JPH0870568A - ２自由度作動電動機及びその制御装置 - Google Patents
２自由度作動電動機及びその制御装置Info
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- JPH0870568A JPH0870568A JP6337148A JP33714894A JPH0870568A JP H0870568 A JPH0870568 A JP H0870568A JP 6337148 A JP6337148 A JP 6337148A JP 33714894 A JP33714894 A JP 33714894A JP H0870568 A JPH0870568 A JP H0870568A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
- H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
-
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
-
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
-
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 広い作動範囲を有し、しかも簡素な機構によ
って２自由度作動を同時にかつ連続的に得られる２自由
度作動電動機を提供する。 【構成】 真円筒状の外表面に軸線及び円周に沿って複
数の磁性体２を埋設した移動子１と、移動子１に外嵌す
る円筒状をなし内表面に軸線及び円周に沿って複数の電
磁石４を内蔵した固定子３と、固定子３の両側において
移動子１にその外表面全体を軸受対象とするように外嵌
した軸受５とを具え、電磁石４を設定された制御シーケ
ンスに従い作動させ移動子１を円周，軸線の任意方向へ
連続的に作動させる。
って２自由度作動を同時にかつ連続的に得られる２自由
度作動電動機を提供する。 【構成】 真円筒状の外表面に軸線及び円周に沿って複
数の磁性体２を埋設した移動子１と、移動子１に外嵌す
る円筒状をなし内表面に軸線及び円周に沿って複数の電
磁石４を内蔵した固定子３と、固定子３の両側において
移動子１にその外表面全体を軸受対象とするように外嵌
した軸受５とを具え、電磁石４を設定された制御シーケ
ンスに従い作動させ移動子１を円周，軸線の任意方向へ
連続的に作動させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの関節作動用
電動機に好適な２自由度作動電動機に関する。
電動機に好適な２自由度作動電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロボットの関節の作動に用いられ
る２自由度作動電動機としては、例えば図１７斜視図に
示すものがあり、この円筒形電動機は、円筒状の直進用
固定子４１ａ，回転用固定子４１ｂと両者に共通に内嵌
される円筒状の移動子４２を持ち、両固定子４１ａ，４
１ｂは直進用電磁石４３ａ，回転用電磁石４３ｂを有す
るとともに、移動子４２の外周には各電磁石４３ａ，４
３ｂに対向する巻線４４ａ，４４ｂを巻装し、更に移動
子４２の巻線４４ａ，４４ｂの両側に２自由度を持つ軸
受４５を嵌め、回転しながら直進方向に移動するように
なっており、すなわち回転型ステップモーターと直動型
ステップモーターの出力軸を結合したものとなってい
る。しかしながら、このような円筒形電動機では、軸受
上の制約により直進方向のストロークが制限され、また
２つのステップモーターを組み合わせているので回転及
び直進の同時作動は原理的に不可能であるとともに、離
散的な作動となる。このため、ステップ幅を小さくする
こと及び制御的手法によって擬似的に任意方向への連続
作動を実現しているが、このような改善では限界があ
る。
る２自由度作動電動機としては、例えば図１７斜視図に
示すものがあり、この円筒形電動機は、円筒状の直進用
固定子４１ａ，回転用固定子４１ｂと両者に共通に内嵌
される円筒状の移動子４２を持ち、両固定子４１ａ，４
１ｂは直進用電磁石４３ａ，回転用電磁石４３ｂを有す
るとともに、移動子４２の外周には各電磁石４３ａ，４
３ｂに対向する巻線４４ａ，４４ｂを巻装し、更に移動
子４２の巻線４４ａ，４４ｂの両側に２自由度を持つ軸
受４５を嵌め、回転しながら直進方向に移動するように
なっており、すなわち回転型ステップモーターと直動型
ステップモーターの出力軸を結合したものとなってい
る。しかしながら、このような円筒形電動機では、軸受
上の制約により直進方向のストロークが制限され、また
２つのステップモーターを組み合わせているので回転及
び直進の同時作動は原理的に不可能であるとともに、離
散的な作動となる。このため、ステップ幅を小さくする
こと及び制御的手法によって擬似的に任意方向への連続
作動を実現しているが、このような改善では限界があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、広い作動範囲を有し、
しかも簡素な機構によって２自由度作動を同時にかつ連
続的に得られる２自由度作動電動機を提供することを目
的とする。
事情に鑑みて提案されたもので、広い作動範囲を有し、
しかも簡素な機構によって２自由度作動を同時にかつ連
続的に得られる２自由度作動電動機を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、真
円筒状の外表面の軸線方向及び円周方向に所定間隔で磁
性体が埋設された移動子と、該移動子に外嵌する円筒状
をなし内表面の軸線方向及び円周方向に所定間隔で電磁
石が配置されるとともに上記移動子の外表面を軸受対象
として移動子の移動を自在に支承する軸受けを有する固
定子とよりなることを特徴とする。
円筒状の外表面の軸線方向及び円周方向に所定間隔で磁
性体が埋設された移動子と、該移動子に外嵌する円筒状
をなし内表面の軸線方向及び円周方向に所定間隔で電磁
石が配置されるとともに上記移動子の外表面を軸受対象
として移動子の移動を自在に支承する軸受けを有する固
定子とよりなることを特徴とする。
【０００５】
【作用】本発明２自由度作動電動機においては、先行す
る作動を軸線又は円周のどちらかに設定するとともに、
作動方向指令信号に基づき軸線と円周作動の時間配分を
求めておき、次いで位置信号，角度信号に基づき移動子
と固定子の相対位置を求めたうえ、作動方向指令信号と
移動子，固定子相対位置情報から対応する電磁石の励磁
パターンを選択する。
る作動を軸線又は円周のどちらかに設定するとともに、
作動方向指令信号に基づき軸線と円周作動の時間配分を
求めておき、次いで位置信号，角度信号に基づき移動子
と固定子の相対位置を求めたうえ、作動方向指令信号と
移動子，固定子相対位置情報から対応する電磁石の励磁
パターンを選択する。
【０００６】
【実施例】本発明２自由度作動電動機の実施例を図面に
ついて説明すると、図１〜図６は第１実施例を示し、図
１は本電動機の一部截断斜視図、図２は同上における制
御装置の系統図、図３は図２の作動方向指令の説明図、
図４は図２の軸線／円周合成比の説明図、図５は軸線方
向に作動させる場合の励磁パターンの説明図、図６は円
周方向に作動させる場合の励磁パターンの説明図であ
る。また図７〜図１１は第２実施例を示し、図７は移動
子と固定子の構成図、図８は制御装置の系統図、図９は
作動信号の説明図、図１０は励磁パターンの説明図、図
１１は移動子と固定子の位置関係の説明図である。
ついて説明すると、図１〜図６は第１実施例を示し、図
１は本電動機の一部截断斜視図、図２は同上における制
御装置の系統図、図３は図２の作動方向指令の説明図、
図４は図２の軸線／円周合成比の説明図、図５は軸線方
向に作動させる場合の励磁パターンの説明図、図６は円
周方向に作動させる場合の励磁パターンの説明図であ
る。また図７〜図１１は第２実施例を示し、図７は移動
子と固定子の構成図、図８は制御装置の系統図、図９は
作動信号の説明図、図１０は励磁パターンの説明図、図
１１は移動子と固定子の位置関係の説明図である。
【０００７】まず図１において、移動子１は外表面が真
円筒状をなしその外表面に軸線及び円周に沿って複数の
磁性体（突極）２が直交格子状に埋設されている。この
移動子１に外嵌する円筒状の固定子３の内表面に軸線及
び円周に沿って複数の電磁石４が直交格子状に内蔵され
ており、磁性体（突極）２及び電磁石４の並びは円筒状
の２自由度空間において独立となる方向に並べればよ
く、図示の如く直交格子状でなくてもよい。また電磁石
４の間隔と磁性体（突極）２の間隔はデッドポイントが
生じないように決め、図示の場合は２極３相ブラシレス
モーターと同様に両者間隔比は２：３である。更に固定
子３の両側には移動子１の真円筒状外表面を軸線方向に
どの位置でも支えることができるように軸受５が外嵌さ
れている。なお固定子３の近傍に制御装置６が設置さ
れ、各電磁石４と、移動子１又は固定子３に配置し両者
の軸線方向，円周方向の相対位置を検出する図示せざる
位置検出器，角度検出器とに接続されている。
円筒状をなしその外表面に軸線及び円周に沿って複数の
磁性体（突極）２が直交格子状に埋設されている。この
移動子１に外嵌する円筒状の固定子３の内表面に軸線及
び円周に沿って複数の電磁石４が直交格子状に内蔵され
ており、磁性体（突極）２及び電磁石４の並びは円筒状
の２自由度空間において独立となる方向に並べればよ
く、図示の如く直交格子状でなくてもよい。また電磁石
４の間隔と磁性体（突極）２の間隔はデッドポイントが
生じないように決め、図示の場合は２極３相ブラシレス
モーターと同様に両者間隔比は２：３である。更に固定
子３の両側には移動子１の真円筒状外表面を軸線方向に
どの位置でも支えることができるように軸受５が外嵌さ
れている。なお固定子３の近傍に制御装置６が設置さ
れ、各電磁石４と、移動子１又は固定子３に配置し両者
の軸線方向，円周方向の相対位置を検出する図示せざる
位置検出器，角度検出器とに接続されている。
【０００８】この制御装置６は固定子３の電磁石４の発
生磁極を制御する制御シーケンスを決める装置で、図２
に示すように、位置検出器７及び角度検出器８からの位
置信号Ｘ及び角度信号θを受け移動子／固定子相対位置
を算出する移動子／固定子相対位置演算部９と、作動方
向指令１０から図３に示すような作動方向指令信号δを
受け、図４に示すような軸線／円周両方向の励磁を行う
時間比すなわち合成比を算出する軸線／円周合成比演算
部１１と、両演算部９，１１からの出力信号から励磁電
磁石を決定する励磁電磁石選定部１２と、同選定部１２
の決定に応じ各電磁石No１〜Ｎに電流信号を送る励磁電
流出力部１３とから構成されている。
生磁極を制御する制御シーケンスを決める装置で、図２
に示すように、位置検出器７及び角度検出器８からの位
置信号Ｘ及び角度信号θを受け移動子／固定子相対位置
を算出する移動子／固定子相対位置演算部９と、作動方
向指令１０から図３に示すような作動方向指令信号δを
受け、図４に示すような軸線／円周両方向の励磁を行う
時間比すなわち合成比を算出する軸線／円周合成比演算
部１１と、両演算部９，１１からの出力信号から励磁電
磁石を決定する励磁電磁石選定部１２と、同選定部１２
の決定に応じ各電磁石No１〜Ｎに電流信号を送る励磁電
流出力部１３とから構成されている。
【０００９】しかしてこのような電動機における制御シ
ーケンスは次の通りである。 (1) 先行する作動を軸線又は円周のどちらかに設定して
おく。 (2) 作動方向指令信号δに基づき軸線と円周作動の時間
配分を求めておく。 (3) 位置信号Ｘ，角度信号θに基づき移動子１と固定子
３の相対位置を求める。 (4) 作動方向指令信号δと移動子１，固定子３相対位置
情報から対応する電磁石４の励磁パターンを選択する。 (5) (2) で求められた時間で軸線，円周作動の励磁パタ
ーンを繰り返し選択して両作動を繰り返す。
ーケンスは次の通りである。 (1) 先行する作動を軸線又は円周のどちらかに設定して
おく。 (2) 作動方向指令信号δに基づき軸線と円周作動の時間
配分を求めておく。 (3) 位置信号Ｘ，角度信号θに基づき移動子１と固定子
３の相対位置を求める。 (4) 作動方向指令信号δと移動子１，固定子３相対位置
情報から対応する電磁石４の励磁パターンを選択する。 (5) (2) で求められた時間で軸線，円周作動の励磁パタ
ーンを繰り返し選択して両作動を繰り返す。
【００１０】そこでまず移動子１を軸線方向に作動させ
る場合の励磁パターンのシーケンスを図５について説明
すると、同図（Ａ）は移動子１を軸線方向左側へ移動さ
せるときの固定子３と移動子１の相対位置関係を示し、
同図（Ｂ）はそのときの固定子３の９個の電磁石４のNo
１〜９の励磁パターンを示している。すなわち固定子３
と移動子１の相対位置関係が同図（Ａ）の１番上の図の
場合には、Ｉの励磁パターンで電磁石No３，６，９をＯ
Ｎとし、２番目の場合には、IIの励磁パターンで電磁石
No１，４，７をＯＮとし、３番目の場合にはIII の励磁
パターンで電磁石No２，５，８をＯＮとすることによっ
て、各励磁パターンにおいて磁性体（突極）２と電磁石
４の磁気力の総和が移動子１の作動方向に一致し、移動
子１は図示のように固定子３に対し軸線方向左側へ移動
することになる。つまり図５に示す例では（電磁石４が
直線方向に３個ある場合）、位置検出器７により検出さ
れるある基準点を原点とする移動子１位置は、固定子３
との相対関係において図５のＩ〜III のいずれかの関係
に属するものとなるので、この相対関係に基づいて励磁
パターンＩ〜III を選択することにより、移動子１を軸
線方向へ移動させることになる。なお同様にして円周方
向に作動させる場合の励磁パターンのシーケンスを例示
すると図６の通りとなる。
る場合の励磁パターンのシーケンスを図５について説明
すると、同図（Ａ）は移動子１を軸線方向左側へ移動さ
せるときの固定子３と移動子１の相対位置関係を示し、
同図（Ｂ）はそのときの固定子３の９個の電磁石４のNo
１〜９の励磁パターンを示している。すなわち固定子３
と移動子１の相対位置関係が同図（Ａ）の１番上の図の
場合には、Ｉの励磁パターンで電磁石No３，６，９をＯ
Ｎとし、２番目の場合には、IIの励磁パターンで電磁石
No１，４，７をＯＮとし、３番目の場合にはIII の励磁
パターンで電磁石No２，５，８をＯＮとすることによっ
て、各励磁パターンにおいて磁性体（突極）２と電磁石
４の磁気力の総和が移動子１の作動方向に一致し、移動
子１は図示のように固定子３に対し軸線方向左側へ移動
することになる。つまり図５に示す例では（電磁石４が
直線方向に３個ある場合）、位置検出器７により検出さ
れるある基準点を原点とする移動子１位置は、固定子３
との相対関係において図５のＩ〜III のいずれかの関係
に属するものとなるので、この相対関係に基づいて励磁
パターンＩ〜III を選択することにより、移動子１を軸
線方向へ移動させることになる。なお同様にして円周方
向に作動させる場合の励磁パターンのシーケンスを例示
すると図６の通りとなる。
【００１１】かくしてこの電動機によれば、移動子１の
複数の磁性体（突極）２と固定子３の複数の電磁石４と
の磁気力の総和を移動子１の作動方向に一致するように
制御するので、移動子１の円周及び軸線作動を同時的に
かつ連続に行うことができ、また移動子１の真円筒状の
外表面全体を軸受対象部としているので、軸線作動は従
来に比べ広い作動範囲を有しており、更に移動子１側に
磁性体（突極）２を設置する場合は、配線が移動子の作
動範囲を制限することがなく、上記軸受対象部の許容を
一層容易にする。
複数の磁性体（突極）２と固定子３の複数の電磁石４と
の磁気力の総和を移動子１の作動方向に一致するように
制御するので、移動子１の円周及び軸線作動を同時的に
かつ連続に行うことができ、また移動子１の真円筒状の
外表面全体を軸受対象部としているので、軸線作動は従
来に比べ広い作動範囲を有しており、更に移動子１側に
磁性体（突極）２を設置する場合は、配線が移動子の作
動範囲を制限することがなく、上記軸受対象部の許容を
一層容易にする。
【００１２】次に図７〜図１１について第２実施例を説
明すると、図７は第１実施例を示す図１の２自由度作動
電動機において、磁性体及び電磁石の配列方向を変えた
ものを示すもので、その他の軸受等の構成や制御シーケ
ンスについては第１実施例のものと同様である。すなわ
ち、円筒状の移動子２１の外表面には磁性体（突極）２
２が埋設されており、この移動子２１を外嵌する固定子
２３の内表面には電磁石が設けられている。図に示す通
り、磁性体２２，電磁石２４ともに６０°の角度をなす
２直線方向（Ｘ，Ｗ軸）に一定間隔をもって配置されて
いる。電磁石間隔：磁性体間隔＝ＬC ：ＬS は第１実施
例と同様２：３である。
明すると、図７は第１実施例を示す図１の２自由度作動
電動機において、磁性体及び電磁石の配列方向を変えた
ものを示すもので、その他の軸受等の構成や制御シーケ
ンスについては第１実施例のものと同様である。すなわ
ち、円筒状の移動子２１の外表面には磁性体（突極）２
２が埋設されており、この移動子２１を外嵌する固定子
２３の内表面には電磁石が設けられている。図に示す通
り、磁性体２２，電磁石２４ともに６０°の角度をなす
２直線方向（Ｘ，Ｗ軸）に一定間隔をもって配置されて
いる。電磁石間隔：磁性体間隔＝ＬC ：ＬS は第１実施
例と同様２：３である。
【００１３】この電動機の制御装置の動作について図８
を用いて説明する。位置センサー２８から移動子２１の
Ｘ，Ｙ方向の位置信号が入力されると、移動子／固定子
相対位置演算部２９は、図９の式１に基づきＸＷ座標系
（図７参照）に変換し、移動子２１のＸ，Ｗ方向の位置
信号を求め励磁電磁石選定部３１に出力する。ここで、
この位置信号と各突極２２に対する各電磁石２４の相対
位置との関係について、図７の電磁石Ａ１〜Ａ３のＸ方
向を例に挙げ、図１１を参照しながら説明する。図７の
電磁石Ａ１〜Ａ３の突極２２に対する相対位置（突極２
２に対する＋Ｘ方向の電磁石２４のずれ）は、各突極２
２間を６等分したとき、ＬS ：ＬC ＝３：２の関係か
ら、Ａ３は０、Ａ２は４ＬS ／６、Ａ１は２ＬS ／６と
なっている。この図７の移動子２１の位置をＸ＝０とす
ると、この移動子２１が＋Ｘ方向にＬS ／６移動する毎
に、電磁石Ａ２４の相対位置は０→ＬS ／６→２ＬS ／
６→３ＬS ／６→４ＬS ／６→５ＬS ／６→６ＬS ／６
（＝０）→ＬS ／６と繰り返し、同様に、電磁石Ａ２は
４ＬS ／６→５ＬS ／６→・・４ＬS ／６→５ＬS ／
６、電磁石Ａ１は２ＬS ／６→３ＬS ／６→・・２ＬS
／６→３ＬS ／６と繰り返す。すなわち、移動子２１の
Ｘ＝０位置（ＸＷ座標）における各電磁石２４の突極に
対する相対位置が設定されれば、座標変換された後のＸ
（移動子２１の位置）の値が、ＬS ／６の何倍あるかに
よって、各電磁石２４の相対位置（６等分された区間の
どの位置にあるのか）を予め６パターンに分けて求めて
おくことができる。
を用いて説明する。位置センサー２８から移動子２１の
Ｘ，Ｙ方向の位置信号が入力されると、移動子／固定子
相対位置演算部２９は、図９の式１に基づきＸＷ座標系
（図７参照）に変換し、移動子２１のＸ，Ｗ方向の位置
信号を求め励磁電磁石選定部３１に出力する。ここで、
この位置信号と各突極２２に対する各電磁石２４の相対
位置との関係について、図７の電磁石Ａ１〜Ａ３のＸ方
向を例に挙げ、図１１を参照しながら説明する。図７の
電磁石Ａ１〜Ａ３の突極２２に対する相対位置（突極２
２に対する＋Ｘ方向の電磁石２４のずれ）は、各突極２
２間を６等分したとき、ＬS ：ＬC ＝３：２の関係か
ら、Ａ３は０、Ａ２は４ＬS ／６、Ａ１は２ＬS ／６と
なっている。この図７の移動子２１の位置をＸ＝０とす
ると、この移動子２１が＋Ｘ方向にＬS ／６移動する毎
に、電磁石Ａ２４の相対位置は０→ＬS ／６→２ＬS ／
６→３ＬS ／６→４ＬS ／６→５ＬS ／６→６ＬS ／６
（＝０）→ＬS ／６と繰り返し、同様に、電磁石Ａ２は
４ＬS ／６→５ＬS ／６→・・４ＬS ／６→５ＬS ／
６、電磁石Ａ１は２ＬS ／６→３ＬS ／６→・・２ＬS
／６→３ＬS ／６と繰り返す。すなわち、移動子２１の
Ｘ＝０位置（ＸＷ座標）における各電磁石２４の突極に
対する相対位置が設定されれば、座標変換された後のＸ
（移動子２１の位置）の値が、ＬS ／６の何倍あるかに
よって、各電磁石２４の相対位置（６等分された区間の
どの位置にあるのか）を予め６パターンに分けて求めて
おくことができる。
【００１４】また本電動機は、電磁石２４と突極２２と
の吸引力により移動子２１を作動させるものであるか
ら、図１１に示すように、Ｘ軸の正方向に作動させる場
合には、相対位置が３ＬS ／６〜６ＬS ／６の電磁石２
４を励磁すべき電磁石として選定し、Ｘ軸の負方向に作
動させる場合には、相対位置が０〜３ＬS ／６の電磁石
２４を励磁すべき電磁石として選定されることになる。
従って、Ｘ軸方向の作動に関し、６〔移動子位置〕×２
〔作動方向〕＝１２の励磁パターンがあるわけであり
（Ｗ軸方向についても突極間を６等分すれば同様に１２
パターンとなる）、この移動子位置と作動方向の組合せ
による励磁パターンを保持しているのが励磁電磁石選定
部３１である。
の吸引力により移動子２１を作動させるものであるか
ら、図１１に示すように、Ｘ軸の正方向に作動させる場
合には、相対位置が３ＬS ／６〜６ＬS ／６の電磁石２
４を励磁すべき電磁石として選定し、Ｘ軸の負方向に作
動させる場合には、相対位置が０〜３ＬS ／６の電磁石
２４を励磁すべき電磁石として選定されることになる。
従って、Ｘ軸方向の作動に関し、６〔移動子位置〕×２
〔作動方向〕＝１２の励磁パターンがあるわけであり
（Ｗ軸方向についても突極間を６等分すれば同様に１２
パターンとなる）、この移動子位置と作動方向の組合せ
による励磁パターンを保持しているのが励磁電磁石選定
部３１である。
【００１５】図１０は、Ｘ軸の正方向に移動子２１を作
動させるときの各電磁石Ａ１〜Ｃ３の励磁パターンで、
例えば移動子２１がＸ＝０〜ＬS ／６（＝ｎ×ＬS 〜ｎ
×ＬS ＋１S ／６）の位置にあるとき、Ａ２，Ｂ１，Ｂ
２，Ｃ１が励磁され、Ａ１，Ａ３，Ｂ３，Ｃ２，Ｃ３が
励磁されないことを示している。一方、励磁電磁石選定
部３１は図３に示すような作動方向指令を入力して、図
９の式１に基づきＸＷ座標の作動方向指令に変換し、
Ｘ，Ｗ軸の正方向の作動指令か負方向の作動指令かを求
める。そして、この作動方向指令及び移動子／固定子相
対位置演算部２９で求められた相対位置に基づいて、励
磁する電磁石２４を励磁パターンから選定する。また、
Ｘ方向／Ｙ方向合成比演算部３２は、作動方向指令を入
力して、ＸＷ座標の作動方向指令に変換した後、合成比
（図９の式２）に基づき、図９の式３に示すとおり、Ｘ
軸方向に移動子２１を作動させる時間Ａと、Ｗ軸方向に
移動子２１を作動させる時間Ｂを求め（式３中のΔＴは
任意に設定される微小時間でΔＴ＝Ａ＋Ｂ）、Ｘ軸方向
作動に係る信号として時間Ａ、Ｗ軸方向作動に係る信号
として時間Ｂを励磁電磁石選定部３１へ出力する。
動させるときの各電磁石Ａ１〜Ｃ３の励磁パターンで、
例えば移動子２１がＸ＝０〜ＬS ／６（＝ｎ×ＬS 〜ｎ
×ＬS ＋１S ／６）の位置にあるとき、Ａ２，Ｂ１，Ｂ
２，Ｃ１が励磁され、Ａ１，Ａ３，Ｂ３，Ｃ２，Ｃ３が
励磁されないことを示している。一方、励磁電磁石選定
部３１は図３に示すような作動方向指令を入力して、図
９の式１に基づきＸＷ座標の作動方向指令に変換し、
Ｘ，Ｗ軸の正方向の作動指令か負方向の作動指令かを求
める。そして、この作動方向指令及び移動子／固定子相
対位置演算部２９で求められた相対位置に基づいて、励
磁する電磁石２４を励磁パターンから選定する。また、
Ｘ方向／Ｙ方向合成比演算部３２は、作動方向指令を入
力して、ＸＷ座標の作動方向指令に変換した後、合成比
（図９の式２）に基づき、図９の式３に示すとおり、Ｘ
軸方向に移動子２１を作動させる時間Ａと、Ｗ軸方向に
移動子２１を作動させる時間Ｂを求め（式３中のΔＴは
任意に設定される微小時間でΔＴ＝Ａ＋Ｂ）、Ｘ軸方向
作動に係る信号として時間Ａ、Ｗ軸方向作動に係る信号
として時間Ｂを励磁電磁石選定部３１へ出力する。
【００１６】励磁電磁石選定部３１は、Ｘ方向／Ｙ方向
合成比演算部３２から入力する信号が時間Ａの場合に
は、Ｘ軸方向に関する励磁パターンを励磁電流出力部３
３へ出力し、時間Ｂの場合には、Ｗ軸方向に関する励磁
パターンを励磁電流出力部３３へ出力する。励磁パター
ンを入力した励磁電流出力部３３は、これに従い電磁石
２４に対し励磁電流を出力する。なおこの出力動作の間
に次の励磁パターンを求める演算が並行して実行され
る。以上のように、移動子２１の位置がＬS ／６移動す
る毎に、制御装置により励磁パターンが切り換えられな
がら、また、時間Ａと時間Ｂが交互に繰り返されること
により、移動子２１は作動指令方向に移動する（なお、
時間Ａから始めるか時間Ｂかち始めるかは、予め設定さ
れている）。
合成比演算部３２から入力する信号が時間Ａの場合に
は、Ｘ軸方向に関する励磁パターンを励磁電流出力部３
３へ出力し、時間Ｂの場合には、Ｗ軸方向に関する励磁
パターンを励磁電流出力部３３へ出力する。励磁パター
ンを入力した励磁電流出力部３３は、これに従い電磁石
２４に対し励磁電流を出力する。なおこの出力動作の間
に次の励磁パターンを求める演算が並行して実行され
る。以上のように、移動子２１の位置がＬS ／６移動す
る毎に、制御装置により励磁パターンが切り換えられな
がら、また、時間Ａと時間Ｂが交互に繰り返されること
により、移動子２１は作動指令方向に移動する（なお、
時間Ａから始めるか時間Ｂかち始めるかは、予め設定さ
れている）。
【００１７】そしてこの移動が、Ｘ軸方向の移動とＷ軸
方向の移動であるため、第１実施例の２自由度作動電動
機に比べ駆動力の変動を減少させることができる。すな
わち、この種電動機においては、図１２に示すような電
磁石と磁性体の相対位置関係においては駆動力を発生す
ることができないため、第１実施例のように電磁石及び
磁性体の配列を軸線方向及び円周方向とすると、電磁石
が図１３のハッチング部に位置しているときはどの方向
にも駆動力が得られない。このため、励磁された電磁石
のうち実際に駆動力を発生できるものの割合が変動し、
それに応じて駆動力が変動する。これに対し、第２実施
例のように電磁石２４及び磁性体２２の配列を６０°の
角度をなす２直線の方向とすると、駆動力を発生できな
い電磁石の位置範囲を図１４のハッチング部に示すとお
り低減させることができるので、駆動力の変動が減少す
ることになる。
方向の移動であるため、第１実施例の２自由度作動電動
機に比べ駆動力の変動を減少させることができる。すな
わち、この種電動機においては、図１２に示すような電
磁石と磁性体の相対位置関係においては駆動力を発生す
ることができないため、第１実施例のように電磁石及び
磁性体の配列を軸線方向及び円周方向とすると、電磁石
が図１３のハッチング部に位置しているときはどの方向
にも駆動力が得られない。このため、励磁された電磁石
のうち実際に駆動力を発生できるものの割合が変動し、
それに応じて駆動力が変動する。これに対し、第２実施
例のように電磁石２４及び磁性体２２の配列を６０°の
角度をなす２直線の方向とすると、駆動力を発生できな
い電磁石の位置範囲を図１４のハッチング部に示すとお
り低減させることができるので、駆動力の変動が減少す
ることになる。
【００１８】なお図１５は平面形の２自由度作動電動機
の具体形の斜視図、図１６は図１５の固定子と移動子の
拡大図を示す。２１は平面状の移動子でＵ字の電磁石２
４が固定子２３側表面の６０°の角度をなす２直線上に
所定間隔をもって配列されている。平板状の固定子２３
は磁性体であるヨーク３４と上記２直線と一致する方向
に所定間隔をもって配列された突極（磁性体）２２から
なっている。３５はＸ方向の軸受、２８はＸ方向の移動
子２１の位置センサーである。３６は制御装置で第２実
施例のものと同様な機能を有するものである。このよう
な平面形の２自由度作動電動機においても、電磁石２４
と突極２２を６０°の角度をなす２直線上に配列するこ
とにより、第２実施例と同様、駆動力の変動を減少させ
ることができる。
の具体形の斜視図、図１６は図１５の固定子と移動子の
拡大図を示す。２１は平面状の移動子でＵ字の電磁石２
４が固定子２３側表面の６０°の角度をなす２直線上に
所定間隔をもって配列されている。平板状の固定子２３
は磁性体であるヨーク３４と上記２直線と一致する方向
に所定間隔をもって配列された突極（磁性体）２２から
なっている。３５はＸ方向の軸受、２８はＸ方向の移動
子２１の位置センサーである。３６は制御装置で第２実
施例のものと同様な機能を有するものである。このよう
な平面形の２自由度作動電動機においても、電磁石２４
と突極２２を６０°の角度をなす２直線上に配列するこ
とにより、第２実施例と同様、駆動力の変動を減少させ
ることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、真円筒状の移動子に磁
性体（又は電磁石）を配し、移動子に外嵌する固定子に
電磁石（又は磁性体）を配しかつ移動子の外表面を軸受
対象として移動子の移動を自在に支承する軸受けを設け
たことにより、移動子の作動範囲を広くすることがで
き、移動子に磁性体を設けた場合には、移動子に対する
電気的な配線が不要となるので、移動子に電磁石を設け
た場合と比較して、移動子の作動上の拘束がなくなる。
また作動方向指令と移動子と固定子との相対位置に基づ
き励磁する電磁石を選定するという簡素な制御により、
移動子を所望とする方向に連続的に作動させることがで
きる。また、移動子を軸線方向，円周方向に微小時間で
繰り返して作動させることにより、円滑的な動作でもっ
て作動させることができる。更に電磁石と磁性体を６０
°の角度をなす２直線上に配列することにより、駆動力
の変動を減少させることができる。
性体（又は電磁石）を配し、移動子に外嵌する固定子に
電磁石（又は磁性体）を配しかつ移動子の外表面を軸受
対象として移動子の移動を自在に支承する軸受けを設け
たことにより、移動子の作動範囲を広くすることがで
き、移動子に磁性体を設けた場合には、移動子に対する
電気的な配線が不要となるので、移動子に電磁石を設け
た場合と比較して、移動子の作動上の拘束がなくなる。
また作動方向指令と移動子と固定子との相対位置に基づ
き励磁する電磁石を選定するという簡素な制御により、
移動子を所望とする方向に連続的に作動させることがで
きる。また、移動子を軸線方向，円周方向に微小時間で
繰り返して作動させることにより、円滑的な動作でもっ
て作動させることができる。更に電磁石と磁性体を６０
°の角度をなす２直線上に配列することにより、駆動力
の変動を減少させることができる。
【図１】本発明２自由度作動電動機の第１実施例の一部
截断斜視図である。
截断斜視図である。
【図２】同上における制御装置の系統図である。
【図３】図２の作動方向指令の説明図である。
【図４】図２の軸線／円周合成比の説明図である。
【図５】軸線方向に作動させる場合の励磁パターンの説
明図である。
明図である。
【図６】円周方向に作動させる場合の励磁パターンの説
明図である。
明図である。
【図７】第２実施例における移動子と固定子の構成図で
ある。
ある。
【図８】制御装置の系統図である。
【図９】作動信号の説明図である。
【図１０】励磁パターンの説明図である。
【図１１】移動子と固定子の位置関係の説明図である。
【図１２】第１実施例における駆動力の説明図である。
【図１３】同上における駆動力を発生できない位置の説
明図である。
明図である。
【図１４】第２実施例における駆動力を発生できない位
置の説明図である。
置の説明図である。
【図１５】第２実施例の具体形の斜視図である。
【図１６】電磁石と突極の構成図である。
【図１７】従来の電動機の斜視図である。
１ 移動子 ２ 磁性体 ３ 固定子 ４ 電磁石 ５ 軸受 ６ 制御装置 ７ 位置検出器 ８ 角度検出器 ９ 移動子／固定子相対位置演算部 10 作動方向指令 11 軸線／円周合成比演算部 12 励磁電磁石選定部 13 励磁電流出力部 21 移動子 22 磁性体 23 固定子 24 電磁石 28 位置センサー 29 移動子／固定子相対位置演算部 30 作動方向指令 31 励磁電磁石選定部 32 Ｘ方向／Ｙ方向合成比演算部 33 励磁電流出力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 輝夫 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱重 工業株式会社名古屋誘導推進システム製作 所内
Claims (8)
- 【請求項１】 真円筒状の外表面の軸線方向及び円周方
向に所定間隔で磁性体が埋設された移動子と、該移動子
に外嵌する円筒状をなし内表面の軸線方向及び円周方向
に所定間隔で電磁石が配置されるとともに上記移動子の
外表面を軸受対象として移動子の移動を自在に支承する
軸受を有する固定子とよりなることを特徴とする２自由
度作動電動機。 - 【請求項２】 磁性体と電磁石を相互に入れ換えた請求
項１の２自由度作動電動機。 - 【請求項３】 移動子の軸線方向及び円周方向の位置を
検出する検出器と、検出された位置信号に基づき移動子
と固定子の相対位置を算出する演算部と、算出された相
対位置及び作動方向指令信号に基づき励磁する電磁石を
決定する選定部と、決定された電磁石に通電する出力部
とよりなることを特徴とする請求項１又は請求項２の制
御装置。 - 【請求項４】 作動方向指令信号から移動子の軸線方向
と円周方向の移動比を求め、微小時間×該移動比の時間
配分で移動子の軸線方向と円周方向の移動を繰り返すべ
く励磁する電磁石を決定することを特徴とする請求項３
の制御装置。 - 【請求項５】 真円筒状の外表面の６０°の角度をなす
２直線上に所定間隔で磁性体が埋設された移動子と、該
移動子に外嵌する円筒状をなし内表面の上記２直線と一
致する方向に所定間隔で電磁石が配置されるとともに上
記移動子の外表面を軸受対象として移動子の移動を自在
に支承する軸受を有する固定子とよりなることを特徴と
する２自由度作動電動機。 - 【請求項６】 磁性体と電磁石を相互に入れ換えた請求
項５の２自由度作動電動機。 - 【請求項７】 移動子の軸線方向及び円周方向の位置を
検出する検出器と、検出された位置信号を上記２直線方
向の位置信号に変換して移動子と固定子の相対位置を算
出する演算部と、算出された相対位置及び上記２直線方
向の信号に変換された作動方向指令信号に基づき励磁す
る電磁石を決定する選定部と、決定された電磁石に通電
する出力部とよりなることを特徴とする請求項５又は請
求項６の制御装置。 - 【請求項８】 ２直線方向の信号に変換された作動方向
指令信号から移動子の上記２直線方向の移動比を求め、
微小時間×該移動比の時間配分で移動子の上記２直線方
向の移動を繰り返すべく励磁する電磁石を決定すること
を特徴とする請求項７の制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6337148A JPH0870568A (ja) | 1994-06-20 | 1994-12-26 | ２自由度作動電動機及びその制御装置 |
| EP95109553A EP0689279B1 (en) | 1994-06-20 | 1995-06-20 | Operation motor with two degrees of freedom and controller thereof |
| DE69515562T DE69515562T2 (de) | 1994-06-20 | 1995-06-20 | Motor für Betrieb in zwei Freiheitsgraden und Steuerung hierfür |
| KR1019950016372A KR100225243B1 (ko) | 1994-06-20 | 1995-06-20 | 2자유도 작동전동기 및 그 제어장치 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16059494 | 1994-06-20 | ||
| JP6-160594 | 1994-06-20 | ||
| JP6337148A JPH0870568A (ja) | 1994-06-20 | 1994-12-26 | ２自由度作動電動機及びその制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0870568A true JPH0870568A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=26487055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6337148A Withdrawn JPH0870568A (ja) | 1994-06-20 | 1994-12-26 | ２自由度作動電動機及びその制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0689279B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0870568A (ja) |
| KR (1) | KR100225243B1 (ja) |
| DE (1) | DE69515562T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6543355B1 (en) | 1998-04-24 | 2003-04-08 | Koenig & Bauer Aktiengesellschaft | Roller for a rotary press |
| JP2009528499A (ja) * | 2006-03-03 | 2009-08-06 | スカニア シーブイ アクチボラグ（パブル） | ギアボックス制御用の装置 |
| ITBS20090144A1 (it) * | 2009-08-03 | 2011-02-04 | Gimatic Spa | Sistema di guida tra le parti statorica e scorrevole di un motore elettrico lineare |
| JP2012508549A (ja) * | 2008-11-03 | 2012-04-05 | モーター エクセレンス， エルエルシー | 横方向および／またはコンミュテート式磁束システムの固定子の概念 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10219903B4 (de) * | 2002-05-03 | 2014-10-09 | Manroland Web Systems Gmbh | Zylinder einer Rotationsdruckmaschine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4234831A (en) * | 1978-07-18 | 1980-11-18 | Josef Kemmer | Compound rotary and/or linear motor |
| DE2906404A1 (de) * | 1979-02-20 | 1980-08-28 | Siegfried Dr Ing Kofink | Elektromotor |
| JPH0515134A (ja) * | 1991-07-03 | 1993-01-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ステツピングモータ |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6337148A patent/JPH0870568A/ja not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-06-20 EP EP95109553A patent/EP0689279B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-20 DE DE69515562T patent/DE69515562T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-20 KR KR1019950016372A patent/KR100225243B1/ko not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6543355B1 (en) | 1998-04-24 | 2003-04-08 | Koenig & Bauer Aktiengesellschaft | Roller for a rotary press |
| JP2009528499A (ja) * | 2006-03-03 | 2009-08-06 | スカニア シーブイ アクチボラグ（パブル） | ギアボックス制御用の装置 |
| US8061230B2 (en) | 2006-03-03 | 2011-11-22 | Scania Cv Ab (Publ) | Arrangement for the control of a gear box |
| JP4879282B2 (ja) * | 2006-03-03 | 2012-02-22 | スカニア シーブイ アクチボラグ（パブル） | ギアボックス制御用の装置 |
| JP2012508549A (ja) * | 2008-11-03 | 2012-04-05 | モーター エクセレンス， エルエルシー | 横方向および／またはコンミュテート式磁束システムの固定子の概念 |
| JP2012508555A (ja) * | 2008-11-03 | 2012-04-05 | モーター エクセレンス， エルエルシー | 横方向および／またはコンミュテート式磁束システムの回転子の概念 |
| ITBS20090144A1 (it) * | 2009-08-03 | 2011-02-04 | Gimatic Spa | Sistema di guida tra le parti statorica e scorrevole di un motore elettrico lineare |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960003032A (ko) | 1996-01-26 |
| EP0689279A3 (en) | 1997-11-26 |
| DE69515562D1 (de) | 2000-04-20 |
| EP0689279A2 (en) | 1995-12-27 |
| EP0689279B1 (en) | 2000-03-15 |
| DE69515562T2 (de) | 2000-09-14 |
| KR100225243B1 (ko) | 1999-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |