JPH06351288A - 磁石可動型リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 停電時に固定子コイル４に生じる誘導起電力
によって、スイッチ回路３をＯＮすることによって電気
的制動力を得ることにより、衝突事故を防止することが
でき、通常時の機能を損なうことなく簡略な構成で安価
な磁石可動型リニアモータを提供する。 【構成】 停電時に、可動子５の走行によって生じる誘
導起電力によって、スイッチ回路３に設けられたトライ
アック８が導通して前記スイッチ回路３がＯＮになり、
固定子コイル４が閉じて電流が発生し、それによって制
動力が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定子をコイル列、可
動子を磁石列より構成する固定子１次の磁石可動型直流
リニアモータの停電時における制動に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、固定子をコイル列、可動子を磁石
列より構成する固定子１次の磁石可動型リニアモータに
おいて、固定子の延長を容易とし、各コイルユニットを
１個のコントロールユニットにより制御することがで
き、電力消費を必要最低限とする目的で、推力発生に関
係する固定子コイルにのみ電力を供給すべく、各固定子
コイルごとにまたは固定子コイルの１単位ごとにスイッ
チ回路を設けた磁石可動型直流リニアモータが、本出願
人によって提案されている（特願平４−３５８９５
５）。前記磁石可動型直流リニアモータは、図５に示す
ように複数個の固定子コイル４ａ〜４ｃ´を所定の結線
態様で結線したコイル体４と、少なくとも１個の可動子
検出センサ２と、該可動子検出センサ２の検出信号によ
り前記コイル体４を通電可能にするスイッチ回路３とか
らなるコイルユニット１７を可動子１８の走行軌道７に
沿って順次敷設し、前記各固定子コイル４と可動子磁石
５の相対位置に基づいて該固定子コイル４ａ〜４ｃ´を
励磁する励磁用駆動回路１９と動作方向指示回路２２、
可動子位置検出回路２３、及び駆動用トランジスタ回路
２４を備えた１個のコントロールユニット２０と、前記
各コイルユニット１７とをバス構成の駆動用電源供給ラ
イン６により接続して固定子を構成したことを特徴とし
ている。

【０００３】前記磁石可動型直流リニアモータは、メン
テナンスが必要で大掛かりな構成となる減速機や摩擦ブ
レーキなどの機械的制動手段を持たないため非通電時に
はスムーズに可動子１８を動作させることができる。そ
して、制動時にはリニアモータを発電機として動作させ
ることができ、特別な構成を必要としない電気的制動手
段が用いられる。前記電気的制動手段は、制動時には惰
性走行（駆動力のかからない走行）する可動子の磁界の
移動による電磁誘導によって固定子コイル４に電流（導
体内での磁界の時間的な変化によって生じる誘導電流）
を発生させて、可動子磁石５に電気的負荷をかけること
により制動力としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記磁
石可動型直流リニアモータによると、前記磁石可動型直
流リニアモータは図３に示すように、三相スター結線と
したコイルの１単位とスイッチによる構成図３(a)や、
各コイルにスイッチのついた構成図３(b)である。従っ
て、可動子１８走行中に停電が発生した場合などには、
スイッチＯＦＦ状態では固定子コイル４がオープンにな
るため可動子磁石５が動いても誘導電流が生成されな
い。従って、可動子に対する負荷とならないため制動力
を得ることができなかった。そのため、搬送装置に組み
込まれた場合などには衝突事故などを起こす危険性があ
った。

【０００５】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、可動子走行中に停電した場合には、固
定子コイルに生じる誘導起電力によって、スイッチ回路
をＯＮすることにより電気的制動力を得ることを可能と
することによって、衝突事故を防止することができ、通
常時の機能を損なうことなく簡略な構成で安価な磁石可
動型リニアモータを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための具体的手段として、主に図１に示すように
複数個の固定子コイル４ａ〜４ｃを所定の結線態様で結
線してなる固定子コイル体４と、少なくとも１個の可動
子検出センサ２と、該可動子検出センサ２の検出信号に
より前記固定子コイル体４を通電可能にするスイッチ回
路３とからなる固定子コイルユニット１７を可動子１８
の走行軌道７に沿って順次敷設し、前記各固定子コイル
４ａ〜４ｃと可動子磁石５の相対位置に基づいて該固定
子コイル４ａ〜４ｃを励磁するモータドライバ１と、前
記各固定子コイルユニット１７とをバス構成の駆動用電
源供給ライン６により接続して固定子を構成する磁石可
動型リニアモータにおいて、前記スイッチ回路３は前記
固定子コイル４ａ，４ｂと直列に挿入される２方向性３
端子スイッチ素子８ａ，８ｂと、前記２方向性３端子ス
イッチ素子８ａ，８ｂをトリガするため該２方向性３端
子スイッチ素子８ａ，８ｂの制御極と接地極の間に接続
されるトリガ素子９ａ，９ｂと、該トリガ素子９ａ，９
ｂに並列に設けられ、停電時にトリガを許可し、通常時
にトリガを禁止するための絶縁型スイッチ素子１０ａ，
１０ｂとを備えることを特徴とする磁石可動型リニアモ
ータが提供される。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、通常時には可動子１８に推
力及び制動力を生じさせるべく、可動子１８の位置を検
知するセンサ信号に応じて前記スイッチ回路３のＯＮ、
ＯＦＦが切り換えられ、停電時には、可動子磁石５の走
行によって生じる誘導起電力によって前記スイッチ回路
３に設けられた２方向性３端子スイッチ素子８ａ，８ｂ
が導通することにより前記スイッチ回路３がＯＮにな
り、それによって惰性走行する可動子磁石５が固定子コ
イル４に電流を発生させて可動子１８を制動する。

【０００８】

【実施例】本発明の磁石可動型リニアモータの一実施例
を添付図面を参照して説明する。図１は本発明を実施す
る磁石可動型リニアモータの概略の構成図である。図に
おいて電源回路を構成するモータドライバ１は、可動子
磁石５と固定子コイル４ａ〜４ｃの位置関係に応じて、
モータ電源バス６へ電力を供給する。磁気検出回路２は
ホール素子によって可動子磁石５の磁気を検出して電気
信号に変換してスイッチ回路３に送る。スイッチ回路３
は磁気検出回路２によって可動子磁石５の磁気が検出さ
れるとＯＮになり、可動子磁石５に対応する固定子コイ
ル４を励磁可能とする。また、停電時には可動子磁石５
の移動による固定子コイル４に発生する誘導起電力によ
ってＯＮとなり、それによって固定子コイル４に電流が
発生する。固定子コイル４ａ〜４ｃは３相スター結線さ
れ、走行軌道７の長さ分だけ連続的に設けられる。可動
子１８は図示しないヨークに、同一形状の複数の厚さ方
向に着磁され隣り合うどうしはそれぞれ極性を異にして
いる可動子磁石５を、配列固定して、走行軌道７上を走
行する。モータ電源バス６は各固定子コイル４とモータ
ドライバ１とを接続する。

【０００９】次に、スイッチ回路３の回路構成について
説明する。図２はスイッチ回路３の電気回路を示す構成
図である。図２において８ａと８ｂは２方向性３端子ス
イッチ素子であるトライアック、９ａと９ｂはトリガ素
子、１０ａと１０ｂは絶縁型スイッチ素子であるフォト
カプラ、１１ａ〜１１ｆは抵抗、１２ａ〜１２ｄはコン
デンサ、１３ａと１３ｂはダイオードブリッジ、１４は
インバータである。２方向性３端子スイッチ素子をなす
トライアック８は、サイリスタの１種でトリガ素子９に
よりトリガパルスがゲートに加えられると導通状態にな
る。そして、固定子コイル４と直列に設けられる。トリ
ガ素子９は前記トライアック８に前記トライアック８を
導通するためのトリガパルスを送る。フォトカプラ１０
ａと１０ｂはＯＮ時にはトリガ素子９の駆動を禁止し、
ＯＦＦ時にはトリガ素子９の駆動を可能とする。

【００１０】次に、上記構成によるスイッチ回路３のＰ
１−Ｐ２間の動作（Ｐ３−Ｐ４間の動作もまったく同じ
である。）について説明する。フォトカプラ１０ａがＯ
ＦＦの場合には、Ｘ２−Ｘ３間はコンデンサ１２ａで結
合された状態であり、トライアック８ａのスイッチング
が可能である。そして、Ｐ１−Ｐ２間に一定以上の電圧
がかかるとトリガ素子９ａが通電されてトライアック８
ａがＯＮになり、Ｐ１−Ｐ２間（Ｐ３−Ｐ４間）が導通
状態になる。フォトカプラ１０ａがＯＮになるとＸ２−
Ｘ３間は、ダイオードブリッジ１３ａ及びフォトカプラ
１０ａを介して短絡される。従って、Ｐ１−Ｐ２間に一
定以上の電圧がかかってもトリガ素子９ａは通電され
ず、トライアック８ａがＯＮにならないため、Ｐ１−Ｐ
２間（Ｐ３−Ｐ４間）は導通状態にならない。

【００１１】次に、上記構成による磁石可動型リニアモ
ータ全体の作動について通常時及び停電時に分けて説明
する。最初に通常時の作動をまず説明する。磁気検出回
路２は可動子磁石５の磁気を検出するとスイッチ回路３
にパルス信号を送る。この時スイッチ回路３のフォトカ
プラ１０ａ，１０ｂは、インバータ１４によって信号が
反転するためＯＦＦとなる。従って、トライアック８
ａ，８ｂが導通状態になってスイッチ回路３のＰ１−Ｐ
２間及びＰ３−Ｐ４間がＯＮになる。それによって、モ
ータドライバ１の電力がモータ電源バス６を介して、可
動子磁石５に推力を発生させるべく対応する固定子コイ
ル４ａ〜４ｃに供給される。そして、固定子コイル４ａ
〜４ｃが励磁されて、フレミングの左手の法則に従い可
動子磁石５に推力が発生する。固定子コイル４上で可動
子１８がなく、磁気検出回路２が可動子磁石５の磁気を
検出しない部分では、フォトカプラ１０ａ，１０ｂはＯ
Ｎ状態であるため、トライアック８ａ，８ｂはＯＮにな
らない。従って、Ｐ１−Ｐ２間及びＰ３−Ｐ４間が導通
状態にならないため固定子コイル４には電力は供給され
ない。

【００１２】次に、停電時の作動について説明する。停
電時にはモータドライバ１からスイッチ回路３へは電力
が供給されないため、フォトカプラ１０ａ，１０ｂはＯ
ＦＦである。ここで、可動子１８の走行中に停電になっ
た場合や、傾斜のあるところで停電になり動き出した場
合などには、可動子磁石５が生成する磁界が移動するた
め、固定子コイル４に誘導起電力が発生する。それによ
って、Ｐ１−Ｐ２間及びＰ３−Ｐ４間に電圧がかかりト
リガ素子９ａ，９ｂが通電してトライアック８ａ，８ｂ
がＯＮになることによって、Ｐ１−Ｐ２間及びＰ３−Ｐ
４間が導通状態となる。これにより固定子コイル４が閉
じて電流が発生し、それによって可動子１８に制動力が
発生する。前記制動力は可動子１８の速度が大きくなる
ほど可動子磁石５による磁界の移動が速くなるため大き
くなる。

【００１３】なお、前記スイッチ回路３は、以下(Ａ)〜
(Ｄ)の構成によっても実現できる。 (Ａ)コンデンサ１２ａ，１２ｂは無くてもかまわない。 (Ｂ)Ｘ２−Ｘ３間は絶縁スイッチで短絡できれば良いの
で、フォトカプラ１０ａとダイオードブリッジ１３ａ、
及びフォトカプラ１０ｂとダイオードブリッジ１３ｂ
は、それぞれ、図４に示すように１個のフォトトライア
ック１６で構成することもできる。 (Ｃ)Ｘ１−Ｘ３間に直列にコンデンサを挿入してもかま
わない。 (Ｄ)図３(ｂ)における個々の可動子コイル４にスイッチ
回路３がつく場合は、図２における１１ｃ及び１１ｆに
相当する抵抗は必要ない。 上記実施例によると、半導体の構成のみで実現できるた
め機械ブレーキや減速機の必要がない。従って、劣化が
なく長寿命である。

【００１４】

【発明の効果】本発明の磁石可動型リニアモータは上記
した構成を有し、停電時には固定子コイルに生じる誘導
起電力によってスイッチ回路をＯＮすることにより、電
流が発生して制動力が得られるため、衝突事故などを防
止することができ、通常時の機能を損なうことなく簡略
な構成で安価であるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を示す概略構成図である。

【図２】スイッチ回路の回路構成を示す構成図である。

【図３】コイルとスイッチの構成を表した説明図であ
る。

【図４】他の実施例によるスイッチ回路の回路構成を示
す構成図である。

【図５】従来例の全体構成を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１...モータドライバ、 ２...磁気検出回路、 ３...
スイッチ回路、 ４..．固定子コイル体、 ４ａ〜４
ｃ..．固定子コイル、 ５...可動子磁石、 ６...モー
タ電源バス、 ７...走行軌道、 ８ａ，８ｂ...２方向
性３端子スイッチ素子（トライアック）、 ９ａ，９
ｂ...トリガ素子、 １０ａ，１０ｂ...絶縁型スイッチ
素子、 １７...固定子コイルユニット、 １８...可動
子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の固定子コイルを所定の結線態様
   で結線してなる固定子コイル体と、少なくとも１個の可
   動子検出センサと、該可動子検出センサの検出信号によ
   り前記固定子コイル体を通電可能にするスイッチ回路と
   からなる固定子コイルユニットを可動子の走行軌道に沿
   って順次敷設し、前記各固定子コイルと可動子磁石の相
   対位置に基づいて該固定子コイルを励磁するモータドラ
   イバと、前記各固定子コイルユニットとをバス構成の駆
   動用電源供給ラインにより接続して固定子を構成する磁
   石可動型リニアモータにおいて、 前記スイッチ回路は前記固定子コイルと直列に挿入され
   る２方向性３端子スイッチ素子と、前記２方向性３端子
   スイッチ素子をトリガするため該２方向性３端子スイッ
   チ素子の制御極と接地極の間に接続されるトリガ素子
   と、該トリガ素子に並列に設けられ、停電時にトリガを
   許可し、通常時にトリガを禁止するための絶縁型スイッ
   チ素子とを備えることを特徴とする磁石可動型リニアモ
   ータ。