WO2011024624A1 - 分散配置リニアモータおよび分散配置リニアモータの制御方法 - Google Patents

分散配置リニアモータおよび分散配置リニアモータの制御方法 Download PDF

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WO2011024624A1
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stator
mover
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linear motor
distance
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PCT/JP2010/063289
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東條　敏郎
浅生　利之
野村　祐樹
旭弘 海野
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Thk株式会社
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    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • 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
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    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
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    • H02K2213/09—Machines characterised by the presence of elements which are subject to variation, e.g. adjustable bearings, reconfigurable windings, variable pitch ventilators

Definitions

  • the present invention relates to a linear motor used for driving a carriage of a transfer device, and more particularly to a distributed linear motor in which stators of the linear motor are distributed and a control of the distributed linear motor that controls the linear motor. Regarding the method.
  • Patent Document 1 discloses the relationship between the position of the secondary side carriage and the acceleration, and the ground primary side distributed arrangement system that drives in an open loop. There is disclosed a method for reducing the speed fluctuation of a linear motor that does not cause the speed unevenness even if this is adopted.
  • Patent Document 1 is a method of reducing the speed fluctuation of the linear motor in order to eliminate speed unevenness in driving mainly when the acceleration is changing.
  • this is a control method in the case where the mover once leaves the stator and moves to the next stator again.
  • This invention is made in order to solve the said subject, and makes it a subject to provide the control method of the distributed arrangement linear motor suitable for the distributed arrangement of a stator, and a distributed arrangement linear motor.
  • the invention according to claim 1 is a linear motor in which a stator and a mover move relative to each other, and the stator and the mover act magnetically with each other.
  • the distance between the stators of the adjacent stators that are arranged apart from each other is equal to or less than the length of the mover, and the pole of the stator or the pole of the mover is configured by a coil,
  • Current control means for controlling the current to be supplied based on the distance between the stators.
  • the current control means calculates the phase of the current supplied to the coil based on the distance between the stators.
  • the distance between the stators is a minimum distance between poles of the adjacent stators, and the movable The length of the child is the maximum distance between the poles of the mover.
  • any one of the pole of the stator and the pole of the mover is driven.
  • a position detecting device that is provided on the stator or the mover on the coil side and that detects the driving permanent magnet and calculates a position.
  • the fixed stator distance is calculated based on the information of the position detection device.
  • the apparatus further includes a distance calculation unit between the children.
  • the stator and the mover have a plurality of types of poles that act magnetically with each other;
  • the plurality of types of poles each have a periodic structure in which the types of poles are periodically arranged in the direction of the relative motion in the order of the types, and the stators are arranged apart from each other in the direction of the relative motion and are adjacent to each other.
  • a distance between the stators of the stator is a length of the mover or less
  • the stator pole or the pole of the mover is a distributed linear motor constituted by a coil, and is supplied to the coil The current to be controlled is controlled based on the distance between the stators.
  • a stator and a mover are linear motors in which a stator and a mover move relative to each other, and the stator and the mover include a plurality of types of poles and a plurality of types of poles that act magnetically with each other.
  • the stator and the mover include a plurality of types of poles and a plurality of types of poles that act magnetically with each other.
  • Current control means for controlling the current supplied to the coil based on the distance between the stators of adjacent stators, the poles of the stator or the mover poles being configured by the coil, the length of the stator being less than the length of the stator Therefore, when the mover moves from the stator to the next stator, the current supplied to the coil is controlled based on the current control means so that the propulsive force of the mover is not lost.
  • Distributed arrangement suitable for the distributed arrangement of stators Linear motors and a control method for distributed arrangement linear motor can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing in detail between stators in the distributed linear motor drive system shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing two sets of full-bridge magnetic sensors in the magnetic sensor of FIG.
  • FIG. 5 ((A) in the figure is a plan view showing the shape of the ferromagnetic thin film metal of the magnetic sensor, and (B) is an equivalent circuit diagram).
  • It is. 6 is a graph showing a sine wave signal and a cosine wave signal output from the magnetic sensor of FIG. 5.
  • (A) to (E) are schematic views showing an example of an operation pattern of the position information switcher in FIG. 1. It is a perspective view showing typically an example of a stator and a mover of a distributed arrangement linear motor concerning a 2nd embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows the periodic structure of the pole of the stator in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a drive system for a distributed linear motor according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a stator and a mover of the distributed linear motor of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the stators of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing details between the stators in the drive system for the distributed linear motor shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the motor control device of FIG.
  • the distributed linear motor drive system includes a distributed linear motor 1 that conveys parts and workpieces, and a plurality of motor drive devices 40, 40B, and 40C that control the distributed linear motor 1. And a host controller 50 for controlling a plurality of motor driving devices (drivers) 40, 40B, 40C.
  • the distributed linear motor 1 includes a plurality of stators 10, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C and a mover 20 that move relative to each other by magnetic action, and a plurality of positions that detect the relative position of the mover 20 with respect to the stators 10, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C.
  • the stators 10, 10B, and 10C are arranged at predetermined intervals in the transport direction.
  • the host controller 50 and each motor drive device 40 are connected by a control line 51.
  • the motor drive device 40 and the position information switch 35 are connected by an encoder cable 52.
  • the position information switch 35 and the position detection device 30 installed on the same stator 10, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C are connected by an encoder cable 52.
  • the motor drive device 40 and the stators 10, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C are connected by a power cable 53.
  • the mover 20 is guided along a predetermined path by a guide device (not shown), and the gap between the stators 10, 10B, and 10C and the mover 20 is maintained.
  • the stator 10, 10 ⁇ / b> B includes a coil 11 that is supplied with a three-phase alternating current and acts magnetically with the mover 20, and a salient pole 12 around which the coil 11 is wound.
  • a coil 11 that is supplied with a three-phase alternating current and acts magnetically with the mover 20, and a salient pole 12 around which the coil 11 is wound.
  • salient poles 12 corresponding to the coils 11a, 11b, and 11c: a U-phase salient pole 12a, a V-phase salient pole 12b, and a W-phase salient pole 12c.
  • These coils 11a, 11b, 11c and salient poles 12a, 12b, 12c are periodically arranged in the direction of relative movement between the stators 10, 10B and the mover 20 in the order of the U phase, the V phase, and the W phase.
  • a periodic structure is formed. That is, the coil 11 and the salient pole 12 form a U-phase / V-phase / W-phase periodic structure in the longitudinal direction of the stator 10, 10B, which is an example of the direction of relative motion.
  • the core portions of the electromagnets of the stators 10, 10B, and 10C including the salient poles 12 are made of a magnetic material having a small magnetic hysteresis loss such as silicon steel.
  • the salient poles 12 extending in the width direction of 10B and projecting to the opposite side of the mover 20 are formed, and the salient poles 12 are arranged in a comb shape in the longitudinal direction of the stators 10 and 10B.
  • the stators 10, 10 ⁇ / b> B, and 10 ⁇ / b> C are spaced apart by a certain distance (inter-stator distance), and the stator 10 is arranged in the longitudinal direction of the stators 10, 10 ⁇ / b> B, and 10 ⁇ / b> C, which is an example of the relative motion direction. 10B, 10C, etc. are arranged separately in this order.
  • the distance between the stators as shown in FIG. 4, the minimum distance D1 between the poles of the same type of the adjacent stators 10 and 10B and the minimum distance D2 between the poles of the adjacent stators 10 and 10B. Is mentioned.
  • the mover 20 includes a table 21 on which parts and workpieces are placed, and a permanent magnet 22 for driving installed on the lower surface of the table 21. To serve as a career.
  • the permanent magnet 22 includes an N-pole magnet 22 a having an N-pole on the side facing the stators 10 and 10 ⁇ / b> B, and an S-pole magnet 22 b having an S-pole. Then, a periodic structure is formed in which the N pole magnets 22a and the S pole magnets 22b are alternately arranged in the order of the N poles and the S poles in the direction of relative movement between the stators 10 and 10B and the mover 20.
  • the mover 20 has a periodic structure of N poles and S poles in the longitudinal direction of the stator 10, which is an example of the direction of relative motion.
  • the length of the mover is, for example, the maximum distance Lmv between the poles of the mover 20.
  • a moving magnetic field is generated according to the direction and strength of the three-phase alternating current flowing through the coils 11a, 11b, and 11c of the stator 10, and the salient poles 12a, 12b, and 12c, the N-pole magnet 22a, and
  • the S pole magnet 22 b acts magnetically, and relative movement between the stator 10 and the mover 20 occurs in the longitudinal direction of the stator 10. That is, the stator 10 and the mover 20 magnetically act on each other, and the mover 20 moves relative to the longitudinal direction of the stator 10.
  • the position detection device 30 (30L, 30R) includes a magnetic sensor 31 that detects magnetism, and a position detection that converts a signal from the magnetic sensor 31 into a signal for specifying and detecting the position. Circuit 32.
  • the magnetic sensor 31 is in the central portion on the side facing the mover 20 in the position detection device 30 installed on the stator 10.
  • the position detection device 30 is arranged outside the salient poles 12 at both ends of the stators 10, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C in the longitudinal direction, and the stators 10, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C. It is arranged at the center in the width direction. And the magnetic sensor 31 is installed in the side which opposes the needle
  • the installation position of the position detection device 30 may be any place provided in the longitudinal direction of the stators 10, 10 ⁇ / b> B, and 10 ⁇ / b> C so as not to be easily affected by the coil 11.
  • the position detection device 30R of the stator 10 is outside the salient pole 12c at the right end in the figure, and the position detection device 30L of the stator 10B is outside the salient pole 12a at the left end in the figure. Is installed.
  • the magnetic sensor 31 detects the magnetic field by the permanent magnet 22 extended in the direction of relative movement of the stator 10 and the mover 20.
  • the magnetic sensor 31 detects a change in the magnetic field due to the relative movement of the stator 10 and the mover 20.
  • the magnetic sensor 31 is a sensor that detects the direction of the magnetic field.
  • the distance Ds between the position detection devices 30, that is, the distance Ds between the magnetic sensors is equal to or less than the length Lmv of the mover 20. That is, this is an example in which the distance between the first magnetic sensor 31 and the second magnetic sensor 31 is equal to or less than the maximum distance between the poles of the mover 20.
  • the position information switcher 35 selects one of them and sends it to the motor drive device 40. Output.
  • the position information switch 35 outputs the latest input signal.
  • the position information switcher 35 outputs the input signal as it is when there is one input signal, and does not output it when there is no input signal.
  • the motor driving device 40 converts the power from the power source 45 based on the controller 41 that controls the current that flows through the stator 10 of the linear motor based on information from sensors and the like.
  • Power converter 42 a current sensor 43 that detects the power flowing through the stator 10 by the power converter 42, and input means (not shown) for inputting information on the distance between the stators 10, 10 ⁇ / b> B, and 10 ⁇ / b> C.
  • the motor driving devices 40B and 40C have the same configuration.
  • the controller 41 is connected to the current sensor 43, the host controller 50 through the control line 51, and the position information switcher 35 through the encoder cable 52.
  • the controller 41 controls the power converter 42 such as a PWM inverter (PWM: Pulse Width Modulation) so that the mover 20 moves according to the command value from the host controller 50, and finally the stator.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the current supplied to the coils 11, 10B, 10C is controlled.
  • the control system of the controller 41 includes a position control loop that performs position control, a speed control loop that performs speed control, a current control loop that performs current control, and the like.
  • the controller 41 functions as an example of a current control unit that controls the current supplied to the coil 11 based on the distance between the stators.
  • the controller 41 obtains information regarding the inter-stator distance and information regarding the current phase based on the inter-stator distance from the host controller 50.
  • the motor drive device 40 is controlled based on the command value from the host controller 50, and based on the information from the position detection device 30 until reaching the position according to the command value of the host controller 50.
  • the current is supplied to the coil 11 of the stator 10.
  • the host controller 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and information on position commands or information on speed commands is set in accordance with a preset work procedure.
  • the command value is output to each motor drive device 40, 40B, 40C.
  • the host controller 50 determines the phase of the current supplied to the coil 11 through the motor driving devices 40, 40B, and 40C, such as the inter-stator distance between the stators 10, 10B, and 10C, for example, as shown in FIG. Calculation is based on the minimum distance D1 between the same type of poles of the adjacent stators 10 and 10B and the minimum distance D2 between the poles of the adjacent stators 10 and 10B.
  • the host controller 50 calculates the phase of the current supplied to the coil 11 as an example of the current control unit based on the inter-stator distances D1 and D2.
  • the linear motor 1 has N and S poles attached to both end faces in a direction orthogonal to one axial direction in which N poles and S poles are alternately arranged as one of a mover and a stator.
  • a flat type linear motor having a field magnet in which a plurality of magnetized permanent magnets are arranged in the axial direction and having a plurality of coils facing the field magnet via a gap as the other of the mover or the stator It is an example.
  • the salient poles 12 of the stators 10 and 10B are arranged in the order of salient poles 12a, 12b, and 12c with a length of one cycle of the coil pitch Cp.
  • Coil pitch Cp which is an example of the length of one cycle in the periodic structure of stators 10 and 10B, is the minimum distance between salient poles of the same phase in the UVW phase. For example, it is the distance between the U-phase salient pole 12a and the next U-phase salient pole 12a. In FIG. 4, the distance is drawn based on the central portion of the salient pole 12.
  • the distance and length of the stators 10 and 10B and the movable element 20 may be measured by connecting the same phase in the periodic structure that does not consider the types of salient poles 12 and permanent magnets 22.
  • the distance or length connecting one corner of the salient pole 12 may be used.
  • An example of the minimum distance D1 between the same type of poles of the adjacent stators 10 and 10B is as follows.
  • the U-phase salient pole 12a closest to the stator 10B side and the stator 10B most of the stator 10 This is the distance connecting the U-phase salient poles 12a on the side.
  • the mover 20 can straddle between the stator 10 and the stator 10B, and any of the poles of the stator 10, 10B can be obtained. And any one of the poles of the mover 20 are always facing each other.
  • the UVW phase poles 12a, 12b and 12c which are pairs of the stators 10 and 10B, and any one of the poles of the mover 20 are always facing each other.
  • the relationship between the minimum distance D1 and the length Lmv is an example in which the inter-stator distance D1 between the adjacent stators 10 and 10B is equal to or less than the length Lmv of the mover 20.
  • an example of the minimum distance D2 between the poles of adjacent stators 10 and 10B is the W-phase salient pole 12c closest to the stator 10B and the stator 10B.
  • This distance D2 is less than or equal to the length Lmv of the mover 20.
  • the length Lmv of the mover 20 is a distance connecting the permanent magnets 22 at both ends of the mover 20 in the relative movement direction, as shown in FIG. That is, this is an example of the maximum distance between the poles of the mover 20.
  • the mover 20 when the distance D2 is equal to or less than the length Lmv of the mover 20, the mover 20 can be in a state of straddling the stator 10 and the stator 10B. And any one of the poles of the mover 20 are always facing each other.
  • the relationship between the minimum distance D2 and the length Lmv is an example in which the inter-stator distance D2 between the adjacent stators 10 and 10B is equal to or less than the length Lmv of the mover 20.
  • a phase difference ⁇ is provided for each U-phase, V-phase, and W-phase current. Further, the distance D1 between the adjacent stators 10 and 10B is input to the host controller 50 as a design value of the structure of the distributed linear motor.
  • FIG. 6 is a diagram showing two sets of full-bridge magnetic sensors constituting the position detection device of FIG. 1 ((A) is a plan view showing the shape of the ferromagnetic thin film metal of the magnetic sensor, and (B) ) Is an equivalent circuit diagram).
  • the magnetic sensor 31 of the position detecting device 30 has a magnetoresistive element made of a ferromagnetic thin film metal of an alloy mainly composed of a ferromagnetic metal such as Ni or Fe formed on Si or a glass substrate.
  • a magnetic sensor is called an AMR (Anisotropic-Magnetro-Resistance) sensor (anisotropic magnetoresistive element) because its resistance value changes in a specific magnetic field direction.
  • the magnetic sensor of the position detection device 30 is formed on one substrate so that two sets of full-bridge elements are inclined by 45 ° with respect to each other in order to know the direction of movement. .
  • the outputs VoutA and VoutB obtained by the two sets of full bridge circuits are a cosine wave and a sine wave having a phase difference of 90 ° from each other, as shown in FIG. Since the magnets 22a and 22b are alternately arranged in the relative motion direction, the output of the position detection device 30 is a cosine wave and a sine wave.
  • the position detection device 30 is based on the periodic structure of the permanent magnet 22 for driving the mover 20 and changes the direction of the magnetic field periodically generated by the relative motion to a sinusoidal signal having a phase difference of 90 ° and Output as cosine wave signal.
  • the output signal of the magnetic sensor is taken into the position detection circuit 32, and converted into high-resolution phase angle data by digitally interpolating a sine wave signal and a cosine wave signal having a 90 ° phase difference.
  • the position detection circuit 32 generates an A-phase encoder pulse signal (corresponding to a sine wave signal) and a B-phase encoder pulse signal (corresponding to a cosine wave signal) from the phase angle data, and the Z-phase once per cycle. Generate a pulse signal.
  • These position signals of the A phase encoder pulse signal, the B phase encoder pulse signal, and the Z phase pulse signal are input to the position information switch 35.
  • the motor drive device 40 controls the power converter 42 based on the position signals of these A-phase encoder pulse signal, B-phase encoder pulse signal, and Z-phase pulse signal.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the periodic structure of the poles of the stators 10 and 10B and the mover 20.
  • the stators 10, 10B are spaced apart from each other so that the distance D1 is a natural number multiple of the coil pitch Cp, and the stators 10, 10B are arranged apart from each other.
  • the phase of the periodic structure of the stator 10 and the phase of the periodic structure of the stator 10B coincide with each other. That is, the periodic structure of the UVW phase of the stator 10 is virtually extended to the stator 10B side as indicated by the broken line in FIG. 4, and the stator 10B is overlapped with the periodic structure on the extension. 10 is arranged.
  • the coil 11 and the salient pole 12 are continuously formed from the stator 10 to the stator 10B. This corresponds to omitting the coil 11 and the salient pole 12 in the portion of the distance D2 in one stator that has the following periodic structure. However, the coil 11 and the salient pole 12 at both ends of the distance D2 are excluded.
  • the distance D1 is a natural number multiple of 2 or more of the coil pitch Cp.
  • the distance D1 is: It is a natural number multiple of 1 or more of the coil pitch Cp.
  • the host controller 50 causes the in-phase current to flow through the motor driving devices 40 and 40B.
  • the command value is output.
  • the host controller 50 outputs a command value to the motor drive device 40 of the stator 10, 10B, 10C.
  • the host controller 50 supplies a current having a phase difference ⁇ to the coils of the stator 10 and the stator 10B based on the distance between the stators 10 and 10B, and the distance between the stators 10B and 10C.
  • a command value for supplying a current having a phase difference ⁇ to the coil of the stator 10 and the coil of the stator 10B is output.
  • the motor driving device 40 of the stator 10 supplies current to the stator 10.
  • the position detection device 30L of the stator 10B starts to output a signal, and the position information switcher 35 outputs the signal to the motor. Output to the driving device 40B.
  • the mover 20 obtains the propulsive force from the stator 10 and the propulsive force from the stator 10B, but the host controller 50 uses the motor drive devices 40, 40B with a phase difference based on the distance between the stators 10, 10B.
  • the motor drive devices 40 and 40B are controlled so that can supply current.
  • the position detection device 30R of the stator 10B starts to output a signal, and the position information switch 35 switches the output signal to this signal.
  • the origin on the stator 10 may be the position detection device 30L in the state shown in FIG. 10B or the position detection device 30R in the state shown in FIG. 10C.
  • the position of the mover 20 may be corrected in the middle based on these origins, the position may be finally corrected on the next stator 10C.
  • the position detection device 30L of the stator 10C starts to output a signal, and the position information switch 35 outputs this signal to the motor drive device 40C.
  • the mover 20 obtains the propulsive force from the stator 10B and the propulsive force from the stator 10C, but the host controller 50 uses the motor driving devices 40B and 40C with a phase difference based on the distance between the stators 10B and 10C.
  • the motor drive devices 40B and 40C are controlled so that current can be supplied.
  • the stator 10, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C and the mover 20 are linear motors 1 that move relative to each other, and the stator and the mover are of a plurality of types that magnetically act on each other.
  • the stator distances D1 and D2 between the stators adjacent to each other, which are arranged apart from each other in the direction, are less than or equal to the length Lmv of the mover, the stator poles are constituted by the coils 11, and the stators of the adjacent stators
  • Current control means for controlling the current supplied to the coil based on the distances D1 and D2, and when the mover moves from the stator to the adjacent stator, the propulsive force of the mover is lost. Based on the current control means so as not to occur, By controlling the current supplied to the yl, that can speed control, it is possible to provide a distributed arrangement linear motor and a control method for a distributed linear motor suitable for distributed stator.
  • the distance between the stators 10 and 10B is such that the phase of the periodic structure of the stator 10 and the phase of the periodic structure of the stator 10B coincide with each other, or the distance D1 is Even when the coil pitch Cp is not a natural number multiple, the stator poles and the mover poles can prevent the loss of the propulsive force of the mover. The degree increases.
  • the linear motor 1 of the present embodiment is configured so that the distance between the stators D1 and D2 between the adjacent stators is equal to or shorter than the length Lmv of the mover, and the mover 20 straddles between the stators. Since the propulsive force from the child can be prevented from interfering, the movable member 20 can move smoothly.
  • the distance between the stators is the minimum distance D1 and D2 between the poles of adjacent stators, and the length of the mover 20 is the maximum distance Lmv between the poles of the mover, the stators 10 and 10B. Any one of the poles and one of the poles of the mover 20 are always facing each other.
  • the host controller 50 calculates the phase of the current supplied to the coil 11 as the current control means based on the inter-stator distances D1 and D2, the coil is controlled so that no loss occurs in the propulsive force of the mover 20.
  • the current supplied to 11 can be controlled to control the speed.
  • the pole of the mover 20 is constituted by a driving permanent magnet 22 and is provided in the stator 10 on the coil 11 side, and the position detection for calculating the position by detecting the driving permanent magnet 22.
  • the position detection device 30 can measure the timing when the phase of the current flowing through the coil 11 is changed.
  • each fixed magnet 22 is fixed.
  • a reference position in the child 10, 10B, 10C or the like can be determined, and any one of the position detection devices 30 can always detect the mover 20. Therefore, the origin mark and the origin detection sensor are not required for each of the stators 10, 10B, 10C, etc., and the position can be accurately controlled with a simpler configuration. In this way, the number of parts corresponding to the origin mark and the origin detection sensor is reduced, and the trouble of installing them can be saved.
  • the origin can be determined in accordance with the condition of the mover 20, and when there is an error with respect to the command value, correction is performed, so that a highly accurate transport system can be realized.
  • the motor driving devices 40, 40B, and 40C are arranged for the stators 10, 10B, and 10C, and the stators 10, 10B, and 10C can be independently moved, a transport system having a high degree of freedom of movement is formed. Can be made. Various movement patterns can be realized, and the mover 20 can be flexibly controlled according to the work procedure.
  • the direction of the magnetic field that periodically changes due to relative motion is output as a sine wave signal and a cosine wave signal having a phase difference of 90 °.
  • the linear scales installed on the stators 10, 10B, 10C and the mover 20 become unnecessary, and the stators 10, 10B, 10C are dispersedly arranged.
  • the made linear motor can be made a simpler configuration.
  • the movable element 20 since the position detection device 30 is installed on the stator 10 side, the movable element 20 does not need to be provided with the encoder cable 52, and the encoder cable 52 is not routed and the encoder cables 52 are not entangled with each other. This is particularly effective in a transport system having a plurality of children 20.
  • the permanent magnet 22 for a drive is installed in the needle
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing an example of the stator and the mover of the distributed linear motor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a periodic structure of the poles of the stator in FIG.
  • driving permanent magnets are arranged on the stator, and a three-phase coil, a position detection device, and the like are provided on the mover.
  • the distributed linear motor drive system includes a distributed linear motor 2 that conveys parts, workpieces, and the like, a plurality of motor drive devices 40 and 40B that control the distributed linear motor 2, and a plurality of motors. And a host controller 50 for controlling the motor driving devices 40 and 40B.
  • the distributed arrangement linear motor 2 has a plurality of stators 60, 60B and a mover 70 which move relative to each other by a magnetic action.
  • a plurality of stators 60, 60B are arranged at a predetermined interval in the transport direction.
  • the coils 71L and 71R of the mover 70 are divided into two coils 71L that are controlled by the motor driving device 40 and two coils 71R that are controlled by the motor driving device 40B. Divided. That is, the coils 71L and 71R are divided into two with the UVW phase as a pair, into a region including a portion of the coil 71L facing the stator 60 and a region including a portion of the coil 71R facing the stator 60B.
  • the mover 70 has a position detection device 30 (30L, 30R). And the needle
  • the position detection devices 30L and 30R of the mover 70 are connected to a position information switcher (not shown), and the position information switcher and the motor drive devices 40 and 40B are connected by an encoder cable.
  • Each motor drive device 40, 40B and the host controller 50 are connected by a control line.
  • position detection devices 30L and 30R having magnetic sensors are arranged outside the salient poles 72 at both ends in the longitudinal direction of the mover 70 as shown in FIGS. And the magnetic sensor of position detection apparatus 30L and 30R is installed in the side facing the stator 60 of the needle
  • the installation positions of the position detection devices 30L and 30R may be provided so as to be separated from each other in the longitudinal direction of the mover 70 and hardly affected by the coils 71L and 71R.
  • the stators 60 and 60 ⁇ / b> B each have a base 61 and a permanent magnet 62 installed on the upper surface of the base 61.
  • the permanent magnet 62 includes an N-pole magnet 62 a whose pole on the side facing the mover 70 is an N-pole and an S-pole magnet 62 b which is an S-pole. 70 acts magnetically.
  • These N poles and S poles are examples of poles generated on the mover 70 side by the permanent magnet 62.
  • a periodic structure is formed in which N-pole magnets 62a and S-pole magnets 62b are alternately arranged in the order of N poles and S poles in the direction of relative movement of the stators 60 and 60B and the mover 70.
  • the stators 60 and 60B respectively have N-pole and S-pole periodic structures in the longitudinal direction of the stator 60, which is an example of the direction of relative motion.
  • the mover 70 has coils 71L and 70R to which a three-phase alternating current is supplied, and salient poles 72 around which the coils 71L and 70R are wound.
  • coils 71L and 70R There are three types of coils 71L and 70R: a U-phase coil 71a, a V-phase coil 71b, and a W-phase coil 71c.
  • salient poles 72 There are three types of salient poles 72 corresponding to the coils 71a, 71b and 71c: a U-phase salient pole 72a, a V-phase salient pole 72b and a W-phase salient pole 72c.
  • a cycle in which the coils 71a, 71b, 71c and salient poles 72a, 72b, 72c are periodically arranged in the direction of relative movement between the stators 60A1, 60A2 and the mover 70A in the order of the U phase, the V phase, and the W phase.
  • a structure is formed.
  • coils 71L and 70R are provided with coils 71a, 71b and 71c on the side of position detection device 30L (left in the figure) to which current is supplied from motor drive device 40, and current from motor drive device 40B. Are divided into two coils 71a, 71b, 71c on the position detection device 30R (right side in the figure) side.
  • a moving magnetic field is generated according to the direction and strength of the three-phase alternating current flowing through the coils 71a, 71b, 71c of the mover 70, and the salient poles 72 corresponding to the coils 71a, 71b, 71c, N
  • the pole magnet 62a and the S pole magnet 62b act magnetically, and relative movement between the stators 60, 60B and the mover 70 occurs in the longitudinal direction of the stators 60, 60B. That is, the stators 60 and 60B and the mover 70 magnetically act with each other, and the mover 70 moves relative to the longitudinal direction of the stators 60 and 60B.
  • the motor driving devices 40 and 40B supply in-phase currents.
  • the position detection device 30R ahead of the moving direction of the mover 70 detects the stator 60B, and based on the information from the position detection device 30R, the host controller 50 drives the motor.
  • the phase of the current flowing through the devices 40 and 40B is changed.
  • the host controller 50 determines the phase difference of the current supplied to the coils 71L and 70R in the motor driving devices 40 and 40B as the distance between the stators 60 and 60B, that is, as shown in FIG. 12, the adjacent stators 60 and 60B. Is calculated based on the inter-stator distances D1 and D2.
  • the host controller 50 when controlling the motor driving devices 40 and 40B, the host controller 50 adds information on the phase difference and outputs information on the position command or information on the speed command to the motor driving devices 40 and 40B.
  • the host controller 50 calculates the phase of the current supplied to the coils 71L and 70R based on the inter-stator distances D1 and D2 as an example of the current control unit.
  • the motor drive devices 40 and 40B function as an example of a current control unit that obtains phase difference information from the host controller 50 and controls the current supplied to the coils 71L and 70R based on the inter-stator distances D1 and D2. To do.
  • the permanent magnets 62 of the stator 60 are alternately arranged in the order of N-pole magnets 62a and S-pole magnets 62b with a length of one cycle of the magnet pitch Mp.
  • the magnet pitch Mp which is an example of the length of one cycle in the periodic structure of the stator 60, is the minimum distance between the same poles of the N-pole magnet 62a and the S-pole magnet 62b. For example, the distance between the N-pole magnet 62a and the next N-pole magnet 62a.
  • An example of the minimum distance D1 between the same type of poles of the adjacent stators 60 and 60B is as follows.
  • the N pole magnet 62a that is closest to the stator 60 and the stator 60B are closest to the stator 60B. This is the distance connecting a certain N-pole magnet 62a.
  • the mover 70 can be in a state of straddling the stator 60 and the stator 60B, and the poles of the stators 60 and 60B Either one of the poles of the mover 70 always faces each other.
  • the relationship between the minimum distance D1 and the length Lmv is an example in which the inter-stator distance D2 between the adjacent stators 60 and 60B is equal to or less than the length Lmv of the mover 20.
  • an example of the minimum distance D2 between the poles of the adjacent stators 60 and 60B is that in the stator 60, the S pole magnet 62b closest to the stator 60 and the stator 60B. This is the distance connecting the N pole magnet 62a closest to the stator 60 side.
  • This distance D2 is less than or equal to the length Lmv of the mover 70.
  • the length Lmv of the mover 70 is a distance connecting the salient poles 72 at both ends in the relative movement direction of the mover 70 as shown in FIG. That is, this is an example of the maximum distance between the poles of the mover 70.
  • the mover 70 when the distance D2 is equal to or less than the length Lmv of the mover 70, the mover 70 can be in a state of straddling the stator 60 and the stator 60B, and the poles of the stators 60 and 60B Either one of the poles of the mover 70 always faces each other.
  • the relationship between the minimum distance D2 and the length Lmv is an example in which the inter-stator distance D2 between the adjacent stators 60 and 60B is equal to or less than the length Lmv of the mover 20.
  • the motor driving devices 40 and 40B have the movable element 70 straddling the stators 60 and 60B. Even in such a case, it is only necessary to supply an in-phase current.
  • the stator 60, 60B and the mover 70 are linear motors 2 in which the stator 70 and the mover 70 move relative to each other.
  • the distance between the stators D1 and D2 between the adjacent stators that are arranged apart from each other is equal to or less than the length Lmv of the mover, and the poles of the mover are configured by the coils 71L and 70R.
  • Current control means for controlling the current supplied to the coil based on the distances D1 and D2, and when the mover moves from the stator to the adjacent stator, the propulsive force of the mover is lost. Based on current control means so that it does not occur By controlling the phase of the current supplied to the coil, that can speed control, it is possible to provide a distributed arrangement linear motor and a control method for a distributed linear motor suitable for distributed stator.
  • the poles of the stators 60 and 60B are constituted by a driving permanent magnet 62, provided on the mover 70 on the coils 71L and 70R side, and the position is calculated by detecting the driving permanent magnet 62.
  • the motor driving devices 40 and 40B pass in-phase currents, but the mover 70 is connected to the stator 60.
  • 60B for example, the position detection device 30R in front of the moving direction of the mover 70 detects that it has straddled the stators 60, 60B, and is supplied from the motor drive devices 40, 40B. The timing for changing the phase of the current can be measured.
  • the inter-stator distance calculating means for calculating the inter-stator distances D1 and D2 based on the information of the position detection device 30 instead of measuring the distance between the stators. You may prepare. For example, based on information from the position detection device 30, the host controller 50 calculates the speed of the movers 20, 70 and the passing time in which the moving direction heads of the movers 20, 70 pass between the stators. The distance between the stators is calculated from the speed of the movers 20 and 70 and the passage time.
  • the motor driving devices 40, 40B, and 40C may calculate the phase or the distance between the stators.
  • the motor drive devices 40, 40B, and 40C have a CPU or the like, and calculate the distance between the stators, or calculate the phase of the current supplied to the coils based on the distance between the stators.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • Each of the embodiments described above is an exemplification, and any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and has the same operational effects can be used. It is included in the technical scope of the present invention.

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Abstract

　固定子の分散配置に適した分散配置リニアモータおよび分散配置リニアモータの制御方法を提供する。　固定子１０、１０Ｂと可動子２０とが互いに相対運動するリニアモータ１であって、固定子と可動子とは、互いに磁気的に作用をする複数の種類の極（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）（２２ａ、２２ｂ）と、複数の種類の極が種類の順に相対運動の方向に周期的に配列された周期構造とを各々有し、固定子は、相対運動の方向に複数離れて配列され、隣り合う固定子の固定子間距離Ｄ１、Ｄ２が、可動子の長さＬｍｖ以下であり、固定子の極がコイル１１により構成され、隣り合う固定子の固定子間距離に基づき、コイルに供給する電流を制御するする電流制御手段と、を備える。

Description

分散配置リニアモータおよび分散配置リニアモータの制御方法
　本発明は、搬送装置の台車の駆動などに用いられるリニアモータに関し、特に、リニアモータの固定子が分散されて配置された分散配置リニアモータ、およびそのリニアモータを制御する分散配置リニアモータの制御方法に関する。
　部品やワーク等の搬送等に使用されるリニアモータは、１つの固定子上を可動子が移動する構造が一般的である。しかし、搬送路が長くなると、設備コストが高くなる等の問題が生じるため、固定子を分散させて配置する方法が提案されている。このような分散配置（非連続配置）された固定子において、例えば、特許文献１には、二次側台車の位置と加速度との関係を把握し、オープンループで駆動する地上一次側分散配置方式を採用しても速度むらが生じないようなリニアモータの速度変動低減方法が開示されている。
特開２００４－８０８８１号公報
　ところで、分散配置された固定子においては、１つの固定子上において１つの可動子を制御する場合と異なり、複数の固定子や複数の可動子の互いの関連性等を考慮する必要があるので、制御の仕方も多様となる。
　しかしながら、特許文献１の技術は、主に加速度が変化している時の運転における速度むらをなくすためのリニアモータの速度変動低減方法である。特に、可動子が固定子から一旦離れて、再び次の固定子に移動する場合の制御方法である。
　そのため、可動子が固定子間を跨ぐ場合等、固定子の分散配置を十分考慮したリニアモータとは言えない。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、固定子の分散配置に適した分散配置リニアモータおよび分散配置リニアモータの制御方法を提供することを課題とする。
　上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、固定子と可動子とが互いに相対運動するリニアモータであって、前記固定子と前記可動子とは、互いに磁気的に作用をする複数の種類の極と、前記複数の種類の極が前記種類の順に前記相対運動の方向に周期的に配列された周期構造とを各々有し、前記固定子は、前記相対運動の方向に複数離れて配列され、隣り合う前記固定子の固定子間距離が、前記可動子の長さ以下であり、前記固定子の極または前記可動子の極が、コイルにより構成され、前記コイルに供給する電流を、前記固定子間距離に基づき制御する電流制御手段と、を備えたことを特徴とする。
　また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の分散配置リニアモータにおいて、前記電流制御手段が、前記コイルに供給する電流の位相を、前記固定子間距離に基づき算出することを特徴とする。
　また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の分散配置リニアモータにおいて、前記固定子間距離が、隣り合う前記固定子の極同士の最小距離であり、前記可動子の長さが、前記可動子の極同士の最大距離であることを特徴とする。
　また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の分散配置リニアモータにおいて、前記固定子の極および前記可動子の極のいずれか一方が、駆動用の永久磁石により構成され、前記コイル側の前記固定子または前記可動子に設けられ、かつ、前記駆動用の永久磁石を検出して位置を算出するための位置検出装置を更に備えたことを特徴とする。
　また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分散配置リニアモータにおいて、前記位置検出装置の情報に基づき、前記固定子間距離を算出する固定子間距離算出手段を更に備えたことを特徴とする。
　また、請求項６に記載の発明は、固定子と可動子とが互いに相対運動するリニアモータにおいて、前記固定子と前記可動子とは、互いに磁気的に作用をする複数の種類の極と、前記複数の種類の極が前記種類の順に前記相対運動の方向に周期的に配列された周期構造とを各々有し、前記固定子は、前記相対運動の方向に複数離れて配列され、隣り合う前記固定子の固定子間距離が、前記可動子の長さ以下であり、前記固定子の極または前記可動子の極が、コイルにより構成された分散配置リニアモータであって、前記コイルに供給する電流を、前記固定子間距離に基づき制御することを特徴とする。
　本発明によれば、固定子と可動子とが互いに相対運動するリニアモータであって、固定子と可動子とは、互いに磁気的に作用をする複数の種類の極と、複数の種類の極が種類の順に相対運動の方向に周期的に配列された周期構造とを各々有し、固定子は、相対運動の方向に複数離れて配列され、隣り合う固定子の固定子間距離が、可動子の長さ以下であり、固定子の極または可動子の極がコイルにより構成され、隣り合う固定子の固定子間距離に基づき、コイルに供給する電流を制御する電流制御手段と、を備えたことにより、可動子が固定子から隣の固定子に移動する際、可動子の推進力に損失が生じないように、電流制御手段に基づき、コイルに供給する電流を制御して、速度制御ができるという、固定子の分散配置に適した分散配置リニアモータおよび分散配置リニアモータの制御方法を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る分散配置リニアモータの駆動システムの概略構成の一例を示すブロック図である。 図１の分散配置リニアモータの固定子および可動子の一例を模式的に示す斜視図である。 図１における固定子の配列の一例を示す平面図である。 図１に分散配置リニアモータの駆動システムにおいて、固定子間を詳細に示す模式図である。 図１のモータ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図５の磁気センサにおいて、二組のフルブリッジ構成の磁気センサを示す図（図中（Ａ）は磁気センサの強磁性薄膜金属の形状を示す平面図、図中（Ｂ）は等価回路図）である。 図５の磁気センサから出力される正弦波状信号および余弦波状信号を示すグラフである。 図１における固定子および可動子の極の周期構造を示す模式図である。 図１のブロック図において、信号の流れを示す模式図である。 （Ａ）から（Ｅ）は、図１における位置情報切替器の動作のパターンの一例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る分散配置リニアモータの固定子および可動子の一例を模式的に示す斜視図である。 図１１における固定子の極の周期構造を示す模式図である。
　以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
　（第１実施形態）
　まず、本発明の第１実施形態に係る分散配置リニアモータの駆動システムの概略構成および機能について、図に基づき説明する。
　図１は、本実施形態に係る分散配置リニアモータの駆動システムの概略構成を示すブロック図である。図２は、図１の分散配置リニアモータの固定子と可動子とを示す斜視図である。図３は、図１の固定子の配列を示す平面図である。図４は、図１に分散配置リニアモータの駆動システムにおいて、固定子間を詳細に示す模式図である。図５は図１のモータ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
　図１に示すように、分散配置リニアモータの駆動システムは、部品やワーク等を搬送する分散配置リニアモータ１と、分散配置リニアモータ１を制御する複数個のモータ駆動装置４０、４０Ｂ、４０Ｃと、複数個のモータ駆動装置（ドライバ）４０、４０Ｂ、４０Ｃを制御する上位コントローラ５０と、を備えている。
　分散配置リニアモータ１は、磁気的な作用により互いに相対運動する固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃおよび可動子２０と、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃに対する可動子２０の相対的な位置を検出する複数個の位置検出装置３０と、複数個の位置検出装置３０からの信号を切り替える位置情報切替器３５と、を有する。そして、分散配置リニアモータ１は、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃが、搬送方向に所定の間隔で離れて配列されている。
　上位コントローラ５０と各々のモータ駆動装置４０とは、制御ライン５１により接続されている。モータ駆動装置４０と位置情報切替器３５とは、エンコーダケーブル５２により接続されている。位置情報切替器３５と、同じ固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃに設置された位置検出装置３０とは、エンコーダケーブル５２により接続されている。モータ駆動装置４０と固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃとは、動力ケーブル５３により接続されている。
　なお、可動子２０は、図示しない案内装置により、所定の軌道を案内され、また、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃと可動子２０とのギャップが維持される。
　図２や図４に示すように、固定子１０、１０Ｂは、３相交流電流が供給され可動子２０と磁気的に作用をするコイル１１と、コイル１１が巻かれた突極１２と、を有する。コイル１１は、Ｕ相用のコイル１１ａ、Ｖ相用のコイル１１ｂ、および、Ｗ相用のコイル１１ｃの３種類がある。突極１２は、コイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対応してＵ相用の突極１２ａと、Ｖ相用の突極１２ｂ、Ｗ相用の突極１２ｃの３種類がある。これらが、コイル１１に電流を流すことにより可動子２０側に生じる極の一例で、このように固定子の極が、コイル１１により構成される一例である。そして、これらコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび突極１２ａ、１２ｂ、１２ｃが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に、固定子１０、１０Ｂと可動子２０の相対運動の方向に周期的に配列された周期構造が形成される。すなわち、相対運動の方向の一例である固定子１０、１０Ｂの長手方向にコイル１１および突極１２はＵ相・Ｖ相・Ｗ相の周期構造を形成している。
　なお、突極１２を含む固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃの電磁石のコア部は、珪素鋼などの磁気ヒステリシス損失の少ない磁性材料からなり、図２に示したように、コア部は、固定子１０、１０Ｂの幅方向に延びて可動子２０の対向する側に突出した突極１２を形成し、この突極１２が固定子１０、１０Ｂの長手方向に櫛歯状に並んでいる。
　図３に示すように、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃは、ある間隔（固定子間距離）を開けて、相対運動の方向の一例である固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃの長手方向に固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃ等の順に離れて配列されている。ここで、固定子間距離の一例として、図４に示すように、隣り合う固定子１０、１０Ｂの同じ種類の極同士の最小距離Ｄ１や隣り合う固定子１０、１０Ｂの極同士の最小距離Ｄ２が挙げられる。
　次に、可動子２０は、図２に示したように、部品やワーク等を載せるテーブル２１と、テーブル２１の下面に設置された駆動用の永久磁石２２と、を有し、部品やワーク等のキャリアとして機能する。
　永久磁石２２は、図４に示すように、固定子１０、１０Ｂに対向する側の極がＮ極であるＮ極磁石２２ａと、Ｓ極であるＳ極磁石２２ｂとを有する。そして、Ｎ極、Ｓ極の順に、Ｎ極磁石２２ａとＳ極磁石２２ｂとが交互に、固定子１０、１０Ｂと可動子２０の相対運動の方向に周期的に配列された周期構造が形成される。すなわち、可動子２０は、相対運動の方向の一例である固定子１０の長手方向にＮ極・Ｓ極の周期構造を有している。また、可動子の長さは、例えば、可動子２０の極同士の最大距離Ｌｍｖである。
　そして、固定子１０の各コイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃに流された３相交流の電流の向きや強さに応じて移動磁界が発生し、突極１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、Ｎ極磁石２２ａおよびＳ極磁石２２ｂとが磁気的に作用して、固定子１０の長手方向に固定子１０と可動子２０の相対運動が生じる。すなわち、固定子１０と可動子２０とは、互いに磁気的に作用をし、可動子２０は、固定子１０の長手方向に相対運動する。
　位置検出装置３０（３０Ｌ、３０Ｒ）は、図４に示すように、磁気を検出する磁気センサ３１と、磁気センサ３１からの信号を、位置を特定して検出するための信号に変換する位置検出回路３２と、を有する。ここで、磁気センサ３１は、固定子１０に設置された位置検出装置３０において、可動子２０に対向する側の中心部分にある。
　位置検出装置３０は、図１や図３等に示したように、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃの長手方向の両端にある突極１２の外側に配列され、かつ、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃの幅方向の中央に配置されている。そして、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃの可動子２０に対向する側に磁気センサ３１が面するように設置されている。位置検出装置３０の設置位置は、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃの長手方向に離れて設けられ、コイル１１の影響を受けにくいところならばよい。また、図４に示したように、固定子１０の位置検出装置３０Ｒは、図中右端の突極１２ｃの外側に、固定子１０Ｂの位置検出装置３０Ｌは、図中左端の突極１２ａの外側に、設置されている。
　そして、磁気センサ３１は、固定子１０および可動子２０の相対運動の方向に延びた永久磁石２２による磁界を検出する。磁気センサ３１は、固定子１０および可動子２０が相対運動することによる磁界の変化を検出する。特に、磁気センサ３１は、磁界の方向を検出するセンサである。位置検出装置３０間の距離Ｄｓ、すなわち磁気センサ間の距離Ｄｓが、可動子２０の長さＬｍｖ以下である。つまり、これが、第１の磁気センサ３１と第２の磁気センサ３１との距離が、可動子２０における極同士の最大距離以下である一例である。
　次に、位置情報切替器３５は、図１や図５に示したように、複数の位置検出装置３０からの入力信号が複数あると、そのうち１つを選択して、モータ駆動装置４０に対して出力する。例えば、位置情報切替器３５は、最新に入力した入力信号を出力する。また、位置情報切替器３５は、入力信号が１つの場合は、そのまま出力し、入力信号がない場合は、出力をしない。
　次に、モータ駆動装置４０は、図５に示すように、センサ等の情報に基づきリニアモータの固定子１０に流す電流を制御する制御器４１と、制御器４１に基づき電源４５から電力を変換する電力変換器４２と、電力変換器４２が固定子１０に流している電力を検出する電流センサ４３と、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃ間の距離の情報を入力する入力手段（図示せず）を有する。なお、モータ駆動装置４０Ｂ、４０Ｃも同様の構成である。
　制御器４１は、電流センサ４３と、制御ライン５１により上位コントローラ５０と、エンコーダケーブル５２により位置情報切替器３５と接続されている。
　そして、制御器４１は、上位コントローラ５０からの指令値どおりに可動子２０が移動するように、ＰＷＭインバータ(PWM:Pulse Width Modulation)等の電力変換器４２を制御し、最終的には固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃのコイル１１に供給する電流を制御する。制御器４１の制御系は、位置制御を行う位置制御ループと、速度制御を行う速度制御ループと、電流制御を行う電流制御ループ等と、から構成される。そして、制御器４１は、コイル１１に供給する電流を、固定子間距離に基づき制御する電流制御手段の一例として機能する。なお、制御器４１は、固定子間距離に関する情報や、固定子間距離に基づく電流の位相に関する情報を、上位コントローラ５０から得る。
　モータ駆動装置４０は、図１や図４に示したように、上位コントローラ５０からの指令値により制御され、上位コントローラ５０の指令値どおりの位置に達するまで、位置検出装置３０からの情報に基づき、固定子１０のコイル１１に電流を供給する。
　上位コントローラ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等を有し、位置指令に関する情報若しくは速度指令に関する情報を、予め設定してある作業の手順に従い、各モータ駆動装置４０、４０Ｂ、４０Ｃに指令値を出力する。また、上位コントローラ５０は、各モータ駆動装置４０、４０Ｂ、４０Ｃを通してコイル１１に供給する電流の位相を、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃ間の固定子間距離、例えば、図４に示すように、隣り合う固定子１０、１０Ｂの同じ種類の極同士の最小距離Ｄ１や隣り合う固定子１０、１０Ｂの極同士の最小距離Ｄ２に基づき算出する。そして、各モータ駆動装置４０、４０Ｂ、４０Ｃを制御する際、位相差の情報を付加して、各モータ駆動装置４０、４０Ｂ、４０Ｃに位置指令に関する情報若しくは速度指令に関する情報を出力する。このように、上位コントローラ５０は、電流制御手段の一例として、コイル１１に供給する電流の位相を、固定子間距離Ｄ１、Ｄ２に基づき算出する。
　なお、リニアモータ１は、可動子または固定子の一方として、Ｎ極およびＳ極の磁極が交互に並べられた１つの軸線方向と直交する方向の両端面にＮ極およびＳ極の磁極が着磁される複数個の永久磁石が、軸線方向に並べられる界磁マグネットを有し、可動子または固定子の他方として、界磁マグネットにすきまを介して対向する複数のコイルを有するフラットタイプリニアモータの一例である。
　次に、固定子１０、１０Ｂの配列関係等を図４に基づき詳細に説明する。
　図４に示すように、固定子１０、１０Ｂの突極１２は、コイルピッチＣｐの１周期の長さで、突極１２ａ、１２ｂ、１２ｃの順に配列されている。固定子１０、１０Ｂの周期構造における１周期の長さの一例であるコイルピッチＣｐは、ＵＶＷ相のうち、同じ相の突極同士の最小距離である。例えば、Ｕ相用の突極１２ａと次のＵ相用の突極１２ａとの距離である。なお、図４では、突極１２の中心部分を基準に距離を描いている。ここで、固定子１０、１０Ｂや可動子２０における距離や長さの測り方は、突極１２や永久磁石２２の極の種類を考慮しない周期構造における同じ位相のところを結んで測ればよい。例えば、突極１２の中心の他、突極１２の一方側の角を結んだ距離や長さでもよい。
　隣り合う固定子１０、１０Ｂの同じ種類の極同士の最小距離Ｄ１の一例は、固定子１０において、最も固定子１０Ｂ側にあるＵ相の突極１２ａと、固定子１０Ｂにおいて、最も固定子１０側にあるＵ相の突極１２ａとを結んだ距離である。このように、距離Ｄ１が可動子２０の長さＬｍｖ以下であると、可動子２０が、固定子１０と固定子１０Ｂとに跨いだ状態が可能であり、固定子１０、１０Ｂの極のいずれかと、可動子２０の極いずれかと、が常に対向している状態になる。さらに、固定子１０、１０Ｂの極の組であるＵＶＷ相の極１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、可動子２０の極いずれかと、が常に対向している状態になる。このように最小距離Ｄ１と長さＬｍｖとの関係が、隣り合う固定子１０、１０Ｂの固定子間距離Ｄ１が可動子２０の長さＬｍｖ以下である一例である。
　また、図４に示すように、隣り合う固定子１０、１０Ｂの極同士の最小距離Ｄ２の一例は、固定子１０において、最も固定子１０Ｂ側にあるＷ相の突極１２ｃと、固定子１０Ｂにおいて、最も固定子１０側にあるＵ相の突極１２ａとを結んだ距離である。この距離Ｄ２は、可動子２０の長さＬｍｖ以下である。ここで、可動子２０の長さＬｍｖは、図４に示すように、可動子２０の相対運動方向の両端にある永久磁石２２同士を結んだ距離である。すなわち、可動子２０の極同士の最大距離の一例である。
　このように、距離Ｄ２が可動子２０の長さＬｍｖ以下であると、可動子２０が、固定子１０と固定子１０Ｂとに跨いだ状態が可能であり、固定子１０、１０Ｂの極のいずれかと、可動子２０の極いずれかと、が常に対向している状態になる。このように最小距離Ｄ２と長さＬｍｖとの関係が、隣り合う固定子１０、１０Ｂの固定子間距離Ｄ２が可動子２０の長さＬｍｖ以下である一例である。
　次に、固定子１０のコイル１１と、固定子１０Ｂのコイル１１と、供給する電流の位相について説明する。
　図４に示すように、隣接する固定子１０、１０Ｂ間の距離Ｄ１と、コイルピッチＣｐの自然数倍の差の距離λは、
　λ＝Ｄ１－Ｃｐ×自然数　（λ＜Ｃｐ）・・・（１）
である。このとき、固定子１０のコイル１１に流す電流と、固定子１０Ｂのコイル１１に流す電流との位相差ψは、
　ψ＝２π・λ／Ｃｐ　・・・（２）
となる。固定子１０のコイル１１に流す電流の波形をｃｏｓ(ωｔ)とすると、固定子１０Ｂのコイル１１に流す電流の波形は、ｃｏｓ(ωｔ＋ψ)となる。
　なお、隣接する固定子１０、１０Ｂ間の距離Ｄ２を用いる場合、図８に示すように、距離Ｄ２に、Ｕ相の極１２ａとＷ相の極１２ｃとの距離、すなわち、コイルピッチＣｐの２／３を加えればよい。距離Ｄ１と距離Ｄ２との関係式は、
　Ｄ１＝Ｄ２＋２／３・Ｃｐ　・・・（３）
となる。
　また各Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流に対して、位相差ψを設ける。また、隣接する固定子１０、１０Ｂ間の距離Ｄ１は、上位コントローラ５０に、分散配置リニアモータの構造の設計値として、入力される。
　次に、位置検出装置３０を構成する磁気センサ３１について図に基づき説明する。
　図６は、図１の位置検出装置を構成する二組のフルブリッジ構成の磁気センサを示す図（図中（Ａ）は磁気センサの強磁性薄膜金属の形状を示す平面図、図中（Ｂ）は等価回路図）である。
　位置検出装置３０の磁気センサ３１は、Ｓｉ若しくはガラス基板と、その上に形成されたＮｉ，Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子を有する。磁気センサは、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ(Anisotropic-Magnetro-Resistance)センサ（異方性磁気抵抗素子）と呼ばれる。
　図６に示したように、位置検出装置３０の磁気センサは、運動の方向を知るために、二組のフルブリッジ構成のエレメントを、互いに４５°傾くように１つの基板上に形成されている。二組のフルブリッジ回路によって得られた出力ＶoutＡとＶoutＢは、図７に示されるように、互いに９０°の位相差を持つ余弦波および正弦波となる。磁石２２ａ、２２ｂが相対運動方向に交互に配列されているため、位置検出装置３０の出力が、余弦波および正弦波となる。このように位置検出装置３０は、可動子２０の駆動用の永久磁石２２の周期構造に基づき、相対運動によって周期的に生ずる磁界の方向の変化を、９０°の位相差を持つ正弦波状信号および余弦波状信号として出力する。
　磁気センサの出力信号は位置検出回路３２に取り込まれ、９０°位相が異なる正弦波状信号および余弦波状信号にディジタル的な内挿処理を加えて高分解能の位相角データに変換される。
　そして、位置検出回路３２は、この位相角データからＡ相エンコーダパルス信号（正弦波状信号に対応）およびＢ相エンコーダパルス信号（余弦波状信号に対応）を生成し、１周期に１度のＺ相パルス信号を生成する。これらＡ相エンコーダパルス信号、Ｂ相エンコーダパルス信号およびＺ相パルス信号の位置信号が、位置情報切替器３５に入力される。図５に示したように、モータ駆動装置４０は、これらＡ相エンコーダパルス信号、Ｂ相エンコーダパルス信号およびＺ相パルス信号の位置信号に基づいて、電力変換器４２を制御する。
　次に、固定子１０、１０Ｂの間隔が、コイルピッチＣｐの自然数倍の場合を説明する。
　図８は、固定子１０、１０Ｂおよび可動子２０の極の周期構造を示す模式図である。
　図８に示すように、この距離Ｄ１が、コイルピッチＣｐの自然数倍になるように、固定子１０、１０Ｂ、同士の間隔がとられ、固定子１０、１０Ｂが離れて配列されている。また、別の見方をすると、固定子１０の周期構造の位相と固定子１０Ｂ周期構造の位相とが互いに一致している。すなわち、固定子１０のＵＶＷ相の周期構造を、図４中破線で示すように固定子１０Ｂ側に仮想的に延長させて、この延長上に固定子１０Ｂの周期構造が重なるように、固定子１０が配置されている。
　なお、固定子１０の周期構造の位相と固定子１０Ｂの周期構造の位相とが互いに一致していること等を言い換えると、固定子１０から固定子１０Ｂまで連続して、コイル１１や突極１２の周期構造を有して続いた１つの固定子において、距離Ｄ２の部分のコイル１１や突極１２を省いたことに相当する。但し、距離Ｄ２の両端部分のコイル１１や突極１２を除く。また、図８の場合、距離Ｄ１は、コイルピッチＣｐの２以上の自然数倍である。また、固定子１０における固定子１０側の端にあるＶ、Ｗ相の突極１２ｂ、１２ｃがなく、Ｕ相の突極１２ａが最も固定子１０側にある場合を想定すると、距離Ｄ１は、コイルピッチＣｐの１以上の自然数倍である。
　このように固定子１０、１０Ｂを配置すると、すなわち、λ＝０になるように、固定子１０、１０Ｂを配置すると、上位コントローラ５０は、モータ駆動装置４０、４０Ｂに同相の電流が流れるように、指令値を出力する。
　次に、可動子２０が、固定子１０から、固定子１０Ｂを通過して、固定子１０Ｃで停止するパターンについて図９および図１０に基づき、説明する。
　まず図９に示すように、上位コントローラ５０が、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃのモータ駆動装置４０に指令値を出力する。このとき、上位コントローラ５０は、固定子１０、１０Ｂ間の距離に基づき、固定子１０のコイルと固定子１０Ｂのコイルとに位相差ψがある電流を供給し、固定子１０Ｂ、１０Ｃ間の距離に基づき、固定子１０のコイルと固定子１０Ｂのコイルとに位相差ψがある電流を供給するための指令値を出力する。そして、固定子１０の位置情報切替器３５から信号が来ているので、固定子１０のモータ駆動装置４０が、固定子１０に電流を供給する。
　図１０（Ａ）に示すような状態から、図１０（Ｂ）に示すような状態になると、固定子１０Ｂの位置検出装置３０Ｌが信号を出力し始め、この信号を位置情報切替器３５がモータ駆動装置４０Ｂに出力する。可動子２０は、固定子１０からの推進力と、固定子１０Ｂから推進力とを得るが、上位コントローラ５０が、固定子１０、１０Ｂ間の距離に基づいた位相差でモータ駆動装置４０、４０Ｂが電流を供給できるように、モータ駆動装置４０、４０Ｂを制御している。
　そして、図１０（Ｃ）に示すような状態になると、固定子１０Ｂの位置検出装置３０Ｒが信号を出力し始め、この信号に、位置情報切替器３５が出力信号を切り替える。ここで、固定子１０上の原点は、図１０（Ｂ）に示すような状態での位置検出装置３０Ｌでも、図１０（Ｃ）に示すような状態での位置検出装置３０Ｒでもよい。これら原点により、可動子２０の位置を途中で補正してもよいが、次の固定子１０Ｃ上で、最終的に位置の補正をしてもよい。
　そして、図１０（Ｄ）に示すような状態になると、固定子１０Ｃの位置検出装置３０Ｌが信号を出力し始め、この信号を位置情報切替器３５がモータ駆動装置４０Ｃに出力する。可動子２０は、固定子１０Ｂからの推進力と、固定子１０Ｃから推進力とを得るが、上位コントローラ５０が、固定子１０Ｂ、１０Ｃ間の距離に基づいた位相差でモータ駆動装置４０Ｂ、４０Ｃが電流を供給できるように、モータ駆動装置４０Ｂ、４０Ｃを制御している。
　そして、図１０（Ｄ）の状態を経由して、図１０（Ｅ）に示すような目標位置に達する。
　本実施形態によれば、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃと可動子２０とが互いに相対運動するリニアモータ１であって、固定子と可動子とは、互いに磁気的に作用をする複数の種類の極（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）（２２ａ、２２ｂ）と、複数の種類の極が種類の順に相対運動の方向に周期的に配列された周期構造とを各々有し、固定子は、相対運動の方向に複数離れて配列され、隣り合う固定子の固定子間距離Ｄ１、Ｄ２が、可動子の長さＬｍｖ以下であり、固定子の極がコイル１１により構成され、隣り合う固定子の固定子間距離Ｄ１、Ｄ２に基づき、コイルに供給する電流を制御する電流制御手段と、を備えたことにより、可動子が固定子から隣の固定子に移動する際、可動子の推進力に損失が生じないように、電流制御手段に基づき、コイルに供給する電流を制御して、速度制御ができるという、固定子の分散配置に適した分散配置リニアモータおよび分散配置リニアモータの制御方法を提供することができる。
　また、本実施形態のリニアモータ１は、固定子１０、１０Ｂ間の距離が固定子１０の周期構造の位相と固定子１０Ｂの周期構造の位相とが互いに一致させるように、または、距離Ｄ１が、コイルピッチＣｐの自然数倍にならない場合でも、固定子の極と可動子の極とが可動子の推進力に損失が生じないようにできるため、固定子１０、１０Ｂの配置の設計の自由度が増加する。
　また、本実施形態のリニアモータ１は、隣り合う固定子の固定子間距離Ｄ１、Ｄ２が、可動子の長さＬｍｖ以下であり、可動子２０が固定子間を跨いだ状態で、各固定子からの推進力が干渉しないようにできるため、可動子２０はスムーズに移動できる。特に、固定子間距離が、隣り合う固定子の極同士の最小距離Ｄ１、Ｄ２であり、可動子２０の長さが、可動子の極同士の最大距離Ｌｍｖである場合、固定子１０、１０Ｂの極のいずれかと、可動子２０の極いずれかと、が常に対向している状態になる。
　また、上位コントローラ５０が、電流制御手段として、コイル１１に供給する電流の位相を、固定子間距離Ｄ１、Ｄ２に基づき算出する場合、可動子２０の推進力に損失が生じないように、コイル１１に供給する電流を制御して、速度制御ができる。
　また、可動子２０の極が、駆動用の永久磁石２２により構成され、コイル１１側の固定子１０に設けられ、かつ、駆動用の永久磁石２２を検出して位置を算出するための位置検出装置３０を更に備えた場合、位置検出装置３０により、コイル１１に流す電流の位相を変える場合のタイミングを計ることができる。
　さらに、可動子２０に配列された永久磁石２２を、位置検出装置３０が検出し、２つの位置検出装置３０が、相対運動方向に可動子２０の長さ以下に配置されていると、各固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃ等における基準位置を定めることができ、しかも、いずれかの位置検出装置３０が可動子２０を常に検出できる。したがって、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃ等ごとに、原点用のマークと原点検出用のセンサとが不要となり、より簡易な構成により正確に位置制御ができる。このように原点用のマークと原点検出用のセンサの分の部品の数が減り、また、これらを設置する手間が省ける。さらに、可動子２０の状況に応じて原点を定めることができ、指令値に対して誤差があった場合に補正するので精度の高い搬送システムを実現することができる。
　また、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃごとにモータ駆動装置４０、４０Ｂ、４０Ｃを配置し、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃを各々独立に動かすことができるので、動きの自由度の高い搬送システムを形成させることができる。様々な移動パターンを実現でき、作業の手順に合わせ、可動子２０を柔軟に制御できる。
　また、可動子２０が有する極の周期構造に基づき、相対運動によって周期的変化し生ずる磁界の方向を、９０°の位相差を持つ正弦波状信号および余弦波状信号として出力し、これら正弦波状信号および余弦波状信号に基づいて、可動子２０の位置を検出することにより、各固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃや可動子２０に設置するリニアスケールが不要になり、固定子１０、１０Ｂ、１０Ｃが分散配置されたリニアモータをより簡易な構成にすることができる。また、位置制御を正確に行うためにリニアスケールを精度よく設置する必要があったが、リニアスケールを設置する手間が省くことができる。
　さらに、固定子１０側に位置検出装置３０が設置され、可動子２０にはエンコーダケーブル５２を設ける必要がなく、エンコーダケーブル５２を引き回したり、エンコーダケーブル５２同士が絡まったりすることがないため、可動子２０が複数ある搬送システムでは、特に有効である。また、可動子２０に駆動用の永久磁石２２が設置され、可動子２０が動力ケーブルを有する必要がないため、完全にケーブルレスの可動子２０にすることでき、可動子２０が複数ある搬送システムでは特に有効である。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態に係る分散配置リニアモータの駆動システムについて説明する。まず、第２実施形態に係る分散配置リニアモータの駆動システムの概略構成について、図を用いて説明する。なお、前記第１実施形態と同一または対応する部分には、同一の符号を用いて異なる構成および作用のみを説明する。その他の実施形態および変形例も同様とする。
　図１１は、本発明の第２実施形態に係る分散配置リニアモータの固定子および可動子の一例を模式的に示す斜視図である。図１２は、図１１における固定子の極の周期構造を示す模式図である。
　図１１に示すように、第１実施形態のリニアモータと異なり、固定子に駆動用の永久磁石が配列され、可動子に３相用のコイルや位置検出装置等が設けられている。
　分散配置リニアモータの駆動システムは、図１２に示すように、部品やワーク等を搬送する分散配置リニアモータ２と、分散配置リニアモータ２を制御する複数個のモータ駆動装置４０、４０Ｂと、複数個のモータ駆動装置４０、４０Ｂを制御する上位コントローラ５０と、を備えている。
　分散配置リニアモータ２は、磁気的な作用により互いに相対運動する複数の固定子６０、６０Ｂおよび可動子７０等を有する。分散配置リニアモータ２において、複数の固定子６０、６０Ｂが、搬送方向に所定の間隔で離れて配列されている。
　第１実施形態とは異なり、図１２に示すように、可動子７０のコイル７１Ｌ、７１Ｒは、モータ駆動装置４０の制御を受けるコイル７１Ｌと、モータ駆動装置４０Ｂの制御を受けるコイル７１Ｒとに２分割される。すなわち、固定子６０と対向するコイル７１Ｌの部分を含む領域と、固定子６０Ｂと対向するコイル７１Ｒの部分を含む領域とに、コイル７１Ｌ、７１Ｒが、ＵＶＷ相を組として２分割される。
　また、第１実施形態とは異なり、可動子７０が位置検出装置３０（３０Ｌ、３０Ｒ）を有している。そして、可動子７０とモータ駆動装置４０、４０Ｂとが、動力ケーブルにより接続されている。可動子７０の位置検出装置３０Ｌ、３０Ｒと位置情報切替器（図示せず）とが、位置情報切替器とモータ駆動装置４０、４０Ｂとが、エンコーダケーブルにより接続されている。各々のモータ駆動装置４０、４０Ｂと上位コントローラ５０とが、制御ラインにより接続されている。
　さらに、磁気センサを有する位置検出装置３０Ｌ、３０Ｒは、図１１や図１２に示すように、可動子７０の長手方向の両端にある突極７２の外側に配列されている。そして、可動子７０の固定子６０に対向する側に位置検出装置３０Ｌ、３０Ｒの磁気センサが面するように設置されている。位置検出装置３０Ｌ、３０Ｒの設置位置は、可動子７０の長手方向に離れて設けられ、コイル７１Ｌ、７１Ｒの影響を受けにくいところならばよい。
　次に、固定子６０、６０Ｂや可動子７０について詳細に説明する。
　まず、図１１に示したように、固定子６０、６０Ｂは、ベース６１と、ベース６１の上面に設置された永久磁石６２と、を各々有する。永久磁石６２は、図１１や図１２に示すように、可動子７０に対向する側の極がＮ極であるＮ極磁石６２ａと、Ｓ極であるＳ極磁石６２ｂとを有し、可動子７０に磁気的に作用をする。これらＮ極、Ｓ極が、永久磁石６２により可動子７０側に生じる極の一例である。そして、Ｎ極、Ｓ極の順に、Ｎ極磁石６２ａとＳ極磁石６２ｂとが交互に、固定子６０、６０Ｂと可動子７０の相対運動の方向に周期的に配列された周期構造が形成される。すなわち、固定子６０、６０Ｂは、相対運動の方向の一例である固定子６０の長手方向にＮ極・Ｓ極の周期構造を各々有している。
　次に、図１１や図１２に示すように、可動子７０は、３相交流電流が供給されるコイル７１Ｌ、７０Ｒと、コイル７１Ｌ、７０Ｒが巻かれた突極７２と、を有する。コイル７１Ｌ、７０Ｒは、Ｕ相用のコイル７１ａ、Ｖ相用のコイル７１ｂ、および、Ｗ相用のコイル７１ｃの３種類がある。突極７２は、コイル７１ａ、７１ｂ、７１ｃに対応してＵ相用の突極７２ａと、Ｖ相用の突極７２ｂ、Ｗ相用の突極７２ｃの３種類がある。これらコイル７１ａ、７１ｂ、７１ｃおよび突極７２ａ、７２ｂ、７２ｃが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に、固定子６０Ａ１、６０Ａ２と可動子７０Ａの相対運動の方向に周期的に配列された周期構造が形成される。
　また、図１２に示すように、コイル７１Ｌ、７０Ｒは、モータ駆動装置４０から電流が供給される位置検出装置３０Ｌ（図中左）側のコイル７１ａ、７１ｂ、７１ｃと、モータ駆動装置４０Ｂから電流が供給される位置検出装置３０Ｒ（図中右）側のコイル７１ａ、７１ｂ、７１ｃと、に２分割される。
　可動子７０の各コイル７１ａ、７１ｂ、７１ｃに流された３相交流の電流の向きや強さに応じて移動磁界が発生し、各コイル７１ａ、７１ｂ、７１ｃに対応した突極７２と、Ｎ極磁石６２ａおよびＳ極磁石６２ｂとが磁気的に作用して、固定子６０、６０Ｂの長手方向に固定子６０、６０Ｂと可動子７０の相対運動が生じる。すなわち、固定子６０、６０Ｂと可動子７０とは、互いに磁気的に作用をし、可動子７０は、固定子６０、６０Ｂの長手方向に相対運動する。
　例えば、可動子７０が、固定子６０上を相対運動して移動している間は、モータ駆動装置４０、４０Ｂは同相の電流を供給する。次に、図１２に示すように、可動子７０の進行方向の前方にある位置検出装置３０Ｒが、固定子６０Ｂを検出し、位置検出装置３０Ｒからの情報に基づき、上位コントローラ５０が、モータ駆動装置４０、４０Ｂに流す電流の位相を変える。上位コントローラ５０は、モータ駆動装置４０、４０Ｂにおけるコイル７１Ｌ、７０Ｒに供給する電流の位相差を、固定子６０、６０Ｂ間の距離、すなわち、図１２に示すように、隣り合う固定子６０、６０Ｂの固定子間距離Ｄ１、Ｄ２に基づき算出する。そして、上位コントローラ５０は、各モータ駆動装置４０、４０Ｂを制御する際、位相差の情報を付加して、各モータ駆動装置４０、４０Ｂに位置指令に関する情報若しくは速度指令に関する情報を出力する。このように、上位コントローラ５０は、電流制御手段の一例として、コイル７１Ｌ、７０Ｒに供給する電流の位相を、固定子間距離Ｄ１、Ｄ２に基づき算出するする。また、モータ駆動装置４０、４０Ｂは、上位コントローラ５０から位相差の情報を得て、コイル７１Ｌ、７０Ｒに供給する電流を、固定子間距離Ｄ１、Ｄ２に基づき制御する電流制御手段の一例として機能する。
　次に、固定子６０、６０Ｂの配列関係等を図１２に基づき詳細に説明する。
　図１２に示すように、固定子６０の永久磁石６２は、マグネットピッチＭｐの１周期の長さで、Ｎ極磁石６２ａ、Ｓ極磁石６２ｂの順に交互に配列されている。固定子６０の周期構造における１周期の長さの一例であるマグネットピッチＭｐは、Ｎ極磁石６２ａ、Ｓ極磁石６２ｂのうち、同極同士の最小距離である。例えば、Ｎ極磁石６２ａと次のＮ極磁石６２ａとの距離である。
　隣り合う固定子６０、６０Ｂの同じ種類の極同士の最小距離Ｄ１の一例は、固定子６０において、最も固定子６０側にあるＮ極磁石６２ａと、固定子６０Ｂにおいて、最も固定子６０Ｂ側にあるＮ極磁石６２ａとを結んだ距離である。このように、距離Ｄ１が、可動子７０の長さＬｍｖ以下であると、可動子７０が、固定子６０と固定子６０Ｂとに跨いだ状態が可能であり、固定子６０、６０Ｂの極のいずれかと、可動子７０の極いずれかと、が常に対向している状態になる。このように最小距離Ｄ１と長さＬｍｖとの関係が、隣り合う固定子６０、６０Ｂの固定子間距離Ｄ２が可動子２０の長さＬｍｖ以下である一例である。
　また、図１２に示すように、隣り合う固定子６０、６０Ｂの極同士の最小距離Ｄ２の一例は、固定子６０において、最も固定子６０側にあるＳ極磁石６２ｂと、固定子６０Ｂにおいて、最も固定子６０側にあるＮ極磁石６２ａとを結んだ距離である。この距離Ｄ２は、可動子７０の長さＬｍｖ以下である。ここで、可動子７０の長さＬｍｖは、図１２に示すように、可動子７０の相対運動方向の両端にあるそれぞれの突極７２同士を結んだ距離である。すなわち、可動子７０の極同士の最大距離の一例である。
　このように、距離Ｄ２が、可動子７０の長さＬｍｖ以下であると、可動子７０が、固定子６０と固定子６０Ｂとに跨いだ状態が可能であり、固定子６０、６０Ｂの極のいずれかと、可動子７０の極いずれかと、が常に対向している状態になる。このように最小距離Ｄ２と長さＬｍｖとの関係が、隣り合う固定子６０、６０Ｂの固定子間距離Ｄ２が可動子２０の長さＬｍｖ以下である一例である。
　ここで、２つの領域に分割された可動子７０のコイル７１Ｌ、７０Ｒに流す電流の位相差ψは、
　λ＝Ｄ１－Ｍｐ×自然数　（λ＜Ｍｐ）・・・（４）
である。このとき、図１２において、位置検出装置３０Ｌ側のＵＶＷ相のコイル７１Ｌに流す電流と、位置検出装置３０Ｒ側のＵＶＷ相のコイル７１Ｒに流す電流との位相差ψは、
　ψ＝２π・λ／Ｍｐ　・・・（５）
となる。
　なお、隣接する固定子６０、６０Ｂ間の距離Ｄ２を用いる場合、図１２に示すように、距離Ｄ２に、Ｎ極磁石６２ａとＳ極磁石６２ｂとの距離、すなわち、マグネットピッチＭｐの１／２を加えればよい。距離Ｄ１と距離Ｄ２との関係式は、
　Ｄ１＝Ｄ２＋１／２・Ｍｐ　・・・（６）
となる。
　また、距離Ｄ１が、マグネットピッチＭｐの自然数倍になるように、固定子６０、６０Ｂ同士の間隔がとられ、固定子６０、６０Ｂが離れて配列されている場合、また、別の見方をすると、固定子６０の周期構造の位相と固定子６０Ｂの周期構造の位相とが互いに一致している場合には、モータ駆動装置４０、４０Ｂは、可動子７０が、固定子６０、６０Ｂを跨ぐ場合でも、同相の電流を供給すればよい。
　本実施形態によれば、固定子６０、６０Ｂと可動子７０とが互いに相対運動するリニアモータ２であって、固定子と可動子とは、互いに磁気的に作用をする複数の種類の極（６２ａ、６２ｂ）（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ）と、複数の種類の極が種類の順に相対運動の方向に周期的に配列された周期構造とを各々有し、固定子は、相対運動の方向に複数離れて配列され、隣り合う固定子の固定子間距離Ｄ１、Ｄ２が、可動子の長さＬｍｖ以下であり、可動子の極がコイル７１Ｌ、７０Ｒにより構成され、隣り合う固定子の固定子間距離Ｄ１、Ｄ２に基づき、コイルに供給する電流を制御する電流制御手段と、を備えたことにより、可動子が固定子から隣の固定子に移動する際、可動子の推進力に損失が生じないように、電流制御手段に基づき、コイルに供給する電流の位相を制御して、速度制御ができるという、固定子の分散配置に適した分散配置リニアモータおよび分散配置リニアモータの制御方法を提供することができる。
　また、固定子６０、６０Ｂの極が、駆動用の永久磁石６２により構成され、コイル７１Ｌ、７０Ｒ側の可動子７０に設けられ、かつ、駆動用の永久磁石６２を検出して位置を算出するための位置検出装置３０Ｌ、３０Ｒを更に備えた場合、可動子７０が、固定子６０上にあるときは、モータ駆動装置４０、４０Ｂは同相の電流を流すが、可動子７０が、固定子６０、６０Ｂに跨ったときは、例えば、可動子７０の進行方向の前方にある位置検出装置３０Ｒが、固定子６０、６０Ｂに跨ったことを検出して、モータ駆動装置４０、４０Ｂから供給される電流の位相を変えるタイミングを計ることができる。
　なお、第１および第２実施形態において、固定子間の距離を測定するのではなく、位置検出装置３０の情報に基づき、固定子間距離Ｄ１、Ｄ２を算出する固定子間距離算出手段を更に備えてもよい。例えば、位置検出装置３０からの情報に基づき、上位コントローラ５０が、可動子２０、７０の速度と、可動子２０、７０の進行方向先頭部が、固定子間を通過する通過時間を算出して、可動子２０、７０の速度と、通過時間とから、固定子間の距離を算出する。
　また、上位コントローラ５０の代わりに、モータ駆動装置４０、４０Ｂ、４０Ｃが、位相を算出したり固定子間距離を算出したりしてもよい。この場合、モータ駆動装置４０、４０Ｂ、４０ＣがＣＰＵ等を有し、固定子間の距離を算出したり、固定子間の距離により、コイルに供給する電流の位相を算出したりする。
　なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
　１、２：分散配置リニアモータ、　１０、１０Ｂ、１０Ｃ、６０、６０Ｂ：固定子、　１１、７１Ｌ、７０Ｒ：コイル、　２０、７０：可動子、　２２、６２：永久磁石、　３０、３０Ｌ、３０Ｒ：位置検出装置、　４０、４０Ｂ、４０Ｃ：モータ制御装置、　５０：上位コントローラ

Claims (6)

  1. 　固定子と可動子とが互いに相対運動するリニアモータであって、
    　前記固定子と前記可動子とは、互いに磁気的に作用をする複数の種類の極と、前記複数の種類の極が前記種類の順に前記相対運動の方向に周期的に配列された周期構造とを各々有し、
    　前記固定子は、前記相対運動の方向に複数離れて配列され、
    　隣り合う前記固定子の固定子間距離が、前記可動子の長さ以下であり、
    　前記固定子の極または前記可動子の極が、コイルにより構成され、
    　前記コイルに供給する電流を、前記固定子間距離に基づき制御する電流制御手段と、
    　を備えたことを特徴とする分散配置リニアモータ。
  2. 　請求項１に記載の分散配置リニアモータにおいて、
    　前記電流制御手段が、前記コイルに供給する電流の位相を、前記固定子間距離に基づき算出することを特徴とする分散配置リニアモータ。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の分散配置リニアモータにおいて、
    　前記固定子間距離が、隣り合う前記固定子の極同士の最小距離であり、
    　前記可動子の長さが、前記可動子の極同士の最大距離であることを特徴とする分散配置リニアモータ。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の分散配置リニアモータにおいて、
    　前記固定子の極および前記可動子の極のいずれか一方が、駆動用の永久磁石により構成され、
    　前記コイル側の前記固定子または前記可動子に設けられ、かつ、前記駆動用の永久磁石を検出して位置を算出するための位置検出装置を更に備えたことを特徴とする分散配置リニアモータ。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分散配置リニアモータにおいて、
    　前記位置検出装置の情報に基づき、前記固定子間距離を算出する固定子間距離算出手段を更に備えたことを特徴とする分散配置リニアモータ。
  6. 　固定子と可動子とが互いに相対運動するリニアモータにおいて、
    　前記固定子と前記可動子とは、互いに磁気的に作用をする複数の種類の極と、前記複数の種類の極が前記種類の順に前記相対運動の方向に周期的に配列された周期構造とを各々有し、
    　前記固定子は、前記相対運動の方向に複数離れて配列され、
    　隣り合う前記固定子の固定子間距離が、前記可動子の長さ以下であり、
    　前記固定子の極または前記可動子の極が、コイルにより構成された分散配置リニアモータであって、
    　前記コイルに供給する電流を、前記固定子間距離に基づき制御することを特徴とする分散配置リニアモータの制御方法。
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