(57)【要約】【課題】磁極位置を検出する精度を向上させる。【解決手段】リニアモータの制御装置は、０°から３６０°までの磁極位置を分割した複数の区間のいずれにかリニアモータの現在の磁極位置が含まれるかを複数回のパルス通電による可動子の移動方向に基づいて推定する区間推定手段と、区間推定手段が推定した区間の最小値又は最大値のいずれか一方から他方に向かって所定の第１変化量で推定磁極位置を変化させながらパルス通電を行い、パルス通電をした際の可動子の動きに基づいて現在の磁極位置に推定磁極位置を近づける磁極位置絞り込み手段と、磁極位置絞り込み手段が近づけた推定磁極位置を第１変化量より小さい第２変化量で変化させながら直流励磁を行い、推定磁極位置を変化させる度に可動子の移動量を取得し、取得した移動量が第２変化量に対応する移動量と一致した場合に、推定磁極位置と現在の磁極位置が一致したと判定する磁極位置検出手段とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータを制御する制御装置であって、
０°から３６０°までの磁極位置を分割した複数の区間のいずれかに前記リニアモータの現在の磁極位置が含まれるかを複数回のパルス通電による可動子の移動方向に基づいて推定する区間推定手段と、
前記区間推定手段が推定した区間の最小値又は最大値のいずれか一方から他方に向かって所定の第１変化量で推定磁極位置を変化させながらパルス通電を行い、パルス通電をした際の前記可動子の動きに基づいて前記現在の磁極位置に推定磁極位置を近づける磁極位置絞り込み手段と、
前記磁極位置絞り込み手段が近づけた推定磁極位置を前記第１変化量より小さい第２変化量で変化させながら直流励磁を行い、推定磁極位置を変化させる度に前記可動子の移動量を取得し、取得した移動量が前記第２変化量に対応する移動量と一致した場合に、推定磁極位置と前記現在の磁極位置が一致したと判定する磁極位置検出手段と
を備えることを特徴とするリニアモータの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアモータの制御装置において、
前記磁極位置絞り込み手段は、
連続する２回のパルス通電において、前記可動子の動く方向が異なっている場合、又は、一方のパルス通電で前記可動子が動き他方のパルス通電で前記可動子が動かない場合に推定磁極位置を前記現在の磁極位置に近づける絞り込みが完了したと判定する
ことを特徴とするリニアモータの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のリニアモータの制御装置において、
前記磁極位置検出手段は、
連続する２回のパルス通電において前記可動子の動く方向が異なっている場合、及び、連続する２回のパルス通電において今回のパルス通電で前記可動子が動かず前回のパルス通電で前記可動子が動き、前回のパルス通電の後に前記可動子が逆に動いた場合と、
連続する２回のパルス通電において今回のパルス通電で前記可動子が動き前回のパルス通電で前記可動子が動かない場合、及び、連続する２回のパルス通電において今回のパルス通電で前記可動子が動かず前回のパルス通電で前記可動子が動き、前回のパルス通電の後に前記可動子が逆に動かなかった場合とにおいて、
推定磁極位置を前記第２変化量ずつ増加させながら直流励磁を行うか、推定磁極位置を前記第２変化量ずつ減少させながら直流励磁を行うかを切り替える
ことを特徴とするリニアモータの制御装置。
【請求項４】
リニアモータを制御する制御装置が行う制御方法であって、
０°から３６０°までの磁極位置を分割した複数の区間のいずれかに前記リニアモータの現在の磁極位置が含まれるかを複数回のパルス通電による可動子の移動方向に基づいて推定する区間推定ステップと、
前記区間推定ステップにおいて推定した区間の最小値又は最大値のいずれか一方から他方に向かって所定の第１変化量で推定磁極位置を変化させながらパルス通電を行い、パルス通電をした際の前記可動子の動きに基づいて前記現在の磁極位置に推定磁極位置を近づける磁極位置絞り込みステップと、
前記磁極位置絞り込みステップで近づけた推定磁極位置を前記第１変化量より小さい第２変化量で変化させながら直流励磁を行い、推定磁極位置を変化させる度に前記可動子の移動量を取得し、取得した移動量が前記第２変化量に対応する移動量と一致した場合に、推定磁極位置と前記現在の磁極位置が一致したと判定する磁極位置検出ステップと
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータの制御装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは、可動子又は固定子のいずれか一方に設けられている複数のコイルと、可動子又は固定子の他方に設けられている駆動用磁石との相対的な位置関係（磁極位置）に応じた通電をしないと、リニアモータの推力定数に応じた推力を発生させることができない。
【０００３】
そこで、リニアモータの駆動を開始する際には、固定子に対する可動子の位置を把握する必要がある。例えば、リニアモータの駆動を開始する際に、予め定められた磁極位置に対応する電流を一定時間、リニアモータに印加することで当該磁極位置に可動子を引き込むこと（直流励磁）が行われている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−０１５１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、予め定められた電気角に対して１８０°ずれた磁極位置に可動子が位置している場合には、当該磁極位置に対応する電流をリニアモータに印加しても可動子を引き込む推力を発生させることができず、当該磁極位置に可動子を引き込むことができないことがある。また、可動子に対して作用する外力が存在する場合、磁極位置に対応する電流をリニアモータに印加しても、磁極位置に可動子を引き込めないことがある。このような場合には、磁極位置を把握することができず、所定の推力を発生させたり、所定の位置へ移動させたりする制御を精度よく行うことができないという問題がある。
【０００６】
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、磁極位置を検出する精度を向上させることができるリニアモータの制御装置、及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、リニアモータを制御する制御装置であって、０°から３６０°までの磁極位置を分割した複数の区間のいずれにか前記リニアモータの現在の磁極位置が含まれるかを複数回のパルス通電による可動子の移動方向に基づいて推定する区間推定手段と、前記区間推定手段が推定した区間の最小値又は最大値のいずれか一方から他方に向かって所定の第１変化量で推定磁極位置を変化させながらパルス通電を行い、パルス通電をした際の前記可動子の動きに基づいて前記現在の磁極位置に推定磁極位置を近づける磁極位置絞り込み手段と、前記磁極位置絞り込み手段が近づけた推定磁極位置を前記第１変化量より小さい第２変化量で変化させながら直流励磁を行い、推定磁極位置を変化させる度に前記可動子の移動量を取得し、取得した移動量が前記第２変化量に対応する移動量と一致した場合に、推定磁極位置と前記現在の磁極位置が一致したと判定する磁極位置検出手段とを備えることを特徴とするリニアモータの制御装置である。
【０００８】
また、本発明の一態様は、リニアモータを制御する制御装置が行う制御方法であって、０°から３６０°までの磁極位置を分割した複数の区間のいずれにか前記リニアモータの現在の磁極位置が含まれるかを複数回のパルス通電による可動子の移動方向に基づいて推定する区間推定ステップと、前記区間推定ステップにおいて推定した区間の最小値又は最大値のいずれか一方から他方に向かって所定の第１変化量で推定磁極位置を変化させながらパルス通電を行い、パルス通電をした際の前記可動子の動きに基づいて前記現在の磁極位置に推定磁極位置を近づける磁極位置絞り込みステップと、前記磁極位置絞り込みステップで近づけた推定磁極位置を前記第１変化量より小さい第２変化量で変化させながら直流励磁を行い、推定磁極位置を変化させる度に前記可動子の移動量を取得し、取得した移動量が前記第２変化量に対応する移動量と一致した場合に、推定磁極位置と前記現在の磁極位置が一致したと判定する磁極位置検出ステップとを有することを特徴とする制御方法である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、可動子の移動量を抑えたパルス通電を用いてリニアモータの現在の磁極位置が存在する範囲を絞り込み、絞り込まれた推定磁極位置を第２変化量で変化させながら直流励磁を行い、推定磁極位置を変化させる度に取得した可動子の移動量と第２変化量の移動量とが一致した場合に推定磁極位置とリニアモータの現在の磁極位置とが一致したと判定するので、磁極位置を検出する精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態によるリニアモータ２１の制御装置１０を示す概略ブロック図である。
【図２】ｄ−ｑ座標系における永久磁石同期モータの等価回路を示す図である。
【図３】同実施形態における制御装置１０が行う初期磁極位置を設定する処理の第１のフローチャートである。
【図４】同実施形態における制御装置１０が行う初期磁極位置を設定する処理の第２のフローチャートである。
【図５】同実施形態における制御装置１０が行う初期磁極位置を設定する処理の第３のフローチャートである。
【図６】同実施形態における制御装置１０が行う初期磁極位置を設定する処理の第４のフローチャートである。
【図７】同実施形態において制御装置１０が行うモータ動作サブルーチンのフローチャートである。
【図８】初期磁極位置の設定の対象となるリニアモータ２１の設置例１を示す図である。
【図９】初期磁極位置の設定の対象となるリニアモータ２１の設置例２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるリニアモータの制御装置、及び制御方法を説明する。図１は、本実施形態によるリニアモータ２１の制御装置１０を示す概略ブロック図である。制御装置１０は、リニアモータ２１に備えられているＵ、Ｖ、Ｗ相のコイルに三相電機子電流を流すことによって直線的に移動する移動界磁を発生させ、リニアモータ２１の可動子を固定子に対して直線的に移動させる。
【００１２】
界磁が直線的に移動する可動コイル型永久磁石同期リニアモータでも、界磁が回転する回転界磁型同期モータと同様に、回転座標のｄ−ｑ座標系を用いてｄ軸及びｑ軸の電機子電流を制御する。モータの固定された部分（固定子）と回転する部分（可動子）とをともに回転する直交座標系へ変換するのがｄ−ｑ変換であり、その座標系がｄ−ｑ座標系である。ｑ軸はｄ軸に対してπ／２進んだ移相である。永久磁石同期モータの場合、ｄ軸は磁界の作る磁束の方向に採るのが一般的であり、回転界磁型永久磁石同期モータではｄ−ｑ座標は回転座標になる。
【００１３】
図２は、ｄ−ｑ座標系における永久磁石同期モータの等価回路を示す図である。同図において、ｖｄはｄ軸電機子電圧であり、ｖｑはｑ軸電機子電圧である。ｉｄはｄ軸電機子電流であり、ｉｑはｑ軸電機子電流である。φｆは電機子巻線鎖交磁束数であり、Ｒは電機子巻線抵抗であり、Ｌは電機子巻線の自己インダクタンスである。ｑ軸電機子電流を用いると永久磁石同期モータの推力Ｔは次式で表される。
Ｔ＝ｐφｆ・ｉｑ
【００１４】
永久磁石同期モータの場合、電機子巻線鎖交磁束数φｆは変動がないから、ｑ軸電機子電流ｉｑを制御することで推力を制御できる。ここでは、ｄ軸電機子電流ｉｄは一般的にモータ効率の観点から０になるように制御される。電流ｉｄ、ｉｑをこのように制御するには、これらの電流を制御するにはｄ軸電機子電圧ｖｄ及びｑ軸電機子電圧ｖｑを制御する必要がある。また、ｄ軸とｑ軸との位置を把握する必要がある。このとき、リニアモータ２１における実際のｄ−ｑ座標と、制御装置１０において把握しているｄ＾−ｑ＾座標（真値）とにずれが生じると、リニアモータ２１の制御に誤差が生じるため、ｄ＾−ｑ＾座標を精度良く取得する必要がある。
【００１５】
図１に戻り、制御装置１０の構成について説明する。制御装置１０は、位相算出器１０１、速度算出器１０２、位置算出器１０３、位置制御器１０４、速度制御器１０５、ベクトル回転器・３相２相変換器１０６、ｄ軸電流制御器１０７、ｑ軸電流制御器１０８、ベクトル回転器・２相３相変換器１０９、電力変換器１１０、変流器１１１、及び、初期磁極位置設定器１１２を備えている。
【００１６】
位相算出器１０１には、リニアモータ２１に取り付けられているエンコーダ２２からリニアモータ２１の可動子の移動量が入力される。位相算出器１０１は、初期磁極位置の設定が行われると、初期磁極位置とエンコーダ２２から入力される移動量とに基づいて、リニアモータ２１の磁極位置θｒｅ（ｄ軸の位置、電気角）を算出する。位相算出器１０１は、算出した磁極位置をベクトル回転器・３相２相変換器１０６及びベクトル回転器・２相３相変換器１０９に入力する。
【００１７】
速度算出器１０２には、エンコーダ２２からリニアモータ２１の可動子の移動量が入力される。速度算出器１０２は、初期磁極位置の設定が行われた後に入力される可動子の移動量に基づいて、可動子の移動速度を算出する。速度算出器１０２は、算出した移動速度ωｒｍを速度制御器１０５に入力する。
【００１８】
位置算出器１０３には、エンコーダ２２からリニアモータ２１の可動子の移動量が入力される。位置算出器１０３は、初期磁極位置の設定が行われた後に入力される可動子の移動量に基づいて、可動子の位置を算出する。位置算出器１０３は、算出した可動子の位置θｒｍを位置制御器１０４に入力する。
【００１９】
位置制御器１０４には、上位制御装置（不図示）から位置指令値θ＊ｒｍが入力され、位置算出器１０３から可動子の位置θｒｍが入力される。位置制御器１０４は、入力される位置指令値θ＊ｒｍと、入力される位置θｒｍとの偏差に基づいて速度指令値ω＊ｒｍを算出する。位置制御器１０４は、算出した速度指令値ω＊ｒｍを速度制御器１０５に入力する。
【００２０】
速度制御器１０５は、位置制御器１０４から速度指令値ω＊ｒｍが入力され、速度算出器１０２から移動速度ωｒｍが入力される。速度制御器１０５は、入力される速度指令値ω＊ｒｍと、入力される移動速度ωｒｍとの偏差に基づいてｑ軸電流指令値ｉ＊ｑを算出する。速度制御器１０５は、算出したｑ軸電流指令値ｉ＊ｑをｑ軸電流制御器１０８に入力する。
【００２１】
ベクトル回転器・３相２相変換器１０６には、変流器１１１から入力される三相帰還電流値ｉｕ、ｉｖと、当該電流値ｉｕ及びｉｖから算出される三相帰還電流値ｉｗとが入力される。また、ベクトル回転器・３相２相変換器１０６には、位相算出器１０１が算出する電気角（磁極位置）θｒｅが入力される。ベクトル回転器・３相２相変換器１０６は、電気角θｒｅに基づいて、三相帰還電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗからｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを算出する。ベクトル回転器・３相２相変換器１０６は、算出したｄ軸電流ｉｄをｄ軸電流制御器１０７に入力する。ベクトル回転器・３相２相変換器１０６は、算出したｑ軸電流ｉｑをｑ軸電流制御器１０８に入力する。
【００２２】
ｄ軸電流制御器１０７は、ベクトル回転器・３相２相変換器１０６から入力されるｄ軸電流ｉｄとｄ軸電流指令ｉ＊ｄとの偏差に基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖ＊ｄを算出する。ｄ軸電流制御器１０７は、算出したｄ軸電圧指令値Ｖ＊ｄをベクトル回転器・２相３相変換器１０９に入力する。
【００２３】
ｑ軸電流制御器１０８は、ベクトル回転器・３相２相変換器１０６から入力されるｑ軸電流ｉｑと、速度制御器１０５から入力されるｑ軸電流指令値ｉ＊ｑとの偏差に基づいて、ｑ軸電圧指令値Ｖ＊ｑを算出する。ｑ軸電流制御器１０８は、算出したｑ軸電圧指令値Ｖ＊ｑをベクトル回転器・２相３相変換器１０９に入力する。
【００２４】
ベクトル回転器・２相３相変換器１０９には、ｄ軸電流制御器１０７からｄ軸電圧指令値Ｖ＊ｄが入力され、ｑ軸電流制御器１０８からｑ軸電圧指令値Ｖ＊ｑが入力され、位相算出器１０１から電気角θｒｅが入力される。ベクトル回転器・２相３相変換器１０９は、電気角θｒｅに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖ＊ｄとｑ軸電圧指令値Ｖ＊ｑとから三相電圧指令値Ｖ＊ｕ、Ｖ＊ｖ、Ｖ＊ｗを算出する。ベクトル回転器・２相３相変換器１０９は、算出した三相電圧指令値Ｖ＊ｕ、Ｖ＊ｖ、Ｖ＊ｗを電力変換器１１０に入力する。
【００２５】
電力変換器１１０は、ベクトル回転器・２相３相変換器１０９から入力される三相電圧指令値Ｖ＊ｕ、Ｖ＊ｖ、Ｖ＊ｗに基づいて、外部の電源から供給される電源電圧の電圧を変換して、リニアモータ２１のＵ、Ｖ、Ｗ相それぞれのコイルに印加する。これにより、リニアモータ２１に流れる電流を制御して、リニアモータ２１の制御を行う。
【００２６】
変流器１１１は、リニアモータ２１のＵ相及びＶ相のコイルに流れる電流を測定し、測定結果をベクトル回転器・３相２相変換器１０６に出力する。
初期磁極位置設定器１１２は、ｑ＾軸電流を０にし、ｄ＾軸電流をｉｄにして、推力を発生させてリニアモータ２１を動作させる。初期磁極位置設定器１１２は、エンコーダ２２を介して得られるリニアモータ２１の動作に基づいて、磁極位置を検出して初期磁極位置を設定する。なお、初期磁極位置を設定している際には、位置制御器１０４及び速度制御器１０５は動作しない。
【００２７】
本実施形態における制御装置１０による初期磁極位置を設定する処理について、図３から図７を参照して説明する。図３から図６は、本実施形態における制御装置１０が行う初期磁極位置を設定する処理のフローチャートである。制御装置１０において、電源の供給が開始されたり、上位制御装置からの指示を受けたりして初期磁極位置の設定が開始されると、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置（電気角θｒｅ、推定磁極位置）を１８０°に設定し（ステップＳ１０１）、モータ動作サブルーチンを実行する（ステップＳ１０２）。なお、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置を設定する際に、モータ動作サブルーチンにおいて流す電流の初期値として、定格電流の（１／ｎ）倍の電流値を通電電流値の初期値として設定する。ｎは例えば８であり、通電電流値の初期値を定格電流の１／８の電流値とする。またｎはリニアモータ２１において発生する推力によって可動子が動き出すまでの時間などに基づいて予め定められる。
【００２８】
ここで、モータ動作サブルーチンにおける処理を説明する。図７は、本実施形態において制御装置１０が行うモータ動作サブルーチンのフローチャートである。モータ動作サブルーチンが開始されると、初期磁極位置設定器１１２は、ベクトル回転器・２相３相変換器１０９を制御して、ｄ＾軸磁極位置に対応するＵ、Ｖ、Ｗ相の電圧をリニアモータ２１のＵ，Ｖ，Ｗ相それぞれのコイルに予め定められた微小時間の間印加して、リニアモータ２１にパルス通電する（ステップＳ２０１）。微小時間には、各コイルに電流を流そうとしてから実際に各コイルに電流が流れて推力が発生するまでの最小時間が設定される。微小時間は、例えば１０ミリ秒に設定される。
【００２９】
初期磁極位置設定器１１２は、エンコーダ２２が検出する可動子の移動量に基づいて、ステップＳ２０１の通電により可動子が移動したか否かを判定し（ステップＳ２０２）、可動子が移動していた場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、モータ動作サブルーチンを終了し、モータ動作サブルーチンを呼び出した（実行した）ステップの次のステップにリターンする。
【００３０】
また、ステップＳ２０１の通電により可動子が移動していない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、現在の通電電流値が定格電流の２倍以上であるか否かを判定し（ステップＳ２０３）、通電電流値が定格電流の２倍以上である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、モータ動作サブルーチンを終了し、モータ動作サブルーチンを呼び出した（実行した）ステップの次のステップにリターンする。
【００３１】
また、現在の通電電流値が定格電流の２倍以上でない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、通電電流値を現在の通電電流値の２倍に変更し（ステップＳ２０４）、処理をステップＳ２０１に戻して、ステップＳ２０１からステップＳ２０４間での処理を繰り返して行う。
【００３２】
モータ動作サブルーチンでは、設定されているｄ＾軸磁極位置に対応するＵ、Ｖ、Ｗ相それぞれの電圧をＵ、Ｖ、Ｗ相それぞれのコイルに印加して、定格電流の１／ｎ倍、２／ｎ倍、…、２倍の電流よる通電を可動子が移動するまで順に行う。
【００３３】
図３に戻って、初期磁極位置を設定する処理の説明を続ける。
モータ動作サブルーチン（ステップＳ１０２）によりリニアモータ２１が動作した方向、すなわち可動子が移動した方向が、予め定められた方向（＋方向）であるか否かを初期磁極位置設定器１１２は判定する（ステップＳ１０３）。なお、予め定められた方向は、例えば、磁極位置（電気角）が増加する方向である。
【００３４】
ステップＳ１０２においてリニアモータ２１が動作した方向が＋方向であった場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置を９０°に設定し、通電電流値を定格電流の１／ｎ倍に設定する（ステップＳ１０４）。初期磁極位置設定器１１２は、モータ動作サブルーチンを実行する（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０５において実行するモータ動作サブルーチン、及び以下の説明におけるモータ動作サブルーチンは、前述の図７を用いて説明したモータ動作サブルーチンと同じである。
【００３５】
初期磁極位置設定器１１２は、モータ動作サブルーチン（ステップＳ１０５）によりリニアモータ２１が動作した方向が＋方向であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００３６】
ステップＳ１０６の判定においてリニアモータ２１が動作した方向が＋方向であった場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置を０°に設定し、通電電流値を定格電流の１／ｎ倍に設定し（ステップＳ１０７）、処理をステップＳ１５１（図４）に進める。
一方、ステップＳ１０６の判定においてリニアモータ２１が動作した方向が＋方向でなかった場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾磁極位置を９０°に設定し、通電電流値を定格電流の１／ｎ倍に設定し（ステップＳ１０８）、処理をステップＳ１５１（図４）に進める。
【００３７】
ステップＳ１０２においてリニアモータ２１が動作した方向が＋方向でなかった場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置を２７０°に設定し、通電電流値を定格電流の１／ｎ倍に設定する（ステップＳ１０９）。初期磁極位置設定器１１２は、モータ動作サブルーチンを実行する（ステップＳ１１０）。
【００３８】
初期磁極位置設定器１１２は、モータ動作サブルーチン（ステップＳ１１０）によりリニアモータ２１が動作した方向が＋方向であるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
【００３９】
ステップＳ１１０の判定においてリニアモータ２１が動作した方向が＋方向であった場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置を１８０°に設定し、通電電流値を定格電流の１／ｎ倍に設定し（ステップＳ１１２）、処理をステップＳ１５１（図４）に進める。
一方、ステップＳ１１０の判定においてリニアモータ２１が動作した方向が＋方向でなかった場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置に２７０°を設定し、通電電流値を定格電流の１／ｎ倍に設定し（ステップＳ１１３）、処理をステップＳ１５１（図４）に進める。
【００４０】
初期磁極位置設定器１１２は、モータ動作サブルーチンを実行し（ステップＳ１５１）、続いてｄ＾磁極位置を＋５°（第１変化量）増加させるとともに、通電電流値を定格電流の１／ｎ倍に設定し（ステップＳ１５２）、モータ動作サブルーチンを実行する（ステップＳ１５３）。
【００４１】
初期磁極位置設定器１１２は、前回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いたか否かを判定する（ステップＳ１５４）。
前回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いていた場合（ステップＳ１５４：ＹＥＳ）、初期磁極位置設定器１１２は、今回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いたか否かを判定する（ステップＳ１５５）。
【００４２】
今回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いていた場合（ステップＳ１５５：ＹＥＳ）、初期磁極位置設定器１１２は、前回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いた方向と、今回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いた方向とが同じか否かを判定する（ステップＳ１５６）。
【００４３】
前回と今回とにおいてリニアモータ２１が同じ方向に動いていた場合（ステップＳ１５６：ＹＥＳ）、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置を＋５°増加させるとともに、通電電流値を定格電流の１／ｎ倍に設定し（ステップＳ１５７）、モータ動作サブルーチンを実行し（ステップＳ１５８）、処理をステップＳ１５４に戻す。
一方、前回と今回とにおいてリニアモータ２１が同じ方向に動いていない場合（ステップＳ１５６：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、現在のｄ＾軸磁極位置で直流励磁を行い（ステップＳ１５９）、処理をステップＳ１７１（図５）に進める。
【００４４】
ステップＳ１５５の判定において、今回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いていない場合（ステップＳ１５５：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、前回のモータ動作サブルーチンにおいて通電を停止した後にリニアモータ２１が逆方向に動いたか否かを判定する（ステップＳ１６０）。
【００４５】
通電を停止した後に逆方向に動いていた場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、初期磁極位置設定器１１２は、現在のｄ＾軸磁極位置で直流励磁を行い（ステップＳ１５９）、処理をステップＳ１７１（図５）に進める。
一方、通電を停止した後に逆方向に動いていない場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、現在のｄ＾軸磁極位置で直流励磁を行い（ステップＳ１６１）、処理をステップＳ１８１（図６）に進める。
【００４６】
ステップＳ１５４の判定において、前回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いていない場合（ステップＳ１５４：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、今回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いたか否かを判定する（ステップＳ１６２）。
【００４７】
今回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いていない場合（ステップＳ１６２：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置を＋５°増加させるとともに、通電電流値を定格電流の１／ｎ倍に設定し（ステップＳ１６３）、モータ動作サブルーチンを実行し（ステップＳ１６４）、処理をステップＳ１５４に戻す。
一方、今回のモータ動作サブルーチンにおいてリニアモータ２１が動いていた場合（ステップＳ１６２：ＹＥＳ）、初期磁極位置設定器１１２は、現在のｄ＾軸磁極位置で直流励磁を行い（ステップＳ１６１）、処理をステップＳ１８１（図６）に進める。
【００４８】
ステップＳ１５９（図４）における直流励磁の後に、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置をΔＥ（第２変化量）減少させて、ｄ＾軸磁極位置で直流励磁を行う（図５．ステップＳ１７１）。なお、磁極位置の変化量ΔＥは、予め定められた変化量であり、エンコーダ２２の検出分解能や、制御装置１０の制御分解能などに応じて定められる。初期磁極位置設定器１１２は、ステップＳ１７１の直流励磁によりリニアモータ２１が動いた量、すなわち可動子の移動量を取得する（ステップＳ１７２）。
【００４９】
初期磁極位置設定器１１２は、ステップＳ１７２において取得した移動量が、変化量ΔＥに対応する距離と一致するか否かを判定する（ステップＳ１７３）。なお、変化量ΔＥに対応する距離とは、ｄ＾軸磁極位置がＥから（Ｅ＋ΔＥ）変化した場合に、リニアモータ２１の可動子が移動する距離のことである。
【００５０】
移動量が変化量ΔＥに対応する距離と一致する場合（ステップＳ１７３：ＹＥＳ）、初期磁極位置設定器１１２は、現在のｄ＾軸磁極位置にリニアモータ２１の可動子が位置すると判断し、現在のｄ＾軸磁極位置をリニアモータ２１の初期磁極位置として設定し（ステップＳ１７４）、初期磁極位置を設定する処理を終了させる。
一方、移動量が変化量ΔＥに対応する距離と一致しない場合（ステップＳ１７３：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、処理をステップＳ１７１に戻して、ステップＳ１７１からステップＳ１７３までの処理を繰り返して行う。
【００５１】
ステップＳ１６１（図４）における直流励磁の後に、初期磁極位置設定器１１２は、ｄ＾軸磁極位置をΔＥ増加させて、ｄ＾軸磁極位置で直流励磁を行い（図６．ステップＳ１８１）、初期磁極位置設定器１１２は、ステップＳ１８１の直流励磁によりリニアモータ２１が動いた量、すなわち可動子の移動量を取得する（ステップＳ１８２）。
【００５２】
初期磁極位置設定器１１２は、ステップＳ１８２において取得した移動量が、変化量ΔＥに対応する距離と一致するか否かを判定し（ステップＳ１８３）、移動量が変化量ΔＥに対応する距離と一致する場合（ステップＳ１８３：ＹＥＳ）、現在のｄ＾磁極位置にリニアモータ２１の可動子が位置すると判断し、現在のｄ＾軸磁極位置をリニアモータ２１の初期磁極位置に設定し（ステップＳ１８４）、初期磁極位置を設定する処理を終了させる。
一方、移動量が変化量ΔＥに対応する距離と一致しない場合（ステップＳ１８３：ＮＯ）、初期磁極位置設定器１１２は、処理をステップＳ１８１に戻して、ステップＳ１８１からステップＳ１８３までの処理を繰り返して行う。
【００５３】
以上説明したように、制御装置１０は、リニアモータ２１の実際のｄ軸磁極位置をステップＳ１０１からステップＳ１１３までの処理を行うことにより、０°から９０°まで、９０°から１８０°まで、１８０°から２７０°まで、２７０°から３６０°（０°）までの４つの区間のうちいずれにあるかを推定する。制御装置１０は、推定した区間における最小値をｄ＾軸磁極位置に設定し、所定の量（例えば５°ずつ）ｄ＾軸磁極位置をずらしながらパルス通電を行い、連続する２回のパルス通電におけるリニアモータ２１の動きに基づいて、実際のｄ軸磁極位置にｄ＾軸磁極位置を近づける磁極位置絞り込みを行う。このとき、リニアモータ２１の動きに基づいて、可動子に対して作用している外力があるか否か、また外力がある場合には可動子の移動方向に対していずれの方向であるかを判定する。
【００５４】
制御装置１０は、外力の有無、又は外力の方向に応じて、ｄ＾軸磁極位置に対して所定の変化量ΔＥを増加させながら直流励磁をするか、減少させながら直流励磁をするかを決定する。制御装置１０は、ｄ＾軸磁極位置を変化量ΔＥで変化させながら直流励磁を行い、直流励磁を行う都度、リニアモータ２１の可動子の移動量が変化量ΔＥに対応した移動量と一致するか否かを判定して、一致した場合にリニアモータ２１の実際のｄ軸磁極位置と、ｄ＾軸磁極位置とが一致したと判定する。すなわち、実際のｄ軸磁極位置を検出する。
【００５５】
これにより、制御装置１０は、リニアモータ２１のｄ軸磁極位置を精度良く検出することができ、リニアモータ２１を制御する精度を向上させることができる。また、制御装置１０は、リニアモータ２１の実際のｄ軸磁極位置の存在する区間を推定した後に、直流励磁を行うようにしているので、直流励磁を行った際にリニアモータ２１の可動子が動く距離を抑えることができる。また、直流励磁を行う際には、ｄ＾軸磁極位置を少しずつ（ΔＥ）変化させるので、可動子が動く距離を更に抑えることができる。また、ｄ＾軸磁極位置をΔＥずつ変化させながら、エンコーダ２２が検出する移動量とΔＥに対応する移動量とを比較することにより、直流励磁を開始したときの実際のｄ軸磁極位置に依存することなくｄ軸磁極位置の検出を行うことができる。
【００５６】
本実施形態における制御装置１０による初期磁極位置の設定例を図８及び図９を参照して説明する。図８は、初期磁極位置の設定の対象となるリニアモータ２１の設置例を示す図である。図８（Ａ）は、ロッド型のリニアモータ２１を水平に設置し、可動子（ロッド）に外力が作用していない状態を示している。図８（Ｂ）は、ロッド型のリニアモータ２１を垂直に設置し、可動子の垂直方向上側の端部にバネなどの付勢部材を取り付けてロッドの自重と釣り合っている状態を示している。図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）と同様に、ロッド型のリニアモータ２１を垂直に設置した場合を示しているが、リニアモータ２１の向きが異なっている。図８（Ｂ）は垂直方向上向きがｄ軸磁極位置の＋方向になっているのに対して、図８（Ｃ）は垂直方向下向きがｄ軸磁極位置の＋方向になっている。また、図８（Ａ）〜（Ｃ）のいずれにおいても、リニアモータ２１の実際のｄ軸磁極位置は８°である場合を示している。
【００５７】
図８に示した状態にあるリニアモータ２１に対して制御装置１０が初期磁極位置の設定を開始すると、ｄ＾軸磁極位置１８０°でのパルス通電が行われる（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。このパルス通電でリニアモータ２１が＋方向に動き（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ｄ＾軸磁極位置９０°でのパルス通電が行われる（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）。今回のパルス通電でもリニアモータ２１が＋方向に動き（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ｄ＾軸磁極位置が０°に設定され、再度パルス通電が行われる（ステップＳ１０７、Ｓ１５１）。
【００５８】
次に、ｄ＾軸磁極位置を＋５°増加させた５°でのパルス通電が行われる（ステップＳ１５２、Ｓ１５３）。前回のパルス通電（ｄ＾磁極位置０°でのパルス通電）においてリニアモータ２１が動いており（ステップＳ１５４：ＹＥＳ）、今回のパルス通電（ｄ＾軸磁極位置５°でのパルス通電）においてもリニアモータ２１が動いており（ステップＳ１５５：ＹＥＳ）、ともに同じ方向に動いているので（ステップＳ１５６：ＹＥＳ）、更にｄ＾軸磁極位置を＋５°増加させた１０°でのパルス通電が行われ（ステップＳ１５７、Ｓ１５８）、処理がステップＳ１５４に戻る。
【００５９】
前回のパルス通電（ｄ＾軸磁極位置５°でのパルス通電）でリニアモータ２１が動いており（ステップＳ１５４：ＹＥＳ）、今回のパルス通電（ｄ＾軸磁極位置１０°でのパルス通電）でもリニアモータ２１が動いているが（ステップＳ１５５：ＹＥＳ）、異なる方向に動いているので（ステップＳ１５６：ＮＯ）、現在のｄ＾軸磁極位置１０°での直流励磁が行われる（ステップＳ１５９）。
【００６０】
続いて、現在のｄ＾軸磁極位置からΔＥ（例えば１°）減少させたｄ＾軸磁極位置９°での直流励磁が行われ（ステップＳ１７１）、エンコーダ２２の出力からリニアモータ２１の可動子の移動量ΔＸを取得する（ステップＳ１７２）。ｄ＾軸磁極位置１０°での直流励磁により、可動子がｄ＾軸磁極位置１０°に引き込まれているので、ｄ＾軸磁極位置９°での直流励磁により、可動子がｄ＾軸磁極位置１°分移動することになる。すなわち、ΔＥに対応する移動量と移動量ΔＸとが一致することになり（ステップＳ１７３：ＹＥＳ）、制御装置１０は、現在のｄ＾軸磁極位置９°をリニアモータ２１の実際のｄ軸磁極位置として設定し（ステップＳ１７４）、リニアモータ２１の制御を開始する。
【００６１】
図９は、初期磁極位置の設定の対象となるリニアモータ２１の設置例を示す図である。図９（Ａ）は、ロッド型のリニアモータ２１を垂直に設置し、可動子が自重により可動範囲の最も下側で静止している状態を示している。図９（Ｂ）は、ロッド型のリニアモータ２１を垂直に設置し、可動子の垂直方向上側の端部にバネなどの付勢部材を取り付けて鉛直方向上向きに引き上げ、可動範囲の最も上側で静止している状態を示している。図９（Ａ）は垂直方向上向きがｄ軸磁極位置の＋方向になっているのに対して、図９（Ｂ）は垂直方向下向きがｄ軸磁極位置の＋方向になっている。また、図９（Ａ）及び（Ｂ）のいずれにおいても、リニアモータ２１の実際のｄ軸磁極位置は８°である場合を示している。
【００６２】
図９に示した状態にあるリニアモータ２１に対して制御装置１０が初期磁極位置の設定を開始すると、ｄ＾軸磁極位置１８０°値のパルス通電が行われる（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。このパルス通電でリニアモータ２１が＋方向に動き（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ｄ＾軸磁極位置９０°でのパルス通電が行われる（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）。今回のパルス通電でもリニアモータ２１が＋方向に動き（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ｄ＾軸磁極位置が０°に設定され、再度パルス通電が行われる（ステップＳ１０７、Ｓ１５１）。
【００６３】
次に、ｄ＾軸磁極位置を＋５°増加させた５°でのパルス通電が行われるが（ステップＳ１５２、Ｓ１５３）、図９に示すように可動子は既に可動範囲の端に達しており、ｄ＾軸磁極位置５°に向かって動くことはできない。前回のパルス通電（ｄ＾軸磁極位置０°でのパルス通電）においてリニアモータ２１は動いておらず（ステップＳ１５４：ＮＯ）、今回のパルス通電（ｄ＾軸磁極位置５°でのパルス通電）においてもリニアモータ２１は動いていないので（ステップＳ１６２：ＮＯ）、更にｄ＾軸磁極位置を＋５°増加させた１０°でのパルス通電が行われ（ステップＳ１６３、Ｓ１６４）、処理がステップＳ１５４に戻る。
【００６４】
前回のパルス通電（ｄ＾軸磁極位置５°でのパルス通電）でリニアモータ２１が動いておらず（ステップＳ１５４：ＮＯ）、今回のパルス通電（ｄ＾軸磁極位置１０°でのパルス通電）でリニアモータ２１が動いているので（ステップＳ１６２：ＹＥＳ）、現在のｄ＾軸磁極位置１０°での直流励磁が行われる（ステップＳ１６１）。
【００６５】
続いて、現在のｄ＾軸磁極位をΔＥ（例えば１°）増加させたｄ＾軸磁極位置１１°での直流励磁が行われ（ステップＳ１８１）、エンコーダ２２の出力からリニアモータ２１の可動子の移動量ΔＸを取得する（ステップＳ１８２）。ｄ＾軸磁極位置１０°での直流励磁により、可動子がｄ＾軸磁極位置１０°に引き込まれているので、ｄ＾軸磁極位置１１°での直流励磁により、可動子がｄ＾軸磁極位置１°分移動することになる。すなわち、ΔＥに対応する移動量と移動量ΔＸとが一致することになり（ステップＳ１８３：ＹＥＳ）、制御装置１０は、現在のｄ＾軸磁極位置１１°をリニアモータ２１の実際のｄ軸磁極位置として設定し（ステップＳ１８４）、リニアモータ２１の制御を開始する。
【００６６】
このように、可動子が自重や外力によって可動範囲の端にある場合においても、制御装置１０は、推定したｄ＾軸磁極位置を基準にして所定の量（ΔＥ）ずつｄ＾軸磁極位置を変化させながら直流励磁を行い、そのときの移動量ΔＸと所定の量（ΔＥ）とが対応するときに、実際のｄ軸磁極位置とｄ＾軸磁極位置とが一致していると判定して、初期磁極位置の設定を行うことができる。これにより、リニアモータ２１に外力が作用している場合においても、制御装置１０は、リニアモータ２１のｄ軸磁極位置を精度良く検出することができ、リニアモータ２１を制御する精度を向上させることができる。
【００６７】
なお、本実施形態の制御装置１０においては、初期磁極位置を設定する処理のステップＳ１０１からステップＳ１１３で実際のｄ軸磁極位置が存在する区間を推定した後に、推定した区間における最小値をｄ＾軸磁極位置に設定し（ステップＳ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１２、Ｓ１１３）、磁極位置の絞り込みを行う構成について説明した。しかし、これに限ることなく、推定した区間における最大値をｄ＾軸磁極位置として磁極位置の絞り込みを行うようにしてもよい。この場合、ステップＳ１５２、Ｓ１５７、Ｓ１６３における＋５°の増加（第１変化量の増加）を−５°の減少に代え、ステップＳ１７１におけるΔＥの減少（第２変化量の減少）をΔＥの増加に代え、ステップＳ１８１におけるΔＥの増加をΔＥの減少に代えることになる。
【００６８】
また、本実施形態の初期磁極位置を設定する処理における、ステップＳ１５２、Ｓ１５７、Ｓ１６３における５°や、ステップＳ１７１、Ｓ１８１における１°は、一例であり、異なる角度（変化量）であってもよい。ただし、ステップＳ１７１、Ｓ１８１における変化量（第２変化量）は、ステップＳ１５２、Ｓ１５７、Ｓ１６３における変化量（第１変化量）より小さい値が定められる。
【００６９】
また、本実施形態の初期磁極位置を設定する処理におけるｄ軸磁極位置が存在する区間を推定する際に、０°から３６０°までのｄ軸磁極位置を９０°間隔の４つの区間に分ける場合について説明した。しかし、これに限ることなく、１２０°間隔の３区間や、６０°間隔の６区間などに分けるようにしてもよい。
【００７０】
上述の実施形態における制御装置１０は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述した初期磁極位置を設定する処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
モータを駆動する際に、可動子の磁極位置を把握することが不可欠な用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１０…制御装置、２１…リニアモータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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