(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイル又はコイルセットを含む多相コイル配列を持つステータと、その回転軸の方向に沿って運動可能で、少なくとも１つの永久磁石をそれぞれ有する複数の極を持つロータとを有する、直線運動及び回転運動のための電気モータと、
少なくとも前記複数のコイル又はコイルセット、前記ロータの回転角度、及び前記ロータの軸方向位置に応じたパラメータに基づいて電流を決定し、各電流はトルクを生じるための電流成分と軸力を生じるための電流成分とを有し、前記決定された電流を前記複数のコイル又はコイルセットに供給する、制御ユニットとを有する、装置。
【請求項２】
前記回転角度を感知し、それを前記制御ユニットに供給する第１のセンサと、
前記ロータの前記軸方向位置を感知し、それを前記制御ユニットに供給する第２のセンサとを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ロータを支え、前記回転軸に沿った線形自由度と前記回転軸周りの回転自由度を除く全自由度を制限する軸受システムを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記軸受システムが能動型磁気軸受システムである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記パラメータが前記軸方向位置の関数として反比例して変化する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記制御ユニットが前記軸方向位置から独立している追加パラメータにも基づいて前記電流を決定する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記制御ユニットが、第１のコイル又はコイルセットに対する電流をＩｒ＝Ｉｒｐｈｉ＋Ｉｒｘ＝Ａ＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ））＋Ｂ＊ｃｏｓ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ））として、第２のコイル又はコイルセットに対する電流をＩｓ＝Ｉｓｐｈｉ＋Ｉｓｘ＝Ａ＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）−２＊ｐｉ／（３＊ｎ））＋Ｂ＊ｃｏｓ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）−２＊ｐｉ／（３＊ｎ））として、第３のコイル又はコイルセットに対する電流をＩｔ＝−Ｉｒ−Ｉｓ＝Ｉｔｐｈｉ＋Ｉｔｘ＝Ａ＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）＋２＊ｐｉ／（３＊ｎ））＋Ｂ＊ｃｏｓ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）＋２＊ｐｉ／（３＊ｎ））として決定し、
Ａは前記軸方向位置に応じた前記パラメータであり、ｎは磁極ペアの数であり、ｐｈｉは前記回転角度であり、ｔｈｅｔａは０と２＊ｐｉ／ｎの間のアライメント角度であり、Ｂは追加パラメータである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記電気モータがアイアンレス電気モータである、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記電気モータが直流電気モータである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
直線運動と回転運動のために電気モータを制御するための方法であって、
少なくとも前記電気モータのステータの複数のコイル又はコイルセット、前記電気モータのロータの回転角度、及び前記ロータの軸方向位置に応じたパラメータに基づいて電流を決定するステップであって、各電流はトルクを生じるための電流成分と軸力を生じるための電流成分とを有する、ステップと、
前記決定された電流を前記複数のコイル又はコイルセットに供給するステップとを有する、方法。
【請求項１１】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、コンピュータに請求項１０に記載の方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【請求項１２】
前記制御ユニットが前記ロータの前記軸方向位置と前記回転角度から独立している追加パラメータに基づいて前記電流を決定する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ロータの前記軸方向位置と前記回転角度から独立している追加パラメータに基づいて前記電流が決定される、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、単一モータを用いて回転運動と並進運動を可能にする装置、方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
標準ブラシレス永久磁石アイアンレス回転モータ、又は他の種類の回転モータは、トルクを伝える、すなわち回転運動を実行することしかできない。しかしながら、多くの用途においては回転運動と並進運動が必要とされる。通常、こうした回転運動と並進運動は、２つのモータ、又は複雑な電子機器と制御技術を備える非常に特別な設計のモータによってなされる。
【０００３】
ＵＳ６４２９６１１Ｂ１は改良ブラシレス直流（ＤＣ）モータを用いる複合回転・リニアモータを開示する。モータはとりわけ、ロータ、モータケーシング、及び、モータケーシングの円柱内面に取り付けられる３つの半径方向に等配分されるコイルを有する。ロータの角度位置θ及びその回転軸（ｚ軸）に沿ったその線形位置ｚはそれぞれコマンド値θｃ及びｚｃに従って制御される。これはコイルを適宜駆動することによって得られる。コイルに供給される電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃは、とりわけ電流Ｉａ及びＩｂを感知するための電流センサ並びに比例積分（ＰＩ）コントローラを有するフィードバックループを用いて決定される。
【０００４】
ＵＳ６４２９６１１Ｂ１はコイルに供給される電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃに対する明示式を開示していない。電流Ｉａ及びＩｂは電流フィードバックを用いて導き出される。従って、これらは電流センサによって感知されなければならない。さらに、フィードバックループを実施するためにＰＩコントローラが必要である。これらのＰＩコントローラは動的要素であり、動作させるために同調されなければならない。つまり、ＰＩパラメータが同調されなければならない。従って、ＵＳ６４２９６１１Ｂ１に記載の複合回転・リニアモータを操作するために、ある量の電子機器及び／又はソフトウェアコンポーネントが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、特別設計モータ又は複雑な電子機器及び制御技術の必要なく並進運動と回転運動を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１にかかる装置、請求項１０にかかる方法、及び請求項１１にかかるコンピュータプログラムによって達成されることができる。
【０００７】
従って、本発明の第１の態様において装置が提示される。装置は、複数のコイル又はコイルセットを含む多相コイル配列を持つステータと、その回転軸の方向に沿って運動可能で、少なくとも１つの永久磁石をそれぞれ有する複数の極を持つロータとを有する、直線運動及び回転運動のための電気モータ、並びに、少なくとも複数のコイル又はコイルセット、ロータの回転角度、及びロータの軸方向位置に応じたパラメータに基づいて電流を決定し、決定された電流をコイル又はコイルセットに供給するように構成される制御ユニットを有し得る。装置は実質的に互いに無関係に、標準モータに基づいて、トルクと軸力を生じることができる。従って、特別設計モータ又は複雑な電子機器及び制御技術の必要なく並進運動と回転運動が実施されることができる。このようにして、余分なモータ又は難しい設計経路を節約し得る。従って、時間と費用を節約できる。
【０００８】
本発明の第２の態様において、装置は、回転角度を感知し、それを制御ユニットに供給するように構成される第１のセンサと、ロータの軸方向位置を感知し、それを制御ユニットに供給するように構成される第２のセンサとを有し得る。第１及び第２のセンサによって感知される値に基づく整流アルゴリズムが実施されることができる。このようにして、トルクと軸力が常に概ね互いに独立して生成される（分離される）ことができるように、コイル又はコイルセットに供給されるべき電流が決定され得る。これは電流フィードバックなしに、すなわち電流センサなしに可能であり得る。従って、コントローラを有するフィードバックループはなく、またコントローラ同調のための労力もなくすことができる。第２の態様は第１の態様と組み合され得る。
【０００９】
本発明の第３の態様において、装置は、ロータを支え、回転軸に沿った線形自由度と回転軸周りの回転自由度を除く全自由度を制限するように構成される軸受システムを有することができる。従って、別の自由度における意図せぬ運動が予防され得る。第３の態様は先の態様のいずれか１つと組み合わせることができる。
【００１０】
第３の態様に基づく本発明の第４の態様において、軸受システムは能動型磁気軸受システムであり得る。こうした軸受システムは非接触であることができ、従って摩擦がない。
【００１１】
本発明の第５の態様において、パラメータは軸方向位置の関数として反比例して変化することができる。軸方向位置に応じたパラメータは、コイル又はコイルセットに供給されるべき電流を軸方向位置の関数として決定することを可能にする。このようにして、大幅な軸方向動作範囲が実現され得る。第５の態様は先の態様のいずれか１つと組み合わせることができる。
【００１２】
本発明の第６の態様において、制御ユニットは、軸方向位置から独立している追加パラメータにも基づいて電流を決定するように構成され得る。従って、例えばトルクを生じるための電流成分はパラメータに基づいて決定されることができ、故にロータの軸方向位置に依存し、一方軸力を生じるための電流成分は追加パラメータに基づいて決定され得、故にロータの軸方向位置から独立している。第６の態様は先の態様のいずれか１つと組み合わせることができる。
【００１３】
本発明の第７の態様において、制御ユニットは第１のコイル又はコイルセットに対する電流を、Ｉｒ＝Ｉｒｐｈｉ＋Ｉｒｘ＝Ａ＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ））＋Ｂ＊ｃｏｓ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ））として、第２のコイル又はコイルセットに対する電流を、Ｉｓ＝Ｉｓｐｈｉ＋Ｉｓｘ＝Ａ＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）−２＊ｐｉ／（３＊ｎ））＋Ｂ＊ｃｏｓ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）−２＊ｐｉ（３＊ｎ））として、第３のコイル又はコイルセットに対する電流を、Ｉｔ＝−Ｉｒ−Ｉｓ＝Ｉｔｐｈｉ＋Ｉｔｘ＝Ａ＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）＋２＊ｐｉ／（３＊ｎ））＋Ｂ＊ｃｏｓ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）＋２＊ｐｉ／（３＊ｎ））として決定するように構成され得、Ａは軸方向位置に応じたパラメータであり、ｎは磁極ペアの数であり、ｐｈｉは回転角度、ｔｈｅｔａは０と２＊ｐｉ／ｎの間のアライメント角度、Ｂは追加パラメータである。第１から第３のコイル又はコイルセットに対する電流は明示計算式を用いて決定されることができる。電流フィードバックは必要ない。従って、電流を感知するための電流センサは必要ない。第７の態様は先の態様のいずれか１つと組み合わされ得る。
【００１４】
本発明の第８の態様において、電気モータはアイアンレス電気モータであることができる。こうしたアイアンレス電気モータは鉄心を備える電気モータと比較して少ない慣性モーメントを持ち得、従って改良された制御性を可能にする。第８の態様は先の態様のいずれか１つと組み合わせることができる。
【００１５】
本発明の第９の態様において電気モータは直流電気モータであり得る。こうした直流電気モータの毎分回転数は、交流モータの毎分回転数と対照的に、その電源の周波数から実質的に独立することができる。第９の態様は先の態様のいずれか１つと組み合わされ得る。
【００１６】
本発明の第１０の態様において、直線運動及び回転運動のために電気モータを制御するための方法が提示される。方法は、少なくとも電気モータのステータの複数のコイル又はコイルセット、電気モータのロータの回転角度、及びロータの軸方向位置に応じたパラメータに基づいて電流を決定するステップと、決定された電流をコイル又はコイルセットに供給するステップとを有することができる。方法は、実質的に互いに無関係に、標準モータに基づいて、トルクと軸力が生成され得るように電気モータを制御することを可能にする。従って、特別設計モータ又は複雑な電子機器及び制御技術の必要なく、並進運動と回転運動が実施されることができる。このようにして余分なモータ又は難しい設計経路を節約し得る。従って、時間と費用を節約できる。
【００１７】
本発明の第１１の態様において、コンピュータプログラムが提示される。コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに第１０の態様にかかる方法のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムコード手段を有し得る。従って、第１０の態様にかかる方法と同じ利点が得られる。
【００１８】
さらなる有利な変更は従属請求項に規定される。
【００１９】
本発明のこれらの及び他の態様は添付の図面を参照して以下に記載の実施形態から明らかとなり、解明される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態にかかる装置例の配置を図示する略ブロック図を示す。
【図２】装置例におけるコイルと極の構成を図示する略図を示す。
【図３】装置例における軸受システムとロータの略断面図を示す。
【図４】第１の動作状態における装置例における電気モータの略図を示す。
【図５】第２の動作状態における装置例における電気モータの略図を示す。
【図６】実施形態に従って直線運動と回転運動のために電気モータを制御するための方法例の基本ステップを図示するフローチャートを示す。
【図７】実施形態のソフトウェアベース実装の一実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は実施形態にかかる装置例１００の配置を図示する略ブロック図を示す。装置１００は、ステータ１０４とロータ１０６を含む電気モータ１０２、例えば実質的にコギングのない、及び特に例えばアイアンレス直流（ＤＣ）モータなどのアイアンレス電気モータを有することができる。ステータ１０４は３の倍数のコイル（３，６，９，…）を有し得る。ロータ１０６は永久磁石ロータであることができる。電気モータ１０２は、例えばブラシレス永久磁石アイアンレス回転モータ又は他の種類の回転モータなどのアイアンレス磁気回転モータであり得る。こうしたモータは既製モータから容易に作られることができる。つまり、標準モータが１次元応用から２次元応用まで適用され得る。
【００２２】
装置１００はさらに制御ユニット１０８、第１のセンサ１１０、及び第２のセンサ１１２を有することができる。制御ユニット１０８はステータ１０４のコイル又はコイルセットに供給されるべき電流を決定し得る。第１のセンサ１１０はロータ１０６の回転角度を感知することができる。第２のセンサ１１２はロータ１０６の軸方向位置又は変位を感知し得る。
【００２３】
図２は装置例１００におけるコイルと極の構成を図示する略図を示す。こうした描写は軸に沿って片側で電気モータを切断し、それを折って開くことによって得られる。ステータ１０４は複数のコイル又はコイルセットを含む多相コイル配列を持ち得る。装置例１００においてステータ１０４は第１のコイル又はコイルセット１１４、第２のコイル又はコイルセット１１６、及び第３のコイル又はコイルセット１１８を有することができる。単一の第１から第３のコイル１１４、１１６及び１１８が図２に示されるが、それぞれのコイルセットがあってもよい。装置例１００の電気モータ１０２は三相モータであることができるので、３の倍数のコイルがあり得る。
【００２４】
ロータ１０６は複数の極１２０を持つことができる。これらの極１２０はそれぞれ少なくとも１つの永久磁石を有し得る。図２に図示される構成においてはそれぞれ１つの永久磁石を有する４つの極がある。ｐで示される両矢印は極１２０の間のピッチ、すなわち磁石ピッチを示す。これはｐ＝ｐｉ／ｎと表現されることができ、ｎは磁極ペアの数を示し得る。ｐｈｉで示される矢印はロータ１０６の回転角度をラジアン（ｒａｄｓ）で、すなわちロータ１０６の角度位置又は円周に沿った変位を示す。ｘで示される矢印はその回転軸に沿ったロータ１０６の変位を示し、また回転軸の方向も示す。
【００２５】
図３は装置例１００における軸受システム１２４とロータ１０６の略断面図を示す。ロータ１０６は回転軸１２２周りに回転することができる。ロータ１０６は軸受システム１２４によって支えられ得る、すなわち、その回転軸１２２は軸受システム１２４によってガイドされるか又は支えられることができる。軸受システム１２４は、回転軸１２２に沿った線形自由度と回転軸１２２周りの回転自由度を除く全自由度を制限し得る。軸受システム１２４は例えば能動型磁気軸受システムであることができる。
【００２６】
図４は第１の動作状態における装置例１００における電気モータ１０２の略図を示す。図４に図示される通り、ロータ１０６は、通常は３の倍数（３，６，９，…）であるステータ１０４のコイルの中心に位置し得る。これらのコイルの終端効果はこのようにして相殺することができる。
【００２７】
図５は第２の動作状態における装置例１００における電気モータ１０２の略図を示す。図５に図示される通り、ロータ１０６は回転軸１２２に沿ってシフトされることができる。結果として、コイルの終端効果はもはや相殺し得ず、増加する。通常の回転運動及び／又はトルクの場合、３つの相関する電流が適切なコイルに印加されることができる。相関する電流の異なるセットを印加することによって、コイルの終端効果による軸力が主要になり得る。つまり、ロータ１０６の位置シフトは例えば復元力などのｘ力を及ぼすことを可能にする。全て正しく行われる場合、トルクと軸力は実質的に互いに独立して操作されることができる。これは以下により詳細に記載される。
【００２８】
上述の通り、電気モータ１０２又は別の三相モータにおいて３つのコイル（又は３の倍数のコイル）１１４、１１６及び１１８があり得る。３つのコイル又はコイルセット１１４、１１６及び１１８の各々に対する電流はロータ１０６の位置から導き出すことができる。つまり、コイル又はコイルセット１１４、１１６及び１１８に供給されるべき電流はロータ１０６の回転角度に基づいて制御ユニット１０８によって決定され得る。ロータ１０６の回転角度は第１のセンサ１１０によって感知されることができる。
【００２９】
第１のコイル又はコイルセット１１４に対する電流はＩｒで示され得る。第２のコイル又はコイルセット１１６に対する電流はＩｓで示されることができる。第３のコイル又はコイルセット１１８に対する電流はＩｔで示され得る。これらの電流Ｉｒ、Ｉｓ及びＩｔの各々は２つの個別部分又は成分を有することができる。つまり、電流Ｉｒ、Ｉｓ及びＩｔは次式に従って決定又は計算され得る。
Ｉｒ＝Ｉｒｐｈｉ＋Ｉｒｘ    （１）
Ｉｓ＝Ｉｓｐｈｉ＋Ｉｓｘ    （２）
Ｉｔ＝Ｉｔｐｈｉ＋Ｉｔｘ    （３）
【００３０】
Ｉｒｐｈｉ、Ｉｓｐｈｉ及びＩｔｐｈｉは、トルク、すなわちｐｈｉ方向における力Ｆｐｈｉを生じるための電流成分であることができ、Ｉｒｘ、Ｉｓｘ及びＩｔｘは軸力、すなわちｘ方向における力Ｆｘを生じるための電流成分であり得る。これらの成分は次式に従って決定又は計算されることができる。
Ｉｒｐｈｉ＝Ａ＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ））    （４）
Ｉｓｐｈｉ＝Ａ＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）−２＊ｐｉ／（３＊ｎ））    （５）
Ｉｔｐｈｉ＝−Ｉｒｐｈｉ−Ｉｓｐｈｉ＝Ａ＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）＋２＊ｐｉ／（３＊ｎ））    （６）
Ｉｒｘ＝Ｂ＊ｃｏｓ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ））    （７）
Ｉｓｘ＝Ｂ＊ｃｏｓ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）−２＊ｐｉ／（３＊ｎ））    （８）
Ｉｔｘ＝−Ｉｒｘ−Ｉｓｘ＝Ｂ＊ｃｏｓ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）＋２＊ｐｉ／（３＊ｎ））    （９）
【００３１】
上記式において、Ａはロータ１０６の軸方向位置ｘ及び必要なトルクに依存し、ロータ１０６の回転角度から独立することができるパラメータであり得る。つまり、Ｉｒｐｈｉ＝Ａ（ｘ）＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ））、Ｉｓｐｈｉ＝Ａ（ｘ）＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）−２＊ｐｉ／（３＊ｎ））、及びＩｔｐｈｉ＝Ａ（ｘ）＊ｓｉｎ（ｎ＊（ｐｈｉ−ｔｈｅｔａ）＋２＊ｐｉ／（３＊ｎ））が当てはまり得る。ロータ１０６の軸方向位置は第２のセンサ１１２によって感知されることができる。
【００３２】
値ｎは磁極ペアの数を示し得る。値ｐｈｉはロータ１０６の回転角度をラジアン（ｒａｄｓ）で、すなわちロータ１０６の角度位置又は円周に沿った変位を示すことができる。値ｔｈｅｔａは電気モータ１０２の磁気トラックにおける磁場の磁気角度と整流角度を一致させるアライメント角度を示し得る。アライメント角度は０と２＊ｐｉ／ｎの間の値をとることができる。Ｂはロータ１０６の軸方向位置とその回転角度の両方から独立し、必要な力に依存することができる追加パラメータであり得る。
【００３３】
式（４）〜（６）から明らかな通り、電流間の関係は磁石ピッチｐの２倍を磁極ペアの数ｎの３倍で割った位相シフトであり得る。アライメント手順後ｐｈｉはＦｐｈｉが最大である点においてゼロであると考えられる。この状況においてＦｘはゼロであり得る。角度位置と電流の間の関係が２＊ｐ／（ｎ＊４）を超えてシフトされる場合、式（７）〜（９）に従って計算される電流が得られる。この状況において、Ｆｐｈｉはゼロであり得、Ｆｘは最大となり得る。
【００３４】
一方では式（４）〜（６）によって、他方では式（７）〜（９）によって規定される電流セットは加算されることができる（サインとコサイン）。結果はＦｐｈｉとＦｘの間の混合となり得る。例えば、結果として得られる力Ｆは次式に従って決定又は計算されることができる。
Ｆ＝Ｃ＊Ｆｐｈｉ＋Ｄ＊Ｆｘ＝Ｃ＊Ｆｐｈｉ（Ｉｒｐｈｉ，Ｉｓｐｈｉ，Ｉｔｐｈｉ）＋Ｄ＊Ｆｘ（Ｉｒｘ，Ｉｓｘ，Ｉｔｘ）    （１０）
【００３５】
ＦｐｈｉとＦｘは実質的に互いに独立して制御され得る。従って、電気モータ１０２はトルクだけでなくその軸に沿った力も伝えることができ、トルクと軸力は実質的に互いに独立して設定され得る。そのために追加の整流が提供されることができる。
【００３６】
図６は実施形態に従って直線運動と回転運動のために電気モータを制御するための方法例の基本ステップを図示するフローチャートを示す。ステップＳ６０２において、少なくとも電気モータのステータの複数のコイル又はコイルセット、電気モータのロータの回転角度、及びロータの軸方向位置に応じたパラメータに基づいて電流が決定されることができる。ステップＳ６０４において、決定された電流がコイル又はコイルセットに供給され得る。
【００３７】
図７は実施形態のソフトウェアベース実装の一実施例を示す。ここで、装置７００は処理ユニット（ＰＵ）７０２を有することができ、これは単一チップ又はチップモジュール上に設けられ得、メモリ（ＭＥＭ）７０４に保存される制御プログラムのソフトウェアルーチンに基づいて制御を実行する制御ユニットを持つ任意のプロセッサ又はコンピュータデバイスであることができる。図６に関して記載されたような処理ステップを実行するために、プログラムコード命令はＭＥＭ７０４からフェッチされ、ＰＵ７０２の制御ユニットにロードされ得る。処理ステップは入力データＤＩに基づいて実行されることができ、出力データＤＯを生成し得る。入力データＤＩは例えば電気モータの構成及び操作データなどをあらわし、出力データＤＯは例えば電気モータのコイル又はコイルセットに供給されるべき電流などをあらわすことができる。
【００３８】
上記装置、方法、及びコンピュータプログラムは、例えばピックアンドプレースマシン、ｃｈｉｒｕｒｇｉｃａｌドリル、写真及び映像機器におけるフォーカス及びズームモータ、自動車変速機、コンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）プレーヤなどにおいて使用されることができるアクチュエータに適用され得る。
【００３９】
上記装置、方法及びコンピュータプログラムは、実質的に互いに無関係に、標準モータに基づいて、トルク及び軸力を生じることを可能にする。従って、特別設計モータ又は複雑な電子機器及び制御技術の必要なく並進運動と回転運動が実施され得る。このようにして、余分なモータ又は難しい設計経路を節約することができる。第１及び第２のセンサによって感知される値に基づく整流アルゴリズムが実施され得る。従って、コイル又はコイルセットに供給されるべき電流は、トルク及び軸力が常に概ね互いに独立して生成され得る（分離される）ように決定されることができる。これは電流フィードバックなしに、すなわち電流センサなしに可能であり得る。従って、コントローラを有するフィードバックループはなく、またコントローラ同調のための労力もない。
【００４０】
要約すると、本発明は単一モータを用いて回転運動と並進運動を可能にする装置、方法及びコンピュータプログラムに関する。直線運動と回転運動のための電気モータは、複数のコイル又はコイルセットを含む多相コイル配列を持つステータと、その回転軸の方向に沿って運動可能で、少なくとも１つの永久磁石をそれぞれ有する複数の極を持つロータとを有することができる。制御ユニットは少なくとも複数のコイル又はコイルセット、ロータの回転角度、及びロータの軸方向位置に応じたパラメータに基づいて電流を決定し、決定された電流をコイル又はコイルセットに供給し得る。
【００４１】
本発明は図面及び前記説明において詳細に図示され記載されているが、こうした図示と記載は説明又は例示であって限定的なものとみなされるものではない。本発明は開示された実施形態に限定されない。例えば、制御ユニット１０８はステータのコイル又はコイルセットに供給されるべき電流、すなわちモータ電流を決定し得ると上記に記載されているが、これは例えばアナログハードウェアなどの他のハードウェアによってなされることもできる。こうしたハードウェアは例えばモータ電流に対する電力増幅器であり得る。一実施形態は磁石の位置依存磁場を測定するために２つのホールセンサが使用されるものであることができる。これらのセンサは空間的に９０度離れてよく、コイルに対するセンサの位置は固定される（かつ既知である）ことができる。２つのホール信号は電力増幅器の一部であることができるアナログ装置に与えられ得る。これらのホール信号は回転角度（ｐｈｉ）の関数として正弦関数であり得る。（位相シフトされた）これら２つの信号の一次結合の和は所望のモータ電流を与えることができる。一般的に、回転位置情報は所望の力及びトルク設定点と一緒にアナログ装置に入力され得、それに基づいて異なるモータコイルに対する所望の電流が決定されることができる。上記のもの以外のハードウェアもまた、所望の電流を決定するために代替的に又は付加的に使用され得る。
【００４２】
開示された実施形態への変更は、図面、開示、及び添付の請求項の考察から、請求された発明を実施する上で当業者によって理解されもたらされることができる。
【００４３】
請求項において、"有する"という語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"ａ"又は"ａｎ"は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に列挙された複数の項目の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
【００４４】
請求された特徴を実行するようにプロセッサを制御することができるコンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又はその一部として提供される光記憶媒体又は固体媒体などの適切な媒体上に保存／分配されることができるが、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線通信システムなどを介して他の形式で分配されてもよい。これは新たなシステムと併用されることができるが、請求された特徴を実行できるようにするために既存のシステムをアップデート又はアップグレードするときに適用されてもよい。
【００４５】
コンピュータのためのコンピュータプログラムは、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに例えば図６に関して記載されたような処理ステップを実行するためのソフトウェアコード部分を有することができる。コンピュータプログラムはさらに、ソフトウェアコード部分が保存されるコンピュータ可読媒体、例えば光記憶媒体又は固体媒体などを有し得る。
【００４６】
請求項における任意の参照符号はその範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【図１】
0005676558.tif 000002
【図２】
0005676558.tif 000003
【図３】
0005676558.tif 000004
【図４】
0005676558.tif 000005
【図５】
0005676558.tif 000006
【図６】
0005676558.tif 000007
【図７】
0005676558.tif 000008