JP2008545361A - 同期リニアモータ - Google Patents

Abstract

移動可能な一次部品（３）と固定された二次部品（１、２）を備えた同期リニアモータであって、一次部品（３）が通電可能なコイル（４）と永久磁石を有し、二次部品（１、２）が、一次部品（３）の方を向く歯（６、７）を備えた鉄製構造体で構成され、二次部品（１、２）が単数又は複数の能動領域（２）を有し、能動領域（２）の全ての歯（７）が通電可能なコイル（５）を付加的に有する同期リニアモータに関する。この付加的なコイルにより、出力を増大し又は一次部品の小型化を図り、更には一次部品が故障した際の非常動作用に利用できる。

Description

本発明は、移動可能な一次部品と固定された二次部品とを備えた同期リニアモータであって、一次部品が通電可能なコイルと永久磁石とを有し、二次部品が、一次部品の方を向く歯を備えた鉄製構造体で構成されているものに関する。

電気機械は極めて多くの技術分野で使用される。電気機械は、直流機と交流機と三相機とに区別できる。更に三相機は、三相同期機と三相誘導機とを含む。

電気機械の１実施態様がリニアモータである。リニアモータは一次部品と二次部品とからなる。永久磁石のない二次部品を備えた永久磁石型同期リニアモータの場合、一次部品が移動可能であり、通電可能なコイルと永久磁石とを有する。二次部品は、一次部品の方を向く歯を備えた鉄製構造体からなり、従って受動的にのみ作用する。

例えばトランスラピッド等の輸送システム又は移送システム用にリニアモータを使用することは公知である。これらシステムにおいて駆動装置の高い出力が必要なのは、しばしば、例えば坂道や駅での発進時又は制動時等と局所的に限定されているにすぎない。

これら駆動装置は、リニアモータを所要の最大出力用に常に設計せねばならない欠点がある。この結果、リニアモータ、特に移動可能な一次部品は比較的大きな容積と極めて大きい質量とを有することになる。その結果、このようなリニアモータは高額となる。

そこで本発明の課題は、リニアモータを一層安価に製造し作動できるよう、同じ走行特性において、移動可能な一次部品の質量および容積を著しく低減した、永久磁石のない二次部品を備えた永久磁石型同期リニアモータを提供することである。

この課題は、本発明によれば、二次部品が単数又は複数の能動領域を有し、能動領域の全ての歯が通電可能なコイルを付加的に有することを特徴とした能動領域を備えることによって解決される。

こうして、坂道又は駅等の大出力が必要な個所で、一次部品の磁気利用を高めることが可能となる。本発明に係るリニアモータでは、一次部品のコイルだけでなく、二次部品内のコイルにも給電する。即ちこの二重給電は二次部品の能動領域の利用によって達成される。能動領域は同様に歯付き鉄構造体からなり、但し付加的に通電可能なコイルを担持している。これらコイルはワイヤコイルとして構成できる。これらコイルの通電によって磁束、従ってリニアモータの出力は相応する範囲内で高まる。即ち、所要需要の大きな領域では二次部品内の通電可能なコイルを介して出力を付加するので、一次部品を一層小さな寸法に設計できる。

他の有利な実施態様では、少なくとも能動領域の歯が各々同じ相互距離を有する。その結果、同期リニアモータの動作挙動が最適となり、二次部品の製造が簡素となる。

二次部品のコイルを二次部品の歯に嵌着するとよい。その結果磁束が最適となる。

渦電流による損失を減らすべく、二次部品をその全長にわたり又は単に部分的に成層鉄心で構成するとよい。二次部品は選択的に、金属から部分的に中実に作製し得る。二次部品の諸部分を金属部品から中実に構成し、残りを成層鉄心で構成してもよい。

同期リニアモータを最適に作動させるべく、一次部品および／又は二次部品に制御器を付設する。こうして、二次部品の相応する領域のコイルに所望の時間範囲内でのみ給電するようにできる。更に、一次部品および二次部品の通電はこうして相互に調整できる。

コイルを担持する二次部品の歯がコイルを担持しない歯より大きな高さを有し、二次部品の全ての歯の、一次部品の方に向く末端が同じ平面にあるように配置するとよい。こうして、高いコイルも歯に嵌着でき、一次部品と二次部品の間の空隙を常に同じにできる。

他の１実施形態では、制御器により制御される少なくとも１つの電流源を一次部品内のコイルと二次部品内のコイルとに付設する。各電流源はコンバータを含み得る。

更に、一次部品の位置を判定するための少なくとも１つのセンサを同期リニアモータに付設し得る。こうして、二次部品の能動領域の通電は有利なことに一次部品の位置に調整できる。センサは、例えば光電バリヤによって実現できる。

二次部品のコイルのうち少なくともその電磁的影響圏内に一次部品があるコイルは通電される。即ち、二次部品の能動領域を有する駅に一次部品があると、コイルは二次部品の能動領域内で一次部品を加速するために通電される。二次部品の能動領域は一次部品の減速にも援用し得る。その際、一次部品に通電することは不可欠でない。従って、一次部品の通電が止まるときシステムの非常動作も実現できる。

付加的に一次部品のコイルも通電すると有利である。というのも、その場合、加速又は減速のため同期リニアモータの全出力が利用可能であるからである。

本発明および従属請求項の特徴による本発明の他の有利な諸構成を、以下で図面に略示した実施例に基づいて、本発明をこの実施例に限定することなく詳しく説明する。

本発明に係る同期リニアモータを図１に示す。該リニアモータは移動可能な一次部品３と二次部品とからなる。二次部品は受動領域１と能動領域２とを有する。一次部品３は通電可能なコイル４と永久磁石とを有する。二次部品は受動領域１、能動領域２の何れも、一次部品３の方を向く歯６又は７を備えた鉄製構造体で構成されている。二次部品の能動領域２で、通電可能なコイル５は歯７に嵌着されている。

二次部品の歯６又は７は各々同じ相互距離を有する。二次部品は受動領域１も能動領域２も成層鉄心で構成されている。能動領域２の歯はコイル７を受容すべく、受動領域１における歯よりも高く形成されている。二次部品の全ての歯６又は７は、一次部品３の方を向くその末端が同じ平面にあるように配置されている。

永久磁石のない二次部品を備えた本発明に係る永久磁石型同期リニアモータが列車用駆動装置として使用される場合、二次部品の能動領域２は、例えば駅又は坂道等の大きな出力を要する個所に設けられる。二次部品の能動領域２は、コイル５に適切に通電することで一次部品３の加速又は減速に利用できる。即ち、二次部品の能動領域２により出力ピークをカバーし、移動可能な一次部品３は比較的小さな出力用に設計できる。従って、一次部品３の故障時に二次部品の能動領域２のみによって一次部品を加速又は減速することも可能であり、その結果非常動作として利用できる。

同期リニアモータを制御すべく、一次部品３および／又は二次部品の能動領域２に各１つの制御器が付設される。その場合、これら制御器は一次部品３と二次部品の能動領域２とに給電するための電流源を制御する。電流源はコンバータを含み得る。コイル４、５の最適制御のため、一次部品３の位置を判定するセンサが使用される。このセンサは、例えば単数又は複数の光電素子によって実現できる。

本発明に係る同期リニアモータを示す。

符号の説明

１ 受動領域、２ 能動領域、３ 一次部品、４、５ コイル、６、７ 歯

Claims (11)

1. 移動可能な一次部品（３）と固定された二次部品（１、２）とを備えた同期リニアモータであって、
   一次部品（３）が通電可能なコイル（４）と永久磁石とを有し、二次部品（１、２）が一次部品（３）の方を向く歯（６、７）を備えた鉄製構造体で構成されており、二次部品（１、２）が単数又は複数の能動領域（２）を有し、
   該能動領域（２）の全ての歯（７）が通電可能なコイル（５）を付加的に有することを特徴とする同期リニアモータ。
2. 少なくとも能動領域の歯（７）が各々同じ相互距離を有することを特徴とする請求項１記載の同期リニアモータ。
3. 二次部品のコイル（５）が歯巻回コイルであり、かつ二次部品の歯（７）に嵌着されていることを特徴とする請求項１又は２記載の同期リニアモータ。
4. 二次部品が成層鉄心で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の同期リニアモータ。
5. 一次部品（３）および／又は二次部品に制御器が付設されていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の同期リニアモータ。
6. コイルを担持する二次部品の歯（７）がコイルを担持しない歯（６）よりも大きな高さを有し、二次部品の全ての歯（６、７）は一次部品（３）の方を向くその末端が同じ平面にあるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つ記載の同期リニアモータ。
7. 制御器により制御される少なくとも１つの電流源が、一次部品（３）内のコイル（４）と二次部品内のコイル（５）とに付設されていることを特徴とする請求項１乃至６の１つ記載の同期リニアモータ。
8. 電流源がコンバータを含むことを特徴とする請求項１乃至７の１つ記載の同期リニアモータ。
9. 一次部品（３）の位置を判定するための少なくとも１つのセンサが同期リニアモータに付設されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つ記載の同期リニアモータ。
10. 請求項１乃至９の１つ記載の同期リニアモータの一次部品（３）を加速又は減速するための方法において、
    少なくとも電磁的影響圏内に一次部品（３）がある二次部品のコイル（５）に通電することを特徴とする方法。
11. 加速又は減速のために一次部品（３）のコイル（４）にも通電することを特徴とする請求項１０記載の方法。

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