(57)【要約】【課題】リニアモーターの制御性を向上させる技術を提供する。【解決手段】リニアモーター１０は、スライダー２０と、ステーター３０とを備える。スライダー２０は、複数の永久磁石２１が、同じ極同士が互いに対向するように直列に配列された磁石列２１ｌを有し、電磁力によって磁石列２１ｌの配列方向に沿って移動する。ステーター３０は、スライダー２０の移動方向に沿って配列された２相の電磁コイル３１ａ，３１ｂを備える。また、リニアモーター１０は、スライダー２０の移動を制御するために、磁石列２１ｌの移動に伴う磁束の変化を検出する位置検出センサー４０を備える。位置検出センサー４０は、電磁コイル３１の各相に対応して設けられ、電磁コイル３１の外周に配列され、永久磁石２１同士の境界における磁束を検出し、各相の電磁コイル３１に生じる逆起電圧と等しい位相の波形信号を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモーターであって、
複数の永久磁石が、同じ極同士が互いに対向するように直列に配列された磁石列を有し、電磁力によって前記磁石列の配列方向に移動するスライダー部と、
前記スライダー部の移動方向に沿って配列され、相ごとに異なる位相の駆動電流の供給を受ける複数相の電磁コイルを備えるステーター部と、
前記スライダー部の移動を制御するために、前記磁石列の移動に伴う磁束の変化を検出する複数の磁気検出素子と、
を備え、
前記複数の磁気検出素子は、前記複数相の電磁コイルの相に対応して設けられ、前記複数相の電磁コイルの外周側おいて、前記スライダー部の移動方向に沿って配列されることにより、前記磁石列の前記永久磁石同士の境界において前記永久磁石の配列方向に垂直な方向に放射状に延びる磁束を検出し、前記磁石列が移動したときに、前記複数相の電磁コイルのそれぞれに生じる逆起電圧の波形の位相と等しい位相の複数相の信号波形を出力する、リニアモーター。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモーターであって、さらに、
複数の磁気検出素子が出力する少なくとも２相の出力信号に基づき、前記リニアモーターの駆動信号を制御するとともに、前記スライダー部の位置を制御するために前記スライダー部の位置を検出する制御部を備える、リニアモーター。
【請求項３】
請求項２記載のリニアモーターであって、
前記複数相の電磁コイルは、３相の電磁コイルであり、
前記複数の磁気検出素子は、前記３相の電磁コイルに対応する３相の信号波形を出力し、
前記制御部は、前記３相の信号波形を、前記磁石列における前記永久磁石同士の境界の位置に対応する２相の信号波形に変換して、前記２相の信号波形に基づき前記スライダー部の位置を検出する、リニアモーター。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のリニアモーターであって、
前記複数の磁気検出素子と、前記複数相の電磁コイルの間には、バックヨークが配置されており、
前記バックヨークには、前記スライダー部の移動方向に沿った複数のスリットが形成されている、リニアモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リニアモーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
モーターとしては、電磁力を利用して、可動子を固定子に対して直線的に運動させるリニアモーターが知られている（下記特許文献１）。リニアモーターでは、可動子の移動に伴う磁束の変化を検出し、その磁束の変化に基づいて、電磁コイルによる発生磁界を制御して、可動子の運動を制御する。しかし、これまで、そうした磁束の変化を精度良く検出し、リニアモーターの制御性を向上させることについて十分な工夫がなされてこなかったのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８９３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、リニアモーターの制御性を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
リニアモーターであって、
複数の永久磁石が、同じ極同士が互いに対向するように直列に配列された磁石列を有し、電磁力によって前記磁石列の配列方向に移動するスライダー部と、
前記スライダー部の移動方向に沿って配列され、相ごとに異なる位相の駆動電流の供給を受ける複数相の電磁コイルを備えるステーター部と、
前記スライダー部の移動を制御するために、前記磁石列の移動に伴う磁束の変化を検出する複数の磁気検出素子と、
を備え、
前記複数の磁気検出素子は、前記複数相の電磁コイルの相に対応して設けられ、前記複数相の電磁コイルの外周側おいて、前記スライダー部の移動方向に沿って配列されることにより、前記磁石列の前記永久磁石同士の境界において前記永久磁石の配列方向に垂直な方向に放射状に延びる磁束を検出し、前記磁石列が移動したときに、前記複数相の電磁コイルのそれぞれに生じる逆起電圧の波形の位相と等しい位相の複数相の信号波形を出力する、リニアモーター。
このリニアモーターによれば、複数の磁気検出素子が、磁石列において永久磁石の配列方向に対して垂直な方向に放射状に延びる磁束を検出するため、複数の磁気検出素子による磁束の変化の検出精度が向上する。また、複数の磁気検出素子が、磁石列の移動に伴い各相の電磁コイルに生じる逆起電圧の波形の位相と等しい位相の信号波形を出力するため、スライダー部の移動の制御をより適切に実行することができ、リニアモーターの制御性が向上する。
【０００７】
［適用例２］
適用例１記載のリニアモーターであって、さらに、
複数の磁気検出素子が出力する少なくとも２相の出力信号に基づき、前記リニアモーターの駆動信号を制御するとともに、前記スライダー部の位置を制御するために前記スライダー部の位置を検出する制御部を備える、リニアモーター。
このリニアモーターによれば、電磁コイルの相に対応する磁気検出素子の出力信号に基づいて駆動信号が制御される。また、それらの磁気検出素子の出力信号に基づいて、スライダー部の位置を高精度で検出することができる。従って、リニアモーターの制御性が向上する。
【０００８】
［適用例３］
適用例２記載のリニアモーターであって、
前記複数相の電磁コイルは、３相の電磁コイルであり、
前記複数の磁気検出素子は、前記３相の電磁コイルに対応する３相の信号波形を出力し、
前記制御部は、前記３相の信号波形を、前記磁石列における前記永久磁石同士の境界の位置に対応する２相の信号波形に変換して、前記２相の信号波形に基づき前記スライダー部の位置を検出する、リニアモーター。
このリニアモーターによれば、複数の磁気検出素子が出力する３相の信号に基づき、３相の電磁コイルを制御できる。また、複数の磁気検出素子が出力する３相の信号を、磁石列の位置に対応する２相の信号に変換することにより、スライダー部の位置検出が容易となる。従って、リニアモーターの制御性がさらに向上する。
【０００９】
［適用例４］
適用例１〜３のいずれか一つに記載のリニアモーターであって、
前記複数の磁気検出素子と、前記複数相の電磁コイルの間には、バックヨークが配置されており、
前記バックヨークには、前記スライダー部の移動方向に沿った複数のスリットが形成されている、リニアモーター。
このリニアモーターによれば、バックヨークよって電磁コイルの磁気効率が向上するとともに、スリットによって、渦電流の発生領域が分割されるため、バックヨークにおける渦電流損が低減される。
【００１０】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、リニアモーター、そのリニアモーターを備えたアクチュエーターやマニピュレーター、リニアモーターの制御方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】リニアモーターの構成を示す概略図。
【図２】電磁コイルに対する電流の制御と、その制御に応じたスライダーの移動を説明するための模式図。
【図３】位置検出センサーの内部構成の一例を示す概略図。
【図４】電磁コイルにおいて発生する逆起電力と、位置検出センサーのセンサー出力との関係を説明するための説明図。
【図５】比較例のリニアモーターの構成を示す概略図。
【図６】リニアモーターを制御する制御部の構成を示す概略図。
【図７】ＰＷＭ制御部の内部構成と動作を示す説明図。
【図８】センサー出力の波形とＰＷＭ部で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図。
【図９】ＰＷＭ部の内部構成の一例を示すブロック図。
【図１０】スライダーを正方向移動させる時のＰＷＭ部の動作を示す説明図。
【図１１】スライダーを逆方向移動させる時のＰＷＭ部の動作を示す説明図。
【図１２】励磁区間設定部の内部構成と動作を示す説明図。
【図１３】Ａ相用の符号化部の内部構成とその動作を示す説明図。
【図１４】ドライバー回路の構成を示す概略図。
【図１５】Ａ相電磁コイル同士およびＢ相電磁コイル同士の接続構成を示す説明図。
【図１６】位置検出部の内部構成を示す概略図。
【図１７】２相の信号波形のエンコーダー信号波形への変換を説明するための説明図。
【図１８】２つの部分回路の構成および機能を説明するための概略図。
【図１９】各信号の変化に応じたカウント値の変化を示す説明図。
【図２０】第１実施例の他の構成例としてのリニアモーターの構成を示す概略図。
【図２１】リニアモーターにおける電流の制御と、その制御に応じたスライダーの移動とを説明するための説明図。
【図２２】第１実施例の他の構成例として、リニアモーターにおけるコイルバックヨークの構成を変えた変形例を説明するための概略図。
【図２３】第１実施例の他の構成例としてのリニアモーターの構成を示す概略図。
【図２４】第２実施例としてのリニアモーターの構成を示す概略図。
【図２５】第２実施例のリニアモーターを制御する制御部の構成を示す概略図。
【図２６】第２実施例におけるドライバー回路の構成を示す概略図。
【図２７】第２実施例における位置検出部の内部構成を示す概略図。
【図２８】３相の位置検出センサーのセンサー出力である３相の信号波形を２相の信号波形へと変換する三相二相変換の一例を説明するための説明図。
【図２９】３相の位置検出センサーのセンサー出力である３相の信号波形を２相の信号波形へと変換する三相二相変換の一例を説明するための説明図。
【図３０】２相の信号波形のエンコーダー信号波形への変換を説明するための説明図。
【図３１】各信号の変化に応じたカウント値の変化を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
A．第１実施例：
A1．リニアモーターの構成
図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施例としてのリニアモーター１０の構成を示す概略図である。図１（Ａ）は、リニアモーター１０を側面側から見たときの概略断面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ切断におけるリニアモーター１０の概略断面図である。
【００１３】
リニアモーター１０は、略直棒上の可動子２０（「スライダー２０」とも呼ぶ）と、略円筒状の固定子３０（「ステーター３０」とも呼ぶ）とを備える。スライダー２０は、ステーター３０に、自身の中心軸方向に沿って往復移動可能なように挿通されている（白抜き矢印で図示）。
【００１４】
スライダー２０は、両端が閉塞された略円筒状のケーシング２２と、ケーシング２２の内部に収容された磁石列２１ｌとを備える。磁石列２１ｌは、複数の永久磁石２１が、同じ極同士が互いに対向し合うように、直列的に配列された磁石素子である。なお、図１（Ａ）では、永久磁石２１ごとに、Ｎ極、Ｓ極を示す符号「Ｎ」、「Ｓ」を図示してある。
【００１５】
スライダー２０では、この永久磁石２１の配列構成によって、永久磁石２１の端面同士の境界において、スライダー２０の移動方向（永久磁石２１の配列方向）に対して垂直な方向へと放射状に広がる磁束が形成される。なお、スライダー２０の両端部には、端面の直径方向に突出した鍔部２３が形成されている。鍔部２３は、スライダー２０のステーター３０からの脱落を防止するためのストッパーとして機能する。
【００１６】
ステーター３０は、４個の電磁コイル３１と、コイルバックヨーク３３と、２つのシャフトベアリング３４と、ケーシング３５と、位置検出センサー４０とを備える。本実施例のリニアモーター１０では、４個の電磁コイル３１が、スライダー２０の外周において、スライダー２０の外表面と空隙を有しつつ、スライダー２０の移動方向に沿って直列的に配列されている。なお、各電磁コイル３１の導電線は、スライダー２０の円周方向に沿って巻かれている。
【００１７】
ここで、４個の電磁コイル３１はそれぞれ、位相の異なる電流が供給されるＡ相電磁コイル３１ａと、Ｂ相電磁コイル３１ｂとに分類される。図１（Ａ）では、Ａ相電磁コイル３１ａとＢ相電磁コイル３１ｂとを、それぞれ異なるハッチングを付すことにより区別して図示してある。
【００１８】
Ａ相電磁コイル３１ａとＢ相電磁コイル３１ｂとは、スライダー２０の移動方向に沿って交互に配置されている。ここで、本実施例のリニアモーター１０では、Ａ相電磁コイル３１ａとＢ相電磁コイル３１ｂの配列ピッチは、磁石列２１ｌにおける永久磁石２１の配列ピッチのほぼ１／２である。
【００１９】
なお、本明細書では、紙面左側のＡ相電磁コイル３１ａを「第１のＡ相電磁コイル３１ａ」と呼び、紙面右側のＡ相電磁コイル３１ａを「第２のＡ相電磁コイル３１ａ」と呼ぶ。また、同様に、紙面左側のＢ相電磁コイル３１ｂを「第１のＢ相電磁コイル３１ｂ」と呼び、紙面右側のＢ相電磁コイル３１ｂを「第２のＢ相電磁コイル３１ｂ」と呼ぶ。Ａ相電磁コイル３１ａとＢ相電磁コイル３１ｂのそれぞれにおける電磁力の制御については後述する。
【００２０】
コイルバックヨーク３３は、４個の電磁コイル３１の外周表面全体を被覆するように配置されており、４個の電磁コイル３１の磁気効率を向上させている。コイルバックヨーク３３は、例えば、ＪＦＥスチール株式会社のＪＮＥＸコアや、ＪＮＨＦコアによって構成することができる。シャフトベアリング３４は、ステーター３０の両端の開口部にそれぞれ配置されており、スライダー２０を摺動可能に保持する。
【００２１】
ケーシング３５は、両端において開口した略円筒形状の容体である。ケーシング３５の内部空間には、上記の電磁コイル３１や、コイルバックヨーク３３、シャフトベアリング３４が収容されている。また、本実施例のリニアモーター１０では、ケーシング３５の内部空間に、スライダー２０の移動に伴う磁束の変化を検出するための位置検出センサー４０が収容されている。
【００２２】
位置検出センサー４０は、電磁コイル３１のそれぞれの相に対応して設けられた、Ａ相位置検出センサー４０ａとＢ相位置検出センサー４０ｂとを含む。Ａ相位置検出センサー４０ａおよびＢ相位置検出センサー４０ｂはそれぞれ、Ａ相電磁コイル３１ａおよびＢ相電磁コイル３１ｂのそれぞれに生じる逆起電圧に略線形的に対応する電圧を出力する。なお、電磁コイル３１における逆起電圧と位置検出センサー４０ａの出力との間の相関関係の詳細については後述する。
【００２３】
本実施例のリニアモーター１０では、Ａ相位置検出センサー４０ａおよびＢ相位置検出センサー４０ｂはそれぞれ、コイルバックヨーク３３の外側において、以下の位置に設けられている。即ち、Ａ相位置検出センサ−４０ａは、第１のＡ相電磁コイル３１ａの巻幅の中央位置に配置され、第２のＢ相位置検出センサ−４０ｂは、Ｂ相電磁コイル３１ｂの巻幅の中央の位置に配置されている。
【００２４】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、各電磁コイル３１に対する電流の制御と、その制御に応じたスライダー２０の移動を説明するための模式図である。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、スライダー２０が、白抜き矢印が示す方向（紙面右方向）に移動する様子を段階的に示している。なお、図２（Ａ）〜（Ｄ）では、磁石列２１ｌと、Ａ相およびＢ相の電磁コイル３１ａ，３１ｂと、位置検出センサー４０以外のリニアモーター１０の各構成部の図示が省略されている。また、図２（Ａ）〜（Ｄ）では、各電磁コイル３１に重ねて、各電磁コイル３１に流れる電流の方向を示す矢印を図示してある。
【００２５】
図２（Ａ）は、第１のＡ相電磁コイル３１ａの位置にＮ極同士が対向し合う永久磁石２１の境界が位置し、第２のＡ相電磁コイル３１ａの位置にＳ極同士が対向し合う永久磁石２１の境界が位置している状態を示している。このスライダー２０の位置のときには、２つのＡ相電磁コイル３１ａにはそれぞれ、反対の向きの電流が供給される。具体的には、リニアモーター１０をスライダー２０の移動方向に沿って見たときに、第１のＡ相電磁コイル３１ａには、右回りの電流が流され、第２のＡ相電磁コイル３１ａには、左回りの電流が流される。この電流制御により、２つのＡ相電磁コイル３１ａの電磁力に従って、スライダー２０は矢印方向に移動する。
【００２６】
図２（Ｂ）は、第１のＢ相電磁コイル３１ｂの位置にＮ極同士が対向し合う永久磁石２１の境界が位置し、第２のＢ相電磁コイル３１ｂの位置にＳ極同士が対向し合う永久磁石２１の境界が位置している状態を示している。このときには、リニアモーター１０をスライダー２０の移動方向に沿って見たときに、第２のＢ相電磁コイル３１ｂには、右回りの電流が流され、第２のＢ相電磁コイル３１ｂには、左回りの電流が流される。この電流制御により、２つのＢ相電磁コイル３１ｂの電磁力に従って、スライダー２０は矢印方向にさらに移動する。
【００２７】
図２（Ｃ）は、第１のＡ相電磁コイル３１ａの位置にＳ極同士が対向し合う永久磁石２１の境界が位置しており、第１のＡ相電磁コイル３１ａの位置にＮ極同士が対向し合う永久磁石２１の境界が位置している状態を示している。このとき、２つのＡ相電磁コイル３１ａにはそれぞれ、図２（Ａ）のときとは反対向きに電流が流される。２つのＡ相電磁コイル３１ａの電磁力に従って、スライダー２０は矢印方向にさらに移動する。
【００２８】
図２（Ｄ）は、第１のＢ相電磁コイル３１ｂの位置にＳ極同士が対向し合う永久磁石２１の境界が位置しており、第１のＢ相電磁コイル３１ｂの位置にＮ極同士が対向し合う永久磁石２１の境界が位置している状態を示している。このとき、２つのＢ相電磁コイル３１ｂにはそれぞれ、図２（Ｂ）のときとは反対向きに電流が流される。この電流制御により、２つのＢ相電磁コイル３１ｂの電磁力に従って、スライダー２０は矢印方向にさらに移動する。なお、スライダー２０を反対向きに移動させるときには、図２（Ａ）〜（Ｂ）で説明したのとは反対の順序で、各電磁コイル３１に電流が供給される。
【００２９】
ここで、前記したとおり、２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂは、スライダー２０の移動に伴う磁束の変化を検出する。以下では、位置検出センサー４０の構成を説明するとともに、図２（Ａ）〜（Ｄ）で説明したスライダー２０の移動の際における２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂの出力について説明する。
【００３０】
図３（Ａ）は、位置検出センサー４０の内部構成の一例を示す概略図である。この位置検出センサー４０は、ホール素子４１と、バイアス調整部４２と、ゲイン調整部４３とが直列に接続された構成を有している。ホール素子４１は、磁束密度を測定する。バイアス調整部４２はホール素子４１の出力にバイアス値を加算する。ゲイン調整部４３は、バイアス調整部４２の出力値にゲイン値を乗ずる。なお、位置検出センサー４０では、これらのゲイン値とバイアス値を適切な値に設定することによって、位置検出センサー４０の出力（センサー出力）を好ましい波形形状に較正することが可能である。
【００３１】
図３（Ｂ），（Ｃ）は、磁石列２１ｌに対する位置検出センサー４０の位置（以後、「センサー位置」と呼ぶ）と、センサー出力との関係を説明するための説明図である。図３（Ｂ）には、センサー位置を説明するための模式図が図示されている。図３（Ｂ）には、磁石列２１ｌの中の、２つの永久磁石２１に挟まれた任意の永久磁石２１と、位置検出センサー４０とが図示されている。
【００３２】
ここで、センサー位置の原点は、永久磁石２１における中央の位置とする。また、センサー位置は、磁石列２１ｌにおいてＮ極同士が対向し合う境界の位置が＋Ｘとして表示され、Ｓ極同士が対向し合う境界の位置が−Ｘとして表示されるものとする。
【００３３】
図３（Ｃ）には、センサー位置を横軸とし、センサー出力を縦軸とするグラフが図示されている。位置検出センサー４０のセンサー出力は、センサー位置が−ＸのときにＧＮＤ（グランド電位）となり、センサー位置が＋ＸのときにＶＤＤとなる直線グラフによって表される。なお、センサー位置が０のときには、センサー出力はＶＤＤ／２である。
【００３４】
図４（Ａ），（Ｂ）は、各電磁コイル３１において発生する逆起電圧と、位置検出センサー４０のセンサー出力との関係を説明するための説明図である。図４（Ａ）は、Ａ相電磁コイル３１ａにおける逆起電力の変化と、Ａ相位置検出センサー４０ａにおけるホール素子４１の出力の変化と、Ａ相位置検出センサー４０ａのセンサー出力の変化とを示すグラフである。
【００３５】
図４（Ａ）では、Ａ相電磁コイル３１ａの逆起電圧のグラフを上段に実線で示し、Ａ相位置検出センサー４０ａのホール素子４１の出力のグラフを中段に破線で示し、Ａ相位置検出センサー４０ａのセンサー出力のグラフを下段に一点鎖線で図示してある。なお、図４（Ａ）の横軸に示された電気角０，π／２，π，３π／２，２πのときに、磁石列２１ｌとＡ相位置検出センサー４０ａとの位置関係は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に図示された位置関係にある。
【００３６】
リニアモーター１０において、スライダー２０に一定速度の直線運動をさせたときに、Ａ相電磁コイル３１ａの逆起電圧の変化（−Ｅｔ〜＋Ｅｔ［Ｖ］）は正弦波に近い波形を示し、スライダー２０の移動速度の増加とともにその振幅が増大する。なお、図４（Ａ）の上段には、スライダー２０の移動速度の増加に伴ってＡ相電磁コイル３１ａの逆起電圧の波形の振幅が増大する軌跡を、複数の破線グラフによって段階的に図示してある。
【００３７】
ここで、前記したとおり、Ａ相位置検出センサー４０ａは、Ａ相電磁コイル３１ａの外周において、Ａ相電磁コイル３１ａの巻幅の中央に配置されている。これによって、Ａ相電磁コイル３１ａの逆起電圧が上記のように正弦波に近い変化を示すとき、Ａ相位置検出センサー４０ａのホール素子４１の出力信号は、Ａ相電磁コイル３１ａの逆起電圧の変化を示す波形と位相が等しい相似形状の波形信号となる。また、Ａ相位置検出センサー４０ａの出力信号は、ホール素子４１の出力と同様な変化を示す波形信号となる。なお、図では、ホール素子４１の出力信号の振幅の範囲は−ＳＶ〜＋ＳＶ［Ｖ］であり、Ａ相位置検出センサー４０ａの出力信号の振幅の範囲は０〜＋ＶＤＤ［Ｖ］である。
【００３８】
図４（Ｂ）は、Ｂ相電磁コイル３１ｂにおける逆起電圧の変化と、Ｂ相位置検出センサー４０ｂにおけるホール素子４１の出力の変化と、Ｂ相位置検出センサー４０ｂのセンサー出力の変化とを示すグラフである。図４（Ｂ）は、図示された波形の位相が異なる点以外は、図４（Ａ）とほぼ同じである。
【００３９】
リニアモーター１０において、図２で説明したようにスライダー２０を一定速度で直線運動させたとき、Ｂ相電磁コイル３１ｂにおける逆起電圧の変化は、Ａ相電磁コイル３１ａにおける逆起電圧の変化（図４（Ａ））に対してπ／２だけ位相が遅延する。Ｂ相位置検出センサー４０ｂは、Ｂ相電磁コイル３１ｂの外周において、Ｂ相電磁コイル３１ｂの巻幅の中央に配置されている。従って、Ｂ相位置検出センサー４０ｂにおけるホール素子４１の出力信号と、Ｂ相位置検出センサー４０ｂの出力信号も、Ｂ相電磁コイル３１ｂの逆起電圧の変化を示す波形と位相が等しい相似形状の波形信号となる。
【００４０】
即ち、Ｂ相位置検出センサー４０ｂの出力信号は、Ａ相検出センサー４０ａの出力信号よりπ／２だけ位相が遅延した波形となる。なお、図２で説明したのと逆方向にスライダー２０を一定速度で直線運動させたときには、Ａ相検出センサー４０ａの出力信号が、Ｂ相位置検出センサー４０ｂの出力信号よりπ／２だけ位相が遅延した波形となる。
【００４１】
ここまでの説明からも理解できるように、これらの２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂの出力信号の波形から、スライダー２０の移動方向や移動速度、スライダー２０の位置の検出が可能である。また、２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂのセンサー出力に基づいて、各相の電磁コイル３１ａ，３１ｂへの印加電圧を制御することにより、リニアモーター１０の駆動効率を向上させることができる。即ち、リニアモーター１０では、２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂによる磁束変化の検出精度を向上させることにより、その制御性を向上させることが可能である。
【００４２】
図５（Ａ），（Ｂ）は、本発明の比較例としてのリニアモーター１０ａの構成を示す概略図である。図５（Ａ），（Ｂ）は、ステーター３０の２つの位置検出センサー４０ａ，４０ｂに換えて、ステーター３０の外側に位置検出部４５が設けられている点以外は、図１（Ａ），（Ｂ）とほぼ同じである。
【００４３】
比較例のリニアモーター１０ａでは、ステーター３０の一方の開口部の外側に位置検出部４５が設けられている。位置検出部４５は、Ａ相電磁コイル３１ａおよびＢ相電磁コイル３１ｂにおける逆起電圧の波形と相似な波形を出力可能な磁気センサー素子であり、例えば、レゾルバによって構成することができる。このように、比較例のリニアモーター１０ａにおいても、位置検出部４５の出力波形を利用して、電磁コイル３１に対する印加電圧の制御を実行することにより、その駆動効率を向上させることができる。しかし、この比較例における位置検出部４５では、以下のような問題がある。
【００４４】
図５（Ｃ）は、スライダー２０のストッパーである鍔部２３が位置検出部４５の端部にまで到達し、比較例のリニアモーター１０ａの駆動が停止した状態を示す模式図である。前記したとおり、位置検出部４５は、ステーター３０の開口部外側に設けられている。そのため、位置検出部４５は、スライダー２０の鍔部２３の近傍では、磁石列２１ｌの端部における磁束を検出することとなる。
【００４５】
ここで、磁石列２１ｌの端部における磁束は、永久磁石２１同士の境界とは異なり、スライダー２０の中心軸に対して垂直な方向へと放射状に広がるようには形成されていない。即ち、磁石列２１ｌの端部における磁束の変化は、永久磁石２１同士の境界における磁束の変化より不安定となる。従って、スライダー２０の鍔部２３の近傍では、位置検出部４５による磁束の変化の検出精度が低下してしまう。また、比較例のリニアモーター１０ａでは、スライダー２０の移動範囲が、位置検出部４５の分だけ狭くなっている。
【００４６】
しかし、本実施例のリニアモーター１０であれば、２つの位置検出センサー４０ａ，４０ｂによって、磁石列２１ｌにおける永久磁石２１同士の境界における磁束の変化のみを検出している。従って、比較例のリニアモーター１０ａの場合より、２つの位置検出センサー４０ａ，４０ｂによる磁束の変化の検出精度が向上している。即ち、本実施例のリニアモーター１０であれば、比較例のリニアモーター１０ａよりも、その制御性が向上している。また、ステーター３０の開口部外側に位置検出部４５が設けられていない分だけ、比較例のリニアモーター１０ａよりもスライダー２０の移動範囲が拡大されている。
【００４７】
A2．リニアモーターの制御：
図６は、本実施例のリニアモーター１０を制御する制御部１００の構成を示す概略ブロック図である。この制御部１００は、２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂのセンサー出力を用いたＰＷＭ制御により、リニアモーター１０を制御する。また、制御部１００は、２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂのセンサー出力を用いて、ステーター３０に対するスライダー２０の相対的な位置を検出し、スライダー２０の位置制御に用いる。制御部１００は、ＰＷＭ制御部１１０と、ドライバー回路１２０、位置検出部１３０とを備える。
【００４８】
ＰＷＭ制御部１１０と位置検出部１３０とは、制御部１００の外部に設けられたＣＰＵ２００とバス１０１を介して接続されている。また、ＰＷＭ制御部１１０と位置検出部１３０とは、リニアモーター１０の２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂのそれぞれと信号線を介して接続されている。ＰＷＭ制御部１１０は、Ａ相駆動制御部１１１と、Ｂ相駆動制御部１１２とを有する。
【００４９】
ＰＷＭ制御部１１０は、外部のＣＰＵ２００からの指令によって、ドライバー回路１２０を介して、リニアモーター１０のＡ相電磁コイル３１ａまたはＢ相電磁コイル３１ｂを駆動する。ドライバー回路１２０は、複数のスイッチング素子を備えたブリッジ回路である。ドライバー回路１２０は、Ａ相電磁コイル３１ａを駆動するＡ相駆動部１２１と、Ｂ相電磁コイル３１ｂを駆動するＢ相駆動部１２２とを有している。
【００５０】
なお、Ａ相電磁コイル３１ａおよびＢ相電磁コイル３１ｂを駆動するとき、ＰＷＭ制御部１１０と位置検出部１３０とは、Ａ相位置検出センサー４０ａおよびＢ相位置検出センサー４０ｂからのセンサー出力を受信する。２つの位置検出センサー４０ａ，４０ｂは制御部１００からの指令により駆動する。
【００５１】
A2-1．ＰＷＭ制御：
図７は、ＰＷＭ制御部１１０の内部構成と動作を示す説明図である。ＰＷＭ制御部１１０は、基本クロック生成回路５１０と、１／Ｎ分周器５２０と、ＰＷＭ部５３０と、正逆方向指示値レジスター５４０とを備える。また、ＰＷＭ制御部１１０は、２つの乗算器５５０，５５２と、符号化部５６０，５６２と、ＡＤ変換部５７０，５７２と、電圧指令値レジスター５８０と、励磁区間設定部５９０とを備える。
【００５２】
基本クロック生成回路５１０は、所定の周波数を有するクロック信号ＰＣＬを発生する回路であり、例えばＰＬＬ回路で構成される。１／Ｎ分周器５２０は、このクロック信号ＰＣＬの１／Ｎの周波数を有するクロック信号ＳＤＣを発生する。Ｎの値は、ＣＰＵ２００によって、所定の一定値に予め設定される。
【００５３】
ＰＷＭ部５３０は、乗算器５５０，５５２から乗算値Ｍａ，Ｍｂを受信し、正逆方向指示値レジスター５４０から正逆方向指示値ＲＩを受信する。また、ＰＷＭ部５３０は、符号化部５６０，５６２から正負符号信号Ｐａ，Ｐｂを受信し、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａ，Ｅｂを受信する。
【００５４】
ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、乗算値Ｍａ，Ｍｂと、正逆方向指示値ＲＩと、正負符号信号Ｐａ，Ｐｂと、励磁区間信号Ｅａ，Ｅｂとに応じて、交流駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２，ＤＲＶＢ１，ＤＲＶＢ２を生成する。なお、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２はＡ相用の駆動信号であり、駆動信号ＤＲＶＡ３，ＤＲＶＡ４はＢ相用の駆動信号である。これらの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２，ＤＲＶＢ１，ＤＲＶＢ２の生成動作については後述する。
【００５５】
正逆方向指示値レジスター５４０内には、スライダー２０の移動方向を示す値ＲＩがＣＰＵ２００によって設定される。なお、本実施例では、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルのときに、スライダー２０は、図１の紙面右側の方向に移動し、Ｈレベルのときにその逆方向に移動するものとする。以後、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルのときの移動を「正方向移動」と呼び、正逆方向指示値ＲＩがＨレベルのときの移動を「逆方向移動」と呼ぶ。
【００５６】
ＰＷＭ部５３０に供給される他の信号Ｍａ，Ｍｂ，Ｐａ，Ｐｂ，Ｅａ，Ｅｂは以下のように決定される。なお、乗算器５５０と符号化部５６０とＡＤ変換部５７０はＡ相用の回路であり、乗算器５５２と符号化部５６２とＡＤ変換部５７２はＢ相用の回路である。これらの回路群の動作は同じなので、以下ではＡ相用の回路の動作について主に説明する。
【００５７】
なお、本明細書において、Ａ相とＢ相とをまとめて指す場合には、符号の末尾「ａ」「ｂ」（Ａ相とＢ相を示すもの）を省略している。例えば、Ａ相とＢ相の乗算値Ｍａ，Ｍｂを区別する必要が無い場合には、これらを合わせて「乗算値Ｍ」と呼ぶ。他の符号についても同様である。また、以下では、Ａ相とＢ相のパラメータ（後述する励磁区間など）は同じ値に設定されるものとして説明するが、Ａ相とＢ相のパラメータを互いに異なる値に設定することも可能である。
【００５８】
Ａ相位置検出センサー４０ａの出力ＳＳＡは、ＡＤ変換部５７０に供給される。なお、図３（Ｂ）で説明したとおり、このセンサー出力ＳＳＡのレンジは、例えばＧＮＤ（接地電位）からＶＤＤ（電源電圧）までであり、その中位点（＝ＶＤＤ／２）が出力波形の中位点（正弦波の原点を通る点）である。
【００５９】
ＡＤ変換部５７０は、このセンサー出力ＳＳＡをＡＤ変換して、センサー出力のディジタル値を生成する。ＡＤ変換部５７０の出力のレンジは、例えばＦＦｈ〜０ｈ（語尾の”ｈ”は１６進数であることを示す）であり、プラス側の中央値を８０ｈとし、マイナス側の中央値を７Ｆｈとしてそれぞれを波形の中位点に対応させる。
【００６０】
符号化部５６０は、ＡＤ変換後のセンサー出力値のレンジを変換するとともに、センサー出力値の中位点の値を０に設定する。この結果、符号化部５６０で生成されるセンサー出力値Ｘａは、正側の所定の範囲（例えば＋１２７〜０）と負側の所定の範囲（例えば０〜−１２７）の値を取る。但し、符号化部５６０から乗算器５５０に供給されるのは、センサー出力値Ｘａの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号ＰａとしてＰＷＭ部５３０に供給される。
【００６１】
電圧指令値レジスター５８０は、ＣＰＵ２００によって設定された電圧指令値Ｙａを格納する。この電圧指令値Ｙａは、後述する励磁区間信号Ｅａとともに、リニアモーター１０に対する印加電圧を設定するための値として機能するものである。電圧指令値Ｙａは、典型的には０．０〜１．０の値を取るが、１．０よりも大きな値を設定可能としても良い。但し、以下では電圧指令値Ｙａが０．０〜１．０の範囲の値を取るものと仮定する。
【００６２】
このとき、仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Ｅａを設定した場合には、Ｙａ＝０は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ｙａ＝１．０は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器５５０は、符号化部５６０から出力されたセンサー出力値Ｘａと、電圧指令値Ｙａとを乗算して整数化し、その乗算値ＭａをＰＷＭ部５３０に供給する。
【００６３】
図７（Ｂ）〜（Ｅ）は、乗算値Ｍａが種々の値を取る場合におけるＰＷＭ部５３０の動作を示している。ここでは、全期間が励磁区間であり非励磁区間が無いものと仮定している。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＳＤＣの１周期の間に、デューティがＭａ／Ｎであるパルスを１つ発生させる回路である。即ち、図７（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、乗算値Ｍａが増加するに従って、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２のパルスのデューティは増加する。
【００６４】
なお、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１は、センサー出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２はセンサー出力ＳＳＡが負のときにのみパルスを発生する信号であるが、図７（Ｂ）〜（Ｅ）ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２を負側のパルスとして描いている。
【００６５】
図８（Ａ）〜（Ｄ）は、センサー出力の波形とＰＷＭ部５３０で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中、「Ｈｉｚ」はハイインピーダンス状態を意味している。Ａ相用の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２はＡ相センサー出力ＳＳＡのアナログ波形をそのまま利用したＰＷＭ制御によって生成される。Ｂ相用の駆動信号ＤＲＶＢ１，ＤＲＶＢ２も同様である。従って、これらの駆動信号を用いて、Ａ相電磁コイル３１ａとＢ相電磁コイル３１ｂに、センサー出力ＳＳＡ，ＳＳＢの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を供給することが可能である。
【００６６】
ＰＷＭ部５３０は、さらに、励磁区間信号Ｅａ，Ｅｂで示される励磁区間のみに駆動信号を出力し、励磁区間以外の区間（非励磁区間）では駆動信号を出力しないように構成されている。図８（Ｅ），（Ｆ）は、励磁区間信号Ｅａ，Ｅｂによって励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定した場合の駆動信号波形を示している。
【００６７】
励磁区間ＥＰでは、図８（Ｃ），（Ｄ）の駆動信号パルスがそのまま発生し、非励磁区間ＮＥＰでは駆動信号パルスが発生しない。このように、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定するようにすれば、逆起電力波形の中位点近傍（すなわち、センサー出力の中位点近傍）においてコイルに電圧を印加しないので、リニアモーター１０の駆動効率をさらに向上させることが可能である。
【００６８】
なお、励磁区間ＥＰは、逆起電力波形（誘起電圧波形）のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましく、非励磁区間ＮＥＰは、逆起電力波形の中位点（中心点）を中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。換言すれば、励磁区間ＥＰは、永久磁石２１の移動によって電磁コイル３１に誘起される誘起電圧の波形で極性が反転する位置をπ位相点としたときのπ／２位相点を中心とする対称な区間に設定することが好ましい。
【００６９】
また、非励磁区間ＮＥＰは誘起電圧の波形のπ位相点を中心とする対称な区間に設定することが好ましい。なお、電圧に対して電流の位相が遅れる場合には、進角制御を行うことにより、電流波形のピークが誘起電圧波形のピークにほぼ一致するようにすることが好ましい。
【００７０】
ここで、前述したように、電圧指令値Ｙａを１未満の値に設定すれば、乗算値Ｍａが電圧指令値Ｙａに比例して小さくなる。従って、電圧指令値Ｙａによっても、実行的な印加電圧を調整することが可能である。
【００７１】
上述の説明から理解できるように、本実施例のリニアモーター１０では、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとの両方を利用して印加電圧を調整することが可能である。これは、Ｂ相についても同様である。
【００７２】
なお、望ましい印加電圧と、電圧指令値Ｙａ及び励磁区間信号Ｅａとの関係は、予めＰＷＭ制御部１１０内のメモリ（図示は省略）にテーブルとして格納されているものとしても良い。また、印加電圧の調整には、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａの両方を利用する必要はなく、いずれか一方のみを利用するようにしてもよい。
【００７３】
図９は、ＰＷＭ部５３０（図７（Ａ））の内部構成の一例を示す概略ブロック図である。ＰＷＭ部５３０は、カウンター５３１，５３２と、ＥＸＯＲ回路５３３，５３４と、駆動波形形成部５３５，５３６とを備えている。カウンター５３１とＥＸＯＲ回路５３３と駆動波形形成部５３５はＡ相用の回路であり、カウンター５３２とＥＸＯＲ回路５３４と駆動波形形成部５３６はＢ相用の回路である。これらは以下のように動作する。
【００７４】
図１０は、スライダー２０を正方向移動させる時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。図１０には、２つのクロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、正逆方向指示値ＲＩと、励磁区間信号Ｅａと、乗算値Ｍａと、正負符号信号Ｐａと、カウンター５３１内のカウント値ＣＭ１と、カウンター５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２とが図示されている。また、図１０には、駆動波形形成部５３５の出力信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２とが図示されている。
【００７５】
カウンター５３１は、クロック信号ＳＤＣの１期間毎に、クロック信号ＰＣＬに同期してカウント値ＣＭ１を０までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値ＣＭ１の初期値は乗算値Ｍａに設定される。なお、図１０では、便宜上、乗算値Ｍａとして負の値も示されているが、カウンター５３１で使用されるのはその絶対値｜Ｍａ｜である。カウンター５３１の出力Ｓ１は、カウント値ＣＭ１が０で無い場合にはＨレベルに設定され、カウント値ＣＭ１が０になるとＬレベルに立ち下がる。
【００７６】
ＥＸＯＲ回路５３３は、正負符号信号Ｐａと正逆方向指示値ＲＩとの排他的論理和を示す信号Ｓ２を出力する。前記したとおり、スライダー２０が正方向移動する場合には、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルである。従って、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２は、正負符号信号Ｐａと同じ信号となる。
【００７７】
駆動波形形成部５３５は、カウンター５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２から、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を生成する。即ち、カウンター５３１の出力Ｓ１のうち、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２がＬレベルの期間の信号を第１の駆動信号ＤＲＶＡ１として出力し、出力Ｓ２がＨレベルの期間の信号を第２の駆動信号ＤＲＶＡ２として出力する。
【００７８】
ここで、図１０の右端部付近では、励磁区間信号ＥａがＬレベルに立ち下がり、これによって非励磁区間ＮＥＰが設定されている。従って、この非励磁区間ＮＥＰでは、いずれの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。
【００７９】
上述の説明から理解できるように、カウンター５３１は、乗算値Ｍａに基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路として機能している。また、駆動波形形成部５３５は、励磁区間信号Ｅａに応じてＰＷＭ信号をマスクするマスク回路として機能している。
【００８０】
図１１は、スライダー２０を逆方向移動させる時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。前記したとおり、スライダー２０の逆方向移動時には、正逆方向指示値ＲＩがＨレベルに設定される。この結果、２つの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２の波形が図１０とは入れ替わり、スライダー２０の移動方向が逆転する。なお、ＰＷＭ部５３０のＢ相用の回路５３２，５３４，５３６も同様に動作する。
【００８１】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、励磁区間設定部５９０の内部構成と動作を示す説明図である。なお、図１２では、Ａ相用の回路の構成と動作が図示されており、Ｂ相用の回路の構成と動作については便宜上図示が省略されている。励磁区間設定部５９０は、電子可変抵抗器５９２と、電圧比較器５９４，５９６と、ＯＲ回路５９８とを有している。電子可変抵抗器５９２の抵抗値Ｒｖは、ＣＰＵ２００によって設定される。
【００８２】
電子可変抵抗器５９２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧比較器５９４，５９６の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器５９４，５９６の他方の入力端子には、Ａ相位置検出センサー４０ａのセンサー出力ＳＳＡが供給されている。電圧比較器５９４，５９６の出力信号Ｓｐ，Ｓｎは、ＯＲ回路５９８に入力され、ＯＲ回路５９８は、出力信号Ｅａを出力する。
【００８３】
図１２（Ｂ）は、励磁区間設定部５９０の動作を示している。図１２（Ｂ）の上段には、センサー出力ＳＳＡの出力波形の一例が図示され、図１２（Ｂ）の中段には、２つの電圧比較器５９４，５９６の出力信号の一例が並列に図示されている。また、図１２（Ｂ）の下段には、ＯＲ回路５９８の出力信号Ｅａの一例が図示されている。
【００８４】
電子可変抵抗器５９２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、抵抗値Ｒｖを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧レンジの中央値（＝ＶＤＤ／２）からの差分が等しい値に設定される（図１２（Ｂ）の上段）。
【００８５】
センサー出力ＳＳＡが第１の電圧Ｖ１よりも高い場合には第１の電圧比較器５９４の出力ＳｐがＨレベルとなる。一方、センサー出力ＳＳＡが第２の電圧Ｖ２よりも低い場合には第２の電圧比較器５９６の出力ＳｎはＨレベルとなる（図１２（Ｂ）の中段）。そして、励磁区間信号Ｅａは、出力信号Ｓｐ，Ｓｎの論理和を取った信号となる（図１２（Ｂ）の下段）。
【００８６】
このように、励磁区間信号Ｅａは、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰとを示す信号として使用することができ、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰの設定は、ＣＰＵ２００による可変抵抗値Ｒｖの調整によって実行することができる。ただし、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰの設定機能は、ＣＰＵ２００以外の他の回路によって実現するものとしてもよい。
【００８７】
なお、励磁区間設定部５９０のＢ相用の回路の構成は、Ａ相用の回路の構成と同様である。また、Ｂ相用の回路での動作は、Ｂ相位置検出センサー４０ｂのセンサー出力ＳＳＢが、電圧比較器５９４，５９６に入力され、ＯＲ回路５９８から出力信号Ｅｂが出力される点以外は、上述のＡ相用の回路と同様である。
【００８８】
図１３（Ａ）は、Ａ相用の符号化部５６０の内部構成を示す概略ブロック図である。なお、Ｂ相用の符号化部５６２の内部構成は、Ａ相用の符号化部５６０の内部構成と同様であるため、その図示および説明は省略する。符号化部５６０は、絶対値変換部５６４を備えている。絶対値変換部５６４は、ＡＤ変換部５７０（図７（Ａ））においてディジタル信号に変換されたセンサー信号ＤＳＳＡに応じて、センサー出力値Ｘａと、正負符号信号Ｐａとを生成する。
【００８９】
図１３（Ｂ）は、符号化部５６０の動作を示すタイミングチャートである。符号化部５６０では、センサー出力値Ｘａと正負符号信号Ｐａの値は、以下のように設定される。なお、Ｂ相用の符号化部５６２においても同様である。
（１ａ）ディジタル値ＤＳＳＡが所定値（１２８）以上の場合：
Ｘａ＝ＤＳＳＡ−１２８
Ｐａ＝０（センサー波形が正の範囲であることを示す）
（１ｂ）ディジタル値ＤＳＳＡが所定値（１２８）未満の場合：
Ｘａ＝１２７−ＤＳＳＡ
Ｐａ＝１（センサー波形が負の範囲であることを示す）
即ち、センサー出力値Ｘａとして、センサー出力ＳＳＡの変化を表す値が生成される。
【００９０】
図１４（Ａ），（Ｂ）は、ドライバー回路１２０の構成を示す概略図である。図１４（Ａ）はＡ相駆動部１２１の構成を示しており、図１４（Ｂ）はＢ相駆動部１２２の構成を示している。なお、以下では、図１４（Ａ）のＡ相駆動部１２１の構成について説明するが、図１４（Ｂ）のＢ相駆動部１２２の構成については、Ａ相駆動部１２１と同様であるため、その説明は省略する。
【００９１】
Ａ相駆動部１２１は、Ｈ型ブリッジ回路を構成する４個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ４とを備えている。第１と第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は互いに直列に接続されている。第３と第４のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４も互いに直列に接続されている。第１と第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と、第３と第４のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４とは、電源とグランドの間において並列に接続されている。
【００９２】
第１と第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の接続部と、第３と第４のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の接続部との間には、Ａ相電磁コイル３１ａが接続されている。各ダイオードＤ１〜Ｄ４は、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のドレインとソースに接続されている。
【００９３】
第１のトランジスタＴｒ１のゲートには、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１の反転信号が供給され、 第４のトランジスタＴｒ４のゲートには、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１が供給される。一方、第２のトランジスタＴｒ２のゲートには、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２が供給され、第３のトランジスタＴｒ３のゲートには、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２の反転信号が供給される。
【００９４】
Ａ相駆動部１２１は、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１がＨレベルであるときに、Ａ相電磁コイル３１ａに電流ＩＡ１を供給する。また、Ａ相駆動部１２１は、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２がＨレベルであるときに、Ａ相電磁コイル３１ａに、電流ＩＡ１とは反対方向に流れる電流ＩＡ２を供給する。一方、Ｂ相駆動部１２２は、第３の駆動信号ＤＲＶＢ１がＨレベルであるときに、Ｂ相電磁コイル３１ｂに電流ＩＢ１を供給する。そして、Ｂ相駆動部１２２は、第４の駆動信号ＤＲＶＢ２がＨレベルであるときに、Ｂ相電磁コイル３１ｂに、電流ＩＢ１とは反対方向に流れる電流ＩＢ２を供給する。
【００９５】
図１５（Ａ）〜（Ｄ）は、２つのＡ相電磁コイル３１ａ同士および２つのＢ相電磁コイル３１ｂ同士の接続構成を示す説明図である。図１５（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、２つのＡ相電磁コイル３１ａの並列接続および２つのＢ相電磁コイル３１ｂの並列接続を示している。図１５（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ、２つのＡ相電磁コイル３１ａの直列接続および２つのＢ相電磁コイル３１ｂの直列接続を示している。このように、各相の電磁コイル３１ａ，３１ｂの接続は、並列接続であるものとしても良く、直列接続であるものとしても良い。
【００９６】
本実施例の制御部１００によれば、リニアモーター１０に対して、２相の電磁コイル３１ａ，３１ｂに対応して設けられた２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂのセンサー出力を用いたＰＷＭ制御が実行される。そのため、リニアモーター１０の高効率な駆動が可能である。
【００９７】
A2-2．位置検出処理：
図１６は位置検出部１３０の内部構成を示す概略ブロック図である。位置検出部１３０は、２つの信号変換部６１１，６１２と、Ａ相プラス側微分回路６２０と、Ａ相マイナス側微分回路６３０と、パルスカウンター部６４０と、演算部６５０とを備える。ここで、図６で説明したとおり、位置検出部１３０は、Ａ相位置検出センサー４０ａおよびＢ相位置検出センサー４０ｂのそれぞれから、波形信号であるセンサー出力ＳＳＡ，ＳＳＢを受信する。以後、これらのセンサー出力ＳＳＡ，ＳＳＢをそれぞれ、「波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢ」とも呼ぶ。
【００９８】
図１７は、２つの信号変換部６１１，６１２の機能を説明するための概略図である。図１７の上段には、波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢの一例が図示されており、図１７の下段には、それらに対応するＡ相エンコーダー信号ＥＳＡの一例とＢ相エンコーダー信号ＥＳＢの一例とがそれぞれ並列に図示されている。
【００９９】
位置検出部１３０の２つの信号変換部６１１，６１２は、２相の波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢのそれぞれから、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡと、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢとを生成する。Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡとＢ相エンコーダー信号ＥＳＢはそれぞれ、各相の波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢから位相と振幅とが抽出されたパルス信号である。２つの信号変換部６１１，６１２は、これらのエンコーダー信号ＥＳＡ，ＥＳＢを、Ａ相プラス側微分回路６２０とＡ相マイナス側微分回路６３０の両方に送信する。
【０１００】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、Ａ相プラス側微分回路６２０の構成および機能を説明するための概略図である。図１８（Ａ）は、Ａ相プラス側微分回路６２０の内部構成を示している。Ａ相プラス側微分回路６２０は、ＮＯＴ素子６２１と、第１と第２のＡＮＤ素子６２２，６２３とを備える。ＮＯＴ素子６２１は、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡの入力を受け付け、その反転信号を出力する。第１のＡＮＤ素子６２２には、入力ａ側に、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡが入力され、入力ｂ側にＮＯＴ素子６２１の出力信号が入力される。
【０１０１】
図１８（Ｂ）は、第１のＡＮＤ素子６２２の動作表を示している。第１のＡＮＤ素子６２２は、入力ａ側にロー信号（Ｌ）が入力され、入力ｂ側にハイ信号（Ｈ）が入力されたときに、ハイ信号（Ｈ）を出力する。また、第１のＡＮＤ素子６２２は、他の入力信号の組み合わせのときにはいずれもロー信号（Ｌ）を出力する。
【０１０２】
ここで、第１のＡＮＤ素子６２２の入力ｂ側には、ＮＯＴ素子６２１が介在している。そのため、第１のＡＮＤ素子６２２では、入力ａ側の信号よりわずかに遅延した信号が入力ｂ側に入力される。これによって、第１のＡＮＤ素子６２２は、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち上がりのタイミングのときにハイ信号を出力する。
【０１０３】
第２のＡＮＤ素子６２３（図１８（Ａ））には、第１のＡＮＤ素子６２２の出力信号と、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢとが入力される。第２のＡＮＤ素子６２３は、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢがローであり、かつ、第１のＡＮＤ素子６２２の出力信号がハイであるときにハイ信号を出力する。また、第２のＡＮＤ素子６２３は、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢがハイであるときには常にロー信号を出力する。即ち、第２のＡＮＤ素子６２３は、第１のＡＮＤ素子６２２から出力されたＡ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち上がりのタイミングを表すハイ信号を出力するか否かを、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢのパルスに応じて切り替える。
【０１０４】
図１８（Ｃ）は、Ａ相プラス側微分回路６２０の動作を示す説明図である。図１８（Ｃ）には、スライダー２０の正方向移動時における２つのエンコーダー信号ＥＳＡ，ＥＳＢの一例と、それら２つのエンコーダー信号ＥＳＡ，ＥＳＢに基づいて生成される出力信号ＰＵの一例とがそれぞれ図示されている。
【０１０５】
ここで、リニアモーター１０において、スライダー２０を正方向移動させるときには、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢの位相は、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡの位相よりも電気角π／２だけ遅延する。従って、スライダー２０の正方向移動時には、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち上がりのときには、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢは常にローとなる。そのため、Ａ相プラス側微分回路６２０は、スライダー２０の正方向移動時には、出力信号ＰＵとして、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち上がりタイミングを表すハイ信号を出力する。
【０１０６】
なお、リニアモーター１０では、スライダー２０の逆方向移動時には、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡの位相の方が、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢの位相より電気角π／２だけ遅延する。従って、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち上がりのときには、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢは常にハイとなる。そのため、スライダー２０の逆方向移動時には、Ａ相プラス側微分回路６２０は、常にロー信号を出力する。
【０１０７】
図１８（Ｄ）〜（Ｆ）は、Ａ相マイナス側微分回路６３０の構成を説明するための概略図である。図１８（Ｄ）は、Ａ相マイナス側微分回路６３０の内部構成を示している。Ａ相マイナス側微分回路６３０は、ＮＯＴ素子６３１と、第１と第２のＡＮＤ素子６３２，６３３とを備える。ＮＯＴ素子６３１は、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡの入力を受け付け、その反転信号を出力する。第１のＡＮＤ素子６３２には、入力ａ側に、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡが入力され、入力ｂ側にＮＯＴ素子６２１の出力信号が入力される。
【０１０８】
図１８（Ｅ）は、第１のＡＮＤ素子６３２の動作表を示している。第１のＡＮＤ素子６３２では、入力ａ側にハイ信号が入力され、入力ｂ側にロー信号が入力されたときに、ハイ信号を出力する。また、第１のＡＮＤ素子６３２は、他の入力信号の組み合わせのときにはいずれもロー信号を出力する。この構成により、第１のＡＮＤ素子６３２は、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち下がりのタイミングでハイ信号を出力する。
【０１０９】
第２のＡＮＤ素子６３３（図１８（Ｄ））には、第１のＡＮＤ素子６２２の出力信号と、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢとが入力される。第２のＡＮＤ素子６３３は、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢがローであり、かつ、第１のＡＮＤ素子６３２の出力信号がハイであるときにハイ信号を出力する。また、第２のＡＮＤ素子６３３は、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢがハイであるときには常にロー信号を出力する。即ち、第２のＡＮＤ素子６３３は、第１のＡＮＤ素子６３２から出力されたＡ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち下がりのタイミングを表すハイ信号を出力するか否かを、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢに応じて切り替える。
【０１１０】
図１８（Ｆ）は、Ａ相プラス側微分回路６２０の動作を示す説明図である。図１８（Ｆ）には、スライダー２０の逆方向移動時における２つのエンコーダー信号ＥＳＡ，ＥＳＢの一例と、それら２つのエンコーダー信号ＥＳＡ，ＥＳＢに基づいて生成される出力信号ＰＤの一例とがそれぞれ図示されている。
【０１１１】
図１８（Ｆ）に示すように、スライダー２０の逆方向移動時には、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち上がりのときには、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢは常にローとなる。そのため、Ａ相プラス側微分回路６３０は、スライダー２０の逆方向移動時には、出力信号ＰＤとして、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち下がりタイミングを表すハイ信号を出力する。なお、スライダー２０の正方向移動時には、Ａ相エンコーダー信号ＥＳＡのパルスの立ち下がりのときに、Ｂ相エンコーダー信号ＥＳＢは常にハイとなるため、Ａ相マイナス側微分回路６３０は、常にロー信号を出力する。
【０１１２】
パルスカウンター部６４０（図１６）は、Ａ相プラス側微分回路６２０とＡ相マイナス側微分回路６３０とからそれぞれ出力信号ＰＵ，ＰＤを受信する。パルスカウンター部６４０は、出力信号ＰＵにおけるハイ信号を受信したときには、変数であるカウント値Ｎをインクリメントする（Ｎ＝Ｎ＋１）。また、パルスカウンター部６４０は、スライダー２０の移動方向を示すフラグである変数Ｄを「０」に設定する（Ｄ＝０）。
【０１１３】
一方、パルスカウンター部６４０は、出力信号ＰＤにおけるハイ信号を受信したときには、カウント値Ｎをデクリメントする（Ｎ＝Ｎ−１）。また、パルスカウンター部６４０は、変数Ｄを「１」に設定する（Ｄ＝１）。なお、パルスカウンター部６４０は、リセット信号出力部６４１からの指令により、カウント値Ｎを初期化することができる。
【０１１４】
図１９（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、上述した各信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＥＳＡ，ＥＳＢ，ＰＵ，ＰＤと、カウント値Ｎの変化の一例を示すタイミングチャートである。図１９（Ａ）は、スライダー２０の正方向移動時におけるタイミングチャートであり、図１９（Ｂ）は、スライダー２０の逆方向移動時におけるタイミングチャートである。
【０１１５】
このように、位置検出部１３０（図１６）では、センサー出力ＳＳＡ，ＳＳＢに基づき生成されるパルス信号ＰＵ，ＰＤにおけるパルスの立ち上がり／立ち下がりを検出する度にカウント値Ｎを変更する。即ち、カウント値Ｎは、スライダー２０のステーター３０に対する位置の変化に応じて、その値が変化する。位置検出部１３０では、このカウント値Ｎと、センサー出力ＳＳＡ，ＳＳＢとを用いて、演算部６５０において、スライダー２０の位置座標を算出する。
【０１１６】
演算部６５０では、以下の演算式（Ａ）を実行し、スライダー２０の位置座標を算出する。
Ｌｘ＝（２π・Ｎ＋ｒａｄ（ＳＳＡ，ＳＳＢ，Ｄ））・Ｌ2π＋Ｌoffset  …（Ａ）
Ｌｘ：スライダー２０の位置を表す座標値
Ｎ：カウント値
ｒａｄ（ＳＳＡ，ＳＳＢ，Ｄ）：波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢと変数Ｄに基づき、波形信号ＳＳＡの値に対するラジアンを出力する関数
Ｌ2π：電気角２πに対するスライダー２０の移動距離を表す値（距離値）
Ｌoffset：スライダー２０のオフセット距離値
【０１１７】
演算部６５０は、２π乗算器６５１と、２つのＬ2π乗算器６５２，６５３と、ｒａｄ関数部６５４と、加算機６５５と、Ｌoffset格納部６５６とを備える。２π乗算器６５１は、パルスカウンター部６４０からカウント値Ｎを受信し、カウント値Ｎに２πを乗算して出力する（２π・Ｎ）。第１のＬ2π乗算器６５２は、２π乗算器６５１の出力値にＬ2πを乗算して出力する（２π・Ｎ・Ｌ2π）。ｒａｄ関数部６５４は、２つの波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢを受信するとともに、パルスカウンター部６４０から変数Ｄを受信する。そして、これらの波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢと変数Ｄとに基づいて、波形信号ＳＳＡの値に対するラジアンを出力する。
【０１１８】
ここで、波形信号ＳＳＡは略正弦波状の信号であるため、その値が最大または最小のとき以外には、波形信号ＳＳＡの値に対するラジアンとしては、２つの値ｒ１，ｒ２（ｒ１＜ｒ２）が、ｒａｄ関数部６５４の出力値の候補として得られる。このとき、ｒａｄ関数部６５４は、スライダー２０の正方向移動時（変数Ｄの値が０のとき）には、波形信号ＳＳＢの値がマイナスであるときに、出力値としてｒ１を出力し、波形信号ＳＳＢの値がプラスであるときに、出力値としてｒ２を出力する。また、ｒａｄ関数部６５４は、スライダー２０の逆方向移動時（変数Ｄの値が１のとき）には、波形信号ＳＳＢの値がプラスであるときに出力値としてｒ１を出力し、波形信号ＳＳＢの値がプラスであるときに、出力値としてｒ２を出力する。
【０１１９】
第２のＬ2π乗算器６５３は、ｒａｄ関数部６５４の出力値にＬ2πを乗算した値を出力する（ｒａｄ（ＳＳＡ，ＳＳＢ，Ｄ）・Ｌ2π）。加算機６５５は、第１と第２のＬ2π乗算器６５２，６５３のそれぞれの出力値を加算して出力する（２π・Ｎ・Ｌ2π＋ｒａｄ（ＳＳＡ，ＳＳＢ，Ｄ）・Ｌ2π）。加算機６５５は、第１と第２のＬ2π乗算器６９５２，６５３のそれぞれの出力値と、Ｌoffset格納部６５６に格納されている値であるＬoffsetとを加算して出力する。演算部６５０は、加算機器６５５の出力値をスライダー２０の座標値Ｌｘとして出力する。
【０１２０】
位置検出部１３０は、検出結果である座標値Ｌｘを制御部１００やＣＰＵ２００に送信する。制御部１００は、この検出結果に基づき、スライダー２０の位置制御を実行する。このように、本実施例の制御部１００によれば、レゾルバなどのエンコーダーを省略した場合であっても、位置検出部１３０が、２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂのセンサー出力ＳＳＡ，ＳＳＢに基づいて、スライダー２０の位置を検出する。従って、スライダー２０の正確な位置制御が可能であり、より精度の高いリニアモーター１０の駆動制御が可能となる。
【０１２１】
A3．第１実施例の他の構成例１：
図２０（Ａ），（Ｂ）は第１実施例の他の構成例としてのリニアモーター１０Ａの構成を示す概略図である。図２０（Ａ），（Ｂ）は、磁石列２１ｌに換えて、永久磁石２１の配列ピッチが異なる磁石列２１ｌＡが設けられている点以外は、図１（Ａ），（Ｂ）とほぼ同じである。
【０１２２】
この構成例におけるリニアモーター１０Ａの磁石列２１ｌＡでは、永久磁石２１が、第１実施例のリニアモーター１０の磁石列２１ｌにおける永久磁石２１の配列ピッチのほぼ１／２の配列ピッチで配列されている。即ち、磁石列２１ｌＡにおける永久磁石２１の配列ピッチは、電磁コイル３１の配列ピッチとほぼ等しい。
【０１２３】
図２１（Ａ）〜（Ｄ）は、リニアモーター１０Ａにおける電流の制御と、その制御に応じたスライダー２０の移動とを説明するための説明図である。図２１（Ａ）〜（Ｄ）は、磁石列２１ｌの構成が異なる点と、各相の電磁コイル３１ａ，３１ｂに供給されている電流の向きが異なる点以外は、図２（Ａ）〜（Ｄ）とほぼ同じである。
【０１２４】
この構成例におけるリニアモーター１０Ａでは、第１と第２のＡ相電磁コイル３１ａの位置に、磁石列２１ｌＡにおけるＮ極同士の境界が位置しているときに、第１と第２のＡ相電磁コイル３１ａに、同じ向きの電流を流す（図２１（Ａ），（Ｃ））。即ち、このとき、第１と第２のＡ相電磁コイル３１ａには、スライダー２０の移動方向に沿って見たときに右回りの電流が流される。これは、第１と第２のＢ相電磁コイル３ｂの位置に、磁石列２１ｌＡにおけるＮ極同士の境界が位置しているときも同様である（図２１（Ｂ），（Ｄ））。
【０１２５】
このように、この構成例のリニアモーター１０Ａによれば、上記の第１実施例のリニアモーター１０よりも単純な電流の制御により、その駆動を制御することができる。
【０１２６】
A4．第１実施例の他の構成例２：
図２２（Ａ）〜（Ｅ）は、第１実施例の他の構成例として、リニアモーター１０におけるコイルバックヨーク３３の構成を変えた変形例を説明するための概略図である。図２２（Ａ）〜（Ｅ）にはそれぞれ、異なる構成を有するコイルバックヨーク３３ａ〜３３ｅが図示されている。
【０１２７】
図２２（Ａ）は、コイルバックヨーク３３に換えてコイルバックヨーク３３ａが設けられている点以外は、図１（Ｂ）とほぼ同じである。この構成例のコイルバックヨーク３３ａは、上記第１実施例のコイルバックヨーク３３の一部が省略された構成であり、電磁コイル３１の外周全体を被覆していない。
【０１２８】
図２２（Ｂ）は、コイルバックヨーク３３ａに換えてコイルバックヨーク３３ｂが設けられている点と、ケーシング３５の形状が異なる点以外は、図２２（Ａ）とほぼ同じである。この構成例のコイルバックヨーク３３ａは、電磁コイル３１を収容する略四角筒形状を有している。また、この構成例では、ケーシング３５も、コイルバックヨーク３３ａの形状に合わせて略四角筒形状に構成されている。
【０１２９】
図２２（Ｃ）は、コイルバックヨーク３３ｂに換えてコイルバックヨーク３３ｃが設けられている点以外は、図２２（Ｂ）とほぼ同じである。この構成例のコイルバックヨーク３３ｃは、図２２（Ｂ）のコイルバックヨーク３３ｂの角部が省略された構成を有する。即ち、コイルバックヨーク３３ｃは、ケーシング３５の４つの内壁面ごとに分離配置された構成を有する。
【０１３０】
図２２（Ｄ）は、コイルバックヨーク３３ｃに換えてコイルバックヨーク３３ｄが設けられている点以外は、図２２（Ｂ）とほぼ同じである。この構成例のコイルバックヨーク３３ｄは、図２２（Ｃ）のコイルバックヨーク３３ｃのうちの互いに対向し合う１組が省略された構成を有する。即ち、コイルバックヨーク３３ｄは、ケーシング３５の互いに対向する１組の内壁面に分離配置された構成を有する。
【０１３１】
このように、図２２（Ａ）〜（Ｄ）に示されたコイルバックヨーク３３ａ〜３３ｄのような構成であっても、コイルバックヨーク３３ａ〜３３ｄが設けられていない場合に比較して、電磁コイル３１の磁気効率を向上させることができる。従って、リニアモーター１０の駆動効率を向上させることができる。ただし、電磁コイル３１の外周表面の全体がコイルバックヨーク３３によって被覆されている第１実施例の構成例の方が、電磁コイル３１の磁気効率をより向上させることができるため好ましい。
【０１３２】
図２２（Ｅ）は、他の構成例としてのコイルバックヨーク３３ｅの構成を示す概略図である。図２２（Ｅ）は、コイルバックヨーク３３ｅを外周方向に展開した展開図である。このコイルバックヨーク３３ｅは、上記の第１実施例におけるコイルバックヨーク３３と同様に、電磁コイル３１の外周表面の全体を被覆する略円筒形状に構成される。
【０１３３】
コイルバックヨーク３３ｅには、コイルバックヨーク３３ｅの中心軸方向（紙面左右方向）に延びる複数の並列なスリット３３ｓが、コイルバックヨーク３３ｅの円周方向（紙面上下方向）に渡って一様に配列されている。即ち、コイルバックヨーク３３ｅには、スライダー２０の移動方向に沿った複数のスリット３３ｓが形成されている。
【０１３４】
このようにスリット３３ｓが形成されたコイルバックヨーク３３ｅを用いれば、電磁コイル３１やスライダー２０による磁界の変化によってコイルバックヨーク３３ｅに発生する渦電流を、スリット３３ｓの間の領域ごとに分散させることができる。従って、このコイルバックヨーク３３ｅをリニアモーター１０に適用すれば、リニアモーター１０における渦電流損を低減することができ、リニアモーター１０の駆動効率を向上させることができる。
【０１３５】
A5．第１実施例の他の構成例３：
図２３は、第１実施例の他の構成例としてのリニアモーター１０Ｂの構成を示す概略図である。図２３は、磁石列２１ｌＢの永久磁石２１同士の間に、磁石ヨーク２４が追加されている点以外は、図１（Ａ）とほぼ同じである。この構成例におけるリニアモーター１０Ｂでは、永久磁石２１同士の間に磁石ヨーク２４が介挿されているため、磁石列２１ｌＢを構成する際の接合工程を容易化することができる。ただし、この構成例では、永久磁石２１同士の境界における磁束密度が低下し、位置検出センサー４０による磁束の変化の検出精度が低下してしまう可能性がある。従って、この点において、第１実施例のリニアモーター１０の磁石列２１ｌの構成の方が好ましい。
【０１３６】
B．第２実施例：
B1．リニアモーターの構成：
図２４（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２実施例としてのリニアモーター１０Ｃの構成を示す概略図である。図２４（Ａ），（Ｂ）は、Ｃ相電磁コイル３１ｃと、Ｃ相位置検出センサー４０ｃとが設けられている点以外は、図１（Ａ），（Ｂ）とほぼ同じである。このリニアモーター１０Ｃのステーター３０には、３相の電磁コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃが２組直列に配列されている。また、リニアモーター１０Ｃのステーター３０には、紙面左側の３相の電磁コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃのそれぞれの外周に、各相に対応する位置検出センサー４０ａ，４０ｂ，４０ｃが配置されている。
【０１３７】
B2.リニアモーターの制御：
図２５は、第２施例のリニアモーター１０Ｃを制御する制御部１００Ｃの構成を示すブロック図である。図２５は、ＰＷＭ制御部１１０Ｃに、Ｃ相駆動制御部１１３と、Ｃ相駆動部１２３とが追加され、位置検出部１３０に換えて位置検出部１３０Ｃが設けられている点と、リニアモーター１０Ｃに、Ｃ相電磁コイル３１ｃと、Ｃ相位置検出センサー４０ｃとが追加されている点以外は、 図６とほぼ同じである。第２実施例のリニアモーター１０Ｃは、この制御部１００Ｃにより、ＰＷＭ制御されるとともに、スライダー２０の位置検出が実行される。
【０１３８】
B2-1．ＰＷＭ制御：
第２実施例の制御部１００Ｃでは、ＰＷＭ制御部１１０Ｃが、Ａ相駆動制御部１１１と、Ｂ相駆動制御部１１２と、Ｃ相駆動制御部１１３とを有している。また、ドライバー回路１２０Ｃは、各相の電磁コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃを駆動するためのＡ相駆動部１２１，Ｂ相駆動部１２２，Ｃ相駆動部１２３を含んでいる。
【０１３９】
図２６は、第２実施例におけるドライバー回路１２０Ｃの構成を示す概略ブロック図である。このドライバー回路１２０Ｃは、Ａ相駆動部１２１とＢ相駆動部１２２とＣ相駆動部１２３の機能が一体化された、３相の電磁コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃを駆動するための三相ブリッジ回路である。ドライバー回路１２０Ｃは、６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６と、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６と、３つのレベルシフタ１２０１〜１２０３とを備える。
【０１４０】
ここで、３相の電磁コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃはそれぞれ、一方の端子同士がＹ結線で接続されている。そして、Ａ相電磁コイル３１ａの他方の端子は、直列に接続された第１と第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の間に接続され、Ｂ相電磁コイル３１ｂの他方の端子は、直列に接続された第３と第４のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の間に接続されている。また、Ｃ相電磁コイル３１ｃの他方の端子は、直列に接続された第５と第６のトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６の間に接続されている。
【０１４１】
なお、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６はそれぞれ第１ないし第６のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のドレインとソースとに接続されている。また、３つのレベルシフタ１２０１〜１２０３はそれぞれ、第１のトランジスタＴｒ１と、第３のトランジスタＴｒ３と、第５のトランジスタＴｒ５のゲートに接続されている。各レベルシフタ１２０１〜１２０３は、各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に入力される駆動信号のレベルを調整する。
【０１４２】
第１と第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のゲートにはそれぞれ、Ａ相電磁コイル３１ａのための第１と第２の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２が供給される。第３と第４のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のゲートにはそれぞれ、Ｂ相電磁コイル３１ｂのための第１と第２の駆動信号ＤＲＶＢ１，ＤＲＶＢ２が供給される。第５と第６のトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６のゲートにはそれぞれ、Ｃ相電磁コイル３１ｃのための第１と第２の駆動信号ＤＲＶＣ１，ＤＲＶＣ２が供給される。なお、第１と第３と第５のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５にはそれぞれ、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＢ１，ＤＲＶＣ１の反転信号が入力される。
【０１４３】
制御部１００Ｃ（図２５）は、ＰＷＭ制御部１１０Ｃにおいて、各相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの出力信号に基づいて、各相ごとの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２，ＤＲＶＢ１，ＤＲＶＢ２，ＤＲＶＣ１，ＤＲＶＣ２を生成する。そして、ドライバー回路１２０Ｃが、それらの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２，ＤＲＶＢ１，ＤＲＶＢ２，ＤＲＶＣ１，ＤＲＶＣ２に応じて、各相の電磁コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃに駆動電流を供給する。
【０１４４】
このように、第２実施例のリニアモーター１０Ｃでは、各相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂ，４０ｃが出力する各相ごとの３相の波形信号に基づいて、各相の電磁コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃが駆動される。従って、第１実施例の２相のリニアモーター１０に比較して、より精度の高い駆動制御が可能である。
【０１４５】
B2-2．位置検出処理：
図２７は、第２実施例における位置検出部１３０Ｃの内部構成を示す概略ブロック図である。図２７は、Ｃ相波形信号ＳＳＣと、三相二相変換部６６０とが追加されている点と、Ａ相の微分回路６２０，６３０に換えてα相の微分回路６２０Ｃ，６３０Ｃが設けられている点と、ｒａｄ関数部６５４に換えてｒａｄ関数部６５４Ｃが設けられている点と、送信される信号を表す符号が異なる点以外は、図１６とほぼ同じである。
【０１４６】
位置検出部１３０Ｃは、３相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂ，４０ｃの出力信号である３相の波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを用いて、スライダー２０の位置検出を実行する。具体的には、位置検出部１３０Ｃは、電磁コイル３１の各相に対応する３相の波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを、磁石列２１ｌにおける永久磁石２１の境界位置に対応する２相の波形信号Ｓα，Ｓβに変換して、スライダー２０の位置を検出する。この３相の波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを２相の波形信号Ｓα，Ｓβへと変換する処理（三相二相変換処理）は、三相二相変換部６６０が実行する。
【０１４７】
図２８，図２９は、三相二相変換部６６０が実行する三相二相変換処理の一例を説明するための説明図である。図２８の上段には、３相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂ，４０ｃのそれぞれが出力する信号波形ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣをそれぞれ、実線と、一点鎖線と、二点鎖線とで図示してある。また、図２８の下段には、上記の３相の波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣから、変換行列を用いた下記の変換式（１）に基づいて得られた２相の波形信号Ｓα，Ｓβがそれぞれ実線と一点鎖線とで図示してある。図２９には、３相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂ，４０ｃの出力値ａ，ｂ，ｃに対して、下記の変換式（１）に基づいて得られる２つの値α，βをまとめた表が示されている。
【０１４８】
【数１】
2012090467.tif 000003
【０１４９】
このように、変換式（１）を用いることにより、電磁コイル３１の各相に対応する３相の波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを、磁石列２１ｌにおける永久磁石２１同士の境界位置に対応する２相（α相とβ相）の波形信号Ｓα，Ｓβに変換することが可能である。三相二相変換部６６０が生成した２相の波形信号Ｓα，Ｓβは、２つの信号変換部６１１，６１２と、演算部６５０のｒａｄ関数部６５４Ｃに送信される（図２７）。
【０１５０】
図３０は、２つの信号変換部６１１，６１２による２相のエンコーダー信号ＥＳα，ＥＳβの生成処理を説明するための説明図である。図３０の上段には、図２８の下段に示された２相の波形信号Ｓα，Ｓβが図示されている。また、図３０の下段には、α相エンコーダー信号ＥＳαと、β相エンコーダー信号ＥＳβとが並列に図示されている。
【０１５１】
第１と第２の信号変換部６１１，６１２はそれぞれ、第１実施例で説明したのと同様な機能を有しており、２相の波形信号Ｓα，Ｓβから、α相エンコーダー信号ＥＳαと、β相エンコーダー信号ＥＳβとを生成する。即ち、α相エンコーダー信号ＥＳαと、β相エンコーダー信号ＥＳβは、２相の波形信号Ｓα，Ｓβの位相と振幅とが抽出されたパルス信号である。
【０１５２】
α相プラス側微分回路６２０Ｃとα相マイナス側微分回路６３０Ｃ（図２７）とはそれぞれ、第１実施例で説明したＡ相プラス側微分回路６２０とＡ相マイナス側微分回路６３０と同様な構成を有している（図１８）。これらの微分回路６２０Ｃ，６３０Ｃはともに、２相のエンコーダー信号ＥＳα，ＥＳβを受信する。そして、α相プラス側微分回路６２０Ｃは、スライダー２０の正方向移動時に、α相エンコーダー信号ＥＳαにおけるパルスの立ち上がりのタイミングを表すパルス信号ＰＵを出力する。また、α相マイナス側微分回路６３０Ｃは、スライダー２０の逆方向移動時に、α相エンコーダー信号ＥＳαにおけるパルスの立ち下がりのタイミングを表すパルス信号ＰＤを出力する。
【０１５３】
パルスカウンター部６４０（図２７）は、２つの微分回路６２０Ｃ，６３０Ｃからの出力信号ＰＵ，ＰＤを受信する。そして、パルスカウンター部６４０は、第１実施例で説明したのと同様に、それらの出力信号ＰＵ，ＰＤにおけるパルスに応じてカウント値Ｎのインクリメント処理またはデクリメント処理を実行するとともに、変数Ｄの設定処理を実行する。
【０１５４】
図３１（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、上述した各信号Ｓα，Ｓβ，ＥＳα，ＥＳβ，ＰＵ，ＰＤと、カウント値Ｎの変化の一例を示すタイミングチャートである。図３１（Ａ），（Ｂ）は、信号名を表す符号が異なる点以外は、図１９（Ａ），（Ｂ）とほぼ同じである。このように、この第２実施例においても、波形信号ＳＳＡの位相に応じてカウント値Ｎが変化した第１実施例の場合と同様に、カウント値Ｎは、三相二相変換部６６０によって生成された波形信号Ｓαの位相に応じて変化する。
【０１５５】
演算部６５０（図２７）は、パルスカウンター部６４０の出力するカウンター値Ｎと変数Ｄと、２相の波形信号Ｓα，Ｓβとに基づいて、スライダー２０の位置座標Ｌｘを算出する。なお、ｒａｄ関数部６５４Ｃは、第１実施例のｒａｄ関数部６５４と同様の機能を有しており、２つの波形信号Ｓα，Ｓβと変数Ｄとに基づいて、波形信号Ｓαの値に対するラジアンを出力する。
【０１５６】
このように、第２実施例の位置検出部１３０Ｃは、三相二相変換部６６０により、３相の波形信号ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを２相の波形信号Ｓα，Ｓβに変換した上で、第１実施例で説明したのと同様な演算を実行し、スライダー２０の位置を検出することができる。ただし、第１実施例の位置検出部１３０であれば、三相二相変換処理を実行していないため、この第２実施例の位置検出部１３０Ｃより正確な位置制御が可能である。
【０１５７】
C．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１５８】
C1．変形例１：
上記実施例では、リニアモーター１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、２相または３相の電磁コイル３１と、２相または３相の位置検出センサー４０とを備えていた。しかし、リニアモーターは、さらに複数相の電磁コイル３１と、電磁コイル３１の各相に対応する複数個の位置検出センサー４０とを備えるものとしても良い。
【０１５９】
C2．変形例２：
上記第１実施例では、各相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂはそれぞれ、第１のＡ相電磁コイル３１ａまたは第１のＢ相電磁コイル３１ｂの外周において、それらの巻幅の中央の位置に配置されていた。しかし、各相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂは他の位置に配置されるものとしても良い。各相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂは、永久磁石２１の配列方向に垂直な方向に放射状に延びる磁束を検出でき、磁石列２１ｌが移動したときに、対応する相の電磁コイル３１に生じる逆起電圧の波形の位相と等しい位相の複数相の信号波形を出力できる位置に配置されていれば良い。
【０１６０】
C3．変形例３：
上記第２実施例では、制御部１００Ｃは、３相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂ，４０ｃが出力する３相の信号を２相の信号に変換して、スライダー２０の位置検出を実行していた。しかし、制御部１００Ｃは、リニアモーター１０Ｃにおいて、２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂの出力信号を取得し、その２相の出力信号に基づいて３相の信号を算出するものとしても良い。そして、その３相の信号に基づいて、３相の電磁コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃを駆動するものとしても良い。
【０１６１】
C4．変形例４：
上記第１実施例において、制御部１００が、第２実施例の制御部１００Ｃと同様に位置検出部１３０を有するものとしても良い。この場合には、位置検出部１３０は、２相の位置検出センサー４０ａ，４０ｂの出力する２相の波形信号を用いて、スライダー２０の位置を検出することができる。
【０１６２】
C5．変形例５：
上記実施例では、リニアモーター１０は、制御部１００のＰＷＭ制御によって駆動されていた。しかし、リニアモーター１０は、他の方式の制御方法によって駆動するものとしても良い。
【符号の説明】
【０１６３】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０ａ…リニアモーター
２０…スライダー（可動子）
２１…永久磁石
２１ｌ，２１ｌＡ，２１ｌＢ…磁石列
２２…ケーシング
２３…鍔部
２４…磁石ヨーク
３０…ステーター（固定子）
３１…電磁コイル
３１ａ…Ａ相電磁コイル
３１ｂ…Ｂ相電磁コイル
３１ｃ…Ｃ相電磁コイル
３３，３３ａ〜３３ｅ…コイルバックヨーク
３３ｓ…スリット
３４…シャフトベアリング
３５…ケーシング
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…位置検出センサー
４０ａ…Ａ相位置検出センサー
４０ｂ…Ｂ相位置検出センサー
４０ｃ…Ｃ相位置検出センサー
４１…ホール素子
４２…バイアス調整部
４３…ゲイン調整部
４５…位置検出部
１００，１００Ｃ…制御部
１１０…ＰＷＭ制御部
１１１…Ａ相駆動制御部
１１２…Ｂ相駆動制御部
１１３…Ｃ相駆動制御部
１２０，１２０Ｃ…ドライバー回路
１２０１〜１２０３…レベルシフタ
１２１…Ａ相駆動部
１２２…Ｂ相駆動部
１２３…Ｃ相駆動部
１３０，１３０Ｃ…位置検出部
２００…ＣＰＵ
５１０…基本クロック生成回路
５３０…ＰＷＭ部
５３１，５３２…カウンター
５３３，５３４…ＥＸＯＲ回路
５３５，５３６…駆動波形形成部
５４０…正逆方向指示値レジスター
５５０，５５２…乗算器
５６０，５６２…符号化部
５６４…絶対値変換部
５７０，５７２…ＡＤ変換部
５８０…電圧指令値レジスター
５９０…励磁区間設定部
５９２…電子可変抵抗器
５９４，５９６…電圧比較器
５９８…ＯＲ回路
６１１，６１２…信号変換部
６２０，６２０Ｃ，６３０，６３０Ｃ…微分回路
６４０…パルスカウンター部
６５０…演算部
６５１，６５２，６５３…乗算器
６５４，６５４Ｃ…ｒａｄ関数部
６５５…加算機
６５６…Ｌoffset格納部
Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード
Ｔｒ１〜Ｔｒ６…トランジスタ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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