JP2019221131A - 長固定子リニアモータの短絡ブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】長固定子リニアモータ１の搬送装置の確実な制動を可能にする。【解決手段】長固定子リニアモータ１の複数個ｍの駆動コイルＳｍを制御するための方法であって、搬送装置２を移動方向ｘに沿って移動させるため、この搬送装置２と磁器結合された磁場が、この移動方向ｘに沿って移動されるように、前記複数個のコイルＳｍが、通常運転中に通電される。本発明によれば、前記搬送装置２の制動工程時に、調整された短絡モードＭに切り替えられ、この短絡モードＭでは、前記複数個の駆動コイルＳｍの少なくとも一部が、少なくとも第１期間にわたって短絡状態で駆動される【選択図】図７

Description

本発明は、長固定子リニアモータの複数個の駆動コイルを制御するための方法に関する。搬送装置をその移動方向に沿って移動させるため、この搬送装置と磁器結合された磁場が、この移動方向に沿って移動されるように、当該複数のコイルが、通常運転中に通電される。また、本発明は、複数個の駆動コイルと少なくとも１つの搬送装置とを有する長固定子リニアモータに関する。この場合、搬送装置をその移動方向に沿って移動させるため、この搬送装置と磁器結合された磁場が、この移動方向に沿って移動されるように、当該複数のコイルが、コイル調整装置を介して制御されたリニアモータ制御装置によって通電される。

最近の適応性のある搬送装置の要求に適切に応えるため、長固定子リニアモータが、従来のベルトコンベヤ、例えばコンベヤベルトの回転モータのような、例えば回転を直進に変換する変換装置に対する代替として益々使用されている。長固定子リニアモータは、作業領域の全体にわたるより良好で且つより適応性のある使用を特徴とする。したがって、速度及び加速度の範囲が、零から最大まで使用され得る。このため、利点として、移動する複数の搬送装置（シャトル）が個別に調整又は制御され、エネルギー利用がより改善され、保守コストが、より少ない数の摩耗部品に起因して削減され、これらの搬送装置がより簡単に交換され、監視が効率的に実行され、エラー検出がより簡単になり、消費電力が、電力損失を排除することによって最適化される。

長固定子リニアモータの固定子が、搬送装置の移動方向に並んで配置された、全体としてこの長固定子リニアモータの固定子を構成する複数の駆動コイルから成る。これらの駆動コイルは、個別に又は纏めて制御される。この場合、当該長固定子リニアモータの動作中に、これらの駆動コイルの極性、すなわち通電方向を変えることが常に望ましいか又は必要である。移動する磁場が、これらの駆動コイルを制御することによって生成される。当該搬送装置に対する推進力を生成するため、すなわち当該搬送装置を固定子に沿って移動させるため、当該磁場は、長固定子リニアモータ搬送装置の励磁磁石（通常は、永久磁石）と協働する。これらの駆動コイルに通電して磁場を生成するため、一般に、駆動電圧が、第１駆動電位と第２駆動電位との間で提供される。このような長固定子リニアモータの様々な構成が、幾つか列挙すると、例えば、国際公開第２０１３／１４３７８３号パンフレット、米国特許第６，８７６，１０７号明細書、米国特許出願公開第２０１３／００７４７２４号明細書、又は国際公開第２００４／１０３７９２号パンフレットから周知である。

米国特許出願公開第２００６／０２２０６２３号明細書に開示されているように、フルブリッジ回路を使用すると、複数の駆動コイルを制御することと、コイル電圧の極性を変えることとが可能になる。この場合、駆動電圧が、フルブリッジ回路の第１分岐部と第２分岐部とにそれぞれ印加され、駆動コイルが、当該フルブリッジ回路の側部分岐部に切り替えられる。当該フルブリッジ回路の４つのスイッチ（バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等）を適切に制御することによって、希望したコイル電圧又はコイル調整装置によって予め設定されているコイル電圧が、希望した極性及び高さで当該複数の駆動コイルに印加され得る。これらの駆動コイルを個別に制御できるようにするため、それぞれの駆動コイルが、１つのフルブリッジ回路を有する必要がある。しかしながら、これは、４つのスイッチが駆動コイルごとに必要になることを意味する。したがって、長固定子リニアモータの固定子の従来の多い数の駆動コイルの場合、スイッチの数が多いために、コストが高く、回路技術経費が高い。

オーストリア特許出願公開第５１８７２１号明細書は、フルブリッジ回路の代わりにハーフブリッジ回路を使用することを開示する。この場合、ハーフブリッジ回路の中心点がそれぞれ、駆動コイルの第１端子に接続される。当該駆動コイルの第２端子が、調整点に接続され、この調整点の実際の電位が、調整装置によって予め設定されている電位に調整される。したがって、フルブリッジ回路を使用しないにもかかわらず、生の電圧及び負の電圧が、当該駆動コイルに印加され得る。

搬送装置を速く制動することが望ましい。長固定子リニアモータ、システムの過負荷、電圧の過度な上昇、例えば位置情報又は速度情報の消失における人の安全性を損なう場合のような危険な状況では、例えば、即座の緊急停止を開始することが必要になり得る。このため、搬送装置の全て又は一部（例えば、特定の区域の全ての搬送装置）が、停止される必要がある。例えば、米国特許第２０１２／１９３１７２号明細書は、リニアモータに特別に取り付けられた、制動作用を生成するための制動巻線を開示する。しかし、このような追加の制動巻線は、構造経費と長固定子リニアモータのコストとを増大させ、したがって望ましくない。

国際公開第２０１３／１４３７８３号パンフレット 米国特許第６，８７６，１０７号明細書 米国特許出願公開第２０１３／００７４７２４号明細書 国際公開第２００４／１０３７９２号パンフレット 米国特許出願公開第２００６／０２２０６２３号明細書 オーストリア特許出願公開第５１８７２１号明細書 米国特許第２０１２／１９３１７２号明細書 オーストリア特許出願公開第５１９２３８号明細書

本発明の課題は、長固定子リニアモータの搬送装置の確実な制動を簡単に可能にすることにある。

本発明によれば、この課題は、当該搬送装置の制動工程時に、調整された短絡モードに切り替えられ、この短絡モードでは、当該複数個の駆動コイルの少なくとも一部が、少なくとも第１期間にわたって短絡状態で駆動されることによって解決される。また、この課題は、短絡制御装置によって解決される。この短絡制御装置は、当該搬送装置の制動工程時に当該複数個の駆動コイルの少なくとも一部を少なくとも第１期間にわたって短絡させる。搬送装置の制動工程が開始された後は、この搬送装置をもはや能動的にさらに移動させないため、通常は、関連する駆動コイルが、無通電に切り替えられる（このことは、基本的に無負荷に相当する）。しかしながら、当該搬送装置は、（搬送区間での当該搬送装置の望ましい摩擦なしの支承又は誘導に起因して）適切な動作なしに長固定子リニアモータの固定子に沿って小さい減速度で停止するまでさらに移動する。搬送装置は、一般に非常に迅速に停止されなければならないので、当該移動は望ましくない。搬送装置のさらなる移動時に、移動磁場が、励磁磁石自体によって生成される。この磁場は、搬送装置と一緒に固定子に沿って移動し、したがって当該搬送装置の速度を有する。この場合、この磁場は、当該固定子の複数の駆動コイルとも協働する。これらの駆動コイルの端子が開いていると、影響がない。しかしながら、当該搬送装置と磁器結合されているこれらの駆動コイルはそれぞれ、端子が短期間閉じられているときに電磁力（ＥＭＫ）によってコイル短絡電流を誘導する。このコイル短絡電流は、レンツの法則にしたがって当該搬送装置によって引き起こされる磁場に逆らって作用する。これにより、当該搬送装置は、比較的速く制動される。したがって、これらの駆動コイルの少なくとも一部の短絡が、特に全ての制動工程中に、すなわち当該搬送装置の停止まで保持される。このことは、当該第１期間が当該全ての制動工程にわたって及ぶことを意味する。この場合、当該短絡は、当該搬送装置の停止後に終結され得る。当該第１期間が、より短く選択されると、当該搬送装置は、この搬送装置を例えば「停止」し得る少なくとも危険でない速度に減速され得る。

好ましくは、調整された短絡モードでは、複数個の駆動コイルの少なくとも一部が、少なくとも第２期間にわたって無通電状態で駆動される。短絡の場合、該当するコイル端子が閉じられていて、無通電（無負荷）の場合、該当するコイル端子が開かれている。第１期間と第２期間とを適切に選択することで、力方向（すなわち、デカルトｄｑ座標系で磁場を方向付けたｑ方向）へのより大きい電流成分が得られるように、当該短絡電流が（通電するそれぞれのコイル短絡電流の和として）調整され得る。したがって、推進移動に働く磁場方向に対抗する短絡電流の成分が増大する。これにより、持続する短絡よりも大きい制動作用が得られ、これにより、搬送装置が、さらに速く停止する。したがって、より小さい短絡電流のときでも、搬送装置のより大きい制動力、すなわちより良好で且つより速い制動が得られる。このため、より小さい電流負荷及びより小さい磁場減衰が達成される。このため、より小さい磁場減衰が、垂直力のより小さい減少を引き起こす。これにより、場合によっては、搬送装置が、特定の速度で、例えば搬送区間のカーブ領域で固定子から脱線（離脱）し得ることがさらに回避され得る。

好ましくは、複数の駆動コイルに通電する全体の短絡電流が算出され、推進力を生成する最大の短絡電流成分ｉｃｑを有する目標短絡電流が、予め設定されている関係式によって算出される。調整された短絡モードにおいて、当該短絡電流が当該目標短絡電流よりも小さい短絡相では、当該複数個の駆動コイルの少なくとも一部が、当該短絡状態で駆動され得る。当該短絡電流が当該目標短絡電流に達するか又は超える無通電相では、当該複数個の駆動コイルの少なくとも一部が、無通電状態で駆動され得る。

しかし、調整された短絡モードにおいて、当該短絡電流が１つの係数で乗算された当該目標短絡電流よりも小さい短絡相では、当該複数個の駆動コイルの少なくとも一部が、当該短絡状態で駆動され得る。当該短絡電流が１つの係数で乗算された当該目標短絡電流に一致するか又は超え混合相では、当該複数個の駆動コイルの少なくとも一部が、交互に当該短絡状態と当該無通電状態とで駆動される。当該短絡電流が１つの係数２−ａで乗算された当該目標短絡電流に一致するか又は超える無通電相では、当該複数個の駆動コイルの少なくとも一部が、無通電状態で駆動される。

特に、予め設定されている関係式は、

に相当する。この場合、Ψは、主磁束に相当し、Ｋは、不飽和インダクタンスに相当する。当該関係式は、多相給電時の固定子電圧方程式から導き出され得る。

当該混合相では、当該複数個の駆動コイルの少なくとも一部がそれぞれ、交互に短絡期間にわたって当該短絡状態で駆動され、無通電期間にわたって当該無通電状態で駆動され得、当該短絡期間の長さと当該無通電期間の長さとが特定され得る。この場合、当該無通電期間の長さに対する当該短絡期間の長さが、算出され、好ましくは三次多項式によって誤差偏差を用いて計算される。

さらに、０．８５の係数が選択され得る。この係数は、実際に確認されているように、非常に良好な制動作用を引き起こす。

当該搬送装置と磁器結合された駆動コイルだけが、当該調整された短絡モードに切り替えられることが特に好ましい。したがって、長固定子リニアモータの全体の全ての駆動コイルが、短絡モードに切り替えられる必要はない。すなわち、例えば必要に応じて、ただ１つの搬送装置が制動されるのに対して、その他の搬送装置は、制動工程によって制動されなくてもよい。

このため、当該搬送装置と磁器結合された駆動コイルは、位置センサによって特定され得る。このことは、いずれにしても位置センサが既に長固定子リニアモータに設けられているときに有益であり得る。

しかし、当該搬送装置と磁器結合された駆動コイルは、それぞれの当該駆動コイルで電磁誘導されたコイル短絡電流によって認識されてもよい。この誘導されたコイル短絡電流は、搬送装置との磁器結合を示唆している。

当然に、希望に応じて、別の駆動コイルが、調整された短絡モードに切り替えられてもよい。例えば、搬送装置の前方に移動方向に存在する特定の数の駆動コイルが切り替えられる等でもよい。

制動工程の長さは、第１期間又は第２期間の選択のほかに、搬送装置の重量に依存し、搬送装置に付加されている追加の重量（貨物、被加工材、…）にも依存し、及び／又は搬送装置の速度に依存する。制動工程中に解放されるエネルギーは、主に巻線抵抗（銅損）及び鉄（主に渦電流損）中で熱に変換される。

短絡は、長固定子リニアモータ制御装置の様々な構成に対して異なるスイッチ位置を意味する。長固定子リニアモータ制御装置が、米国特許出願公開第２００６／０２２０６２３号明細書でのように、駆動コイルごとにそれぞれ４つのスイッチを有するフルブリッジ回路を有する場合、完全な短絡が、調整された短絡モードにおいて短絡相又は短絡期間内に切り替えられる。しかしながら、長固定子リニアモータ制御装置が、駆動コイルごとに１つの上スイッチと１つの下スイッチとを有する場合（オーストリア特許出願公開第５１８７２１号明細書参照）、短絡が、短絡相又は短絡期間内に変調される。このことは、ハーフブリッジ回路の上スイッチが、特に５０％のデューティー比で交互にこのハーフブリッジ回路の下スイッチに相互接続されることを意味する。しかしながら、この場合、この上スイッチとこの下スイッチとは同時に相互接続されてはならない。

以下に、本発明を、本発明の好適な構成を概略的に且つ限定しないで例示する図１〜７を参照して詳しく説明する。

長固定子リニアモータの構造を示す。 駆動コイルを制御するためのフルブリッジ回路を示す。 駆動コイルを制御するためのハーフブリッジ回路を示す。 複数の重畳コイルの、トルクを生成する短絡電流と磁場を生成する短絡電流と合成された短絡電流との時間推移を示す。 短絡電流の関数としてのブレーキ力の近似曲線を示す。 短絡期間と無通電期間とに対する典型的なスイッチングパターンを示す。 短絡電流に対する短絡期間の推移を示す。 誤差偏差に対する短絡期間の推移を示す。 複数のコイルの第１短絡電流と第２短絡電流との時間推移を示す。

図１は、長固定子リニアモータ２の簡単な例を示す。この場合、この長固定子リニアモータ２は、閉じられている輸送区間２０として構成されている。この輸送区間２０上では、ｍ個の駆動コイルＳｍが、搬送装置１の移動方向ｘに沿って前後して配置されている。通常運転では、コイル電流ｉ_ｍが、移動磁場を生成するために（幾つかの駆動コイルＳｍだけに対して示された）コイル調整装置Ｒの監視の下でこの搬送装置１にそれぞれ通電される。さらに、ここではコイル調整装置Ｒに組み込まれた構成要素である長固定子リニアモータ制御装置４が設けられている。この場合、ｉ_ｍで示された複数の矢印が、明らかに概略的に見て取れる。図２ａ，２ｂに基づいて以下でさらに例示するように、コイル電流ｉ_ｍをこれらの駆動コイルＳｍに通電するため、これらの駆動コイルＳｍは、別の方法で制御装置に接続されてもよい。コイル調整装置Ｒ及び長固定子リニアモータ制御装置はいずれも、適切なハードウェア（同じハードウェア）として及び／又は適切なハードウェア上で実行されるソフトウェアとして構成され得る。長固定子リニアモータ制御装置は、駆動コイルごとにＳｍ個の（４つのスイッチから成る）フルブリッジ回路ＶＢ又は（２つのスイッチから成る）ハーフブリッジＨＢを有し、これらの駆動コイルＳｍに直接に配置され得る複数の下位装置から構成されてもよい。通常運転では、長固定子リニアモータ制御装置のフルブリッジ回路ＶＢ又はハーフブリッジＨＢの複数のスイッチのスイッチ位置によって、コイル電流Ｉ_ｍが、これらの駆動コイルＳｍに供給されるか、又は、コイル電流Ｉ_ｍが遮断される。

移動方向ｘに並んで配置されたこれらの駆動コイルＳｍは、輸送区間２０の（図１だけに示された）不動の保持構造体３に配置されている。搬送装置１が、輸送区間２０に沿って移動方向ｘに移動され、このため固定配置された運送区間２０で適切な方法でその都度誘導されていて且つ保持されている。

搬送装置１は、移動方向ｘに沿って横に配置された複数の第１磁石Ｍ１を有し、図１に示されたように、移動方向ｘに対して直角な横方向にこれらの第１磁石Ｍ１に対向して存在し得る横に配置された複数の磁石Ｍ２をさらに有し得る。搬送装置１が、２つの側面にそれぞれ複数の第１磁石Ｍ１又は複数の第２磁石Ｍ２を有する場合、これらの磁石に対応するように、搬送装置１の移動を引き起こすためにそれぞれの磁石Ｍ１，Ｍ２と協働する複数の駆動コイルＳｍが、（移動方向ｘに見て）輸送区間２０の両側にそれぞれ設けられ得る。当該移動のため、特に磁石Ｍ１，Ｍ２の範囲内の駆動コイルＳｍだけが、コイル調整装置Ｒによって給電される。この場合、この範囲は、搬送装置１の前及び／又は後に存在する駆動コイルＳｍも含み得る。当然に、一台よりも多い搬送装置１も、輸送区間２０に沿って移動され得る。この場合、それぞれの搬送装置１は、その搬送装置１の範囲内の駆動コイルＳｍに適切に給電することによってその他の搬送装置１（の方向、位置、速度及び加速度）に依存しないで移動され得る。搬送装置１の輸送区間に沿って存在する固定子、すなわち実際に給電すべきコイルＳｍに対する搬送装置１の位置を測定するため、例えば電流センサが設けられ得る。

この場合、輸送区間２０は、用途及び需要に応じて任意に敷設され得、閉じられている区間部分及び／又は開かれている区間部分を含み得る。輸送区間２０は、平面状に敷設する必要はなくて、空間内に任意に敷設されてもよい。一般に、１つの輸送区間２０は、繋ぎ合わされた、複数の駆動コイルをそれぞれ有する複数の輸送部分から成る。また、搬送装置２０を第１輸送区間２０から第２輸送区間２０に移すためのポイントも知られている。搬送装置１の移動に必要な推進力が、固定子電流ｉ_Ａの推進力を生成する電流成分ｉｑ（ｑ成分）によって公知の方法で生成される。固定子電流ｉ_Ａは、ｑ成分とｄ成分（垂直力を生成する電流成分）とを有する電流ベクトルであり、搬送装置１に作用する駆動コイルＳｍの全てのコイル電流ｉ_ｍのベクトル和電流に相当する。したがって、搬送装置１の通常の前進移動に対しては、推進力を生成する電流成分ｉｑ（ｑ成分）で十分である。当該前進移動に使用されない垂直力は、固定子電流ｉ_Ａの垂直力を生成する電流成分ｉｄ（成分ｄ）によって生成される。長固定子リニアモータでは、移動方向ｘへの移動を達成するため、大抵は複数の駆動コイルＳｍが、搬送装置１に同時に作用する。ｄ成分が存在しない場合、推進力を生成する電流成分ｉｑは、搬送装置１に作用する駆動コイルＳｍの全てのコイル電流ｉ_ｍのベクトル和電流に相当する。それ故に、コイル調整装置Ｒで計算された推進力を生成する当該電流成分ｉｑはさらに、当該複数の駆動コイルＳｍの実際に作用するコイル電流ｉ_ｍに換算され分配され当該複数の駆動コイルＳｍに印加される必要がある。このことは良く知られている。長固定子リニアモータ２の基本的な機能原理は良く知られているので、ここでは、当該機能原理に関してさらに言及しない。

例えば搬送装置１と協働する付随の駆動コイルＳｍ、又は全ての駆動コイルＳｍ、又は例えば移動方向に配置された駆動コイルＳｍ等が短絡されることによって、搬送装置１が、制動工程中に制動され得る。このため、例えば、長固定子リニアモータ制御装置４のフルブリッジ回路ＶＢ／ハーフブリッジ回路ＨＢのスイッチが、適切な位置に切り替えられる。当該切り替えは、短絡制御装置Ｋによって起動され得る。しかし、当然に、当該短絡は、別の方法でも、例えば駆動コイルＳｍに対して並列なスイッチによって実行され得る。フルブリッジ回路を長固定子リニアモータ制御装置４で使用する場合、「短絡」は、完全な短絡を意味する。

図２ａは、コイル電流ｉ_ｍを駆動コイルＳｍに通電するためのフルブリッジ回路ＶＢを示す。この駆動コイルＳｍは、第１コイル端子Ｓｍ１及び第２コイル端子Ｓｍ２を有する。フルブリッジ回路ＶＢは、２つのハーフブリッジ回路から成る。この場合、第１主分岐部が、フルブリッジ回路ＶＢの複数の入力端子の第１駆動電位Ｕｂ１と第２駆動電位Ｕｂ２との差によって生成される駆動電圧Ｕｂで直列に印加されている２つのスイッチＳ１１，Ｓ１２から成る。第２主分岐部も、駆動電圧Ｕｂで印加されている２つのスイッチＳ１１′，Ｓ２１′から成る。側部分岐部用の第１側部端子Ｑ１が、第１スイッチＳ１１の接続点と第２スイッチＳ２１の接続点との間に存在する。同様に、側部分岐部の第２側部端子Ｑ２が、第２主分岐部の第１スイッチＳ１１′の接続点と第２スイッチＳ２１′の接続点との間に存在する。駆動コイルＳｍの第１コイル端子Ｓｍ１が、第１側部端子Ｑ１に接続されていて、この駆動コイルＳｍの第２コイル端子Ｓｍ２が、第２側部端子Ｑ２に接続されている。（ここでは図示されなかった）長固定子リニアモータ制御装置４によってスイッチＳ１１，Ｓ２１，Ｓ１１′，Ｓ２１′を適切に制御することで、同じ電位が、第１コイル端子Ｓｍ１と第２コイル端子Ｓｍ２との間に印加され得る一方で、コイル電流ｉ_ｍが通電する。したがって、完全な短絡の場合は、（スイッチＳ２１，Ｓ２１′が開いているときに）スイッチＳ１１及びＳ１１′が相互接続され、又は、（スイッチＳ１１，Ｓ１１′が開いているときに）スイッチＳ２１，Ｓ２１′が相互接続される。

例えば図２ｂに示されているように、コイル電流ｉ_ｍを駆動コイルＳｍに通電するため、ハーフブリッジ回路ＨＢが、長固定子リニアモータ制御装置４によって制御されてもよい。この場合、フルブリッジ回路ＶＢの第２分岐部が省略される。これにより、駆動電圧Ｕｂが、第１入力端子Ａ１及び第２入力端子Ｂ１とこれらの入力端子間に直列に接続された第１スイッチＳ１１及び第２スイッチＳ２１との間の第１主分岐部だけに印加される。第１スイッチＳ１１と第２スイッチＳ２１との間の接続点が、中心点Ｃ１と呼ばれ、駆動コイルＳｍの第１端子Ｓｍ１に接続されている。この駆動コイルＳｍの第２端子Ｌ１２が、調整点Ｃの、例えば電位調整装置によって予め設定されている電位Ｕｘで印加されている。一般に、（ここでは図示されなかった）全ての駆動コイルＳｍの第２端子Ｓｍ２が、調整点Ｃに接続されていて、通常は駆動電圧Ｕｂの半分に相当する電位Ｕｘに調整される。

ハーフブリッジ回路ＨＢを使用する場合、スイッチＳ１１及びＳ２１は、決して同時に接続されてはならないので、当該両スイッチＳ１１及びＳ１２による駆動コイルＳｍの直接の短絡は不可能である。したがって、駆動電圧Ｕｂを短絡させないため、ハーフブリッジ回路ＨＢを使用する場合は、「ＰＷＭ短絡」が提唱されている。ＰＷＭ短絡は、ハーフブリッジ回路ＨＢの上のスイッチＳ１１及び下のスイッチＳ２１がそれぞれ、例えば周期Ｔに対する５０％のデューティー比によって交互に切り替えられることを意味する。したがって、図２ａで示されたフルブリッジ回路ＶＢと同様に、同じ電位Ｕｘが、駆動コイルＳｍの両端子Ｓｍ１，Ｓｍ２に印加される。当該フルブリッジ回路ＶＢの場合、両コイル端子Ｓｍ１，Ｓｍ２が、完全な短絡時に第１駆動電位Ｕｂ１に印加されるか又は第２駆動電位Ｕｂ２に印加される。ハーフブリッジ回路ＨＢのこれらのスイッチが交互に開閉されるときに、場合によっては存在し得る残留電荷を除去するため、最小の保護期間が確保されてもよい。

ＰＷＭ短絡は、決して完全な短絡に相当しないが、開閉サイクルにわたるコイル電圧の時間積分によって短絡と解され得る。この場合、当然に、該当する駆動コイルＳｍは、もはや調整装置Ｒによってコイル電流ｉ_ｍによって給電されない。しかしながら、ＥＭＫ（電磁力）によって誘導された電圧に起因するコイル短絡電流ｉｃｍが、移動方向ｘへのさらなる移動に起因して、搬送装置１と磁気結合された複数の駆動コイルＳｍに発生する。

（ｄｑ座標系における）固定子電流ｉ_Ａが、全てのコイル電流ｉ_ｍのベクトル和電流に相当するので、（ｄｑ座標系における）短絡電流ｉｃも、コイル短絡電流ｉｃｍのベクトル和として発生する。図３は、制動工程中の持続する短絡時の短絡電流ｉｃの時間推移を示す。短絡電流ｉｃが、固定子の短絡電流ｉｃの典型的な推移の初期の制動点Ｏ以降に振動挙動を呈することが明らかである。初期過渡推移後に過渡推移に移行すると、ほぼ一定の推移が、当該初期過渡推移に続く。次いで、当該ほぼ一定の推移は、最終的に降下して零に向かう。この降下は、発生する電磁力が減少することによって引き起こされる。何故なら、搬送装置１の速度が、この時点に既に小さいからである。

同様に、図３には、短絡電流ｉｃの、推進力を生成する短絡電流成分ｉｃｑと磁場を生成する、すなわち磁場方向に向いている短絡電流成分ｉｃｄとの推移が示されている。この場合、推進力を生成する短絡電流成分ｉｑが、通常運転中に移動方向ｘへの搬送装置１の移動に寄与するのと同様に、当該推進力を生成する短絡電流成分ｉｃｑは、搬送装置１の制動にも寄与する。それ故に、推進力を生成する短絡電流成分ｉｃｑを、調整された短絡モードＭ中にさらに大きく又は最大にすることが望ましい。当該推進力を生成する短絡電流成分ｉｃｑの増大は、短絡期間及び無通電期間を適切に選択することによって実行される。

位置又は角度に関する追加の情報を必要とすることなしに、推進力を生成する複数の電流成分ｉｑ間の関係が、短絡電流ｉｃの全体の関数として評価される。このため、最初に、固定子電圧方程式が、多相給電のために作成される。当該固定子方程式は、速度にしたがって解かれ、停止状態（すなわち、時間にわたって変化がなく、速度が零である状態を意味する）が記録される。当該固定子方程式は、関係

を考慮して

にしたがって解かれる。永久磁石の磁束Ψは、ほぼ一定とみなされ得る。これによって算出された関係が、力方程式に代入される。これにより、当該力方程式が、短絡電流ｉｃにしたがって導かれる。当該導かれた力方程式の零設定が、短絡電流ｉｃの全体に対する推進力を生成する複数の電流成分ｉｑの最適な関係、すなわち推進力を生成する複数の電流成分ｉｑの最大値に相当する。これから、最適な目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌに対する関係式ｆが導かれる：

したがって、推進力を生成する最大の短絡電流成分ｉｃｑを有する最適な目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌが、関係式ｆ：

にしたがう固定子電圧方程式に基づいて算出され得る。

インダクタンスＬ及び磁束Ψに対する対応する値が、例えば実験によって特定され得る。

図４には、制動力Ｆｂの大まかな関係が、搬送装置１の特定の速度に対する短絡電流ｉｃの関数として示されている。この場合、短絡電流ｉｃが、横軸に記入されていて、作用する制動力ｆｂが、縦軸に記入されている。推進力を生成する短絡電流成分ｉｃｑが最大であるので、当該最適な目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌも、同様に記入されていて、最大の制動力Ｆｂを付与する短絡電流ｉｃを示す。

制動工程の開始時と、この制動工程の開始後のそれぞれのサイクルごとに実際の短絡電流ｉｃを測定するため、全ての駆動コイルＳｍ、１つの区間の駆動コイルＳｍ、又は（既知であるならば）搬送装置１と磁器結合された駆動コイルＳｍが、短い期間に短絡され得る。当該短絡電流ｉｃは、測定される複数のコイル短絡電流ｉｃｍのベクトル和として計算され得る。

図５は、短絡期間ｔｃ＿ｋｓと無通電期間ｔｃ＿ｌｌとが交互する典型的な周期Ｔを示す。周期Ｔは、ここでは例えば一定とみなされているが、当然に変化してもよい。

フルブリッジ回路ＶＢ（図２ａ参照）を使用する場合、スイッチＳ１１，Ｓ２１，Ｓ１１′，Ｓ２１′が、無通電期間ｔｃ＿ｌｌ内に開かれていて、スイッチＳ２１及びＳ２１′又はＳ１１及びＳ１１′が、完全な短絡に対する短絡期間ｔｃ＿ｋｃ内に相互接続されている。フルブリッジ回路ＶＢの全ての４つのスイッチＳ１１，Ｓ２１′，Ｓ１１′，Ｓ２１が、無通電期間ｔｃ＿ｌｌ内に開かれている。ハーフブリッジ回路ＨＢ（図２ｂ参照）を使用する場合、スイッチＳ１１及びＳ２１が、無通電期間ｔｃ＿ｌｌ内に開かれていて、短絡期間ｔｃ＿ｋｓ内に、例えば５０％のデューティー比でそれぞれ交互に閉じられている。

零の短絡期間ｔｃ＿ｌｌ（すなわち、周期Ｔに達する無通電期間ｔｃ＿ｌｌ）又は周期Ｔに達する短絡期間ｔｃ＿ｌｌ（すなわち、零の無通電期間ｔｃ＿ｌｌ）が、限界状態として提供可能である。しかしながら、短絡期間ｔｃ＿ｌｌは、特にハーフブリッジ回路ＨＢのＰＷＭ短絡の場合は、好ましくは零ではなくて、零よりも僅かに大きくすべきであり、特に最小の保護期間にあるべきである。

無通電期間ｔｃ＿ｌｌに対する短絡期間ｔｃ＿ｋｓの適切な比率は、（図１に示されているように）調整装置Ｒの前方に接続され得るか又は調整装置Ｒの組み込まれた構成要素であり得る短絡制御装置Ｋによって選択され得る。

好ましくは、３つの相Ａ，Ｂ，Ｃが、調整された短絡モードＭ中に設けられる。短絡電流ｉｃが、係数ａで乗算された目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌよりも小さい短絡相Ａ、ｉｃ＜ｉｃ＿ｓｏｌｌ・ａでは、実際の短絡電流ｉｃが、目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌよりも小さいので、搬送装置１と協働する複数の駆動コイルＳｍの少なくとも一部が、それぞれの周期Ｔにわたって、すなわち短絡中に持続して駆動される。このことは、フルブリッジ回路ＶＢを長固定子リニアモータ制御装置４で使用する場合は完全な短絡を意味し、又はハーフブリッジ回路ＨＢを長固定子リニアモータ制御装置４で使用する場合は「ＰＷＭ短絡」を意味する。このことは、短絡相Ａでは、それぞれの周期Ｔ内に、短絡期間ｔｃ＿ｋｓが最大になり、無通電期間ｔｃ＿ｌｌが最小になることを意味する。この場合、短絡期間ｔｃ＿ｌｌが、周期Ｔの全体にわたって延在し得る。このため、無通電期間ｔｃ＿ｌｌは零である。基本的に短絡相Ａに対しては、既定の最小保護期間に相当し得る最小期間が、無通電期間ｔｃ＿ｌｌに対して設けられ得る（すなわち、最大期間が、短絡期間ｔｃ＿ｋｓに対して設けられ得る）。例えば、２５μｓの周期Ｔに対しては、無通電期間ｔｃ＿ｌｌの最小期間が、既定の最小保護期間、例えば５００ｎｓに相当し得る。

短絡電流ｉｃが、係数ａで乗算された目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌに相当するか又は超えｉｃ≧ｉｃ＿ｓｏｌｌ・ａ、好ましくは（２−ａ）で乗算された目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌよりも小さい：ｉｃ＜ｉｃ＿ｓｏｌｌ・（２−ａ）混合相Ｂでは、複数の駆動コイルＳｍの少なくとも一部が、交互に短絡と無通電とに存在する。このことは、短絡電流ｔｃ＿ｋｓと無通電期間ｔｃ＿ｌｌとが１つの周期Ｔ内で交互することを意味する。特に、混合相Ｂに対する１つの周期Ｔ内の短絡期間ｔｃ＿ｋｓと無通電期間ｔｃ＿ｌｌとのそれぞれの長さが、三次多項式によって誤差偏差ｅ＿ｉｃを用いて計算され得る。誤差偏差ｅ＿ｉｃは、短絡電流ｉｃと目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌとの偏差を示す。

短絡電流ｉｃが、係数（２−ａ）で乗算された目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌに相当するか又は超える無通電相Ｃ、ｉｃ≧ｉｃ＿ｓｏｌｌ・（２−ａ）では、複数の駆動コイルＳｍの少なくとも一部が、無通電で駆動される。短絡制御装置Ｋによって、無通電期間ｔｃ＿ｌｌが最大にされ、短絡期間ｔｃ＿ｋｓが最小にされる。この場合、無通電期間ｔｃ＿ｌｌが、周期Ｔの全体にわたって延在し得る。これにより、短絡期間ｔｃ＿ｋｓは零である。しかしながら、最小短絡期間ｔｃ＿ｋｓが、零よりも大きく設けられてもよく、又は、最大の無通電期間ｔｃ＿ｌｌが、周期Ｔよりも小さく設けられてもよい。例えば零の係数が選択される場合、混合相Ｂだけが使用される。

例えば１の係数ａが選択されると、短絡電流ｉｃが、目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌよりも小さいときは、当該駆動が、短絡相Ａで実行され、短絡電流ｉｃが、目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌ以上であるときは、無通電相Ｃが実行される。したがって、この特別な場合では、混合相Ｂがない。

係数ａは、前もって決定され得るか又は予め設定され得る。この場合、ａ＝０．８５の係数が、長固定子リニアモータの短絡電流の調整に対して特に有益であると実証されている。無通電相Ａから混合相Ｂへの境界が、係数ａ＝０．８５に対して図４に破線で示されていて、同様に混合相Ｂから短絡相Ｃへの境界も破線で示されている。

好ましくは、混合相Ｂでは、駆動コイルＳｍの少なくとも一部がそれぞれ交互に、短絡期間ｔｃ＿ｋｓにわたって短絡で駆動され、無通電期間ｔｃ＿ｌｌにわたって無通電で駆動される。この場合、短絡期間ｔｃ＿ｋｓの長さは、無通電期間ｔｃ＿ｌｌの長さに対して特定される。

図６ａには、無通電期間ｔｃ＿ｌｌにわたる短絡電流ｉｃの推移が示されている。この場合、短絡相Ａから混合相Ｂを介して無通電相Ｃに切り替えられる。ここでは、最小期間が、無通電期間ｔｃ＿ｌｌに対して設けられているので、この無通電期間ｔｃ＿ｌｌは、短絡相Ａでも完全に零でない。図６ｂには、無通電相Ｃから第２相Ｂを介した第１の短絡相Ａへの無通電期間ｔｃ＿ｌｌにわたる誤差偏差ｅ＿ｉｃの推移が示されている。混合相Ｂにおいて無通電期間ｔｃ＿ｌｌと短絡期間ｔｃ＿ｋｓとを計算するために、三次多項式が、誤差偏差ｅ＿ｉｃに対して使用されるので、混合相Ｂへの移行と混合相Ｂからの移行とが、短絡電流ｉｃに対して達成され得る。これにより、短絡電流ｉｃのノイズが僅かに保持され得る。代わりに、混合相Ｂを設けないこと、及び短絡相Ａから無通電相Ｃに又は短絡相Ｃから無通電相Ａに直接に切り替えることも可能である。

図７には、一定の又は５０％のデューティー比のＰＷＭ短絡に対する第１短絡電流ｉｃ１の時間推移と、本発明にしたがって生成される第２短絡電流ｉｃ２の時間推移とが示されている。最大の短絡期間ｔｃ＿ｋｓ、すなわち持続する相Ａが、第１短絡電流ｉｃ１に対して選択される。図７の下の部分には、第１短絡電流ｉｃ１から発生する第１制動力Ｆｂ１の時間推移と、第２短絡電流ｉｃ２から発生する第２制動力Ｆｂ２の時間推移とが示されている。特に制動工程の開始直後の第２制動力Ｆｂ２が、第１制動力Ｆｂ１よりも高い一方で、第２短絡電流ｉｃ２が、第１短絡電流ｉｃ１よりも小さいことが明らかである。このことは、本発明にしたがって高められた推進力を生成する短絡電流成分ｉｃｑから発生する。このため、第２短絡電流ｉｃ２の振動挙動が改善される。

調整された短絡モードＭにしたがって制御される複数の駆動コイルＳｍは、基本的に任意に選択され得る。したがって、全ての駆動コイルＳｎ又はこれらの駆動コイルＳｎの一部が調整された短絡モードＭで切り替えられ得る。好ましくは、搬送装置Ｔ１と磁器結合された駆動コイルＳｍが、調整された短絡モードＭで切り替えられ得る。

どの駆動コイルＳｍが搬送装置１と磁器結合されているかは、搬送装置１の実際の位置によって特定され得る。この位置決めは、適切な位置センサによって実行され得る。例えばオーストリア特許出願公開第５１９２３８号明細書に記載されているように、当該位置センサは、長固定子リニアモータで既に設けられ得る。

しかし、どの駆動コイルＳｍが、短絡状態中に（測定される）コイル短絡電流ｉｃｍを通電するかも認識され得る。当該認識から、これらの駆動コイルＳｍのうちのどの駆動コイルが、搬送装置１と磁器結合されているかが推定され得る。

（例えば、コイル短絡電流ｉｃｍが電磁誘導されるので）移動方向ｘに存在する別の１つの駆動コイルＳｍが、搬送装置１と磁器結合されているように、この搬送装置１が、制動工程中にさらに移動すると、この駆動コイルＳｍが、同様に短絡モードＭに切り替えられ得る。その結果、通常は、移動方向ｘに対抗する１つの駆動コイルＳｍが、搬送装置１ともはや磁器結合されていない。これにより、この駆動コイルは、もはや短絡モードＭのままである必要がない。しかしながら、移動方向ｘに対抗するこの駆動コイルＳｍが、もはや搬送装置１と磁器結合されていないことは、同様に位置センサ又はコイル短絡電流ｉｃｍの非電磁誘導によって認識され得る。移動方向ｘに対抗して磁器結合された最後の駆動コイルＳｍが、もはや搬送装置１と磁器結合されていないことが認識され得る。これにより、最初に述べた駆動コイルＳｍの代わりに、移動方向ｘに存在するその次のコイルＳｍが、短絡モードＭで駆動されることが推定され得る。

好ましくは、短絡電流ｉｃが、短絡制御装置Ｋによって、例えば閾値ｉｃｍａｘに限定され得る。当該限定は、短絡から無通電に切り替えられることによって実行され得る。したがって、十分な運動エネルギーが、搬送装置１に存在する限り、（平均）短絡電流ｉｃを調整することが可能である。

１ 搬送装置（輸送車両）
２ 長固定子リニアモータ
３ 保持構造体
４ 長固定子リニアモータ制御装置
２０ 輸送区間
Ｓｍ 駆動コイル
Ｍ１ 第１磁石
Ｍ２ 第２磁石
Ｒ コイル調整装置
Ｋ 短絡制御装置

Claims (13)

1. 長固定子リニアモータ（１）の複数個（ｍ）の駆動コイル（Ｓｍ）を制御するための方法であって、搬送装置（２）を移動方向（ｘ）に沿って移動させるため、この搬送装置（２）と磁器結合された磁場が、この移動方向（ｘ）に沿って移動されるように、前記複数個のコイル（Ｓｍ）が、通常運転中に通電される当該方法において、
   前記搬送装置（２）の制動工程時に、調整された短絡モード（Ｍ）に切り替えられ、この短絡モード（Ｍ）では、前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部が、少なくとも第１期間にわたって短絡状態で駆動されることを特徴とする方法。
2. 前記調整された短絡モード（Ｍ）では、前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部が、少なくとも第２期間にわたって無通電状態で駆動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）に通電する全ての短絡電流（ｉｃ）が算出されること、
   推進力を生成する最大の短絡電流成分ｉｃｑを有する目標短絡電流（ｉｃ＿ｓｏｌｌ）が、予め設定されている関係式（ｆ）によって算出されること、
   前記調整された短絡モード（Ｍ）において、
   −前記短絡電流（ｉｃ）が前記目標短絡電流（ｉｃ＿ｓｏｌｌ）よりも小さい短絡相（Ａ）では、前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部が、前記短絡状態で駆動され、
   −前記短絡電流（ｉｃ）が前記目標短絡電流（ｉｃ＿ｓｏｌｌ）に達するか又は超える無通電相（Ｃ）では、前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部が、無通電状態で駆動されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）に通電する全ての短絡電流（ｉｃ）が算出されること、
   推進力を生成する最大の短絡電流成分ｉｃｑを有する目標短絡電流（ｉｃ＿ｓｏｌｌ）が、予め設定されている関係式（ｆ）によって算出されること、
   前記調整された短絡モード（Ｍ）において、
   −前記短絡電流（ｉｃ）が１つの係数（ａ）で乗算された前記目標短絡電流（ｉｃ＿ｓｏｌｌ）よりも小さい短絡相（Ａ）では、前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部が、前記短絡状態で駆動され、
   −前記短絡電流（ｉｃ）が１つの係数（ａ）で乗算された前記目標短絡電流（ｉｃ＿ｓｏｌｌ）に一致するか又は超え、且つ１つの係数２−ａで乗算された前記目標短絡電流ｉｃ＿ｓｏｌｌよりも小さい中間相（Ｂ）では、前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部が、交互に前記短絡状態と前記無通電状態とで駆動され、
   −前記短絡電流（ｉｃ）が１つの係数２−ａで乗算された前記目標短絡電流（ｉｃ＿ｓｏｌｌ）に一致するか又は超える無通電相（Ｃ）では、前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部が、無通電状態で駆動されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 混合相（Ｂ）では、前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部がそれぞれ、交互に短絡期間（ｔｃ＿ｋｓ）にわたって前記短絡状態で駆動され、無通電期間（ｔｃ＿ｌｌ）にわたって前記無通電状態で駆動され、
   前記短絡期間（ｔｃ＿ｋｓ）の長さと前記無通電期間（ｔｃ＿ｌｌ）の長さとが特定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記混合相（Ｂ）では、前記無通電期間（ｔｃ＿ｌｌ）の長さに対する前記短絡期間（ｔｃ＿ｋｓ）の長さが、三次多項式によって誤差偏差（ｅ＿ｉｃ）を用いて計算されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. ０．８５の係数（ａ）が選択されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記予め設定されている関係式は、以下の
   

   

   のように規定され、ここで、Ψは、主磁束であり、Ｌは、不飽和インダクタンスであることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記搬送装置（１）と磁器結合された駆動コイル（Ｓｍ）だけが、前記調整された短絡モード（Ｍ）に切り替えられることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記搬送装置（１）と磁器結合された駆動コイル（Ｓｍ）は、位置センサによって特定されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記搬送装置（１）と磁器結合された駆動コイル（Ｓｍ）は、それぞれの前記駆動コイル（Ｓｍ）で電磁誘導されたコイル短絡電流（ｉｃｍ）によって認識されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 複数個（ｍ）の駆動コイル（Ｓｍ）と少なくとも１つの搬送装置（１）とを有する長固定子リニアモータ（２）であって、前記搬送装置（１）を移動方向（ｘ）に沿って移動させるため、この搬送装置（１）と磁器結合された磁場が、この移動方向（ｘ）に沿って移動されるように、前記複数個のコイル（Ｓｍ）が、コイル調整装置（Ｒ）を介して制御された長固定子リニアモータ制御装置（４）によって通電される当該長固定子リニアモータにおいて、
    短絡制御装置（Ｋ）が設けられていて、この短絡制御装置（Ｋ）は、前記搬送装置（１）の制動工程時に前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部を少なくとも第１期間にわたって短絡させることを特徴とする長固定子リニアモータ。
13. 前記短絡制御装置（Ｋ）は、前記コイル調整装置（Ｒ）の前方に接続されていて、制動工程時に前記複数個の駆動コイル（Ｓｍ）の少なくとも一部を少なくとも第１期間にわたって短絡することをこのコイル調整装置（Ｒ）に指示することを特徴とする請求項１２に記載の長固定子リニアモータ。

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