JP2576310B2

JP2576310B2 - 自動開閉ドアの制御装置

Info

Publication number: JP2576310B2
Application number: JP3167722A
Authority: JP
Inventors: 直樹良知; 隆也藤井
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 1991-06-11
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JPH04363489A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータによる自
動開閉ドアの制御装置に関する。

【０００２】従来のリニアモータ式自動ドア開閉装置に
おいては、リニアモータは摺動抵抗が小さい為、手動モ
ードにおいてドアの開閉が手動で容易に行われる。

【問題点】しかしながら、ドアを力まかせに動かした場
合に、開端及び閉端にドアが激突する可能性がある。ま
た、この時ドアが破損したり人をはさみ込み、怪我をす
る可能性がある。

【問題点を解決するための手段】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、ドアの駆動源
に多相ブラシレス直流リニアモータを用い、該リニアモ
ータの可動子とドアを機械的に連結して直接駆動にする
と共に、可動子又は固定子上の駆動の為の磁気検出セン
サの信号によってドアの位置および速度を常時検出し、
かつ定められた速度以上でドアが動かされた場合に、可
動子コイルをドアの進行方向の逆向きに励磁しドアの速
度を一定値以下にすることを特徴とする。このことによ
り、開端及閉端へのドアの激突を防ぎながら、一定速度
以下におけるドアの摺動抵抗を小さくした自動開閉ドア
の制御装置を提供する。また、手動時もドアの速度を検
出して、低速ならば可動子コイルに通電せず、高速なら
ば速すぎない様に速度制御を行う。速度制御をＯＮ／Ｏ
ＦＦする速度にはヒステリシスをもたせ、切換り時に発
生するガタガタした動きを無くしている。

【０００３】

【実施例】図１はリニアモータ式自動開閉ドアの構成図
である。図２はリニアモータの構造を示す説明図であ
り、図３はリニアモータの通電タイミングを示す説明図
である。まず、リニアモータの構造と通電タイミングに
ついて説明する。リニアモータの構造は、本出願人が実
願平１−１１０９５３号として出願済である。

【０００４】図６は、本発明のブラシレス直流リニアモ
ータ１を構成するコイルユニット２及び該コイルユニッ
ト２に一体的に付設されるセンサユニット３の斜視図で
ある。コイルユニット２は、同一形状の３個の可動子
コイル２ａ，２ｂ及び２ｃを組み込む。また、センサユ
ニット３には、３個のホール素子等を用いた磁気検出セ
ンサ３ａ，３ｂ及び３ｃを組み込み、各々の可動子コイ
ル２ａ〜２ｃと磁気検出センサ３ａ〜３ｃを個々に対応
づける。その対応位置関係は後に詳述する。各可動子コ
イル２ａ〜２ｃへ通電するための給電線と各センサ３ａ
〜３ｃの信号線は、フレキシブルプリント基板４を用い
て接続する。

【０００５】前記コイルユニット２及びセンサユニット
３は、図７の断面図に示すようにアウタレール１２，１
２とインナレール１３，１３とから形成されるレール１
１の走行部１１'に移動自在に架装されて、コイル移動
型のブラシレス直流リニアモータ１を構成する。アウタ
レール１２，１２とインナレール１３，１３間には、ヨ
ーク１４，１４を介在させて等長の永久磁石１５，１５
を長手方向に複数個配置して磁石体１６を構成するとと
もに、その極性を隣り合うもの及び向かい合うものは逆
極性とし、向かい合う磁石１５，１５間に一様な磁界を
形成する。この場合、磁石１５は片側のみで他方はヨー
ク１４のみを配設して磁気回路を形成してもよい。

【０００６】前記フレキシブルプリント基板４を用いた
給電線の一端は、レール１１の端部に設置するレールエ
ンド１７に接続する(図８)。該レールエンド１７にはコ
ネクタ１８によりワイヤハーネス１９を接続する。該ワ
イヤハーネス１９の一端には、制御回路２０を接続す
る。制御回路２０は、前記磁石１５，１５の極性により
コイルユニット２と磁石体１６の相対位置を検出する磁
気検出センサ３ａ〜３ｃの検出信号を入力して、可動子
コイル２ａ〜２ｃの通電極性を切換える通電切換手段を
構成する。

【０００７】前記制御回路２０の一例を図９に示す。該
制御回路２０は、磁気検出センサ３ａ〜３ｃの磁気検出
信号を入力して、コイルユニット２(可動子コイル２ａ
〜２ｃ)と磁石体１６の相対位置を検出する位置検出回
路２１と通電切換回路２２とを有し、両回路２１と２２
間には通電切換回路２２のスイッチング素子をロジック
駆動する駆動回路２３と進行方向切換スイッチ２５を接
続した進行方向制御回路２４とを介装してなる。

【０００８】前記コイルユニット２を構成する可動子コ
イル２ａ〜２ｃの寸法及びその対応位置関係、センサユ
ニット３を構成する磁気検出センサ３ａ〜３ｃの対応位
置関係、及びコイル２ａ〜２ｃと磁気検出センサ３ａ〜
３ｃの対応距離の特定について、等長の永久磁石１５の
寸法との関係において以下に説明する。可動子コイル２
ａ，２ｂ及び２ｃの配置ピッチＬは、Ｌ＝２ｎｌ／３とする。但し、ｎ：３の倍数を除く自然数２ｌ：磁石体１６の磁極ピッチである。また、磁気検出
センサ３ａ，３ｂ及び３ｃの配置ピッチＭは、Ｍ＝２ｌ／３＋２ｌ・２ｍ但し、ｍ：０，１，２，３・・・２ｌ：磁石体１６の磁極ピッチである。個々に対応づけ
られた可動子コイル２ａ〜２ｃと磁気検出センサ３ａ〜
３ｃとの対応距離Ｎ_xは、可動子コイル２ａ〜２ｃの通
電端子間の結線によって異なるが次のように表すことが
できる。 (１)スター結線(タイプ１)の場合は、Ｎ_x＝(２ｐ_x＋１)ｌ (２)スター結線(タイプ２)の場合は、Ｎ_x＝２(ｐ_x＋１／３)ｌ又はＮ_x＝２(ｐ_x＋２／３)
ｌ (３)デルタ結線の場合は、Ｎ_x＝２(ｐ_x＋１／３)ｌ又はＮ_x＝２(ｐ_x＋２／３)
ｌである。ここで、２ｌ＝磁石体１６の磁極ピッチＰ_X＝０，１，２，３，４・・・ｘ＝ａ，ｂ，ｃ但し、Ｎ_aは可動子コイル２ａの中心から磁気検出セン
サ３ａまでの距離を表す。以下Ｎ_b，Ｎ_cの場合も同様
に、可動子コイル２ｂ，２ｃの中心から磁気検出センサ
３ｂ，３ｃまでの距離を表す。

【０００９】以下、前記で規定される寸法関係の実例に
ついて説明するとともに、その作動についても説明す
る。図１０は、前記(１)のスター結線(タイプ１)の場合
の実例である。可動子コイル２ａと２ｂ及び２ｂと２ｃ
との距離Ｌ＝１０ｌ／３は、Ｌ＝２ｎｌ／３においてｎ
＝５としたものである。また、可動子コイル２ａの中心
から磁気検出センサ３ａまでの対応距離Ｎ_a＝１１ｌ
は、Ｎ_a＝(２ｐ_a＋１)ｌにおいてｐ_a＝５としたもので
あり、同様にＮ_b＝７ｌはｐ_b＝３、Ｎ_c＝３ｌはｐ_c＝
１としたものである。可動子コイル２ａ〜２ｃの巻線の
各巻き始め端をＡ₁，Ｂ₁，Ｃ₁とし、巻き終わり端を
Ａ₂，Ｂ₂，Ｃ₂とし、可動子コイル２ａの巻き終わり端
Ａ₂と可動子コイル２ｂの巻き始め端Ｂ₁及び可動子コイ
ル２ｃの巻き終わり端Ｃ₂とを接続してスター結線を施
す。

【００１０】図１１は、前記したスター結線(タイプ２)
の場合の実例を示したものである。可動子コイル２ａと
２ｂ及び２ｂと２ｃとの距離Ｌ＝１０ｌ／３は、Ｌ＝２
ｎｌ／３でｎ＝５としたものである。可動子コイル２ａ
の中心から磁気検出センサ３ａまで距離Ｎ_a＝３２ｌ／
３は、Ｎ_a＝２(ｐ_a＋１／３)ｌにおいて、ｐ_a＝５とし
たものであり、同様にＮ_b＝２０ｌ／３はｐ_b＝３、Ｎ_c
＝８ｌ／３はｐ_c＝１としたものである。可動子コイル
２ａ〜２ｃの巻線の各巻き始め端をＡ₁，Ｂ₁，Ｃ₁と
し、巻き終わり端をＡ₂，Ｂ₂，Ｃ₂とし、可動子コイル
２ａの巻き終わり端Ａ₂と可動子コイル２ｂの巻き始め
端Ｂ₁及び可動子コイル２ｃの巻き終わり端Ｃ₂とを接続
して、前記タイプ１の場合と同様にスター結線を施す。

【００１１】図１２は、前記したデルタ結線の場合の実
例を示したものである。可動子コイル２ａと２ｂ及び２
ｂと２ｃとの距離及び各可動子コイル２ａ〜２ｃの中心
から、各磁気検出センサ３ａ〜３ｃまでの対応距離は、
前記スター結線(タイプ２)(図１１)と同様である。可動
子コイル２ａ〜２ｃの巻線の各巻き始め端をＡ₁，Ｂ₁，
Ｃ₁とし、巻き終わり端をＡ₂，Ｂ₂，Ｃ₂とし、Ａ₁と
Ｂ₁，Ａ₂とＣ₁及びＢ₂とＣ₂とを接続して、それぞれ端
子Ａ'，Ｃ'及びＢ'とするデルタ結線を施す。

【００１２】以上のように、各寸法関係を規定して可動
子コイル２ａ〜２ｃ及び磁気検出センサ３ａ〜３ｃを、
それぞれコイルユニット２とセンサユニット３に配置し
て、前記レール１１内に架装したブラシレス直流リニア
モータ１の作動について、図１３〜図１５を参照して説
明する。

【００１３】前記図１０に示すスター結線(タイプ１)の
場合は、図１３に示すように、磁気検出センサ３ａが磁
石体１６のＮ極に対応する場合には、前記端子Ａ₁には
＋Ｖ(ｖ)を、Ｓ極に対応する場合は０(ｖ)を印加し、磁
気検出センサ３ｂの場合はＮ極で０(ｖ)，Ｓ極で＋Ｖ
(ｖ)を、また磁気検出センサ３ｃの場合はＮ極で＋Ｖ
(ｖ)，Ｓ極で０(ｖ)をそれぞれ端子Ｂ₂及びＣ₁に印加す
るように、前記制御回路２０の通電切換回路２２を制御
する。このときの各磁気検出センサ３ａ〜３ｃの磁気検
出タイミングによる各端子Ａ₁，Ｂ₂及びＣ₁に対する通
電状態は、磁気検出センサ３ａの位置で示せば同図に示
されるタイミングとなる。例えば磁気検出センサ３ａの
位置(１)では、２ｌ／３づつずれた磁気検出センサ３
ａ，３ｂ及び３ｃがいずれもＳ極に対応し、端子Ａ₁，
Ｃ₁に０(ｖ)，端子Ｂ₂に＋Ｖ(ｖ)が印加され、可動子コ
イル２ａ〜２ｃには、スター結線によりＢ₂→Ｂ₁，Ａ₂
→Ａ₁及びＣ₂→Ｃ₁の向きに電流が流れる。前記したよ
うに、磁気検出センサ３ａ〜３ｃが磁石体１６の極性に
基づいて出力する磁気検出信号により、スター結線の３
個の端子Ａ₁,Ｂ₂,Ｃ₁への通電状態が変化し、可動子コ
イル２ａ〜２ｃに流れる電流方向が順次前記したタイミ
ングで切り換わる。またその時各可動子コイル２ａ〜２
ｃは、前記の寸法関係に規定される位置にあって、各巻
線部に流れる電流の向き及び対応する磁石体１６の極性
により、フレミングの左手法則に従う推力の作用を受
け、図１３(ａ)〜(ｈ)に模式的に示すように、順次左か
ら右方向へ移動する。

【００１４】また、前記図１１に示すスター結線(タイ
プ２)の場合は、図１４に示すように、各端子Ａ₁，
Ｂ₂，Ｃ₁に通電する通電態様は、＋Ｖ(ｖ)，０(ｖ)，−
Ｖ(ｖ)とし、その切換タイミングは磁気検出センサ３ａ
の位置で示せば、同図に示されるタイミングとなる。例
えば磁気センサ３ａの位置(２)では、端子Ａ₁に−Ｖ
(ｖ)，Ｂ₂に＋Ｖ(ｖ)及びＣ₁に０(ｖ)が印加される。こ
の時、スター結線した端子Ａ₂，Ｂ₁及びＣ₂の接続点の
電位は、常に０ (ｖ)となり端子Ｃ₁０(ｖ)へは電流が流
れなくて、端子Ｂ₂→Ｂ₁，Ａ₂→Ａ₁の向きに電流が流れ
る（図１１）。この場合も、前記と同様に各可動子コイ
ル２ａ〜２ｃの巻線部に流れる電流の向きと対応する磁
石体１６の極性によりフレミングの左手法則に従う推力
を受けて、図１４(ａ)〜(ｈ)に模式的に示すように左か
ら右方向に移動する。

【００１５】前記図１２に示すデルタ結線の場合は、図
１５に示すように、磁気検出センサ３ａが磁石体１６
のＮ極に対応する場合には、前記端子Ａ'には＋Ｖ(ｖ)
を、Ｓ極に対応する場合は０(ｖ)を印加し、磁気検出セ
ンサ３ｂの場合はＮ極で０(ｖ)，Ｓ極で＋Ｖ(ｖ)を、ま
た磁気検出センサ３ｃの場合はＮ極で＋Ｖ(ｖ)，Ｓ極で
０(ｖ)をそれぞれ端子Ｂ'及びＣ'に印加するように、前
記制御回路２０の通電切換回路２２を制御する。このと
きの各磁気検出センサ３ａ〜３ｃの磁気検出タイミング
による各端子Ａ'，Ｂ'及びＣ'に対する通電状態は、磁
気検出センサ３ａの位置で示せば同図に示されるタイミ
ングとなる。例えば磁気検出センサ３ａの位置(３)で
は、２ｌ／３づつずれた磁気検出センサ３ａ，３ｂ及び
３ｃがいずれもＳ極に対応し、端子Ａ'に０(ｖ)，端子
Ｂ'，Ｃ'に＋Ｖ(ｖ)が印加される。デルタ結線により、
同電位となるＢ'，Ｃ'端子間には電流が流れず、Ａ₂→
Ａ₁，Ｂ₂→Ｂ₁の向きに電流が流れる。この場合も、前
記と同様に各可動子コイル２ａ〜２ｃの巻線部に流れる
電流の向きと対応する磁石体１６の磁性によりフレミン
グの左手法則に従う推力を受けて、同図(ａ)〜(ｈ)に模
式的に示すように左から右方向に移動する。

【００１６】前記スター結線(タイプ１)，(タイプ２)及
びデルタ結線の場合における、各々の可動子コイル２
ａ，２ｂ及び２ｃに作用する推力Ｆ_a，Ｆ_b，Ｆ_cは、磁
界を一定とした場合、それぞれ図１６〜図１８に示され
る。但し、Ｖ：電圧Ｒ：コイル一個の抵抗Ｂ：磁束密度Ｎ：コイル巻数ｌ：磁束作用長とする。

【００１７】図１６に示すように、スター結線(タイプ
１)の場合、Ｆ_a＝Ｆ_b＝Ｆ_c＝(４Ｖ／３Ｒ)・ＢＮｌであり、その推力パターンは可動子コイル２ａ〜２ｃと
磁石体１６等の前記した寸法関係により、位相２ｌ／３
の位相を生じコイルユニット２に作用する推力の最大
は、Ｆ＝(２０Ｖ／９Ｒ)・ＢＮｌとなり、また２ｌ／
３毎に生ずる推力の低下もＦ'＝(２Ｖ／Ｒ)・ＢＮｌで
あって、推力変動を最大推力の１０％に抑えることがで
きる。

【００１８】図１７に示すように、スター結線(タイプ
２)の場合、Ｆ_a＝Ｆ_b＝Ｆ_c＝(Ｖ／Ｒ)・ＢＮｌ及び、Ｆ_a'＝Ｆ_b'＝Ｆ_c'＝(２Ｖ／３Ｒ)・ＢＮｌとな
る。また最大推力Ｆは、Ｆ＝(２Ｖ／Ｒ)・ＢＮｌであ
り、位相２ｌ／３毎に生ずる推力の低下はＦ'＝(５Ｖ／
３Ｒ)・ＢＮｌとなって、推力変動を最大推力の約１７
％に抑えることができる。

【００１９】図１８に示すようにデルタ結線の場合、Ｆ_a＝Ｆ_b＝Ｆ_c＝(２Ｖ／Ｒ)・ＢＮｌ及び、Ｆ_a'＝Ｆ_b'＝Ｆ_c'＝(４Ｒ／３Ｒ)・ＢＮｌとな
る。最大推力Ｆは、Ｆ＝(４Ｖ／Ｒ)・ＢＮｌであり、
２ｌ／３毎に生ずる推力の低下はＦ'＝(１０Ｖ／３Ｒ)
・ＢＮｌとなる。位相２ｌ／３毎に生じる推力の低下
はＦ'＝(１０Ｖ／３Ｒ)・ＢＮｌであって、推力変動を
最大推力の約１７％に抑えることができる。以上の様な
構成及び作用を呈するブラシレス直流リニアモータ１
は、ブラシレスにより耐久性及び電気ノイズの低減を図
ることができるのは勿論のこと、推力変動が小さくコイ
ル可動型のため可動部がコアレスとなってコントロール
性が良好になる。さらに、推力を増強するためのコイル
ユニット２を複数個連結することができる。この場合、
前記した磁石体１６及び各可動子コイル２ａ〜２ｃの寸
法関係により、各コイルユニット２，２'を構成する可
動子コイル２ａ〜２ｃのそれぞれが隣り合う各コイルユ
ニット２，２'毎に逆巻きになる様に、スター結線又は
デルタ結線を施す。

【００２０】図１９に示すように、コイルユニット２で
は可動子コイル２ａの巻き終わり端Ａ₂と可動子コイル
２ｂの巻き始め端Ｂ₁及び可動子コイル２ｃの巻き終わ
り端Ｃ₂を結線し、コイルユニット２'では、可動子コイ
ル２ａの巻き始め端Ａ₁'と可動子コイル２ｂの巻き終わ
り端Ｂ₂'及び可動子コイル２ｃの巻き始め端Ｃ₁'とを結
線する。コイルユニット２の３個の端子Ａ₁，Ｂ₂，Ｃ₁
とコイルユニット２'の３個の端子Ａ₂',Ｂ₁',Ｃ₂'は、
それぞれＡ₁とＡ₂'，Ｂ₂とＢ₁'及びＣ₁とＣ₂'とを接続
して、共通端子Ａ，Ｂ，Ｃとする。このように、コイル
ユニット２を複数個追加した場合でも、可動子コイル２
ａ〜２ｃの通電極性を切換えるための配線数は、コイル
ユニット１個の場合と同様３本であって増加する必要は
ない。また、通電極性の切換えタイミングを規制するた
めの磁気検出センサ３ａ〜３ｃも、コイルユニット２の
数に関係なく１組でよい。また、磁気検出センサ３ａ〜
３ｃの配置位置は、前記各実施例に示した位置に限定さ
れるものでなく、前記通電極性の切換えタイミングを実
現できるような位置であればよい。尚、移動方向を逆向
きにする場合は、前記実施例と逆向きの電流が、各可動
子コイルに流れるように通電極性を切換えるようにす
る。

【００２１】図１は、リニアモータ式自動ドア開閉装置
の構成図である。図１（Ａ），（Ｂ）において、３１は
リニアモータ固定子であり、ガイドレール３８と一体化
されている。リニアモータ可動子３２は、連結金具３４
によりドア３３と連結する。これにより可動子３２の動
作とドア３３の動作が完全に一致する。ガイドレール３
８上にはドア３３に取付けらけたローラ３７が走行す
る。コントローラ３５は、人体検出用センサ３９からの
信号によりドア３３の開閉動作をつかさどる。電線３６
は、可動子３２への給電及び可動子３２上の磁気検出セ
ンサ３ａ，３ｂ，３ｃ（図２）信号のコントローラ３５
への受け渡しを行う電線であり、可動子３２は電線３６
を引張りながら動作する。

【００２２】図２および図３は、リニアモータの構造と
通電タイミングの概略を示す。リニアモータの構造と通
電タイミングの詳細は、図６〜図１９について前述した
通りである。

【００２３】図４はシステム構成図である。リニアモー
タ可動子３２は、前述の如くドア３３と連結され、固定
子３１上を走行する。ドア３３の位置と可動子３２の位
置とが一致する為、可動子３２の速度及び位置によりド
ア３３の速度及び位置が検出できる。リニアモータ可動
子３２には、コイル２ａ，２ｂ，２ｃが内蔵されてお
り、また磁気検出センサ３ａ，３ｂ，３ｃが内蔵されて
いる。磁気検出センサ３ａ〜３ｃは可動子３２と磁石１
５との相対位置を検出する。コントローラ３５は、人体
検出センサ４４の信号に応じて可動子３２を動作させ
る。主制御部４５は、人体検出センサ４４の信号に応じ
て、ドア３３を動作させる目標位置を出力する。目標速
度演算器４６は、主制御部４５から出力された目標位置
と、位置算出器４２からの現在位置との差、及び速度設
定器４３からの設定速度とにより、動作すべき目標速度
を算出する。出力演算器４７は、目標速度演算器４６か
らの目標速度と、速度算出器４１からの実速度との差に
より、可動子３２の出力（推力）及びその出力の方向を
演算する。ＰＷＭ変換器４８は、出力演算器４７により
演算された出力値をＰＷＭ値（パルス幅変調値）に変換
する。駆動トランジスタ設定器４９は、出力演算器によ
り示された出力（推力）の方向と、波形整形器５１から
の相状態信号（可動子３２と固定子磁石１５との相対位
置）とにより、通電すべき可動子コイル２ａ，２ｂ，２
ｃと通電方向を決定し、各駆動トランジスタＴｒ１ａ〜
Ｔｒ３ｂのＯＮ／ＯＦＦを設定する。可動子コイル通電
器５０は、駆動トランジスタＴｒ１ａ，Ｔｒ１ｂ，…Ｔ
ｒ３ｂとトランジスタ駆動回路とからなる。そして、可
動コイル通電器５０は、駆動トランジスタ設定器４９で
示されたＯＮすべきトランジスタを、ＰＷＭ変換器４８
で示されたＰＷＭ値に従って駆動することで、駆動トラ
ンジスタ設定器４９で定められた出力（推力）となるよ
うな電流を通電する。速度算出器４１は、波形整形器５
１からの相状態信号の変化する間隔から。リニアモータ
可動子３２の実速度を算出する。位置算出器４２は、波
形整形器５１からの相状態の変化する方向により可動子
３２の動作方向を検出し、相状態変化ごとに方向に従い
アップ又はダウンカウントすることで、可動子３２の位
置を算出する。波形整形器５１は、リニアモータ可動子
３２内の磁気検出センサ（ホール素子）３ａ〜３ｃから
の信号の波形を方形波に整形する。人体検出センサ４４
は、人体等を無接触で検出するセンサ、あるいはタッチ
スイッチ、マットスイッチ等よりなる。速度設定器４３
は、ドアの開閉速度を設定する速度設定器であり、あら
かじめ定められた値又は人が必要な速度に設定する。

【００２４】（本実施例装置の特徴とする構成）自動手
動切換スイッチ５２は、コントローラ３５の外部に設置
されて、人がモータ駆動条件を自動と手動に切換え選定
できるようにしたスイッチである。動作モード制御器５
３は、自動手動切換スイッチ５２により指示されたスイ
ッチの組合せによりモータ駆動の条件を設定し、手動モ
ードであればヒステリシスコンパレータ（ヒステリシス
速度比較器）５４を動かせる。ヒステリシスコンパレー
タ５４は、速度算出器４１により出力された実速度Ａ
と、動作モード制御器５３により出力された設定速度Ｂ
とを比較して、速度算出器４１により出力された実速度
Ａが大きければ、目標位置及び速度算出器５５にブレー
キ動作を指示する。その後、速度算出器４１により出力
された設定速度Ｂとを比較して、速度算出器４１により
出力された実速度Ａより小さければ、ブレーキ動作解除
を目標位置及び速度算出器５５に指示し、可動コイル通
電器５０のトランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ３ｂを強制的に
ＯＦＦさせる。目標位置及び速度算出器５５は、ヒステ
リシスコンパレータ５４よりブレーキ動作を指示される
と、位置算出器４２により出力されたモータ１移動方向
と可動子３２位置により、目標速度演算器４６にモータ
１移動方向と逆方向の目標位置と目標速度を出力する。
また、目標位置及び速度算出器５５は、ヒステリシスコ
ンパレータ５４によりブレーキ動作解除を指示される
と、目標速度演算器４６に可動子３２位置を目標位置と
し目標速度＝０を出力する。

【００２５】図５は、モータ移動速度制御の流れ図であ
る。ステップ１０１では、モータ制御器５３で手動モー
ドであるかを確認する。（図４）。ステップ１０２で
は、速度算出器４１の実速度より目標位置及び速度算出
器５５から出力された設定速度Ａが大きいか比較する。
ステップ１０３では、速度算出器４１の実速度より目標
位置及び速度算出器５５から出力された設定速度Ｂが大
きいか比較する。ステップ１０４では、位置算出器４２
より出力されたモータ移動方向が正か負か判別する。ス
テップ１０５では、位置算出器４２により出力された可
動子位置より任意の値を減じた値を目標位置とし、目標
位置及び速度算出器５５により設定された目標速度を目
標速度演算器４６に出力して、モータ移動方向に逆推力
を発生させる。ステップ１０６では、位置算出器４２に
より出力された可動子位置より任意の値を増じた値を目
標位置とし、目標位置及び速度算出器５５により設定さ
れた目標速度を目標速度演算器４６に出力して、モータ
移動方向に逆推力を発生させる。ステップ１０７では、
目標速度演算器４６に目標速度＝０を出力し、位置算出
器４２より出力された可動子位置を目標位置として出力
し、リニアモータ可動子の通電を切る。ステップ１０８
では、ヒステリシスコンパレータ５４よりブレーキ動作
が指示されているか判別する。ステップ１０２（移動速
度比較Ａ）およびステップ１０３（移動速度比較Ｂ）の
比較において、設定速度Ａと設定速度Ｂとの大小関係は
次式とする。設定速度Ａ＜設定速度Ｂ

【００２６】

【本実施例装置の作動】図４において、波形整形器５１
→位置算出器４２→目標速度演算器４６→出力演算器４
７→可動子３２のループは位置フィードバックループで
ある。波形整形器５１→速度算出器４１→出力演算器４
７→可動子３２のループは速度フィードバックループで
ある。

【００２７】（位置フィードバックループの動作）目標
速度算出器４６は、主制御部４５からの目標位置と位置
算出器４２からの現在位置との差の極性により、動作方
向（目標速度の符号）を判定する。また、差が大きい場
合は、目標速度の大きさを速度設定器４３による設定速
度とし、差が所定値以内では目標位置に近づくに従い目
標速度の大きさを小さくし、一致した時点で零（＝０）
とする。この様に、可動子３２が目標位置へスムーズに
動作する様に目標速度を設定する。

【００２８】（速度フィードバックループの動作）出力
演算器４７は、目標速度算出器４６からの目標速度と、
速度算出器４１からの実速度との差の極性により推力方
向（出力値符号）を決定し、差の大きさによって出力値
を決定する。実速度が目標速度より小さい場合は動作方
向に対し正の推力とし、大きい場合は逆方向の推力とす
る。また、実速度と目標速度との差が大きいほど推力を
大きくする。これにより、可動子３２の実速度が目標速
度となる様に制御する。

【００２９】（駆動部の動作）モータ推力を発生させる
ためには、可動子３２の磁気検出センサ３ａ〜３ｃで検
出した状態（固定子磁石１５と可動子コイル２ａ〜２ｃ
の位置関係）に応じて、コイル２ａ〜２ｃを励磁すれば
よい。ここで、相状態とコイル励磁の関係は、推力の
方向各々についた１対１に定まる。これにより、通電器
５０内に配置された駆動用トランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ
３ｂのＯＮ／ＯＦＦと相状態の関係は推力方向各々につ
いて１対１に定まる。これをあらがじめテーブルとして
通電器５０内にもつ。トランジスタ設定器４９は、出力
演算器４７からの推力方向と波形整形器５１からの相状
態とによって、上記テーブルを参照してＯＮすべき駆動
トランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ３ｂを決定する。また、可
動子３２の動作による相状態の変化、及び出力演算器４
７からの推力方向の変化ごとに、上記テーブルを参照し
てＯＮすべき駆動トランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ３ｂを変
更する。ＰＷＭ変換器４８は、出力演算器４７からの推
力の大きさに対応するＰＷＭ値を設定する。通電器５０
は、トランジスタ設定器４９で指定されたトランジスタ
をＰＷＭ変換器４８で示されたＰＷＭ値で動作させるこ
とにより、コイル２ａ〜２ｃを通電する。この際、ａ側
又はｂ側のどちらかのトランジスタをＰＷＭ動作させれ
ばよい（図４、５０部詳細）。

【００３０】（位置及び速度の検出）本実施例装置で
は、可動子３２とドア３３を機械的に結合している為、
可動子３２の速度及び位置を検出することによってドア
３３の動作を検出することができる。更に、使用するモ
ータはブラシレス直流リニアモータであり、駆動用磁気
検出センサ３ａ〜３ｃを取付けていることから、この磁
気検出センサの信号を利用すれば、可動子３２の動作を
検出することができる。これにより、専用の位置及び速
度センサを必要とすることなく、ドア３３の位置及び速
度制御をすることができる。

【００３１】（位置の検出）本実施例のモータは直流３
相リニアモータであり、相状態（図４の波形整形器５１
の出力）は、可動子３２の動作に応じて磁気検出センサ
３ａ，３ｂ，３ｃの様に変化する（図３）。ここで、例
えば磁気検出センサ３ａのパルス長さｌは磁石１５の寸
法と等しくなる（図３）。これにより、相状態の変化順
番を見ることで、可動子３２の動作方向を検出する。ま
た、あらかじめ原点をドア３３の閉位置（又は他の特定
位置）に定め、上記より磁気検出センサ３ａ〜３ｃで検
出した動作方向に従い、カウントアップ又はダウンする
ことで、磁石１５長さの１／３ピッチの分解能でドア３
３の位置を検出する。

【００３２】（速度の検出）相状態の変化する時間ｔ１
（図３）を計測することで可動子３２の動作速度を検出
する。このとき、動作速度ｖは次式となる。ｖ＝（ｌ／３）／ｔ１また、方向（極性）は上記位置検出時の動作方向と等し
くなる。

【００３３】（本発明が特長をする作動）図４におい
て、動作モード制御器５３がモータ移動の条件が手動モ
ードであることを判断し、ヒステリシスコンパレータ５
４を働かせる（図５のステップ１０１）ヒステリシスコ
ンパレータ５４によりヒステリシス速度幅である設定速
度Ａおよび設定速度Ｂと現在速度とを比較する。ここ
で、設定速度Ａと設定速度Ｂとの大小関係は次式によ
る。設定速度Ａ＜設定速度Ｂまた、現在速度は速度算出器４１の値である。ステップ
１０２（図５）において、現在速度が設定速度Ａより大
になることを確認して、速度算出器４１の実速度より目
標位置及び速度算出器５５から出力された設定速度Ａが
大きいか比較する（図５）。ここで、現在速度は、速度
算出器４１の値である。次に、ステップ１０３（図５）
にて、現在速度が設定速度Ｂより大になることを確認し
て、速度算出器４２の実速度より目標位置及び速度算出
器５５から出力された設定速度Ｂが大きいか比較する
（図５）。ここで、現在速度（実速度）は速度算出器４
１の値である。上記以外であれば、可動子通電中である
か判断して、通電中（ＹＥＳ）のときはステップ１０４
の処理を行い、通電停止中（ＮＯ）のときはステップ１
０２へ戻る。ステップ１０４（図５）にて、位置算出器
４２（図４）より動作方向を検出し、その値が正方向の
ときはステップ１０５の処理を行う（図５）。検出され
た動作方向が負方向のときはステップ１０６の処理を行
う。ステップ１０５（図５）にて、モータ移動方向が正
方向なので位置算出器４２（図４）より出力された値か
らあらかじめ設定されていたカウント数を減じ、その値
を目標位置として目標速度演算器４６に出力し、移動方
向とは逆方向へ推力を発生させる。ステップ１０６（図
５）にて、モータ移動方向が負方向なので、位置算出器
４２（図４）より出力された値からあらかじめ設定され
ていたカウント数を加え、その値を目標位置として目標
速度演算器４６（図４）に出力し、移動方向とは逆方向
へ推力を発生させる。

【００３４】（全体の動作）自動モードの時、人体検出
センサ４４がＯＮすると、主制御部４５は目標位置をド
ア開位置にセットする。すると、前述の位置フィードバ
ックループ（波形整形器５１→位置算出器４２→目標速
度演算器４６→出力演算器４７→可動子３２）、及び速
度フィードバックループ（波形選出期器５１→速度算出
器４１→出力演算器４７→可動子３２）のはたらきによ
り、可動子３２（ドア）は開位置へ移動する。位置算出
器４２を確認することで、ドア３３が開位置へ達したこ
とを確認後、人体検出センサ４４により人がいないこと
を確認して、主制御部４５は目標位置を閉位置に変え
る。これにより、ドア３３は閉じる。閉動作中に、人体
検出センサ４４が人を検知して場合には、再度、目標位
置を開位置とし、以上の動作を繰り返えす。

【００３５】手動モードの時、速度算出器４１の値を常
時確認して、その値（現在速度）が速度設定器の値（設
定速度Ｂ）をこえたとき、モータ移動方向を逆方向に推
力を、ＰＷＭ変換器４８，トランジスタ設定器４９およ
び通電器１０により発生させ、速度算出器４１の値が速
度設定器４３の値（設定速度Ａ）より小さくなるまで逆
方向に推力を発生させる。この事によりモータの移動速
度が小さくなる。

【００３６】［発明の効果］以上述べたように、本発明
装置はドアの駆動源に多相ブラシレス直流リニアモータ
を用いた自動ドア開閉装置であり、リニアモータを用い
ることでギヤユニット及びベルト等を必要としない簡単
な構成で小型の駆動源（エンジン）を実現することがで
きる。また。本発明装置は可動子とドアを直結し、多相
ブラシレス直流リニアモータを駆動するための磁気検出
センサの信号からドア動作を正確に計測して、ドアを制
御することで、専用のセンサやリミットスイッチを用い
ることなく、非常に簡単な構成で、高機能の自動ドア開
閉装置を実現することができるなどの優れた効果であ
る。

【００３７】また、本発明装置は、手動モードにおいて
も、ドアの移動速度が大きくなることを防止でき、ドア
の開閉端部への到達時速度が制御できドアの破損を防止
することができる。しかも、ドアの開閉端部でのはさま
れ時の衝撃が小さくなり怪我等を防くことができるなど
の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】リニアモータ式自動ドア開閉装置の構成図であ
る。

【図２】リニアモータの構造の概略を示す説明図であ
る。

【図３】リニアモータの通電タイミングの概略を示す説
明図である。

【図４】本実施例のシステム構成図である。

【図５】図５は、モータ移動速度制御の流れ図である。

【図６】コイルユニットとセンサユニットの斜視図であ
る。

【図７】同断面図である。

【図８】ブラシレス直流リニアモータの概要斜視図であ
る。

【図９】制御回路の一例を示した結線図である。

【図１０】スター結線における寸法関係の実例を示した
説明図である。

【図１１】他のスター結線における寸法関係の実例を示
した説明図である。

【図１２】デルタ結線における寸法関係の実例を示した
説明図である。

【図１３】スター結線において通電極性の切換えによる
各可動子コイルの電流方向と永久磁石との関係を表す説
明図である。

【図１４】他のスター結線の通電極性の切換えによる各
可動子コイルの電流方向と永久磁石との関係を表す説明
図である。

【図１５】デルタ結線において通電極性の切換えによる
各可動子コイルの電流方向と永久磁石との関係を表す説
明図である。

【図１６】スター結線において発生する推力パターンを
示した線図である。

【図１７】他のスター結線において発生する推力パター
ンを示した線図である。

【図１８】デルタ結線において発生する推力パターンを
示した線図である。

【図１９】他の実施例を示したコイルユニットとセンサ
ユニットの正面図である。

【符号の説明】

１…３相ブラシレス直流リニアモータ２…コイルユニ
ット２ａ〜２ｃ…可動子コイル３…センサユニット
３ａ〜３ｃ…磁気検出センサ１１…レール１２…ア
ウタレール１３…インナレール１５…永久磁石１
６…磁石体２０…制御回路２１…位置検出回路２２
…通電切換回路３１…リニアモータ固定子３２…リ
ニアモータ可動子３３…ドア３４…連結金具３５
…コントローラ３６…電線３７…ローラ３８…ガ
イドレール４１…速度算出器４２…位置算出器４
３…速度設定器４４…人体検出センサ４５…主制御
部４６…目標速度演算器４７…出力演算器４８…
ＰＷＭ変換器４９…トランジスタ設定器５０…可動
子コイル通電器５１…波形整形器５２…自動手動切
換スイッチ５３…モード制御器５４…ヒステリシス
コンパレータ５５…目標位置及び速度算出器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ドアの駆動源に多相ブラシレス直流リニ
アモータを用い、該リニアモータの可動子とドアを機械
的に連結して直接駆動にすると共に、可動子又は固定子
上の駆動の為の磁気検出センサの信号によってドアの位
置および速度を常時検出し、かつ定められた速度以上で
ドアが動かされた場合に、可動子コイルをドアの進行方
向の逆向きに励磁しドアの速度を一定値以下にすること
を特徴とする自動開閉ドアの制御装置。