JPH05137215A - 磁気浮上搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動子の浮上位置の振動を抑制して安定した
浮上状態が得られるようにする。 【構成】 搬送経路に配設した複数個のリニア誘導モー
タ固定子10と、これに対向して設けた移動子30と、移動
子30に設けたＵ字状鉄心12と、Ｕ字状鉄心12に巻回した
制御コイル13と、制御コイル13を短絡・開放する二次回
路32を具備しており、二次回路にリアクトル31が挿入さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動子を浮上させながら
リニア誘導モータによって搬送させる磁気浮上搬送装置
に係り、特に移動子を安定して浮上させるようにした磁
気浮上搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の磁気浮上搬送装置（以下
従来装置という）を図面を参照して説明する。図７は従
来装置の構成説明図、図８は動作原理説明図である。

【０００３】従来装置はクリーンルーム等で精密電子部
品等を塵が付着しないようにして搬送することを目的と
して開発されたもので、搬送経路に沿って配設した複数
個のリニア誘導モータ固定子（以下ＬＩＭという）10
と、前記ＬＩＭ10に対向して設けられたリニア誘導モー
タ移動子11とからなっている。移動子11は図外の被搬送
物を載置し、後記する浮上制御手段によってＬＩＭ10よ
り浮上させつつ、リニア誘導モータの推力によって搬送
経路に沿って搬送されるようになっている。

【０００４】前記移動子11の上部にはＵ字状鉄心12がＬ
ＩＭ10に対向して取付けられており、Ｕ字状鉄心12には
制御コイル13が巻回されている。この制御コイル13には
ダイオードブリッジ14を介してスイッチング素子である
ＦＥＴ15と、保護抵抗16が並列接続されており、ダイオ
ードブリッジ14とＦＥＴ15と保護抵抗16によって二次回
路17が構成されている。

【０００５】移動子11の浮上位置を検知するフォトセン
サ21が設けられており、フォトセンサ21の検出出力は増
幅回路22、Ａ／Ｄ変換器23、ＣＰＵ24、ＦＥＴ駆動回路
25よりなる制御部26を介してゲート信号として出力さ
れ、ＦＥＴ15をオン・オフ制御することによって前記制
御コイル13を短絡・開放するようになっている。前記制
御コイル13と二次回路17と制御部26によって浮上制御手
段が構成されている。

【０００６】つぎに浮上制御手段の動作を説明する。図
８において、ＬＩＭ10に交流電圧V1を印加すると、一次
電流I1が流れ、一次側磁束Φ1 が発生し、Ｕ字状鉄心12
との間に磁気吸引力が発生する。いま、図８(B) に示す
ように、移動子11の浮上位置が浮上指令位置G0よりも上
方にあるときは、スイッチS1をオンする。これにより、
制御コイル13に流れる二次電流I2によって一次側磁束Φ
1 と反対方向に二次側磁束Φ2 が発生する。

【０００７】これによって、ＬＩＭ10とＵ字状鉄心12間
の磁気吸引力が減少し、移動子11が現在位置より落下す
る。図８(A) に示すように、移動子11が浮上指令位置G0
よりも下方に落下すると、スイッチS1をオフする。制御
コイル13には二次電圧V2が誘起されるが、二次電流I2が
流れないので、二次側磁束Φ2 は発生しない。従って、
ＬＩＭ10とＵ字状鉄心12間の磁気吸引力が増加し、移動
子11が吸引され、落下位置より上昇する。このように、
移動子11が受ける吸引・反発状態を前記浮上制御手段を
介して前記スイッチS1に代わるＦＥＴ15により、スイッ
チングすることにより、移動子11を浮上指令位置G0近傍
に浮上させることができる。

【０００８】しかし、前記した吸引・反発状態の切り替
えだけでは安定した浮上特性を達成することが難しい。
そこで、フォトセンサ21で検出した移動子11の浮上変位
とその微分値より得た変位速度を用いて前記吸引・反発
状態を切り替えている。すなわち、変位G と変位速度V
の位相平面で、搬送経路がG ＝−a(G −G0) と左から右
に横断的に交わったときＦＥＴ15をオフ、右から左に交
わったときオンとしている。ここでG0は浮上指令位置、
a は切り替え直線の傾きである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来装
置においては、移動子11の二次回路17はダイオードブリ
ッジ14、ＦＥＴ15、保護抵抗16で構成されていたので、
スイッチング時に二次電流I2が急激に変化し、スイッチ
ングによるサージ電流が発生する。これらが原因となっ
て移動子11の浮上位置が振動するという難点があった。
本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、移動子の
浮上位置の振動を抑制して安定した浮上状態が得られる
ようにした磁気浮上搬送装置を提供することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気浮上搬
送装置は、搬送経路に配設した複数個のリニア誘導モー
タ固定子と、前記固定子に対向して設けられた移動子
と、移動子に設けられたＵ字状鉄心と、Ｕ字状鉄心に巻
回された制御コイルと、制御コイルを短絡・開放させる
二次回路を具備しており、かつ前記二次回路にリアクト
ルを挿入したことを特徴としている。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る実施例を
説明する。図１は本発明に係る磁気浮上搬送装置( 以下
本発明装置という) の構成説明図、図２は空心リアクト
ルを挿入した場合の保護抵抗と浮上変位の実測図、図３
は鉄心リアクトルを挿入した場合の同実測図、図４はリ
アクトル鉄心有無の場合における保護抵抗と浮上変位の
関係を示している。図５は浮上変位、変位速度、スイッ
チングのオシログラムで、図５(A) はリアクトル挿入無
しの場合、図５(B) は空心リアクトルの場合、図５(C)
は鉄心リアクトルの場合を示している。図６は二次電流
及びＦＥＴのスイッチングのオシログラムで、図６(A)
はリアクトル挿入無しの場合、図６(B) は空心リアクト
ルの場合、図６(C) は鉄心リアクトルの場合を示してい
る。従来技術と同一の部分は同一の符号で示している。

【００１２】本発明装置はＬＩＭ10と、移動子30からな
っており、移動子30はＵ字状鉄心12、制御コイル13、ダ
イオードブリッジ14、ＦＥＴ15、保護抵抗16、リアクト
ル31を含む二次回路32を含んでいる。制御部26は従来と
同様で、フォトセンサ21、増幅回路22、Ａ／Ｄ変換器2
3、ＣＰＵ24、ＦＥＴ駆動回路25からなっている。

【００１３】リアクトル31は二次回路32のダイオードブ
リッジ14とＦＥＴ15の間に直列に挿入して電気的に接続
されている。前記リアクトル31は珪素鋼板を重ねた鉄心
に挿入したもので、大きいインダクタンスを有してい
る。

【００１４】つぎにリアクトル31による移動子30の浮上
安定化効果について実験した結果を説明する。実験に供
した鉄心リアクトル31の場合と、空心リアクトル31′の
場合について、各インダクタンスの値を表１に示す。鉄
心リアクトル31A はコイルの巻数が100 、鉄心リアクト
ル31B は巻数が200 、鉄心リアクトル31C は巻数が300
である。また空心リアクトル31A ′、31B ′、31C ′は
前記に準ずるものである。

【００１５】

【表１】

【００１６】またＬＩＭ10の仕様は、入力2KVA、電圧22
0V、電流5.3A、周波数60Hz、インピーダンス5.83＋j28.
66Ω、同期速度3.6m/sec、相数3 、結線Y 、スロット数
27、コイル数24、コイルピッチ1 〜4、コイル巻数440/
コイルである。

【００１７】実験におけるリアクトル31のコイル巻数及
び鉄心の有無をパラメータとして、保護抵抗16の値R に
対する浮上可能領域の変化を調べるとともに、印加電圧
V1を200V、切り替え直線の傾きa を400(1 /sec) として
浮上変位V 、変位速度Gの変化を測定した。その結果を
図２、図３、図４、図５、図６に示す。

【００１８】(1) 浮上制御可能領域の変化 図２は空心リアクトル31A ′、31B ′、31C ′を、図３
は鉄心リアクトル31A、31B 、31C を挿入した場合にお
ける各リアクトルのそれぞれ保護抵抗値R に対するＬＩ
Ｍ10と移動子30との浮上変位G の実測図で、破線NA、NB
はリアクトル挿入無しの場合を示している。これらによ
ってリアクトル31の鉄心の有無にかかわらず、鉄心リア
クトル31A の場合には挿入前に比して浮上変位G が拡が
っている。

【００１９】しかし、鉄心リアクトル31B 、31C の場合
には、保護抵抗R が小さい場合には浮上変位G の幅が狭
くなっている。さらに巻数の増加にともない浮上変位G
がＬＩＭ10より遠ざかる傾向がある。すなわち、ＬＩＭ
10に吸引される領域が拡大していることになる。

【００２０】図４においては、保護抵抗値R が小さいと
ころで、空心リアクトル31B ′を挿入した場合に、リア
クトル挿入無し(NC)の場合に比べてやや小さい保護抵抗
値Rで浮上可能となっている。一方、鉄心リアクトル31B
の場合には、逆に少し大きい保護抵抗値R を用いなけ
れば浮上制御できない。また保護抵抗値R が大きい場合
には鉄心の有無はリアクトル31B の場合に限れば殆ど影
響していない。

【００２１】(2) 移動子の浮上状態の変化 リアクトル31の挿入により、移動子30の浮上状態が安定
化しているか否かは、実際の浮上変位の変化を見て検討
する必要がある。印加電圧V1 を200V、切り替え直線の
傾きa を400(1/sec)、保護抵抗値R を5 Ω、指令位置G0
を3.2mm に設定し、リアクトル挿入無し、空心リアクト
ル31B ′及び鉄心リアクトル31B の各場合における浮上
状態の比較を行った。

【００２２】図５は浮上変位G と変位速度V の時間変化
のオシログラムである。図５(A) では、移動子30の浮上
位置は指令位置G0より下方にあり、スイッチングにとも
ない浮上変位G 及び変位速度V が大きく振動している。

【００２３】図５(B) では、ほぼ指令位置G0の近傍にあ
り、しかも浮上変位G 、変位速度Vの振動が抑制されて
おり、空心リアクトル31B ′による浮上の安定化の効果
が現れている。

【００２４】図５(C) では、浮上変位G が前記(A) 、
(B) よりも少なく、移動子30はＬＩＭ10に近い状態で浮
上しており、図３(B) に比して変位速度V の振動振幅が
抑制されている。そしてＦＥＴ15のスイッチング頻度が
非常に少なく、殆どオン状態のままであるにもかかわら
ず、移動子30の安定した浮上が達成されている。これは
ＦＥＴ15がオンからオフになり、二次電流I2が遮断され
ることによりＬＩＭ10への吸引調節効果が生じているた
めと考えられる。

【００２５】(3) 二次電流の変化 図６は二次電流I2及びＦＥＴ15のスイッチング特性を示
す図面である。図６(A) では、ＦＥＴ15のスイッチング
により二次電流I2にサージ電流が含まれている。図６
(B) では(A) に比してスイッチングによるサージ電流が
抑制されている。図６(C) では二次電流I2の最小値が零
まで低下せず、常に二次電流I2が流れた状態となってい
る。これは鉄心リアクトル31B のインダクタンスが直流
電流成分を保持していることによるものである。

【００２６】前記図５(C) に示したように、ＦＥＴ15の
スイッチング回数が少ないにもかかわらず移動子30が落
下せずに安定した浮上が達成されていたのは移動子30が
ＬＩＭ10から遠ざかった場合にＦＥＴ15の短絡状態のま
までも磁気吸引力が発生し、前記直流電流成分が磁気吸
引力の増加として働いているからと考えられる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、適当なインダクタ
ンスを有するリアクトル31を二次回路32に挿入すること
により、二次電流I2の変化及び二次回路32のオン・オフ
によるサージ電流が抑制される。それ故、移動子の浮上
変位の振動が抑制されることになる。またインダクタン
スの大きい鉄心リアクトルを用いると、その二次電流の
変化の抑制効果により生じる直流電流成分によって移動
子がＬＩＭから遠ざかった場合にスイッチング素子が短
絡状態のままでも磁気吸引力を発生し、移動子の落下を
抑制する。従って、移動子を安定して浮上させることが
できるので、大変都合がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る図面であって、磁気浮上搬送装置
の構成説明図である。

【図２】本発明に係る図面であって、空心リアクトルを
挿入した場合の保護抵抗と浮上変位の実測図である。

【図３】本発明に係る図面であって、鉄心リアクトルを
挿入した場合の同実測図である。

【図４】本発明に係る図面であって、リアクトル鉄心有
無の場合における同実測図である。

【図５】本発明に係る図面であって、浮上変位、変位速
度、スイッチングのオシログラムである。

【図６】本発明に係る図面であって、二次電流及びＦＥ
Ｔのスイッチングのオシログラムである。

【図７】従来技術に係る図面であって、磁気浮上搬送装
置の構成説明図である。

【図８】従来技術に係る図面であって、動作原理説明図
である。

【符号の説明】

10 リニア誘導モータ固定子 12 Ｕ字状鉄心 13 制御コイル 15 ＦＥＴ 16 保護抵抗 21 フォトセンサ 30 移動子 31 リアクトル 31A、31B 、31C 鉄心リアクトル 31A′、31B ′、31C ′ 空心リアクトル 32 二次回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送経路に配設した複数個のリニア誘導
   モータ固定子と、前記固定子に対向して設けられた移動
   子と、移動子に設けられたＵ字状鉄心と、Ｕ字状鉄心に
   巻回された制御コイルと、制御コイルを短絡・開放させ
   る二次回路を具備しており、かつ前記二次回路にリアク
   トルを挿入したことを特徴とする磁気浮上搬送装置。
2. 【請求項２】 前記リアクトルはインダクタンスの大き
   い鉄心コイルである請求項１記載の磁気浮上搬送装置。