200934086 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於可構成爲自由組合之磁力懸浮支撐的磁 力懸浮系統。 - 【先前技術】 習知的磁力懸浮系統，由於沒有生產可廣泛使用的管 0 控器或馬達，因此根據控制對象的感測器構成或致動器構 成開發專用的管控器或馬達。 第 9圖中，110是表示成爲控制對象的多自由度平 台，具備：平台位置及姿勢驅動用的致動器，及平台位置 及姿勢檢測的感測器，可輸出感測訊號。1 〇〇是表示多自 由度平台控制裝置，可根據多自由度平台110的感測訊號 改變流動至致動器的電流，對多自由度平台110的位置及 姿勢進行控制。多自由度平台控制裝置是由指令生成器 φ 140、控制運算器150、推力轉換運算器160、電流指令器 . 170、位置運算器180、感測訊號轉換器190構成。140爲 _ 指令生成器，是賦予多自由度平台位置及姿勢的指令。位 置指令是可賦予X軸、Y軸、Z軸方向的位置和滾動、俯 仰、擺動的姿勢總共6自由度。分別是以使用者所賦予的 定位指令爲根據針對每個控制週期校正後形成，或是以事 先已決定的動作賦予作爲每個控制週期的位置指令。190 是表示感測訊號轉換器，其是接收感測訊號算出以絕對座 標顯示的感測位置。1 8 0是表示位置運算器，是使用感測 -5- 200934086 訊號轉換器190所算出的感測位置資訊，對多自由度平台 110的位置及姿勢進行運算。150是表示控制運算器，是 決定操作量使位置運算器180所算出的位置及姿勢追隨指 令生成器140所生成的指令。所謂操作量，具體而言是指 重心位置的平移推力和重心周圍的力矩等。以X軸、Y - 軸、Z軸、滾動、俯仰、擺動的6自由度分別進行位置 PID控制或位置PI控制暨速度P控制的逐位控制、位置P 0 控制暨速度PI控制的逐位控制等，使用前饋控制或一階 時滯濾波器、限波濾波器等技術。也可構成爲速度控制 系，將指令生成器1 4〇的生成指令作爲速度指令，以控制 運算器150算出位置及姿勢的微分相當量，藉此決定操作 量使位置及姿勢的微分相當量追隨指令。160是表示推力 轉換運算器，是算出各致動器實現控制運算器150所算出 的操作量時應輸出的推力。170是表示電流指令器，是控 制多自由度平台110的致動器電流使該致動器可產生如推 φ 力轉換運算器160所賦予之推力指令的推力。 . 位置運算器180所運算的內容是根據多自由度平台 110的感測器構成而有所不同。習知已提案有因應各種感 測器構成的多自由度平台的位置姿勢算出方法（例如，參 照專利文獻1 )。 其次’針對第11圖所示致動器構成的狀況，於下述 說明各致動器推力指令的算出方法。 第11圖中，31至33爲推進馬達動子，34至36爲懸 浮馬達動子，所形成的致動器構成具備有：X軸方向力產 6 - 200934086 生用的1個致動器；Y軸方向力產生用的2個致議 軸方向力產生用的3個致動器。因控制的自由度和 的數量一致，所以該狀況的推力轉換運算式是如以 算出。 重心位置爲（xG、yG、zG) ，X軸致動器的 (xxl、yxl、zxl ) ，2個 Y軸致動器的位置
(xyl、yyl、zyl) 、 （xy2、yy2、zy2) ，3 個 Z 器的位置分別爲（乂21、^^1、221)、 （xz2、 zz2 ) 、（ xz3、yz3、zz3 ) 。X軸致動器的推力爲 個Y軸致動器的推力分爲Fyl、Fy2，3個Z軸致 推力分別爲Fzl、Fz2、Fz3。重心位置平移推力的 份、Y軸成份、Z軸成份分別爲Fx、Fy、Fz，重心 矩的X軸成份、Y軸成份、Z軸成份分別爲Tx Τζ。此時’可成立式（丨）。 力器；Z 致動器 下說明 位置爲 分別爲 軸致動 y z 2、 Fx 1，2 動器的 X軸成 周圍力 、T y、 〇 Τχ 鳥 jit ?== A· A. 0α
α L α ^"ζί Mi % 3m. (ί) G表 式（1 )爲正方行列是可算出逆行列，因此其 示時就可得到式（2)。 200934086
. 以推力轉換運算器160，透過式（2)的運算可從多自 由度平台的操作量算出各致動器的推力指令。 Q 針對具有冗長之致動器的第12圖所示致動器構成的 狀況，也提案有推力指令的分配方法（例如，參照專利文 獻2)。第12圖中，31至33爲推進馬達動子，34至37 爲懸浮馬達動子，所形成的致動器構成具備有：X軸方向 力產生用的1個致動器；Y軸方向力產生用的2個致動 器；Z軸方向力產生用的4個致動器。控制的自由度爲6 個，但致動器的數量爲7個，因此該狀況的推力轉換運算 式需賦予某種約束條件進行算出。例如專利文獻2是以不 Φ 作用有強求的力量爲約束條件。其他也知有使用假逆行列 • 的方法。 . 第10圖是第U圖或第12圖所示習知致動器構成的 平台側面圖。第10圖中，71及72爲懸浮馬達定子，懸浮 馬達動子24及25是分別成爲一對藉此產生可使多自由平 台1 〇懸浮的懸浮力。如上述當懸浮馬達定子和懸浮馬達 動子爲1對1對應的構成時，推進方向的衝程是由懸浮馬 達定子71及72的長度決定。 此外，磁力懸浮支撐的控制，經常是使用零功率控 -8- 200934086 制，該零功率控制是藉由懸浮馬達動子或懸浮 任一方或者兩方具備有永久磁鐵，以在控制中 生可和控制對象重量剛好相等的吸引力或排斥 來就能夠抑制電力消耗。第1 〇圖是表示利用 子和懸浮馬達定子的排斥力成爲懸浮狀態的圖 成爲上下翻轉的懸吊式利用吸引力懸浮支持的 若是將懸浮馬達動子或懸浮馬達定子的任一方 時還可成爲馬達位於控制對象的下方由吸引力 構成，或是成爲馬達位於控制對象的上方由排 撐的構成。 [專利文獻1]日本特開2006-201092號公幸| 至第24頁、第1圖至第8圖） [專利文獻2]日本特開2006-72398號公報 第2圖） 〇 【發明內容】 • [發明欲解決之課題] , 直線移動控制對象時使用的機構，習知以 使用旋轉式伺服馬達和滾珠螺桿的組合構成。 螺桿其扭曲剛性會因位置而改變較難以控制， 矩也較大導致高速動作困難。此外，還有空轉 擦造成的發熱、振動、噪音、磨損等問題。針 題’常用的解決手段就是使用線性馬達和線性 構成。使用該構成雖可大幅改善問題，但在線 馬達定子的 心點附近產 力。如此一 懸浮馬達動 面，但也可 構成，此外 爲逆c字型 懸浮支撐的 斥力懸浮支 1 (第23頁 (第9頁、 來就經常是 但是，滾珠 況且慣性力 的問題或摩 對上述的問 導件的組合 性導件部還 -9 - 200934086 是會有接觸的狀況產生，因此並未完全解 摩擦造成的發熱、振動、噪音、磨損等問 使用上述的構成還是無法滿足精度或動作速 能用途，使用磁力懸浮支撐的控制。相較於 • 珠螺桿驅動，採用磁力懸浮支撐時沒有振 - 損，且精度或維護性佳，能夠高速動作。然 力懸浮系統，其問題是普遍性差，對於感測 q 器構成爲不同的控制對象時必須開發新的專 達。開發新的專用管控器或馬達時，在開發 或成本。此外，軟體也容易產生不適性以致 度變低的問題。習知技術，因是形成爲懸浮 浮馬達動子以1對1的對應構成，所以當需 需加長定子，若定子太長則需要施工範圍寬 以致捲線作業等製作變困難。此外因線圈變 上本來只要在動子附近產生磁通就足夠，但 ❹ 流通電流所以就需要對長的線圈全體流通電 - 損造成耗費電力大等問題。另外，如第12 浮馬達動子爲配置在4角落的構成時，懸浮 會形成干涉以致有無法加長衝程的問題。 本發明是有鑑於上述問題點所硏創的發 供一種將懸浮馬達定子做爲可連結使用的單 連結數量就可讓使用者任意選擇衝程的磁力 [用以解決課題之手段] :空轉的問題或 。於是，對於 度需求的高性 線性導件或滾 動、噪音、磨 而，習知的磁 器構成或致動 用管控器或馬 方面需要時間 會有所謂可信 馬達定子和懸 加長衝程時就 的加工裝置， 長，所以實際 因無法局部性 流，以致有銅 圖所示當將懸 :馬達定子彼此 明，目的是提 元，藉由改變 懸浮系統。 -10- 200934086 爲了解決上述問題，本發明是構成如下述。 申請專利範圍第1項所記載的發明，構成爲，具備： 安裝在控制對象可產生懸浮力使上述控制對象懸浮的懸浮 致動器動子；及安裝在上述控制對象動作時反力承接用之 • 固定或活動構造體的懸浮致動器定子，上述懸浮致動器定 • 子是由可連結在推進方向的懸浮致動器定子單元構成，上 述懸浮致動器定子單元，具備有與上述懸浮致動器動子之 ❿ 間懸浮力產生用的線圈和鐵心，上述鐵心前端部長度是形 成比上述線圈兩端長度還長或等長，使上述鐵心可於複數 的上述懸浮致動器定子單元連結在上述推進方向時連續成 無間隙。 此外’申請專利範圍第2項所記載的發明，構成爲， 上述懸浮致動器定子單元，其上述鐵心上面的形狀爲平行 四邊形。 另外，申請專利範圍第3項所記載的發明，構成爲， 〇 上述懸浮致動器定子單元，其上述鐵心上面的形狀爲梯 - 形。 又’申請專利範圍第4項所記載的發明，構成爲，上 述懸浮致動器定子單元，其上述鐵心連結部的面爲V字型 ' 面或曲面。 此外’申請專利範圍第5項所記載的發明，構成爲， 上述懸浮致動器定子單元，其上述鐵心上面成爲連結部之 兩端的寬度是形成爲比中央部寬度還寬。 另外’申請專利範圍第6項所記載的發明，構成爲， -11 - 200934086 具備：安裝在控制對象可產生懸浮力使上述控制對象懸浮 的懸浮致動器動子；安裝在上述控制對象動作時反力承接 用之固定或活動構造體的懸浮致動器定子；可對流往上述 懸浮致動器定子的電流進行控制的電流控制裝置；可檢測 ' 出上述控制對象位置及姿勢的位置感測器；及利用上述位 - 置感測器所檢測出的位置及姿勢的資訊決定其賦予上述電 流控制器的電流指令使上述控制對象受到磁力懸浮支撐的 0 管控器，上述懸浮致動器定子當中至少有一個定子是連結 著上述懸浮致動器定子單元。 此外，申請專利範圍第7項所記載的發明，構成爲， 上述管控器具備有輸入裝置可輸入上述懸浮致動器定子單 元的數量及位置和上述懸浮致動器動子的位置，利用所輸 入的資訊生成分別賦予上述懸浮致動器定子單元的電流指 令。 另外，申請專利範圍第8項所記載的發明，構成爲， Q 上述電流控制器可獨立控制分別流往所連結的複數個上述 • 懸浮致動器定子單元的電流，上述位置感測器具有上述推 _ 進方向位置檢測用的上述推進方向位置感測器，上述管控 器是以上述推進方向位置爲根據針對1個上述懸浮致動器 _ 動子選擇1個或2個上述懸浮致動器定子單元，只對所選 擇的上述懸浮致動器定子單元賦予可使控制對象懸浮的電 流指令，對於其他的上述懸浮致動器定子單元則其電流指 令爲0。 此外，申請專利範圍第9項所記載的發明，構成爲， -12- 200934086 具備：安裝在控制對象可產生懸浮力使上述控制對象懸浮 的懸浮致動器動子；安裝在上述控制對象動作時反力承接 用之固定或活動構造體的懸浮致動器定子；可對流往上述 懸浮致動器定子的電流進行控制的電流控制裝置；可檢測 出上述控制對象位置及姿勢的位置感測器；及利用上述位 - 置感測器所檢測出的位置及姿勢的資訊決定其賦予上述電 流控制器的電流指令使上述控制對象受到磁力懸浮支撐的 0 管控器，上述懸浮致動器定子單元，具備有基於終端效應 其磁通成爲比上述懸浮致動器定子單元中央部小的第1終 端效應區域和第2終端效應區域，上述懸浮致動器定子單 元的推進方向長度，是比可與該上述懸浮致動器定子單元 之間產生懸浮力的複數上述懸浮致動器動子的推進方向距 離減去第1終端效應區域長度和第2終端效應區域長度後 的長度還短。 此外，申請專利範圍第10項所記載的發明，構成 φ 爲，上述懸浮致動器定子單元，具備有基於終端效應其磁 - 通成爲比上述懸浮致動器定子單元中央部小的第1終端效 應區域和第2終端效應區域，上述管控器，在上述懸浮致 動器動子位於上述懸浮致動器定子單元的第1終端效應區 域上的狀況時，選擇該上述懸浮致動器定子單元，和連結 在該上述懸浮致動器定子單元的第1終端效應區域側的上 述懸浮致動器定子單元，共計選擇2個上述懸浮致動器定 子單元’當上述懸浮致動器動子位於上述懸浮致動器定子 單元的第2終端效應區域上的狀況時，選擇該上述懸浮致 -13- 200934086 動器定子單元，和連結在該上述懸浮致動器定子單元第2 終端效應區域側的上述懸浮致動器定子單元，共計選擇2 個上述懸浮致動器定子單元，當上述懸浮致動器動子位於 上述懸浮致動器定子單元第丨終端效應區域和第2終端效 ' 應區域之外的中央部份上的狀況時，只選擇該上述懸浮致 * 動器定子單元’只針對所選擇的上述上述懸浮致動器定子 單元賦予可使控制對象懸浮的電流指令。 ❹ [發明效果] 根據申請專利範圍第1項所記載的發明時，即使是在 致動器定子單元的連結部也可產生一樣的懸浮力，因此能 夠提昇懸浮控制精度。 此外，根據申請專利範圍第2項至第4項所記載的發 明時，當鄰接的致動器定子單元2個同時礪磁時在致動器 定子單元的連結部可產生順暢的連續性磁場，因此能夠提 Q 昇懸浮控制精度。 - 另外，根據申請專利範圍第5項所記載的發明時，當 . 致動器定子單元單獨礪磁時即使是在致動器定子單元的兩 端部附近還是能夠減少終端效應的影響，因此能夠產生一 樣的懸浮力，能夠提昇懸浮控制精度。 此外，根據申請專利範圍第6項所記載的發明時，因 致動器定子是構成爲複數個分割的單元，所以使用者就能 夠按照所期望的衝程自由連結使用。 另外，根據申請專利範圍第7項所記載的發明時，不 -14- 200934086 必針對每個應用需求分別開發專用的管控器，只要輸入致 動器定子單元的數量等就能夠符合需求使用，因此能夠提 高管控器的泛用性。 此外，根據申請專利範圍第8項至第1 0項所記載的 發明時’可減少懸浮致動器定子單元的使用數量，因此能 夠抑制電力消耗或發熱。 【實施方式】 [發明之最佳實施形態] 以下，參照圖面對本發明實施形態進行說明。 [實施例1 ] 第1圖爲表示本發明第1實施例的磁力懸浮系統全體 構成圖。第1圖中，10是表示由磁力懸浮支撐著垂直方 向，朝推進方向移動的控制對象，本實施例中，是指使用 Φ 者所設計的多自由度平台。11是表示推進馬達動子，可在 - 與未圖示的推進馬達定子之間產生推進方向的推力。第1 圖是推進方向左右各配置有1個馬達的例子。12是表示懸 浮馬達動子，第1圖是其配置在控制對象10四角落的例 子。13是表示懸浮馬達定子單元，可複數個連結在推進方 向提供使用者自由設計衝程。本實施例是對懸浮致動器使 用音圏馬達時的假設狀況進行說明，但除此之外還可使用 磁阻式馬達或靜電馬達等一般所知的各種致動器。針對左 右方向也可同樣連結，以鋪設成磁磚狀形成可朝水平2方 -15- 200934086 向移動。第1圖是推進方向左右各配置有4個馬達定子單 元的例子。1 4是表示管控器，是利用未圖示位置感測器所 檢測出的控制對象位置及姿勢的資訊執行回饋控制，決定 電流指令使控制對象受到磁力懸浮支撐。爲了執行該控制 ' 需要各致動器的位置資訊，但本發明是將馬達單元化，讓 • 使用者能夠自由配置，因此管控器14具備有可輸入該等 馬達位置資訊的輸入裝置。特別是，本發明中是將懸浮馬 0 達定子單元13連結在推進方向使用，因此能夠事先輸入 有各單元的位置資訊。或者，將1個馬達定子單元的長度 L事先保持記錄在管控器的記憶體上，只要輸入左右的懸 浮馬達動子每一個的位置（xl、yl) 、（x2、y2)和連結 數量，就能夠獲得例如1個前方的單元的位置（X1、 yl+L) 、（x2、y2 + L)。管控器可藉由3個以上的懸浮馬 達動子的配置，就可控制懸浮方向的位置、滾動角、俯仰 角，因此並不只是經常以一定間隙事先保持著水平的狀態 〇 而已，還可賦予位置或姿勢各別的指令進行控制，使懸浮 • 位置或滾動角、俯仰角的姿勢隨著指令形成。15爲電流控 . 制裝置，其是接收來自管控器14的電流指令，根據電流 指令控制流往各懸浮馬達定子單元13的電流。圖中雖然 沒有圖示，但對於懸方向和推進方向該兩方的正交的左右 方向位置，也可利用永久磁鐵的排斥力形成非接觸支撐， 或準備其他的致動器進行控制，或追加配置懸浮馬達定子 單元1 3的縱向排列進行控制。或者，懸浮方向的馬達， 因具有產生懸浮力時可恢復左右方向位置偏差的作用，所 -16- 200934086 以只要利用該作用就能夠不用配置左右方向位置支撐或控 制用的致動器或永久磁鐵。 其次，使用第2圖說明對各懸浮定子單元賦予電流指 令時的賦予方式。第2圖是從和第1圖相同構成的懸浮控 • 制系統側面看的圖。2 0至2 3爲連結形成的懸浮馬達定子 '. 單元。24及25爲懸浮馬達動子。圖中雖然只圖示跟前的 懸浮馬達動子，但該等懸浮馬達動子是在左右有2列，執 φ 行同樣的動作。27爲固定構造體，其是可承接多自由度平 台10移動時的反力的構造體。固定構造體是可事先固定 在地坪上，或者爲了不讓反力傳達至地坪，成爲承接反力 後形成移動的抗衡塊。2 6爲連結固定機構，可使懸浮馬達 定子單元連結固定的機械性機構。本實施例中，只不過是 固定構造體27螺栓固定用的螺孔。固定構造體27的螺孔 間隔是以可使懸浮馬達定子連結成無間隙狀態決定其間 隔。連結固定機構也可具有使懸浮馬達定子彼此固定的機 ^ 構。現在’如第2圖所示，多自由度平台1〇的懸浮馬達 - 動子25是位於懸浮馬達定子單元23的上方，懸浮馬達動 子24是位於懸浮馬達定子單元21和懸浮馬達定子單元22 的連結部上方。此時，即使電流流至懸浮馬達定子單元2〇 • 但對於多自由度平台1〇幾乎是沒有影響，因此可於事先 將電流指令爲〇。產生在懸浮馬達動子25的懸浮力是可透 過流動至懸浮馬達定子單元23線圈的電流進行控制。另 一方面’懸浮馬達動子24因是位於定子單元的連結部上 方’所以是使用2個即懸浮馬達定子單元21和懸浮馬達 -17- 200934086 定子單元22控制懸浮力。由1個懸浮馬達定子單元的線 圈所產生的磁通，在中央附近設計成一樣，但在兩端基於 終端效應造成的磁場減弱，因此如上述藉由使用2個單元 以在連結部也能夠獲得連續性一樣的磁場。至於此時究竟 • 可獲得何種程度一樣的磁場，則需根據懸浮馬達定子單元 - 的形狀而定。針對該形狀是以第2實施例進行說明。於 此，使用第5圖對連結部的一例進行說明。第5圖是截取 0 第2圖中央附近的圖。如第5圖所示，將終端效應造成其 磁通比懸浮馬達定子單元中央部4小的兩端部當中的一方 定義爲第1終端效應區域28，將另一方定義爲第2終端效 應區域29。當懸浮馬達定子單元21、22針對推進方向成 爲對稱形時將第1終端效應區域28和第2終端效應區域 29的長度形成相同。當懸浮馬達定子單元21和懸浮馬達 定子單元22連結成如圖所示時，將懸浮馬達定子單元21 的第2終端效應區域29和懸浮馬達定子單元22的第1終 φ 端效應區域28所組合形成的區域定義爲懸浮馬達定子單 . 元21和懸浮馬達定子單元22的連結部41。圖中，懸浮馬 達動子24的中央是位於連結部41的上方，因此使用懸浮 馬達定子單元21及22該2個懸浮馬達定子單元控制懸浮 力。於此，使用第6圖至第8圖對懸浮馬達定子單元造成 的磁場進行說明。懸浮馬達定子單元21和懸浮馬達定子 單元22是形成爲相同構造，左右對稱。此外’可使該等 之間產生力量的懸浮馬達動子，具有下面爲N極的永久磁 鐵。於該狀況時，若是將可產生N極的電流流至懸浮馬達 -18- 200934086 定子單元的上面則會產生排斥力，反之若是將可產生S極 的電流流至懸浮馬達定子單元的上面則會產生吸引力。該 力量稱爲磁力。此外，懸浮馬達動子若含有透磁率高的鐵 心時，則不管流往懸浮馬達定子單元的電流方向爲何都會 • 產生吸引力。該力量稱爲磁阻力。磁力和磁阻力的和就成 '. 爲實際的懸浮力。該等力量的大小，是由懸浮馬達定子單 元所製成之磁場的垂直方向成份決定。第6圖的點線是表 0 示當電流只流至懸浮馬達定子單元21時，產生在懸浮馬 達定子單元21上部的磁場的垂直方向成份。由懸浮馬達 定子單元21產生的磁通，在中央附近直到遠方爲止幾乎 都呈筆直朝上方延伸，但磁通在兩端部會通過左右變寬廣 的路徑。因此，磁場的垂直方向成份，在中央附近會成爲 均勻，但在第1終端效應區域28和第2終端效應區域29 的上部則會變弱。因此，在終端效應區域無法獲得所期望 的懸浮力。第7圖的點線是表示當相同電流只流至懸浮馬 φ 達定子單元22時，產生在懸浮馬達定子單元22上部的磁 . 場的垂直方向成份。和第6圖相同，磁場在兩端會變弱。 _ 第8圖的點線是表示當相同電流同時流至懸浮馬達定子單 元21和懸浮馬達定子單元22雙方時，產生在懸浮馬達定 子單元21上部的磁場的垂直方向成份。如第8圖所示， 懸浮馬達定子單元21的第2終端效應區域29和懸浮馬達 定子單元22的第i終端效應區域28所產生的磁場是彼此 互補成爲大致均勻。其結果，可產生所期望的懸浮力。回 台 平 度 由 白 多 當 明 說 行 進 圖 2 第 到 圖 Γν 向 方 進 推 朝 •19- 200934086 的左右方向）逐漸移動的場合，使懸浮馬達動子24某種 程度接近懸浮馬達定子單元21的中央時，因終端效應的 影響變小，僅以馬達定子單元2 1產生的懸浮力就可獲得 一樣的磁場產生所期望的懸浮力，因此對懸浮馬達定子單 ' 元22賦予的電流指令就爲零。當多自由度平台10又持續 • 朝推進方向前進，使懸浮馬達動子25接近懸浮馬達定子 單元22和懸浮馬達定子單元23的連結部時，就使用懸浮 U 馬達定子單元22和懸浮馬達定子單元23該2個懸浮馬達 定子單元控制產生在懸浮馬達動子25的懸浮力。當多自 由度平台10更加往推進方向前進，使懸浮馬達動子25接 近懸浮馬達定子單元22的中央時，對懸浮馬達定子單元 23賦予的電流指令零。當多自由度平台1〇又更加往推進 方向前進，使懸浮馬達動子24接近懸浮馬達定子單元20 和懸浮馬達定子單元21的連結部時，就使用懸浮馬達定 子單元20和懸浮馬達定子單元21該2個懸浮馬達定子單 @ 元控制產生在懸浮馬達動子24的懸浮力。如上述，根據 - 多自由度平台的位置選擇流通電流的懸浮定子單元，針對 1個懸浮動子選擇1個或2個懸浮馬達定子單元，只對所 選擇的懸浮馬達定子單元賦予可使控制對象懸浮的電流指 令，對於其他的懸浮馬達定子單元則其電流指令爲〇，如 此一來就能夠抑制電力消耗。爲了能夠執行上述的控制’ 如圖所示需要將1個懸浮馬達定子的長度比懸浮馬達動子 間的距離還短。若是長度爲相同時，則懸浮馬達動子會同 時接近連結部，導致難以對運作在懸浮馬達動子24和懸 -20- 200934086 浮馬達動子25的懸浮力進行獨立控制。此外’爲了避免 受到終端效應的影響在連結部是使用2個懸浮馬達定子單 元，在懸浮馬達定子單元的中央部使用1個懸浮馬達定子 單元進行控制，爲了實現該控制方式，馬達定子單元的推 • 進方向的長度，必須比懸浮馬達動子24和懸浮馬達動子 25之間的距離減去第1終端效應區域28長度和第2終端 效應區域29長度後的長度還短。若不如此，則懸浮馬達 φ 動子25會在懸浮馬達動子24超過懸浮馬達定子單元21 的第2終端效應區域29進入中央部之前就進入懸浮馬達 定子單元23的第1終端效應區域28，由於懸浮馬達定子 單元22無法同時控制懸浮馬達動子24和懸浮馬達動子 25，因此就無法實現上述控制。 本發明和習知技術不同的部份是：懸浮馬達定子爲分 割的單元，使用者可按照所期望的衝程自由連結使用·，管 控器具備有輸入裝置可輸入馬達定子單元數量及位置和馬 D 達動子位置；及針對1個馬達動子選擇1個或2個馬達定 • 子單元，只對所選擇的馬達定子單元賦予可產生懸浮力的 電流指令’對於其他的馬達定子單元則其電流指令爲0。 [實施例2] 其次’使用第3圖針對懸浮馬達定子的形狀進行說 明。第3圖中’ 302爲線圈當流通有電流時會產生懸浮方 向的磁通° 301爲鐵心’其可減少線圈3〇2所產生的磁通 浅漏’使線圈302產生強大的懸浮力，爲了減少鐵損是使 -21 - 200934086 用矽鋼板層疊構成品等。通常的懸浮馬達定子大致爲長方 體的形狀，即使連結使用但捲繞在周圍的線圈還是會造成 干涉，以致鄰接的鐵心間產生間隙。在間隙部份因磁阻大 以致磁通量不易通過，導致磁通在連結部爲較弱，難以獲 ' 得所期望的懸浮力。本發明，如圖所示將鐵心3 02的前端 • 部長度形成比線圏302兩端的長度還長或等長。如此一 來，當馬達定子單元形成連結時，就可使鐵心部的上面接 Q 觸，使連結部也可成爲和中央附近幾乎同程度的磁阻，因 此就可使磁通以大致均等的密度分佈至連結部。其結果， 當鄰接的馬達定子單元同時勵磁時，連結部也可獲得幾乎 —樣的磁場，能夠以不降低懸浮力的狀態連結定子。 第3圖是從側面看的圖，但從與該側面垂直的另一側 看時同樣也可將鐵心前端部的長度形成比線圈兩端的長度 還長或等長，將該形狀的懸浮馬達定子單元舖設成磁磚 狀，藉此就可構成爲平面上的磁力支撐。 〇 此外，第4圖爲表示連結形成的懸浮馬達定子單元從 • 上面看的形狀例示圖。如以上所述，藉由構成爲第3圖所 . 示的構造可使磁場在連結部也能夠大幅均勻化，但還是多 少會有磁場變弱的狀況。從上面看的鐵心形狀，並不一定 是形成如第 4(a)圖所示的長方形，也可形成如第 4 (b)圖所示的平行四邊形或如第4(c)圖所示的梯形。 藉由上述的形狀的形成，可分散連結部的磁場變化，在同 時勵磁鄰接的馬達定子單元時，使連結部也可獲得大致一 樣的磁場，能夠以不降低懸浮力的狀態連結定子。此外， -22- 200934086 從上面看的鐵心形狀，其也可形成爲具有凹凸如第4(d) 圖所示的V字型面或如第4(e)圖所示的曲面。藉由形 成爲上述的形狀，除了可獲得上述的效果以外，還可使連 結形成的單元固定時的定位變容易，另外，構造上也具有 特別可使來自於橫向的力變強的優點。此外，如第4 ( f) 圖所示，從上面看的鐵心形狀，其也可形成爲兩端的寬度 變寬。藉由形成爲上述的形狀，可使磁通密度的變低部份 以增加磁路面積來產生和中央附近同等的磁通。該效果， 特別是能夠減少只勵磁1個懸浮馬達單元時的終端效應影 響。另外，從上面看的鐵心形狀，其也可形成爲將第4 (f)圖所示的形狀組合第4(b)圖至第4(e)圖所示的 形狀，使兩端的寬度變寬，使連結面形成爲第4(b)圖至 第4 ( e )圖所示的形狀。 【圖式簡單說明】 φ 第1圖爲表示本發明第1實施例的磁力懸浮系統全體 - 構成圖。 . 第2圖爲表示本發明第1實施例的磁力懸浮系統側面 圖。 第3圖爲表示本發明第2實施例的懸浮馬達定子單元 形狀側面圖。 第4圖爲表示本發明第2實施例的懸浮馬達定子單元 形狀上面圖。 第5圖爲表示本發明第1實施例的懸浮馬達定子單元 -23- 200934086 連結部定義側面圖。 第ό圖爲表示本發明懸浮馬達定子單元所產生的磁場 說明圖。 第7圖爲表示本發明懸浮馬達定子單元所產生的磁場 ‘ 說明圖。 ' 第8圖爲表示本發明懸浮馬達定子單元所產生的磁場 說明圖。 © 第9圖爲表不習知多自由度平台控制裝置的運算內容 方塊圖。 第1〇圖爲表示習知多自由度平台構成側面圖。 第11圖爲表示習知多自由度平台的致動器構成圖1。 第12圖爲表示習知多自由度平台的致動器構成圖2。 【主要元件符號說明】 1〇 :多自由度平台 ® 11 :推進馬達動子 ' 1 2 :懸浮馬達動子 .· 1 3 :懸浮馬達定子單元 14 :管控器 1 5 :電流控制裝置 2〇:懸浮馬達定子單元 21 :懸浮馬達定子單元 22 :懸浮馬達定子單元 23 :懸浮馬達定子單元 -24- 200934086 24 :懸浮馬達動子 25 :懸浮馬達動子 26 :連結固定機構 27 :固定構造體 ' 2 8 :第1終端效應區域 - 29 :第2終端效應區域 40 :懸浮馬達定子單元中央部 4 1 ·連結部 3 0 1 :鐵心 3 0 2 :線圏 100:多自由度平台控制裝置 110 :多自由度平台 140 :指令生成器 1 5 0 :控制運算器 160:推力轉換運算器 Q 170 :電流指令器 - 1 8 0 :位置運算器 _ 190 :感測訊號轉換器 3 1 :推進馬達動子 32 :推進馬達動子 3 3 :推進馬達動子 34 :懸浮馬達動子 3 5 :懸浮馬達動子 36 :懸浮馬達動子 -25- 200934086 3 7 :懸浮馬達動子 7 1 :懸浮馬達定子 72 :懸浮馬達定子
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