(57)【要約】  【課題】低価格で簡単な構成で位置検出可能なリニアモータを提供する。  【解決手段】リニアモータ１Ａは、固定子３と、固定子３に対して移動化に配設されている可動子２と、１対の磁気感応素子１７Ａ、１７Ｂ、たとえば、ホール素子とを有する。１対のホール素子１７Ａ、１７Ｂは、可動子２に配設される隣接する１対の磁極の幅Ｐａの１／４の距離を隔ててリニアモータの長手方向に配設され、かつ、磁極の磁界に感応する距離を隔ててリニアモータの長手方向と直交する方向に配設され、ホール素子１７Ａ、１７Ｂと固定子３とは、リニアモータの長手方向に、少なくとも１対の磁極の幅の長さだけ離間している。【選択図】図２
2010252532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、
前記固定子と対向して配設され、かつ、前記固定子に対して移動可能に設けられている可動子と、
所定の距離を隔てられて設けられた１対の磁気感応素子と
を有する、リニアモータであって、
前記１対の磁気感応素子は、前記可動子または固定子に配設される隣接する１対の磁極の幅の１／４の距離を隔てて当該リニアモータの長手方向に配設され、かつ、当該磁極の磁界に感応する距離を隔てて当該リニアモータの長手方向と直交する方向に配設されている、
リニアモータ。
【請求項２】
前記固定子はベース部材に固定され、当該固定子には、１２０°位相がずれた電流が印加される３個の電磁コイルが並列に配設されており、
前記可動子には、前記電磁コイルと対向して、第１の磁極と第２の磁極とを１対とする磁極対が少なくとも１対、設けられており、
前記１対の磁気感応素子とは、前記可動子に設けられた磁極対に対向して前記ベース部材に配設されている、
請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記固定子には、ベース部材に、第１の磁極と第２の磁極とを１対とする磁極対が少なくとも１対、配設されており、
前記可動子には、１２０°位相がずれた電流が印加される３個の電磁コイルが並列に配設されており、
前記１対の磁気感応素子は前記可動子とともに移動可能に配設されている、
請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記磁気感応素子は、ホール素子を含む、
請求項１〜３のいずれかに記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記磁気感応素子は、磁気抵抗変化素子を含む、
請求項１〜３のいずれかに記載のリニアモータ。
【請求項６】
上記請求項１〜５に記載のリニアモータと、
前記１対の磁気感応素子の検出した信号に基づいて、位置検出信号を検出する、位置情報生成回路を有する、
リニアモータ装置。
【請求項７】
前記位置情報生成回路から出力される前記位置検出信号と、前記可動子に搭載された磁石と、前記固定子に搭載された磁石との関係に基づいて、磁極情報を生成する磁極情報生成回路をさらに含む、
請求項６に記載のリニアモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアモータ、および、リニアモータを有するリニアモータ装置に関する。
より特定的には、本発明は、簡単な構成で位置検出を可能とするリニアモータと、そのリニアモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の構成を持つリニアモータが提案されている（たとえば、特許文献１、参照）。
リニアモータの１例を図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照して述べる。
このリニアモータ１は、マグネット移動型リニアモータと呼ばれており、永久磁石（マグネット）１０が装着された可動子２がベース部材４に固定された固定子３に対して平行に移動する。
【０００３】
リニアモータ１は、台座１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを介してベース部材４に設けられた固定子３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、これら固定子３Ａ，３Ｂ，３Ｃと対向して配置される１個の可動子２とを有する。
この例示においては、リニアモータ１の長手方向に間隔Ｚを隔ててベース部材４に台座１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを介して設けられた３個の固定子３Ａ、３Ｂ、３Ｃを備えたリニアモータについて例示しているが、固定子３は少なくとも１個あればよい。
以下、説明の簡単のため、１個の固定子３、１個の台座１３について述べる。
各固定子３には、台座１３を介して１２０°位相が異なる電流が印加される、３相、すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３個の電磁コイルが並置されている。
【０００４】
可動子２には、永久磁石（マグネット）１０で形成された隣接するＳ磁極とＮ磁極とで構成される１対の磁極が、リニアモータ１の長手方向に沿って、複数対、直線状に配設（または、装着、搭載）されている。
可動子２は、固定子３に対向し、固定子３に対して平行に移動可能に取り付けられている。
【０００５】
リニアモータ１の長手方向において隣接するＳ磁極とＮ磁極とで構成された１対の磁極の幅（配設間隔）をピッチＰａとする。
隣接する２対の磁極、すなわち、４個の磁極の幅（２×Ｐａ）と、３個並置されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電磁コイルの幅（ベース部材４の長手方向に沿った長さ）Ｐｃとが実質的に等しい。すなわち、Ｐｃ＝２×Ｐａである。
可動子２の磁極と、固定子３の電磁コイルとの配置関係は、リニアモータ１の動作原理に基づく。
【０００６】
１個の固定子３内の３個のＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルに１２０°ずつ位相が異なる電流を印加することにより、これらの電磁コイルに発生する１２０°位相がずれた電磁力と、可動子２に配設されている複数対のＳ磁極およびＮ磁極との磁力の相互作用により、可動子２が固定子３に対して平行に移動する。
【０００７】
このようなリニアモータは、たとえば、搬送装置などに使用されている。たとえば、可動子２に搬送対象を置けば、可動子２の移動とともに、搬送対象を移動させることができる。
このような搬送装置においては、位置決め制御が行われる。たとえば、可動子２の位置を検出して、搬送対象の位置決め制御を行う。
【０００８】
図１を参照して、そのような位置および磁極を検出する方法について述べる。
ベース部材４または固定子３に対する、可動子２の位置を検出するため、図１に図解したリニアモータにおいて、可動子２にリニアスケール５を設け、このリニアスケール５に対向かつ接近させてリニアスケールヘッド６が設けられている。リニアスケールヘッド６はリニアモータ１に固定されている。
たとえば、リニアスケール５には所定の間隔で磁気信号を発生する磁気的な目盛りが設けられている。
リニアスケールヘッド６は可動子２の移動とともに移動して、リニアスケール５の目盛りを検出する。これにより、固定子３に対して移動する可動子２の位置を検出することができる。
【０００９】
図１において、さらに、固定子３側のＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルと、可動子２に搭載されているマグネット１０、より具体的には、隣接する２対のＳ磁極とＮ磁極との位置関係を検出するため、Ｕ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルそれぞれに、ホール素子７Ｕ，７Ｖ，７Ｗが設けられている。
３個のホール素子７Ｕ，７Ｖ，７Ｗは、可動子２に配設された２対のＳ磁極、Ｎ磁極、換言すれば、４個の磁石の磁界を検出する。
各ホール素子は、Ｓ磁極またはＮ磁極の磁界の強さ、換言すれば、Ｓ磁極またはＮ磁極との距離に応じた振幅を示す信号を生成する。
【００１０】
ピッチが（２×Ｐａ）で隣接する２対の磁極の幅と、隣接する３個のＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルの間隔に既知であるから、これらＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルに対応して設けられた３個のホール素子７Ｕ，７Ｖ，７Ｗの検出信号を演算処理すると、これらＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルと、隣接する２対の磁極との位置関係を検出することができる。
【００１１】
上述した例示は、Ｓ磁極とＮ磁極とが移動するマグネット可動型のリニアモータであるが、上述したリニアモータとは逆に、電磁石コイルが装着された側が移動する形式のリニアモータも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第２８１５６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したリニアモータ１は、たとえば、下記の問題に遭遇している。
（ａ）磁気的な位置検出手段である、リニアスケールヘッド６およびリニアスケール５は高価である。その結果、リニアモータの価格が高騰する。
（ｂ）リニアスケール５とリニアスケールヘッド６の他に、各固定子３に対して３個のホール素子７Ｕ，７Ｖ，７Ｗを設けているので、位置検出および磁極の検出のための装置構成が複雑である。
（ｃ）さらに、リニアスケールヘッド６と、可動子２とともに移動するリニアスケール５とが、リニアモータ１内で、相当の場所を占有しており、リニアモータの小型化の妨げになっている。
（ｄ）リニアスケール５とリニアスケールヘッド６とは磁気的検出手段であるから、可動子２に設けられた永久磁石の磁界の影響を防止するための遮蔽を行う必要があり、リニアモータの小型化を妨げ、放熱対策にも障害となる。
（ｅ）同様、３個のホール素子７Ｕ，７Ｖ，７Ｗが固定子３に搭載されている電磁コイルの影響を受けないようにすることも必要となる。
【００１４】
以上から、上述した課題を克服して、位置情報および磁極情報を得ることができるリニアモータが望まれている。
また、そのようてリニアモータを用いたリニアモータ装置を提供することが要望されている。
特に、リニアモータが初期状態などにおいても、リニアモータの固定部分に対する可動部分の絶対的な位置を検出可能な、リニアモータおよびリニアモータ装置を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、固定子と、前記固定子と対向して配設され、かつ、前記固定子に対して移動可能に設けられている可動子と、所定の距離を隔てられて設けられた１対の磁気感応素子と、を有するリニアモータであって、
前記１対の磁気感応素子は、前記可動子または固定子に配設される隣接する１対の磁極の幅の１／４の距離を隔てて当該リニアモータの長手方向に配設され、かつ、当該磁極の磁界に感応する距離を隔てて当該リニアモータの長手方向と直交する方向に配設されている、リニアモータが提供される。
【００１６】
上記１対の第１および第２の磁気感応素子の検出信号の振幅差を用いて、固定子に対する可動子の位置を検出する。
【００１７】
また本発明によれば、上記リニアモータと、前記１対の磁気感応素子の検出した信号に基づいて、位置検出信号を検出する、位置情報生成回路を有する、リニアモータ装置が提供される。
好ましくは、リニアモータ装置は、位置情報生成回路から出力される前記位置検出信号と、前記可動子に搭載された磁石と、前記固定子に搭載された磁石との関係に基づいて、磁極情報を生成する磁極情報生成回路をさらに含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、１対の２個の磁気感応素子を設けるだけで、可動子と固定子との相対位置を検出することができる。
また、本発明によれば、リニアスケールヘッドおよびリニアスケールを設ける必要がなく、これらを設けた場合の課題、問題が解消された。
【００１９】
また本発明によれば、可動子と固定子との位置情報および／または磁極情報を得ることができるリニアモータ装置が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１はリニアモータにおける位置検出方法を示すであり、図１（Ａ）はリニアモータの上部平面であり、図１（Ｂ）はリニアモータの断面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の部分拡大図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態としての位置検出手段を設けたリニアモータを図解する図であり、図２（Ａ）は本実施の形態のリニアモータの上部平面であり、図２（Ｂ）はリニアモータの断面図であり、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）の部分拡大図である。
【図３】図３は図２に図解した位置検出手段で検出した検出信号から、位置情報と磁極情報とを生成する回路構成を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、可動子が図２、図３において左側Ｌに移動するときのＡ相、Ｂ相ホール素子の検出信号の波形を示し、図４（Ｂ）は、可動子が図２、図３において右側Ｒに移動するときのＡ相、Ｂ相ホール素子の検出信号の波形を示す。
【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）位置・磁極情報生成回路の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明のリニアモータおよびリニアモータ装置の実施の形態について述べる。
【００２２】
第１実施の形態
図２および図３を参照して本発明のリニアモータおよびリニアモータ装置の第１実施の形態について述べる。
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、第１実施の形態のリニアモータ１Ａを図解する図である。図２（Ａ）は第１実施の形態のリニアモータの上部平面であり、図２（Ｂ）はリニアモータの断面図であり、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）の部分拡大図である。
図３は、第１実施の形態の位置・磁極情報生成回路２０と、サーボ制御部２１と、増幅駆動回路２２とを図解する図である。
【００２３】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に図解したリニアモータ１Ａは、ベース部材４に搭載された固定子３と、固定子３と対向して配置される１個の可動子２とを有する。
本実施の形態においても、図１を参照して述べたように、複数の固定子３、たとえば、３個の固定子３Ａ，３Ｂ，３Ｃを設けることができる。たとえば、所定の間隔Ｚ、たとえば、固定子１個分の幅を隔てて、可動子２の可動範囲に複数の固定子を設けると、円滑、かつ、広範囲において可動子２の移動を可能とし、さらに、可動子２に十分な推進力を与えるために設けている。しかしながら、基本的には、１個の固定子３でもよい。
以下、説明を簡単にするため、１個の固定子３について述べる。
【００２４】
リニアモータ１Ａは、ベース部材４に固定されたセンサ基板１８に搭載された２個のホール素子、すなわち、Ａ相ホール素子１７ＡとＢ相ホール素子１７Ｂとを有する。
ホール素子は本実施の形態の磁気感応素子の１例であり、可動子２に搭載されたＳ磁極とＮ磁極との磁界を検出する。Ｓ磁極およびＮ磁極の磁界の強さは、ホール素子とＳ磁極とＮ磁極との距離に依存する。
【００２５】
第１実施の形態のリニアモータ装置１０Ａは、図２（Ａ）〜（Ｃ）に図解したリニアモータ１Ａに加えて、図３に図解した、位置・磁極情報生成回路２０と、サーボ制御部２１と、増幅駆動回路２２とを有する。
位置・磁極情報生成回路２０は、Ａ相、Ｂ相ホール素子１７Ａ、１７Ｂの検出信号に基づいて、可動子２の位置を示す情報と、磁極の位置を示す情報を生成する。
サーボ制御部２１は、位置・磁極情報生成回路２０で生成した位置情報と磁極情報に基づいて、可動子２の移動および位置決め制御を行う。
増幅駆動回路２２は、サーボ制御部２１からの制御信号に応じて、固定子３に搭載されたＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルを励磁する電流を印加する。
【００２６】
本実施の形態において、便宜的に、図２（Ａ）〜（Ｃ）に図解した構成を有するものをリニアモータと呼び、図２（Ａ）〜（Ｃ）に図解したリニアモータに図３に図解した位置・磁極情報生成回路２０、サーボ制御部２１および増幅駆動回路２２を付加したものをリニアモータ装置１０Ａと呼ぶ。
もちろん、位置・磁極情報生成回路２０、サーボ制御部２１および増幅駆動回路２２を含めてリニアモータと呼ぶこともできる。
【００２７】
固定子３は、台座１３を介してベース部材４に固定されている。
固定子３には、増幅駆動回路２２から１２０°位相が異なる電流が印加される、Ｕ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルの３相の電磁コイルが、リニアモータ１Ａの長手方向に、直線状に並置されている。
【００２８】
可動子２は、リニアモータ１Ａ内において、固定子３に対して移動可能に取り付けられている。
可動子２には、永久磁石（マグネット）１０で構成された、隣接するＳ磁極とＮ磁極を１対の磁極とする、複数対の磁極が、リニアモータ１Ａの長手方向に沿って、直線状に配設されている。
複数対の磁極の長さＸは、たとえば、可動子２の移動範囲に応じて規定される。
【００２９】
Ａ相、Ｂ相ホール素子１７Ａ、１７Ｂは、可動子２に配設された隣接する１対の磁極、すなわち、Ｓ磁極とＮ磁極の磁界の強さに感応して、その磁界の強さに応じた振幅を持つ信号を出力する。
たとえば、Ｓ磁極とＡ相ホール素子１７Ａとの距離が短いと、Ａ相ホール素子１７Ａは大きな振幅の信号を出力し、Ｓ磁極とＡ相ホール素子１７Ａとの距離が離れると、Ａ相ホール素子１７Ａは小さな振幅の信号を出力する。さらに、可動子２に搭載されたＳ磁極が可動子２とともに移動すると、上記振幅の変化が時間とともに変化する。その波形の変化は、通常、可動子２の移動に応じて（移動速度と向き）三角波状（正弦波状または余弦波状）に変化する。
【００３０】
隣接する１対の磁極（Ｓ磁極とＮ磁極）の幅（長さ）をピッチＰａという。
２対の磁極のピッチ、（２×Ｐａ）の幅に対して、Ｕ相電磁コイル、３個のＶ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルが搭載された１個の固定子３の幅（長手方向の長さ）Ｙが対応している。すなわち、固定子３の幅Ｐｃは、（２×Ｐａ）に実質的に等しい。このピッチ（幅）の関係は、リニアモータの駆動原理に基づく。
Ａ相ホール素子１７ＡとＢ相ホール素子１７Ｂとの間隔（ピッチ）Ｐｂは、１対の磁極（Ｓ磁極、Ｎ磁極）のピッチＰａの１／４である。
１対の磁極（Ｓ磁極、Ｎ磁極）のピッチＰａが移動する角度を３６０°、１周期とすると、隣接するＡ相ホール素子１７ＡとＢ相ホール素子１７Ｂのピッチが、Ｐａ／４の場合は、９０°に相当する。
【００３１】
サーボ制御部２１の制御に基づき、増幅駆動回路２２から固定子３のＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルに１２０°位相がずれた交流電流が印加されると、Ｕ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルによって発生された電磁力と、可動子２に搭載されたマグネット１０の磁力とが相互に作用して、固定子３に対して可動子２が平行に移動する推進力が発生する。その結果、可動子２が固定子３に対して移動する。
センサ基板１８は可動子２に対して固定されているから、Ａ相、Ｂ相ホール素子１７Ａ、１７Ｂも固定されている。したがって、可動子２はＡ相、Ｂ相ホール素子１７Ａ、１７Ｂに対しても移動する。
【００３２】
可動子２が固定子３に対して移動すると、Ａ相ホール素子１７ＡとＢ相ホール素子１７Ｂとからそれぞれ、Ｓ磁極とＮ磁極との間の距離に変化に応じて振幅が脈動する信号が出力される。
まず、１例として、Ａ相ホール素子１７ＡとＢ相ホール素子１７Ｂとが、Ｐａ／４だけ隔たっている場合を述べる。この場合、Ａ相ホール素子１７ＡとＢ相ホール素子１７Ｂとでは９０°位相のずれがあり、可動子２の移動に応じて脈動する信号が生成される。
【００３３】
その波形を図４（Ａ）、（Ｂ）に例示する。
図４（Ａ）は、可動子２が、図２、図３において左側Ｌに移動するときのＡ相ホール素子１７ＡとＢ相ホール素子１７Ｂとの検出信号の波形を示し、図４（Ｂ）は、可動子２が右側Ｒに移動するときのＡ相ホール素子１７ＡとＢ相ホール素子１７Ｂとの検出信号の波形を示す。
【００３４】
図４（Ａ）に図解したように、ベース部材４に対して可動子２が左側Ｌに移動すると、Ｓ磁極の磁界がＡ相ホール素子１７Ａに先に作用するから、Ａ相ホール素子１７Ａは正弦波信号のＡ相信号を出力する。Ｓ磁極がＡ相ホール素子１７Ａに接近していくと、Ａ相ホール素子１７Ａの検出信号の振幅が大きくなり、Ｓ磁極がＡ相ホール素子１７Ａから離れるにつれて、Ａ相ホール素子１７Ａの検出信号の振幅は低下していく。
可動子２が左側Ｌに移動するとＳ磁極の磁界が強くＢ相ホール素子１７Ｂに作用して、Ｂ相ホール素子１７Ｂは余弦波信号のＢ相信号を出力する。
このように、Ａ相、Ｂ相ホール素子１７Ａ、１７Ｂの検出信号が、９０°の位相を保って、可動子２の移動に伴って振幅が、正弦波信号または余弦波信号として波形が変化する信号となる。
【００３５】
可動子２の移動の向きが右になると、図４（Ａ）とは逆に、Ａ相ホール素子１７ＡからのＡ相信号と、Ｂ相ホール素子１７ＢのＢ相信号が出力される。
【００３６】
図４（Ａ）、（Ｂ）の波形図から下記のことが理解されよう。
（ａ）Ａ相ホール素子１７Ａから出力されるＡ相信号と、Ｂ相ホール素子１７Ｂから出力されるＢ相信号とは、固定しており、本例では、９０°位相がずれている。
（ｂ）可動子２の移動の向きに応じて、Ａ相信号とＢ相信号の進み、または、遅れ状態が規定される。たとえば、Ａ相信号がＢ相信号より進んでいれば、可動子２は左側に移動しており、逆ならば、可動子２は右側に移動していることから、Ａ相とＢ相との進相または遅相関係を確認すれば、可動子２の移動の向きが判る。
（ｃ）可動子２が、１対の磁極対の間隔だけ移動する期間を、３６０°、１周期とすると、Ａ相信号とＢ相信号との位相関係データから、１周期内の固定子３またはベース部材４に対する可動子２の位置（または、角度）が判る。すなわち、Ａ相ホール素子１７ＡからのＡ相信号とＢ相ホール素子１７ＢからのＢ相信号との位相関係に基づいて１周期内の可動子２の移動距離を検出することができる。
（ｄ）複数の周期に渡る可動子２の移動距離は、たとえば、図４（Ａ）において、Ａ相信号が、「負」から「正」にゼロクロスした点を検出すると次の周期に入ったことが判る。１周期の距離は、ピッチＰａとして事前に判っているから、１周期を越えるごと、ピッチＰａの距離を加算していけば、可動子２の全体の移動距離が判る。
（ｅ）Ａ相ホール素子１７ＡまたはＢ相ホール素子１７Ｂと固定子３との間の距離Ｄ、たとえば、Ａ相ホール素子１７Ａの中心と固定子３の中心位置（Ｖ相電磁コイルの中心）までの距離Ｄは事前に判っている。本実施の形態では、たとえば、距離Ｄを１対の磁極の幅と同じにしている。
もちろん、固定子３内の各コイル、すなわち、Ｕ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルの幅も事前に判っている。
Ａ相ホール素子１７ＡからのＡ相信号とＢ相ホール素子１７ＢからのＢ相信号との関係によって１周期内の可動子２の移動距離が判るから、可動子２に搭載された、固定子３の各コイルと対向する、〔（２対のＳ磁極およびＮ磁極）＋左右の磁極〕と、固定子３の各コイルに対する磁極の位置関係が判る。
【００３７】
本実施の形態は、上記知見に基づいて、ベース部材４（固定子３）に対する可動子２の位置、磁極の関係を検出する。
【００３８】
位置・磁極情報生成回路
位置・磁極情報生成回路２０は、上記知見に基づいて、位置検出信号と、磁極情報を生成する。
なお、位置情報生成回路と、磁極情報生成回路とを分離することもできるが、本実施の形態においては、１個の回路として構成した例を述べる。
図５は位置・磁極情報生成回路２０の１例としての構成例を示す図である。
位置・磁極情報生成回路２０は、位置情報生成回路として機能する、向き検出部２０１と位置算出部２０３とを有する。
位置・磁極情報生成回路２０はさらに磁極情報生成部２０５を有する。
【００３９】
向き検出部
向き検出部２０１は、ゼロクロス（ＺＣ）検出部２０１１と、レベル判定部２０１２と、向き検出信号保持回路２０１３とを有する。
【００４０】
ゼロクロス検出部２０１１は、たとえば、図４（Ａ）においては、Ａ相ホール素子１７Ａで検出したＡ相信号が、図４（Ｂ）においては、Ｂ相ホール素子１７Ｂで検出した信号が、「負」の値から０レベルを越えて、「正」の値に変化することを検出する。
このゼロクロス検出は、たとえば、図４（Ａ）においては、Ｓ磁極の磁界に感応してＡ相ホール素子１７Ａが上記のごとく変化するＡ相信号を出力したことを意味する。換言すれば、Ａ相ホール素子１７ＡがＳ磁極に接近していき、その磁界に感応した開始を意味する。
このように、ゼロクロス検出部２０１１は、１対の磁極（隣接するＳ磁極、Ｎ磁極）の距離だけ、可動子２がＡ相、Ｂ相ホール素子１７Ａ、１７Ｂに対して移動したこと、すなわち、１周期、３６０°移動したことを検出する。
【００４１】
レベル判定部２０１２は、ゼロクロス検出部２０１１におけるゼロクロス検出に応答して、Ｂ相ホール素子１７Ｂから検出されたＢ相信号のレベルの判定を行う。
Ａ相信号が上記のゼロクロスした時点において、Ｂ相信号が「負のレベル」であれば、図４（Ａ）に図解したように、可動子２は左側に移動していることを意味する。他方、Ａ相信号がゼロクロスした時点において、Ｂ相信号が「正のレベル」であれば、図４（Ｂ）に図解したように、可動子２は右側に移動していることを意味する。
【００４２】
レベル判定部２０１２は、たとえば、可動子２の移動の向きが左側なら、２ビットの「１０」を向き検出信号保持回路２０１３にセットし、逆なら、２ビットの「０１」を向き検出信号保持回路２０１３にセットする。
向き検出信号保持回路２０１３は、たとえば、２ビットのフリップフロップで構成されおり、上記、レベル判定部２０１２の指示に従ったデータを保持する。
なお、初期状態において向きが決定されないときは、向き検出信号保持回路２０１３の値は「００」となり、向きが不定のときは、「１１」となる。
このように、向き検出信号保持回路２０１３は、可動子２の移動の向きだけでなく、不定または未決定の状態も示すように構成されている。
向き検出信号保持回路２０１３から、２ビットの向き信号ｄがサーボ制御部２１に出力される。
【００４３】
位置算出部
位置算出部２０３は種々の構成をとることができるが、その１例を下記に述べる。
位置算出部２０３は、位相差（あるいは振幅差）算出部２０３１と、位置演算部２０３２とを有する。
位相差算出部２０３１は、Ａ相ホール素子１７Ａの検出信号（Ａ相信号）と、Ｂ相ホール素子１７Ｂの検出信号（Ｂ相信号）との位相差（あるいは、振幅の差）を求める。
たとえば、可動子２がＡ相、Ｂ相ホール素子１７Ａ、１７Ｂに対して左側に移動しているときの、図４（Ａ）に図解した波形図から、１つの磁極の半分の幅、すなわち、０〜９０°の範囲のＡ相信号とＢ相信号との位相差（あるいは、振幅の差）は下記になる。
なお、可動子２が右側に移動するときは逆になる。
【００４４】
０〜９０度の範囲
（ａ）Ａ相ホール素子１７Ａが、Ｎ磁極はＳ磁極との間に位置するとき、Ａ相ホール素子１７ＡからのＡ相信号の振幅は「０」であり、Ｂ相ホール素子１７ＢからのＢ相信号は「負」で振幅が最大値となる。したがって、（Ａ相信号−Ｂ相信号）の振幅差は、「正の最大値となる。
また、このとき、（Ａ相信号−Ｂ相信号）の位相差は、Ａ相信号に対してＢ相信号が９０°遅延している、−９０°となる。
（ｂ）Ａ相ホール素子１７ＡがＳ磁極の中心に接近していくと、Ａ相ホール素子１７ＡからのＡ相信号は「０」から増加していき、Ｂ相ホール素子１７ＢからのＢ相信号は「負」の最大値から「負」の小さな振幅となる。したがって、（Ａ相信号−Ｂ相信号）の位相差（振幅差）は、（ａ）の場合より、小さな「正」の値となる。
（ｃ）Ａ相ホール素子１７ＡがＳ磁極の中心に位置すると、Ａ相ホール素子１７ＡからのＡ相信号の振幅が「正」の最大となり、Ｂ相ホール素子１７ＢからのＢ相信号は「０となる。したがって、（Ａ相信号−Ｂ相信号）の振幅差は、「正」の最大値となる。
以上、０〜９０°の範囲の、Ａ相信号とＢ相信号との位相差（振幅差）は、事前に計算することができる。そのときの角度、すなわち、可動子２とＡ相、Ｂ相ホール素子１７Ａ、１７Ｂとの位置関係も事前に計算することができる。
【００４５】
位置演算部２０３２は、事前に計算して求めた（Ａ相信号−Ｂ相信号）の位相差（振幅差）と位置データとを元に、振幅差算出部２０３１で演算した（Ａ相信号−Ｂ相信号）の位相差（振幅差）をパラメータとして、そのときの可動子２の位置を求める。
【００４６】
位置演算部の第１構成例
位置演算部２０３２の第１例として、図５（Ａ）を参照して、非線形出力回路２０３２Ａを用いた場合について述べる。
非線形出力回路２０３２Ａは、たとえば、非線形関数発生回路として構成することができる。たとえば、非線形出力回路２０３２Ａは、位相差（あるいは振幅差）に応じた角度位置、または、１ピッチＰａ内の位置に対応する位置検出信号Ｐ０を出力するように構成されている。非線形出力回路２０３２Ａに、位相差算出部２０３１から出力された位相差（あるいは、振幅差）信号（アナログ電圧信号）が入力されると、非線形出力回路２０３２Ａは位相差（あるいは、振幅差）信号に応じた角度位置、または、１ピッチＰａ内の位置に相当する信号Ｐ０を出力する。
【００４７】
位置演算部の第２構成例
位置演算部２０３２の第２例として、図５（Ｂ）に、Ａ／Ｄ変換器２０３２ａと、ＲＯＭ２０３２ｂとを用いた場合を述べる。
ＲＯＭ２０３２ｂには、非線形出力回路２０３２Ａと同様、位相差（あるいは振幅差）をパラメータとして、その時の角度位置、または、１ピッチＰａ内の位置のデータがテーブルとして記憶している。
Ａ／Ｄ変換器２０３２ａは、位相差算出部２０３１から出力された位相差信号をディジタル信号に変換する。
ＲＯＭ２０３２ｂは、ディジタル変換された位相差信号（あるいは振幅差信号）をアドレスとして入力されると、テーブル・ルックアップ方式により、位相差に応じた角度位置、または、１ピッチＰａ内の位置に相当する信号Ｐ０を出力する。
【００４８】
以上のとおり、位相差算出部２０３１と、非線形出力回路３０３２Ａ、または、Ａ／Ｄ変換器２０３２ａとＰＯＭ２０３２ｂとを用いると、０〜９０°の範囲の位置を検出することができる。
【００４９】
角度（位置）の拡張
以上、０〜９０°（第１ゾーン）の位置算出について述べたが、９０〜１８０°（第２ゾーン）、１８０〜２７０°（第３ゾーン）、２７０〜３６０°（第４ゾーン）に拡張することができる。
すなわち、Ａ相ホール素子１７Ａで検出するＡ相信号も、Ｂ相ホール素子１７Ｂで検出するＢ相信号も、９０°の位相を持って、正弦波信号または余弦波信号として変化するから、その位相差（あるいは、振幅差）に対する位置データは、０〜９０°のものを流用することができる。
したがって、第２〜第４ゾーンについては、図５（Ａ）におけるアナログ形式のゾーン換算回路２０３２Ｂ、または、図５（Ｂ）におけるデジタル形式のゾーン換算回路２０３２ｃを用いて、ゾーンに応じた位置データを加算する。
【００５０】
なお、ゾーンの切換は、向き検出部２０１におけるゼロクロス検出部２０１１で検出したゼロクロス検出信号ＺＣと、向き検出信号ｄとを用いて検出することができる。たとえば、ゾーン換算回路２０３２Ｂ、または、ゾーン換算回路２０３２ｃは、ゼロクロス検出信号ＺＣが入力されるごとに、そのときの向き検出信号ｄで示される可動子２の移動の向きを考慮して、ゾーンを計数する加算値、または、カウンタ値を更新していき、そのときのゾーンに応じた角度データ、または、位置データをバイアスとして加算する。
【００５１】
以上により、固定子３に対して移動する可動子２の１周期の位置を検出することができる。
【００５２】
図５（Ａ）において、アナログ形式のゾーン換算回路２０３２Ｂから出力される位置信号Ｐ１は、アナログ形式であるから、もし、サーボ制御部２１などにおいてデジタル形式の位置データＰが必要な場合、必要に応じて、位置演算部２０３２において、ゾーン換算回路２０３２Ｂの後段に、Ａ／Ｄ変換器２０３２Ｃを付加する。
【００５３】
他方、図５（Ｂ）において、デジタル形式のゾーン換算回路２０３２ｃから出力される位置信号Ｐ１は、デジタル形式であるから、もし、サーボ制御部２１などにおいてアナログ形式の位置データＰが必要な場合、必要に応じて、位置演算部２０３２において、ゾーン換算回路２０３２ｃの後段に、Ｄ／Ａ変換器２０３２ｄを付加する。
【００５４】
なお、サーボ制御部２１は、コンピュータを用いて構成されることも多いから、図５（Ａ）における非線形出力回路２０３２Ｂからの０〜９０°の位置信号Ｐ０、または、図５（Ｂ）におけるＲＯＭ２０３２ｂからの０〜９０°の位置信号Ｐ０を入力し、ゾーン換算回路２０３２Ｂ、２０３２ｃの処理を、サーボ制御部２１において行うこともできる。
そのような場合、ゾーン換算回路２０３２Ｂ、２０３２ｃは不要である。
【００５５】
磁極情報生成部
磁極情報生成部２０５は、位置演算部２０３２で算出された位置検出信号Ｐ（または、角度情報）と、事前に判っている、たとえば、Ａ相ホール素子１７Ａと固定子３の中心位置との距離Ｄに基づいて、固定子３に固定されているＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルと、可動子２に搭載されている磁極対との位置関係などの磁極情報を生成する。
【００５６】
サーボ制御部２１は、位置・磁極情報生成回路２０で検出された位置検出信号Ｐと、磁極情報に基づいて、たとえば、固定子３に搭載されたＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルに印加する電流を制御する。
サーボ制御部２１からの制御信号に応じて、駆動増幅回路２２がＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルに電流を印加する。
その結果、可動子２が固定子３に対して移動する。
その移動による位置が上述した位置・磁極情報生成回路２０において検出される。
【００５７】
このように、上述したリニアモータ１Ａは、たとえば、位置決め制御が必要な、搬送装置に適用することができる。
【００５８】
Ａ相、Ｂ相ホール素子１７Ａ、１７Ｂとは、９０°位相を保ち、固定子３との距離Ｄを保っていれば、ベース部材４の任意の位置に設けることができる。
好ましくは、本実施の形態のリニアモータ１Ａにおいては、たとえば、図３に図解したように、可動子２の移動範囲の端部（図３の例では左端部または右端部）に１対のＡ相ホール素子１７Ａ、Ｂ相ホール素子１７Ｂを設ける。このように構成することにより、可動子２の移動範囲内の位置を検出することができる。
図２および図３を参照すると、リニアモータ１Ａには、ベース部材４に、Ａ相ホール素子１７ＡとＢ相ホール素子１７Ｂとが搭載されているセンサ基板１８を固定するだけでよい。
【００５９】
本実施の形態のリニアモータ１Ａと、図１を参照して述べたリニアモータ１と比較する。
本実施の形態のリニアモータ１は、リニアスケール５およびリニアスケールヘッド６が不要である。すなわち、可動子２には付加的な部材を設ける必要がない。
その結果、リニアモータの構造が簡単になる。特に、リニアスケール５を永久磁石（マグネット）１０の磁界の影響を受けなくする遮蔽処理などを行う必要がなくなるから、リニアモータとしての構造は簡単になる。
もちろん、リニアスケール５とリニアスケールヘッド６を使用しないので、リニアモータを低価格にすることができる。
【００６０】
図１に図解したリニアモータ１においては、１個の固定子３内の３個のコイルごとにホール素子を設けていた。もし、図１に図解したように、可動子２の移動の円滑化を図るため、および、可動子２の推進力を増加させるため、複数の固定子３Ａ，３Ｂ，３Ｃを設けた場合、ホール素子の数は増加する。ホール素子の数が増加すれば、その検出信号から位置情報を算出する回路も増加する。
これに対して、本願発明は、固定子３Ａ，３Ｂ，３Ｃの数に依存せず、１対のホール素子と、その検出信号から位置情報、磁極情報を生成する位置・磁極情報生成回路２０を１個設ければよい。
【００６１】
第１実施の形態のリニアモータ１Ａにおける、Ａ相ホール素子１７Ａ、Ｂ相ホール素子１７Ｂは、図１に例示した３個のホール素子の配置に対して、固定子３に搭載された３個のコイルの磁界の影響から離れた位置で、可動子２の永久磁石（マグネット）１０の磁界に感応する位置に設けられている。したがって、固定子３に搭載されたＵ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルの磁界の影響を受けることが少ない。その結果、Ｕ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルなどの磁界に対する遮蔽処理を行う必要がないという利点もある。
【００６２】
変形態様
第１、第２の実施の形態においては、可動子２の位置検出のためのセンサとして、ホール素子を用いた場合を述べたが、可動子２に搭載されているＳ磁極とＮ磁極との位置を検出するセンサとしては、磁極の磁界に感応する他の小型の磁気感応素子、たとえば、磁気抵抗（ＭＲ）素子を用いることもできる。
ＭＲ素子は、ホール素子と同様、磁界に応じて、抵抗か変化する特性を持つ。たとえば、ＭＲ素子に電圧を印加し、ＭＲ素子の抵抗の変化を電圧の変化として、検出すれば、ホール素子を用いた上記実施の形態と同様に、可動子２の位置を検出することができる。
【００６３】
以上、マグネット可動型のリニアモータについて例示したが、逆の構成、すなわち、複数対の磁極が固定部に配設され、Ｕ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイルを有する可動部が、複数対の磁極が固定された固定部に移動する場合についても上記同様に適用することができる。
【００６４】
上述した実施の形態は、例示であり、本発明は上述した実施の形態に限定されず、種々の変形態様をとることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１、１Ａ…リニアモータ、２…可動子、３…固定子（Ｕ相電磁コイル、Ｖ相電磁コイル、Ｗ相電磁コイル）、４…ベース部材、５…リニアスケール、６…リニアスケールヘッド、１０…マグネット、１７Ａ、１７Ｂ…Ａ相、Ｂ相ホール素子、１８…センサ基板、２０…位置・磁極情報生成回路、２１…サーボ制御部、２２…増幅駆動回路、２０２…向き検出部、２０２…位相差算出部、２０３…位置算出部、２０５…磁極情報生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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