KR101524399B1 - Linear motor drive device - Google Patents

Linear motor drive device Download PDF

Info

Publication number
KR101524399B1
KR101524399B1 KR1020137024948A KR20137024948A KR101524399B1 KR 101524399 B1 KR101524399 B1 KR 101524399B1 KR 1020137024948 A KR1020137024948 A KR 1020137024948A KR 20137024948 A KR20137024948 A KR 20137024948A KR 101524399 B1 KR101524399 B1 KR 101524399B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
axis current
control circuit
linear motor
current control
magnet row
Prior art date
Application number
KR1020137024948A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130129444A (en
Inventor
다이스케 가와구치
고키 나카
마나부 고바야시
Original Assignee
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20130129444A publication Critical patent/KR20130129444A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101524399B1 publication Critical patent/KR101524399B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/06—Linear motors
    • H02P25/064—Linear motors of the synchronous type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/06—Linear motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/006—Controlling linear motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation
    • H02P2207/055—Surface mounted magnet motors

Abstract

직선 모양으로 배열된 복수의 영구 자석으로 이루어진 자석열 및 상기 자석열의 양측에 있어서 가동부를 지지 및 안내하기 위해서 그 자석열과 병행으로 배치되는 2개의 레일을 구비하는 고정부와, 상기 2개의 레일에 각각 지지되어 미끄럼 접촉하여 활동할 수 있는 2개의 베어링 및 상기 2개의 베어링의 사이에 있어서 상기 자석열과 근접하여 대향 배치되는 전기자를 구비하는 가동부로 구성되는 리니어 모터를 구동하는 리니어 모터 구동 장치에 있어서, 상기 전기자의 코일에 공급하는 d축 전류 및 q축 전류를 생성 제어하는 전류 제어 회로에 있어서의 d축 전류 제어 회로는, 생성하는 d축 전류를 변화시켜 상기 레일과 상기 베어링의 사이에 생기는 마찰력을 제어하는 구성을 구비한다. Comprising: a magnet row including a plurality of permanent magnets arranged in a straight line; and two rails arranged in parallel with the magnet row for supporting and guiding the movable portion on both sides of the magnet row; A linear motor drive apparatus for driving a linear motor composed of two bearings supported and slidable in contact with each other, and a movable portion provided between the two bearings and having an armature disposed close to and in close proximity to the magnet row, The d-axis current control circuit in the current control circuit for generating and controlling the d-axis current and the q-axis current to be supplied to the coils of the d-axis current control circuit controls the frictional force generated between the rail and the bearing by changing the d- .

Figure R1020137024948
Figure R1020137024948

Description

리니어 모터 구동 장치{LINEAR MOTOR DRIVE DEVICE}[0001] LINEAR MOTOR DRIVE DEVICE [0002]

본 발명은 리니어 모터 구동 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a linear motor drive apparatus.

리니어 모터의 정지 위치(이동 거리)를 제어하는 구성으로서, 추진력을 발생시키기 위한 코일(coil) 및 자석 외에, 자기 흡인력에 의한 마찰력을 증감시키기 위한 코일 및 자석을 마련하는 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). As a configuration for controlling the stop position (moving distance) of the linear motor, there is known a configuration in which, in addition to a coil and a magnet for generating a propelling force, a coil and a magnet for increasing or decreasing a frictional force by a magnetic attractive force are provided For example, Patent Document 1).

한편, 회전 모터의 정지 제어에서는, d축 전류 제어에 의해 브레이크 토크(brake torque)를 발생시켜 감속시키는 방법이 이용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 2). On the other hand, in the stop control of the rotation motor, a method of decelerating by generating a brake torque by d-axis current control is used (for example, Patent Document 2).

특허 문헌 1: 일본국 특개평 11－122902호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-122902 특허 문헌 2: 일본국 특개 2003－88168호 공보Patent Document 2: JP-A-2003-88168

추진력 발생용 코일 및 자석과는 별도로, 자기(磁氣) 흡인력에 의한 마찰력을 증감시키기 위한 코일 및 자석을 마련하는 구성에서는, 정지 위치(이동 거리)를 제어하기 위한 구성이 복잡하게 된다. A configuration for controlling the stop position (moving distance) is complicated in a configuration in which a coil and a magnet for increasing or decreasing a frictional force by a magnetic attractive force are provided separately from the driving force generating coil and the magnet.

그런데, 리니어 모터의 구동 제어에서도, 회전 모터(motor)와 마찬가지의 벡터(vector) 제어가 이용되므로, 리니어 모터에 있어서도 d축 전류 제어를 행하여 자기 흡인력에 의한 마찰력을 증감시킴으로써, 정지 위치 제어(이동 거리 제어)를 행할 수 있으면, 구성의 간소화를 도모할 수 있다. Since the same vector control as that of the rotary motor is used in the linear motor drive control, the linear motor also performs the d-axis current control to increase or decrease the frictional force by the magnetic attraction force, Distance control) can be performed, the configuration can be simplified.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, d축 전류 제어를 행하여 자기 흡인력에 의한 마찰력을 증감시킬 수 있는 리니어 모터 구동 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a linear motor drive device capable of increasing or decreasing frictional force by magnetic attraction by performing d-axis current control.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 직선 모양으로 배열된 복수의 영구 자석으로 이루어진 자석열(磁石列) 및 상기 자석열의 양측에 있어서 가동부를 지지 및 안내하기 위해서 그 자석열과 병행(竝行)으로 배치되는 2개의 레일을 구비하는 고정부와, 상기 2개의 레일(rail)에 각각 지지되어 미끄럼 접촉(sliding contact)하여 활동할 수 있는 2개의 베어링(bearing) 및 상기 2개의 베어링의 사이에 있어서 상기 자석열과 근접하여 대향 배치되는 전기자를 구비하는 가동부로 구성되는 리니어 모터를 구동하는 리니어 모터 구동 장치에 있어서, 상기 전기자의 코일에 공급하는 d축 전류 및 q축 전류를 생성 제어하는 전류 제어 회로에 있어서의 d축 전류 제어 회로는, 생성하는 d축 전류를 변화시켜 상기 레일과 상기 베어링의 사이에 생기는 마찰력을 제어하는 구성을 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above-described problems and to achieve the object, the present invention provides a magnetic storage device comprising: a magnet array (magnet array) composed of a plurality of permanent magnets arranged in a straight line; A plurality of bearings which are respectively supported by the two rails and capable of sliding contact with each other, and a plurality of bearings, And a movable portion having an armature disposed adjacent to the magnet row in the vicinity of the magnet row, the linear motor driving apparatus comprising: a linear motor drive device for driving a linear motor comprising a dynamo-electric current for generating and controlling a d- The d-axis current control circuit in the control circuit changes the d-axis current to generate a d-axis current between the rail and the bearing In that it comprises a structure for controlling the power features.

본 발명에 의하면, 추진력 발생용 코일 및 자석과는 별도로, 자기 흡인력에 의한 마찰력을 증감시키기 위한 코일 및 자석을 마련하는 일 없이, d축 전류 제어를 행하여 자기 흡인력에 의한 마찰력을 증감시킬 수 있다. 따라서 리니어 모터 구성의 간소화를 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. According to the present invention, d-axis current control can be performed to increase or decrease the frictional force by the magnetic attractive force, without providing a coil and a magnet for increasing or decreasing the frictional force by the magnetic attractive force, separately from the driving force generating coil and the magnet. Therefore, it is possible to achieve the effect of simplifying the configuration of the linear motor.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 모터의 외관 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 Y축 방향 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 리니어 모터를 구동하는 리니어 모터 구동 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 리니어 모터의 속도 특성을 나타내는 파형도이다. 1 is a perspective view showing an outer configuration of a linear motor according to an embodiment of the present invention.
2 is a sectional view in the Y axis direction.
3 is a block diagram showing a configuration example of a linear motor driving apparatus for driving the linear motor shown in Fig.
4 is a waveform diagram showing the speed characteristics of the linear motor shown in Fig.

이하에, 본 발명에 따른 리니어 모터 구동 장치의 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, an embodiment of a linear motor drive apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.

실시예Example

도 1 및 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 모터의 외관 구성을 나타내는 사시도 및 Y축 방향 단면도이다. 양 도면에 있어서, 리니어 모터(100)는 고정부(1)와, 고정부(1) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치되는 가동부(2)로 구성된다. 1 and 2 are a perspective view and a Y-axis direction cross-sectional view showing the external structure of a linear motor according to an embodiment of the present invention. In both figures, the linear motor 100 is composed of a stationary portion 1 and a movable portion 2 which is arranged on the stationary portion 1 so as to be movable in the X-axis direction.

고정부(1)는 X축 방향으로 긴 베이스(base)(13) 상에 형성되어 있다. 즉, 베이스(13) 상에 X축 방향으로 단책판(短冊板) 모양의 설치좌(12)가 고정되고, 설치좌(12) 상에 복수의 영구 자석(11)이 X축 방향으로 등간격으로 고정 배치되어 있다. 설치좌(12)의 짧은 쪽 방향(Y축 방향)의 양측에 있어서의 베이스(13) 상에는, 2개의 레일(31)이 각각 X축 방향으로 병행하여 고정 배치되어 있다. 그리고 한쪽 레일(31)의 외측에 있어서의 베이스(13) 상에는, 스케일(scale)(41)이 X축 방향으로 병행하여 고정 배치되어 있다. 스케일(41)에는, 위치 정보가 광학적 혹은 자기적으로 기록되어 있다. The fixing portion 1 is formed on a base 13 which is long in the X-axis direction. That is, a mounting plate 12 of a short plate shape is fixed on the base 13 in the X-axis direction, and a plurality of permanent magnets 11 are mounted on the mounting seat 12 at regular intervals As shown in Fig. Two rails 31 are fixedly arranged in parallel in the X-axis direction on the base 13 on both sides in the short-side direction (Y-axis direction) of the installation seat 12. Scale 41 is fixedly arranged on the base 13 on the outside of one rail 31 in parallel in the X-axis direction. In the scale 41, positional information is recorded optically or magnetically.

가동부(2)는 천판(天板)(24)에 장착되어 있다. 천판(24)은 긴 쪽의 폭이 2개의 레일(31)의 간격보다도 길게 되어 있고, 그 양단측의 하면에, 2개의 레일(31)과 각각 미끄럼 접촉(sliding contact)하는 2개의 베어링(32)이 고정되어 있다. 이것에 의해서, 2개의 베어링(32)이 2개의 레일(31)에 지지되는 상태로 2개의 레일(31) 위를 활동함으르써, 천판(24)은 X축 방향으로 이동할 수 있다. The movable portion 2 is mounted on a top plate 24. The top plate 24 is longer in width than the two rails 31 and has two bearings 32 in sliding contact with the two rails 31 Is fixed. This allows the top plate 24 to move in the X-axis direction by acting on the two rails 31 in a state where the two bearings 32 are supported by the two rails 31.

또, 천판(24)의 하면에 있어서 2개의 베어링(32)의 사이에, 영구 자석(11)의 배치 위치의 직상(直上) 위치에, 전기자의 철심(23)이 고정되어 있다. 철심(23)의 외주위(外周圍)에는, 전기자의 코일(21)을 수용한 수지제의 보빈(bobbin)(22)이 고정되어 있다. 또한, 코일(21)의 상수(相數)는 3이라고 하고 있다. 3상의 코일(21)에는, 전원용 리드(lead)선(51)에 의해, 구동 장치의 인버터(inverter)(95)(도 3 참조)로부터 3상의 교류 전류가 공급된다. 이것에 의해서, 3상의 코일(21)에 전류가 흐름으로써 철심(23)에 형성되는 자기 회로에 의한 자속과 영구 자석(11)이 만드는 자속의 상호작용에 의해, 철심(23)과 영구 자석(11)의 사이에, 철심(23)측으로부터 영구 자석(11)측으로 향하는 자기 흡인력(62)과, 도시하지 않은 X축 방향을 향하는 추진력이 생긴다. 자기 흡인력(62)에 의해서, 레일(31)과 베어링(32)의 사이에 마찰력이 추진력의 방향과는 역방향으로 발생한다는 것을 알 수 있다. The iron core 23 of the armature is fixed between the two bearings 32 on the lower surface of the top plate 24 at positions immediately above the positions where the permanent magnets 11 are arranged. A bobbin 22 made of resin and housing the coil 21 of the armature is fixed to the outer periphery of the iron core 23. In addition, the number of the coils 21 is 3. The three-phase coil 21 is supplied with three-phase alternating current from the inverter 95 (see Fig. 3) of the driving device by a power supply lead line 51. Thereby the current flows through the three-phase coil 21 and the magnetic flux generated by the magnetic circuit formed on the iron core 23 interacts with the magnetic flux generated by the permanent magnet 11, A magnetic attractive force 62 directed from the iron core 23 side toward the permanent magnet 11 side and a propelling force directed to the X axis direction (not shown) are generated between the permanent magnets 11 and 11. It can be seen that a frictional force is generated between the rail 31 and the bearing 32 by the magnetic attraction force 62 in a direction opposite to the direction of the thrust force.

그리고 스케일(41) 측에 있어서의 천판(24)의 측단에는, 위치 검출기(42)가 스케일(41)과 대향하도록, 위치 검출기 결합 부재(43)에 의해 장착되어 있다. 위치 검출기(42)에는, 검출한 위치 신호를 구동 장치에 전달하기 위한 위치 검출기용 리드선(52)이 접속되어 있다. A position detector coupling member 43 is mounted on the side of the top plate 24 on the side of the scale 41 so that the position detector 42 is opposed to the scale 41. The position detector 42 is connected to a position detector lead 52 for transmitting the detected position signal to the driving device.

도 3은 도 1에 도시된 리니어 모터를 구동하는 리니어 모터 구동 장치의 구성예를 나타내는 블록(block)도이다. 도 3에 있어서, 리니어 모터 구동 장치(90)는 가감산 회로(91, 93)와, 위치 제어 회로(92)와, 속도 제어 회로(94)와, 전류 제어 회로(95)와, 2상／3상 변환 회로(96)와, 인버터(97)와, 미분 회로(98)와, 전류 검출기(99)를 구비하고 있다. 전류 검출기(99)는 인버터(97)의 출력단에 장착되고, 검출한 출력 전류는 전류 제어 회로(95)에 입력된다. 전류 제어 회로(95)는 d축 전류 제어 회로(95a)와 q축 전류 제어 회로(95b)로 구성된다. 또, 위치 검출기(42)가 검출한 스케일(41) 상의 위치 정보는 가감산 회로(91)와 미분 회로(98)에 입력된다. 3 is a block diagram showing a configuration example of a linear motor driving apparatus for driving the linear motor shown in Fig. 3, the linear motor driving apparatus 90 includes acceleration / deceleration circuits 91 and 93, a position control circuit 92, a speed control circuit 94, a current control circuit 95, a two-phase / A three-phase converter circuit 96, an inverter 97, a differential circuit 98, and a current detector 99. The three- The current detector 99 is mounted on the output terminal of the inverter 97, and the detected output current is input to the current control circuit 95. The current control circuit 95 is composed of a d-axis current control circuit 95a and a q-axis current control circuit 95b. The position information on the scale 41 detected by the position detector 42 is input to the addition / subtraction circuit 91 and the differentiator circuit 98.

가감산 회로(91)는 외부로부터 입력되는 목표 위치의 위치 지령과 위치 검출기(42)가 검출한 스케일(41) 상의 현재 위치의 편차를 구한다. 위치 제어 회로(92)는 가감산 회로(91)가 구한 위치 편차로부터 내부 속도 지령을 산출하는 비례 제어를 행하고, 얻어진 내부 속도 지령을 출력한다. The addition / subtraction circuit 91 obtains a deviation between the position command of the target position inputted from the outside and the present position on the scale 41 detected by the position detector 42. [ The position control circuit 92 performs proportional control for calculating an internal speed command from the positional deviation obtained by the acceleration / deceleration circuit 91, and outputs the obtained internal speed command.

가감산 회로(93)는 위치 제어 회로(92)가 구한 내부 속도 지령과, 미분 회로(98)가 위치 검출기(42)로부터의 위치 정보를 미분하여 구한 모터 속도의 편차를 구한다. 속도 제어 회로(94)는, 가감산 회로(93)가 구한 속도 편차에 대해서 비례 적분 제어를 행하여 d축 전류 지령 및 q축 전류 지령을 산출하고, 산출한 d축 전류 지령 및 q축 전류 지령을 전류 제어 회로(95)로 출력한다. The addition / subtraction circuit 93 obtains the deviation of the motor speed obtained by differentiating the internal speed command obtained by the position control circuit 92 and the position information from the position detector 42 by the differentiating circuit 98. The speed control circuit 94 performs proportional integral control on the speed deviation obtained by the acceleration / deceleration circuit 93 to calculate the d-axis current command and the q-axis current command, and outputs the calculated d-axis current command and q-axis current command And outputs it to the current control circuit 95.

전류 제어 회로(95)에서는, d축 전류 제어 회로(95a)에 있어서 입력된 d축 전류 지령이 지시하는 d축 전류를 생성하는 동작이 행해지고, q축 전류 제어 회로(95b)에 있어서 입력된 q축 전류 지령이 지시하는 q축 전류를 생성하는 동작이 행해지지만, d축 전류 제어 회로(95a) 및 q축 전류 제어 회로(95b)는, 전류 검출기(99)가 검출한 모터 공급 전류를 참고로 하여 각각의 생성 전류를 제어한다. In the current control circuit 95, an operation of generating a d-axis current indicated by the d-axis current command input in the d-axis current control circuit 95a is performed, and the q-axis current control circuit 95b The d-axis current control circuit 95a and the q-axis current control circuit 95b perform the operation of generating the q-axis current indicated by the axis current command by referring to the motor supply current detected by the current detector 99 Thereby controlling the generated currents.

2상／3상 변환 회로(96)는 전류 제어 회로(95)가 출력하는 d축 및 q축의 전류 id, iq를 uｖw의 3상의 교류 전류 iu, iｖ, iw로 변환한다. 인버터(97)는 변환된 3상의 교류 전류 iu, iｖ, iw를, 각각 PWM 신호로 변환·증폭하여, 3상의 코일(21)에 공급한다. 이것에 의해서, 자기 흡인력(62) 및 X축 방향으로의 추진력이 발생한다. The two-phase / three-phase converting circuit 96 converts the current id and iq of the d-axis and q-axis output from the current control circuit 95 into three-phase alternating currents iu, iv and iw of uvw. The inverter 97 converts the converted three-phase alternating currents iu, iv, iw into PWM signals and supplies them to the three-phase coil 21. As a result, the magnetic attractive force 62 and the driving force in the X-axis direction are generated.

그런데, 가동부(2)와 고정부(1)의 사이에 움직이는 마이너스(minus) Z축 방향의 자기 흡인력(62)은, Fm［N]로 나타내면, 투자율 μ[H/m], 영구 자석(11)이 만드는 자속 φm[Wb］, d축 인덕턴스(inductance) Ld［H］, d축 전류 id［A］, 고정부(1)와 가동부(2)의 자로(磁路) 단면적 S［m2］를 이용하여, 식 (1)로 주어진다. The magnetic attraction force 62 in the minus Z axis direction moving between the movable portion 2 and the fixed portion 1 is represented by Fm [N], the magnetic permeability 占 H / m and the permanent magnet 11 The magnetic flux cross-sectional area S [m2] of the fixed portion 1 and the movable portion 2 is expressed by the following equation (1):? M [Wb], d-axis inductance Ld [ (1). ≪ / RTI >

Fm=(S／2μ){(φm＋Ldid)／S}2 … (1)Fm = (S / 2?) {(? M + Ldid) / S} 2 ... (One)

또, X축 방향으로의 추진력에 의해 가동부(2)가 레일(31)에 안내되어 이동할 때에, 베어링(32)과 레일(31)의 사이에 발생하는 마찰력 Ff［N］은 추진력과 역방향의 X방향으로 움직이지만, 베어링(32)과 레일(31)의 사이의 운동 마찰 계수 k, 베어링(32)으로 움직이는 수직 항력 N［N］을 이용하여, 식 (2)로 주어진다. The frictional force Ff [N] generated between the bearing 32 and the rail 31 when the movable portion 2 is guided and moved by the driving force in the X-axis direction is equal to X (2), using the kinetic friction coefficient k between the bearing 32 and the rail 31, and the vertical force N [N] acting on the bearing 32. In this case,

Ff=kN… (2)Ff = kN ... (2)

그리고 수직항력 N은 가동부(2)의 질량 M［kg］, 중력 가속도 g［m／s2］, 자기 흡인력 Fm［N］을 이용하여, 식 (3)으로 주어진다. The vertical force N is given by the following equation (3) using the mass M [kg] of the movable portion 2, the gravitational acceleration g [m / s2], and the magnetic attractive force Fm [N].

N=Mg＋Fm… (3)N = Mg + Fm ... (3)

식(1) ~ 식(3)에 있어서, 운동 마찰 계수 k, 가동부(2)의 질량 M, 투자율 μ, 영구 자석(11)의 자속 φ, 및 d축 인덕턴스 Ld는, 이미 알고 있다. 따라서 자기 흡인력 Fm에 의한 마찰력 Ff는, d축 전류 id의 제어에 의해서, 제어할 수 있다. The kinetic friction coefficient k, the mass M of the movable portion 2, the magnetic permeability mu, the magnetic flux? Of the permanent magnet 11, and the d-axis inductance Ld are already known in the equations (1) to (3). Therefore, the frictional force Ff by the magnetic attractive force Fm can be controlled by controlling the d-axis current id.

도 4는 도 1에 도시된 리니어 모터의 속도 특성을 나타내는 파형도이다. 도 4에 있어서, 목표 위치까지의 이동 시간(80)은 가속 시간(81)과, 등속 시간(82)과, 감속 시간(83)으로 나눠진다. 지금까지는, 가속 시간(81)과 감속 시간(83)에서, 베어링(32)과 레일(31)의 사이에 동일한 크기의 마찰력을 발생시키고 있었다. 4 is a waveform diagram showing the speed characteristics of the linear motor shown in Fig. 4, the movement time 80 to the target position is divided into an acceleration time 81, a constant velocity time 82, and a deceleration time 83. Up to now, frictional forces of the same magnitude have been generated between the bearing 32 and the rail 31 at the acceleration time 81 and the deceleration time 83. [

본 실시예에서는, d축 전류 제어 회로(95a)가, 전류 검출기(99)가 검출한 모터 전류를 참조 신호로 하여, 가속시에는 마찰력을 감소시키도록, 감속시에는 마찰력을 증가시키도록, d축 전류를 제어한다. 이 제어는, 가속시와 감속시의 양쪽 모두에서 행하여도 되고, 한쪽에서 행하여도 된다. 이것에 의해서, 가속 시간(81)과 감속 시간(83)의 양쪽 모두 또는 한쪽을 지금까지보다 짧게 할 수 있으므로, 이동 시간(80)을 단축하는 것이 가능해진다. In the present embodiment, the d-axis current control circuit 95a controls the motor current detected by the current detector 99 as a reference signal so as to decrease the frictional force at the time of acceleration and increase the frictional force at the time of deceleration, Thereby controlling the axis current. This control may be performed both at the time of acceleration and at the time of deceleration, or may be performed from one side. As a result, either or both of the acceleration time 81 and the deceleration time 83 can be made shorter than ever so that the movement time 80 can be shortened.

이와 같이, 본 실시에 의하면, 특허 문헌 1에 제시된 것처럼, 추진력 발생용의 코일 및 자석과는 별도로, 자기 흡인력에 의한 마찰력을 증감시키기 위한 코일 및 자석을 마련하는 일 없이, d축 전류 제어를 행하여 자기 흡인력에 의한 마찰력을 증감할 수 있으므로, 리니어 모터 구성의 간소화가 도모된다. As described above, according to the present embodiment, d-axis current control is performed without providing a coil and a magnet for increasing or decreasing the frictional force by the magnetic attractive force, separately from the coil and the magnet for generating the propulsion force, The frictional force due to the magnetic attractive force can be increased or decreased, thereby simplifying the configuration of the linear motor.

[산업상의 이용 가능성][Industrial Availability]

이상과 같이, 본 발명에 따른 리니어 모터 구동 장치는, d축 전류 제어를 행하여 자기 흡인력에 의한 마찰력을 증감시킬 수 있는 리니어 모터 구동 장치로서 유용하다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the linear motor drive apparatus according to the present invention is useful as a linear motor drive apparatus capable of increasing or decreasing frictional force by magnetic attraction force by performing d-axis current control.

1: 고정부
2: 가동부
11: 영구 자석
12: 설치좌
13: 베이스
21: 코일
22: 보빈
23: 철심
24: 천판(天板)
31: 레일
32: 베어링
41: 스케일
42: 위치 검출기
43: 위치 검출기 결합 부재
51: 전원용 리드선
52: 위치 검출기용 리드선
62: 자기 흡인력
80: 이동 시간
81: 가속 시간
82: 등속 시간
83: 감속 시간
90: 리니어 모터 구동 장치
91, 93: 가감산 회로
92: 위치 제어 회로
94: 속도 제어 회로
95: 전류 제어 회로
95a: d축 전류 제어 회로
95b: q축 전류 제어 회로
96: 2상／3상 변환 회로
97: 인버터
98: 미분 회로
99: 전류 검출기
100: 리니어 모터1:
2:
11: permanent magnet
12: Installation left
13: Base
21: Coil
22: Bobbin
23: iron core
24: Top plate
31: Rail
32: Bearings
41: Scale
42: Position detector
43: Position detector coupling member
51: Power lead
52: Lead wire for position detector
62: Magnetic attraction
80: Travel time
81: Acceleration time
82: constant velocity time
83: Deceleration time
90: Linear motor drive device
91, 93: Increasing and decreasing circuit
92: Position control circuit
94: Speed control circuit
95: current control circuit
95a: d-axis current control circuit
95b: q-axis current control circuit
96: 2-phase / 3-phase conversion circuit
97: Inverter
98: Differential circuit
99: Current detector
100: Linear motor

Claims (4)

직선 모양으로 배열된 복수의 영구 자석으로 이루어진 자석열(磁石列) 및 상기 자석열의 양측에 있어서 가동부를 지지 및 안내하기 위해서 그 자석열과 병행(竝行)으로 배치되는 2개의 레일을 구비하는 고정부와, 상기 2개의 레일에 각각 지지되어 미끄럼 접촉(sliding contact)하여 활동할 수 있는 2개의 베어링 및 상기 2개의 베어링의 사이에 있어서 상기 자석열과 근접하여 대향 배치되는 전기자(電機子)를 구비하는 가동부로 구성되는 리니어 모터를 구동하는 리니어 모터 구동 장치에 있어서,
상기 전기자의 코일에 공급하는 d축 전류 및 q축 전류를 생성 제어하는 전류 제어 회로에 있어서의 d축 전류 제어 회로는,
생성하는 d축 전류를 변화시켜 상기 레일과 상기 베어링의 사이에 생기는 마찰력을 제어하는 구성을 구비하고,
상기 가동부를 목표 위치로 이동시키는 경우의 가감속시에, 생성하는 d축 전류를 변화시켜 상기 마찰력을 제어하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 구동 장치. (Magnet row) comprising a plurality of permanent magnets arranged in a straight line and two rails arranged in parallel with the magnet row for supporting and guiding the movable portion on both sides of the magnet row, Two bearings supported on the two rails and capable of sliding contact with each other, and an armature (armature) disposed between the two bearings so as to face the magnet row, A linear motor drive apparatus for driving a linear motor, comprising:
A d-axis current control circuit in a current control circuit for generating and controlling a d-axis current and a q-axis current to be supplied to the coil of the armature,
And controlling a frictional force generated between the rail and the bearing by changing a d-axis current to be generated,
And controls the frictional force by changing a d-axis current to be generated at the time of acceleration / deceleration when the movable portion is moved to the target position. 청구항 1에 있어서,
상기 d축 전류 제어 회로는
상기 가동부를 목표 위치로 이동시키는 경우의 가속시에서는, 생성하는 d축 전류를 상기 마찰력을 감소시키는 방향으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 구동 장치. The method according to claim 1,
The d-axis current control circuit
And changes the d-axis current generated in the direction of reducing the frictional force at the time of acceleration when the movable portion is moved to the target position. 청구항 1에 있어서,
상기 d축 전류 제어 회로는
상기 가동부를 목표 위치로 이동시키는 경우의 감속시에서는, 생성하는 d축 전류를 상기 마찰력을 증가시키는 방향으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 구동 장치. The method according to claim 1,
The d-axis current control circuit
And changes the d-axis current generated to increase the frictional force at the time of deceleration when the movable portion is moved to the target position. 삭제delete
KR1020137024948A 2011-03-24 2011-03-24 Linear motor drive device KR101524399B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/057222 WO2012127687A1 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Linear motor drive device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130129444A KR20130129444A (en) 2013-11-28
KR101524399B1 true KR101524399B1 (en) 2015-05-29

Family

ID=46878879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137024948A KR101524399B1 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Linear motor drive device

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5550782B2 (en)
KR (1) KR101524399B1 (en)
CN (1) CN103430445B (en)
TW (1) TWI470904B (en)
WO (1) WO2012127687A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT106910B (en) * 2013-04-26 2015-02-02 Inst Superior Técnico LINEAR GUIDANCE MECHANISM WITH SIDE ADJUSTMENT FOR LINEAR FERRY CORE ENGINES
CN103671512B (en) * 2013-12-26 2016-04-06 苏州市启扬商贸有限公司 A kind of linear rail
JP2021175365A (en) * 2020-04-17 2021-11-01 国立大学法人電気通信大学 Motor control method and control device
US20240006972A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and Method for Electromagnetic Pinning and Hybrid Control of a Linear Drive System
CN117200526A (en) * 2022-12-21 2023-12-08 阿帕斯数控机床制造(上海)有限公司 Linear motor for numerical control machine tool and electric equipment thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009247036A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Thk Co Ltd Device and method for controlling electric motor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11122902A (en) * 1997-10-17 1999-04-30 Mitsubishi Electric Corp Linear motor drive gear
JP3931487B2 (en) * 1999-06-25 2007-06-13 松下電工株式会社 Drive control method for linear vibration motor
CN201360217Y (en) * 2008-11-19 2009-12-09 北京华士德科技发展有限公司 Three-phase permanent magnet synchronous linear motor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009247036A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Thk Co Ltd Device and method for controlling electric motor

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2012127687A1 (en) 2014-07-24
CN103430445A (en) 2013-12-04
WO2012127687A1 (en) 2012-09-27
KR20130129444A (en) 2013-11-28
TW201240285A (en) 2012-10-01
JP5550782B2 (en) 2014-07-16
CN103430445B (en) 2016-04-13
TWI470904B (en) 2015-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20160083226A1 (en) Linear motor stator core for self-propelled elevator
KR101524399B1 (en) Linear motor drive device
US6734583B2 (en) Slider unit with built-in moving-coil linear motor
JP6970194B2 (en) Power electronics converters for controlling linear electromechanical machines and linear electromechanical machines
CN101278467B (en) Linear synchronous motor and linear motor actuator
US8044541B2 (en) Multi-degree-of-freedom actuator and stage device
EP2131477A2 (en) Linear stepping motor
JP4811798B2 (en) Linear motor device
JP2010130740A (en) Movable magnet-type linear motor
US7834489B2 (en) Synchronous linear motor
EP3077312A1 (en) Stator reduction in ropeless elevator transfer station
CN101850523A (en) Magnetic suspension feeding platform of liner synchronous motor of digital control machine tool
CN201881156U (en) Precise heavy machine tool magnetic levitation motion platform driven by bilinear synchronous motor
US11025186B2 (en) Electric linear motor, elevator and method for controlling rotation of a mover with respect to a stator beam of an electric linear motor
US6671637B2 (en) Thrust ripple measuring apparatus and method in linear motor
CN101972933B (en) Magnetic suspension motion platform of precision heavy machine tool driven by double linear synchronous motors
JP2009072030A (en) Linear motor and method of attaching linear motor
JP2015104200A (en) Linear motor
JP2009136118A (en) Synchronous linear motor
JP5427037B2 (en) Linear motor system
US20200195183A1 (en) Electric linear motor, elevator and method for controlling rotation of a mover with respect to a stator beam of an electric linear motor
Appunn et al. Operation of a vertically levitated ropeless elevator: Interaction of linear drive and magnetic guiding
Löffler et al. Modular transportation system with a three dimensional routeing

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee