抵抗〔Ω〕 Ｋ：駆動コイルの移動速１すによる 逆起電力定数〔■・Ｓ　／　ｍ　〕 Ｌ：駆動コイルのインダクタンス〔Ｈ〕■＝駆動コイル
に流れる電流〔Ａ〕 Ｖ：駆動コイルの移動速１文Ｃｔｎ　／　Ｓ　〕ところ
でいま駆動フィル（５）に駆動力を与え静止させた時、
上式（ｂｌは駆動コイル（５）の移動’１　！Ｆ　ｖが
Ｏとなり、右辺第２項が脱落した形となるので。

次の（Ｃ）式のように表わせる。

ここで　１′：駆動コイル静止時に駆動フィルに流れる
電流［Ａ］ このｔＣ１式を満足する駆動コイルと等価な回路を作っ
てみる。この等価回路は、コイル、抵抗、コンデンサ等
の受動老子、演算増幅２；等の能動素子により実現でき
るが、この等価回路の出力電圧と実際のα動コイルのグ
１°５子電圧との差を求めることにより、駆動コイル（
５）の移動速度を知ることができる。

第２図はこの発明に係るリニアモータの駆動系の一実施
例を示す回路図であり、（５）は駆動コイル。

０４）は駆動信号が人力される端子、α１は駆動回路。

［１１は駆動コイル（５）に駆動力を与え静止させた時
と等価な状態を呈する等価回路であり、上記駆動回路Ｑ
９から電流が供給される。■、Ｐ２υは駆動コイル（５
）及び等価回路［ｌｌの一端をそれぞれ接地する互いに
等しい抵抗値を有する抵抗、四は駆動コイル（５）及び
等価回路ａ９の一端ｃｏ、ｃａの電圧即ち駆動コイルの
端子電圧及び等価回路ａ１の出力電圧が人力される差動
増幅器、（ハ）は増幅器、■は位相補正２羽であり、こ
の位相補正器（至）の出力は上記駆動回路α９にフィー
ドバックされている。

いま　１１：抵抗■を流れる駆動コイル電流［ＡｌＩ３
：抵抗Ｑυを流れる等価回路電流［Ａ］ｒ：抵抗ｃ’ｉ
、ｃ２ｉ＋の抵抗値〔Ω〕Ｒ：駆動コイルの直流抵抗〔
Ω〕 Ｅｌ：駆動コイル端子列の電圧［Ｖ） Ｅ２：等価回路端子１２４１の電圧［Ｖ］とし、Ｔ：　
Ｌ／ｒ＋Ｒとして、　（ａ）、　（ｂ）式（ＤＲをｒ＋
Ｒとしてラプラス変換すると が得られる。このｔｃ＋、　ｆｄｉ式から””１／Ｋ（
Ｉ２　　Ｉ＋）（ｒ−１−Ｒ）（ＴＳ＋Ｉ）−＋／Ｋ　
（１＋Ｒ／ｒ）　（ＴＳ＋１）　（Ｅ２−Ｅ＋）　　　
−＝−（ｅ）が得られ、駆動コイル（５）の移動速Ｉｆ
ｖはＥｌ。Ｅ２の差で与えられることがわかる。ここで
（ＴＳ＋Ｉ）は抵抗、コンデンサ及び演算増幅器により
実現できる。したがって、第２図の差動増幅器■で得ら
れたＥｌとＥ２の差は、増幅２羽□□□によりＩ／Ｋ（
＋＋Ｒ／ｒ）倍され１位相補正３ｉにより（ＴＳ＋１）
の位相ｈｎ正がなされる。これによって駆動コイル（５
）の移動速度を検出することができる。この駆動コイル
（５）の移動速度をＫなる定数で電圧変換された出力を
駆動回路α９にフィードバックする。Ｃの発明における
リニアモータのサーボ系の動作は上記第６図で説明した
従来装置と同一であるから説明は省略するが、この発明
によるフィードバックループのループゲインは とするとげ）式は となる。（ｇ）式はサーボ系で一般に知られている欲系
であり、εは減衰率である。ｆｇ１式は減衰率εの値に
よってさまざまな応答をするが、一般に減衰率εは臨界
制動１乃至１／Ｊｒ程度に設定される。

したがって、Ｍ、Ｋｖ、１ｍ、Ｋｆを決定した後。

減衰率εを上記設定値にすべ（変換定数Ｋを適当に選定
することにより、駆動コイル（５月こ適当な制動を付与
しつつ速度制圓することがｏＴ能となり。

したがって駆動コイル＋５１の円滑な移動動作を実現す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、駆動コイルの移動速度
を速くかつ正確に検出することにより。

速度制個を迅速にかつ確実に行なうことができ。

よって移動部祠の円滑な移動動作が得られ、なおかつ装
置を小形化できるという効果を奏し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るリニアモータの一実施例の概略
を示す平面図、第２図はこの発明に係るＩＪ　ニアモー
タの駆動系の一実施例を示す回路図。 第３図は従来のりニアモータの概略を示す平面図で、第
４図はその正面図、第５図は従来のりニアモータの駆動
系を示す回路図、第６図は一般的なりニアモータにおけ
るサーボ系のブロック図であり９図において＋１１はヨ
ーク、（２）はセン　ターヨーク、（３）は永久磁石、
六−泳壌滝巨ね（４）は磁気回路、つ（５）は駆動コイ
ル、（６）は駆動部、（７）は移動部祠、　［１４１は
入力端子、１＝ｊは駆動回路、　０９は等両回路、四は
差動増幅器である。 なお、谷図中同−符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガイドレール上を直線的に移動する移動部材、この移動
   部材に連結された、磁気回路とこの磁気回路と係合する
   駆動コイルとからなる駆動部、上記駆動コイルに駆動力
   を与え静止させた時と等価な状態を呈する等価回路、こ
   の等価回路の出力電圧と上記駆動コイルの端子電圧との
   差を導出する差動増幅器を備え、この差動増幅器の出力
   を上記駆動コイルの入力端子にフィードバックするよう
   にしたことを特徴とするリニアモータ。