JP2009529131A - 電気機械 - Google Patents

Abstract

電気機械における漂遊磁場感応センサの測定精度を改善させる。このため、漂遊磁場に対し感応するセンサ装置（４）を、両作動部材の内の一方の作動部材（１）に取り付け或いは両作動部材に対し所定の相対位置に取り付ける。センサ装置（４）と、前記両作動部分の内の一方の作動部分（１）との間又はセンサ装置（４）と前記両作動部分との間に磁気遮蔽装置（６）を配置する。この結果、漂遊磁場がセンサ装置（４）に影響しなくなるので、センサ装置（４）の測定精度が向上する。

Description

本発明は、第１の作動部分と、第１の作動部分と協働する第２の作動部分と、第１の作動部分と第２の作動部分との間の運動量を検出するためのセンサ装置とを備えた電気機械に関する。

シンクロナスサーボモータをコンバータ作動させるには、通常、現在の整流角度を特定するための位置信号および／又は位置制御用の位置信号が必要である。通常、この信号はモータの作動部分とは独立の外部の位置測定システムから得られる。このため、コスト上の理由から、また汚染に強いことから、光学的度量器の代わりに、適当な磁気的走査原理による磁気的度量器が多く使用されている。速度検出には、基本的にタコジェネレータが使用されるが、特にダイレクトドライブの場合、タコジェネレータは二次的な役割しか果たさない。これに対し、相対加速度の検出には、渦電流原理を利用して測定するフェラリスセンサが非常に適している。フェラリスセンサの度量器は、非磁性金属細片、主にアルミニウムから成っている。

前記センサは、電気機械から付随的に放射される漂遊磁場に多少感応する。それ故、特にダイレクトドライブ型のリニアモータやトルクモータの場合には、漂遊磁場感応センサがモータの作動部分の近くにあると、測定誤差を生じ、センサが故障することがある。

従って、この問題に関しては、従来、磁気的な位置測定システムの場合には強い磁石に対しある程度の距離を保たねばならないことが指摘されている。しかしながら、このようにすると、可能な限りコンパクトな構成に反することになり、またこの種のセンサを直接モータ構成要素に、又はその内部に一体に設けるという制御技術上の理由からしばしば有利な構成に反することになる。

従って本発明の課題は、漂遊磁場感応センサを備えた電気機械において、運動量における測定誤差頻度を低減させることである。

本発明によれば、この課題は、第１の作動部分と、第１の作動部分と協働する第２の作動部分と、第１の作動部分と第２の作動部分との間の運動量を検出するためのセンサ装置とを備えた電気機械において、センサ装置が漂遊磁場に感応し、センサ装置が、前記両作動部分の内の一方の作動部分に装着され、或いは前記両作動部分に対し幾何学的に特定された相対位置に位置するように電気機械構成要素に装着され、センサ装置と前記両作動部分の内の一方の作動部分との間に、或いはセンサ装置と前記両作動部分との間に、磁気遮蔽装置が配置されていることによって解決される。

有利には、本発明に従って遮蔽することにより、漂遊磁場に磁気感応するセンサを例えばシンクロナスサーボモータに一体に設けて、例えば加速度、速度のような運動量、或いはこれらの量を制御するための位置、或いはコンバータ作動の際の極位置又は整流角度を特定するための位置を検出することが可能である。

電気機械がリニアモータであり、両作動部分が第１次部分と第２次部分であるとよい。この場合には、例えば第１次部分の直線位置を僅かな測定誤差頻度で検出できる。

他方、本発明による電気機械はトルクモータとして構成してもよく、その際両作動部分はロータとステータである。この場合には、漂遊磁場感応センサが遮蔽されているので、ロータの運動学的回転量をより好適に検出できる。

磁気遮蔽装置が実質的に導磁板から成っているのがよい。この種の板はほぼ任意に成形できるので、僅かな構成スペースを必要とするにすぎない。

有利な実施形態によれば、前記一方の作動部分にセンサ装置が装着され、他の作動部分に、センサ装置によって走査可能な度量器が装着される。これにより、両作動部材の相対位置の非常に精密な検出を行なえる。

磁気遮蔽装置はセンサ装置のハウジングであってよく、該ハウジングは対応する作動部分に固定可能である。これにより、磁気遮蔽装置は遮蔽の用を成すだけでなく、汚染防止等の用をも成すので、磁気遮蔽装置に多機能性が与えられる。

本発明の他の有利な実施形態では、磁気遮蔽装置は直接センサ装置に固定される。これにより、リニアモータの場合には第２次部分全体を遮蔽する必要はなく、センサ装置自体を遮蔽すれば十分である。

磁気遮蔽装置と前記両作動部分の内の一方の作動部分との間に電気遮蔽装置を配置すると好ましい場合がある。それは、磁気遮蔽装置内に渦電流が発生し、この渦電流がセンサに影響する場合である。

次に、本発明を添付の図面を用いて詳細に説明する。

以下に詳細に説明する実施例は、本発明の有利な実施形態である。図１は、本発明によるリニアモータの基本構成を横断面で示す。第１次部分１は、永久磁石を備えた第２次部分を介して移動可能である。第１次部分１にはセンサ４が固定され、該センサ４は、第２次部分２に沿って該第２次部分２に対し平行に延在している度量器５を走査する。

第１次部分１も、第２次部分２の永久磁石３も各々漂遊電界を発生する。漂遊電界はセンサ４にも影響する。この漂遊電界を遮蔽すべく、第１次部分１とセンサ４との間、そして第２次部分２とセンサ４との間に、遮蔽板６が配置されている。本実施形態では、この遮蔽板６は第２次部分２に固定されている。

第１次部分も永久磁石を備えている場合には、第２次部分２は漂遊磁場を発生しないので、遮蔽板を第１次部分１とセンサ４との間に配置すれば十分である。

図１は１個のセンサ４のみを図示しているが、第１次部分に運動量検知用の複数個の漂遊磁場感応センサを装着してもよく、例えば磁気的な位置センサの横に加速度測定用のフェラリスセンサを装着してもよい。代替的に、１個又は複数個のセンサを第２次部分に配置し、度量器５を第１次部分に配置してもよい。重要なことは、遮蔽板６が第１次部分および／又は第２次部分からの漂遊磁場を遮ること、この一点のみである。

前記磁石と漂遊磁場感応センサとの間の領域にある導磁材は、非常に高い比透磁率、例えばμｒ≒１０００００の比透磁率を有する必要がある。これに対し、ダイレクトドライブにおける変圧器鉄板の比透磁率はμｒ≒５０００〜１００００である。このような遮蔽により、センサ４に対し磁気的に問題のない空間を提供できる。

図１の実施形態では、遮蔽は簡単な細片６で行なえる。具体的な所与条件によっては、他の形態による遮蔽も考えられる。例えば遮蔽のために、センサの周りに配置されるハウジングと、同時に固定機能を持った度量器との構成を選定してもよい。

他の実施形態では、図２に示すように、磁気遮蔽部分を漂遊磁場感応センサヘッド自体に固定してもよい。図２では第１次部分の図示は省略している。漂遊磁場の発生に関しては、磁石１１を備えた第２次部分１０のみを図示している。図示しない第１次部分と結合されているセンサ１２は、度量器１３に対し相対運動する。遮蔽板１４はセンサヘッド又はセンサ１２に直接固定されている。しかしこのことは、磁気遮蔽材と漂遊磁場との間に相対速度が生じることを意味する。従って、速度がほぼゼロでないときは、磁気遮蔽材１４に渦電流が発生し、この渦電流が漂遊磁場感応センサ１２に妨害磁場を生じることがある。それ故、このような影響を最小限に抑えるため、第２次部分１０と磁気遮蔽板１４との間に導電性遮蔽材が設けられる。このため、本実施形態では、磁気遮蔽板１４に固定される導電性遮蔽板１５を設けている。導電性遮蔽材としては、例えば銅を使用する。このようにして、センサ１２に対する渦電流作用を効果的に緩衝させることができる。

磁気遮蔽板６又は１４は、組み立て時に磁気感応センサ４、１２と永久磁石ダイレクトドライブ部分との誤接触を防止するので有利である。遮蔽板６、１４の他の利点は、該遮蔽板６、１４を固定用の支持材として使用でき、また度量器或いはセンサ或いは両者のハウジングとして使用できる点にある。全体として、漂遊磁場に対し防護されていないセンサ装置に比べて、いかなる場合にも測定精度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態によるリニアモータの横断面図である。 本発明の第２実施形態によるリニアモータの横断面図である。

符号の説明

１ 第１次部分、２、１０ 第２次部分、４、１２ センサ、６、１４ 遮蔽板、１５ 導電性遮蔽板

Claims (8)

1. 第１の作動部分（１）と、
   第１の作動部分（１）と協働する第２の作動部分（２、１０）と、
   第１の作動部分と第２の作動部分との間の運動量を検出するためのセンサ装置（４、１２）と、
   を備えた電気機械において、
   センサ装置（４、１２）が漂遊磁場に対し感応し、
   センサ装置（４、１２）が、前記両作動部分のうちの一方の作動部分に装着され、或いは前記両作動部分に対し幾何学的に特定された相対位置に位置するように電気機械構成要素に装着され、
   センサ装置（４、１２）と、前記両作動部分の内の一方の作動部分との間或いはセンサ装置（４、１２）と前記両作動部分との間に、磁気遮蔽装置（６、１４）が配置されている電気機械。
2. 電気機械がリニアモータとして構成され、前記両作動部分が第１次部分と第２次部分である請求項１記載の電気機械。
3. 電気機械がトルクモータとして構成され、前記両作動部分がロータとステータである請求項１記載の電気機械。
4. 磁気遮蔽装置（６、１４）が導磁板から構成されている請求項１から３の１つに記載の電気機械。
5. 前記一方の作動部分にセンサ装置（４、１２）が装着され、他の作動部分に、センサ装置によって走査可能な度量器が直接又は間接に装着されている請求項１から４の１つに記載の電気機械。
6. 磁気遮蔽装置（６、１４）がセンサ装置のハウジングであり、該ハウジングが対応する作動部分に固定可能である請求項１から５の１つに記載の電気機械。
7. 磁気遮蔽装置（６、１４）が直接センサ装置（１２）に固定されている請求項１から６の１つに記載の電気機械。
8. 磁気遮蔽装置（１４）と前記両作動部分の内の一方の作動部分（１０）との間に、電気遮蔽装置（１５）が配置されている請求項１から７の１つに記載の電気機械。

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