(57)【要約】【課題】ムービングマグネット型リニアモータにおいて、複数の可動子を独立に制御することを可能とする。【解決手段】複数個の可動子を持つムービングマグネット型リニアモータにおいて、コイル列の各コイルに電流指令値を与える複数の電流ドライバと、コイル列および複数の可動子それぞれの位置を測定する位置測定手段と、測定された各可動子の位置情報を基に、各可動子のそれぞれの駆動コイルを選択し通電を切り換える手段を持つ。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルを有するコイル列と、前記コイルに対して相対的に移動する複数のマグネットとを有するリニアモータを駆動するための駆動回路であって、
前記コイルへの電流指令値を与える複数のドライバと、
前記コイル列、および、前記複数マグネットのそれぞれの位置を測定する手段と、
前記位置測定手段により測定した位置情報に基づいて、前記複数マグネットのそれぞれの駆動コイルを選択し通電する手段とを有することを特徴とするリニアモータ駆動回路。
【請求項２】
前記各コイルの両端に、前記複数ドライバのそれぞれと接続するための通電手段を備え、前期位置測定手段により測定した位置情報に基づいて、各コイルの両端の通電手段を同時にオン、あるいは、オフさせることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ駆動回路。
【請求項３】
通電手段として、ＦＥＴ−ＳＷを用いることを特徴とする請求項１〜２に記載のリニアモータ駆動回路。
【請求項４】
前記選択的に通電する手段は、前記各マグネットそれぞれの磁界の範囲内にあるコイルのみ通電するものであることを特徴とする請求項１〜３に記載のリニアモータ駆動回路。
【請求項５】
前記コイル列が固定子であり、前記マグネットが可動子であることを特徴とする請求項１〜４に記載のリニアモータ駆動回路。
【請求項６】
前記ドライバと、前記コイル両端の通電手段の間に、コイル両端の通電手段間の接続、切断を切り換える第二の通電手段を有することを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ駆動回路。
【請求項７】
前記第二の通電手段として、ＦＥＴ−ＳＷを用いることを特徴とする請求項６に記載のリニアモータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータおよびその駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可動子側をマグネット、固定子側をコイルとするムービングマグネット型リニアモータは、固定子側に駆動用の電線を接続できるため、可動子側に電線のストレスがかからない点、また、発熱が固定子側であるため冷媒による冷却が容易である点から、高い信頼性と精度が要求される半導体露光装置等の多くの分野で用いられるようになってきている。
【０００３】
ムービングマグネット型リニアモータにおいては、可動子のサイズに比べて長い駆動ストロークを必要とする場合は、複数のコイルが必要となる。各コイルを全て同じ電流ドライバに接続すれば、推力を発生することが可能になるが、可動子の磁界の及ばないコイルは推力を発生せずコイルの電気抵抗による損失のみとなるため、モータの効率は非常に低いものとなる。（特開平１１−３４１８５３）
それを防ぐため従来技術においては、可動子の磁界の範囲内にあるコイルのみ選択的に電流を流すように、各コイルにＦＥＴ−ＳＷ等の通電切り換え手段を介して電流ドライバを接続していた。図３において、５１はＬ１〜ＬＮのＮ個のコイルから構成されるコイル列、５２は可動子（マグネット）、５３はコイル列５１の位置を測定する位置測定器、５４は可動子の位置を測定する位置測定器、５５はコイルに駆動指令値を与えるドライバ、５６はＳＷ１〜ＳＷＮのＮ個のＦＥＴ−ＳＷから構成されるＦＥＴ−ＳＷ群、５７は位置測定情報をもとに、ドライバ出力値の決定、及び、ＦＥＴ−ＳＷの切り換えを行う演算処理装置である。ここで、ＦＥＴ−ＳＷ５６は、コイル列５１の各コイルの片側とドライバ５５の間にひとつずつ構成されている。
【０００４】
従来技術においては、以下の方法によりムービングマグネット型リニアモータの駆動を行っていた。
［ＳＴＥＰ２１］  位置測定器５３、位置測定器５４により、コイル列、可動子の位置を測定する。測定位置は演算処理装置５７に伝達され、演算処理装置５７によりコイル列と可動子の相対位置を演算する。
［ＳＴＥＰ２２］ＳＴＥＰ２１で得られた可動子の相対位置を基に、演算処理装置５７は、可動子に対する駆動指令値を演算し、ドライバ５５に演算指令値を与える。
［ＳＴＥＰ２３］ＳＴＥＰ２１で得られた可動子の相対位置を基に、演算処理装置５７は、可動子のマグネットの磁界の及ぼす範囲にあるコイルを判別する。可動子の磁界の及ぼす範囲にあるコイルがＬａであった場合、ＳＷａのみオンさせ、残りの（Ｎ−１）個のＦＥＴ−ＳＷは全てオフさせる。
［ＳＴＥＰ２４］可動子の位置を定期的に測定し、ＦＥＴ−ＳＷの切り換えを順次行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、可動子が一つのみの場合、測定された位置情報をもとにＦＥＴ−ＳＷを切り換えることにより、可動子の駆動を行うことができた。ところが、可動子が複数個になった場合、複数個の可動子に対して独立にドライバから駆動指令値を与えることができないため、複数個の可動子を独立に制御することは不可能であった。
【０００６】
本発明は、複数個の可動子を駆動可能なムービングマグネット型リニアモータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記従来技術における問題点を解決するために、複数個の可動子を持つムービングマグネット型リニアモータにおいて、図１に一例を示す通り、コイル列の各コイルに電流指令値を与える複数の電流ドライバと、コイル列および複数の可動子それぞれの位置を測定する位置測定手段と、測定された各可動子の位置情報を基に、各可動子のそれぞれの駆動コイルを選択し通電を切り換える手段を持つことを特徴とする。
【０００８】
本手段を用いることにより、複数の可動子を持つムービングマグネット型リニアモータの駆動が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第一の実施例）
以下、本発明の実施例を説明する。図１は本発明の第一の実施例に係わるリニアモータ駆動回路の構成を示す図である。本実施例においては、簡単化のため可動子の数を２つとする。
【００１０】
図１において、１はＬ１〜ＬＮのＮ個のコイルから構成されるコイル列、２は第一の可動子Ａ（マグネット）、３は第二の可動子Ｂ（マグネット）である。１〜３により２個の可動子を持つムービングマグネット型のリニアモータが構成される。
【００１１】
４はコイルの位置を測定する位置測定器Ｌ、５は可動子Ａの位置を測定する位置測定器Ａ、６は可動子Ｂの位置を測定する位置測定器Ｂである。７は可動子Ａに対する駆動指令値を与えるドライバＡ、８は可動子Ｂに対する駆動指令値を与えるドライバＢである。９はＦＥＴ−ＳＷ群である。ＦＥＴ−ＳＷ群９は、ＳＷｎＡ＋、ＳＷｎＡ−、ＳＷｎＢ＋、ＳＷｎＢ−（ｎ＝１，２，…，Ｎ）からなる４Ｎ個のＦＥＴ−ＳＷにより構成される。ＳＷｎＡ＋、ＳＷｎＢ＋はコイルＬｎの＋側と、ＳＷｎＡ−、ＳＷｎＢ−はコイルＬｎの−側と接続される。また、ＦＥＴ−ＳＷの反対側はＳＷｎＡ＋はドライバＡの＋側、ＳＷｎＡ−はドライバＡの−側、ＳＷｎＢ＋はドライバＢの＋側、ＳＷｎＢ−はドライバＢの−側と接続される。１０は各位置測定器の値を基に、各ドライバの駆動指令値を演算し、また、ＦＥＴ−ＳＷの切り換えを行う演算処理装置である。
【００１２】
さらに本発明に関して詳しく説明する。
［ＳＴＥＰ１］  ４の位置測定器Ｌ、５の位置測定器Ａ、６の位置測定器Ｂにより、それぞれ、コイル列、可動子Ａ、可動子Ｂの位置を測定する。測定位置は演算処理装置１０に伝達され、演算処理装置１０によりコイル列と、可動子Ａおよび可動子Ｂの相対位置を演算する。
［ＳＴＥＰ２］ＳＴＥＰ１で得られた可動子Ａおよび可動子Ｂの相対位置を基に、演算処理装置１０は、可動子Ａに対する駆動指令値、可動子Ｂに対する駆動指令値を演算し、ドライバＡおよびドライバＢに演算値を与える。
［ＳＴＥＰ３］ＳＴＥＰ１で得られた可動子Ａおよび可動子Ｂの相対位置を基に、演算処理装置１０は、可動子Ａおよび可動子Ｂそれぞれの磁界の及ぼす範囲にあるコイルを判別する。可動子Ａの磁界の及ぼす範囲にあるコイルがＬａ、可動子Ｂの磁界の及ぼす範囲にあるコイルがＬｂであった場合、ＳＷａＡ＋、ＳＷａＡ−、ＳＷｂＢ＋、ＳＷｂＢ−の４つのＦＥＴ−ＳＷのみオンさせ、残りの（４Ｎ−４）個のＦＥＴ−ＳＷは全てオフさせる。
［ＳＴＥＰ４］可動子Ａ，可動子Ｂの位置に合わせて、ＳＴＥＰ３のＦＥＴ−ＳＷの切り換えを順次行う。
【００１３】
以上の手段により、ドライバＡによる駆動指令値は、可動子Ａの磁界の及ぶ範囲のコイルＬａに伝達され、また、ドライバＢによる駆動指令値は、可動子Ｂの磁界の及ぶ範囲のコイルＬｂに伝達されるため、可動子Ａ、可動子Ｂは独立に制御することが可能となる。
【００１４】
さらに、図１において、１１は第二のＦＥＴ−ＳＷ郡を表す。ＦＥＴ−ＳＷ郡１１は、ＳＷ２ａ，  ＳＷ２ｂからなる２個のＦＥＴ−ＳＷより構成される。ＳＷ２ａはＳＷｎＡ＋とＳＷｎＡ−の間に接続され、また、ＳＷ２ｂはＳＷｎＢ＋とＳＷｎＢ−の間に接続される（ｎ＝１，２，…，Ｎ）。ここで、ＳＷ２ａをオンすることにより、ＳＷａＡ＋、ＳＷａＡ−のオンと合わせて、コイルＬａの両端をショートさせることができる。すなわち、ブレーキ回路の役割を果たす。同様に、ＳＷ２ｂをオンすることにより、ＳＷｂＢ＋、ＳＷｂＢ−のオンと合わせて、コイルＬｂの両端をショートさせることができ、ブレーキ回路の役割を果たす。また、各ブレーキは独立に働かせることが可能である。
【００１５】
以上の方法を用いることにより、ムービングマグネット型リニアモータにおいて、２つの可動子の独立の駆動が可能となる。また本実施例においては説明の容易化のため可動子を２つとしたが、可動子が３つ以上の場合であっても本実施例を拡張することにより、容易に適用することができる。
【００１６】
また、本実施例においては、コイル列を固定側、マグネットを可動側としたが、マグネットの一つを固定側とし、その他のマグネットおよびコイル列を可動側とすることも可能である。
【００１７】
（第二の実施例）
本実施例においても簡単化のため、可動子の数を２個として説明する。図２において、３１はＬ１〜ＬＮのＮ個のコイルから構成されるコイル列、３２は第一の可動子Ａ（マグネット）、３３は第二の可動子Ｂ（マグネット）である。３１〜３３により２個の可動子を持つムービングマグネット型のリニアモータが構成される。
【００１８】
３４はコイルの位置を測定する位置測定器Ｌ、３５は可動子Ａの位置を測定する位置測定器Ａ、３６は可動子Ｂの位置を測定する位置測定器Ｂである。３７は可動子Ａに対する駆動指令値を伝達するアンプＡ、３８は可動子Ｂに対する駆動指令値を伝達するアンプＢである。３９はＤ１〜ＤＮのＮ個のドライバから構成されるドライバ群である。各ドライバはコイル列３１の各コイルに接続され、各コイルに対し駆動指令値を与える。４０はＦＥＴ−ＳＷ群である。４１は各位置測定器の値を基に、各可動子の駆動指令値を演算し、また、ＦＥＴ−ＳＷの切り換えを行う演算処理装置である。
【００１９】
実施例１と同様に、測定された位置情報に基づき、各可動子の磁界の及ぶ範囲のコイルを選択し、ＦＥＴ−ＳＷの切り換えを行うことにより、複数の可動子を持つムービングマグネット型リニアモータの駆動が可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば複数の可動子を持つムービングマグネット型リニアモータの駆動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリニアモータ駆動回路の第一の実施例を示す図である。
【図２】本発明のリニアモータ駆動回路の第二の実施例を示す図である。
【図３】従来のリニアモータ駆動回路の例を示す図である。
【符号の説明】１：コイル列、２：可動子Ａ、３：可動子Ｂ、４：位置測定器Ｌ，５：位置測定器Ａ、６：位置測定器Ｂ、７：ドライバＡ、８：ドライバＢ、９：ＦＥＴ−ＳＷ群、１０：演算処理装置、１１：第二のＦＥＴ−ＳＷ郡。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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