JPH05219610A - 磁気浮上体の浮上間隔制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 磁気浮上体の浮上用複合マグネットの電磁石
に供給される電流の定常値を荷重の大小に拘らずほぼゼ
ロに保てるようにして浮上のための消費電力を少なくし
た浮上間隔制御装置を提供する。 【構成】 浮上用複合マグネット２と強磁性体の軌道１
との間の間隔（ギャップｇ）をギャップセンサ６で検出
する。マグネット２とその支持部１４との間の応力をロ
ードセル１３で検出し、ここからローパスフィルタ１２
を通して送られてくる信号に基づいて永久磁石の吸引力
と磁気浮上体の荷重とが釣り合う大きさのギャップｇを
関数発生器１１により設定する。ギャップセンサ６と関
数発生器１１からの信号を差動増幅器７、補償器８、電
力増幅器９に順に通して浮上用マグネット２の電磁石コ
イル４に流れる電流を設定されたギャップｇとなったと
ころでほぼゼロになるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気浮上体の浮上間隔
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気浮上体の浮上間隔制御装置に関する
第１従来例を図２に示す。同図において、１は磁気浮上
体を非接触に吊るして走行させる強磁性体の軌道であ
り、この軌道の下側に磁気浮上体（図示せず）に取付け
た浮上用マグネット２が配置される。その浮上用マグネ
ット２は、ここでは、鉄心３にコイル４を巻いた電磁石
で構成される。

【０００３】６は軌道１と浮上用マグネット２間の間隔
（ギャップｇ）を電磁誘導効果等を用いて測定するギャ
ップセンサであり、マグネット近傍に取付けられてい
る。このギャップセンサ６は、ギャップｇの大きさに比
例する電圧信号を差動増幅器７の第１入力端子７ａに出
力する。なお、差動増幅器７の第２入力端子７ｂは電圧
可変型直流電源１０の正極に接続され、また、直流電源
１０の負極はアースに接続される。

【０００４】差動増幅器７は、入力端子７ａ、７ｂに入
力された電圧の差を補償器８に出力する。補償器８は、
入力された上記信号に、所定の演算処理を施した後、電
力増幅器９に出力する。電力増幅器９は入力された電圧
を増幅して浮上用マグネット２のコイル４に印加する。

【０００５】以上の如く構成した浮上間隔制御装置を用
いると、ギャップセンサ６による検出信号が差動増幅器
７の第１入力端子７ａに入力され、一定の設定値との偏
差が補償器８に出力される。そして、更に補償器８の出
力が電力増幅器９に入力されて浮上用マグネットのコイ
ル４に印加される電圧が増減される。従って、直流電源
１０において設定された出力電圧Ｖ₁₀に対応したギャッ
プを保って安定して浮上する系が構成される。この系
は、磁気浮上体の荷重変化とは無関係に前述のギャップ
ｇが常時一定に保たれるものである。

【０００６】なお、浮上用電力の消費量を少なくするた
めに、第２従来例として、図３に示すように、磁気浮上
体の荷重支持の大部分を軌道１に対する永久磁石５の吸
引力によってまかない、永久磁石の吸引力の不安定性と
浮上体の荷重変動分のみを電磁石で制御する装置も開発
されている。この装置は、磁気浮上体が所定荷重のと
き、その荷重と永久磁石の吸引力とを所定ギャップが保
たれた位置で平衡させることによって電磁石に流れる電
流をほぼゼロにすることができる。この場合、浮上体の
荷重が所定値よりも増加すると所定ギャップを保つべく
電磁石に電流が流れて浮上力が荷重との平衡点まで高ま
り、一方、浮上体の荷重が所定値より少ないと、所定ギ
ャップを保つべく電磁石にこの磁石を永久磁石の吸引力
を打ち消す方向に励磁する電流が流れて浮上力が荷重と
の平衡点まで減少する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した第１従来例の
装置は、電磁石に電流を常時流し続ける必要があり、そ
のため、浮上用の消費電力が大きくなると云う問題があ
った。

【０００８】また、第２従来例の装置も、磁気浮上体の
荷重が所定値から増減すると電磁石に電流が供給されて
消費電力が増大すると云う問題があった。

【０００９】本発明は、以上の問題点を解決し、磁気浮
上体の荷重変動に対して電磁石に供給される電流の定常
値をほぼゼロに保つことができ、従って、磁気浮上体を
浮上させるための電磁石の消費電力をほぼゼロに保ち得
る浮上間隔制御装置を提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、電磁石の磁路中に永久磁石を介在させた
複合マグネットから成る浮上用マグネットと、この浮上
用マグネットと軌道との間の間隔を検出し、間隔の大き
さに対応した信号を出力する浮上間隔検出手段と、前記
浮上用マグネットとマグネット支持部との間の応力を検
出してその応力の大きさに対応した信号を出力する応力
検出手段と、前記応力検出手段の出力信号に基づいて前
記浮上間隔を前記複合マグネット中の永久磁石による浮
上力と磁気浮上体の荷重とが釣り合う大きさに設定する
浮上間隔設定手段と、前記浮上間隔検出手段と浮上間隔
設定手段の出力に応答して前記浮上用マグネットの電磁
石に流れる電流を浮上間隔位置でほぼゼロになるように
制御する励磁電流制御手段とを備える装置構成を採用す
る。

【００１１】

【作用】浮上用マグネットと車体のマグネット支持部と
の間の応力は磁気浮上体の荷重に比例する。本発明では
浮上間隔設定手段が応力検出手段から信号を受けて浮上
間隔を複合マグネット中の永久磁石による浮上力と荷重
とが釣り合う大きさに設定するので、磁気浮上体の荷重
の増減に応じて浮上間隔の設定値が変化する。一方、励
磁電流制御手段は、設定された浮上間隔を制御の目標値
として制御するので、電磁石の電流は荷重変化に伴う浮
上間隔調整時に過渡的に変化するだけであり、定常的に
はほぼゼロに保たれる。即ち、磁気浮上体の荷重が常に
永久磁石の吸引力でまかなわれるならば、電磁石には荷
重変化時にのみ過渡的変化分の僅かな電流が流れるだけ
となり、定常的な浮上用の消費電力をほぼゼロに保つこ
とができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例のブロック図であ
る。同図において図２及び図３と同一要素には同一符号
を付している。この浮上間隔制御装置は、強磁性体の軌
道１と浮上用マグネット２との間の間隔を検出すると共
に、磁気浮上体の荷重の変動に比例して変化するマグネ
ット２と車体のマグネット支持部１４との間の応力を検
出し、その検出信号に応答して永久磁石を含む複合浮上
用マグネット２の消費電力をほぼゼロに保つものであ
る。

【００１３】図において、軌道１と浮上用マグネット２
は図２及び図３の従来例と同様に構成され、また、ギャ
ップセンサ６も同様に浮上用マグネット２の近傍に設置
される。

【００１４】浮上用マグネット２と共に磁気浮上体に装
着されたギャップセンサ６は、軌道とマグネット間のギ
ャップｇの大きさに比例した電圧を差動増幅器７の第１
入力端子７ａに入力する。

【００１５】一方、マグネットにかかる荷重は、マグネ
ット２と車体のマグネット支持部１４間に設置したロー
ドセル１３によって検出され、荷重に比例した電圧信号
としてローパスフィルタ１２に入る。また、このローパ
スフィルタにより高周波成分をカットされた応力信号
は、更に関数発生器１１に入力され、これにより荷重に
応じたギャップ設定値が算出され、差動増幅器７の第２
入力端子７ｂに出力される。さらに、差動増幅器７の出
力は、補償器８で補償された後、電力増幅器９を介して
浮上用マグネットの電磁石コイル４に供給される。

【００１６】ここで、関数発生器１１は入力Ｘに対し、
一定の変換信号Ｙ＝ｆ（Ｘ）を出力するもので、Ｙとし
てマグネット２と軌道１間のギャップｇをとり、Ｘとし
てコイル電流ゼロのときのマグネット吸引力Ｆをとるよ
うに設定してある。即ち、関数発生器１１の入出力関係
は、マグネット電流がゼロのときのギャップと吸引力の
関係と同一のものである。図４にその実測例を示す。こ
の図におけるマグネット吸引力は、マグネットにかかる
荷重とバランスさせたものであるので上記荷重に置き換
えることができる。従って、かかる関係式を用いてマグ
ネットに加わる荷重を関数発生器１１に入力してやる
と、その荷重を電流ゼロで支えるのに必要なギャップｇ
が出力される。

【００１７】以下に、上述した装置における磁気浮上体
の荷重増減時の動作を記す。

【００１８】今、磁気浮上体の荷重をＷとすると、ロー
ドセル１３からＷに比例した荷重信号電圧Ｗ₁ が出力さ
れ、ローパスフィルタ１２を介して高周波成分が除去さ
れた後、関数発生器１１に入る。

【００１９】関数発生器１１は、Ｇ₁ ＝ｆ（Ｗ₁ ）なる
変換により、マグネット電流ゼロのときの荷重Ｗと釣り
合う吸引力を発生する浮上ギャップＧに比例した電圧Ｇ
₁ を出力する。

【００２０】ギャップセンサ６から出力されたギャップ
信号に比例した電圧Ｇ₂ と上記電圧Ｇ₁ との偏差ΔＧ＝
Ｇ₁ −Ｇ₂ は補償器８で演算処理され、電力増幅器９を
介してコイル４の励磁を調節する。この調節は、周知の
フィードバック制御により偏差ΔＧがゼロになるまで継
続される。

【００２１】このようにして、マグネット２と軌道１間
のギャップｇは、永久磁石５の吸引力が荷重と丁度釣り
合う大きさになるように制御される。このときの釣り合
いは、マグネット電流がゼロのときのものであるので、
関数発生器１１による設定ギャップが保たれている間の
マグネット電流は当然ゼロになる。

【００２２】このように、本発明の制御装置によれば、
磁気浮上体の荷重が変化した場合でも、それに応答して
コイル４の電流が過渡的には変化するが、荷重の増減に
合わせて浮上ギャップが荷重増加時には小さくなり、逆
に荷重減少時には大きくなるように速やかに変化させ、
荷重変化対応分の電流がゼロになるように自動調節が行
われるので、コイル４には無駄な電流が流れない。

【００２３】従って、永久磁石と電磁石を組合わせた例
示の如き複合マグネット使用時に、永久磁石の吸引力に
よる浮上力を常に荷重と釣り合わせる設計を行ったなら
ば、コイル４を励磁する電流の定常値はほぼゼロになり
（消費電力がほぼゼロになる）、浮上のために消費され
る電力を従来に比べて大幅に節約することが可能にな
る。

【００２４】なお、本発明の装置は、磁気浮上搬送装置
等、物体を浮上用マグネットの磁力で浮上させ、その浮
上間隔を制御する用途にも広く利用することができる。
特に外部からの電力供給が困難で、浮上用の電力を浮上
体自身に搭載したバッテリで賄う必要があり、かつ、荷
重が一定でない搬送システムの場合等では搭載バッテリ
が小型、軽量のものでよく、又バッテリ持続時間が長く
なるなどの利点がある。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気浮上体の荷重変化に応じて浮上間隔を変え、永久磁
石の吸引力と荷重が釣り合う浮上間隔を保つように制御
装置を構成したので、荷重の大小に拘らず浮上用の消費
電力をほぼゼロにすることができると云う効果が得ら
れ、ランニングコストや使用電源の小型化、バッテリの
持続時間等の面で有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浮上間隔制御装置の一例を示すブロッ
ク図

【図２】従来の浮上間隔制御装置の一例を示すブロック
図

【図３】従来の浮上間隔制御装置の他の例を示すブロッ
ク図

【図４】関数発生器の入出力関係の一例を示すグラフ

【符号の説明】

１ 強磁性体の軌道 ２ 浮上用マグネット ３ 電磁石の鉄心 ４ 電磁石のコイル ５ 永久磁石 ６ ギャップセンサ ７ 差動増幅器 ７ａ 第１入力端子 ７ｂ 第２入力端子 ８ 補償器 ９ 電力増幅器 １０ 電圧可変型の直流電源 １１ 関数発生器 １２ ローパスフィルタ １３ ロードセル １４ マグネット支持部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁石の磁路中に永久磁石を介在させた
   複合マグネットから成る浮上用マグネットによって磁気
   浮上体を軌道から浮上させる磁気浮上装置に於いて、前
   記浮上用マグネットと軌道との間の間隔を検出し、間隔
   の大きさに対応した信号を出力する浮上間隔検出手段
   と、前記浮上用マグネットとマグネット支持部との間の
   応力を検出してその応力の大きさに対応した信号を出力
   する応力検出手段と、前記応力検出手段の出力信号に基
   づいて前記浮上間隔を前記複合マグネット中の永久磁石
   による浮上力と磁気浮上体の荷重とが釣り合う大きさに
   設定する浮上間隔設定手段と、前記浮上間隔検出手段と
   浮上間隔設定手段の出力に応答して前記浮上用マグネッ
   トの電磁石に流れる電流を浮上間隔位置でほぼゼロにな
   るように制御する励磁電流制御手段とを備えたことを特
   徴とする磁気浮上体の浮上間隔制御装置。