JPH09121589A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速且つ高精度の位置決め制御を行なうこと
ができるリニアモータを提供する。 【解決手段】 固定子側に配列された界磁マグネット８
と、この界磁マグネットと磁気空隙を介して移動可能に
設けられた電機子コイル14A,14B,14Cを有する移動体６
とを具備する可動コイル型リニアモータであって、前記
移動体に設けた位置読出し部22からの信号に基づいて前
記移動体の位置を認識するエンコーダ部24と、前記界磁
マグネットの磁極を検出するための磁極検出部18と、前
記エンコーダ部からの位置信号と位置指令信号とに基づ
いて制御信号を求める制御部26と、この制御部の制御信
号と前記磁極検出部からの磁極検出信号に基づいて前記
電機子コイルに供給する駆動電流を形成する駆動部44
と、前記制御信号或いは前記磁極検出信号から可動コイ
ル型リニアモータの固有振動周波数と実質的に同一の周
波数帯域の信号成分を減衰させる帯域減衰フィルタ部42
とを備えるように構成する。これにより、帯域減衰フィ
ルタ部にて固有振動周波数と同一周波数成分の信号を減
衰させ、移動体の共振を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータに係
り、特に、高速、且つ高精度の位置決めが可能なリニア
モータの駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ロボットやＸ−Ｙ等多軸ステー
ジ等においては、物体を高速で移動させて、且つ精度良
く位置決めする必要から、例えばリニアモータが使用さ
れている。このリニアモータには、固定子に多数の電機
子コイルを配設し、可動子に界磁磁石を搭載した可動磁
石型と、逆に固定子に多数のマグネットを配設し、可動
子に電機子コイルを搭載した可動コイル型が知られてい
る。そして、可動コイル型のリニアモータは、移動体の
剛性不足等により低周波数で固有振動を発生させるため
に位置決め精度上、少し劣る場合があるが、反面、推力
発生部が軽量であるために、高速化に適しており、各種
の分野で広く採用されている。また、上記可動コイル型
リニアモータと同様に、可動磁石型のリニアモータにお
いても、例えば、固定子側の電機子コイル部分等におい
て上記固有振動の問題を抱えているが、その実用性によ
って各種の分野で広く採用されている。

【０００３】ここで、図８及び図９に基づいて可動コイ
ル型のリニアモータについて説明する。図８は一般的な
可動コイル型のリニアモータを示す平面図、図９は図８
に示すリニアモータの断面図である。図示するように、
このリニアモータ２は、例えば直線状に数メートル延び
る固定子４と、この固定子４上をその長手方向に沿って
移動する可動子としての移動体６とにより主に構成され
ている。この固定子４は、例えばＳＳ４１やＳＳ４００
等の炭素鋼等により形成されたヨーク５の上側表面に、
Ｎ極とＳ極がその長手方向に沿って順次交互に位置する
ようにして多数の界磁マグネット８が配列されて磁気空
隙３を形成するように構成されている。界磁マグネット
８は単体のものを多極着磁して構成してもよく、あるい
は複数個を貼着してもよい。また、固定子４のヨーク５
の上面の両側には、移動体６を案内する一対の案内レー
ル１０、１０が設けられると共に、固定子４のヨーク５
の一側面にはその長手方向に沿ってエンコーダのスケー
ル１２が形成されており、後述するようにこのスケール
１２の目盛りをカウントすることにより移動体６の位置
を認識できるようになっている。

【０００４】また、移動体６は、その四隅に案内レール
１０上を回転可能なローラ１６を設けて、移動可能に構
成されている。この移動体６の下面中央部には、上記界
磁マグネット８と対向させて複数、例えば３つの電機子
コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが界磁マグネット８の磁
極ピッチＰ（２磁極分の幅）に対して電気角で１２０°
ずつ位置を異ならせてコイル基板（図示省略）上に設置
されており、これに例えば位相制御された３相交流を流
すことにより、発生した磁界と界磁マグネット８からの
磁界との相互作用によりこの移動体６をＡの方向へ移動
させ、且つ所望の位置で停止させるようになっている。
尚、コイル数は、３つに限定されるものではない。

【０００５】各電機子コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの
中央部には、例えば磁極検出手段としてのホール素子１
８（１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ）が各々設けられており、
これらにより界磁マグネット８の磁極を検出するように
なっている。また、この移動体６から延びるアーム２０
の先端には、エンコーダの位置読出し部２２が設けられ
ている。この位置読出し部２２は上記スケール１２に臨
ませて取り付けられており、光学的或いは磁気的にスケ
ール１２の目盛りを読み得るようになっている。光学的
位置読出し部の場合には、発光素子や受光素子が用いら
れ、磁気的位置読出し部の場合には、ホール素子や磁気
抵抗素子が用いられる。

【０００６】図１０は上記リニアモータの駆動回路のブ
ロック構成図を示しており、図中、破線で囲まれた部分
は移動体６を示す。さて、上記したような構成におい
て、位置読出し部２２からはスケール１２の目盛りが常
時読み出された信号が出力されており、また、ホール素
子１８からは磁極検出信号が出力される。上記読み出し
信号は、エンコーダ部２４へ入力されて、ここで信号パ
ルスをカウントする等して移動体６の位置信号が求めら
れる。尚、このエンコーダ部２４の方式としては、イン
クリメンタル方式のもの、アブソリュート方式のものな
どを用いることができる。

【０００７】エンコーダ部２４として求められた位置信
号は、例えばホストコンピュータ（図示せず）等より入
力される位置指令信号と制御部２６にて比較され、両者
の偏差をなくすような制御信号がＤ／Ａ変換器２８を介
して出力される。この制御信号を受けた３相コミュテー
タ部３０は、ホール素子１８からの磁極検出信号も受け
て現在の磁極の状態を認識し、上記した偏差をなくすよ
うな方向へ移動体６を移動させるべく位相制御された３
相交流を出力する。この３相交流は、増幅器３２により
増幅されて駆動信号となって上記移動体６の電機子コイ
ル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃへ供給され、位置信号と位置
指令信号の偏差がゼロになるまで一定方向の推力を発生
して移動体６を走行移動させることになる。すなわち、
走行移動中は位置信号により、常時フィードバックがか
けられ、この値が位置指令信号と同じになるまで移動す
ることになる。

【０００８】図１１に一般的な可動磁石型のリニアモー
タの斜視図を示す。図１１の可動磁石型リニアモータ
２’において、固定子４側には、ベース３７上に設けら
れたコイル基板３５（例えば、絶縁処理されたガラス入
りエポキシ樹脂製基板等）上に多数の電機子コイル１４
が移動体６の走行ストロークの全長にわたって配置され
るとともに、各電機子コイル１４の中心位置にはホール
素子１８が各々設けられている。また、ベース３７の上
面両端にはレール１６，１６が設けられている。また、
ベース３７の一側面には移動体６の移動方向に沿って図
示されないエンコーダのスケール１２が設けられてお
り、このスケール１２の目盛りをカウントすることによ
り移動体６の位置を認識できるようになっている。次
に、移動体６側には、磁気空隙を介して電機子コイル１
４と対向配置される界磁マグネット８が図１１に示す例
では磁極Ｎ，Ｓを合計６極形成してヨーク５に固着され
ている。そして、ヨーク５の４隅の突起部分にはスライ
ダー３３が各々配設され、この４つのスライダー３３で
もって移動体６はレール１６，１６上に案内支持される
とともに、電機子コイル１４（各コイルは界磁マグネッ
ト８の磁極ピッチＰすなわち２磁極分の幅に対して電気
角で１２０゜ずつ位置を異ならせてコイル基板３５上に
設置されるとともに、磁気空隙に位置する任意の電機子
コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに例えば位相制御された
３相交流が通電される）からの発生磁界と界磁マグネッ
ト８からの発生磁界との相互作用によって、移動体６に
推力を発生してＢ方向へ移動可能に構成されている。ま
た、移動体６から延びるアーム２０には、上記図９と同
様に、エンコーダの位置読出し部２２（図示省略）が設
けられ、この位置読出し部２２は上記スケール１２に臨
ませて取り付けられて光学的あるいは磁気的にスケール
１２の目盛りを読み得るようになっている。

【０００９】図１１の一般的な可動磁石型リニアモータ
２’の駆動回路のブロック構成図は、電機子コイル１４
とホール素子１８とが固定子側に配置される以外は可動
コイル型リニアモータ２の場合（図１０）と同様である
ため、その説明を省略する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、どのような
物体もそうであるが、可動コイル型リニアモータの移動
体もそれ自体の機械的振動数、すなわち固有振動数を有
しているが、この固有振動数が駆動信号などの電気回路
系の制御周波数と大きく異なっている場合には問題は生
じないが、両周波数が比較的近似していたり、或いは同
一になっている場合には、発振等が生じて位置決め精度
が劣化するという問題があった。すなわち、上述のよう
に移動体６の位置制御は、スケールの位置読出し部２２
からの読み出し信号を基にしてフィードバックをかけ
て、この値とホストコンピュータ等からの位置指令信号
との偏差がゼロになるように行なわれているが、移動体
の固有振動数が制御系の信号周波数に近いと、移動体の
停止時の時に例えば振動によりフィードバックが不安定
になり、発振が生じてしまい、位置決め精度が劣化して
しまう。また、可動磁石型リニアモータにおいても、移
動体や固定子側の電機子コイル等の固有振動数が制御系
の信号周波数に近いと上記の可動コイル型リニアモータ
と同様に位置決め精度が劣化してしまう。

【００１１】このような問題を解決する対策として、可
動コイル型リニアモータでは電機子コイルを取り付ける
コイル基板を厚くするなどして移動体全体の剛性を大き
くして固有振動数を意図的に高め、これを制御系の周波
数から大きく外すようにすることも考えられるが、この
場合には、移動体全体の重量が大きくなってしまうため
に、軽量で移動速度が速いという可動コイル型のリニア
モータの特徴を押さえ込むことになり、好ましくない。
また、可動磁石型リニアモータにおいても、移動体全体
または電機子コイルを取り付ける固定子等の剛性を大き
くする必要から、小型化や軽量化に対応できない等の問
題がある。

【００１２】本発明の関連技術として、特開平４一３１
７５８９号公報においては、磁石極性検出手段としての
ホール素子に直列にフィルタを接続することにより、Ｐ
ＷＭ駆動周期と同周期の出力信号を除去して出力推力の
低下を防止する点が開示されている。しかしながら、こ
の提案は、励磁コイルへ供給する電流の方向を切り換え
る極性切換制御回路の電流供給タイミングの崩れを防止
することを目的としており、固有振動に起因する問題を
解決するものではない。従って、本発明とは直接的には
関係するものではない。本発明は以上のような問題点に
着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであ
る。本発明の目的は、高速且つ高精度の位置決め制御を
行なうことができるリニアモータを提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、移動体の位
置制御時の発振について鋭意研究した結果、移動体の固
有振動数に同調した帯域減衰フィルタを用いることによ
り、この振動を抑制することができる、という知見を得
ることにより、本発明に至ったものである。すなわち、
本発明の第１の発明では、上記問題点を解決するため
に、固定子側に配列された界磁マグネットと、この界磁
マグネットと磁気空隙を介して移動可能に設けられた電
機子コイルを有する移動体とを具備する可動コイル型リ
ニアモータであって、前記移動体に設けた位置読出し部
からの信号に基づいて前記移動体の位置を認識するエン
コーダ部と、前記界磁マグネットの磁極を検出するため
の磁極検出部と、前記エンコーダ部からの位置信号と位
置指令信号とに基づいて制御信号を求める制御部と、こ
の制御部の制御信号と前記磁極検出部からの磁極検出信
号に基づいて前記電機子コイルに供給する駆動電流を形
成する駆動部と、前記制御信号或いは前記磁極検出信号
から可動コイル型リニアモータの固有振動周波数と実質
的に同一の周波数帯域の信号成分を減衰させる帯域減衰
フィルタ部とを備えるようにリニアモータを構成したも
のである。次に、本発明の第２の発明では、固定子側に
配列された電機子コイルと、この電機子コイルと磁気空
隙を介して移動可能に設けられた界磁マグネットを有す
る移動体とを具備する可動磁石型リニアモータであっ
て、前記移動体に設けた位置読出し部からの信号に基づ
いて前記移動体の位置を認識するエンコーダ部と、前記
界磁マグネットの磁極を検出するための磁極検出部と、
前記エンコーダ部からの位置信号と位置指令信号とに基
づいて制御信号を求める制御部と、この制御部の制御信
号と前記磁極検出部からの磁極検出信号に基づいて前記
電機子コイルに供給する駆動電流を形成する駆動部と、
前記制御信号或いは前記磁極検出信号から可動磁石型リ
ニアモータの固有振動周波数と実質的に同一の周波数帯
域の信号成分を減衰させる帯域減衰フィルタ部とを備え
るようにリニアモータを構成したものである。

【００１４】以上のように構成することにより、エンコ
ーダ部では位置読出し部からの信号に基ずいて移動体の
位置を示す位置信号を出力し、この位置信号は、例えば
ホストコンピュータ等より出力される位置指令信号と制
御部にて比較され、両者の偏差がゼロとなるような制御
信号を出力する。この制御信号は、固有の振動周波数を
ノイズ成分として含んでいる場合があることから、上記
制御信号を本発明の帯域減衰フィルタ部に通過させて、
これに含まれるノイズ成分を減衰除去する。そして、こ
の出力信号を、例えばホール素子よりなる磁極検出部の
バイアス電流として供給する。この磁極検出部では、こ
のバイアス電流の変化と磁極の変化とが相乗的に表われ
た信号を出力信号、すなわち磁極検出信号として出力す
ることになり、この信号に基づいて駆動部は、電機子コ
イルに供給する電流方向、すなわち電流の位相が制御さ
れた駆動電流を出力することになる。

【００１５】従って、制御信号に含まれている固有振動
数のノイズ成分は本発明の帯域減衰フィルタ部により減
衰除去されるので、ノイズ成分が駆動信号に乗ることは
なく、ノイズ成分によって振動が発生しないので、位置
決め精度を向上させることが可能となる。このフィルタ
部を特にアナログフィルタとして構成することにより、
デジタルフィルタとして構成した場合と比較してソフト
ウエアによる計算が不要となるので、その分、迅速な制
御が可能となる。また、帯域減衰フィルタ部の減衰周波
数帯域を可変とすることにより、異なる固有振動数を有
する主として移動体や固定子に配置される電機子コイル
などに対しても対応することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のリニアモータに
適用し得る駆動回路の実施の形態の一例を添付図面に基
づいて詳述する。図１は本発明の可動コイル型リニアモ
ータに適用し得る駆動回路を示すブロック構成図、図２
は図１中の回路の要部を示す図、図３は図１に示す回路
に用いた帯域減衰フィルタ部を示す回路構成図である。
尚、先に説明した従来構造と同一部分については同一符
号を付して説明する。

【００１７】図１中にて破線で囲まれている部分は可動
コイル型リニアモータ２の可動子としての移動体６を示
すものであり、このリニアモータ２は図８に示したもの
と同様に構成されているので、ここではその詳細な説明
は省略する。この移動体６は、当然のこととして図８に
て示したように、移動方向に沿って順に配列された複数
の電機子コイルｌ４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃと、スケール１
２の目盛りを光学的に或いは磁気的に読み取る位置読出
し部２２と、界磁マグネット８の磁極を検出する磁極検
出部としての例えばホール素子１８（１８Ａ，１８Ｂ，
１８Ｃ）を有している。尚、電機子コイル数を４個以上
設ける場合には、電気的に同相となるコイル同士が共通
に接続されるのは勿論である。

【００１８】エンコーダ部２４は、上記位置読出し部２
２から出力された読出信号に基づいて信号パルスをカウ
ントし、移動体６の固定子４上における位置を求めるも
のであり、得られた位置信号を制御部２６へ供給する。
制御部２６は、この回路全体の制御を司るものであり、
例えばマイクロコンピュータ等により構成され、これに
は、制御動作全体を表したプログラムが予め記憶されて
いるＲＯＭ３４や処理途中の情報を書き込んで記憶する
ＲＡＭ３６等が接続されている。

【００１９】この制御部２６には、例えば図示しないホ
ストコンピュータからの位置指令信号が、例えばインタ
フェース３８を介して人力されており、制御部２６はこ
の位置指令信号と上記位置信号との偏差を演算で求め、
両者の偏差がなくなるような動作を取るように制御信号
を出力するようになっている。Ｄ／Ａ変換器４０は、上
記制御信号をデジタル信号からアナログ信号へ変換する
ものであり、このアナログ制御信号を本発明の特徴とす
る帯域減衰フィルタ部４２へ出力するようになってい
る。この帯域減衰フィルタ部４２は、後述するように制
御信号に含まれる移動体６の固有振動数と同じ周波数帯
域の信号、例えば８００Ｈｚ近傍の信号を減衰させるも
のであり、この出力信号は、上記ホール素子１８のバイ
アス電流として供給するようになっている。

【００２０】駆動部４４は、上記ホール素子１８から供
給される磁極検出信号に基づいて電流の切り換えを行な
って、電気角で１２０°ずつ位相のずれたＵ，Ｖ，Ｗ相
の３相の駆動電流を形成する。具体的には、この駆動部
４４は、図２に示すように各ホール素子１８Ａ、１８
Ｈ、１８Ｃからの磁極検出信号に基づいて電流の方向を
切り換えて３相電流を形成する３相コミユテータ部４６
と、この３相電流を増幅して駆動電流を形成する電力増
幅部４８とにより主に構成されている。図１において
は、１つしかホール素子を記載していないが、実際には
図８及び図２にも記載したように３相交流に対応させて
少なくとも３つのホール素子１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃを
有しており、各ホール素子のバイアス側を直列に接続し
てこれに所定の値の入力抵抗５０を介して帯域減衰フィ
ルタ部４２からの制御信号をバイアス電流として流すよ
うになっている。

【００２１】上記帯域減衰フィルタ部４２は、例えば図
３に示すように２つの増幅器５２Ａ、５２Ｂを用いて構
成され、一方の増幅器５２Ａの十人力端子に広域周波数
をカットするローパスフィル夕５４及び可変抵抗Ｒ１を
介して制御信号を入力しており、この増幅器からの出力
信号を一入力端子にフィードバックさせている。また、
この増幅器５２Ａの十人力端子側は、可変コンデンサＣ
１を介して他方の増幅器５２Ｂの十入力端子へ接続さ
れ、この増幅器５２Ｂの出力信号もこの一入力端子へフ
ィードバックされている。また、後者の増幅器５２Ｂの
十人力端子は、可変抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して接地されて
おり、また、両抵抗Ｒ２、Ｒ３の接続点は、可変コンデ
ンサＣ２を介してこの増幅器５２Ｂの出力側に接続され
ており、この構成により、移動体６の固有振動数と略同
じ周波数成分の信号を減衰し得るようになっている。

【００２２】上記増幅器５２Ａ、５２Ｂとしては、例え
ばオペアンプＴＬ０７２が用いられ、各可逆抵抗Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３の値は、それぞれ例えば２２ｋΩ，３．３ｋ
Ω，３．３ｋΩに設定され、また、各可変コンデンサＣ
１、Ｃ２の容量は、それぞれ例えば４．７ｎＦ，０．６
９μＦに設定されており、略８５０Ｈｚの信号を減衰率
略１３ｄＢでトラップするようになっており、その時の
Ｑ値（フィルター性能の目安となる値）は６である。

【００２３】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、移動体６の走行移動に従
って移動体６に設けた位置読出し部２２からはスケール
１２の目盛りを読んだ読出し信号が出力され、この信号
はエンコーダ部２４にてカウントされて移動体６の現在
位置が常時認識されている。エンコーダ部２４にて求め
られた位置信号は、制御部２６へ供給され、ここでホス
トコンピュータ等から入力されてくる位置指令信号と位
置信号との偏差を算出し、この偏差をなくすような方向
へ移動体６を移動させるように制御信号を出力する。

【００２４】この制御信号はデジタル信号であることか
らＤ／Ａ変換器４０にてアナログ信号へ変換された後
に、帯域減衰フィルタ部４２を通って磁極検出部を構成
するホール素子１８のバイアス電流として供給され、こ
の感度を変動させるようになっている。このホール素子
１８においては、移動体６の移動に伴う界磁マグネット
磁界の変動が検出されて磁極検出信号が出力されるが、
この大きさは当然のこととしてバイアス電流、すなわち
制御信号の大きさによっても影響を受け、結果的に、バ
イアス電流の変化と磁極の変化とが相乗的に表れた磁極
検出信号として出力される。

【００２５】この磁極検出信号に基づいて駆動部４４の
３相コミュテ一タ部４６は上記した偏差をなくすような
方向へ移動体６を移動させるように位相制御されたＵ、
Ｖ、Ｗ相の３相電流を形成し、この３相電流は、それぞ
れ電力増幅部４８により電力増幅されて、駆動信号とし
てそれぞれ対応する電機子コイル１４Ａ、１４Ｂ、１４
Ｃへ供給されることになる。そして、各電機子コイルが
発生する磁界と、固定子４の界磁マグネット８からの磁
界との相互作用で移動体６に推力が発生し、所望する位
置まで走行移動する。

【００２６】さて、このような制御動作途中において、
可動コイル型リニアモータ２のサーボ制御の励振帯域周
波数は、通常２００〜３００Ｈｚ程度であり、この周波
数は、移動体６の固有振動数、例えば８５０Ｈｚと非常
に近いことから、移動体６が機械的振動を起こして共振
したりする場合が生じる傾向となる。特に、この共振現
象は、移動体６の停止時に大きく現れるので、位置決め
精度の劣化の原因となる。この共振現象は、ノイズとな
ってエンコーダ部２４にて検出される位置信号に含ま
れ、フィードバックにより駆動信号にも影響を与えるの
で、益々振動が増強する傾向となる。

【００２７】しかしながら、図１の構成を可動コイル型
リニアモ−タ２に適用した本実施例においては、制御部
２６の後段側に制御信号に含まれる固有振動数と略同一
の帯域の信号を減衰させる帯域減衰フィルタ部４２を設
けているので、この信号成分が減衰或いは除去されてし
まい、従って、駆動信号には固有振動数と略同一の周波
数成分がほとんど含まれなくなるので、移動体６が共振
することを防止することができる。すなわち、図２及び
図３に示すようにアナログ化された制御信号は、まず、
ローパスフィルタ５４にて例えば３．４ｋＨｚ以上の高
帯域周波数がカットされた後に、２つの増幅器５２Ａ、
５２Ｂを組み合わせてなるフィルタ部で例えば８５０Ｈ
ｚ近傍の周波数帯域の信号成分が減衰され、この出力制
御信号が、３つ直列に接続されたホール素子１８Ａ、１
８Ｂ、１８Ｃのバイアス電流として供給されることにな
る。

【００２８】従って、各ホール素子の出力信号である磁
極検出信号に含まれる固有振動周波数に対応する信号成
分が抑制されることになり、結果的に、上述のように移
動体６の共振をなくすことができる。従って、従来装置
と比較した場合に、移動体停止時の位置決め精度を大幅
に向上させることが可能となる。

【００２９】次に、可動コイル型リニアモータにおい
て、本発明を適用した場合と従来との比較結果を説明す
る。図４は図３に示す帯域減衰フィルタ部４２の可変抵
抗Ｒ１〜Ｒ３やコンデンサＣ１、Ｃ２の値として前述の
ような値を適用したときの入出力伝達特性を示してお
り、ここでは図１の構成を適用した可動コイル型のリニ
アモータ２における移動体６の固有振動数に対応させて
周波数が略８５０Ｈｚの時に１３ｄＢの減衰率を示すよ
うに設定されている。図５はこのような特性を有する帯
域減衰フィルタ４２部を設けた場合と設けない場合の可
動コイル型リニアモータ２における移動体６の振幅特性
測定結果を示すグラフであり、グラフから明らかなよう
に、帯域減衰フィルタ部４２を設けない従来の可動コイ
ル型リニアモータの場合には８５０Ｈｚ近傍で固有振動
のために大きなピークが生じているが、帯域減衰フィル
タ部４２を設けた本発明の場合には特に周波数８５０Ｈ
ｚを中心に６００Ｈｚ〜１ｋＨｚにおいて、固有振動数
のピーク値は３〜１３ｄＢ減衰されており、移動体６の
振動抑制効果が十分に発揮されていることが判明した。

【００３０】また、本実施例では移動体の固有振動数が
８５０Ｈｚの場合を例にとって説明したが、移動体６の
種類によっては固有振動数も異なる場合があり、８５０
Ｈｚに限定されるものではない。そして、この場合に
は、帯域減衰フィルタ部４２を構成する可変抵抗Ｒ１〜
Ｒ３の抵抗値や可変コンデンサＣ１、Ｃ２の容量値を適
宜調整して時定数を変えることにより、減衰周波数帯域
をその固有振動数と一致させればよい。また、本実施例
では図２に示すように各ホール素子１８Ａ、１８Ｂ、１
８Ｃのバイアス電極を直列に接続してこれに制御信号を
流すようにしたので、帯域減衰フィルタ部４２は１つ設
ければよく、しかもこのフィルタ部４２は主に２つのオ
ペアンプで構成することができるのでコスト高を招来し
なくて済む。

【００３１】更には、帯域減衰フィルタ部４２のフィル
タ機能を制御部２６にてデジタル的にソフトウエアで処
理することも考えられるが、この場合には、制御部２６
の負担が大きくなり過ぎるばかりか、処理時間もかなり
長くなり、迅速な制御を行なえなくなる可能性が生ずる
のに対して、本発明では帯域減衰フィルタ部４２の構成
はアナログフィルタとして構成しているので、処理時間
に遅れを生ずることがなく、制御の迅速性を確保するこ
とができる。尚、上記実施例ではホール素子のバイアス
電極を直列接続としたが、これに限定されず、図６に示
すようにこれらを並列接続としてもよい。この場合に
は、帯域減衰フィルタ部４２から出力した制御信号を３
つに分岐し、各ホール素子１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃのバ
イアス電極に並列に供給すればよい。このように、バイ
アス電極を並列に接続した場合には、各分岐回路に入力
抵抗５０，５０，５０を介在させるようにする。

【００３２】また、本実施例ではホール素子のバイアス
電極側に帯域減衰フィルタ部４２を設けて制御信号に含
まれる固有振動周波数成分を除去するようにしたが、こ
れに限定されず、図７に示すように各ホール素子１８
Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの出力側にそれぞれ帯域減衰フィル
タ部４２を介在させて、磁極検出信号に含まれる固有振
動周波数成分を除去するようにしてもよい。更には、磁
極検出部としてホール素子を用いた場合を例にとって説
明したが、これに限定されず、磁気抵抗効果素子や光学
的検出素子等も用いることができるのは勿論である。

【００３３】次に、従来のリニアモータ用駆動回路（図
１０）を備えた従来の可動磁石型リニアモータ２’（図
１１）において、振動特性を測定したところ、図５の可
動コイル型リニアモータにおける帯域減衰フィルタ部４
２を設けない場合と略同様に、可動磁石型リニアモータ
２’の固定子４側の電機子コイル１４部分で固有振動に
よる周波数８５０Ｈｚ近傍の大きなピークを生じてい
た。そこで、この従来の可動磁石型リニアモータ２’
（図１１）に本発明のリニアモータ用駆動回路（図１）
を接続して、上記と同様に振動特性を評価したところ、
帯域減衰フィルタ部４２によって、周波数８５０Ｈｚ近
傍の大きなピークが減衰されて、固定子４側の電機子コ
イル１４部分の振動抑制効果が十分に発揮されているこ
とが確認された。ここで、帯域減衰フィルタ部４２によ
る減衰率は周波数８５０Ｈｚを中心に６００Ｈｚ〜１ｋ
Ｈｚにおいて、固有振動数のピ−ク値が３〜１３ｄＢ減
衰することが確認された。このように、可動磁石型リニ
アモータ２’においてもその駆動回路に帯域減衰フィル
タ部４２を設けることにより、移動体６にも有効に適用
し得るが主として固定子４側の電機子コイル１４部分の
振動抑制効果が十分に発揮されていることが確認され
た。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のリニアモ
ータによれば次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。帯域減衰フィルタ部を設けて制御信号或いは
磁極検出信号から主として移動体や固定子に配置される
電機子コイルなどの固有振動周波数と同一帯域の信号成
分を減衰させるようにしたので、制御動作中の主として
移動体や固定子に配置される電機子コイルなどの共振を
抑制することができる。従って、精度の高い位置決め動
作を行なうことができる。

【００３５】また、フィルタ部をアナログ構成とするこ
とにより、例えばデジタルフィルタによりソフトウエア
的に同一機能を発揮させる場合と異なり、時間遅れをな
くして高速な制御動作を確保することができる。更に、
フィルタ部の時定数を可変としておくことにより、固有
振動数が種々の異なった可動コイル型および可動磁石型
のリニアモータに対しても対応させて減衰周波数帯域を
更新させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニアモータの駆動回路を示すブロッ
ク構成図である。

【図２】図１中の回路の要部を示す図である。

【図３】図１に示す回路に用いた帯域減衰フィルタ部を
示す回路構成図である。

【図４】帯域減衰フィルタ部の入出力伝達特性を示すグ
ラフである。

【図５】図４に示す特性を有する帯域減蓑フィルタ部を
用いたときと従来との比較結果を示すグラフである。

【図６】本発明のリニアモータの駆動回路の変形例を示
す図である。

【図７】本発明のリニアモータの駆動回路の他の変形例
を示す図である。

【図８】一般的な可動コイル型のリニアモータを示す平
面図である。

【図９】図８に示すリニアモータの断面図である。

【図１０】徒来のリニアモ−タの駆動回路を示すブロッ
ク構成図である。

【図１１】一般的な可動磁石型のリニアモ−タを示す斜
視図である。

【符号の説明】

２，２’ リニアモータ、３ 磁気空隙、４ 固定子、
５ ヨーク、６ 移動体、８ 界磁マグネット、 １２
スケール、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 電機子コ
イル、１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ ホール素子（磁
極検出部）、２２ 位置読出し部、２４ エンコーダ
部、２６ 制御部、４２ 帯域減衰フィルタ部、４４
駆動部、４６ ３相コミュテータ部、４８ 電力増幅
部、５２Ａ，５２Ｂ 増幅器、５４ ローパスフィルタ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子側に配列された界磁マグネット
   と、この界磁マグネットと磁気空隙を介して移動可能に
   設けられた電機子コイルを有する移動体とを具備する可
   動コイル型リニアモータであって、 前記移動体に設けた位置読出し部からの信号に基づいて
   前記移動体の位置を認識するエンコーダ部と、前記界磁
   マグネットの磁極を検出するための磁極検出部と、前記
   エンコーダ部からの位置信号と位置指令信号とに基づい
   て制御信号を求める制御部と、この制御部の制御信号と
   前記磁極検出部からの磁極検出信号に基づいて前記電機
   子コイルに供給する駆動電流を形成する駆動部と、前記
   制御信号或いは前記磁極検出信号から可動コイル型リニ
   アモータの固有振動周波数と実質的に同一の周波数帯域
   の信号成分を減衰させる帯域減衰フィルタ部とを備えた
   ことを特徴とするリニアモータ。
2. 【請求項２】 固定子側に配列された電機子コイルと、
   この電機子コイルと磁気空隙を介して移動可能に設けら
   れた界磁マグネットを有する移動体とを具備する可動磁
   石型リニアモータであって、 前記移動体に設けた位置読出し部からの信号に基づいて
   前記移動体の位置を認識するエンコーダ部と、前記界磁
   マグネットの磁極を検出するための磁極検出部と、前記
   エンコーダ部からの位置信号と位置指令信号とに基づい
   て制御信号を求める制御部と、この制御部の制御信号と
   前記磁極検出部からの磁極検出信号に基づいて前記電機
   子コイルに供給する駆動電流を形成する駆動部と、前記
   制御信号或いは前記磁極検出信号から可動磁石型リニア
   モータの固有振動周波数と実質的に同一の周波数帯域の
   信号成分を減衰させる帯域減衰フィルタ部とを備えたこ
   とを特徴とするリニアモータ。
3. 【請求項３】 前記帯域減衰フィルタ部は、アナログフ
   ィルタであ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。
4. 【請求項４】 前記磁極検出部は、ホール素子よりなる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリ
   ニアモータ。
5. 【請求項５】 前記制御信号を前記ホール素子のバイア
   ス電流として用いることにより前記駆動部に対して影響
   を与えることを特徴とする請求項４記載のリニアモー
   タ。
6. 【請求項６】 前記駆動部は、３相コミュテータ部と電
   力増幅部とよりなることを特徴とする請求項１乃至５の
   いずれかに記載のリニアモータ。
7. 【請求項７】 前記帯域減衰フィルタ部の減衰周波数帯
   域は可変になされていることを特徴とする請求項１乃至
   ６のいずれかに記載のリニアモータ。