JPH0337364B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、リニアモータの制御装置に関する。

従来技術とその問題点 リニアモータカーに使用される片側式３相リニ
アモータの一例が、第１図と第２図に示されてい
る。

第１図において、１はリニアモータで駆動され
る車体であり、車体１の底部には、リニアモータ
のステータ２が走行方向に沿つて設けられてい
る。３は、車体１を案内するように地上に敷設さ
れた軌道部であり、軌道部３の上部には、リニア
モータの二次側導体４が、ステータ２と対向する
位置に敷設されている。

５は車体浮上用電磁石、６は車体案内用電磁石
であり、両電磁石５，６は車体１の両端部から下
方へ垂設された脚部７の内側に装着されている。
８は、電磁石５および６から引力を受ける鉄製の
ガイドレールであり、ガイドレール８は、両電磁
石５，６と対向するように軌道部３の側部および
底部に敷設されている。

車体１の走行時には、浮上用電磁石５とガイド
レール８との間に吸引力が作用して、車体１にそ
の重力とつり合つた上向きの力が与えられて、車
体１が浮上するとともに、案内用電磁石６とガイ
ドレール８との間にも吸引力が作用して、車体１
が軌道部３に沿つて案内される。

一方、ステータ２は、二次側導体から第２図上
たとえば左方向の推進力を与えられて、車体１が
左方向へ移動する。このとき、ステータ２と二次
側導体４との間に、第２図上上下方向の吸引力あ
るいは斤力、即ち垂直力Ｆが作用すると、この垂
直力Ｆによつて、車体１に作用している浮上力と
重力とのつり合いが乱される恐れがある。

その為、従来では、以下のような方法で、リニ
アモータの一次側コイルと二次側導体との間に作
用する垂直力Ｆを零にしている。

リニアモータの特性の近似解析によれば、車体
１の走行速度をｖ、すべり速度をv_s、第２図にお
いて、一次側コイルのポールピツチをｌ、電源周
波数をf_pとすると、 f_p＝ｆ±f_s …… ただしｆ＝ｖ／2l ｆ＝v_s／2l が成立するときに、垂直力Ｆが零になる。式の
右辺において、正符号はリニアモータの力行時、
負符号はリニアモータの回生制動時である。ここ
ですべり周波数f_sはほぼ一定の値になる。

従来では、可変電圧可変周波数のインバータ電
源をリニアモータの電源として用い、走行速度ｖ
を検出して、インバータ電源の周波数f_pを、式
が成立するように走行速度ｖに応じて制御するこ
とによつて、垂直力Ｆをほぼ零にしていた。

この従来方式では、インバータ電源の出力電圧
V_pは、リニアモータのトルク特性を平坦にする
為に、電源周波数f_pと比例するように制動されて
いるのが普通であり、これでは走行加速度を任意
に変化させることができない欠点がある。

また、式は、近似解析によるものであり実際
の垂直力Ｆの特性と必ずしも高い精度で一致しな
い。リニアモータのすべりと垂直力との関係は、
たとえば、第３図に示すようになる。第３図から
判るように、リニアモータのすべりに対する垂直
力Ｆの変化率は、垂直力Ｆが零になる近傍で大き
い。それ故、インバータの出力周波数f_pのわずか
な誤差によつて、すべりが少し変化しても、大き
な垂直力Ｆが発生する恐れがある。

このように、従来のリニアモータの制御装置で
は、インバータ周波数のわずかな変動によつて、
垂直力が変化し、たとえば、リニアモータカーの
車体に作用する浮上力と重力とのつり合いに乱れ
を与え、リニアモータの走行に悪影響を及ぼすと
いう欠点を有している。

また、電源電圧がその周波数に依存して制御さ
れるので、選択可能な走行パターンが限られてい
た。

発明が解決すべき問題点 本発明の目的は、従来のリニアモータの制御装
置が有する上述の欠点を除去して、任意の走行パ
ターンにおいて、リニアモータの垂直力を低減
し、移動体の浮上走行に乱れを生じさせないリニ
アモータの制御装置を提供することにある。

問題点を解決する手段 上述の目的を達成するために、この発明のリニ
アモータの制御装置は移動体を駆動するリニアモ
ータと、リニアモータに電力を供給する可変電
圧、可変周波数の電源と、リニアモータの速度検
出手段と、設定速度とリニアモータの実速度の差
に対応した信号で上記電源の電圧を制御する第１
の制御系と、リニアモータに加わる垂直力を検出
する垂直力検出手段と、上記垂直力に応じた信号
により上記電源の周波数を制御する第２の制御系
とを備え、移動体の走行時において、上記第２の
制御系によりリニアモータにかかる垂直力の変動
を防止することを特徴とする。

実施例 以下に、本発明の構成について、一実施例とと
もに説明する。

第４図において、１１は、出力電圧とその周波
数とを互いに独立に変化することができるいわゆ
るVVVF形のインバータであり、インバータ１
１の出力端子には、たとえばリニアモータカー等
の移動体を駆動する、リニアインダクシヨンモー
タ１２が接続される。

１３は、リニアモータの実速度を検出する速度
検出器、１４は、速度設定器である。速度設定器
１４で設定された設定速度v₀と速度検出器１３で
検出された実速度ｖとは、演算器１５に差動的に
印加され、その差ｖ−v₀に対応した信号は、第１
補償器１７にてPID（比例、積分、微分）演算さ
れて、インバータ１１に供給され、インバータ１
１の出力電圧は、第１補償器１７の出力により出
力周波数とは独立に制御される。次に、実際の走
行速度ｖを表す信号が１／2l変換器２１を介して、 演算器１９に印加され、すべり周波数設定器２２
から印加される設定すべり周波数f_sを表わす信号
と和動的又は差動的に演算される。

一方１８は、リニアモータ１２のロータとステ
ータ間に発生する垂直力を検出する、たとえばロ
ードセルを用いた垂直検出器であり、第５図に示
したように、車体１の底部とステータ２との間に
垂直力検出器１８を介在させることにより、ステ
ータ２とロータ（二次導体４）との間に発生した
垂直力がこの垂直力検出器１８にて検出される。
尚、この垂直力検出器１８で検出された垂直力が
圧縮力／引つ張り力であれば、この垂直力からス
テータ２の荷重を加算／減算した値がステータと
ロータ間に作用する正味の垂直力である。この垂
直力検出器１８の出力信号が、第２補償器２０に
印加され第２補償器２０の出力と演算器１９の出
力とが和動的に演算器１６に印加される。

第２補償器２０によつて垂直力がゼロとなるイ
ンバータ出力周波数と、実際の出力周波数とのズ
レを演算し、その演算結果を近似解析に基づく設
定周波数信号に加えたものをインバータ１１に印
加することにより、インバータ１１の出力周波数
を出力電圧とは独立に制御する。このようにする
ことによつて、近似解析の誤差に起因する垂直力
の発生をゼロに保つことが可能となる。

上記の回路によつて、インバータ１１の電圧
は、補償器１７の出力により、リニアモータ１２
が設定速度となるように制御される。

一方、インバータ１１の周波数は、第２補償器
２０の出力により、制御される。すなわち第２補
償器２０には、ステータ２にかかる垂直力に相当
した入力が印加され、インバータ１１の出力周波
数は上記垂直力をゼロにするよう制御される。

発明の効果 以上に詳述したように、本発明によれば、リニ
アモータの走行速度をリニアモータの電源電圧設
定回路にフイードバツクする第１のフイードバツ
ク回路と、リニアモータの一次側コイルと二次導
体との間に作用する垂直力をリニアモータの電源
周波数設定回路にフイードバツクする第２のフイ
ードバツク回路とを設けて、電源電圧が電源周波
数と独立して設定されるので任意の走行パターン
が選択できるとともに、電源周波数が、フイード
バツクされたリニアモータの垂直力に応じて補正
されるので、リニアモータの垂直力が常にゼロに
なり、たとえばリニアモータカーの浮上走行に生
じる乱れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はリニアモータカーの構造を示す正面
図、第２図は第１図を破断線XX′にて破断した断
面図、第３図はリニアモータのすべりに対する垂
直力の変化を示す線図、第４図は本発明の一実施
例によるリニアモータの制御回路を示すブロツク
図、第５図は垂直力検出器の装着箇所を示す正面
図である。 １１……可変電圧可変周波数のインバータ、１
２……リニアインダクシヨンモータ、１３……速
度検出器、１８……垂直力検出器、１５，１６，
１９……演算器、１７，２０……補償器、２２…
…すべり周波数設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動体を駆動するリニアモータと、リニアモ
   ータに電力を供給する可変電圧、可変周波数の電
   源と、リニアモータの速度検出手段と、設定速度
   とリニアモータの実速度の差に対応した信号で上
   記電源の電圧を制御する第１の制御系と、リニア
   モータに加わる垂直力を検出する垂直力検出手段
   と、上記垂直力に応じた信号により上記電源の周
   波数を制御する第２の制御系とを備え、移動体の
   走行時において、上記第２の制御系によりリニア
   モータにかかる垂直力の変動を防止することを特
   徴とするリニアモータの制御装置。