JPH1052025A

JPH1052025A - リニアモータおよびその制御方法

Info

Publication number: JPH1052025A
Application number: JP8218122A
Authority: JP
Inventors: Masatoyo Sogabe; 正豊曽我部; Tadashi Shimura; 孔史志村
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】リニアモータにおける推力むらを低減し、リ
ニアモータの運動特性および垂直軸使用時における安全
性を向上させる。【解決手段】両側に磁石片（永久磁石１３，１５）が
延設された固定磁石板１５と、その磁石板１５の挟んで
設けられた一体に移動する１対の電機子１１，１２とを
備えたリニアモータにおいて、磁石板の両側で発生する
２つの推力むらを相殺する方向に位相をずらすものであ
り、これによって、リニアモータにおける推力むらを低
減するものである。そして、磁石片の磁極を磁石板の両
側で位相がずれるよう配置する構成、１対の電機子の巻
線の相順をずらす構成、電機子に供給する電流の位相を
調節する電流制御によって、２つの推力むらの位相をず
らして、推力むらを減少することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の可動部
材を駆動する等の目的で広く使用されている永久磁石同
期式のリニアモータに関し、特に永久磁石と可動磁石と
の配置、および該永久磁石への駆動電流の供給制御に関
する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の可動部材を駆動する等の目的
のために、永久磁石同期式のリニアモータが広く使用さ
れている。この永久磁石リニアモータは、移動磁界発生
手段と、磁極がＮＳ順に交番的に並置された複数の永久
磁石を含む固定磁界とを、相互に移動可能に対向，近接
させて設けている。図１３は、リニアモータの概略斜視
図である。リニアモータにおいて、固定磁界の磁極は、
永久磁石の磁極の大きさに相当する鉄板等の磁性体の板
に、磁極がＮＳ順に交番となるよう磁石を順次配置して
取り付ける。図中、磁石板２０は継鉄であり、磁極の大
きさに相当する大きさを備え、例えば、３００〜５００
ｍｍ程度の幅で、５００ｍｍ〜１０ｍの長さの寸法であ
り、軟鉄板で形成される。磁石片２２は、１テスラ程度
の磁束密度を有し、厚みが５ｍｍ程度の永久磁石であ
る。図示するように、上面はＮ，Ｓ極に着磁されてお
り、下面は逆極性のＳ，Ｎ極である。なお、磁石片２２
は、磁石板２０に樹脂層による埋め込みによって、取り
付けることができる。

【０００３】この固定磁界に対して、電機子２２を移動
可能に取り付け、固定磁石側の磁界と電機子側の磁界と
の相互作用によって、電機子と固定磁石との間における
相対的移動を行うことができる。なお、移動部材は、電
機子側あるいは固定磁石側に取り付け、これによって、
移動部材の移動を可能とする。

【０００４】上記の永久磁石同期式リニアモータの駆動
において、１台のリニアモータを駆動する場合には、通
常図１４に示すような電流制御によって行っている。図
１４に示す電流制御では、電流指令を三相指令変換のブ
ロック１でＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三相指令に変換し、各指
令をそれぞれＵ相電流指令のブロック２ｕ，Ｖ相電流指
令のブロック２ｖ，およびＷ相電流指令のブロック２ｗ
に送って、各相の電流指令を生成する。各相の電流指令
は、各相のアンプ３ｕ，３ｖ，および３ｗで電流増幅
し、リニアモータ４の各相のコイルに供給する。なお、
各アンプ３ｕ，３ｖ，３ｗでは、電流フィードバックを
行っている。また、リニアモータ４には磁極の位置を検
出する磁極検出器５が設けられ、この検出器で検出した
磁極位置を三相指令変換のブロック１にフィードバック
している。

【０００５】これに対して、永久磁石同期式リニアモー
タの駆動において、複数台のリニアモータを駆動する場
合には、従来、図１５に示すように、前記した１台のリ
ニアモータを駆動制御する機構を複数設け、共通の電流
指令に対してそれぞれ独立に制御を行っている。図１５
に示すような各リニアモータに対して独立に制御系を設
ける場合には、リニアモータの磁極位置を検出する磁極
検出器が個別に必要となる。図１５中のａ，ｂは、第１
リニアモータ４ａと第２リニアモータ４ｂの駆動制御を
行う駆動制御系であり、それぞれ第１三相指令変換１
ａ，第１相電流指令ブロック２ａ，第１アンプ３ａ，第
１リニアモータ４ａ，第１磁極検出器５ａと、同様の構
成の第２三相指令変換１ｂ，第２相電流指令ブロック２
ｂ，第１アンプ３ｂ，第１リニアモータ４ｂ，第１磁極
検出器５ｂとを備えている。

【０００６】上記構成のリニアモータに対して、複数台
のリニアモータが同様な駆動状態となる場合には、磁極
検出器の検出信号は同じとなり、１つの磁極検出器を共
有して使用することができる。例えば、共通の固定磁極
を挟んで、両側に電機子を配置する構成のリニアモータ
では、両電機子は一体であり、固定磁極に対する位置は
共通である。このような使用形態の場合には、複数台の
リニアモータに対して磁極検出器を１台のみ設置して駆
動制御を行うことができる。この１台の磁極検出器によ
って複数台のリニアモータを駆動する場合には、複数台
の各リニアモータは、１つの磁極検出器からフィードバ
ックした磁極位置信号によって生成された共通する１つ
の三相指令による電流が供給されて駆動されることにな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように共通す
る１つの三相指令によって、永久磁石同期式リニアモー
タを駆動する場合には、永久磁石の固定磁極の磁束分布
の不均一に起因する推力むらが発生し、この推力むら
は、リニアモータよる駆動装置の送り精度の低下の原因
となり、リニアモータが組み込まれた工作機械等の装置
の性能に影響を与えるという問題点がある。

【０００８】リニアモータを、対向した取り付けられた
２組の電機子と、この２組の電機子の間に挿入され、背
中合わせに取り付けられた２組の磁石を備えた固定磁石
板とによって構成した場合、この２組の磁石の磁極位置
の関係は同じであり、電機子に対して同相の電流を供給
して駆動している。

【０００９】図１６は、リニアモータにおける固定磁極
と電機子との配置を説明する図である。図１６におい
て、固定磁石板１５の両側に永久磁石１３，１４を同じ
磁極が対向するよう配置し、これによって、固定磁極を
構成している。また、電機子１１，１２は、この固定磁
極を挟んだ両側に、コイル部が固定磁極の永久磁石に対
向するように近接して配置する。例えば、電機子１１は
三相コイル（コイル１１ｕ，コイル１１ｖ，コイル１１
ｗ）を備え、また、電機子１２は三相コイル（コイル１
２ｕ，コイル１２ｖ，コイル１２ｗ）を備え、両電機子
の各相のコイルは対向して配置されている。なお、以
下、電機子１１側をＡ側，電機子１２側をＢ側として説
明する。

【００１０】上記のような配置のリニアモータの各電機
子では、図１７に示すようにそれぞれ推力むらを有して
いる。この推力むらについて、図１８を用いて検討する
と、各電機子が発生する推力は、図１８（ｂ）に示す電
機子の１相分の推力を各相について合成して、図１８
（ｃ）に示す合成推力となる。図１８（ｄ）および図１
８（ｅ）は、Ａ側およびＢ側の合成推力の推力むらのみ
を示している。Ａ側およびＢ側の各推力むらの位相は、
両電機子が固定磁極に対して同じ位置関係に配置される
構成であるため一致することになる。したがって、リニ
アモータの推力むらは、図１８（ｆ）に示すにように両
側の推力むらを合成したものとして得られる。なお、図
１８（ａ）中の固定磁極と電機子との位置関係におい
て、電機子の各コイルは２４０°間隔の場合で示してい
る。

【００１１】このような、推力むらを有するリニアモー
タは、非常停止時等において、電機子は安定点に止まろ
うとするため、安定点に向かって大きく移動するおそれ
がある。

【００１２】そこで、本発明は前記した従来のリニアモ
ータの持つ問題点を解決して、リニアモータにおける推
力むらを低減することを目的とし、これによって、リニ
アモータの運動特性および安全性を向上させるものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のリニアモータ
は、両側に磁石片が延設された磁石板と、その磁石板の
挟んで設けられた一体に移動する１対の電機子とを備え
たリニアモータにおいて、磁石板の両側で発生する２つ
の推力むらを相殺する方向に位相をずらすものであり、
これによって、リニアモータにおける推力むらを低減す
るものである。また、磁石片の磁極を磁石板の両側で位
相がずれるよう配置したり、１対の電機子の巻線の相順
をずらしたり、電機子に供給する電流の位相を調節する
ことによって、２つの推力むらの位相をずらすことがで
きる。

【００１４】本発明のリニアモータは、１つの軸線方向
に多数の磁石片をその両側に延設する磁石板と、磁石板
の両面と作用空隙を介してそれぞれ対設され、磁石片に
よる磁界と電磁相互作用を行う巻線を有し、磁石板に対
して軸線方向に一体に可動する１対の電機子とを備えた
リニアモータにおいて、磁石板の両側の磁石片の磁極を
互いに位相をずらして配置するものであり、これによっ
て、１対の電機子と磁石板との間で発生する両推力むら
の位相をずらし、両推力むらを減少させるものである
（請求項１対応）。

【００１５】また、本発明のリニアモータは、前記と同
様の構成のリニアモータにおいて、磁石板の両側の磁石
片の磁極を互いに位相をずらして配置し、さらに、１対
の電機子の巻線の相順を相互にずらすものであり、これ
によって、１対の電機子と磁石板との間で発生する両推
力むらの位相をずらし、両推力むらを減少させるもので
ある（請求項２対応）。

【００１６】また、一方の磁石片の磁極と対向する電機
子との間の電磁相互作用で生じる推力むらと、他方の磁
石片の磁極と対向する電機子との間の電磁相互作用で生
じる推力むらを逆位相とするように磁極の位相を設定す
るものであり（請求項３対応）、さらに、この磁極の位
相を、一方の磁石片の磁極の他方の磁石片の磁極に対し
て、位相を１磁極の半分だけずらせる設定とするもので
ある（請求項４対応）。

【００１７】本発明のリニアモータは、１つの軸線方向
に多数の磁石片をその両側に延設し、各側の磁極を互い
に位相をずらして配置する磁石板と、磁石板の両面と作
用空隙を介してそれぞれ対設され、磁石片による磁界と
電磁相互作用を行う巻線を有し、磁石板に対して軸線方
向に一体に可動する１対の電機子とを備えたリニアモー
タにおいて、１対の電機子に対して同相電流を供給し、
その電流の位相を、電流により一方の電機子巻線に生じ
る磁界と対向する磁石片による磁界との磁界の位相ずれ
の大きさと、電流により他方の電機子巻線に生じる磁界
と対向する磁石片による磁界との磁界の位相ずれの大き
さを同じくするよう制御するものであり、これによっ
て、１対の電機子と磁石板との間で発生する両推力むら
の位相をずらし、両推力むらを減少させるものである
（請求項５対応）。また、１対の電機子の巻線の相順を
相互にずらした構成のリニアモータについても、同様の
制御を行うことができる（請求項６対応）。

【００１８】本発明のリニアモータは、前記方法を行う
リニアモータと同構成のリニアモータにおいて、１対の
電機子に対して異相電流を供給し、各電機子に供給する
電流の位相を、該電流により電機子巻線に生じる磁界と
対向する磁石片による磁界との磁界の位相が合うように
制御するものであり、これによって、１対の電機子と磁
石板との間で発生する両推力むらの位相をずらし、両推
力むらを減少させるものである（請求項７対応）。ま
た、１対の電機子の巻線の相順を相互にずらした構成の
リニアモータについても、同様の制御を行うことができ
る（請求項８対応）。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１，図２は、本発明の
リニアモータの駆動させるための制御系統を説明するた
めのブロック図である。本発明のリニアモータは、１台
の磁極検出器から得られる１つの磁極位置信号を用い、
共通する１つの三相指令によって、複数台の永久磁石同
期式リニアモータを駆動する制御形態を前提としてい
る。図１，図２に示す制御系統図は、上記の制御形態の
一例である。

【００２０】図１に示す電流制御では、電流指令を三相
指令変換のブロック１でＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三相指令に
変換し、各指令をそれぞれＵ相電流指令，Ｖ相電流指
令，Ｗ相電流指令のブロック２（図中では３相分のブロ
ックをまとめて１つのブロックで示している）に送っ
て、各相の電流指令を生成する。各相の電流指令は、各
相のアンプ３（図中では３相分のブロックをまとめて１
つのブロックで示している）で電流増幅し、複数台のリ
ニアモータ（第１リニアモータ４ａ，第２リニアモータ
４ｂ）の各相のコイルに供給する。なお、各アンプ３で
は、電流フィードバックを行っている。また、複数台の
リニアモータ４ａ，４ｂのいずれか１台に設けられた磁
極検出器５によって磁極の位置を検出し、検出した磁極
位置を三相指令変換のブロック１にフィードバックして
いる。なお、図１中では複数台のリニアモータとして、
一例として第１リニアモータ４ａと第２リニアモータ４
ｂの２台を示しているが、２台以上の任意の複数台とす
ることも可能である。

【００２１】上記した構成の制御系では、１台のアンプ
３によって複数台のリニアモータに駆動電流を供給する
ため、大容量のアンプが必要となる。

【００２２】また、図２に示す電流制御では、前記図１
に示した三相指令変換ブロック１と相電流指令ブロック
２とアンプ３とリニアモータ４の構成の系統（図２中の
破線で囲む系統ａ，ｂ）を複数併設し、その内の１つの
系統中のリニアモータに設けた磁極検出器５から得られ
る１つの磁極位置信号を、複数の系統に共通して使用す
るものである。

【００２３】図３は、前記した制御系統によってリニア
モータを駆動する場合の、本発明のリニアモータの第１
の形態を説明する図である。この第１の形態は、電機子
に同相の電流を供給する場合の制御例である。図３は、
リニアモータにおける固定磁極と電機子との配置を概略
的に示している。図３において、固定磁石板１５の両側
に永久磁石１３，１４からなる磁石片の磁極の位相をず
らして配置し、これによって、固定磁極を構成してい
る。この磁極の位相ずれは、例えば、一方の磁石片の磁
極を他方の磁石片の磁極に対して、位相を１磁極の半分
だけずらせる。これによって、一組のＮ極とＳ極による
磁界の変化を３６０°とした場合、磁極は互に９０°位
相がずれることになる。また、電機子１１，１２は、こ
の固定磁極を挟んだ両側に、コイル部が固定磁極の永久
磁石に対向するように近接して配置する。例えば、電機
子１１は三相コイル（コイル１１ｕ，コイル１１ｖ，コ
イル１１ｗ）を備え、また、電機子１２は三相コイル
（コイル１２ｕ，コイル１２ｖ，コイル１２ｗ）を備
え、両電機子の各相のコイルは同相が対向するよう配置
されている。なお、以下、電機子１１側をＡ側，電機子
１２側をＢ側として説明する。

【００２４】前記図３に示したように、固定磁極の相互
の磁極を互いに１磁極の半分だけ，９０°分位相をずら
して配置する構成とし、電機子に供給する電流の位相を
制御することにより、リニアモータにおける推力むらを
低減することができる。このリニアモータの推力むらに
ついて図４を用いて説明する。

【００２５】図４（ａ），（ｂ）は、図３に示す構成に
おいて、電機子１１に対して最適な位相の電流を供給し
た場合において、Ａ側における磁極と供給電流との位相
関係と、Ｂ側における磁極と供給電流との位相関係とを
それぞれ示している。一般に、モータの駆動力Ｆは、駆
動電流Ｉと，駆動電流と磁極の位相差εのコサインの値
の積に比例する（Ｆ＝ｋ×Ｉ×ｃｏｓε）。なお、ｋは
比例定数とする。従って、図４（ａ）に示すＡ側では、
磁極と供給電流との位相差εは０°であるため、位相差
による駆動力の減少はない。これに対して、図４（ｂ）
に示すＢ側では、Ａ側と同相の電流を供給すると、磁極
と供給電流との位相差εは９０°となるため、位相差に
よって駆動力は発生しないことになる。

【００２６】そこで、本発明のリニアモータ制御の第１
の形態では、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、電機子
に供給する電流の位相の調整を行う。第１の形態では、
両電機子に対して同相の電流を供給することを前提とす
るため、電機子１１に対する供給電流の位相差εによっ
て生じる駆動力の減少と、電機子１２に対する供給電流
の位相差εによって生じる駆動力の減少が同等となるよ
うに、両位相差εの分配を行う。この両位相差εの分配
は、磁極を９０°ずらしたことによる位相差９０°をそ
れぞれ４５°ずつに分配することよって行う。図４
（ｃ）に示すＡ側では、供給電流を磁極に対して−４５
°位相をずらし、図４（ｄ）に示すＢ側では、供給電流
を磁極に対して＋４５°位相をずらす制御を行う。これ
によって、ｃｏｓ（±４５°）＝０．７０７となるた
め、位相差εにより生じる駆動力の減少はほぼ３０％程
度となる。

【００２７】図５は、この第１の形態の推力むらの状態
を説明するものであり、図５中（ｄ）に示すにＡ側の推
力むらと図５（ｆ）に示すにＢ側の推力むらとは、互い
に固定磁極の位相をずらした構成によって互いに位相が
逆となり、互いに相殺する方向となる。従って、両電機
子によって合成される推力の推力むらは、減少される。

【００２８】従って、第１の形態では、固定磁極を磁極
を互いの位相をずらして配置する構成によって発生する
推力むらを減少させ、また、各電機子に供給する電流の
位相を、配置した相互の磁極の位相差に応じて制御する
ことによって電機子の駆動を可能とするとともに駆動力
の減少を少なくする。

【００２９】図６は、前記した制御系統によってリニア
モータを駆動する場合の、本発明のリニアモータの第２
の形態を説明する図である。この第２の形態は、前記第
１の形態と同様に、電機子に同相の電流を供給する場合
の制御例である。図６は、リニアモータにおける固定磁
極と電機子との配置を概略的に示している。図６におい
て、固定磁石板１５の両側に永久磁石１３，１４からな
る磁石片の磁極の位相をずらして配置し、これによっ
て、前記第１の形態と同様の固定磁極を構成している。
また、電機子１１，１２は、この固定磁極を挟んだ両側
に、コイル部が固定磁極の永久磁石に対向するように近
接して配置するとともに、そのコイルの相順をずらして
配置する。例えば、電機子１１は三相コイル（コイル１
１ｕ，コイル１１ｖ，コイル１１ｗ）を備え、また、電
機子１２は三相コイル（コイル１２ｕ，コイル１２ｖ，
コイル１２ｗ）を備える。この電機子の三相コイルのい
ずれか一方のコイルの相順をずらして配置する。図６で
は、電機子１２の各相のコイルの相順を１２０°分だけ
ずらし、電機子１１のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に対してＷ相，
Ｕ相，Ｖ相となるよう配置する。なお、以下、電機子１
１側をＡ側，電機子１２側をＢ側として説明する。

【００３０】前記図６に示したように、固定磁極の相互
の磁極を互いに１磁極の半分だけ，９０°分位相をずら
して配置する構成とし、さらに、電機子の一方の３相コ
イルの相順をずらす構成とし、電機子に供給する電流の
位相を制御することにより、リニアモータにおける推力
むらを低減することができる。このリニアモータの推力
むらについて図７を用いて説明する。

【００３１】図７（ａ），（ｂ）は、図６に示す構成に
おいて、電機子１１に対して最適な位相の電流を供給し
た場合において、Ａ側における磁極と供給電流との位相
関係と、Ｂ側における磁極と供給電流との位相関係とを
それぞれ示している。前記したように、モータの駆動力
Ｆは、駆動電流Ｉと，駆動電流と磁極の位相差εのコサ
インの値の積に比例する（Ｆ＝ｋ×Ｉ×ｃｏｓε）関係
にある。従って、図７（ａ）に示すＡ側では、磁極と供
給電流との位相差εは０°であるため、位相差による駆
動力の減少はない。これに対して、図７（ｂ）に示すＢ
側では、Ａ側と同相の電流を供給すると、磁極と供給電
流との位相差εは−３０°となり、Ｂ側の駆動力は約８
６％（＝ｃｏｓ（−３０°））となる。

【００３２】なお、上記位相差ε＝−３０°は、固定磁
極側の磁極を９０°だけ位相をずらした位相ずれ分と、
電機子のコイルの相順を−１２０°だけ位相をずらした
位相ずれ分との合計した位相ずれにより生じる。

【００３３】そこで、本発明のリニアモータ制御の第２
の形態では、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、電機子
に供給する電流の位相の調整を行う。第２の形態では、
両電機子に対して同相の電流を供給することを前提とす
るため、電機子１１に対する供給電流の位相差εによっ
て生じる駆動力の減少と、電機子１２に対する供給電流
の位相差εによって生じる駆動力の減少が同等となるよ
うに、両位相差εの分配を行う。この両位相差εの分配
は、前記した合成位相差−３０°をそれぞれ（＋１５
°）と（−１５°）の１５°ずつに分配することよって
行う。図７（ｃ）に示すＡ側では、供給電流を磁極に対
して＋１５°位相をずらし、図７（ｄ）に示すＢ側で
は、供給電流を磁極に対して−１５°位相をずらす制御
を行う。これによって、ｃｏｓ（±１５°）＝０．９６
６となるため、位相差εにより生じる駆動力の減少はほ
ぼ３％程度となる。

【００３４】なお、図７（ｂ），（ｄ）では、電機子１
２側のコイルの相順をずらしているため、Ｗ相に対する
電流Ｉｗを一点鎖線で示し、Ｕ相に対する電流Ｉｕを実
線および破線で示している。

【００３５】これによって、第２の形態においても、Ａ
側の推力むらとＢ側の推力むらとは、互いに固定磁極の
位相をずらした構成によって互いに位相が逆となり、互
いに相殺する方向となる。従って、両電機子によって合
成される推力の推力むらは、減少される。

【００３６】従って、第２の形態では、固定磁極を磁極
を互いの位相をずらして配置する構成によって発生する
推力むらを減少させ、また、各電機子に供給する電流の
位相を、配置した相互の磁極の位相差に応じて制御する
ことによって電機子の駆動を可能とするとともに駆動力
の減少を少なくすることができ、さらに、電機子のコイ
ルの相順をずらす構成とすることによって、駆動力の減
少をさらに少なくすることができる。

【００３７】前記した第１の形態および第２の形態は、
その制御系を前記図１，２に示すように、同相の電流を
複数のリニアモータのコイルに供給する形態である。こ
れに対して、次に複数のリニアモータのコイルに異相の
電流を供給する第３の形態について説明する。

【００３８】本発明の第３の形態では、複数のリニアモ
ータのコイルに異相の電流を供給するために、例えば図
８に示す制御系を構成し、これによって、各コイルに対
応した互いの相の異なる電流供給の制御を行う。

【００３９】図８に示す電流制御では、相電流指令ブロ
ック２とアンプ３とリニアモータ４の構成の制御系統
（図２中の破線で囲む系統ａ，ｂ）を複数併設し、その
内の１つの制御系統にのみ三相指令変換ブロック１と磁
極検出器５を設ける構成であり、１つの三相指令変換ブ
ロック１によって生成した三相指令を各制御系統の相電
流指令ブロック２（第１相電流指令ブロック２ａ，第２
相電流指令ブロック２ｂ）に供給するものであり、さら
に、各相電流指令ブロック２と各アンプ３（第１アンプ
３ａ，第２アンプ３ｂ）との間に位相シフトブロック６
（第１位相シフト６ａ，第２位相シフト６ｂ）を設け
る。この位相シフトブロック６は、相電流指令ブロック
２で形成した相電流指令の位相を調整して、アンプ３に
供給するものであり、これによって、各リニアモータに
供給する電流を個別に位相制御し、異なる位相の電流供
給を行うことができる。

【００４０】この第３の形態を、前記図３に示す構成の
リニアモータに適用した場合について、図４（ｅ），
（ｆ）を用いて説明する。図４（ｅ）は、Ａ側の電機子
に対して位相シフトブロック６によって、磁極の位相と
対応してその位相差εが０°となるように電流供給を制
御した場合である。これによって、リニアモータの正常
な駆動を行って位相差に基づく駆動力の減少を防止する
ことができる。また、図４（ｆ）は、Ｂ側の電機子に対
して位相シフトブロック６によって、磁極の位相と対応
してその位相差εが０°となるように電流供給を制御し
た場合である。位相シフトブロック６は、Ａ側に供給す
る電流に対して９０°位相を遅らせる位相制御を行いた
電流を供給する。これによって、Ｂ側においてもリニア
モータの正常な駆動を行って位相差に基づく駆動力の減
少を防止することができる。

【００４１】さらに、図７（ｅ），（ｆ）は、第３の形
態を、前記図６に示す構成のリニアモータに適用した場
合を説明する図である。図７（ｅ）は、Ａ側の電機子に
対して位相シフトブロック６によって、磁極の位相と対
応してその位相差εが０°となるように電流供給を制御
した場合である。これによって、リニアモータの正常な
駆動を行って位相差に基づく駆動力の減少を防止するこ
とができる。また、図７（ｆ）は、Ｂ側の電機子に対し
て位相シフトブロック６によって、磁極の位相と対応し
てその位相差εが０°となるように電流供給を制御した
場合である。位相シフトブロック６は、Ａ側に供給する
電流に対して位相を遅らせる位相制御を行いた電流を供
給する。なお、電機子１２側のコイルは相順をずらして
いるため、Ａ側に供給する電流に対して３０°ずらした
位相制御を行うことになる。これによって、Ｂ側におい
てもリニアモータの正常な駆動を行って位相差に基づく
駆動力の減少を防止することができる。

【００４２】なお、図７（ｆ）では、電機子１２側のコ
イルの相順をずらしているため、Ｗ相に対する電流Ｉｗ
を一点鎖線で示し、Ｕ相に対する電流Ｉｕを破線で示し
ている。

【００４３】以下、本発明のリニアモータおよび制御方
法による実施の結果例を説明する。図９〜図１２は、送
り速度１２０００ｍｍ／ｍｉｎでリニアモータを駆動し
た場合の推力と速度の一実施例であり、図９，図１０は
固定磁極の磁極の位相をずらさない従来構成による推力
および速度を示し、図１１，図１２は固定磁極の磁極の
位相をずらした本発明の構成による推力および速度を示
している。なお、図１１，１２では、固定磁石の１磁極
の半分だけずらした場合の例である。

【００４４】図９に示すように従来の構成のリニアモー
タでは、推力の振れ幅は１４．３Ｎであるのに対して、
図１１に示すように本発明の構成のリニアモータでは、
推力の振れ幅は５．６Ｎとなり、本発明によるリニアモ
ータの構成によって、推力むらが減少する効果を確認す
ることができる。

【００４５】また、図１０に示すように従来の構成のリ
ニアモータでは、速度の振れ幅は５５．３ｍｍ／ｍｉｎ
であるのに対して、図１２に示すように本発明の構成の
リニアモータでは、速度の振れ幅は１３．８ｍｍ／ｍｉ
ｎとなり、本発明によるリニアモータの構成によって、
速度むらについても減少する効果を確認することができ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リニアモータにおける推力むらを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニアモータの駆動させるための制御
系統を説明するためのブロック図である。

【図２】本発明のリニアモータの駆動させるための他の
制御系統を説明するためのブロック図である。

【図３】本発明のリニアモータの第１の形態を説明する
図である。

【図４】本発明の第１の形態での磁極と供給電流との関
係を説明するための図である。

【図５】本発明の第１の形態の推力むらの状態を説明す
る図である。

【図６】本発明の第２の形態での磁極と供給電流との関
係を説明するための図である。

【図７】本発明の第２の形態の推力むらの状態を説明す
る図である。

【図８】本発明のリニアモータの駆動させるための別の
制御系統を説明するためブロック図である。

【図９】従来のリニアモータによる推力特性図である。

【図１０】従来のリニアモータによる速度特性図であ
る。

【図１１】本発明のリニアモータによる推力特性図であ
る。

【図１２】本発明のリニアモータによる速度特性図であ
る。

【図１３】リニアモータの概略斜視図である。

【図１４】リニアモータの従来の制御系統図である。

【図１５】リニアモータの従来の他の制御系統図であ
る。

【図１６】リニアモータにおける固定磁極と電機子との
配置を説明する図である。

【図１７】リニアモータの推力むらを説明する図であ
る。

【図１８】リニアモータの推力むらを説明する図であ
る。

【符号の説明】

１三相指令変換ブロック２，２ａ，２ｂ相電流指令ブロック３，３ａ，３ｂアンプ４，４ａ，４ｂリニアモータ５磁極検出器６，６ａ，６ｂ位相シフト１１，１２電機子１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１２ｕ，１２ｖ，１２ｗコ
イル１３，１４永久磁石１５固定磁石板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの軸線方向に多数の磁石片をその両
側に延設する磁石板と、該磁石板の両面と作用空隙を介
してそれぞれ対設され、該磁石片による磁界と電磁相互
作用を行う巻線を有し、磁石板に対して軸線方向に一体
に可動する１対の電機子とを備えたリニアモータにおい
て、前記磁石板の両側の磁石片は、その磁極を互いに位
相をずらして配置することを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】１つの軸線方向に多数の磁石片をその両
側に延設する磁石板と、該磁石板の両面と作用空隙を介
してそれぞれ対設され、該磁石片による磁界と電磁相互
作用を行う巻線を有し、磁石板に対して軸線方向に一体
に可動する１対の電機子とを備えたリニアモータにおい
て、前記磁石板の両側の磁石片は、その磁極を互いに位
相をずらして配置し、前記１対の電機子の巻線の相順を
相互にずらすことを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】前記磁極の位相ずれは、一方の磁石片の
磁極と対向する電機子との間の電磁相互作用で生じる推
力むらと、他方の磁石片の磁極と対向する電機子との間
の電磁相互作用で生じる推力むらを逆位相とすることを
特徴とする請求項１，又は２記載のリニアモータ。
【請求項４】一方の磁石片の磁極を他方の磁石片の磁
極に対して、位相を１磁極の半分だけずらせることを特
徴とする請求項１，又は２記載のリニアモータ。
【請求項５】１つの軸線方向に多数の磁石片をその両
側に延設し、各側の磁極を互いに位相をずらして配置す
る磁石板と、該磁石板の両面と作用空隙を介してそれぞ
れ対設され、該磁石片による磁界と電磁相互作用を行う
巻線を有し、磁石板に対して軸線方向に一体に可動する
１対の電機子とを備えたリニアモータにおいて、１対の
電機子に対して同相電流を供給し、前記電流の位相を、
電流により一方の電機子巻線に生じる磁界と対向する磁
石片による磁界との磁界の位相ずれの大きさと、電流に
より他方の電機子巻線に生じる磁界と対向する磁石片に
よる磁界との磁界の位相ずれの大きさを同じくするよう
制御することを特徴とするリニアモータの制御方法。
【請求項６】前記１対の電機子は、巻線の相順を相互
にずらすことを特徴とする請求項５記載のリニアモータ
の制御方法。
【請求項７】１つの軸線方向に多数の磁石片をその両
側に延設し、各側の磁極を互いに位相をずらして配置す
る磁石板と、該磁石板の両面と作用空隙を介してそれぞ
れ対設され、該磁石片による磁界と電磁相互作用を行う
巻線を有し、磁石板に対して軸線方向に一体に可動する
１対の電機子とを備えたリニアモータにおいて、１対の
電機子に対して異相電流を供給し、各電機子に供給する
電流の位相を、該電流により電機子巻線に生じる磁界と
対向する磁石片による磁界との磁界の位相が合うように
制御することを特徴とするリニアモータの制御方法。
【請求項８】前記１対の電機子は、巻線の相順を相互
にずらすことを特徴とする請求項７記載のリニアモータ
の制御方法。