JP2002223587A - リニアモータの制御装置 - Google Patents
リニアモータの制御装置Info
- Publication number
- JP2002223587A JP2002223587A JP2001015866A JP2001015866A JP2002223587A JP 2002223587 A JP2002223587 A JP 2002223587A JP 2001015866 A JP2001015866 A JP 2001015866A JP 2001015866 A JP2001015866 A JP 2001015866A JP 2002223587 A JP2002223587 A JP 2002223587A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- induced voltage
- mover
- stator
- linear motor
- induced
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Control Of Linear Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可動子位置に関わらず、連続的で波形の乱れ
が無い誘起電圧波形を検出する事ができ、センサレスで
可動子位置を検出することができるリニアモータの制御
装置を提供する。 【解決手段】 可動子に設けた磁石による磁束と、複数
に分割して連続的に配置した固定子に巻いた多相巻線の
うち前記可動子の近辺の固定子の多相巻線に流す電流に
よる磁束とが噛み合って前記可動子を移動させるリニア
モータにおいて、前記固定子の多相巻線の中性点を基準
とした誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段と、該検出
手段による前記固定子巻線の誘起電圧が生じ始めるタイ
ミング及び前記誘起電圧が無くなるタイミング(エッ
ジ)を検出するエッジ検出手段とを設け、n相の固定子
巻線に対して180°/nピッチで可動子位置を検出す
ることを特徴とする。
が無い誘起電圧波形を検出する事ができ、センサレスで
可動子位置を検出することができるリニアモータの制御
装置を提供する。 【解決手段】 可動子に設けた磁石による磁束と、複数
に分割して連続的に配置した固定子に巻いた多相巻線の
うち前記可動子の近辺の固定子の多相巻線に流す電流に
よる磁束とが噛み合って前記可動子を移動させるリニア
モータにおいて、前記固定子の多相巻線の中性点を基準
とした誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段と、該検出
手段による前記固定子巻線の誘起電圧が生じ始めるタイ
ミング及び前記誘起電圧が無くなるタイミング(エッ
ジ)を検出するエッジ検出手段とを設け、n相の固定子
巻線に対して180°/nピッチで可動子位置を検出す
ることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数に分割した固
定子を連続的に配置してなるリニアモータの制御装置に
関し、特に可動子の位置検出技術に関する。
定子を連続的に配置してなるリニアモータの制御装置に
関し、特に可動子の位置検出技術に関する。
【0002】
【従来の技術】リニア同期モータ(以下、LSMとい
う)は鉄道などで利用されており、二次側可動子に磁石
を用いたLSMの場合、可動子磁石の磁束と一次側固定
子の巻線に電流を流す事によって生じる磁束が噛み合っ
て可動子が移動する。この可動子は、可動子と固定子の
磁束を噛み合わせて移動するので、LSMの推力を制御
するには、回転機の場合と同様に可動子の磁極位置を知
ることが必要になる。可動子の位置を検出するには、位
置センサを用いる方法があり、例えば可動子にスリット
を設け、光学ピックアップを用いて検出する方法があ
る。また、特に汚れが問題となるような場合には、金属
近接スイッチを用いる方法もある。
う)は鉄道などで利用されており、二次側可動子に磁石
を用いたLSMの場合、可動子磁石の磁束と一次側固定
子の巻線に電流を流す事によって生じる磁束が噛み合っ
て可動子が移動する。この可動子は、可動子と固定子の
磁束を噛み合わせて移動するので、LSMの推力を制御
するには、回転機の場合と同様に可動子の磁極位置を知
ることが必要になる。可動子の位置を検出するには、位
置センサを用いる方法があり、例えば可動子にスリット
を設け、光学ピックアップを用いて検出する方法があ
る。また、特に汚れが問題となるような場合には、金属
近接スイッチを用いる方法もある。
【0003】しかし、上述のスリットによる検出方法で
は、可動子に取り付けられたスリットが移動して位置セ
ンサから外れてしまうと、位置を検出する事ができなく
なるため、位置センサをスリットの長さより短い間隔で
配置しなければならない。従って、移動距離が長くなる
とそれにしたがって多数の位置センサを取り付けなけれ
ばならなくなり、コストアップを招く。また、取付け場
所の環境や機械的な制約から位置センサを取り付ける事
が困難な場合もある。
は、可動子に取り付けられたスリットが移動して位置セ
ンサから外れてしまうと、位置を検出する事ができなく
なるため、位置センサをスリットの長さより短い間隔で
配置しなければならない。従って、移動距離が長くなる
とそれにしたがって多数の位置センサを取り付けなけれ
ばならなくなり、コストアップを招く。また、取付け場
所の環境や機械的な制約から位置センサを取り付ける事
が困難な場合もある。
【0004】このため、LSMでも回転機と同様に誘起
電圧を用いて位置を検出するセンサレス制御が行われて
いる。そしてセンサレス制御では、給電効率を上げるた
めや、固定子上に複数の可動子を配置するためにLSM
の固定子を分割する事が行われる。
電圧を用いて位置を検出するセンサレス制御が行われて
いる。そしてセンサレス制御では、給電効率を上げるた
めや、固定子上に複数の可動子を配置するためにLSM
の固定子を分割する事が行われる。
【0005】図8に固定子を分割した場合の一般的な構
成例を示す。固定子1を固定子101,102,10
3,...に分割し、固定子巻線に電流を流すには駆動装置
301,302,303,...をそれぞれ使用する。そし
て、固定子101,102,103,...に順次電流を流
していく事で可動子201を移動させていく。可動子2
01が固定子101の上にある状態の時は、固定子10
1に駆動装置301から電流を流す。可動子201が固
定子101と固定子102の上に跨った状態にある時に
は、固定子101と固定子102の両方に駆動装置30
1と駆動装置302から電流を流す。そして、可動子2
01が固定子102の上にある状態の時には、固定子1
02に駆動装置302から電流を流す。
成例を示す。固定子1を固定子101,102,10
3,...に分割し、固定子巻線に電流を流すには駆動装置
301,302,303,...をそれぞれ使用する。そし
て、固定子101,102,103,...に順次電流を流
していく事で可動子201を移動させていく。可動子2
01が固定子101の上にある状態の時は、固定子10
1に駆動装置301から電流を流す。可動子201が固
定子101と固定子102の上に跨った状態にある時に
は、固定子101と固定子102の両方に駆動装置30
1と駆動装置302から電流を流す。そして、可動子2
01が固定子102の上にある状態の時には、固定子1
02に駆動装置302から電流を流す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、可動子
が固定子を跨った状態では2つの固定子に電流を流した
り、可動子の位置によって電流を流す固定子を切換えて
いく事が必要になる。このため、回転機と同様のセンサ
レス制御を行うことはできない。また、誘起電圧は固定
子上に可動子が存在する時にのみ誘起電圧が発生するの
で、中性点が無いと検出される各相の誘起電圧の総和が
0になるという条件から、固定子の端に掛かった部分で
は波形が乱れ、可動子の位置検出が行えないという課題
がある。
が固定子を跨った状態では2つの固定子に電流を流した
り、可動子の位置によって電流を流す固定子を切換えて
いく事が必要になる。このため、回転機と同様のセンサ
レス制御を行うことはできない。また、誘起電圧は固定
子上に可動子が存在する時にのみ誘起電圧が発生するの
で、中性点が無いと検出される各相の誘起電圧の総和が
0になるという条件から、固定子の端に掛かった部分で
は波形が乱れ、可動子の位置検出が行えないという課題
がある。
【0007】図9に固定子分割を行ったLSMの巻線の
例を示す。図9では固定子101,102の1極分ずつ
に分けて駆動装置301,302により駆動する。図9
に示すように巻線結線を行っているLSMの場合、固定
子101の線間誘起電圧V1vu,V1uwから相誘起
電圧V1u,V1v,V1wをV1u+V1v+V1w
=0の条件により求めると図10に示す様になる。誘起
電圧は、固定子101と可動子201の中心が合った位
置を0として、ある速度で移動している時の誘起電圧の
波高値を1として表している。この図からも分かるよう
に、可動子の位置が30°〜330°のように固定子1
01と固定子102に跨った状態にある時の誘起電圧波
形V1u,V1v,V1wは、波形が乱れてしまうとい
う課題がある。
例を示す。図9では固定子101,102の1極分ずつ
に分けて駆動装置301,302により駆動する。図9
に示すように巻線結線を行っているLSMの場合、固定
子101の線間誘起電圧V1vu,V1uwから相誘起
電圧V1u,V1v,V1wをV1u+V1v+V1w
=0の条件により求めると図10に示す様になる。誘起
電圧は、固定子101と可動子201の中心が合った位
置を0として、ある速度で移動している時の誘起電圧の
波高値を1として表している。この図からも分かるよう
に、可動子の位置が30°〜330°のように固定子1
01と固定子102に跨った状態にある時の誘起電圧波
形V1u,V1v,V1wは、波形が乱れてしまうとい
う課題がある。
【0008】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、可動子位置に関わらず、連続的で波形の乱れが無
い誘起電圧波形を検出する事ができ、センサレスで可動
子位置を検出することができるリニアモータの制御装置
を提供することを目的とする。
ので、可動子位置に関わらず、連続的で波形の乱れが無
い誘起電圧波形を検出する事ができ、センサレスで可動
子位置を検出することができるリニアモータの制御装置
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、可動子に設けた磁石による磁束と、複数に分割して
連続的に配置した固定子に巻いた多相巻線のうち前記可
動子の近辺の固定子の多相巻線に流す電流による磁束と
が噛み合って前記可動子を移動させるリニアモータにお
いて、前記固定子の多相巻線の中性点を基準とした誘起
電圧を検出する誘起電圧検出手段と、該検出手段による
前記固定子巻線の誘起電圧が生じ始めるタイミング及び
前記誘起電圧が無くなるタイミング(エッジ)を検出す
るエッジ検出手段とを設け、n相の固定子巻線に対して
180°/nピッチで可動子位置を検出することを特徴
とするリニアモータの制御装置を提供する。この発明に
よれば、複数に分割して連続的に配置したリニアモータ
の固定子巻線の中性点を基準とした誘起電圧が生じ始め
るタイミング及びなくなるタイミング(エッジ)をエッ
ジ検出手段によって検出することにより、センサレスで
可動子位置を検出することができる。
は、可動子に設けた磁石による磁束と、複数に分割して
連続的に配置した固定子に巻いた多相巻線のうち前記可
動子の近辺の固定子の多相巻線に流す電流による磁束と
が噛み合って前記可動子を移動させるリニアモータにお
いて、前記固定子の多相巻線の中性点を基準とした誘起
電圧を検出する誘起電圧検出手段と、該検出手段による
前記固定子巻線の誘起電圧が生じ始めるタイミング及び
前記誘起電圧が無くなるタイミング(エッジ)を検出す
るエッジ検出手段とを設け、n相の固定子巻線に対して
180°/nピッチで可動子位置を検出することを特徴
とするリニアモータの制御装置を提供する。この発明に
よれば、複数に分割して連続的に配置したリニアモータ
の固定子巻線の中性点を基準とした誘起電圧が生じ始め
るタイミング及びなくなるタイミング(エッジ)をエッ
ジ検出手段によって検出することにより、センサレスで
可動子位置を検出することができる。
【0010】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
リニアモータの制御装置において、前記エッジ検出手段
の後段にPLL(Phase Locked Loo
p)を設け、該PLLの出力を通して可動子位置を検出
することを特徴とする。この発明によれば、エッジ検出
手段の後段にPLLを介挿することによって可動子位置
の検出を安定して行うことができると共に位置検出の分
解能を上げることができる。
リニアモータの制御装置において、前記エッジ検出手段
の後段にPLL(Phase Locked Loo
p)を設け、該PLLの出力を通して可動子位置を検出
することを特徴とする。この発明によれば、エッジ検出
手段の後段にPLLを介挿することによって可動子位置
の検出を安定して行うことができると共に位置検出の分
解能を上げることができる。
【0011】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2記載のリニアモータの制御装置において、前記エッジ
検出手段または前記PLLの後段に誘起電圧切換器を設
け、各固定子に発生する誘起電圧を前記切換器で切り換
えることによって連続した誘起電圧を得て可動子位置を
検出することを特徴とする。この発明によれば、エッジ
検出手段またはPLLの後段に誘起電圧切換器を設けて
連続した誘起電圧を得ることによって可動子位置の検出
を安定して行うことができる。
2記載のリニアモータの制御装置において、前記エッジ
検出手段または前記PLLの後段に誘起電圧切換器を設
け、各固定子に発生する誘起電圧を前記切換器で切り換
えることによって連続した誘起電圧を得て可動子位置を
検出することを特徴とする。この発明によれば、エッジ
検出手段またはPLLの後段に誘起電圧切換器を設けて
連続した誘起電圧を得ることによって可動子位置の検出
を安定して行うことができる。
【0012】請求項4に記載の発明は、請求項3記載の
リニアモータの制御装置において、前記誘起電圧切換器
による誘起電圧の切り換えは、隣接する2つの固定子に
誘起電圧が生じている状態の時に、前記エッジ検出手段
の出力に基づいて誘起電圧を切換えることを特徴とす
る。この発明によれば、隣接する2つの固定子に誘起電
圧が生じている状態の時に、前記エッジ検出手段の出力
に基づいて誘起電圧を切換えることによって連続した誘
起電圧を安定して得ることができる。
リニアモータの制御装置において、前記誘起電圧切換器
による誘起電圧の切り換えは、隣接する2つの固定子に
誘起電圧が生じている状態の時に、前記エッジ検出手段
の出力に基づいて誘起電圧を切換えることを特徴とす
る。この発明によれば、隣接する2つの固定子に誘起電
圧が生じている状態の時に、前記エッジ検出手段の出力
に基づいて誘起電圧を切換えることによって連続した誘
起電圧を安定して得ることができる。
【0013】請求項5に記載の発明は、請求項3または
4記載のリニアモータの制御装置において、前記誘起電
圧切換器は、隣接する2つの固定子に誘起電圧が生じて
いる状態の時に、前記2つの固定子の誘起電圧を平均化
して切り換えることを特徴とする。この発明によれば、
連続した誘起電圧の生成は隣接した2つの固定子の誘起
電圧を平均化して行うことによって連続した誘起電圧を
安定して得ることができる。
4記載のリニアモータの制御装置において、前記誘起電
圧切換器は、隣接する2つの固定子に誘起電圧が生じて
いる状態の時に、前記2つの固定子の誘起電圧を平均化
して切り換えることを特徴とする。この発明によれば、
連続した誘起電圧の生成は隣接した2つの固定子の誘起
電圧を平均化して行うことによって連続した誘起電圧を
安定して得ることができる。
【0014】請求項6に記載の発明は、請求項3から5
のいずれか記載のリニアモータの制御装置において、前
記連続した誘起電圧から可動子位置を検出するために各
相の誘起電圧をd、q軸に変換する第1の座標変換器を
設け、該第1の座標変換器によって各相の誘起電圧を
d,q軸に変換された誘起電圧Vd,Vqに変換し、V
d=0となるように可動子位置にフィードバックするこ
とによって可動子位置を検出することを特徴とする。こ
の発明によれば、各相の誘起電圧をd、q軸の電圧V
d,Vqに変換し、Vd=0となるように可動子位置に
フィードバックすることによって可動子位置を検出する
ことによって可動子位置を正確に検出することができ
る。
のいずれか記載のリニアモータの制御装置において、前
記連続した誘起電圧から可動子位置を検出するために各
相の誘起電圧をd、q軸に変換する第1の座標変換器を
設け、該第1の座標変換器によって各相の誘起電圧を
d,q軸に変換された誘起電圧Vd,Vqに変換し、V
d=0となるように可動子位置にフィードバックするこ
とによって可動子位置を検出することを特徴とする。こ
の発明によれば、各相の誘起電圧をd、q軸の電圧V
d,Vqに変換し、Vd=0となるように可動子位置に
フィードバックすることによって可動子位置を検出する
ことによって可動子位置を正確に検出することができ
る。
【0015】請求項7に記載の発明は、請求項3から5
のいずれか記載のリニアモータの制御装置において、前
記連続した誘起電圧から可動子位置を検出するために各
相の誘起電圧をα、β軸に変換する第2の座標変換器
と、直交座標を極座標に変換する直交座標/極座標変換
器を設け、前記第2の座標変換器によって各相の誘起電
圧をα,β軸に変換した誘起電圧Vα,Vβに変換し、
この誘起電圧Vα,Vβを前記直交座標/極座標変換器
により変換することによって可動子位置を検出すること
を特徴とする。この発明によれば、各相の誘起電圧を
α,β軸の誘起電圧Vα,Vβに変換し、さらに直交座
標/極座標変換器により変換することによって可動子位
置を正確に検出することができる。
のいずれか記載のリニアモータの制御装置において、前
記連続した誘起電圧から可動子位置を検出するために各
相の誘起電圧をα、β軸に変換する第2の座標変換器
と、直交座標を極座標に変換する直交座標/極座標変換
器を設け、前記第2の座標変換器によって各相の誘起電
圧をα,β軸に変換した誘起電圧Vα,Vβに変換し、
この誘起電圧Vα,Vβを前記直交座標/極座標変換器
により変換することによって可動子位置を検出すること
を特徴とする。この発明によれば、各相の誘起電圧を
α,β軸の誘起電圧Vα,Vβに変換し、さらに直交座
標/極座標変換器により変換することによって可動子位
置を正確に検出することができる。
【0016】請求項8に記載の発明は、請求項1から7
のいずれか記載のリニアモータの制御装置において、予
め前記可動子を一定速度で走行させて前記各固定子毎に
誘起電圧のエッジを測定しておき、実際の位置と誘起電
圧のずれの補正を行うことを特徴とする。この発明によ
れば、予め前記可動子を一定速度で走行させて前記各固
定子毎に誘起電圧のエッジを測定しておき、実際の位置
と誘起電圧のずれの補正を行うことによって可動子位置
の検出精度をさらに高めることができる。
のいずれか記載のリニアモータの制御装置において、予
め前記可動子を一定速度で走行させて前記各固定子毎に
誘起電圧のエッジを測定しておき、実際の位置と誘起電
圧のずれの補正を行うことを特徴とする。この発明によ
れば、予め前記可動子を一定速度で走行させて前記各固
定子毎に誘起電圧のエッジを測定しておき、実際の位置
と誘起電圧のずれの補正を行うことによって可動子位置
の検出精度をさらに高めることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図を参照しながら説明する。図1はこの発明の一実
施形態によるリニアモータの制御装置の構成を示すブロ
ック図である。
いて図を参照しながら説明する。図1はこの発明の一実
施形態によるリニアモータの制御装置の構成を示すブロ
ック図である。
【0018】<構成>図1に於いて、固定子101,1
02,...と連続的に配置されている固定子の上を固定子
に対向して1磁極対を持った可動子201が移動する。
固定子巻線には駆動装置301,302,...が接続さ
れ、巻線に電流を流す事により発生する磁界と可動子の
磁界とが噛み合って可動子に推力が生じる。固定子10
1及び固定子102の巻線に発生する誘起電圧V1u,
V1v,V1w,V2u,V2v,V2w,...を巻線の
中性点101N,102N,...から誘起電圧検出手段
(図示していない)により検出する。
02,...と連続的に配置されている固定子の上を固定子
に対向して1磁極対を持った可動子201が移動する。
固定子巻線には駆動装置301,302,...が接続さ
れ、巻線に電流を流す事により発生する磁界と可動子の
磁界とが噛み合って可動子に推力が生じる。固定子10
1及び固定子102の巻線に発生する誘起電圧V1u,
V1v,V1w,V2u,V2v,V2w,...を巻線の
中性点101N,102N,...から誘起電圧検出手段
(図示していない)により検出する。
【0019】検出した固定子101,102,...の誘起
電圧V1u,V1v,V1w,V2u,V2v,V2
w,...から位置検出手段400により可動子位置θを検
出し、その可動子位置θを位置補正手段500により補
正した可動子位置θ’に基づいて駆動装置301,30
2,...を動作させる。
電圧V1u,V1v,V1w,V2u,V2v,V2
w,...から位置検出手段400により可動子位置θを検
出し、その可動子位置θを位置補正手段500により補
正した可動子位置θ’に基づいて駆動装置301,30
2,...を動作させる。
【0020】図2に示す可動子位置検出の第1の実施例
として、位置検出手段400は、固定子101,10
2,...の誘起電圧V1u,V1v,V1w,V2u,V
2v,V2w,...のエッジをエッジ検出手段401によ
り検出し、電気角で60°ピッチの位置θを検出する。
として、位置検出手段400は、固定子101,10
2,...の誘起電圧V1u,V1v,V1w,V2u,V
2v,V2w,...のエッジをエッジ検出手段401によ
り検出し、電気角で60°ピッチの位置θを検出する。
【0021】第2の実施例として、図3に示すように、
エッジ検出手段401により得た電気角で60°ピッチ
の位置θを基に、PLL402により分解能を上げ、安
定化した位置θを検出する。
エッジ検出手段401により得た電気角で60°ピッチ
の位置θを基に、PLL402により分解能を上げ、安
定化した位置θを検出する。
【0022】第3の実施例として、図4に示すように、
エッジ検出手段401により得た電気角で60°ピッチ
の位置θを基に、誘起電圧切換器403で固定子10
1,102,…の誘起電圧V1u,V1v,V1w,V
2u,V2v,V2w,...を切り換え、連続的な誘起電
圧Vu,Vv,Vwを得る。次に、連続的な誘起電圧V
u,Vv,Vwを座標変換器(u,v,w→d,q軸)
404によりd,q軸に変換した誘起電圧Vd,Vqを
得る。q軸に変換した誘起電圧Vqを積分器405によ
り積分した出力から、d軸に変換した誘起電圧VdをP
I制御器406に通した出力を引くことで、位置θを得
る。
エッジ検出手段401により得た電気角で60°ピッチ
の位置θを基に、誘起電圧切換器403で固定子10
1,102,…の誘起電圧V1u,V1v,V1w,V
2u,V2v,V2w,...を切り換え、連続的な誘起電
圧Vu,Vv,Vwを得る。次に、連続的な誘起電圧V
u,Vv,Vwを座標変換器(u,v,w→d,q軸)
404によりd,q軸に変換した誘起電圧Vd,Vqを
得る。q軸に変換した誘起電圧Vqを積分器405によ
り積分した出力から、d軸に変換した誘起電圧VdをP
I制御器406に通した出力を引くことで、位置θを得
る。
【0023】さらに可動子位置検出の第4の実施例とし
て、図5に示すように、エッジ検出手段401により得
た電気角で60°ピッチの位置θを基に、誘起電圧切換
器403で固定子101,102,...の誘起電圧V1
u,V1v,V1w,V2u,V2v,V2w,...を切
り換え、連続的な誘起電圧Vu,Vv,Vwを得る。さ
らに、連続的な誘起電圧Vu,Vv,Vwを座標変換器
(u,v,w→α,β軸)407によりα,β軸に変換
した誘起電圧Vα,Vβを得る。そして、このα,β軸
に変換した誘起電圧Vα,Vβを直交座標→極座標変換
器408により極座標に変換して位置θを得る。
て、図5に示すように、エッジ検出手段401により得
た電気角で60°ピッチの位置θを基に、誘起電圧切換
器403で固定子101,102,...の誘起電圧V1
u,V1v,V1w,V2u,V2v,V2w,...を切
り換え、連続的な誘起電圧Vu,Vv,Vwを得る。さ
らに、連続的な誘起電圧Vu,Vv,Vwを座標変換器
(u,v,w→α,β軸)407によりα,β軸に変換
した誘起電圧Vα,Vβを得る。そして、このα,β軸
に変換した誘起電圧Vα,Vβを直交座標→極座標変換
器408により極座標に変換して位置θを得る。
【0024】<動作>図1のように固定子巻線の中性点
101N,102N,...を取出し、中性点101N,1
02N,...を基準に固定子巻線に発生する相誘起電圧を
誘起電圧検出手段により検出する。このとき、中性点1
01N,102N,...を取出すための線には電流を流さ
ないので、細い電線でかまわない。図1の固定子101
に発生する相誘起電圧V1u,V1v,V1wは、中性
点101Nを基準にする事により、V1u+V1v+V
1w=0が成り立つ必要が無くなるので、図6(a)、
図6(b)に示すように各相の誘起電圧が干渉すること
なく検出する事ができる。
101N,102N,...を取出し、中性点101N,1
02N,...を基準に固定子巻線に発生する相誘起電圧を
誘起電圧検出手段により検出する。このとき、中性点1
01N,102N,...を取出すための線には電流を流さ
ないので、細い電線でかまわない。図1の固定子101
に発生する相誘起電圧V1u,V1v,V1wは、中性
点101Nを基準にする事により、V1u+V1v+V
1w=0が成り立つ必要が無くなるので、図6(a)、
図6(b)に示すように各相の誘起電圧が干渉すること
なく検出する事ができる。
【0025】このため、図1のような位置関係で固定子
巻線を巻いている場合、可動子201が固定子101の
上に移動してくると、v,u,w相の順に固定子巻線に
誘起電圧V1v,V1u,V1wが生じるので、図6
(a)のA,B,Cの点のように誘起電圧が現われはじ
める位置(エッジ)が明確に現われ、A’,B’,C’
のように誘起電圧が生じなくなる位置(エッジ)も明確
に現われる。同様に可動子201が固定子102の上に
移動してくると、v,u,w相の順に固定子巻線に誘起
電圧V2v,V2u,V2wが生じるので、図6(b)
のD,E,Fの点のように誘起電圧が現われはじめる位
置(エッジ)が明確に現われ、D’,E’,F’のよう
に誘起電圧が生じなくなる位置(エッジ)も明確に現わ
れる。更に固定子103でも同様のエッジが得られる。
巻線を巻いている場合、可動子201が固定子101の
上に移動してくると、v,u,w相の順に固定子巻線に
誘起電圧V1v,V1u,V1wが生じるので、図6
(a)のA,B,Cの点のように誘起電圧が現われはじ
める位置(エッジ)が明確に現われ、A’,B’,C’
のように誘起電圧が生じなくなる位置(エッジ)も明確
に現われる。同様に可動子201が固定子102の上に
移動してくると、v,u,w相の順に固定子巻線に誘起
電圧V2v,V2u,V2wが生じるので、図6(b)
のD,E,Fの点のように誘起電圧が現われはじめる位
置(エッジ)が明確に現われ、D’,E’,F’のよう
に誘起電圧が生じなくなる位置(エッジ)も明確に現わ
れる。更に固定子103でも同様のエッジが得られる。
【0026】固定子101のエッジA〜C,A’〜
C’,固定子102 のエッジD〜F,D’〜F’,...
を利用する事により、図1のような3相の場合は、電気
角で60°ピッチ(n相の場合180°/nピッチ)で
位置(エッジ)を検出する事ができる。
C’,固定子102 のエッジD〜F,D’〜F’,...
を利用する事により、図1のような3相の場合は、電気
角で60°ピッチ(n相の場合180°/nピッチ)で
位置(エッジ)を検出する事ができる。
【0027】図2に示す第1の実施例の検出手段400
は、この誘起電圧のエッジを基に60°ピッチの位置θ
を検出している。
は、この誘起電圧のエッジを基に60°ピッチの位置θ
を検出している。
【0028】また、図3に示す第2の実施例のエッジ検
出手段401およびPLL402による構成では、60
°ピッチの位置θから、PLL(Phase Locked Loop)
の原理を用いて60°ピッチの位置検出の間隔を安定化
させると共に、分解能を上げている。
出手段401およびPLL402による構成では、60
°ピッチの位置θから、PLL(Phase Locked Loop)
の原理を用いて60°ピッチの位置検出の間隔を安定化
させると共に、分解能を上げている。
【0029】また、この誘起電圧のエッジにより固定子
それぞれに発生する誘起電圧を切換えたり、ノイズの影
響を減らすため平均化することで回転機のように連続的
な誘起電圧Vu,Vv,Vwを得て電気角上の0〜36
0°のどこに可動子があるか求める事ができる。
それぞれに発生する誘起電圧を切換えたり、ノイズの影
響を減らすため平均化することで回転機のように連続的
な誘起電圧Vu,Vv,Vwを得て電気角上の0〜36
0°のどこに可動子があるか求める事ができる。
【0030】例えば、図1の可動子201が固定子10
1から固定子102の上に移動する時、固定子101と
固定子102の誘起電圧は、それぞれ図6(a)のV1
u,V1v,V1wおよび図6(b)のV2u,V2
v,V2wのようになる。u相の場合、固定子101と
固定子102の両方に誘起電圧が生じるのは、位置が9
0°〜270°で、図6(a)のB’(270°)、図
6(b)のE(90°)にあたる。そこで、図7のよう
に連続的な誘起電圧Vuを固定子101,固定子102
の誘起電圧V1u,V2uから得る。図7は、固定子1
01,固定子102の誘起電圧V1u,V2uをどのよ
うに切換えて連続的な誘起電圧Vuを得るかを表した図
で、図7(a)の場合、エッジEを検出するまでは、V
u=V1u/2とし、エッジEを検出してからエッジF
を検出するまでは、Vu=V1uとする。
1から固定子102の上に移動する時、固定子101と
固定子102の誘起電圧は、それぞれ図6(a)のV1
u,V1v,V1wおよび図6(b)のV2u,V2
v,V2wのようになる。u相の場合、固定子101と
固定子102の両方に誘起電圧が生じるのは、位置が9
0°〜270°で、図6(a)のB’(270°)、図
6(b)のE(90°)にあたる。そこで、図7のよう
に連続的な誘起電圧Vuを固定子101,固定子102
の誘起電圧V1u,V2uから得る。図7は、固定子1
01,固定子102の誘起電圧V1u,V2uをどのよ
うに切換えて連続的な誘起電圧Vuを得るかを表した図
で、図7(a)の場合、エッジEを検出するまでは、V
u=V1u/2とし、エッジEを検出してからエッジF
を検出するまでは、Vu=V1uとする。
【0031】誘起電圧切換器403では、検出位置がず
れる事も考慮して図7(a)のように、E(90°)〜
F(150°)まではVu=V1uとし、F(150
°)〜B’(270°)まではVu=V2uとしてもよ
いし、ノイズの影響を低減させるために図7(b)のよ
うに、E(90°)〜B’(270°)で固定子101
と固定子102の誘起電圧V1uとV2uを平均化して
Vu=(V1u+V2u)/2としてもよい。また、シ
ステムによっては検出位置ずれの考慮とノイズの影響の
低減の効果の同方を得るために、図7(c)のように固
定子101と固定子102の誘起電圧V1u,V2uを
α1+β1=α2+β2=1の条件を満たす係数を用い
てもよい。
れる事も考慮して図7(a)のように、E(90°)〜
F(150°)まではVu=V1uとし、F(150
°)〜B’(270°)まではVu=V2uとしてもよ
いし、ノイズの影響を低減させるために図7(b)のよ
うに、E(90°)〜B’(270°)で固定子101
と固定子102の誘起電圧V1uとV2uを平均化して
Vu=(V1u+V2u)/2としてもよい。また、シ
ステムによっては検出位置ずれの考慮とノイズの影響の
低減の効果の同方を得るために、図7(c)のように固
定子101と固定子102の誘起電圧V1u,V2uを
α1+β1=α2+β2=1の条件を満たす係数を用い
てもよい。
【0032】1つの固定子にのみ誘起電圧が表れる−9
0°〜90°では、固定子101の誘起電圧V1u,2
70°〜450°では、固定子102の誘起電圧V2u
に可動子201のN極による誘起電圧とS極による誘起
電圧が合成されているので1/2にする。v相,w相も
同様にエッジを用いて切換える。
0°〜90°では、固定子101の誘起電圧V1u,2
70°〜450°では、固定子102の誘起電圧V2u
に可動子201のN極による誘起電圧とS極による誘起
電圧が合成されているので1/2にする。v相,w相も
同様にエッジを用いて切換える。
【0033】図2、図3の誘起電圧切換器403を図7
のように切換える事で、回転機と同様に連続的な誘起電
圧Vu,Vv,Vwを得る事ができるので、回転機と同
様に可動子位置θを得る事ができる。例えば、図4では
連続的な誘起電圧Vu,Vv,Vwを座標変換器(u,
v,w→d,q軸)404により、
のように切換える事で、回転機と同様に連続的な誘起電
圧Vu,Vv,Vwを得る事ができるので、回転機と同
様に可動子位置θを得る事ができる。例えば、図4では
連続的な誘起電圧Vu,Vv,Vwを座標変換器(u,
v,w→d,q軸)404により、
【数1】 の変換を行い、d,q軸に変換した誘起電圧Vd,Vq
を得る。この変換に用いた可動子位置θが実際の可動子
位置に等しければ、d軸誘起電圧Vdは0となり、q軸
誘起電圧Vqは可動子の速度に比例する。
を得る。この変換に用いた可動子位置θが実際の可動子
位置に等しければ、d軸誘起電圧Vdは0となり、q軸
誘起電圧Vqは可動子の速度に比例する。
【0034】そこで、可動子位置θは、速度に比例する
Vqを積分器405により積分した結果から、Vd=0
となるようにPI制御器406の結果を引く事で、可動
子位置θが、実際の可動子位置と等しくなるようにフィ
ードバックされる。ここでは、PI制御としたが、Vd
=0となるように可動子位置θにフィードバックする制
御であれば同様の効果が得られる。
Vqを積分器405により積分した結果から、Vd=0
となるようにPI制御器406の結果を引く事で、可動
子位置θが、実際の可動子位置と等しくなるようにフィ
ードバックされる。ここでは、PI制御としたが、Vd
=0となるように可動子位置θにフィードバックする制
御であれば同様の効果が得られる。
【0035】また、図5では、連続的な誘起電圧Vu,
Vv,Vwを座標変換器(u,v,w→α,β軸)40
7により、
Vv,Vwを座標変換器(u,v,w→α,β軸)40
7により、
【数2】 の変換を行い、α,β軸に変換した誘起電圧Vα,Vβ
を得る。このα,β軸に変換した誘起電圧Vα,Vβを
直交座標→極座標変換器408で、
を得る。このα,β軸に変換した誘起電圧Vα,Vβを
直交座標→極座標変換器408で、
【数3】 のように極座標に変換する事で可動子位置θを得る事が
できる。
できる。
【0036】実際のLSMでは、巻線がある程度の幅を
持ち、固定子の固定位置も一定間隔ではないので、図6
の理想的な誘起電圧波形とはならない。そこで、予め可
動子を一定速度で走行させて各固定子毎に誘起電圧の発
生するタイミングを測定して、実際の位置と誘起電圧の
ずれをテーブル化しておき、位置補正手段500により
補正を行う。なお、ここまでの説明は一方向のみで行っ
ているが、逆方向に移動する時は、相の関係が逆になる
だけで同様の考え方で位置を検出する事ができる。
持ち、固定子の固定位置も一定間隔ではないので、図6
の理想的な誘起電圧波形とはならない。そこで、予め可
動子を一定速度で走行させて各固定子毎に誘起電圧の発
生するタイミングを測定して、実際の位置と誘起電圧の
ずれをテーブル化しておき、位置補正手段500により
補正を行う。なお、ここまでの説明は一方向のみで行っ
ているが、逆方向に移動する時は、相の関係が逆になる
だけで同様の考え方で位置を検出する事ができる。
【0037】以上、本発明の一実施形態の動作を図面を
参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。
参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。
【0038】
【発明の効果】これまでに説明したように、この発明に
よれば、複数に分割した固定子巻線の誘起電圧から連続
した誘起電圧を得て可動子位置を検出するようにしたの
で、センサレスで可動子位置を正確に検出することがで
きるという効果が得られる。
よれば、複数に分割した固定子巻線の誘起電圧から連続
した誘起電圧を得て可動子位置を検出するようにしたの
で、センサレスで可動子位置を正確に検出することがで
きるという効果が得られる。
【図1】 本発明の一実施形態によるリニアモータの構
成を示す図。
成を示す図。
【図2】 本発明の一実施形態によるリニアモータの位
置検出手段の第1の実施例を示す図。
置検出手段の第1の実施例を示す図。
【図3】 本発明の一実施形態によるリニアモータの位
置検出手段の第2の実施例を示す図。
置検出手段の第2の実施例を示す図。
【図4】 本発明の一実施形態によるリニアモータの位
置検出手段の第3の実施例を示す図。
置検出手段の第3の実施例を示す図。
【図5】 本発明の一実施形態によるリニアモータの位
置検出手段の第4の実施例を示す図。
置検出手段の第4の実施例を示す図。
【図6】 図1における誘起電圧波形の例を示す図。
【図7】 図4または図5の誘起電圧切換器の動作を示
す図。
す図。
【図8】 リニアモータと駆動装置の一般的な構成例を
示す図。
示す図。
【図9】 従来の技術によるリニアモータの構成の一例
を示す図。
を示す図。
【図10】 図9の従来の技術によるリニアモータの誘
起電圧波形の例を示す図。
起電圧波形の例を示す図。
1…固定子 101,102,103,...…固定子 201…可動子 301,302,303,...…駆動装置 400…位置検出手段 401…エッジ検出手段 402…PLL 403…誘起電圧切換器 404…座標変換器(u,v,w→d,q軸) 405…積分器 406…PI制御器 407…座標変換器(u,v,w→α,β軸) 408…直交座標→極座標変換器 500…位置補正手段
Claims (8)
- 【請求項1】 可動子に設けた磁石による磁束と、複
数に分割して連続的に配置した固定子に巻いた多相巻線
のうち前記可動子の近辺の固定子の多相巻線に流す電流
による磁束とが噛み合って前記可動子を移動させるリニ
アモータにおいて、 前記固定子の多相巻線の中性点を基準とした誘起電圧を
検出する誘起電圧検出手段と、 該検出手段による前記固定子巻線の誘起電圧が生じ始め
るタイミング及び前記誘起電圧が無くなるタイミング
(エッジ)を検出するエッジ検出手段とを設け、n相の
固定子巻線に対して180°/nピッチで可動子位置を
検出することを特徴とするリニアモータの制御装置。 - 【請求項2】 前記エッジ検出手段の後段にPLL
(Phase Locked Loop)を設け、 該PLLの出力を通して可動子位置を検出することを特
徴とする請求項1記載のリニアモータの制御装置。 - 【請求項3】 前記エッジ検出手段または前記PLL
の後段に誘起電圧切換器を設け、 各固定子に発生する誘起電圧を前記切換器で切り換える
ことによって連続した誘起電圧を得て可動子位置を検出
することを特徴とする請求項1または2記載のリニアモ
ータの制御装置。 - 【請求項4】 前記誘起電圧切換器による誘起電圧の
切り換えは、 隣接する2つの固定子に誘起電圧が生じている状態の時
に、前記エッジ検出手段の出力に基づいて誘起電圧を切
換えることを特徴とする請求項3記載のリニアモータの
制御装置。 - 【請求項5】 前記誘起電圧切換器は、 隣接する2つの固定子に誘起電圧が生じている状態の時
に、前記2つの固定子の誘起電圧を平均化して切り換え
ることを特徴とする請求項3または4記載のリニアモー
タの制御装置。 - 【請求項6】 前記連続した誘起電圧から可動子位置
を検出するために各相の誘起電圧をd、q軸に変換する
第1の座標変換器を設け、 該第1の座標変換器によって各相の誘起電圧をd,q軸
に変換された誘起電圧Vd,Vqに変換し、Vd=0と
なるように可動子位置にフィードバックすることによっ
て可動子位置を検出することを特徴とする請求項3から
5のいずれか記載のリニアモータの制御装置。 - 【請求項7】 前記連続した誘起電圧から可動子位置
を検出するために各相の誘起電圧をα、β軸に変換する
第2の座標変換器と、 直交座標を極座標に変換する直交座標/極座標変換器を
設け、 前記第2の座標変換器によって各相の誘起電圧をα,β
軸に変換した誘起電圧Vα,Vβに変換し、この誘起電
圧Vα,Vβを前記直交座標/極座標変換器により変換
することによって可動子位置を検出することを特徴とす
る請求項3から5のいずれか記載のリニアモータの制御
装置。 - 【請求項8】 予め前記可動子を一定速度で走行させ
て前記各固定子毎に誘起電圧のエッジを測定しておき、
実際の位置と誘起電圧のずれの補正を行うことを特徴と
する請求項1から7のいずれか記載のリニアモータの制
御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001015866A JP2002223587A (ja) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | リニアモータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001015866A JP2002223587A (ja) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | リニアモータの制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002223587A true JP2002223587A (ja) | 2002-08-09 |
Family
ID=18882339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001015866A Withdrawn JP2002223587A (ja) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | リニアモータの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002223587A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005312213A (ja) * | 2004-04-22 | 2005-11-04 | Yaskawa Electric Corp | リニアモータ制御装置および制御方法 |
WO2011001555A1 (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | サバンジ大学 | 磁石可動型リニアモータ用の位置検出装置 |
DE112009002086T5 (de) | 2008-08-28 | 2011-07-07 | Thk Co., Ltd. | Verfahren und Steuervorrichtung zur Steuerung eines Linearsynchronmotors |
JP2013176280A (ja) * | 2012-01-26 | 2013-09-05 | Okuma Corp | リニアモータの制御方法 |
DE102006006213B4 (de) | 2006-02-09 | 2024-07-18 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | Verfahren, Synchronlinearmotor und Anlage |
-
2001
- 2001-01-24 JP JP2001015866A patent/JP2002223587A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005312213A (ja) * | 2004-04-22 | 2005-11-04 | Yaskawa Electric Corp | リニアモータ制御装置および制御方法 |
JP4626744B2 (ja) * | 2004-04-22 | 2011-02-09 | 株式会社安川電機 | リニアモータ制御装置および制御方法 |
DE102006006213B4 (de) | 2006-02-09 | 2024-07-18 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | Verfahren, Synchronlinearmotor und Anlage |
DE112009002086T5 (de) | 2008-08-28 | 2011-07-07 | Thk Co., Ltd. | Verfahren und Steuervorrichtung zur Steuerung eines Linearsynchronmotors |
US8310182B2 (en) | 2008-08-28 | 2012-11-13 | Thk Co., Ltd. | Linear synchronous motor control method and control apparatus |
WO2011001555A1 (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | サバンジ大学 | 磁石可動型リニアモータ用の位置検出装置 |
KR20120101291A (ko) * | 2009-06-29 | 2012-09-13 | 후지텍크가부시키가이샤 | 자석 가동형 리니어 모터용의 위치 검출 장치 |
CN102804566A (zh) * | 2009-06-29 | 2012-11-28 | 萨班吉大学 | 动磁式直线电动机用的位置检测装置 |
US8742702B2 (en) | 2009-06-29 | 2014-06-03 | Sabanci University | Position detector for moving magnet type linear motor |
JP5562333B2 (ja) * | 2009-06-29 | 2014-07-30 | サバンジ大学 | 磁石可動型リニアモータ用の位置検出装置 |
KR101597862B1 (ko) * | 2009-06-29 | 2016-02-25 | 사반치 유니버시티 | 자석 가동형 리니어 모터용의 위치 검출 장치 |
JP2013176280A (ja) * | 2012-01-26 | 2013-09-05 | Okuma Corp | リニアモータの制御方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5421709B2 (ja) | リニアモータの駆動システム及び制御方法 | |
KR0130537B1 (ko) | 토크리플을 최소화시킨 브러쉬없는 직류전동기 제어시스템 | |
JP3312520B2 (ja) | 電動機の磁極位置検出装置 | |
WO2010024190A1 (ja) | リニア同期モータ制御方法及び制御装置 | |
US20070296371A1 (en) | Position sensorless control apparatus for synchronous motor | |
JP6529614B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JPH0919184A (ja) | ブラシレスモータ | |
JPS6240085A (ja) | ブラシレスモ−タ | |
EP0188257A2 (en) | Linear motor and control method thereof | |
JP2004056892A (ja) | リニアモータ装置 | |
US5747952A (en) | Linear motor, apparatus, armature coil current supply circuit for linear motor, and method of supplying current to armature coil of linear motor | |
JP2000236694A (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2003284389A (ja) | ステッピングモータの駆動装置 | |
WO2012066800A1 (ja) | 電流検出装置及びモータ制御装置 | |
JP4683369B2 (ja) | リニアモータの制御装置 | |
JPWO2007114058A1 (ja) | 永久磁石同期モータの磁極位置検出方法 | |
JP3971978B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
JP2002223587A (ja) | リニアモータの制御装置 | |
KR100289430B1 (ko) | 동기식 리럭턴스 모터의 속도제어 방법 및 장치 | |
JP2009142101A (ja) | 回転位置検出装置の位相調整方法 | |
JP2006050705A (ja) | 電動機制御装置 | |
KR102260101B1 (ko) | 모터 제어용 집적 회로 | |
TWI474582B (zh) | 線性馬達系統 | |
JP7538506B1 (ja) | モータ装置 | |
JP2691670B2 (ja) | モータの速度検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080401 |