TW201126877A - Distributed-arrangement linear motor and method for controlling a distributed-arrangement linear motor - Google Patents

Description

201126877 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於使用於搬運裝置的台車的驅動的線型 馬達’尤其是關於一種線型馬達的定子被分散而被配置的 分散配置線型馬達，及控制其線型馬達的分散配置線型馬 達的控制方法。 【先前技術】 被使用於零件或工件等的搬運等的線型馬達，一般是 活動元件移動一個定子上的構造。但是搬運路變長，則產 生設備成本變高等的問題之故，提案一種分散定子而加以 配置的方法。在此種分散配置（非連續配置）的定子中，例 如在專利文獻1 ’揭示著把握二次側台車的位置與加速度 的關係，即使採用在開環驅動的地上一次側分散配置方式 也不會產生速度不均的線型馬達的速度變動減低方法。 專利文獻1 :日本特開2 0 0 4 - 8 0 8 8 1號公報 【發明內容】 然而，在分散配置的定子，在一個定子上與控制一個 活動元件情形不相同，必須考慮複數定子或複數活動元件 的互相關連性等之故，因而控制做法也成爲多種各樣。 然而，專利文獻1的技術是一種爲了避免主要變更加 速度時的運行的速度不均的線型馬達的速度變動減低方 法。尤其是，有活動元件由定子一旦遠離，再移動至下一 -5- 201126877 定子的情形的控制方法。 所以，活動元件橫跨定子間時等，並不是充分考慮到 定子的分散配置的線型馬達。 本發明是爲了解決上述課題而創作者，提供一種適用 於定子的分散配置的分散配置線型馬達及分散配置線型馬 達的控制方法作爲課題。 爲了解決上述的課題，如申請專利範圍第1項所述的 發明，是一種分散配置線型馬達，屬於定子與活動元件互 相地相對運動的線型馬達，其特徵爲：上述定子與上述活 動元件是分別具有互相磁性地作用的複數種類的極，及上 述複數種類的極依上述種類的順序朝著上述相對運動的方 向周期性地排列的周期構造，上述定子是在上述相對運動 的方向上做複數間隔排列，相鄰接的上述定子的定子間距 離，爲上述活動元件的長度以下，上述定子之極或上述活 動元件之極，爲藉由線圈所構成，依據上述定子間距離來 控制供應於上述線圈的電流的電流控制手段。 又，如申請專利範圍第2項所述的發明，是在如申請 專利範圍第1項所述的分散配置線型馬達中，上述電流控 制手段爲依據上述定子間距離進行算出供應於上述線圈的 電流的相位，爲其特徵者。 又，如申請專利範圍第3項所述的發明，是如申請專 利範圍第1項或第2項所述的分散配置線型馬達中，上述 定子間距離爲相鄰接的上述定子的極彼此間的最小距離’ 上述活動元件的長度爲上述活動元件的極彼此間的最大距 -6- 201126877 離，爲其特徵者。 又，如申請專利範圍第4項所述的發明，是在如申請 專利範圍第1項至第3項中任一項所述的分散配置線型馬 達中’上述定子之極及上述活動元件之極的任一方，爲藉 由驅動用的永久磁鐵所構成，又具備設於上述線圏側的上 述定子或上述活動元件，且檢測出上述驅動用的永久磁鐵 而用以算出位置的位置檢測裝置，爲其特徵者。 又，如申請專利範圍第5項所述的發明，是在如申請 專利範圍第1項至第4項中任一項所述的分散配置線型馬 達中’又具備依據上述位置檢測裝置的資訊，進行算出上 述定子間距離的定子間距離算出手段，爲其特徵者。 又’如申請專利範圍第6項所述的發明是一種分散配 置線型馬達的控制方法，在定子與活動元件互相地相對運 動的線型馬達中，上述定子與上述活動元件是分別具有互 相磁性地作用的複數種類的極，及上述複數種類的極依上 述種類的順序朝著上述相對運動的方向周期性地排列的周 期構造’上述定子是在上述相對運動的方向上做複數間隔 排列’相鄰接的上述定子的定子間距離，爲上述活動元件 的長度以下，上述定子之極或上述活動元件之極，爲藉由 線圈所構成的分散配置線型馬達，其特徵爲··依據上述定 子間距離來控制供應於上述線圈的電流。 依照本發明’一種分散配置線型馬達，屬於定子與活 動元件互相地相對運動的線型馬達，其特徵爲•定子與活 動元件是分別具有互相磁性地作用的複數種類的極，及複 201126877 數種類的極依種類的順序朝著相對運動的方向周期性地排 列的周期構造，定子是具備朝相對運動的方向隔著排列複 數，相鄰接的定子的定子間距離，爲上述活動元件的長度 以下，定子之極或活動元件之極，爲藉由線圈所構成’依 據相鄰接的定子的定子間距離來控制供應於線圈的電流的 電流控制手段，藉此，可提供一種活動元件從定子移動至 相鄰的定子之際，不會在活動元件的推進力產生損失的方 式，依據電流控制手段，來控制供應於線圈的電流，而可 控制速度的適用於定子的分散配置的分散配置線型馬達及 分散配置線型馬達的控制方法。 【實施方式】 以下，參照圖式來說明實施本發明所用的最好形態。 (第1實施形態） 首先，針對於本發明的第1實施形態的分散配置線型 馬達的驅動系統的槪略構成及功能，依據圖式加以說明。 第1圖是表示本實施形態的分散配置線型馬達的驅動 系統的槪略構成的方塊圖。第2圖是表示第〗圖的分散配 置線型馬達的定子與活動元件的立體圖。第3圖是表示第 1圖的定子的排列的俯視圖。第4圖是在第1圖的分散配 置線型馬達的驅動系統中，詳細表示定子間的模式圖。第 5圖是表示第1圖的馬達控制裝置的構成的一例的方塊 圖。 -8 - 201126877 如第1圖所示地，分散配置線型馬達的驅動系統是具 備：搬運零件或工件等的分散配置線型馬達1，及控制分 散配置線型馬達1的複數個馬達驅動裝置40，40B， 40C，及控制複數個馬達驅動裝置（驅動器）40，40B，40C 的上級控制器5 0。 分散配置線型馬達1是具有：藉由磁性作用互相相對 運動的定子1〇 ’ 10B ’ 10C及活動元件20，及檢測出對於 定子1 0，1 OB，1 0C的活動元件20的相對性位置的複數個 位置檢測裝置3 0，及切換來自複數個位置檢測裝置3 〇的 信號的位置資訊切換器35。又，分散配置線型馬達1是定 子1 0，1 OB，1 0C朝著被搬運方向隔著所定間隔被排列。 上級控制器50與各個馬達驅動裝置40是藉由控制路 線5 1所連接。馬達驅動裝置40與位置資訊切換器3 5是 藉由編碼電纜5 2所連接。位置資訊切換器3 5，及設於相 同定子10，10B，10C的位置檢測裝置30，是藉由編碼電 纜52所連接。馬達驅動裝置40與定子10，10B，10C是 藉由動力電纜53所連接。 又’活動元件20是未圖示的引導裝置，被引導所定 軌道，又，定子10，10B，10C與活動元件20的間隙被維 持。 如第2圖或第4圖所示地，定子10，10B是具有供應 有3相交流電流而與活動元件2 0進行磁性地作用的線圈 1 1，及捲繞有線圈1 1的凸極1 2。線圈1 1是有u相用的 線圈1 1 a ’ V相用的線圈1 1 b，及W相用的線圈丨丨c的三 -9 - 201126877 種類。凸極12是有對應於線圈lla，lib，lie而U相用 的凸極12a，V相用的凸極12b，W相用的凸極12c的三 種類》此些爲藉由將電流流在線圈Π而產生活動元件20 側的極的一例子，如此地，定子的極爲利用線圏1 1所構 成的一例子。又’此些線圈11a’ Ub，lie及凸極12a， 12b，12c爲依U相，V相，W相的順序，形成有周期性 地排列於定子1〇，10B與活動元件20的相對運動的方向 的周期構造。亦即，在相對運動的方向的一例子的定子 10，10B的長度方向，線圈11及凸極12是形成U相· V 相· W相的周期構造。 又，包含凸極12的定子10，10B，10C的電磁鐵的磁 心部，是矽鋼等的磁滯損耗少的磁性材料所構成，如第2 圖所示地，磁心部是朝著定子1 〇，1 0B的寬度方向延伸而 形成突出於活動元件20的一側的凸極12，此凸極12朝著 定子1 0，1 0 B的長度方向梳形地排列。 如第3圖所示地，定子10，1 〇B，10C是隔著某一間 隔（定子間距離）’依定子1〇 ’ 10B，10C等的順序隔著排 列於相對運動的方向的一例的定子10，10B，10C的長度 方向。在此，作爲定子間距離的一例子，如第4圖所不 地，列舉有相鄰接的定子1 0，1 0 B的相同種類的極彼此間 的最小距離D1或相鄰接的定子10，10B的極彼此間的最 小距離D 2。 接著，如第2圖所示地，活動元件20是具有裝載零 件或工件等的工作台21，及被設置於工作台21的下面的 -10- 201126877 驅動用的永久磁鐵22，作爲零件或工件等的載體。 如第4圖所示地，永久磁鐵22是具有：相對於定子 10，10B的一側的極爲N極的N極磁鐵22a，及S極的s 極磁鐵22b。又，依N極，S極的順序，N極磁鐵22a與 S極磁鐵22b交互地，形成有周期性地排列於定子1 〇， 10B與活動元件20的相對運動方向的周期構造。亦即， 活動元件20是在相對運動的方向的一例子的定子10的長 度方向具有N極，S極的周期構造。又，活動元件的長度 是例如活動元件20的極彼.此間的最大距離Lmv。 又，因應於流在定子10的各線圈11a，lib，11c的3 相交流的電流的方向或強度而發生移動磁場，使得凸極 1 2 a，1 2 b，1 2 c，及N極磁鐵2 2 a及S極磁鐵2 2 b磁性地 作用，而在定子l〇a的長度方向產生定子1〇與活動元件 20的相對運動。亦即，定子10與活動元件20是互相磁性 地作用，活動元件2〇是相對運動於定子1 0的長度方向。 如第4圖所示地，位置檢測裝置3 0(3 01^，3011)是具有 檢測出磁性的磁性感測器3 1，及將來自磁性感測器3 1的 信號，變換成特定位置所檢測所用的信號的位置檢測電路 3 2。磁性感測器31是在設於定子1 〇的位置檢測裝置3 0 中，相對於活動元件20的一側的中心部分。 如第1圖或第3圖等所示地，位置檢測裝置3 〇是被 排列於位於定子1 〇，1 〇B，1 0C的長度方向的兩端的凸極 12的外側，且配置於定子10，10B，10C的寬度方向的中 央。又，在相對於定子10，10B，10C的活動元件20的一 -11- 201126877 側設置成面對著磁性感測器3 1。位置檢測裝置3 0的設置 位置是隔著設置於定子1〇，WB’IOC的長度方向，只要 不會受到線圈1 1的影響就可以。又，如第4圖所示地， 定子10的位置檢測裝置30R只是被設置於圖中右端的凸 極12c的外側，而在定子10B的位置檢測裝置30L是被設 置於圖中左端的凸極12a的外側。 又，磁性感測器3 1是檢測出朝著定子1 0及活動元件 20的相對運動的方向所延伸的永久磁鐵22的磁場。磁性 感測器3 1是檢測出定子1 0及活動元件20相對運動所致 的磁性的變化。尤其是，磁性感測器3 1是檢測出磁場的 方向。位置檢測裝置30間的距離Ds，亦即，磁性感測器 間的距離Ds爲活動元件20的長度Lmv以下。亦即，此 爲第1磁性感測器31與第2磁性感測器31之距離，爲活 動元件20的極彼此間的最大距離以下的一例子。 接著，如第1圖或第5圖所示地，位置資訊切換器35 是若來自複數位置檢測裝置3 0的輸入信號有複數，則選 擇其中之一信號，對於馬達驅動裝置40進行輸出。例 如，位置資訊切換器35是輸出最新的輸入的輸入信號。 位置資訊切換器35是輸入信號爲一信號時，直接輸出， 而無輸入信號時，則未輸出。 接著，如第5圖所示地，馬達驅動裝置40是具有： 依據感測器等的資訊來控制流在線型馬達的定子1 0的電 流的控制器4 1，及依據控制器4 1從電源4 5變換的電力變 換器42，及檢測出電力變換器42流在定子10的電力的電 12- 201126877 流感測器43，及輸入定子10，10B，10C間的距離的資訊 的輸入手段（未圖示）。又，馬達驅動裝置4〇B，40C也具 同樣之構成。 控制器41是與電流感測器43相連接，藉由控制線路 5 1與上級控制器50，相連接，而藉由編碼電纜52與位置 資訊切換器3 5相連接。 又，控制器41是來自上級控制器5 0的指令値地使得 活動元件 20移動的方式，來控制PWM換流器（PWM: Pulse Width Modulation)等的電力變換器42，最終進行控 制供應於定子1 〇，1 0B，1 0C的線圈1 1的電流。控制器 4 1的控制系統是由：進行位置控制的位置控制環路，及進 行速度控制的速度控制環路，及進行電流控制的電流控制 環路等所構成。又，控制器41是將供應於線圈1 1的電 流，功能作爲依據定子間距離本控制的電流控制手段的一 例。又，控制器4 1是由上級控制器5 0得到有關於定子間 距離的資訊，或依據定子間距離有關於電流的相位的資 訊。 如第1圖或第4圖所示地，馬達驅動裝置40是藉由 來自上級控制器5 0的指令値被控制，一直達到如上級控 制器5 〇的指令値的位置爲止，依據來自位置檢測裝置3 0 的資訊，將電流供應於定子1 〇的線圈11。 上級控制器 50 是具有 CPU(Central Processing Unit) 或 RAM(Random Access Memory)或 R〇M(Read Only Memory)等，將有關於位置指令的資訊或是有關於速度指 -13- 201126877 令的資訊，依照事先設定的作業的順序，於各馬達驅動裝 置40，40B，4〇C輸出指令値。又，上級控制器50是依據 定子1 0，1 OB，10C間的定子間距離，例如如第4圖所示 地，相鄰接的定子1 〇，1 〇B的相同種類的極彼此間的最小 距離D 1或相鄰接的定子1 〇，1 0B的極彼此間的最小距離 D2算出經各馬達驅動裝置40，40B，40C供應於線圈1 1 的電流的相位。又，控制各馬達驅動裝置40，40B，40C 之際，附加相位差的資訊，將有關於位置指令的資訊或有 關於速度指令的資訊輸出至各各馬達驅動裝置40，40B， 40C。如此地，上級控制器50是作爲電流控制手段的一例 子，依據定子間距離D 1，D2來算出供應於線圈1 1的電 流的相位。 又，線型馬達1是作爲活動元件或定子之一方，在與 N極及S極的磁極交互地排列的一軸線方向正交的方向的 兩端面起磁有N極及S極的磁極的複數個永久磁鐵，具有 朝軸線方向排列的場磁磁鐵，而作爲活動元件或定子的另 一方，於場磁磁鐵經由間隙具有相對的複數線圈的平坦式 線型馬達的一例。 接著，依據第4圖詳述定子10，10B的排列關係等。 如第4圖所示地，定子10，10B的凸極12是以線圈 節距Cp的1周期的長度，依凸極12a，12b，12c的順序 被排列。定子1〇，10B的周期構造的1周期的長度的一例 的線圈節距Cp，是UVW相中相同相位的凸極彼此間的最 小距離。例如，U相用的凸極12 a與下一 U相用的凸極 -14- 201126877 12a之距離。又，在第4圖中，以凸極12的中心部分爲基 準來描繪距離。在此，定子10，10B或活動元件20的距 離或長度的計測方法，是連結未考慮凸極1 2或永久磁鐵 22的極的種類的周期構造的相同相位之處加以計測也可 以。例如，除了凸極1 2的中心以外，連結凸極1 2的一方 側的角的距離或長度也可以。 相鄰接的定子1 〇，1 0B的相同種類的極彼此間的最小 距離D 1的一例子是連結在定子1 〇中最接近定子1 〇B側的 U相凸極12a，及在定子10B中最接近定子10側的U相 凸極12a的距離。如此地，距離D1爲活動元件20的長度 Lmv以下，則使活動元件20可能橫跨於定子10與定子 10B的狀態，定子10，10B的極的任一極與活動元件20 的極的任一極爲經常地成爲相對的狀態。又，定子10， 10B的極的一組的UVW相的極12a，12b，12c，及活動元 件2 0的任一極經常地成爲相對的狀態。如此地，最小距 離D1與長度Lmv之關係，相鄰接的定子1〇 , 10B的定子 間距離D1爲活動兀件20的長度Lmv以下的一例子。 又，如第4圖所示地，相鄰接的定子1 〇，1 〇 b的極彼 此間的最小距離D2的一例子是連結在定子〗〇中最接近定 子10B側的W相凸極12c，及在定子10B中最接近定子 1 〇側的U相的凸極1 2 a的距離。此距離D 2是活動元件2 0 的長度Lmv以下。在此，如第4圖所示地，活動元件20 的長度Lmv是連結活動元件20的相對運動方向的兩端的 永久磁鐵22彼此間的距離。亦即，活動元件20的極彼此 -15- 201126877 間的最大距離的一例子。 如此地，若距離D2爲活動元件20的長度Lmv以 下，則活動元件20可能爲橫跨定子1 〇與定子1 0B的狀態 下，定子10，10B的極的任一極，及活動元件20的極的 任一極經常成爲相對的狀態。如此地，最小距離D2與長 度Lmv之關係爲相鄰接的定子1〇，10B的定子間距離D2 在活動元件20的長度Lmv以下的一例子。 接著，針對於定子10的線圈11，及定子10B的線圏 1 1，及所供應的電流的相位加以說明。 如第4圖所示地，鄰接的定子1 〇，1 0B之間的距離 D1，及線圈節距Cp的自然數倍的相差的距離λ是 A=Dl—CpX 自然數(λ<Ορ) · · . (1) 。這時候，流在定子1 〇的線圈1 1的電流，及流在定子 1 ο Β的線圈1 1的電流的相位差（/)是成爲 φ = 2π · λ/Cp . . · (2) 。若流在定子10的線圈1 1的電流的波形作爲COS(6J t)， 則流在定子1 〇B的線圈1 1的電流波形是成爲c 〇 s (ω t + 。 又，如第8圖所示地，使用鄰接的定子1 0，1 〇B間的 距離D2時，將U相的極12a與W相的極12c之距離，亦 即，將線圈節距Cp的2/3施加於距離D2就可以。距離 -16- 201126877 D1與距離D2之關係式是成爲 D 1 =D 2 + 2/3 · C p ...(3) 〇 又，對於u相，V相，W相的電流，設置相位差4。 又，鄰接的定子10，10B間的距離D1是作爲分散配置線 型馬達的構造的設計値被輸入於上級控制器50。 接著，針對於構成位置檢測裝置3 0的磁性感測器3 1 依據圖式加以說明。 第6圖是表示構成第1圖的位置檢測裝置的兩組的全 橋接構造的磁性感測器的圖式[圖中（A)是表示磁性感測器 的強磁性薄膜金屬的形狀的俯視圖，圖中（B)是等値電路 圖]。 位置檢測裝置30的磁性感測器31是具有：矽（Si)或 玻璃基板，及以形成於其上面的鎳（Ni)，鐵（Fe)等的強磁 性金屬作爲主成分的合金的強磁性薄膜金屬所構成的磁性 電阻兀件。磁性感測器是被稱爲爲了在特定的磁場方向變 更電阻値的異性磁性電阻元件（A M R: A n i s 〇 t r 〇 p i c - M a g n e t r 〇 -Resistance)感測器。 如第6圖所示地，位置檢測裝置3 0的磁性感測器， 是爲了知悉運動方向，將兩組的全橋接構成的元件，互相 地傾斜形成於一個基板上。如第7圖所示地，藉由兩 組的全橋接電路所得到的輸出VoutA與VoutB，是成爲互 相地具有90°的相位差的餘弦波及正弦波。磁鐵22a，22b -17- 201126877 朝相對運動方向交互地排列之故，因而位置檢測裝置30 的輸出成爲餘弦波及正弦波。如此地，位置檢測裝置30 是依據活動元件20的驅動用的永久磁鐵22的周期構造， 將藉由相對運動周期性地產生的磁場的方向變化，輸出作 爲具有90°的相位差的正弦波狀信號及餘弦波狀信號。 磁性感測器的輪出信號是被取入於位置檢測電路32， 而在90°相位不相同的正弦波狀信號及餘波狀信號施加數 位性的內插處理而被變換成高分解能的相位角資料。 又，位置檢測電路3 2是從此相位角資料生成A相編 碼脈衝信號（對應於正弦波狀信號）及B相編碼脈衝信號（對 應於餘弦波狀信號），一周期地生成一次的Z相脈衝信 號。此些A相編碼脈衝信號。B相編碼脈衝信號及Z相脈 衝信號的位置信號，被輸入於位置資訊切換器3 5。如第5 圖所示地，馬達驅動裝置40是依據此些A相編碼脈衝信 號，B相編碼脈衝信號及Z相脈衝信號的位置信號，來控 制電力變換器42。 接著，定子1 〇，10B的間隔爲將線圈節距Cp的自然 數倍的情形加以說明。第8圖表示定子10，10B及活動元 件20的極的周期構造的模式圖。 如第8圖所示地，此距離D1成爲線圈節距Cp的自然 數倍的方式，定子1 〇，1 0B採取彼此間的間隔，隔著排列 有定子10，10B。又，以另外方面觀看，定子10的周期 構造的相位與定子1 0B的周期構造的相位爲互相一致。亦 即，將定子1 〇的UVW相的周期構造，如第4圖中以虛線 -18- 201126877 所示地’朝定子1 〇B側假想地延長，使得定子1 OB的周期 構造重疊於此延長上的方式，配置有定子10。 又，將定子10的周期構造的相位與定子10B的周期 構造的相位互相地一致的情形予以換言之，在從定子1〇 —直到定子1 0B爲止連續，而具有線圈1 1或凸極1 2的周 期構造所連續的一定子中，相當於省略距離D2的部分的 線圈1 1或凸極12。但是，除掉距離D2的兩端部分的線 圈Π或凸極12。又，第8圖的情形，距離D1是線圈節 距Cp的2以上的自然數倍。又，假設沒有定子10的定子 1 〇側的端的V，W相的突極1 2b，1 2 c，而U相的凸極1 2 a 最接近定子1 0側的情形，則距離D1是線圈節距Cp的1 以上的自然數倍。 如此地若配置定子10，10B，亦即，成爲λ =〇的方 式，若配置定子10，1 0Β，則上級控制器50是同相的電 流流在馬達驅動裝置4 0，4 0 Β的方式，輸出指令値。 接著’針對於活動元件20從定子10通過定子10Β而 停止在定子10C的類型依據第9圖及第10圖加以說明。 首先如第9圖所示地，上級控制器5 0爲輸出定子 10，10Β，10C的馬達驅動裝置4〇輸出指令値。這時候’ 上級控制器5 0是依據定子1 〇，1 0Β間的距離，將具相位 差0的電流供應於定子1 〇的線圈與定子1 〇Β的線圈’而 依據定子1 0Β，1 0C間的距離，俾將供應具相位差0的電 流所用的指令値輸出至定子1 〇的線圈與定子1 〇Β的線 圈。如此，從定子1 0的位置資訊切換器3 5傳送信號之 -19- 201126877 故’因而定子10的馬達驅動裝置40爲將電流供應至定子 10。 由表示於第10(A)圖的狀態，成爲表示於第ι〇(Β)圖 的狀態，則定子1 0B的位置檢測裝置3 0L開始輸出信號， 而位置資訊切換器35將此信號輸出至馬達驅動裝置 4 0B。活動元件20是得到來自定子1〇的推進力，與定子 10B的推進力，惟上級控制器50以依據定子1〇，10B間 的距離的相位差使得馬達驅動裝置40，40B可供應電流的 方式，來控制馬達驅動裝置40，40B。 接著，成爲表示於第10(C)圖的狀態，則定子10B的 位置檢測裝置30R開始輸出信號，使得位置資訊切換器 35將輸出信號切換至此信號。在此，定子1〇上的原點是 如表示於第10(B)圖的狀態的位置檢測裝置30L，或是如 表示於第10(C)圖的狀態的位置檢測裝置30R都可以。由 此些原點，在途中修正定子20的位置也可以，惟在下一 定子1 0 C上，做最終地修正位置也可以。 接著，成爲表示於第10(D)圖的狀態，則定子10C的 位置檢測裝置30L開始輸出信號，而位置資訊切換器35 將此信號輸出至馬達驅動裝置40C。活動元件20是得到 來自定子10B的推進力，與定子i〇c的推進力，惟上級控 制器5 0以依據定子1 〇B，1 0C間的距離的相位差使得馬達 驅動裝置40B，40C，可供應電流的方式，來控制馬達驅 動裝置40B，40C 〇 接著，經由第10(D)圖的狀態，達到如第10(E)圖所示 -20- 201126877 的目標位置。 依照本實施形態，屬於定子1 〇，1 0B，1 0C與活動元 件20互相地相對運動的線型馬達1，其特徵爲：定子與活 動元件是分別具有互相磁性地作用的複數種類的極（〗2 a， 12b，12c)(22a，22b)，及複數種類的極依種類的順序朝著 相對運動的方向周期性地排列的周期構造，定子是具備朝 相對運動的方向隔著排列複數’相鄰接的定子的定子間距 離Dl，D2，爲活動元件的長度Lmv以下，定子之極爲藉 由線圈1 1所構成，依據相鄰接的定子的定子間距離D 1 ’ D2，來控制供應於線圈的電流的電流控制手段，藉此，可 提供一種活動元件從定子移動至鄰接的定子之際，在活動 元件的推進力不會產生損失的方式，依據電流控制手段， 來控制供應於線圈的電流可控制速度的適用定子的分散配 置的分散配置線型馬達及分散配置線型馬達的控制方法。 又，本實施形態的線型馬達1，是定子1 〇，1 0B間的 距離爲定子10的周期構造的相位與定子10B的周期構造 的相位互相地一致的方式，又，即使距離D 1不會成爲線 圈節距Cp的自然數倍時，定子的極與活動元件的極可作 成在推進力不會產生損失之故，因而會增加定子10’ 10B 的配置的設計的自由度。 又，本實施形態的線型馬達1是相鄰接的定子的定子 間距離Dl，D2爲活動元件的長度Lmv以下’而在活動元 件20橫跨定子間的狀態下，可作成不會干擾來自各定子 的推進力之故，因而活動元件20是可順利地移動。尤其 -21 - 201126877 是’定子間距離爲相鄰接的定子的極彼此間的最小距離 D1’D2’而活動元件20的長度爲活動元件的極彼此間的 最大距離Lmv時，則定子10，10B的極的任一極，及活 動元件2 0的極的任一極，成爲經常地相對的狀態。 又’上述控制器50爲作爲電流控制手段，依據定子 間距離D 1 ’ D2來算出供應於線圈1 1的電流的相位時， 則在活動元件2 0的推進力不會產生損失的方式，來控制 供應於線圈1 1的電流，而可控制速度。 又’活動元件20的極爲藉由驅動用的永久磁鐵22所 構成’又具備設於線圏1 1側的定子1 0，且檢測出驅動用 的永久磁鐵22而用以算出位置的位置檢測裝置30時，則 藉由位置檢測裝置3 0，就可計測變更流在線圈1 1的電流 的相位時的定時。 又，位置檢測裝置3 0檢測出排列於活動元件20的永 久磁鐵22，當兩個位置檢測裝置30以活動元件20的長度 以下配置於相對運動方向，可決定各定子10，10B，10C 等的基準位置，而且任一位置檢測裝置3 0經常地可檢測 出活動元件20。因此，定子10，10B，10C等別地，成爲 不需要原點用的標誌與原點檢測用的感測器，藉由更簡便 構成正確地可控制位置。如此地減少原點用的標誌與原點 檢測用的感測器部分的零件數，又，可省略設置此些的費 時。又，因應於活動元件2 0的狀況就可決定原點’對於 指令値有誤差時加以修正之故，因而可實現高精度的搬運 系統。 -22- 40， 201126877 又，定子10，10B，10C別地配置馬達驅動裝置 40B，40C，分別獨立地可移動定子1〇，10B，10C之 因而可形成移動的自由度高的搬運系統。可實現各種 類型，對應於作業的順序，柔軟地可控制活動元件20 又，依據活動元件20所具有的極的周期構造， 由相對運動周期性變化產生的磁場方向，輸出作爲具有 的相位差的正弦波狀信號及餘弦波狀信號，依據此些 波狀信號及餘弦波狀信號，藉由檢測出活動元件20 置，成爲不需要設置於各定子1〇，10B，10C或活動 20的線性標度，可將定子1〇，10B，10C被分散配置 型馬達作成更簡便的構成。又，爲了正確地進行控制 而必須高精度地線性標度，惟可省略設置線性標度 時。 又，於定子1 〇側設有位置檢測裝置3 0，而在活 件20不必設置編碼電纜52，不會有圍住編碼電纜52 是不會有編碼電纜5 2彼此間的情形之故，因而在活 件2 0爲複數的搬運系統中，特別有效。又，於活動 2 〇設有驅動用的永久磁鐵2 2，而活動元件2 0不必具 力電纜之故，因而完全地可作成無電纜的活動元件20 動元件2 0爲複數的搬運系統特別有效。 (第2實施形態） 接著，針對於本發明的第2實施形態的分散配置 馬達的驅動系統加以說明。首先，針對於第2實施形 故， 移動 〇 將藉 90。 正弦 的位 元件 的線 位置 的費 動元 ，或 動元 元件 有動 ，活 線型 態的 -23- 201126877 分散配置線型馬達的驅動系統的槪略構成，使用圖式加以 說明。又在與上述第1實施形態相同或對應的部分，使用 相同符號，而僅說明不相同的構成及作用。其他的實施形 態及變形例也作成同樣。 第1 1圖是模式地表示本發明的第2實施形態的分散 配置線型馬達的定子及活動元件的一例子的立體圖。第12 圖是表示第Π圖的定子的極的周圍構造的模式圖。 如第1 1圖所示地，與第1實施形態的線型馬達不相 同，於定子排列著驅動用的永久磁鐵，而於活動元件設有 3相用的線圈或位置檢測裝置等。 如第1 2圖所示地，分散配置線型馬達的驅動系統是 具備：搬運零件或工件等的分散配置線型馬達2，及控制 分散配置線型馬達2的複數個馬達驅動裝置40，40B，及 控制複數個馬達驅動裝置40，40B的上級控制器50。 分散配置線型馬達2是具有利用磁性地作用互相地相 對運動的複數定子60，60B及活動元件70等。在分散配 置線型馬達2中，複數定子60，6 0B朝著搬運方向隔著所 定間隔被排列。 如第12圖所示地，與第1實施形態不相同，活動元 件70的線圈71L，71R是被二分成受到馬達驅動裝置4〇 的控制的線圏7 1 L，及受到馬達驅動裝置40B的控制的線 圈71R。亦即，在包含與定子60相對的線圈71L的部分 的領域，及包含與定子6 0B相對的線圈71R的部分的領 域，有線圈7 1 L，7 1 R，以U VW相作爲一組被分成兩半。 -24- 201126877 又，與第1實施形態不相同，活動元件70具有位置 檢測裝置3 0(3 0L，30R)。接著，活動元件70與馬達驅動 裝置40，4 0B藉由動力電纜被連接。活動元件70的位置 檢測裝置30L，30R與位置資訊切換器（未圖示）藉由編碼 電纜被連接，而位置資訊切換器與馬達驅動裝置40, 40B 藉由編碼電纜被連接。各個馬達驅動裝置40，40B與上級 控制器5 0藉由控制線路被連接。 又，如第1 1圖或第1 2圖所示地，具有磁性感測器的 位置檢測裝置3〇L，30R，是被排列於位在活動元件70的 長度方向的兩端的凸極72外側。又，在相對於活動元件 70的定子60的一側設置有面對位置檢測裝置30L，3 0R 的磁性感測器。位置檢測裝置3 0L，3 OR的設置位置是隔 著活動元件70的長度方向被設置，在不容易受到線圈 7 1 L，7 1 R的影響的場所就可以。 接著，針對於定子60’ 60B或活動元件70詳細地說 明。 首先，如第11圖所示地，定子60，60B是分別具有 基座61’及設於基座61上面的永久磁鐵62。如第11圖 或第1 2圖所示地，永久磁鐵6 2是具有：相對於活動元件 70的一側的極爲N極的N極磁鐵62a，及S極的S極磁 鐵62b，對活動元件7〇磁性地進行作用。此些n極，S極 爲藉由永久磁鐵6 2產生於活動元件7 0側的極的一例。 又，依N極’ S極的順序，N極磁鐵62a與S極62b交互 地形成有朝著定子60 ’ 60B與活動元件70的相對運動的 -25- 201126877 方向同期性地排列的周期構造。亦即，定子60，60B是在 相對運動的方向的一例的定子60的長度方向分別具有n 極，S極的周期構造。 接著，如第11圖或第12圖所示地，活動元件70是 具有供應3相電流的線圈7 1 L，70R，及捲繞著線圈7 1 L， 7 0R的凸極72。線圈71L，7 0R是具有U相用的線圏 71a，V相用的線圈71b，及W相用的線圈71c的三種 類。凸極72是對應於線圈71a，71b，71c而具有U相用 的凸極72a，及V相用的凸極7 2b，W相用的凸極72c的 三種類。此些線圈71a，71b，71c及凸極72a，72b，72c 爲依ϋ相’ V相，W相的順序，形成有周期性地排列於定 子60A1，60A2與活動元件70A的相對運動的方向的周期 構造。 又’如第12圖所示地，線圈71L，70R是被二分成由 馬達驅動裝置40供應有電流的位置檢測裝置30L(圖中左 邊）側的線圈71a，71b，71c，及由馬達驅動裝置40B供應 有電流的位置檢測裝置3 0R(圖中右邊）側的線圈7 1 a， 71b，71c ° 因應於流在活動元件7 0的各線圈7 1 a，7 1 b，7 1 c的3 相交流的電流方向或強度發生著移動磁場，磁性地作用著 對應於各線圈71a，71b，71c的凸極72，及N極磁鐵62a 及S極磁鐵62b，而在定子60，60B的長度方向產生定子 60，60B與活動元件70的相對運動。亦即，定子60，60B 與活動元件7 0是互相地進行磁性作用，活動元件7 0是在 -26- 201126877 定子60，60B的長度方向進行相對運動。 例如，活動元件70相對運動定子60上所移動之期 間，馬達驅動裝置4 0，4 0 B是供應同相位的電流。接著， 如第1 2圖所示地，位於活動元件70的進行方向的前方的 位置檢測裝置3 0R，檢測出定子6 0 B，依據來自位置檢測 裝置3 OR的資訊，上級控制器5 0爲變更流在馬達驅動裝 置40，40B的電流的相位。上級控制器50是依據定子 60，60B間的距離，亦即，如第 1 2圖所示地，依據相鄰 接的定子60，60B的定子間距離Dl，D2進行算出供應於 馬達驅動裝置40，40B的線圈71 L，70R的電流的相位 差。又，上級控制器5 0是控制各馬達驅動裝置4 0，4 0 B 之際，附加相位差的資訊，於各馬達驅動裝置40，40B輸 出有關於位置指令的資訊或是有關於速度指令的資訊。如 此地，上級控制器5 0是作爲電流控制手段的一例，依據 定子間距離D1，D2來算出供應於線圈71 L，70R的電流 相位。又，馬達驅動裝置4 0，4 0 B是由上級控制器5 0得 到相位差的資訊’而功能作爲依據定子間距離D 1，D 2來 控制供應於線圈7 1 L ’ 70R的電流的電流控制手段的一 例。 接著，依據第1 2圖詳述定子60，6〇B的排列關係 等。 如第12圖所示地，定子60的永久磁鐵62是以磁鐵 節距Μ p的1周期的長度，依N極磁鐵6 2 a，S極磁鐵6 2 b 的順序被交互地排列。定子6 0的周期構造的1周期的長 -27- 201126877 度的一例的磁鐵節距Mp，是N極磁鐵62a，S極磁鐵62b 中相同極彼此間的最小距離。例如，N磁鐵62a與下一 N 極磁鐵62a之距離。 ' 相鄰接的定子60，60B的相同種類的極彼此間的最小 距離D1的一例子是連結在定子60中最接近定子60側的 N極磁鐵62a，及在定子60B中最接近定子6 0B側的N極 磁鐵62a的距離。如此地，距離D1爲活動元件70的長度 Lmv以下，活動元件70爲可能橫跨定子60與定子60B的 狀態而定子60，6 0B的極的任一極，與活動元件70的極 的任一極經常地成爲相對地狀態。如此地，最小距離D 1 與長度Lmv之關係，相鄰接的定子60，60B的定子間距 離D2在活動元件20的長度Lmv以下的一例子。 又，如第12圖所示地，相鄰接的定子60，60B的極 彼此間的最小距離D2的一例子是連結在定子60中最接近 定子60側的S極磁鐵62b，及在定子60B中最接近定子 60側的N極磁鐵62a的距離。此距離D2是活動元件70 的長度Lmv以下。在此，如第12圖所示地，活動元件70 的長度Lmv是連結活動元件70的相對運動方向的兩端的 各個凸極72彼此間的距離。亦即，活動元件70的極彼此 間的最大距離的一例子。 如此地，若距離D2爲活動元件70的長度Lmv以 下，則活動元件7 0可能爲橫跨定子6 0與定子6 0 B的狀態 下，定子60，60B的極的任一極，及活動元件70的極的 任一極經常成爲相對的狀態。如此地，最小距離D2與長 -28 - 201126877 度Lmv之關係爲相鄰接的定子60，60B的定子間距離D2 在活動元件70的長度Linv以下的一例子。 在此，流在被分割成兩個領域的活動元件7 0的線圈 7 1 L，7 0 R的電流的相位差0是 λ =D 1 —Mp X 自然數（λ <Μρ) · · (4) 。這時候，在第1 2圖中，流在位置檢測裝置30L側的 UVW相的線圈7 1 L的電流，及流在位置檢測裝置3 0R側 的UVW相的線圈7 1 R的電流的相位差0是成爲 φ = 2 π · λ /Μ. ρ . · . (5) ο 又如第12圖所示，使用鄰接的定子60，60Β間的距 離D2時，在距離D2添加Ν極磁鐵62a與S極磁鐵62b 之距離，亦即，添加磁鐵節距Μ ρ的1 / 2就可以。距離d 1 與D2之關係式是成爲 D 1 =D 2 + 1/2 . Mp . · . (6) 又，距離D 1成爲磁鐵節距Mp的自然數倍的方式， 採用定子60，60B彼此間的間隔，定子60，60B隔著排列 時，或是，以其他方法觀看時，在定子6 0的周期構造的 相位與定子6 0 B的周期構造的相位互相地一致的情形，馬 -29- 201126877 達驅動裝置40，40B是即使活動元件70橫跨定子60 6 0 B的情形，供應同相位的電流就可以。 互 件 著 朝 距 之 的 制 定 據 適 馬 62 檢 置 動 跨 、 刖 就 位 依照本實施形態屬於定子6 0，6 0 B與活動元件7 0 相地相對運動的線型馬達2，其特徵爲：定子與活動元 是分別具有互相磁性地作用的複數種類的極（62a 62b)(72a，72b，72c)，及複數種類的極依種類的順序朝 相對運動的方向周期性地排列的周期構造，定子是具備 相對運動的方向隔著排列複數，相鄰接的定子的定子間 離D1，D2，爲活動元件的長度Lmv以下，活動元件 極，爲藉由線圈71L，70R所構成，依據相鄰接的定子 定子間距離D1，D2來控制供應於線圈的電流的電流控 手段，藉此，可提供一種活動元件從定子移動至鄰接的 子之際，在活動元件的推進力不會產生損失的方式，依 電流控制手段，來控制供應於線圈的電流可控制速度的 用定子的分散配置的分散配置線型馬達及分散配置線型 達的控制方法。 又，定子60，60B的極爲藉由驅動用的永久磁鐵 所構成，具備設於線圈7 1 L，70R側的活動元件70，且 測驅動用的永久磁鐵62而用以算出位置的位置檢測裝 30L’ 30R時’活動元件70在定子60上時，則馬達驅 裝置40，40B是流著同相位的電流，惟活動元件7〇橫 定子60，60B時，例如位於活動元件70的進行方向的 方的位置檢測裝置3 0R，檢測出橫跨於定子60，60B , 可計測變更由馬達驅動裝置4 0，4 0 R所供應的電流的相 -30- 201126877 的定時。 又，在第〗及第2實施形態’又具備並不是測定定子 間的距離，依據位置檢測裝置3 0的資訊’算出定子間距 離D 1，D 2的定子間距離算出手段。例如，依據來自位置 檢測裝置3 0的資訊’上級控制器5 0算出活動元件2 0，7 0 的速度，及活動元件20’ 70的進行方向前頭部通過定子 間的通過時間，而由活動元件20 ’ 70的速度與通過時 間，算出定子間的距離。 又，代替上級控制器50，馬達驅動裝置40，40B， 4 0 C算出相位或算出定子間距離也可以。這時候，馬達驅 動裝置40，40B，40C具有CPU等，算出定子間的距離， 或是藉由定子間的距離，算出供應於線圈的電流的相位。 又，本發明是並不被限定於上述各實施形態者。上述 各實施形態是例示，具有與本發明的申請專利範圍所述的 技術上思想實質上相同的構成，發揮同樣的作用效果者， 不管任何者都被包括在本發明的技術性範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明的第1實施形態的分散配置線型 馬達的驅動系統的槪略構成的一例子的方塊圖。 第2圖是模式地表示第1圖的分散配置線型馬達的定 子及活動元件的一例子的立體圖。 第3圖是表示第！圖的定子的排列的一例子的俯視 圖。 -31 - 201126877 第4圖是詳細地表示在第1圖的分散配置線型馬達的 驅動系統中定子間的模式圖。 第5圖是表示第1圖的馬達控制裝置的構成的一例子 的方塊圖。 第6圖是表示在第5圖的磁性感測器中，二組全橋接 構成的磁性感測器的圖式[圖中（A)是表示磁性感測器的強 磁性薄膜金屬的形狀的俯視圖，圖中（B)是等値電路圖]。 第7圖是表示從第5圖的磁性感測器所輸出的正弦波 狀信號及餘弦波狀信號的圖表。 第8圖是表示第1圖的定子及活動元件的極的周期構 造的模式圖。 第9圖是表示在第1圖的方塊圖中，信號的流動的模 式圖。 第10(A)圖至第10(E)圖是表示第1圖的位置資訊切換 器的動作的類型的一例子的模式圖。 第11圖是模式地表示本發明的第2實施形態的分散 配置線型馬達的定子及活動元件的一例子的立體圖。 第12圖是表示第11圖的定子的極的周期構造的模式 圖。 【主要元件符號說明】 1，2 :分散配置線型馬達 10，1 OB，10C，60，60B ：定子 11， 71L ， 70R :線圈 -32- 201126877 20，70:活動元件 2 2，6 2 :永久磁鐵 30，30L，30R :位置檢測裝置 40，40B，40C:馬達控制裝置 5 0 :上級控制器 -33-

Claims (1)

1. 201126877 七、申請專利範圍： 1. 一種分散配置線型馬達，屬於定子與活動元件互相 地相對運動的線型馬達，其特徵爲： 上述定子與上述活動元件是分別具有互相磁性地作用 的複數種類的極；及上述複數種類的極依上述種類的順序 朝著上述相對運動的方向周期性地排列的周期構造， 上述定子是在上述相對運動的方向上做複數間隔排 列， 相鄰接的上述定子的定子間距離，爲上述活動元件的 長度以下， 上述定子之極或上述活動元件之極，爲藉由線圈所構 成， 依據上述定子間距離來控制供應於上述線圈的電流的 電流控制手段。 2. 如申請專利範圍第1項所述的分散配置線型馬達， 其中， 上述電流控制手段爲依據上述定子間距離進行算出供 應於上述線圈的電流的相位。 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的分散配置線 型馬達，其中， 上述定子間距離爲相鄰接的上述定子的極彼此間的最 小距離， 上述活動元件的長度爲上述活動元件的極彼此間的最 大距離。 -34- 201126877 4.如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的分 散配置線型馬達，其中， 上述定子之極及上述活動元件之極的任一方’爲藉由 驅動用的永久磁鐵所構成， 又具備設於上述線圈側的上述定子或上述活動元件， 且檢測出上述驅動用的永久磁鐵而用以算出位置的位置檢 測裝置。 5 .如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的分 散配置線型馬達，其中， 又具備依據前述位置檢測裝置的資訊，進行算出上述 定子間距離的定子間距離算出手段。 6. —種分散配置線型馬達的控制方法， 在定子與活動元件互相地相對運動的線型馬達中， 上述定子與上述活動元件是分別具有互相磁性地作用 的複數種類的極，及上述複數種類的極依上述種類的順序 朝著上述相對運動的方向周期性地排列的周期構造， 上述定子是在上述相對運動的方向上做複數間隔排 列， 相鄰接的上述定子的定子間距離，爲上述活動元件的 長度以下， 上述定子之極或上述活動元件之極，爲藉由線圈所構 成的分散配置線型馬達，其特徵爲： 依據上述定子間距離來控制供應於上述線圈的電流。 -35-