JPWO2009041316A1 - リニアモータシステム - Google Patents

Abstract

一つの固定子に対して二つ以上の可動子が設置されるリニアモータシステムにおいて、二つ以上の可動子の相互作用によってリニアモータ全体のコギングを低減する新たなリニアモータシステムを提供する。リニアモータは、Ｎ極及びＳ極が交互に形成されるように複数の永久磁石が並べられる界磁部を有するベースと、界磁部に対向して配置されるコアの複数の突極に三相コイルが巻かれる電機子を有すると共に、ベースの長手方向に並べられる第一及び第二のスライダと、を備える。制御装置は、第一のスライダの電機子に供給される電流と第二のスライダの電機子に供給される電流の位相とが電気角で実質的に９０度ずれるように、第一及び第二のスライダの電機子に供給する電流を制御する。

Description

本発明は、電力を直線的な運動エネルギに変換するリニアモータに関し、特にリニアモータに供給する電力を制御することでリニアモータに発生するコギングを低減するリニアモータシステムに関する。

リニアモータは、回転形モータの固定子側と可動子側を直線状に引き伸ばしたもので、電気エネルギを直接、直線的な推力に変換する。リニアモータの固定子には、Ｎ極とＳ極の磁極が交互に形成されるように複数の永久磁石が並べられる。固定子上には、ギャップを介して可動子が配置される。固定子と可動子との間のギャップを一定に保つように、可動子の直線運動はリニアガイド、軸受などの案内装置によって案内される。

可動子には、永久磁石に対向する磁性体のコアが設けられる。コアは界磁部に向かって突出する複数の突極を有する。複数の突極には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の三相コイルが巻かれる。Ｕ，Ｖ，Ｗ相の三相コイルに１２０度の位相差をもつ三相交流電流を流すと、三相コイルに移動磁界が発生する。永久磁石が作る磁界と三相コイルが作る移動磁界が作用して、可動子が直線運動する。

コイルが発生する磁界を強くするためにコアが設けられる。コアは珪素鋼などの磁性材料からなるので、コイルに電流を流さない状態でも、コアの突極と永久磁石との間には磁気吸引力が発生する。可動子が固定子に沿って移動するとき、コアの突極は磁気吸引力によって前方の永久磁石に引かれたり、後方の永久磁石に引き戻されたりする。このため、可動子に加わる磁気吸引力が永久磁石の磁極ピッチ毎に周期的に変化する。この吸引力の周期的な変動がコギングと呼ばれる。コイルに電流を流したとしても、コギングは残り、外乱として働く。

コギングを打ち消すための対策として、図１１に示されるように、可動子のコア１の移動方向の両端に磁性体からなる補助磁極２ａ，２ｂを設けたリニアモータが知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。このリニアモータにおいて、補助磁極２ａ，２ｂは、コア１の移動方向の両端の突極１ａ，１ｂの磁束を強めるために設けられる。もし補助磁極２ａ，２ｂを設けないならば、両端の突極１ａ，１ｂの磁気回路が形成されにくくなり、両端の突極１ａ，１ｂの磁束が中央の突極１ｃの磁束に比べて弱くなってしまう。両端の突極１ａ，１ｂの磁束が弱くなると、中央の突極１ｃに発生する磁束とのアンバランスが発生するので、コギングが発生する。両端の突極１ａ，１ｂの磁束を強めてアンバランスを解消するために、補助磁極２ａ，２ｂが設けられる。
実公平７−５３４２７号公報 特開昭５５−６８８７号公報

従来のリニアモータのコギング対策はいずれも、コア及び三相コイルで構成される一つの可動子内での対策であった。そして、一つの固定子に対して固定子の長手方向に二つ以上の可動子が設けられるリニアモータの場合には、別々にコギング対策が採られた二つの可動子を一つの固定子上に並べて配置し、これによってリニアモータ全体のコギングを低減していた。

そこで本発明は、一つの可動子内でコギングを低減するのではなく、二つ以上の可動子の相互作用によってリニアモータ全体のコギングを低減する新たなリニアモータシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、Ｎ極及びＳ極が交互に形成されるように複数の永久磁石が並べられる界磁部を有するベースと、前記界磁部に対向して配置されるコアの複数の突極に三相コイルが巻かれる電機子を有すると共に、前記ベースの長手方向に並べられる第一及び第二のスライダと、を含み、前記第一及び前記第二のスライダが前記ベースに対して前記長手方向に相対的に直線運動するリニアモータと、前記第一のスライダの電機子に供給される電流の位相と前記第二のスライダの電機子に供給される電流の位相とが電気角で実質的に９０度ずれるように、前記第一及び前記第二のスライダの電機子に供給する電流を制御する制御装置と、を備えるリニアモータシステムである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアモータシステムにおいて、前記制御装置は、前記第一のスライダの電機子に電力を供給する第一の電力変換器と、前記第二のスライダの電機子に電力を供給する第二の電力変換器と、上位制御装置からの指令、並びにリニアモータの位置及び速度の少なくとも一方を検出するセンサからの情報に基づいて、前記第一及び前記第二の電力変換器に電圧指令を出力すると共に、前記第一及び前記第二の電力変換器に出力する電圧指令の位相を電気角で実質的に９０度ずらす制御器と、を含むことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のリニアモータシステムにおいて、前記第一のスライダの前記コアの前記長手方向における中央の突極の中心から、前記第二のスライダの前記コアの前記長手方向における中央の突極の中心までの距離が、前記界磁部のＮ極−Ｎ極間の磁極ピッチの実質的に１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）に設定されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、Ｎ極及びＳ極が交互に形成されるように複数の永久磁石が並べられる界磁部を有するベースと、前記界磁部に対向して配置されるコアの複数の突極に三相コイルが巻かれる電機子を有すると共に、前記ベースの長手方向に並べられる第一及び第二のスライダと、を含み、前記第一及び前記第二のスライダが前記ベースに対して前記長手方向に相対的に直線運動するリニアモータと、前記第一及び前記第二のスライダの電機子に供給する電流を制御する制御装置と、を備え、前記第一のスライダの前記コアの前記長手方向における中央の突極の中心から、前記第二のスライダの前記コアの前記長手方向における中央の突極の中心までの距離が、前記界磁部のＮ極−Ｎ極間の磁極ピッチの実質的に１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）に設定されるリニアモータシステムである。

請求項１に記載の発明によれば、第一及び第二のスライダの電機子に電気角で実質的に９０度ずれた電流を供給することで、第一及び第二のスライダに発生するコギングが互いに打ち消し合うように作用する。したがって、第一及び第二のスライダの相互作用によって、リニアモータ全体のコギングを低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、一つの制御器で第一及び第二の電力変換器を制御するので、第一及び第二のスライダの電機子を別々の制御器で制御する場合に比べて、制御装置を簡素化することができる。

請求項３に記載の発明によれば、第一及び第二のスライダの電機子を磁極ピッチの実質的に１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）だけ位相をずらして配置するので、リニアモータ全体のコギングを低減することができる。

請求項４に記載の発明によれば、第一及び第二のスライダの電機子を磁極ピッチの実質的に１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）だけ位相をずらして配置するので、リニアモータ全体のコギングを低減することができる。

発明の一実施形態のリニアモータシステムの構成図 リニアモータの斜視図（一部テーブルの断面図） リニアモータの正面図 電機子の移動方向に沿った断面図 ベースの上面に取り付けられる界磁部の斜視図 ユニット化された界磁部の平面図 第一の電機子に発生するコギングを示すグラフ リニアモータ全体のコギング力の波形を示すグラフ 第一のスライダと第二のスライダの位置関係を示す模式図 サーボドライバの制御の全体構成図 従来の補助磁極を取り付けたリニアモータの概略図

符号の説明

４…ベース
５…テーブル
５ａ，５ｂ…分割テーブル
６…サーボドライバ（制御装置）
７…第一のスライダ
８…第二のスライダ
１０…エンコーダ（センサ）
１１…第一の電力変換器
１２…第二の電力変換器
１４…制御器
１７…第一の電機子
１８…第二の電機子
２４…界磁部
３２…コア
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…突極
３２ｂ…中央の突極
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…コイル
３３…三相コイル
４１…永久磁石

以下添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態のリニアモータシステムの構成図を示す。本発明のリニアモータシステムは、細長く伸びるベース４に沿ってテーブル５が直線運動するリニアモータと、リニアモータを制御する制御装置であるサーボドライバ６と、から構成される。

リニアモータのベース４には、固定子として、複数の永久磁石からなる界磁部が設けられる。また、リニアモータのテーブル５には、第一のスライダ７及び第二のスライダ８がベース４の長手方向に並べて取り付けられる。各スライダ７，８は、可動子として、コアに三相コイルが巻かれた電機子を有する。第一及び第二のスライダ７，８の取り付けピッチは、界磁部の磁極ピッチの１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）に設定される。第一のスライダ７と第二のスライダ８とをこのように位相をずらせて配置することで、第一及び第二のスライダ７，８の相互作用によって、リニアモータ全体のコギングを低減することができる。

テーブル５には、テーブル５の位置及び速度を検出するセンサとして、リニアスケールなどのエンコーダ１０が取り付けられる。エンコーダ１０が生成する信号は、サーボドライバ６に出力される。サーボドライバ６は、第一及び第二のスライダ７，８に電力を供給する第一及び第二の電力変換器１１，１２と、コンピュータなどの上記制御装置からの位置指令、並びにエンコーダ１０からの信号に基づいて、第一及び第二の電力変換器１１，１２を制御する制御器１４と、から構成される。上述のように、第一のスライダ７と第二のスライダ８とは、界磁部の磁極ピッチτの１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）だけ位相がずれている。制御器１４は、位相がずれている第一及び第二のスライダ７，８を同期して作動させることができるように、第一の電力変換器１１に出力する電圧指令の位相と第二の電力変換器１２に出力する電圧指令の位相とを、電気角で＋９０度又は−９０度ずらす。

ここで、制御器１４の回路は一枚の制御基板につくられる。二つの電力変換器１１，１２の回路のそれぞれは、二枚の電力基板それぞれにつくられる。サーボドライバ６には、一枚の制御基板と、二枚の電力基板が組み込まれる。二枚の電力基板に対して、一枚の制御基板を共用することで、サーボドライバ６の構成を簡略化することができる。

図２は、リニアモータの斜視図（分割テーブル５ａ，５ｂの断面図を含む）を示し、図３は正面図を示す。細長く伸びるベース４上には、リニアモータの固定子である界磁部２４が設けられる。ベース４には、第一及び第二のスライダ７，８がベース４の長手方向にスライド可能に組み付けられる。

各スライダ７，８は、分割テーブル５ａ，５ｂと、分割テーブル５ａ，５ｂの下面に取り付けられる電機子１７，１８と、を有する。分割テーブル５ａ，５ｂは、第一のスライダ７と第二のスライダ８とで、共通のテーブル５（図１参照）を使用してもよいし、分離した分割テーブル５ａ，５ｂを使用してもよい。ベース４上には、第一及び第二のスライダ７，８の直線運動を案内するリニアガイド２３が取り付けられる。分割テーブル５ａ，５ｂは、リニアガイド２３の移動ブロック２１の上面に取り付けられる。分割テーブル５ａ，５ｂの下面の左右のリニアガイド２３の間には、リニアモータの可動子である電機子１７，１８が吊り下げられる。図３の正面図に示されるように、界磁部２４と電機子１７，１８との間にはギャップｇが設けられる。リニアガイド２３は、分割テーブル５ａ，５ｂの移動に係らず、このギャップｇを一定に維持する。

ベース４は、底壁部４ａと、底壁部４ａの幅方向の両側に設けられる一対の側壁部４ｂとから構成される。底壁部４ａの上面には、界磁部２４が取り付けられる。側壁部４ｂの上面には、リニアガイド２３の軌道レール２２が取り付けられる。軌道レール２２には、移動ブロック２１がスライド可能に組み付けられる。軌道レール２２と移動ブロック２１との間には、転がり運動可能に複数のボールが介在される（図示せず）。移動ブロック２１には、複数のボールを循環させるためのサーキット状のボール循環経路が設けられる。軌道レール２２に対して移動ブロック２１がスライドすると、複数のボールがこれらの間を転がり運動し、また複数のボールがボール循環経路を循環する。このため、軌道レール２２に対する移動ブロック２１の円滑なスライドが可能になる。

リニアガイド２３の移動ブロック２１の上面には、分割テーブル５ａ，５ｂが取り付けられる。分割テーブル５ａ，５ｂは、例えばアルミなどの非磁性材料からなる。分割テーブル５ａ，５ｂには、移動対象が取り付けられる。分割テーブル５ａ，５ｂには、ベース４に対するテーブル５の位置を検出するエンコーダ１０が取り付けられる。エンコーダ１０が検出した位置信号は、リニアモータを駆動するサーボドライバ６に送られる。サーボドライバ６は、上位のコントローラからの位置指令どおりにテーブル５が移動するように、電機子１７，１８に供給する電流を制御する。

図４は、電機子１７，１８の移動方向に沿った断面図を示す。電機子１７，１８の構造は、第一のスライダ７及び第二のスライダ８とで同一である。分割テーブル５ａ，５ｂの下面には、断熱材３１を介して電機子１７，１８が取り付けられる。電機子１７，１８は、珪素鋼などの磁性材料からなるコア３２と、コア３２の突極３２ａ，３２ｂ，３２ｃに巻かれる三相コイル３３と、から構成される。コア３２は、テーブル５の下面に取り付けられる基部プレート３２ｄと、基部プレート３２ｄから下方向に張り出す櫛歯状の突極３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、から構成される。突極３２ａ，３２ｂ，３２ｃの個数は３の倍数であり、この実施形態では３個である。突極３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、電機子１７，１８の移動方向に一定のピッチを保って並べられる。三つの突極３２ａ，３２ｂ，３２ｃそれぞれには、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相いずれかのコイル３３ａ，３３ｂ，３３ｃが巻かれる。三相コイル３３には、１２０度の位相差をもつ三相交流電流が流される。三相コイル３３を突極３２ａ，３２ｂ，３２ｃに巻いた後、三相コイル３３は樹脂封止される。

第一及び第二の分割テーブル５ａ，５ｂの下面には、電機子１７，１８を挟んで一対の補助コア３４が取り付けられてもよい。補助コア３４は、一般構造用圧延鋼、珪素鋼などの磁性材料からなり、電機子１７，１８単独のコギングを低減する。

図５は、ベース４の上面に取り付けられる界磁部２４を示す。界磁部２４は、薄板状のヨーク４０と、ヨーク４０上に一列に並べられる複数の永久磁石４１と、から構成される。永久磁石４１は、保磁力の高いネオジウム磁石などの希土類磁石である。板状の永久磁石４１の上面側にはＮ極又はＳ極の一方、裏面側には残りの一方が形成される。長手方向にＮ極とＳ極が交互に形成されるように複数の永久磁石４１が、ヨーク４０上に並べられる。永久磁石４１は接着などでヨーク４０に固定される。

ヨーク４０は、一般構造用圧延鋼、珪素鋼などの磁性材料からなる。ヨーク４０は細長い板上に形成される。ヨーク４０に固定された永久磁石４１は、カバープレート４２で覆われる。カバープレート４２も接着などによってヨーク４０に固定される。永久磁石４１及びカバープレート４２が固定されたヨーク４０は、ボルト４３などの固定手段によってベース４に取り付けられる。界磁部２４はユニット化されていて、ベース４の長さに応じてユニット化された複数の界磁部２４がベース４に取り付けられる。界磁部２４が固定されたベース４は、ボルト４４などの固定手段によって図示しない定盤などに固定される。

図６は、界磁部２４の平面図を示す。この実施形態では、永久磁石４１の平面形状は平行四辺形に形成される。Ｎ極の永久磁石４１ａの中心からＮ極の永久磁石４１ａの中心までの距離が、界磁部２４のＮ極−Ｎ極間の磁極ピッチτである。勿論、界磁部のＮ極−Ｎ極間の磁極ピッチτは、Ｎ極―Ｓ極間の磁極ピッチτ１の２倍であり、Ｓ極―Ｓ極間の磁極ピッチに等しい。

図７は、第一の電機子１７に発生するコギングを示す。界磁部２４の永久磁石４１上を磁性材料からなるコア３２が移動するとき、永久磁石４１とコア３２との間で磁気吸引力が発生する。磁気吸引力のうち、第一の電機子１７の移動方向に発生する成分がコギングに関係する。第一の電機子１７の移動方向に直交する成分（垂直方向の吸引力）は、リニアガイド２３に受けられていて、コギングには無関係である。

三相コイル３３に電流を流さない状態で、第一の電機子１７を界磁部２４に対して直線的に移動させたとき、コア３２の突極３２ａ，３２ｂ，３２ｃは移動方向の前方の永久磁石４１に引かれたり、後方の永久磁石４１に引かれたりする。この吸引力の周期的な変動がコギングである。

図７のグラフは、第一の電機子１７を電気角で−１８０度から０度まで（Ｎ極―Ｎ極間の磁極ピッチの１／２）移動させたとき、各突極３２ａ，３２ｂ，３２ｃに発生するコギング力を示す。Ｕ，Ｖ及びＷ相の突極３２ａ，３２ｃ，３２ｂに発生するコギング力は、Ｕ，Ｖ及びＷ相の三相コイルに流れる電流と同様に、１２０度位相がずれたサインカーブの波形を描く。もし三つのサインカーブの振幅が同じであるならば、三つの突極３２ａ，３２ｂ，３２ｃのコギング力を合算したコア全体のコギング力は、第一の電機子１７の位置によらず常にゼロになる。すなわち、コギングが発生しなくなる。

しかし、中央のＷ相の突極３２ｂは最も磁気抵抗が低く、磁束が通り易い。Ｕ，Ｖ及びＷ相の突極のコギング力を比較すると、中央のＷ相の突極３２ｂのコギング力が一番大きく、両端の突極３２ａ，３２ｃのコギング力は小さい。このため、コア全体のコギング力は、中央のＷ相の突極３２ｂのコギング力に同期して発生する。もしＷ相の突極３２ｂのコギング力を打ち消すようなコギング力を、第二の電機子１８に発生させることができれば、リニアモータ全体のコギング力を低減することができる。すなわち、第二のスライダ８の電機子１８が発生するコギング力の波形の位相と、第一のスライダ７の電機子１７が発生するコギング力の波形の位相とを、電気角で９０度ずらせば、両者のコギング力が互いに打ち消し合うように作用するので、リニアモータ全体のコギング力を低減することができる。

図８は、第一のスライダ７が発生するコギング力の波形と、第二のスライダ８が発生するコギング力の波形を合算したリニアモータ全体のコギング力の波形を示す。第二のスライダ８の第二の電機子１８が発生するコギング力の波形は、第一のスライダ７の第一の電機子１７が発生するコギング力の波形に対して、位相が電気角で９０度ずれていて、第一のスライダ７の電機子１７が発生するコギング力の波形を反転させたものになっている。このため、これらの波形を合算させたリニアモータ全体のコギング力の波形は、第一及び第二の電機子１７，１８の電気角によらず常にゼロに近づく。

図９は、第一のスライダ７と第二のスライダ８の位置関係を示す。第一のスライダ７の第一の電機子１７が発生するコギング力の波形の位相を、第二のスライダ８の第二の電機子１８が発生するコギング力の波形の位相に対して、電気角で９０度ずらすためには、第一のスライダ７のコア３２の中央の突極３２ｂの中心から、第二のスライダ８のコア３２の中央の突極３２ｂの中心までの距離は、界磁部のＮ極−Ｎ極間の磁極ピッチτの実質的に１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）に設定すればよい。すなわち、磁極ピッチτの１／４の奇数倍に設定すればよい。これとは逆に、もし偶数倍に設定するならば、第二のスライダ８の第二の電機子１８が発生するコギング力が、第一のスライダ７の第一の電機子１７が発生するコギング力を強める。

なお、実際のコギングの発生状況や各スライダ１７，１８の取付けスペースによっては、第一のスライダ７の中央の突極３２ｂの中心から第二のスライダ８の中央の突極３２ｂの中心までの距離τが、磁極ピッチの１／４×奇数倍から僅かにずれてもよい。実質的に磁極ピッチ×１／４の奇数倍には、このような場合も含まれる。

図１０は、ｄ−ｑ座標系を用いたサーボドライバ６の制御の全体構成を示す。第一及び第二の電機子１７，１８（図ではモータと記載）に対応して設けられる第一及び第二の電力変換器Ｐ１，Ｐ２と、第一及び第二の電力変換器Ｐ１，Ｐ２を制御する制御器が基本構成である。第一及び第二の電力変換器Ｐ１，Ｐ２は、電機子１７，１８に電力を供給する電圧形ＰＷＭインバータなどである。制御器は、電流制御を行うためのｑ軸電流制御器５１、電流指令を演算するための推力電流変換器５２、速度制御を行うための速度制御器５３、及び位置制御を行うための位置制御器５４と、から構成される。速度検出器５５、位置検出器５６は、エンコーダ１０と共用される。

制御系は、位置制御ループ、速度制御ループ、電流制御ループの三つのループから構成される。位置制御ループがメインループで、速度制御ループ、電流制御ループの順でよりマイナーなループになる。

位置制御器５４は、上位制御装置から出力される位置指令値θ^＊ _rmと位置検出器５６からの位置帰還値θ_rmの偏差に基づいて速度指令ω^＊ _rmを演算する。速度制御器５３は、速度指令値ω^＊ _rmと速度検出器５５からの速度帰還値ω_rmの偏差に基づいて、推力指令ｔ^＊ _rmを演算する。推力電流変換器５２は、推力指令ｔ^＊ _rmに基づいて、ｑ軸電流指令ｉ^＊ _qを演算する。ｄ軸電流制御器５９は、ｄ軸と同方向の電流成分であるｄ軸電流指令ｉ^＊ _dを演算する。同期モータでは、磁石によるｄ軸磁束が確立されているので、ｄ軸電流指令ｉ^＊ _dは通常０にして制御する。

ベクトル回転器・３相２相変換器６０は、位相検出器６１からの電気角信号θ_reに基づいて、第一の電機子１７の三相帰還電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｄ軸電流ｉ_dとｑ軸電流ｉ_qに変換する。ｄ軸電流制御器５９は、ｄ軸電流指令ｉ^＊ _dとｄ軸電流ｉ_dとの偏差を取り、ｄ軸電圧の指令値Ｖ^＊ _dを演算する。ｑ軸電流制御器５１は、ｑ軸電流指令ｉ^＊ _qとｑ軸電流ｉ_qとの偏差を取り、ｑ軸電圧の指令値Ｖ^＊ _qを演算する。第一のベクトル回転器・２相３相変換器６３は、これらの電圧指令Ｖ^＊ _d，Ｖ^＊ _q及び電気角信号θ_reに基づいて、三相電圧指令Ｖ^＊ _u，Ｖ^＊ _v，Ｖ^＊ _wを出力する。第二のベクトル回転器・２相３相変換器６４は、これらの電圧指令Ｖ^＊ _d，Ｖ^＊ _q及び電気角信号θ_reに基づいて、第一のベクトル回転器・２相３相変換器６３が出力する三相電圧指令に対して、電気角で＋９０度又は−９０度位相がずれた三相電圧指令Ｖ^＊ _u，Ｖ^＊ _v，Ｖ^＊ _wを出力する。具体的には、電気角θにθ→θ＋９０°又はθ→θ−９０°を代入し、三相電圧指令を演算する。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令Ｖ^＊ _u，Ｖ^＊ _v，Ｖ^＊ _wは、互いに１２０度ずつ位相がずれているので、Ｕ相同士、Ｖ相同士、Ｗ相同士の位相が電気角で＋９０度又は−９０度位相がずれていることになる。第一及び第二の電力変換器１１，１２は、これらの電圧指令に基づいて出力電圧をＰＷＭ制御し、最終的には第一及び第二の電機子１７，１８に流れる電流を制御する。

以上のようにして、第一及び第二の電機子１７，１８に電気角で９０度位相がずれた三相交流電流を供給することができる。図９に示されるように、第一のスライダ７のコア３２の中央の突極３２ｂの中心から、第二のスライダ８のコア３２の中央の突極３２ｂの中心までの距離は、界磁部のＮ極−Ｎ極間の磁極ピッチの実質的に１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）に設定される。第一及び第二の電機子１７，１８に電気角で９０度位相がずれた三相交流電流を供給することで、ピッチをこのように保った第一のスライダ７と第二のスライダ８とを同期して直線運動させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に具現化できる。例えば、三つで一組の突極が二組、すなわち合計六つの突極が設けられてもよい。この場合、中央突極が二つあることになるので、中央突極の中心は二つの中央突極の中心になる。合計九つの突極が設けられた場合には、端から５番目の突極が中央突極になる。

また、第一のスライダと第二のスライダの相互作用により、リニアモータ全体のコギングを低減しているので、電機子の両側に各スライダ単体のコギングを低減する補助コアを設けなくてもよい。さらに、第一及び第二のスライダの他に、第三や第四のスライダを設けてもよい。

さらに、上記実施形態では第一及び第二のスライダが直線運動し、ベースが固定されているが、ベースに対する第一及び第二のスライダの直線運動は相対的なものであるので、ベースが直線運動し、第一及び第二のスライダが固定されていてもよい。

本明細書は、２００７年９月２８日出願の特願２００７-２５６３２０に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

Claims (4)

1. Ｎ極及びＳ極が交互に形成されるように複数の永久磁石が並べられる界磁部を有するベースと、前記界磁部に対向して配置されるコアの複数の突極に三相コイルが巻かれる電機子を有すると共に、前記ベースの長手方向に並べられる第一及び第二のスライダと、を含み、前記第一及び前記第二のスライダが前記ベースに対して前記長手方向に相対的に直線運動するリニアモータと、
   前記第一のスライダの電機子に供給される電流の位相と前記第二のスライダの電機子に供給される電流の位相とが電気角で実質的に９０度ずれるように、前記第一及び前記第二のスライダの電機子に供給する電流を制御する制御装置と、を備えるリニアモータシステム。
2. 前記制御装置は、
   前記第一のスライダの電機子に電力を供給する第一の電力変換器と、
   前記第二のスライダの電機子に電力を供給する第二の電力変換器と、
   上位制御装置からの指令、並びにリニアモータの位置及び速度の少なくとも一方を検出するセンサからの情報に基づいて、前記第一及び前記第二の電力変換器に電圧指令を出力すると共に、前記第一及び前記第二の電力変換器に出力する電圧指令の位相を電気角で実質的に９０度ずらす制御器と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータシステム。
3. 前記第一のスライダの前記コアの前記長手方向における中央の突極の中心から、前記第二のスライダの前記コアの前記長手方向における中央の突極の中心までの距離が、前記界磁部のＮ極−Ｎ極間の磁極ピッチの実質的に１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータシステム。
4. Ｎ極及びＳ極が交互に形成されるように複数の永久磁石が並べられる界磁部を有するベースと、前記界磁部に対向して配置されるコアの複数の突極に三相コイルが巻かれる電機子を有すると共に、前記ベースの長手方向に並べられる第一及び第二のスライダと、を含み、前記第一及び前記第二のスライダが前記ベースに対して前記長手方向に相対的に直線運動するリニアモータと、
   前記第一及び前記第二のスライダの電機子に供給する電流を制御する制御装置と、を備え、
   前記第一のスライダの前記コアの前記長手方向における中央の突極の中心から、前記第二のスライダの前記コアの前記長手方向における中央の突極の中心までの距離が、前記界磁部のＮ極−Ｎ極間の磁極ピッチの実質的に１／４×（２Ｎ−１）倍（Ｎ：自然数）に設定されるリニアモータシステム。

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