WO2011115098A1 - Control device and control method - Google Patents

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linear motor
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正史 井上
修平 山中
祐樹 野村
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Thk株式会社
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements 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
    • H02P25/06Linear motors

Definitions

  • a linear motor in which one of the armature or the magnet unit linearly moves in the axial direction by a magnetic field generated by flowing current through a plurality of coils and a magnetic field generated by a plurality of magnets provided in the magnet unit
  • a magnetic pole position calculation step of calculating a first estimated magnetic pole position according to the received signal, a second estimated magnetic pole position that is 180 ° different from the first estimated magnetic pole position, and the first estimated magnetic pole position. You select one of the pole position is a control method characterized in that it comprises a determination step of determining an estimated magnetic pole position selected as the initial magnetic pole position.
  • the time required for detecting the initial magnetic pole position can be shortened by reducing the number of times the motor is energized when starting the synchronous motor.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a linear motor device 1 in the present embodiment.
  • the linear motor device 1 includes a control device 10 and a linear motor 20.
  • the control device 10 is a device that controls to drive the linear motor 20.
  • the linear motor 20 includes a long stator 21, a mover 25 that moves on the stator 21, and a pair of guide devices 22 and 22 for assembling the stator 21 and the mover 25.
  • the guide device 22 includes, for example, a track rail 23 and a slide block 26 assembled via a ball.
  • the track rail 23 of the guide device 22 is fixed to the base 54 of the stator 21, and the slide block 26 of the guide device 22 is fixed to the mover 25, so that the mover 25 moves on the stator 21 along the track rail 23. You can be guided freely.
  • the stator 21 includes a plurality of driving magnets 24 arranged between the pair of track rails 23 and 23.
  • the plurality of drive magnets 24 are arranged so that the N-pole and S-pole magnetic poles alternate in the moving direction, which is the direction in which the mover 25 moves.
  • the drive magnets 24 have the same length in the movement direction. Accordingly, the movable element 25 can obtain a constant thrust at any position on the stator 21.
  • the track rail 23 of the guide device 22 is attached to the upper surface of the side wall 54b of the base 54.
  • the track rail 23 and the slide block 26 are assembled via a plurality of balls (not shown).
  • the slide block 26 is provided with a track-shaped ball circulation path for circulating a plurality of balls.
  • a plurality of balls circulate in the ball circulation path. Thereby, the slide block 26 can smoothly slide on the track rail 23 with a small sliding resistance.
  • a table 53 of the mover 25 is attached to the upper surface of the slide block 26 of the guide device 22.
  • the table 53 is a table on which a moving object made of a nonmagnetic material is placed, and is made of, for example, aluminum.
  • An armature 60 is suspended from the lower surface of the table 53.
  • a gap g is provided between the driving magnet 24 and the armature 60.
  • the guide device 22 keeps the clearance g between the armature 60 and the driving magnet 24 constant even when the mover 25 moves relative to the stator 21.
  • the MR sensor 27 is attached to the armature 60. When the armature 60 moves, the MR sensor 27 moves with the armature 60 and detects a change in the direction of the magnetic flux lines generated by the driving magnets 24 arranged on the stator 21.
  • FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the control device 10 and the mover 25 in the present embodiment.
  • the control device 10 includes line receivers 11 a and 11 b, a magnetic pole position calculation unit 12, a control unit 13, and a drive unit 14.
  • the mover 25 includes the MR sensor 27 and the three coils 28u, 28v, and 28w as a plurality of coils.
  • the line receivers 11 a and 11 b receive two differential signals output from the MR sensor 27 provided in the mover 25.
  • the line receivers 11 a and 11 b remove noise signals from the two input differential signals, and output the two differential signals from which the noise signals have been removed to the magnetic pole position calculation unit 12.
  • the two differential signals are a sine wave signal (Ssin) and a cosine wave signal (Scos), and are signals having a phase difference of ( ⁇ / 2).
  • the magnetic pole position calculation unit 12 calculates the estimated magnetic pole position ⁇ based on the sine wave signal and the cosine wave signal input from the line receivers 11a and 11b.
  • the figure also shows excitation patterns for the coils 28u, 28v, 28w according to the magnetic pole positions.
  • the excitation pattern is a ratio of voltages Vu, Vv, Vw applied to the coils 28u, 28v, 28w corresponding to the magnetic pole positions.
  • the drive unit 14 stores the excitation pattern shown in the figure in association with the magnetic pole position. Then, the drive unit 14 energizes the coils 28 u, 28 v, 28 w with the excitation pattern corresponding to the magnetic pole position input from the magnetic pole position detection unit 131.
  • the magnetic pole position detector 131 stores the first estimated magnetic pole position ⁇ calculated by the magnetic pole position calculator 12.
  • the magnetic pole position detector 131 controls the drive unit 14 to energize the coils 28u, 28v, and 28w with an excitation pattern corresponding to a magnetic pole position ( ⁇ + 90 °) shifted by + 90 ° from the first estimated magnetic pole position ⁇ . (Step S102).
  • the drive unit 14 energizes the coils 28u, 28v, 28w
  • the drive unit 14 stops energization of the coils 28u, 28v, 28w.
  • the initial current value is a current value at which the mover 25 starts to move when the load applied to the mover 25 is minimum.
  • the maximum current value is a current value at which the mover 25 starts to move when the load that can be applied to the mover 25 is the maximum in the design of the linear motor 20. Appropriate values are set for the initial current value, the maximum current value, and the constant time interval based on simulation and actual measurement. Thereby, even when the mover 25 (armature 60) moves, the amount of movement can be reduced by gradually strengthening the magnetic field generated in the coils 28u, 28v, 28w by energization.
  • the magnetic pole position detection unit 131 detects that the mover 25 has moved based on changes in the sine wave signal and the cosine wave signal, or the current value of the current flowing through the coils 28u, 28v, 28w becomes the maximum current value. When it reaches, the drive unit 14 is controlled to stop energization (step S121). The magnetic pole position detection unit 131 determines whether or not the mover 25 has moved in the forward direction during energization in step S120 (step S122).
  • the difference between the magnetic pole position and the excitation pattern is 90 ° regardless of whether the mover 25 is positioned at either the first estimated magnetic pole position ⁇ or the second estimated magnetic pole position ( ⁇ + 180). .
  • a movement amount of 90 ° can be secured as the magnetic pole position, and the movable element 25 is movable. The accuracy of determining the direction in which the child 25 has moved can be improved.
  • the sensor case 38 is provided with a substrate 381.
  • An MR sensor 27 as a magnetic sensor is attached to one main surface of the substrate 381 so as to face the rod 32.
  • a hall sensor 382 as a magnetic pole sensor is attached to the other main surface of the substrate 381 so as to face the rod 31.
  • the MR sensor 27 and the Hall sensor 382 are attached to each main surface of the substrate 381, the size of the substrate 381 can be shortened in the direction in which the rod 32 moves.
  • the MR sensor 27 and the Hall sensor 382 may be attached to one main surface of the substrate 381.
  • the sensor case 38 is not shown for easy identification of the MR sensor 27 and the Hall sensor 382.

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Abstract

The disclosed control device is provided with: a magnetic pole position calculation unit which receives a signal corresponding to the direction of the lines of magnetic flux from a magnetism sensor which is arranged facing a magnet used for linear-motor drive, and calculates a first estimated magnetic pole position from the received signal; and a control unit which selects one of either the first estimated magnetic pole position, or a second estimated magnetic pole position, the magnetic pole position of which differs from the first estimated magnetic pole position by 180°, and determines the selected estimated magnetic pole position to be an initial magnetic pole position.

Description

制御装置、及び制御方法Control device and control method
 本発明は、電動機の制御装置、及び制御方法に関する。
 本願は、2010年3月17日に、日本に出願された特願2010-060987号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a motor control device and a control method.
This application claims priority on March 17, 2010 based on Japanese Patent Application No. 2010-060987 filed in Japan, the contents of which are incorporated herein by reference.
 同期電動機の始動における磁極位置(又は、電気角)である初期磁極位置を推定する方法として、n分割された位相に対応する電流を同期電動機に印加し、電流を印加した際の移動方向(+、0、-)を判定し、移動方向が+から0及び0から-に変化する電気角領域を2分割した位相に対応する電流を再び印加する。このときの移動方向を判定することを数回繰り返し、移動方向が0となる電気角領域の中間点を発生電磁力が零となる位相を初期磁極位置と決定し、決定した位相に基づいて同期電動機の始動を行う技術がある(特許文献1)。 As a method of estimating the initial magnetic pole position, which is the magnetic pole position (or electrical angle) at the start of the synchronous motor, a current corresponding to the n-divided phase is applied to the synchronous motor, and the moving direction (+ , 0, −), and a current corresponding to the phase obtained by dividing the electrical angle region in which the moving direction changes from + to 0 and from 0 to − is divided into two. The determination of the moving direction at this time is repeated several times, and the phase where the generated electromagnetic force becomes zero is determined as the initial magnetic pole position at the intermediate point of the electrical angle region where the moving direction becomes 0, and synchronization is performed based on the determined phase. There is a technique for starting an electric motor (Patent Document 1).
特開2006-296027号公報JP 2006-296027 A
 しかしながら、上記の技術により初期磁極位置を決定する場合、複数回に亘って通電する必要があり、初期磁極位置を検出するために要する時間が長くなってしまうという問題がある。 However, when the initial magnetic pole position is determined by the above technique, it is necessary to energize a plurality of times, and there is a problem that the time required to detect the initial magnetic pole position becomes long.
 本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、同期電動機の始動時における初期磁極位置の検出に要する時間を短縮することができる制御装置、及び制御方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device and a control method capable of shortening the time required to detect the initial magnetic pole position when starting the synchronous motor. is there.
 上記問題を解決するために、本発明は、N極及びS極の磁極が軸線方向に交互に並べられている複数の磁石を備える磁石部と、複数のコイルを備える電機子とを具備し、前記電機子に備えられている複数のコイルに電流を流して生じる磁界と、前記磁石部に備えられている複数の磁石より生じる磁界とにより前記軸線方向に前記電機子又は前記磁石部の一方が直線運動をするリニアモータの制御装置であって、前記磁石部に備えられている複数の磁石に対向して前記電機子に備えられている磁気センサから前記複数の磁石により生じる磁界の磁束線の方向に応じた信号を受信し、受信した信号に応じた第1推定磁極位置を算出する磁極位置算出部と、前記第1推定磁極位置と磁極位置が180°異なる第2推定磁極位置と、前記第1推定磁極位置とのいずれか一方を選択し、選択した推定磁極位置を初期磁極位置として判定する制御部とを備えることを特徴とする制御装置である。 In order to solve the above problem, the present invention includes a magnet unit including a plurality of magnets in which N-pole and S-pole magnetic poles are alternately arranged in the axial direction, and an armature including a plurality of coils. One of the armature or the magnet unit in the axial direction is caused by a magnetic field generated by flowing current through a plurality of coils provided in the armature and a magnetic field generated by a plurality of magnets provided in the magnet unit. A linear motor control device that performs linear motion, wherein magnetic flux lines of a magnetic field generated by the plurality of magnets from a magnetic sensor provided in the armature are opposed to the plurality of magnets provided in the magnet unit. A magnetic pole position calculation unit that receives a signal according to a direction and calculates a first estimated magnetic pole position according to the received signal; a second estimated magnetic pole position that is 180 ° different from the first estimated magnetic pole position; First estimated magnetism Selects one of the position, a control device, characterized in that it comprises a determining controller the estimated magnetic pole position selected as the initial magnetic pole position.
 また、本発明は、N極及びS極の磁極が軸線方向に交互に並べられている複数の磁石を備える磁石部と、複数のコイルを備える電機子とを具備し、前記電機子に備えられている複数のコイルに電流を流して生じる磁界と、前記磁石部に備えられている複数の磁石より生じる磁界とにより前記軸線方向に前記電機子又は前記磁石部の一方が直線運動をするリニアモータの制御装置における制御方法であって、前記磁石部に備えられている複数の磁石に対向して前記電機子に備えられている磁気センサから前記複数の磁石により生じる磁界の磁束線の方向に応じた信号を受信し、受信した信号に応じた第1推定磁極位置を算出する磁極位置算出ステップと、前記第1推定磁極位置と磁極位置が180°異なる第2推定磁極位置と、前記第1推定磁極位置とのいずれか一方を選択し、選択した推定磁極位置を初期磁極位置として判定する判定ステップとを有することを特徴とする制御方法である。 In addition, the present invention includes a magnet unit including a plurality of magnets in which N-pole and S-pole magnetic poles are alternately arranged in the axial direction, and an armature including a plurality of coils, and is provided in the armature. A linear motor in which one of the armature or the magnet unit linearly moves in the axial direction by a magnetic field generated by flowing current through a plurality of coils and a magnetic field generated by a plurality of magnets provided in the magnet unit The control method of the control device according to claim 1, wherein the magnetic device is arranged in a direction opposite to a plurality of magnets provided in the magnet unit according to a direction of magnetic flux lines of a magnetic field generated by the plurality of magnets from a magnetic sensor provided in the armature. A magnetic pole position calculation step of calculating a first estimated magnetic pole position according to the received signal, a second estimated magnetic pole position that is 180 ° different from the first estimated magnetic pole position, and the first estimated magnetic pole position. You select one of the pole position is a control method characterized in that it comprises a determination step of determining an estimated magnetic pole position selected as the initial magnetic pole position.
 この発明によれば、同期電動機の始動時において、モータに対する通電回数を減らして、初期磁極位置の検出に要する時間を短縮することができる。 According to the present invention, the time required for detecting the initial magnetic pole position can be shortened by reducing the number of times the motor is energized when starting the synchronous motor.
第1実施形態におけるリニアモータ装置1を示す概略図である。It is the schematic which shows the linear motor apparatus 1 in 1st Embodiment. 同実施形態におけるリニアモータ20の斜視図(テーブル53の断面を含む)である。2 is a perspective view (including a cross section of a table 53) of the linear motor 20 in the same embodiment. FIG. 同実施形態におけるリニアモータ20の正面図である。It is a front view of the linear motor 20 in the embodiment. 同実施形態における電機子60の移動方向に沿った断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section along the moving direction of the armature 60 in the embodiment. 同実施形態における制御装置10、及び可動子25の構成を示す概略ブロック図である。2 is a schematic block diagram illustrating configurations of a control device 10 and a mover 25 in the same embodiment. FIG. 同実施形態における可動子25に備えられているMRセンサ27及びコイル28u、28v、28wと、固定子21に配置されている磁石24との相対的な位置を示す模式図である。4 is a schematic diagram showing a relative position of an MR sensor 27 and coils 28u, 28v, 28w provided in the mover 25 and a magnet 24 arranged in the stator 21 in the same embodiment. FIG. 同実施形態におけるMRセンサ27から出力される信号、及びコイル28u、28v、28wに印加する電圧Vu、Vv、Vwと、磁極位置との対応関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the correspondence of the signal output from MR sensor 27 in the embodiment, and the voltage Vu, Vv, Vw applied to coils 28u, 28v, 28w, and the magnetic pole position. 同実施形態における制御装置10が初期極位置を検出する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the control apparatus 10 in the embodiment detects an initial pole position. 第2実施形態におけるリニアモータ30の構成を示す第1の概略図である。It is the 1st schematic diagram showing composition of linear motor 30 in a 2nd embodiment. 同実施形態におけるリニアモータ30の構成を示す第2の概略図である。It is a 2nd schematic diagram which shows the structure of the linear motor 30 in the embodiment. 同実施形態におけるリニアモータ30を制御する制御装置40の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the control apparatus 40 which controls the linear motor 30 in the embodiment. 同実施形態における制御装置40が初期磁極位置を検出する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in which the control apparatus 40 in the embodiment detects an initial magnetic pole position.
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態による制御装置、及び制御方法を説明する。 Hereinafter, a control device and a control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
 図1は、本実施形態におけるリニアモータ装置1を示す概略図である。リニアモータ装置1は、制御装置10と、リニアモータ20とを具備している。制御装置10は、リニアモータ20を駆動する制御をする装置である。リニアモータ20は、長尺の固定子21と、固定子21上を移動する可動子25と、固定子21及び可動子25を組み付ける一対の案内装置22、22を備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a linear motor device 1 in the present embodiment. The linear motor device 1 includes a control device 10 and a linear motor 20. The control device 10 is a device that controls to drive the linear motor 20. The linear motor 20 includes a long stator 21, a mover 25 that moves on the stator 21, and a pair of guide devices 22 and 22 for assembling the stator 21 and the mover 25.
 案内装置22は、例えば、ボールを介して組み付けられた軌道レール23及びスライドブロック26から構成されている。案内装置22の軌道レール23を固定子21が有するベース54に固定し、案内装置22のスライドブロック26を可動子25に固定することにより、可動子25が固定子21上を軌道レール23に沿って自在に案内されるようになっている。
 また、固定子21は、一対の軌道レール23、23の間に並べられた複数の駆動用磁石24を備えている。複数の駆動用磁石24は、可動子25が移動する方向である移動方向において、N極及びS極の磁極が交互になるように並べられている。また、駆動用磁石24は、それぞれが移動方向において、同じ長さを有している。これにより、可動子25は、固定子21上のいずれの位置においても、一定の推力が得られる。
The guide device 22 includes, for example, a track rail 23 and a slide block 26 assembled via a ball. The track rail 23 of the guide device 22 is fixed to the base 54 of the stator 21, and the slide block 26 of the guide device 22 is fixed to the mover 25, so that the mover 25 moves on the stator 21 along the track rail 23. You can be guided freely.
The stator 21 includes a plurality of driving magnets 24 arranged between the pair of track rails 23 and 23. The plurality of drive magnets 24 are arranged so that the N-pole and S-pole magnetic poles alternate in the moving direction, which is the direction in which the mover 25 moves. The drive magnets 24 have the same length in the movement direction. Accordingly, the movable element 25 can obtain a constant thrust at any position on the stator 21.
 可動子25は、複数のコイルを有する電機子60と、移動対象を載せるテーブルと、磁気センサであるMR(Magnetoresistive Elements; 磁気抵抗効果素子)センサ27とを備えている。MRセンサ27は、磁気抵抗効果素子などを有し、固定子21に配置されている駆動用磁石24が生じさせる磁界の磁束線の方向に応じた信号を制御装置10に出力する。
 制御装置10は、MRセンサ27が出力する信号に基づいて、電機子60が有している複数のコイルに電流を流す。これにより、電機子60が有している複数のコイルに生じる磁界と、固定子21に並べられている駆動用磁石24が生じさせている磁界との作用により、可動子25を軌道レール23に沿って移動させる。
The mover 25 includes an armature 60 having a plurality of coils, a table on which a moving object is placed, and an MR (Magnetoresistive Elements) sensor 27 that is a magnetic sensor. The MR sensor 27 includes a magnetoresistive element and outputs a signal corresponding to the direction of the magnetic flux line of the magnetic field generated by the driving magnet 24 disposed on the stator 21 to the control device 10.
Based on the signal output from the MR sensor 27, the control device 10 supplies current to the plurality of coils included in the armature 60. Thereby, the mover 25 is moved to the track rail 23 by the action of the magnetic field generated in the plurality of coils of the armature 60 and the magnetic field generated by the driving magnet 24 arranged on the stator 21. Move along.
 本実施形態におけるリニアモータ20の詳細な構成を説明する。図2は、リニアモータ20の斜視図(テーブル53の断面を含む)である。また、図3は、リニアモータ20の正面図である。
 リニアモータ20において、固定子21が、上述のように、N極又はS極のいずれかに着磁されている面を可動子25に向けて並べられている複数の板状の駆動用磁石24を備えている。また、可動子が、複数のコイルを有する電機子を備え、軌道レール23に沿って固定子21に対して相対的に移動する。すなわち、本実施形態におけるリニアモータ20は、フラットタイプのリニアモータである。
 また、可動子25に備えられている電機子60は、駆動用磁石24とすきまgを介して対向している。
A detailed configuration of the linear motor 20 in the present embodiment will be described. FIG. 2 is a perspective view of the linear motor 20 (including a cross section of the table 53). FIG. 3 is a front view of the linear motor 20.
In the linear motor 20, a plurality of plate-like drive magnets 24 in which the stator 21 is arranged with the surface magnetized in either the N pole or the S pole facing the mover 25 as described above. It has. The mover includes an armature having a plurality of coils, and moves relative to the stator 21 along the track rail 23. That is, the linear motor 20 in the present embodiment is a flat type linear motor.
The armature 60 provided in the mover 25 is opposed to the driving magnet 24 via the gap g.
 固定子21が有する細長く伸びているベース54上には、上述の複数の駆動用磁石24が、移動方向に一列に配列されている。ベース54は、底壁部54aと、底壁部54aの幅方向の両側に設けられる一対の側壁部54bとから構成される。底壁部54aに上述の複数の駆動用磁石24が取り付けられている。
 複数の駆動用磁石24それぞれには、移動方向と直行する方向であり、かつ電機子60と対向する方向(図3において上下方向)の両端面にN極及びS極が形成されている。複数の駆動用磁石24は、それぞれが隣接する駆動用磁石24と異なる磁極を電機子60と対向する面に向けた状態で並べられている。これにより、可動子25に取り付けられているMRセンサ27は、可動子25が移動した際に、複数の駆動用磁石24のN極とS極とに交互に対向する。
The plurality of driving magnets 24 described above are arranged in a row in the moving direction on the elongated base 54 of the stator 21. The base 54 includes a bottom wall portion 54a and a pair of side wall portions 54b provided on both sides in the width direction of the bottom wall portion 54a. The plurality of driving magnets 24 described above are attached to the bottom wall portion 54a.
Each of the plurality of drive magnets 24 is formed with N and S poles on both end faces in a direction perpendicular to the moving direction and in a direction facing the armature 60 (vertical direction in FIG. 3). The plurality of drive magnets 24 are arranged with their magnetic poles different from the adjacent drive magnets 24 facing the armature 60 facing each other. Thus, the MR sensor 27 attached to the mover 25 alternately faces the N pole and the S pole of the plurality of drive magnets 24 when the mover 25 moves.
 ベース54の側壁部54bの上面には、案内装置22の軌道レール23が取り付けられている。また、軌道レール23と、スライドブロック26とは、図示していない複数のボールを介して、組み付けられている。スライドブロック26には、複数のボールを循環させるトラック状のボール循環経路が設けられている。スライドブロック26が軌道レール23上をスライド移動すると、複数のボールがボール循環経路を循環する。これにより、スライドブロック26は、少ない摺動抵抗で、滑らかに軌道レール23上をスライド移動することができる。 The track rail 23 of the guide device 22 is attached to the upper surface of the side wall 54b of the base 54. The track rail 23 and the slide block 26 are assembled via a plurality of balls (not shown). The slide block 26 is provided with a track-shaped ball circulation path for circulating a plurality of balls. When the slide block 26 slides on the track rail 23, a plurality of balls circulate in the ball circulation path. Thereby, the slide block 26 can smoothly slide on the track rail 23 with a small sliding resistance.
 案内装置22のスライドブロック26の上面には、可動子25のテーブル53が取り付けられている。テーブル53は、非磁性素材からなる移動対象を載せる台であり、例えば、アルミニウムなどでできている。
 テーブル53の下面には、電機子60が吊り下げられている。図4の正面図に示されるように、駆動用磁石24と電機子60との間には、すきまgが設けられている。案内装置22は、可動子25が固定子21に対して相対的に移動するときも、電機子60と駆動用磁石24との間のすきまgを一定に維持する。
 電機子60には、図3に示されるように、MRセンサ27が取り付けられている。MRセンサ27は、電機子60が移動すると、電機子60とともに移動するとともに、固定子21に並べられている駆動用磁石24によって生じる磁束線の方向の変化を検出する。
A table 53 of the mover 25 is attached to the upper surface of the slide block 26 of the guide device 22. The table 53 is a table on which a moving object made of a nonmagnetic material is placed, and is made of, for example, aluminum.
An armature 60 is suspended from the lower surface of the table 53. As shown in the front view of FIG. 4, a gap g is provided between the driving magnet 24 and the armature 60. The guide device 22 keeps the clearance g between the armature 60 and the driving magnet 24 constant even when the mover 25 moves relative to the stator 21.
As shown in FIG. 3, the MR sensor 27 is attached to the armature 60. When the armature 60 moves, the MR sensor 27 moves with the armature 60 and detects a change in the direction of the magnetic flux lines generated by the driving magnets 24 arranged on the stator 21.
 図4は、本実施形態における可動子25の移動方向に沿った断面図を示す図である。テーブル53の下面と、電機子60との間には、断熱材63が取り付けられている。電機子60は、珪素鋼などの磁性素材からなるコア64と、上述した複数のコイルであるコイル28u、28v、28wとを有している。コイル28u、28v、28wは、突極64u、64v、64wに巻きつけられており、樹脂封止されている。コイル28u、28v、28wには、所定の位相差を有する三相交流が制御装置10から供給される。
 また、テーブル53の下面には、電機子60を挟んで一対の補助コア67が取り付けられている。補助コア67は、リニアモータ20に発生するコギングを低減するために設けられている。
FIG. 4 is a view showing a cross-sectional view along the moving direction of the mover 25 in the present embodiment. A heat insulating material 63 is attached between the lower surface of the table 53 and the armature 60. The armature 60 includes a core 64 made of a magnetic material such as silicon steel, and the coils 28u, 28v, 28w that are the plurality of coils described above. The coils 28u, 28v, and 28w are wound around the salient poles 64u, 64v, and 64w and sealed with resin. Three-phase alternating current having a predetermined phase difference is supplied from the control device 10 to the coils 28u, 28v, 28w.
A pair of auxiliary cores 67 are attached to the lower surface of the table 53 with the armature 60 interposed therebetween. The auxiliary core 67 is provided to reduce cogging generated in the linear motor 20.
 図5は、本実施形態における制御装置10、及び可動子25の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、制御装置10は、ラインレシーバ11a、11bと、磁極位置算出部12と、制御部13と、駆動部14とを備えている。可動子25は、上述のように、MRセンサ27と、複数のコイルとして3つのコイル28u、28v、28wとを備えている。 FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the control device 10 and the mover 25 in the present embodiment. As shown in the figure, the control device 10 includes line receivers 11 a and 11 b, a magnetic pole position calculation unit 12, a control unit 13, and a drive unit 14. As described above, the mover 25 includes the MR sensor 27 and the three coils 28u, 28v, and 28w as a plurality of coils.
 制御装置10において、ラインレシーバ11a、11bは、可動子25に備えられているMRセンサ27から出力される2つの差動信号が入力される。ラインレシーバ11a、11bは、入力される2つの差動信号から雑音信号の除去を行い、雑音信号を除去した2つの差動信号を磁極位置算出部12に出力する。この2つの差動信号は、正弦波信号(Ssin)と、余弦波信号(Scos)とであり、(π/2)の位相差を有する信号である。
 磁極位置算出部12は、ラインレシーバ11a、11bから入力される正弦波信号と余弦波信号とに基づいて、推定磁極位置θを算出する。算出の方法は、((正弦波信号)/(余弦波信号))の除算結果に対してarctan(又はtan-1、アークタンジェント;逆正接関数)を算出することにより推定磁極位置θを算出する。
 なお、ラインレシーバ11a、11b及び磁極位置算出部12は、可動子25に備えるようにしてもよい。
In the control device 10, the line receivers 11 a and 11 b receive two differential signals output from the MR sensor 27 provided in the mover 25. The line receivers 11 a and 11 b remove noise signals from the two input differential signals, and output the two differential signals from which the noise signals have been removed to the magnetic pole position calculation unit 12. The two differential signals are a sine wave signal (Ssin) and a cosine wave signal (Scos), and are signals having a phase difference of (π / 2).
The magnetic pole position calculation unit 12 calculates the estimated magnetic pole position θ based on the sine wave signal and the cosine wave signal input from the line receivers 11a and 11b. The calculation method is to calculate the estimated magnetic pole position θ by calculating arctan (or tan-1, arc tangent; arc tangent function) with respect to the division result of ((sine wave signal) / (cosine wave signal)). .
The line receivers 11a and 11b and the magnetic pole position calculation unit 12 may be provided in the mover 25.
 制御部13は、磁極位置検出部131と、可動子位置検出部132とを有している。磁極位置検出部131は、磁極位置算出部12から入力される磁極位置を示す情報に基づいて、可動子25を移動させる前に、可動子25のコイル28u、28v、28wと、固定子21に配置されている駆動用磁石24との相対的な位置関係を示す磁極位置を検出する。
 可動子位置検出部132は、磁極位置算出部12から入力される磁極位置を示す情報に基づいて、可動子25の移動量を算出し、可動子25の相対的な位置を算出する。すなわち、可動子位置検出部132は、駆動用磁石24を利用した相対的な位置検出を行う。
 駆動部14は、制御部13の制御により、可動子25に備えられているコイル28u、28v、28wに通電をする。
The control unit 13 includes a magnetic pole position detection unit 131 and a mover position detection unit 132. Based on the information indicating the magnetic pole position input from the magnetic pole position calculator 12, the magnetic pole position detector 131 applies the coils 28 u, 28 v, 28 w of the mover 25 and the stator 21 before moving the mover 25. A magnetic pole position indicating a relative positional relationship with the arranged drive magnet 24 is detected.
The mover position detector 132 calculates the amount of movement of the mover 25 based on the information indicating the magnetic pole position input from the magnetic pole position calculator 12, and calculates the relative position of the mover 25. That is, the mover position detection unit 132 performs relative position detection using the drive magnet 24.
The drive unit 14 energizes the coils 28 u, 28 v, 28 w provided in the mover 25 under the control of the control unit 13.
 可動子25において、MRセンサ27は、ベクトル検出タイプの磁気センサであり、固定子21に備えられている駆動用磁石24による磁束線の方向に応じて、上述の正弦波信号と余弦波信号とを出力する。MRセンサ27には、図5に示すように、透過する磁束線の方向により抵抗値が変化する強磁性薄膜素子により構成されたフルブリッジ回路27a、27bを有している。フルブリッジ回路27a、27bは、例えば、一つの基板上に形成され、それぞれの端子から正弦波信号と、正弦波信号に対して(π/2)の位相差を有する余弦波信号とを出力するように配置されている。 In the mover 25, the MR sensor 27 is a vector detection type magnetic sensor, and the sine wave signal and the cosine wave signal described above according to the direction of the magnetic flux line by the driving magnet 24 provided in the stator 21. Is output. As shown in FIG. 5, the MR sensor 27 has full bridge circuits 27 a and 27 b made up of ferromagnetic thin film elements whose resistance values change depending on the direction of the magnetic flux lines that pass therethrough. The full bridge circuits 27a and 27b are formed on one substrate, for example, and output a sine wave signal and a cosine wave signal having a phase difference of (π / 2) with respect to the sine wave signal from each terminal. Are arranged as follows.
 本実施形態において、可動子位置検出部132は、磁極位置算出部12が正弦波信号及び余弦波信号を用いて算出する推定磁極位置θの変化に基づいて、可動子25の移動方向を検出する。また、可動子位置検出部132は、推定磁極位置θの変換量と、固定子21に備えられている駆動用磁石24の間隔とから可動子25の移動量を算出する。すなわち、可動子位置検出部132は、固定子21に備えられている駆動用磁石24から発生する磁束に基づいて、可動子25の移動方向及び移動量を算出することにより、可動子25の位置を検出する。 In the present embodiment, the mover position detector 132 detects the moving direction of the mover 25 based on the change in the estimated magnetic pole position θ calculated by the magnetic pole position calculator 12 using the sine wave signal and the cosine wave signal. . Further, the mover position detection unit 132 calculates the movement amount of the mover 25 from the conversion amount of the estimated magnetic pole position θ and the interval between the driving magnets 24 provided in the stator 21. That is, the mover position detection unit 132 calculates the movement direction and the movement amount of the mover 25 based on the magnetic flux generated from the driving magnet 24 provided in the stator 21, thereby determining the position of the mover 25. Is detected.
 図6は、本実施形態における可動子25に備えられているMRセンサ27及びコイル28u、28v、28wと、固定子21に備えられている駆動用磁石24(24n、24s)との相対的な位置を示す模式図である。固定子21には、上述したように、N極とS極との磁極が移動方向に交互になるように、駆動用磁石24が等間隔に並べられている。
 可動子25において、コイル28u、28v、28wは、固定子21に配置された磁極と対向するように、移動方向に並べて配置されている。また、MRセンサ27は、駆動用磁石24による磁界が最も強い位置を通過するように、各駆動用磁石24の中央部に対向する位置に配置されている。
FIG. 6 shows the relative relationship between the MR sensor 27 and the coils 28u, 28v, 28w provided in the mover 25 and the driving magnets 24 (24n, 24s) provided in the stator 21. It is a schematic diagram which shows a position. As described above, the driving magnets 24 are arranged on the stator 21 at equal intervals so that the magnetic poles of the N pole and the S pole alternate in the moving direction.
In the mover 25, the coils 28u, 28v, 28w are arranged side by side in the moving direction so as to face the magnetic poles arranged on the stator 21. The MR sensor 27 is disposed at a position facing the central portion of each driving magnet 24 so that the magnetic field generated by the driving magnet 24 passes through the position where the magnetic field is strongest.
 図7は、本実施形態におけるMRセンサ27から出力される正弦波信号及び余弦波信号と、コイル28u、28v、28wに印加する電圧Vu、Vv、Vwと、電機子60の磁極位置(0°~360°)との対応関係の一例を示すグラフである。同図において、横軸は磁極位置を示し、縦軸はMRセンサ27の正弦波信号及び余弦波信号のレベルと、コイル28u、28v、28wに印加する電圧のレベルを示している。なお、縦軸方向において、正弦波信号及び余弦波信号と、電圧Vu、Vv、Vwとは正規化された相対的な値が示されている。 FIG. 7 shows the sine wave signal and cosine wave signal output from the MR sensor 27 in this embodiment, the voltages Vu, Vv, Vw applied to the coils 28u, 28v, 28w, and the magnetic pole position (0 °) of the armature 60. It is a graph which shows an example of a correspondence with (... 360 degrees). In the figure, the horizontal axis indicates the magnetic pole position, and the vertical axis indicates the level of the sine wave signal and cosine wave signal of the MR sensor 27, and the level of the voltage applied to the coils 28u, 28v, 28w. In the vertical axis direction, the sine wave signal, the cosine wave signal, and the voltages Vu, Vv, and Vw are normalized relative values.
 図示するように、MRセンサ27から出力されるは正弦波信号(Ssin)及び余弦波信号(Scos)の値は、対向する駆動用磁石24が生じさせる磁界の磁束線の向き(磁極位置)に応じて変化する。また、MRセンサ27は、対向する駆動用磁石24の磁極がN極、S極、N極の順に変化すると、駆動用磁石24それぞれにより発生される磁束の向きの変化に応じて、2周期分の正弦波信号(Ssin)及び余弦波信号(Scos)を出力する。
 つまり、180°の位相差がある磁極位置に可動子25の電機子60が位置するとき、それぞれの磁極位置において、MRセンサ27から出力される正弦波信号の値は同じ値となるとともに、余弦波信号の値も同じ値となる。また、MRセンサ27から出力される正弦波信号及び余弦波信号からは、2つの磁極位置が推定される。
As shown in the figure, the values of the sine wave signal (Ssin) and the cosine wave signal (Scos) output from the MR sensor 27 are in the direction of magnetic flux lines (magnetic pole positions) of the magnetic field generated by the opposing drive magnet 24. Will change accordingly. In addition, when the magnetic poles of the opposing driving magnet 24 change in order of N pole, S pole, and N pole, the MR sensor 27 corresponds to two cycles according to the change in the direction of the magnetic flux generated by each of the driving magnets 24. Sine wave signal (Ssin) and cosine wave signal (Scos).
That is, when the armature 60 of the mover 25 is positioned at a magnetic pole position having a phase difference of 180 °, the value of the sine wave signal output from the MR sensor 27 becomes the same value at each magnetic pole position, and the cosine. The value of the wave signal is also the same value. Further, two magnetic pole positions are estimated from the sine wave signal and cosine wave signal output from the MR sensor 27.
 磁極位置算出部12は、MRセンサ27から出力される正弦波信号(Ssin)及び余弦波信号(Scos)から第1推定磁極位置θ(0°≦θ<180°)を算出する。磁極位置検出部131は、磁極位置算出部12が算出する第1推定磁極位置θと、推定磁極位置θに対して180°を加えた第2推定磁極位置(θ+180°)とを初期磁極位置の候補にする。
 すなわち、駆動用磁石24により発生される磁束の向きにより、磁極位置算出部12が第1推定磁極位置θを算出し、磁極位置検出部131が算出された第1推定磁極位置θから第2推定磁極位置(θ+180°)を算出して2つの推定磁極位置を検出すべき初期磁極位置の候補にする。
The magnetic pole position calculation unit 12 calculates the first estimated magnetic pole position θ (0 ° ≦ θ <180 °) from the sine wave signal (Ssin) and the cosine wave signal (Scos) output from the MR sensor 27. The magnetic pole position detector 131 uses the first estimated magnetic pole position θ calculated by the magnetic pole position calculator 12 and the second estimated magnetic pole position (θ + 180 °) obtained by adding 180 ° to the estimated magnetic pole position θ as the initial magnetic pole position. Make a candidate.
That is, the magnetic pole position calculation unit 12 calculates the first estimated magnetic pole position θ according to the direction of the magnetic flux generated by the drive magnet 24, and the magnetic pole position detection unit 131 performs the second estimation from the calculated first estimated magnetic pole position θ. The magnetic pole position (θ + 180 °) is calculated, and two estimated magnetic pole positions are made candidates for the initial magnetic pole position to be detected.
 また、同図は、磁極位置に応じたコイル28u、28v、28wに対する励磁パターンを示している。励磁パターンは、磁極位置に対応したコイル28u、28v、28wそれぞれに印加する電圧Vu、Vv、Vwの比である。また、駆動部14には、同図に示す励磁パターンが磁極位置に対応付けられて記憶されている。そして、駆動部14は、磁極位置検出部131から入力される磁極位置に対応した励磁パターンによりコイル28u、28v、28wに対する通電をする。 The figure also shows excitation patterns for the coils 28u, 28v, 28w according to the magnetic pole positions. The excitation pattern is a ratio of voltages Vu, Vv, Vw applied to the coils 28u, 28v, 28w corresponding to the magnetic pole positions. The drive unit 14 stores the excitation pattern shown in the figure in association with the magnetic pole position. Then, the drive unit 14 energizes the coils 28 u, 28 v, 28 w with the excitation pattern corresponding to the magnetic pole position input from the magnetic pole position detection unit 131.
 続いて、本実施形態におけるリニアモータ20の駆動を開始する際に検出する電機子60の磁極位置である初期磁極位置を検出する処理について説明する。
 図8は、本実施形態における制御装置10が初期極位置を検出する処理を示すフローチャートである。
 制御装置10において、初期磁極位置の検出が開始されると、磁極位置算出部12は、MRセンサ27から入力される正弦波信号及び余弦波信号から第1推定磁極位置θを算出する(ステップS101)。
Next, a process for detecting an initial magnetic pole position that is a magnetic pole position of the armature 60 that is detected when driving of the linear motor 20 in the present embodiment is started will be described.
FIG. 8 is a flowchart illustrating processing in which the control device 10 according to the present embodiment detects the initial pole position.
In the control device 10, when detection of the initial magnetic pole position is started, the magnetic pole position calculation unit 12 calculates the first estimated magnetic pole position θ from the sine wave signal and the cosine wave signal input from the MR sensor 27 (step S101). ).
 磁極位置検出部131は、磁極位置算出部12が算出した第1推定磁極位置θを記憶する。また、磁極位置検出部131は、第1推定磁極位置θから+90°ずれた磁極位置(θ+90°)に対応する励磁パターンでコイル28u、28v、28wに通電をさせる制御を、駆動部14に対して行う(ステップS102)。
 このとき、駆動部14は、コイル28u、28v、28wに通電する際、初期電流値から最大電流値まで一定の時間間隔ごとに、予め定められたステップで、コイル28u、28v、28wに流す電流の電流値を上昇させる。また、駆動部14は、コイル28u、28v、28wに流す電流の電流値が最大電流値に達すると、コイル28u、28v、28wに対する通電を停止させる。ここで、初期電流値は、可動子25に加えられている負荷が最小のときに、可動子25が動き出す電流値である。また、最大電流値は、リニアモータ20の設計上、可動子25に加えることのできる負荷が最大のときに、可動子25が動き出す電流値である。この初期電流値、最大電流値、及び一定の時間間隔は、シミュレーションや、実測に基づいて、適切な値が設定される。
 これにより、通電によりコイル28u、28v、28wに生じる磁界を徐々に強くすることにより、可動子25(電機子60)が動く場合においても、その移動量を少なくすることができる。
The magnetic pole position detector 131 stores the first estimated magnetic pole position θ calculated by the magnetic pole position calculator 12. The magnetic pole position detector 131 controls the drive unit 14 to energize the coils 28u, 28v, and 28w with an excitation pattern corresponding to a magnetic pole position (θ + 90 °) shifted by + 90 ° from the first estimated magnetic pole position θ. (Step S102).
At this time, when the drive unit 14 energizes the coils 28u, 28v, 28w, the current passed through the coils 28u, 28v, 28w at predetermined steps from the initial current value to the maximum current value at predetermined time intervals. Increase the current value. In addition, when the current value of the current flowing through the coils 28u, 28v, 28w reaches the maximum current value, the drive unit 14 stops energization of the coils 28u, 28v, 28w. Here, the initial current value is a current value at which the mover 25 starts to move when the load applied to the mover 25 is minimum. The maximum current value is a current value at which the mover 25 starts to move when the load that can be applied to the mover 25 is the maximum in the design of the linear motor 20. Appropriate values are set for the initial current value, the maximum current value, and the constant time interval based on simulation and actual measurement.
Thereby, even when the mover 25 (armature 60) moves, the amount of movement can be reduced by gradually strengthening the magnetic field generated in the coils 28u, 28v, 28w by energization.
 磁極位置検出部131は、正弦波信号及び余弦波信号の変化に基づいて可動子25が移動したことを検出するか、又は、コイル28u、28v、28wに流す電流の電流値が最大電流値に達すると、通電を停止させる制御を駆動部14に対して行う(ステップS103)。
 磁極位置検出部131は、可動子25が、ステップS102における通電の際に、磁極位置を示す角度の増加する正方向に移動したか否かを判定する(ステップS104)。なお、磁極位置を示す角度が360°を超えて変化した場合、磁極位置検出部131は、磁極位置が増加したと判定する。
The magnetic pole position detection unit 131 detects that the mover 25 has moved based on changes in the sine wave signal and the cosine wave signal, or the current value of the current flowing through the coils 28u, 28v, 28w becomes the maximum current value. When it reaches, the drive unit 14 is controlled to stop energization (step S103).
The magnetic pole position detection unit 131 determines whether or not the mover 25 has moved in the positive direction in which the angle indicating the magnetic pole position increases during energization in step S102 (step S104). Note that when the angle indicating the magnetic pole position changes beyond 360 °, the magnetic pole position detector 131 determines that the magnetic pole position has increased.
 可動子25が正方向に移動した場合(ステップS104:YES)、磁極位置検出部131は、可動子25の位置する磁極位置は第1推定磁極位置θであると判定し(ステップS105)、初期磁極位置を検出する処理を終了する。
 一方、可動子25が正方向に移動しなかった場合(ステップS104:NO)、磁極位置検出部131は、可動子25が、磁極位置を示す角度の減少する負方向に移動したか否かを判定する(ステップS110)。
When the mover 25 moves in the positive direction (step S104: YES), the magnetic pole position detector 131 determines that the magnetic pole position where the mover 25 is located is the first estimated magnetic pole position θ (step S105). The process of detecting the magnetic pole position is terminated.
On the other hand, when the mover 25 has not moved in the positive direction (step S104: NO), the magnetic pole position detector 131 determines whether or not the mover 25 has moved in the negative direction in which the angle indicating the magnetic pole position decreases. Determination is made (step S110).
 可動子25が負方向に移動した場合(ステップS110:YES)、磁極位置検出部131は、可動子25の位置する磁極位置は第2推定磁極位置(θ+180°)であると判定し(ステップS111)、初期磁極位置を検出する処理を終了する。
 一方、可動子25が負方向に移動しなかった場合(ステップS110:NO)、磁極位置検出部131は、第1推定磁極位置θから-90°ずれた磁極位置(θ-90°)に対応する励磁パターンでコイル28u、28v、28wに通電をさせる制御を、駆動部14に対して行う(ステップS120)。このとき、駆動部14は、ステップS102と同様に、コイル28u、28v、28wに流す電流の電流値を初期電流値から最大電流値まで一定の時間間隔で上昇させる。
When the mover 25 moves in the negative direction (step S110: YES), the magnetic pole position detector 131 determines that the magnetic pole position where the mover 25 is located is the second estimated magnetic pole position (θ + 180 °) (step S111). ), The process of detecting the initial magnetic pole position is terminated.
On the other hand, when the mover 25 does not move in the negative direction (step S110: NO), the magnetic pole position detector 131 corresponds to the magnetic pole position (θ-90 °) shifted by −90 ° from the first estimated magnetic pole position θ. Control for energizing the coils 28u, 28v, 28w with the excitation pattern is performed on the drive unit 14 (step S120). At this time, similarly to step S102, the drive unit 14 increases the current value of the current flowing through the coils 28u, 28v, 28w from the initial current value to the maximum current value at a constant time interval.
 磁極位置検出部131は、正弦波信号及び余弦波信号の変化に基づいて可動子25が移動したことを検出するか、又は、コイル28u、28v、28wに流す電流の電流値が最大電流値に達すると、通電を停止させる制御を駆動部14に対して行う(ステップS121)。
 磁極位置検出部131は、可動子25が、ステップS120における通電の際に、正方向に移動したか否かを判定する(ステップS122)。
The magnetic pole position detection unit 131 detects that the mover 25 has moved based on changes in the sine wave signal and the cosine wave signal, or the current value of the current flowing through the coils 28u, 28v, 28w becomes the maximum current value. When it reaches, the drive unit 14 is controlled to stop energization (step S121).
The magnetic pole position detection unit 131 determines whether or not the mover 25 has moved in the forward direction during energization in step S120 (step S122).
 可動子25が正方向に移動した場合(ステップS122:YES)、磁極位置検出部131は、可動子25の位置する磁極位置は第2推定磁極位置(θ+180°)であると判定し(ステップS123)、初期磁極位置を検出する処理を終了する。
 一方、可動子25が正方向に移動しなかった場合(ステップS122:NO)、磁極位置検出部131は、可動子25が負方向に移動したか否かを判定する(ステップS130)。
When the mover 25 moves in the positive direction (step S122: YES), the magnetic pole position detector 131 determines that the magnetic pole position where the mover 25 is located is the second estimated magnetic pole position (θ + 180 °) (step S123). ), The process of detecting the initial magnetic pole position is terminated.
On the other hand, when the mover 25 has not moved in the positive direction (step S122: NO), the magnetic pole position detector 131 determines whether the mover 25 has moved in the negative direction (step S130).
 可動子25が負方向に移動した場合(ステップS130:YES)、磁極位置検出部131は、可動子25の位置する磁極位置は第1推定磁極位置θであると判定し(ステップS131)、初期磁極位置を検出する処理を終了する。
 一方、可動子25が負方向に移動しなかった場合(ステップS130:NO)、磁極位置検出部131は、ステップS102とステップS120とにおける通電により可動子25が移動しない場合、リニアモータ20に何らかの不具合が生じていると判定し、エラー処理を行い(ステップS140)、初期磁極位置を検出する処理を終了する。ここで、ステップS140におけるエラー処理は、リニアモータ装置1の利用者に対して、リニアモータ20に不具合が生じていることを示す情報を出力するなどの処理である。
When the mover 25 moves in the negative direction (step S130: YES), the magnetic pole position detector 131 determines that the magnetic pole position at which the mover 25 is located is the first estimated magnetic pole position θ (step S131). The process of detecting the magnetic pole position is terminated.
On the other hand, when the mover 25 does not move in the negative direction (step S130: NO), the magnetic pole position detection unit 131 causes the linear motor 20 to perform any operation when the mover 25 does not move due to energization in steps S102 and S120. It is determined that a defect has occurred, error processing is performed (step S140), and the processing for detecting the initial magnetic pole position is terminated. Here, the error process in step S140 is a process of outputting information indicating that a problem has occurred in the linear motor 20 to the user of the linear motor device 1.
 上述のように、本実施形態における制御装置10は、第1推定磁極位置θから算出された磁極位置(θ+90°)及び磁極位置(θ-90°)に対応する2つの励磁パターンを用いて、コイル28u、28v、28wに通電を行う。磁極位置検出部131は、コイル28u、28v、28wに通電をした際に、可動子25が移動した方向に基づいて、第1推定磁極位置θと、第2推定磁極位置(θ+180°)のいずれに可動子25が位置しているかを検出するとともに、リニアモータ20における不具合を検出することができる。
 このように、本実施形態における制御装置10は、コイル28u、28v、28wに対して高々2回の通電を行うことにより、可動子25の磁極位置を検出することができ、磁極位置の検出に要する時間を短縮することができる。
As described above, the control device 10 according to the present embodiment uses the two excitation patterns corresponding to the magnetic pole position (θ + 90 °) and the magnetic pole position (θ−90 °) calculated from the first estimated magnetic pole position θ, The coils 28u, 28v, 28w are energized. When the coils 28u, 28v, and 28w are energized, the magnetic pole position detector 131 determines which of the first estimated magnetic pole position θ and the second estimated magnetic pole position (θ + 180 °) based on the direction in which the mover 25 has moved. It is possible to detect whether or not the mover 25 is positioned at the same time and to detect a malfunction in the linear motor 20.
As described above, the control device 10 according to the present embodiment can detect the magnetic pole position of the mover 25 by energizing the coils 28u, 28v, and 28w at most twice, thereby detecting the magnetic pole position. The time required can be shortened.
 また、リニアモータ20の可動子25が固定子21上における稼動範囲の端部に突き当たった状態にある場合、制御装置10が磁極位置(θ+90°)又は(磁極位置(θ-90)のいずれかに対応する励磁パターンで通電しても、可動子25が移動しないことがある。これに対して、制御装置10は、ステップS102及びステップS120の処理において、磁極位置(θ+90°)及び(磁極位置(θ-90)に対応する2つの励磁パターンで通電している。これにより、制御装置10は、上述のような場合においても、可動子25を移動させることができ、可動子25の磁極位置を正しく検出することができる。 Further, when the mover 25 of the linear motor 20 is in contact with the end of the operating range on the stator 21, the control device 10 can detect either the magnetic pole position (θ + 90 °) or (magnetic pole position (θ-90). In some cases, the control unit 10 may not move the magnetic pole position (θ + 90 °) and (magnetic pole position) in the processing of step S102 and step S120. Energization is performed with two excitation patterns corresponding to (θ−90), so that the control device 10 can move the mover 25 even in the above-described case, and the magnetic pole position of the mover 25 can be moved. Can be detected correctly.
 また、磁極位置の検出では、コイル28u、28v、28wに対して予め定められた設定位置に応じた励磁パターンによる通電を行い、可動子25を設定位置に移動させることにより、リニアモータ20を始動させる際の磁極位置を決める方法がある。しかし、この方法では、可動子25は、最も大きい場合で電気角180°の距離を移動してしまうという問題があった。
 本実施形態における制御装置10は、可動子25の移動を検出すると通電を止める構成(ステップS103、及びステップS121)を備えているので、初期磁極位置を検出する際に可動子25が移動する距離を最小限にすることができる。
In the detection of the magnetic pole position, the linear motor 20 is started by energizing the coils 28u, 28v, and 28w with an excitation pattern corresponding to a predetermined set position and moving the mover 25 to the set position. There is a method of determining the magnetic pole position when performing. However, this method has a problem that the mover 25 moves a distance of an electrical angle of 180 ° in the largest case.
Since the control device 10 in the present embodiment has a configuration (step S103 and step S121) that stops energization when the movement of the mover 25 is detected, the distance that the mover 25 moves when detecting the initial magnetic pole position. Can be minimized.
 本実施形態のリニアモータ20は、可動子25が電機子60を備え、電機子60がコイル28u、28v、28wを有している。つまり、コイル28u、28v、28wは、電機子60の一部であり、電機子60は、可動子の一部である。また、固定子21は、磁石部である複数の駆動用磁石24を備えていている。このリニアモータ20は、コイル28u、28v、28wに通電することにより電機子60が移動するフラットタイプのリニアモータである。しかし、電機子が固定子の一部であり、磁石部が可動子の一部である構成を有するリニアモータに対して、上述の初期磁極位置を検出する処理を適用してもよい。 In the linear motor 20 of the present embodiment, the mover 25 includes an armature 60, and the armature 60 includes coils 28u, 28v, and 28w. That is, the coils 28u, 28v, 28w are a part of the armature 60, and the armature 60 is a part of the mover. The stator 21 includes a plurality of driving magnets 24 that are magnet portions. The linear motor 20 is a flat type linear motor in which the armature 60 moves by energizing the coils 28u, 28v, 28w. However, the above-described process of detecting the initial magnetic pole position may be applied to a linear motor having a configuration in which the armature is a part of the stator and the magnet part is a part of the mover.
 また、本実施形態では、ステップS102及びステップS120において、第1推定磁極位置θに対して90°ずれた磁極位置に対応する励磁パターンを用いてコイル28u、28v、28wに通電する構成を説明した。しかし、これに限ることなく、第1推定磁極位置θに対してα(0°<α<180°)ずれた磁極位置に対応する励磁パターンを用いてコイル28u、28v、28wに通電するようにしてもよい。なお、α=90°にした場合、可動子25が第1推定磁極位置θ又は第2推定磁極位置(θ+180)のいずれに位置するときも、励磁パターンとの磁極位置の差が90°になる。これにより、可動子25が第1推定磁極位置θと、第2推定磁極位置(θ+180)とのいずれに位置しているときも、磁極位置として90°の移動量を確保することができ、可動子25が移動した方向を判定する精度を向上させることができる。 In the present embodiment, the configuration in which the coils 28u, 28v, and 28w are energized using the excitation pattern corresponding to the magnetic pole position shifted by 90 ° with respect to the first estimated magnetic pole position θ in steps S102 and S120 has been described. . However, the present invention is not limited to this, and the coils 28u, 28v, and 28w are energized using the excitation pattern corresponding to the magnetic pole position shifted by α (0 ° <α <180 °) with respect to the first estimated magnetic pole position θ. May be. When α = 90 °, the difference between the magnetic pole position and the excitation pattern is 90 ° regardless of whether the mover 25 is positioned at either the first estimated magnetic pole position θ or the second estimated magnetic pole position (θ + 180). . As a result, even when the mover 25 is located at either the first estimated magnetic pole position θ or the second estimated magnetic pole position (θ + 180), a movement amount of 90 ° can be secured as the magnetic pole position, and the movable element 25 is movable. The accuracy of determining the direction in which the child 25 has moved can be improved.
 また、ステップS102及びステップS120において、第1推定磁極位置に対してβ(180°<β<360°)ずれた磁極位置に対応する励磁パターンを用いてコイル28u、28v、28wに通電するようにしてもよい。この場合、ステップS104、ステップS110、ステップS122、及びステップS130における移動方向の判定は、それぞれのステップにおいて「正方向」と「負方向」とが逆方向となる。 In steps S102 and S120, the coils 28u, 28v, and 28w are energized using the excitation pattern corresponding to the magnetic pole position shifted by β (180 ° <β <360 °) with respect to the first estimated magnetic pole position. May be. In this case, in the determination of the moving direction in step S104, step S110, step S122, and step S130, the “positive direction” and the “negative direction” are opposite in each step.
 また、本実施形態では、ステップS102及びステップS120において、初期電流値から最大電流値まで、一定の時間間隔ごとに、予め定められたステップで、コイル28u、28v、28wに流す電流の電流値を上昇させる構成を説明した。しかし、これに限ることなく、最大電流値の電流をパルス状に予め定められた回数で通電するようにしてもよい。これにより、コイル28u、28v、28wに流す電流値を徐々に上昇させる場合に比べ、通電に要する時間を短縮することができる。 In the present embodiment, in steps S102 and S120, the current value of the current passed through the coils 28u, 28v, and 28w is determined at predetermined steps from the initial current value to the maximum current value at predetermined time intervals. The structure to raise was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and the current having the maximum current value may be energized a predetermined number of times in a pulse shape. As a result, the time required for energization can be shortened as compared with the case where the current value passed through the coils 28u, 28v, 28w is gradually increased.
[第2実施形態]
 第2実施形態におけるリニアモータ装置は、ロッドタイプのリニアモータを具備している点が、第1実施形態のリニアモータ装置と異なる。また、本実施形態におけるリニアモータには、MRセンサに加えて、ホールセンサが備えられている。以下、本実施形態において、第1実施形態と同じ部分については、同じ符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
The linear motor device according to the second embodiment is different from the linear motor device according to the first embodiment in that it includes a rod-type linear motor. In addition to the MR sensor, the linear motor in this embodiment includes a hall sensor. Hereinafter, in the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
 図9と図10とは、第2実施形態におけるリニアモータ30の構成を示す概略図である。また、図9と図10とは、リニアモータ30の断面図を含んでいる。
 リニアモータ30は、電機子である長尺のコイル収納ケース31に対して、可動子であるロッドが長手方向に相対的に移動するロッドタイプのリニアモータである。コイル収納ケース31の内側には、複数のコイル33が長手方向に積層されている。複数のコイル33は、U相のコイル33u、V相のコイル33v、W相のコイル33wを一組として、複数組みのコイル33が順に積層されている。
 また、コイル収納ケース31の両端面には、エンドケース34が取り付けられている。エンドケース34には、ロッド32の直線運動を案内する軸受であるブッシュ35a、35bが取り付けられている。
9 and 10 are schematic views showing the configuration of the linear motor 30 in the second embodiment. 9 and 10 include cross-sectional views of the linear motor 30. FIG.
The linear motor 30 is a rod-type linear motor in which a rod that is a mover moves relatively in the longitudinal direction with respect to a long coil housing case 31 that is an armature. Inside the coil storage case 31, a plurality of coils 33 are stacked in the longitudinal direction. The plurality of coils 33 includes a U-phase coil 33u, a V-phase coil 33v, and a W-phase coil 33w as a set, and a plurality of sets of coils 33 are sequentially stacked.
Further, end cases 34 are attached to both end faces of the coil storage case 31. Bushings 35 a and 35 b that are bearings for guiding the linear motion of the rod 32 are attached to the end case 34.
 可動子であるロッド32は、例えば、ステンレスなどの非磁性体からなり、パイプのように中空の空間を有している。ロッド32の中空空間には、円柱形状の複数の駆動用磁石36が、それぞれの同極を対向させて、長手方向に積層されている。すなわち、複数の駆動用磁石36は、それぞれがN極とN極とを対向させるとともに、S極とS極とを対向させて積層されている。また、隣り合う駆動用磁石36の間には、鉄などの軟質磁性材料からなるポールシュー37が介在している。ポールシュー37を介在させることで、ロッド32に発生する磁束密度の変化を正弦波形状に近づけることができる。 The rod 32 which is a mover is made of, for example, a non-magnetic material such as stainless steel and has a hollow space like a pipe. In the hollow space of the rod 32, a plurality of cylindrical drive magnets 36 are laminated in the longitudinal direction with their same poles facing each other. That is, the plurality of drive magnets 36 are stacked such that the N pole and the N pole face each other, and the S pole and the S pole face each other. A pole shoe 37 made of a soft magnetic material such as iron is interposed between adjacent drive magnets 36. By interposing the pole shoe 37, the change in the magnetic flux density generated in the rod 32 can be brought close to a sine wave shape.
 また、ロッド32は、コイル収納ケース31の内側に積層されている複数のコイル33内を貫通している。また、ロッド32は、コイル収納ケース31に対して長手方向に移動可能に支持されている。
 コイル収納ケース31の両端面に取り付けられているエンドケース34のうち、一方のエンドケース34に接するようにセンサーケース38が設けられている。すなわち、一方のエンドケース34は、ロッド32が移動する方向に、コイル収納ケース31とセンサーケース38とに挟まれている。
Further, the rod 32 penetrates through the plurality of coils 33 stacked inside the coil storage case 31. The rod 32 is supported so as to be movable in the longitudinal direction with respect to the coil storage case 31.
A sensor case 38 is provided so as to be in contact with one of the end cases 34 attached to both end surfaces of the coil storage case 31. That is, one end case 34 is sandwiched between the coil storage case 31 and the sensor case 38 in the direction in which the rod 32 moves.
 センサーケース38には、基板381が備えられている。基板381の一方の主面には、磁気センサとしてのMRセンサ27がロッド32と対向して取り付けられている。また、基板381の他方の主面には、磁極センサとしてのホールセンサ382がロッド31と対向して取り付けられている。このように、MRセンサ27と、ホールセンサ382とが、基板381の各主面に取り付けられているので、ロッド32が移動する方向において基板381のサイズを短くすることができる。なお、MRセンサ27と、ホールセンサ382とを基板381の一方の主面に取り付けるようにしてもよい。
 なお、図10においては、MRセンサ27と、ホールセンサ382とを識別しやすくするために、センサーケース38の図示を省いている。
The sensor case 38 is provided with a substrate 381. An MR sensor 27 as a magnetic sensor is attached to one main surface of the substrate 381 so as to face the rod 32. A hall sensor 382 as a magnetic pole sensor is attached to the other main surface of the substrate 381 so as to face the rod 31. Thus, since the MR sensor 27 and the Hall sensor 382 are attached to each main surface of the substrate 381, the size of the substrate 381 can be shortened in the direction in which the rod 32 moves. Note that the MR sensor 27 and the Hall sensor 382 may be attached to one main surface of the substrate 381.
In FIG. 10, the sensor case 38 is not shown for easy identification of the MR sensor 27 and the Hall sensor 382.
 MRセンサ27は、対向するロッド31内の駆動用磁石36が生じさせている磁界の磁束線の向きに応じた2つの信号を出力する。この2つの信号は、第1実施形態と同様に、正弦波信号と、正弦波信号と(π/2)の位相差を有する余弦波信号である。
 ホールセンサ382は、対向するロッド31内の駆動用磁石36の磁極に応じた信号である磁極信号を出力する。磁極信号は、ホールセンサ382がN極を検出しているか、又はS極を検出しているかのいずれかを示す信号である。
The MR sensor 27 outputs two signals according to the direction of the magnetic flux lines of the magnetic field generated by the drive magnet 36 in the opposing rod 31. Similar to the first embodiment, the two signals are a sine wave signal and a cosine wave signal having a phase difference of (π / 2) from the sine wave signal.
The hall sensor 382 outputs a magnetic pole signal that is a signal corresponding to the magnetic pole of the driving magnet 36 in the opposing rod 31. The magnetic pole signal is a signal indicating whether the Hall sensor 382 detects the N pole or the S pole.
 図11は、本実施形態におけるリニアモータ30を制御する制御装置40の構成を示す概略ブロック図である。なお、図11には、リニアモータ30の構成の一部が示され、リニアモータ30の構成のうち、一組のコイル33u、33v、33wと、ホールセンサ382と、MRセンサ27とが示されている。本実施形態の制御装置40は、ホールセンサ382が出力する磁極信号が入力される点が、第1実施形態の制御装置10の構成と異なる。 FIG. 11 is a schematic block diagram showing the configuration of the control device 40 that controls the linear motor 30 in the present embodiment. FIG. 11 shows a part of the configuration of the linear motor 30. Of the configuration of the linear motor 30, a set of coils 33 u, 33 v, 33 w, a hall sensor 382, and an MR sensor 27 are shown. ing. The control device 40 of the present embodiment is different from the configuration of the control device 10 of the first embodiment in that the magnetic pole signal output from the hall sensor 382 is input.
 同図に示すように、制御装置40は、3つのラインレシーバ11a、11b、11cと、磁極位置算出部12と、制御部43と、駆動部44とを備えている。
 制御装置40において、ラインレシーバ11cは、リニアモータ30に備えられているホールセンサ382から出力される磁極信号が入力される。ホールセンサ382から出力される磁極信号は、差動信号である。ラインレシーバ11cは、入力される磁極信号から雑音信号の除去を行い、雑音信号を除去した磁極信号を制御部43に出力する。なお、本実施形態において、MRセンサ27が出力する正弦波信号及び余弦波信号と、0°から360°で示される磁極位置との関係は、第1実施形態と同様に、図7に示されている関係とする。すなわち、S極は磁極位置が135°から315°までの範囲に対応し、N極は磁極位置が0°から135°までの範囲と315°から360°までの範囲とに対応する場合について説明する。
As shown in the figure, the control device 40 includes three line receivers 11 a, 11 b, 11 c, a magnetic pole position calculation unit 12, a control unit 43, and a drive unit 44.
In the control device 40, the line receiver 11c receives the magnetic pole signal output from the hall sensor 382 provided in the linear motor 30. The magnetic pole signal output from the hall sensor 382 is a differential signal. The line receiver 11 c removes the noise signal from the input magnetic pole signal and outputs the magnetic pole signal from which the noise signal has been removed to the control unit 43. In the present embodiment, the relationship between the sine wave signal and the cosine wave signal output from the MR sensor 27 and the magnetic pole position indicated by 0 ° to 360 ° is shown in FIG. 7 as in the first embodiment. And have a relationship. That is, the S pole corresponds to the range of the magnetic pole position from 135 ° to 315 °, and the N pole corresponds to the range of the magnetic pole position from 0 ° to 135 ° and from 315 ° to 360 °. To do.
 制御部43は、磁極位置検出部431と、可動子位置検出部132とを有している。磁極位置検出部431は、磁極位置算出部12から入力される磁極位置を示す情報に基づいて、リニアモータ30を駆動させる前に、固定子であるコイル収納ケース31備えられている複数のコイル33と、可動子であるロッド32に積層されている複数の駆動用磁石36との相対的な位置関係を示す磁極位置を検出する。
 駆動部44は、制御部43の制御に基づいて、所定の位相差を有する三相交流を複数のコイル33に通電して、リニアモータ30を駆動させる。
The control unit 43 includes a magnetic pole position detection unit 431 and a mover position detection unit 132. The magnetic pole position detection unit 431, based on the information indicating the magnetic pole position input from the magnetic pole position calculation unit 12, before driving the linear motor 30, a plurality of coils 33 provided in the coil storage case 31 that is a stator. And a magnetic pole position indicating a relative positional relationship with the plurality of driving magnets 36 stacked on the rod 32 which is a mover.
The drive unit 44 drives the linear motor 30 by energizing the plurality of coils 33 with a three-phase alternating current having a predetermined phase difference based on the control of the control unit 43.
 図12は、本実施形態における制御装置40が初期磁極位置を検出する処理を示すフローチャートである。
 制御装置40において、初期磁極位置の検出が開始されると、磁極位置算出部12は、MRセンサ27から入力される正弦波信号及び余弦波信号から第1推定磁極位置θを算出する(ステップS201)。
 磁極位置検出部431は、ホールセンサ382から入力される磁極信号がS極を示しているか否か判定する(ステップS202)。
FIG. 12 is a flowchart illustrating processing in which the control device 40 according to the present embodiment detects the initial magnetic pole position.
When the detection of the initial magnetic pole position is started in the control device 40, the magnetic pole position calculation unit 12 calculates the first estimated magnetic pole position θ from the sine wave signal and the cosine wave signal input from the MR sensor 27 (step S201). ).
The magnetic pole position detection unit 431 determines whether or not the magnetic pole signal input from the hall sensor 382 indicates the S pole (step S202).
 磁極信号がS極を示している場合(ステップS202:YES)、磁極位置検出部431は、第1推定磁極位置θと、第2推定磁極位置(θ+180°)とのうち、135°から315°までに含まれる推定磁極位置を選択する。磁極位置検出部431は、リニアモータ30の初期磁極位置は、選択した推定磁極位置であると判定し(ステップS203)、初期磁極位置を検出する処理を終了する。
 一方、磁極信号がN極を示している場合(ステップS202:NO)、磁極位置検出部431は、第1推定磁極位置θと、第2推定磁極位置(θ+180°)とのうち、135°から315°までに含まれない推定磁極位置を選択する。磁極位置検出部431は、リニアモータ30の初期磁極位置は、選択した推定磁極位置であると判定し(ステップS204)、初期磁極位置を検出する処理を終了する。
When the magnetic pole signal indicates the S pole (step S202: YES), the magnetic pole position detection unit 431 has 135 ° to 315 ° out of the first estimated magnetic pole position θ and the second estimated magnetic pole position (θ + 180 °). The estimated magnetic pole positions included in the above are selected. The magnetic pole position detection unit 431 determines that the initial magnetic pole position of the linear motor 30 is the selected estimated magnetic pole position (step S203), and ends the process of detecting the initial magnetic pole position.
On the other hand, when the magnetic pole signal indicates the N pole (step S202: NO), the magnetic pole position detection unit 431 starts from 135 ° out of the first estimated magnetic pole position θ and the second estimated magnetic pole position (θ + 180 °). An estimated magnetic pole position that is not included by 315 ° is selected. The magnetic pole position detection unit 431 determines that the initial magnetic pole position of the linear motor 30 is the selected estimated magnetic pole position (step S204), and ends the process of detecting the initial magnetic pole position.
 上述のように、本実施形態における制御装置40は、ホールセンサ382が出力する磁極信号に基づいて、第1推定磁極位置θ及び第2推定磁極位置(θ+180°)のうちいずれか一方の推定磁極位置を、リニアモータ30の初期磁極位置として検出する。
 このように、制御装置40は、リニアモータ30に対して通電させることなく、リニアモータ30の初期磁極位置を検出することができ、初期磁極位置の検出に要する時間を短縮することができる。
 また、制御装置40は、リニアモータ30に対して通電を行わないので、リニアモータ30を駆動させることなく、初期磁極位置の検出を行うことができる。
As described above, the control device 40 according to the present embodiment, based on the magnetic pole signal output from the Hall sensor 382, is one of the first estimated magnetic pole position θ and the second estimated magnetic pole position (θ + 180 °). The position is detected as the initial magnetic pole position of the linear motor 30.
Thus, the control device 40 can detect the initial magnetic pole position of the linear motor 30 without energizing the linear motor 30, and can shorten the time required for detecting the initial magnetic pole position.
Further, since the control device 40 does not energize the linear motor 30, it is possible to detect the initial magnetic pole position without driving the linear motor 30.
 なお、本実施形態では、MRセンサ27が出力する正弦波信号及び余弦波信号と、磁極位置との関係が図7に示されている関係の場合について説明した。しかし、S極は135°から315°までの範囲に対応し、N極は0°から135°までの範囲と315°から360°までの範囲とに対応する場合に限られない。すなわち、ステップS203及びステップS204において、磁極位置検出部431は、ホールセンサ382が検出した磁極に対応する磁極位置の範囲に含まれる推定磁極位置を選択するようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the relationship between the sine wave signal and cosine wave signal output from the MR sensor 27 and the magnetic pole position is the relationship shown in FIG. 7 has been described. However, the S pole corresponds to a range from 135 ° to 315 °, and the N pole is not limited to a range from 0 ° to 135 ° and a range from 315 ° to 360 °. That is, in step S203 and step S204, the magnetic pole position detection unit 431 may select an estimated magnetic pole position included in the magnetic pole position range corresponding to the magnetic pole detected by the hall sensor 382.
 なお、第1実施形態では、フラットタイプのリニアモータにおける初期磁極位置を検出する構成について説明したが、ロッドタイプのリニアモータにも適用してもよい。また、第2実施形態では、ロッドタイプのリニアモータにおける初期磁極位置を検出する構成について説明したが、フラットタイプのリニアモータにも適用してもよい。 In the first embodiment, the configuration for detecting the initial magnetic pole position in the flat type linear motor has been described. However, the configuration may be applied to a rod type linear motor. In the second embodiment, the configuration for detecting the initial magnetic pole position in the rod-type linear motor has been described. However, the configuration may be applied to a flat-type linear motor.
 この発明によれば、同期電動機の始動時において、モータに対する通電回数を減らして、初期磁極位置の検出に要する時間を短縮することができる。 According to the present invention, the time required for detecting the initial magnetic pole position can be shortened by reducing the number of times the motor is energized when starting the synchronous motor.
 10,40  制御装置
 20,30  リニアモータ
 12  磁極位置算出部
 13,43  制御部
 14,44  駆動部
 131,431  磁極位置検出部
10, 40 Control device 20, 30 Linear motor 12 Magnetic pole position calculation unit 13, 43 Control unit 14, 44 Drive unit 131, 431 Magnetic pole position detection unit

Claims (7)

  1.  N極及びS極の磁極が軸線方向に交互に並べられている複数の磁石を備える磁石部と、複数のコイルを備える電機子とを具備し、前記電機子に備えられている複数のコイルに電流を流して生じる磁界と、前記磁石部に備えられている複数の磁石より生じる磁界とにより前記軸線方向に前記電機子又は前記磁石部の一方が直線運動をするリニアモータの制御装置であって、
     前記磁石部に備えられている複数の磁石に対向して前記電機子に備えられている磁気センサから前記複数の磁石により生じる磁界の磁束線の方向に応じた信号を受信し、受信した信号に応じた第1推定磁極位置を算出する磁極位置算出部と、
     前記第1推定磁極位置と磁極位置が180°異なる第2推定磁極位置と、前記第1推定磁極位置とのいずれか一方を選択し、選択した推定磁極位置を初期磁極位置として判定する制御部と
     を備えることを特徴とする制御装置。
    A magnet unit including a plurality of magnets in which N-pole and S-pole magnetic poles are alternately arranged in the axial direction, and an armature including a plurality of coils, and the plurality of coils provided in the armature A control apparatus for a linear motor in which one of the armature or the magnet unit linearly moves in the axial direction by a magnetic field generated by passing a current and a magnetic field generated by a plurality of magnets provided in the magnet unit. ,
    A signal corresponding to the direction of the magnetic flux lines of the magnetic field generated by the plurality of magnets is received from the magnetic sensor provided in the armature so as to face the plurality of magnets provided in the magnet unit, and the received signal is A magnetic pole position calculation unit that calculates a first estimated magnetic pole position according to the
    A controller that selects one of the second estimated magnetic pole position, which is 180 ° different from the first estimated magnetic pole position, and the first estimated magnetic pole position, and determines the selected estimated magnetic pole position as an initial magnetic pole position; A control device comprising:
  2.  前記第1推定磁極位置に応じて予め定められている励磁パターンを用いて、前記複数のコイルに通電する駆動部を更に備え、
     前記制御部は、
     前記駆動部が前記複数のコイルに通電した際に、前記磁気センサから出力される信号に基づいて、前記第1推定磁極位置と前記第2推定磁極位置とのいずれか一方を選択し、選択した推定磁極位置を初期磁極位置として判定する
     ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
    A drive unit for energizing the plurality of coils using an excitation pattern determined in advance according to the first estimated magnetic pole position;
    The controller is
    When the drive unit energizes the plurality of coils, based on a signal output from the magnetic sensor, one of the first estimated magnetic pole position and the second estimated magnetic pole position is selected and selected. The control apparatus according to claim 1, wherein the estimated magnetic pole position is determined as an initial magnetic pole position.
  3.  前記制御部は、
     前記リニアモータに備えられている磁極センサから出力される信号に基づいて、前記第1推定磁極位置と前記第2推定磁極位置とのいずれか一方を選択し、選択した推定磁極位置を初期磁極位置として判定する
     ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
    The controller is
    Based on a signal output from a magnetic pole sensor provided in the linear motor, one of the first estimated magnetic pole position and the second estimated magnetic pole position is selected, and the selected estimated magnetic pole position is set as an initial magnetic pole position. The control device according to claim 1, wherein the control device is determined as follows.
  4.  前記駆動部は、
     前記第1推定磁極位置に対して所定のずれを有する磁極位置に対応する励磁パターンを用いて前記複数のコイルに通電する
     ことを特徴とする請求項2に記載の制御装置。
    The drive unit is
    The control device according to claim 2, wherein the plurality of coils are energized using an excitation pattern corresponding to a magnetic pole position having a predetermined deviation from the first estimated magnetic pole position.
  5.  前記駆動部は、
     前記駆動部が前記励磁パターンを用いた通電をするとき、前記リニアモータにおける最小の負荷に応じた初期電流値から一定の時間間隔ごとに、前記複数のコイルに印加する電流を上昇させ、
     前記複数のコイルに印加する電流値が、前記リニアモータにおける最大の負荷に応じた最大電流値に達すると、前記複数のコイルに電流を印加することを停止させる
     ことを特徴とする請求項2又は請求項4のいずれかに記載の制御装置。
    The drive unit is
    When the drive unit energizes using the excitation pattern, the current applied to the plurality of coils is increased at regular time intervals from the initial current value according to the minimum load in the linear motor,
    The current application to the plurality of coils is stopped when the current value applied to the plurality of coils reaches a maximum current value corresponding to a maximum load in the linear motor. The control device according to claim 4.
  6.  前記駆動部は、
     前記複数のコイルに対して前記励磁パターンの通電を行うとき、前記リニアモータにおける最大の負荷に応じた最大電流値の電流をパルス状に通電する
     ことを特徴とする請求項2又は請求項4のいずれかに記載の制御装置。
    The drive unit is
    The current of the maximum current value according to the maximum load in the linear motor is energized in a pulse shape when energizing the excitation pattern to the plurality of coils. The control apparatus in any one.
  7.  N極及びS極の磁極が軸線方向に交互に並べられている複数の磁石を備える磁石部と、複数のコイルを備える電機子とを具備し、前記電機子に備えられている複数のコイルに電流を流して生じる磁界と、前記磁石部に備えられている複数の磁石より生じる磁界とにより前記軸線方向に前記電機子又は前記磁石部の一方が直線運動をするリニアモータの制御装置における制御方法であって、
     前記磁石部に備えられている複数の磁石に対向して前記電機子に備えられている磁気センサから前記複数の磁石により生じる磁界の磁束線の方向に応じた信号を受信し、受信した信号に応じた第1推定磁極位置を算出する磁極位置算出ステップと、
     前記第1推定磁極位置と磁極位置が180°異なる第2推定磁極位置と、前記第1推定磁極位置とのいずれか一方を選択し、選択した推定磁極位置を初期磁極位置として判定する判定ステップと
     を有することを特徴とする制御方法。
    A magnet unit including a plurality of magnets in which N-pole and S-pole magnetic poles are alternately arranged in the axial direction, and an armature including a plurality of coils, and the plurality of coils provided in the armature A control method in a control apparatus for a linear motor in which one of the armature or the magnet unit linearly moves in the axial direction by a magnetic field generated by passing a current and a magnetic field generated by a plurality of magnets provided in the magnet unit Because
    A signal corresponding to the direction of the magnetic flux lines of the magnetic field generated by the plurality of magnets is received from the magnetic sensor provided in the armature so as to face the plurality of magnets provided in the magnet unit, and the received signal is A magnetic pole position calculating step for calculating a first estimated magnetic pole position in response,
    A determination step of selecting any one of a second estimated magnetic pole position that is 180 ° different from the first estimated magnetic pole position and the first estimated magnetic pole position, and determining the selected estimated magnetic pole position as an initial magnetic pole position; A control method characterized by comprising:
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