線性電動機驅(qū)動裝置制造方法
【專利摘要】一種對線性電動機進行驅(qū)動的線性電動機驅(qū)動裝置，該線性電動機由以下部分構(gòu)成：固定部，其具有磁鐵列和2根導軌，其中，該磁鐵列由以直線狀排列的多個永磁鐵構(gòu)成，2根導軌與該磁鐵列平行地配置，用于在所述磁鐵列的兩側(cè)對可動部進行支撐及引導；以及可動部，其具有電樞及2個支承部，其中，2個支承部分別支撐在所述2根導軌上，與所述2根導軌滑動接觸且能夠滑動，電樞在所述2個支承部之間與所述磁鐵列接近且相對配置，在該線性電動機驅(qū)動裝置中，用于生成并控制向所述電樞的線圈供給的d軸電流及q軸電流的電流控制電路中的d軸電流控制電路，具有下述結(jié)構(gòu)：使所生成的d軸電流變化，對在所述導軌和所述支承部之間產(chǎn)生的摩擦力進行控制。
【專利說明】線性電動機驅(qū)動裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種線性電動機驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為對直線電動機的停止位置(移動距離)進行控制的結(jié)構(gòu)，已知除了用于產(chǎn)生推力的線圈及磁鐵以外，還設(shè)有用于使由磁吸引力引起的摩擦力增大/減小的線圈及磁鐵的結(jié)構(gòu)(例如專利文獻I)。
[0003]另一方面，在旋轉(zhuǎn)電動機的停止控制中，使用通過d軸電流控制而產(chǎn)生制動扭矩，使其減速的方法(例如專利文獻2)。
[0004]專利文獻1:日本特開平11 - 122902號公報
[0005]專利文獻2:日本特開2003 - 88168號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在除了用于產(chǎn)生推力的線圈及磁鐵以外而設(shè)有用于使由磁吸引力引起的摩擦力增大/減小的線圈及磁鐵的結(jié)構(gòu)中，用于對停止位置(移動距離)進行控制的結(jié)構(gòu)變得復雜。
[0007]此外，由于在線性電動機的驅(qū)動控制中也使用與旋轉(zhuǎn)電動機同樣的矢量控制，因此，如果在線性電動機中也能夠通過進行d軸電流控制，使由磁吸引力引起的摩擦力增大/減小，從而進行停止位置控制(移動距離控制)，則能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)簡化。
[0008]本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種能夠進行d軸電流控制，使由磁吸引力引起的摩擦力增大/減小的線性電動機驅(qū)動裝置。
[0009]為了解決上述課題、實現(xiàn)目的，本發(fā)明的線性電動機驅(qū)動裝置對線性電動機進行驅(qū)動，該線性電動機由以下部分構(gòu)成:固定部，其具有磁鐵列和2根導軌，其中，該磁鐵列由以直線狀排列的多個永磁鐵構(gòu)成，2根導軌與該磁鐵列平行配置，用于在所述磁鐵列的兩側(cè)對可動部進行支撐及引導；以及可動部，其具有電樞及2個支承部，其中，2個支承部分別支撐在所述2根導軌上，與所述2根導軌滑動接觸且能夠滑動，所述電樞在所述2個支承部之間與所述磁鐵列接近且相對配置，該線性電動機驅(qū)動裝置的特征在于，用于生成并控制向所述電樞的線圈供給的d軸電流及q軸電流的電流控制電路中的d軸電流控制電路，具有下述結(jié)構(gòu):使所生成的d軸電流變化，對在所述導軌和所述支承部之間產(chǎn)生的摩擦力進行控制。
[0010]發(fā)明的效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明，無需除了用于產(chǎn)生推力的線圈及磁鐵以外而設(shè)置用于使由磁吸引力引起的摩擦力增大/減小的線圈及磁鐵，能夠進行d軸電流控制而使由磁吸引力引起的摩擦力增大/減小。因此，具有能夠?qū)崿F(xiàn)線性電動機結(jié)構(gòu)簡化的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的一個實施例所涉及的線性電動機的外觀結(jié)構(gòu)的斜視圖。[0013]圖2是Y軸方向剖視圖。
[0014]圖3是表示對圖1所示的線性電動機進行驅(qū)動的線性電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0015]圖4是表示圖1所示的線性電動機的速度特性的波形圖。
【具體實施方式】
[0016]下面，基于附圖，對本發(fā)明所涉及的線性電動機驅(qū)動裝置的實施例詳細地進行說明。此外,本發(fā)明并不限定于本實施例。
[0017]實施例
[0018]圖1及圖2是表示本發(fā)明的一個實施例所涉及的線性電動機的外觀結(jié)構(gòu)的斜視圖及Y軸方向剖視圖。在這兩幅圖中，線性電動機100由固定部I和可動部2構(gòu)成，其中，可動部2配置在固定部I上方，可沿X軸方向移動。
[0019]固定部I形成在長邊沿X軸方向的長條形基座13上。即，在基座13上沿X軸方向固定有長方形板狀的安裝底座12，在安裝底座12上沿著X軸方向等間隔地固定配置有多個永磁鐵11。在安裝底座12的短邊方向(Y軸方向)兩側(cè)的基座13上，分別平行于X軸方向而固定配置有2根導軌31。并且，在一根導軌31外側(cè)的基座13上，以平行于X軸方向的方式固定配置有標尺41。在標尺41上光學式或磁式地記錄有位置信息。
[0020]可動部2安裝在頂板24上。頂板24的長邊方向的寬度比2根導軌31的間隔大，在該頂板24的兩端側(cè)的下表面，固定有分別與2根導軌31滑動接觸的2個支承部32。由此，通過使2個支承部32以由2根導軌31支撐的狀態(tài)在2根導軌31上滑動，從而頂板24能夠在X軸方向上移動。
[0021]另外，在頂板24的下表面，在2個支承部32之間的位于永磁鐵11的配置位置的正上方位置處，固定有電樞的鐵心23。在鐵心23的外周固定有樹脂制的線軸22，該線軸22上收容有電樞的線圈21。此外，線圈21的相數(shù)為三相。通過電源用引線51，從驅(qū)動裝置的逆變器95 (參照圖3)向三相線圈21供給三相交流電流。由此，通過使電流流過三相線圈21而在鐵心23上形成磁回路，通過該磁回路的磁通量和永磁鐵11產(chǎn)生的磁通量之間的相互作用，而在鐵心23和永磁鐵11之間產(chǎn)生從鐵心23側(cè)朝向永磁鐵11側(cè)的磁吸引力62、和未圖示的朝向X軸方向的推力?？芍ㄟ^磁吸引力62而在導軌31和支承部32之間產(chǎn)生與推力方向相反的摩擦力。
[0022]并且，位置檢測器42以與標尺41相對的方式，通過位置檢測器結(jié)合部件43而安裝在標尺41側(cè)的頂板24的側(cè)端。在位置檢測器42上連接有用于將檢測到的位置信號傳遞至驅(qū)動裝置的位置檢測器用引線52。
[0023]圖3是表示對圖1中示出的線性電動機進行驅(qū)動的線性電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)例的框圖。在圖3中，線性電動機驅(qū)動裝置90具有加減法計算電路91、93、位置控制電路92、速度控制電路94、電流控制電路95、兩相/三相轉(zhuǎn)換電路96、逆變器97、微分電路98、和電流檢測器99。電流檢測器99安裝在逆變器97的輸出端，檢測到的輸出電流被輸入至電流控制電路95。電流控制電路95由d軸電流控制電路95a和q軸電流控制電路95b構(gòu)成。另外，位置檢測器42檢測到的標尺41上的位置信息被輸入至加減法計算電路91和微分電路98。[0024]加減法計算電路91求出從外部輸入的目標位置的位置指令與位置檢測器42檢測到的標尺41上的當前位置之間的偏差。位置控制電路92進行比例控制，并輸出所得到的內(nèi)部速度指令，其中，該比例控制是指根據(jù)由加減法計算電路91求出的位置偏差對內(nèi)部速度指令進行計算。
[0025]加減法計算電路93求出內(nèi)部速度指令和電動機速度之間的偏差，其中，內(nèi)部速度指令是由位置控制電路92求出的，電動機速度是由微分電路98對來自位置檢測器42的位置信息進行微分而求出的。速度控制電路94對由加減法計算電路93求出的速度偏差進行比例積分控制，對d軸電流指令及q軸電流指令進行計算，將計算出的d軸電流指令及q軸電流指令輸出至電流控制電路95。
[0026]在電流 控制電路95中，進行生成d軸電流的動作，并進行生成q軸電流的動作，但d軸電流控制電路95a及q軸電流控制電路95b以由電流檢測器99檢測到的電動機供給電流作為參考，對各生成電流進行控制，其中，該d軸電流是由向d軸電流控制電路95a中輸入的d軸電流指令所指示的，該q軸電流是由向q軸電流控制電路95b中輸入的q軸電流指令所指示的。
[0027]兩相/三相轉(zhuǎn)換電路96將電流控制電路95輸出的d軸及q軸電流id、iq轉(zhuǎn)換為UVW三相交流電流iu、iv、iv。逆變器97將轉(zhuǎn)換得到的三相交流電流iu、iv、iv分別變換為PWM信號并進行放大，供給至三相線圈21。由此，產(chǎn)生磁吸引力62及沿著X軸方向的推力。
[0028]另外，如果將在可動部2和固定部I之間作用的負Z軸方向的磁吸引力62記為Fm [N]，則使用導磁率μ [H/m]、永磁鐵11產(chǎn)生的磁通量ctm[Wb]、d軸電感Ld [H]、d軸電流id[A]、固定部I和可動部2的磁路截面積S[m2]，通過式(I)求出Fm。
[0029]Fm= (S/2 μ ) {( Φπι+Ldid)/S}2...(I)
[0030]另外，在通過X軸方向的推力而使可動部2由導軌31引導移動時，在支承部32和導軌31之間產(chǎn)生的摩擦力Ff [N]向與推力相反的X方向作用，其大小可使用支承部32和導軌31之間的動摩擦系數(shù)k、作用在支承部32上的垂直阻力N[N]，通過式(2)求出。
[0031]Ff=kN…(2)
[0032]并且，垂直阻力N可使用可動部2的質(zhì)量M[kg]、重力加速度g[m/s2]、磁吸引力Fm[N]，通過式(3)求出。
[0033]N=Mg+Fm…(3)
[0034]在式(I)至式(3)中，動摩擦系數(shù)k、可動部2的質(zhì)量M、導磁率μ、永磁鐵11的磁通量Φ、及d軸電感Ld是已知的。因此，由磁吸引力Fm引起的摩擦力Ff可通過d軸電流id的控制而進行控制。
[0035]圖4是表示圖1中示出的線性電動機的速度特性的波形圖。在圖4中，到達目標位置為止的移動時間80被分為加速時間81、勻速時間82、減速時間83。以往，在加速時間81和減速時間83內(nèi)，使支承部32和導軌31之間產(chǎn)生相同大小的摩擦力。
[0036]在本實施例中，d軸電流控制電路95a以由電流檢測器99檢測到的電動機電流為參考信號，對d軸電流進行控制，以在加速時使摩擦力減小,在減速時使摩擦力增大。該控制可以在加速時和減速時進行，也可以僅在一種情況下進行。由此，能夠使加速時間81和減速時間83這兩段時間或其中一者縮短，因此能夠縮短移動時間80。[0037]如上所述，根據(jù)本實施例，能夠進行d軸電流控制而使由磁吸引力引起的摩擦力增大/減小，無需如專利文獻I所示，除了用于產(chǎn)生推力的線圈及磁鐵以外而設(shè)置用于使由磁吸引力引起的摩擦力增大/減小的線圈及磁鐵，因此能夠?qū)崿F(xiàn)線性電動機結(jié)構(gòu)的簡化。
[0038]工業(yè)實用性
[0039]如上所述，本發(fā)明所涉及的線性電動機驅(qū)動裝置適用于能夠進行d軸電流控制而使由磁吸引力引起的摩擦力增大/減小的線性電動機驅(qū)動裝置。
[0040]標號的說明
[0041]I固定部
[0042]2可動部
[0043]11永磁鐵
[0044]12安裝底座
[0045]13 基座
[0046]21 線圈
[0047]22 線軸
[0048]23 鐵心
[0049]24 頂板
[0050]31 導軌
[0051]32支承部
[0052]41 標尺
[0053]42位置檢測器
[0054]43位置檢測器結(jié)合部件
[0055]51電源用引線
[0056]52位置檢測器用引線
[0057]62磁吸引力
[0058]80移動時間
[0059]81加速時間
[0060]82勻速時間
[0061]83減速時間
[0062]90線性電動機驅(qū)動裝置
[0063]91,93加減法計算電路
[0064]92位置控制電路
[0065]94速度控制電路
[0066]95電流控制電路
[0067]95a d軸電流控制電路
[0068]95b q軸電流控制電路
[0069]96兩相/三相轉(zhuǎn)換電路
[0070]97逆變器
[0071]98微分電路
[0072]99電流檢測器 [0073] 100線性電動機
【權(quán)利要求】
1.一種線性電動機驅(qū)動裝置，其對線性電動機進行驅(qū)動，該線性電動機由以下部分構(gòu)成:固定部，其具有磁鐵列和2根導軌，其中，該磁鐵列由以直線狀排列的多個永磁鐵構(gòu)成，2根導軌與該磁鐵列平行配置，用于在所述磁鐵列的兩側(cè)對可動部進行支撐及引導；以及可動部，其具有電樞及2個支承部，其中，2個支承部分別支撐在所述2根導軌上，與所述2根導軌滑動接觸且能夠滑動，所述電樞在所述2個支承部之間與所述磁鐵列接近且相對配置， 該線性電動機驅(qū)動裝置的特征在于， 用于生成并控制向所述電樞的線圈供給的d軸電流及q軸電流的電流控制電路中的d軸電流控制電路，具有下述結(jié)構(gòu):使所生成的d軸電流變化，對在所述導軌和所述支承部之間產(chǎn)生的摩擦力進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述d軸電流控制電路在使所述可動部向目標位置移動的情況下的加/減速時，使所生成的d軸電流變化，對所述摩擦力進行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述d軸電流控制電路在使所述可動部向目標位置移動的情況下的加速時，使所生成的d軸電流向使得所述摩擦力減小的方向變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述d軸電流控制電路在使所述可動部向目標位置移動的情況下的減速時，使所生成的d軸電流向使得所述摩擦力增大的方向變化。
【文檔編號】H02K41/02GK103430445SQ201180069423
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月24日
【發(fā)明者】川口大輔, 仲興起, 小林學 申請人:三菱電機株式會社