JPH07123321B2 - 吸引式磁気浮上案内装置 - Google Patents
吸引式磁気浮上案内装置Info
- Publication number
- JPH07123321B2 JPH07123321B2 JP29515986A JP29515986A JPH07123321B2 JP H07123321 B2 JPH07123321 B2 JP H07123321B2 JP 29515986 A JP29515986 A JP 29515986A JP 29515986 A JP29515986 A JP 29515986A JP H07123321 B2 JPH07123321 B2 JP H07123321B2
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- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、吸引式磁気浮上走行システムの磁気浮上案
内装置に関する。
内装置に関する。
吸引式磁気浮上方式の鉄道や物品搬送装置等において、
浮上と同時に案内制御も行う場合に従来採られている方
法の例を第３図に示す。図の１は鉄等の強磁性体から成
るレール、２は浮上用電磁石、2aはそのコイル、３はレ
ール１と電磁石２との間の距離（ギャップ）を検出する
浮上用ギャップセンサ、４は浮上用制御回路、５は電力
増幅器であり、これ等を必須の要素とする浮上系は、ギ
ャップセンサ３からのフィードバック信号を制御回路４
で処理し、さらに、増幅器５で増幅して電磁石２のコイ
ル2aに流す電流を制御し、レール１と電磁石２との間の
ギャップを一定に又はある範囲を逸脱しない値に保つ。
浮上と同時に案内制御も行う場合に従来採られている方
法の例を第３図に示す。図の１は鉄等の強磁性体から成
るレール、２は浮上用電磁石、2aはそのコイル、３はレ
ール１と電磁石２との間の距離（ギャップ）を検出する
浮上用ギャップセンサ、４は浮上用制御回路、５は電力
増幅器であり、これ等を必須の要素とする浮上系は、ギ
ャップセンサ３からのフィードバック信号を制御回路４
で処理し、さらに、増幅器５で増幅して電磁石２のコイ
ル2aに流す電流を制御し、レール１と電磁石２との間の
ギャップを一定に又はある範囲を逸脱しない値に保つ。
この浮上系では、電力消費を少なくするため、電磁石２
の磁路中に永久磁石６を取付け、荷重負担の一部又は大
部分を永久磁石６の吸引力に依存する場合もある。
の磁路中に永久磁石６を取付け、荷重負担の一部又は大
部分を永久磁石６の吸引力に依存する場合もある。
一方、先の浮上系は、左右方向の水平案内力を発生し得
ないので、レールの一側部に浮上系と同一構造の、即
ち、コイル7aを巻いた電磁石７、レールの側面に対向す
るギャップセンサ８、そのフィードバック信号を処理す
る制御回路９、処理信号の増幅器10によって構成される
案内制御系を設け、電磁石７の吸引力で案内制御を行
う。
ないので、レールの一側部に浮上系と同一構造の、即
ち、コイル7aを巻いた電磁石７、レールの側面に対向す
るギャップセンサ８、そのフィードバック信号を処理す
る制御回路９、処理信号の増幅器10によって構成される
案内制御系を設け、電磁石７の吸引力で案内制御を行
う。
以上の如き制御を行う従来法では、浮上用電磁石２が吸
引力しか発生しないため、安定した制御領域が狭くな
り、かつ、制御応答性も悪くなることを避けられない。
たとえば、永久磁石６によるギャップ磁場（ギャップ部
の磁束密度）をＢ、電磁石２によるギャップ磁場を±ｂ
（±は電流の方向に対応する）とすると、吸引力Ｆはギ
ャップ磁場の２乗に比例するから、 Ｆ∝(B±b)2≧０ で示され、この式から判るように、反発力を全く生じな
いため、上述の問題が生じる。
引力しか発生しないため、安定した制御領域が狭くな
り、かつ、制御応答性も悪くなることを避けられない。
たとえば、永久磁石６によるギャップ磁場（ギャップ部
の磁束密度）をＢ、電磁石２によるギャップ磁場を±ｂ
（±は電流の方向に対応する）とすると、吸引力Ｆはギ
ャップ磁場の２乗に比例するから、 Ｆ∝(B±b)2≧０ で示され、この式から判るように、反発力を全く生じな
いため、上述の問題が生じる。
また、案内系も、同じ理由により電磁石７が吸引力しか
発生しないため、案内機能を得るためには、レールを２
条設ける等して浮上走行体の左右に案内装置を相反する
向きに設置する必要がある。
発生しないため、案内機能を得るためには、レールを２
条設ける等して浮上走行体の左右に案内装置を相反する
向きに設置する必要がある。
この発明は、かかる問題点の解決策として提案された吸
引式磁気浮上案内装置である。
引式磁気浮上案内装置である。
この発明の装置は、少なくともギャップセンサのフィー
ドバック信号で浮上及び案内制御を行う装置において、
第１図に示すように、両端の脚部11aが被吸引部となる
断面Ｈ形のレール11を採用し、その上下に、吸引力を発
生する磁極面12b、13bがレール側に突出し、かつ鉄芯に
巻いたコイル12a、13aが互いに直列又は並列結線されて
電流流れ方向の切換え可能な電源に接続された浮上用電
磁石12、13を上記レールと空隙を介して対向配置し、ま
た、各電磁石12、13はレール11の一側部において継鉄14
により機械的及び磁気的に結合し、さらに、継鉄14の中
央部には案内用電磁石の構成コイル15を独立して巻回
し、なおかつ、レール脚部11aの間隔Ｗに対し、電磁石1
2の磁極面間間隔W1と、電磁石13の磁極面間間隔W2とを
浮上制御が行える範囲で異なる値に設定し、上下の浮上
用電磁石の磁束を同じ側にある磁極面の極性が同一にな
る向きに流し、前記案内用電磁石の磁束は横ずれの是正
力を強める方向に流す構成としたことに特徴づけられ
る。
ドバック信号で浮上及び案内制御を行う装置において、
第１図に示すように、両端の脚部11aが被吸引部となる
断面Ｈ形のレール11を採用し、その上下に、吸引力を発
生する磁極面12b、13bがレール側に突出し、かつ鉄芯に
巻いたコイル12a、13aが互いに直列又は並列結線されて
電流流れ方向の切換え可能な電源に接続された浮上用電
磁石12、13を上記レールと空隙を介して対向配置し、ま
た、各電磁石12、13はレール11の一側部において継鉄14
により機械的及び磁気的に結合し、さらに、継鉄14の中
央部には案内用電磁石の構成コイル15を独立して巻回
し、なおかつ、レール脚部11aの間隔Ｗに対し、電磁石1
2の磁極面間間隔W1と、電磁石13の磁極面間間隔W2とを
浮上制御が行える範囲で異なる値に設定し、上下の浮上
用電磁石の磁束を同じ側にある磁極面の極性が同一にな
る向きに流し、前記案内用電磁石の磁束は横ずれの是正
力を強める方向に流す構成としたことに特徴づけられ
る。
なお、ギャップセンサ、制御回路、増幅器は、浮上系、
案内系とも第３図と変わりがないので、同一符号を付し
て説明を省略する。
案内系とも第３図と変わりがないので、同一符号を付し
て説明を省略する。
今、第１図のように、電磁石12、13がレール11に対して
横ずれしていない状態、即ち、電磁石12、13の中心がレ
ール中心軸Ｃ上にある状態下では、永久磁石６を含めた
それ等の磁石が、磁束Q1、Q2で示される向きに励磁され
ているが、このときにはコイル15には電通しないので、
継鉄14は励磁されていない。
横ずれしていない状態、即ち、電磁石12、13の中心がレ
ール中心軸Ｃ上にある状態下では、永久磁石６を含めた
それ等の磁石が、磁束Q1、Q2で示される向きに励磁され
ているが、このときにはコイル15には電通しないので、
継鉄14は励磁されていない。
この場合、永久磁石６によるギャップG1、G1′中の磁場
をＢ、コイル12aを励磁することによって同一ギャップ
中に新しく発生する磁場を±b1コイル13aを励磁するこ
とによるギャップG2、G2′中の磁場をb2とすると、レー
ル11と電磁石12、13との間に働く吸引力Ｆは、下の式
（１）で表わされる。
をＢ、コイル12aを励磁することによって同一ギャップ
中に新しく発生する磁場を±b1コイル13aを励磁するこ
とによるギャップG2、G2′中の磁場をb2とすると、レー
ル11と電磁石12、13との間に働く吸引力Ｆは、下の式
（１）で表わされる。
Ｆ∝（Ｂ±b1）2-b2 2 ……（１） ここで、（１）式の簡単化のために、｜b1｜＝｜b2｜で
あるとすると、 Ｆ∝∝B2±2Bb1 ……（２） 従って、浮上系においては、コイル12a、13aに印加する
電流の大きさと極性（方向）とをコントロールすること
により上向きの力のみならず、下向きの力も発生させる
ことができる。このため、上向きの浮上力しか発生でき
ず、下向きの力は重力に頼る従来の制御方式に比べて制
御の安定領域が広がり、制御応答性も向上する。
あるとすると、 Ｆ∝∝B2±2Bb1 ……（２） 従って、浮上系においては、コイル12a、13aに印加する
電流の大きさと極性（方向）とをコントロールすること
により上向きの力のみならず、下向きの力も発生させる
ことができる。このため、上向きの浮上力しか発生でき
ず、下向きの力は重力に頼る従来の制御方式に比べて制
御の安定領域が広がり、制御応答性も向上する。
次に、第２図に基いて、案内制御の原理を説明する。こ
の図は、電磁石がレール11に対して左に横ずれした状態
を示している。この横ずれは、ギャップセンサ８によっ
て検出され、ここからのフィードバック信号が制御回路
９、増幅回路10を経由することにより案内用電磁石のコ
イル15に電流が流れ、それによって励磁された継鉄14に
第２図に示す向きの磁束Q3が発生する。そしてこの磁束
Q3が既に存在する磁束Q1、Q2に対し加算又は減算される
結果、ギャップG1、G2′の磁場は強くなり、G1′、G2の
磁場は逆に弱くなる。
の図は、電磁石がレール11に対して左に横ずれした状態
を示している。この横ずれは、ギャップセンサ８によっ
て検出され、ここからのフィードバック信号が制御回路
９、増幅回路10を経由することにより案内用電磁石のコ
イル15に電流が流れ、それによって励磁された継鉄14に
第２図に示す向きの磁束Q3が発生する。そしてこの磁束
Q3が既に存在する磁束Q1、Q2に対し加算又は減算される
結果、ギャップG1、G2′の磁場は強くなり、G1′、G2の
磁場は逆に弱くなる。
ここで、この発明によれば、レール脚部11aの間隔Ｗと
電磁石12の磁極面間間隔W1と電磁石13の磁極面間間隔W2
とが異なっているので、各ギャップ磁場には、浮上力の
ほかに電磁石を横ずれさせようとする力も働く。この力
は、電磁石とレールが正常な第１図の関係にある場合、
相反する向きとなっているギャップG1、G2部の力と
G1′、G2′部の力が互いに打ち消し合って完全に相殺さ
れてしまうが、先に述べたように、双方の磁場に差が生
じれば、打ち勝った側の力が横ずれさせようとする力の
方向を決定する。第２図の場合、ギャップG1、G2′中の
磁場による力が横ずれを是正する方向に働き、そのため
に、レール11と電磁石の相対的位置関係は第１図の状態
に戻る。
電磁石12の磁極面間間隔W1と電磁石13の磁極面間間隔W2
とが異なっているので、各ギャップ磁場には、浮上力の
ほかに電磁石を横ずれさせようとする力も働く。この力
は、電磁石とレールが正常な第１図の関係にある場合、
相反する向きとなっているギャップG1、G2部の力と
G1′、G2′部の力が互いに打ち消し合って完全に相殺さ
れてしまうが、先に述べたように、双方の磁場に差が生
じれば、打ち勝った側の力が横ずれさせようとする力の
方向を決定する。第２図の場合、ギャップG1、G2′中の
磁場による力が横ずれを是正する方向に働き、そのため
に、レール11と電磁石の相対的位置関係は第１図の状態
に戻る。
電磁石が右にずれた場合にも、コイル15をQ3の磁束が第
２図と逆の向きになるように励磁方向をコントロールす
ることにより、上と全く同じ原理に基いて、横ずれが是
正される。
２図と逆の向きになるように励磁方向をコントロールす
ることにより、上と全く同じ原理に基いて、横ずれが是
正される。
なお、添付図には、レールの脚部間間隔と、電磁石の磁
極面間間隔がW1＞Ｗ＞W2の関係をなすものを示したが、
W2＞Ｗ＞W1等のときにも同様の作用が生まれる。W1＞Ｗ
＞W2又はW2＞Ｗ＞W1のどちらかの関係を満たし、かつ、
ＷとW1の差及びＷとW2の差が等しければ、上下の浮上用
電磁石とレールとの間にそれぞれ横ずれの是正力がギャ
ップG1とG2′部（又はG1′とG2部）に生じる横ずれの是
正力が常に等しくなるので特に好ましいが、例えばG1と
G2′部の横ずれ是正力に差があってもその力がバランス
するところ（これはレールとの関係が正常になる位置）
まで是正が行われるので、上記の好ましい条件でなくて
もW1、W2がＷと異なっていれば発明の目的が達成され
る。Q1、Q2の磁束は非常に弱い場合があり、従って、こ
の磁束Q1、Q2による是正力では安定した案内制御が行え
ない。これに対し、本発明のように、Q3の磁束を加えて
やれば浮上制御に影響を与えずに（例えば、G1部の吸引
力増加分はG1′部の吸引力低下で打ち消されるので浮上
力は変化しない）横ずれ是正力の絶対値を高めることが
でき、確実な案内制御が行える。また、永久磁石６は必
要に応じて設けるが、これを省略しても同様の制御が可
能である。
極面間間隔がW1＞Ｗ＞W2の関係をなすものを示したが、
W2＞Ｗ＞W1等のときにも同様の作用が生まれる。W1＞Ｗ
＞W2又はW2＞Ｗ＞W1のどちらかの関係を満たし、かつ、
ＷとW1の差及びＷとW2の差が等しければ、上下の浮上用
電磁石とレールとの間にそれぞれ横ずれの是正力がギャ
ップG1とG2′部（又はG1′とG2部）に生じる横ずれの是
正力が常に等しくなるので特に好ましいが、例えばG1と
G2′部の横ずれ是正力に差があってもその力がバランス
するところ（これはレールとの関係が正常になる位置）
まで是正が行われるので、上記の好ましい条件でなくて
もW1、W2がＷと異なっていれば発明の目的が達成され
る。Q1、Q2の磁束は非常に弱い場合があり、従って、こ
の磁束Q1、Q2による是正力では安定した案内制御が行え
ない。これに対し、本発明のように、Q3の磁束を加えて
やれば浮上制御に影響を与えずに（例えば、G1部の吸引
力増加分はG1′部の吸引力低下で打ち消されるので浮上
力は変化しない）横ずれ是正力の絶対値を高めることが
でき、確実な案内制御が行える。また、永久磁石６は必
要に応じて設けるが、これを省略しても同様の制御が可
能である。
〔効果〕 以上述べたように、この発明によれば、断面Ｈ形レール
の上下に、レールの一側部側で継鉄により機械的、磁気
的に結合した浮上用電磁石を対向配置し、かつ、継鉄に
は案内用のコイルを巻回し、さらに、レール両端の脚部
間間隔と浮上用電磁石の磁極面間間隔とを異なる値に定
めたので、浮上系においては、上下両方向の力を発生さ
せることができ、制御領域が広がると共に応答性も高め
られる。
の上下に、レールの一側部側で継鉄により機械的、磁気
的に結合した浮上用電磁石を対向配置し、かつ、継鉄に
は案内用のコイルを巻回し、さらに、レール両端の脚部
間間隔と浮上用電磁石の磁極面間間隔とを異なる値に定
めたので、浮上系においては、上下両方向の力を発生さ
せることができ、制御領域が広がると共に応答性も高め
られる。
また、案内系においては、継鉄に巻いたコイルへの印加
電流の向き、大きさをコントロールすることで、１つの
案内用電磁石により左右両方向の案内力を発生させるこ
とができ、制御系の簡素化、低コスト化を実現できる。
電流の向き、大きさをコントロールすることで、１つの
案内用電磁石により左右両方向の案内力を発生させるこ
とができ、制御系の簡素化、低コスト化を実現できる。
このほか、下部の浮上用電磁石の磁路中に永久磁石を取
付けたものは、浮上力の少なくとも一部を永久磁石の吸
引力に依存することが可能であるので、消費電力が少な
くて済むと云った効果が得られる。
付けたものは、浮上力の少なくとも一部を永久磁石の吸
引力に依存することが可能であるので、消費電力が少な
くて済むと云った効果が得られる。
第１図は、この発明の装置の基本構造を示す線図、第２
図は、その案内力発生の原理図、第３図は従来の浮上案
内装置を示す線図である。 ３……浮上用ギャップセンサ、４……浮上用制御回路、
５……電力増幅器、６……永久磁石、８……案内用ギャ
ップセンサ、９……案内用制御回路、10……電力増幅
器、11……レール、11a……脚部、12、13……浮上用電
磁石、12a、13a……コイル、12b、13b……磁極面、14…
…継鉄、15……案内用電磁石のコイル。
図は、その案内力発生の原理図、第３図は従来の浮上案
内装置を示す線図である。 ３……浮上用ギャップセンサ、４……浮上用制御回路、
５……電力増幅器、６……永久磁石、８……案内用ギャ
ップセンサ、９……案内用制御回路、10……電力増幅
器、11……レール、11a……脚部、12、13……浮上用電
磁石、12a、13a……コイル、12b、13b……磁極面、14…
…継鉄、15……案内用電磁石のコイル。
Claims (1)
- 【請求項１】浮上系及び案内系の双方において、強磁性
体のレールと電磁石との間の距離をギャップセンサで検
出し、そのフィードバック信号により浮上及び案内制御
を行う吸引式磁気浮上案内装置において、上記レールに
両端の脚部が被吸引部となる断面Ｈ形のレールを採用
し、その上下に、各々がレール両端の脚部に対して吸引
力を発生する２つの磁極面を備え、その磁極面がレール
側に突出し、かつ各々の鉄芯に巻いたコイルが互いに直
列又は並列結線されて電流流れ方向の切換え可能な電源
に接続された浮上用電磁石を空隙を介して対向配置し、
この上下の浮上用電磁石はレールの一側部において継鉄
により機械的及び磁気的に結合し、さらに、継鉄には案
内用電磁石のコイルを独立して巻回し、かつ、上記レー
ルの脚部間間隔Ｗに対し、上下の浮上用電磁石の磁極面
間間隔W1、W2を浮上制御が行える範囲で異なる値に設定
し、上下の浮上用電磁石の磁束を同じ側にある磁極面の
極性が同一になる向きに流し、前記案内用電磁石の磁束
は横ずれの是正力を強める方向に流す構成としたことを
特徴とする吸引式磁気浮上用案内装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29515986A JPH07123321B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 吸引式磁気浮上案内装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29515986A JPH07123321B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 吸引式磁気浮上案内装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63148804A JPS63148804A (ja) | 1988-06-21 |
| JPH07123321B2 true JPH07123321B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=17817015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29515986A Expired - Lifetime JPH07123321B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 吸引式磁気浮上案内装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07123321B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272120A (en) * | 1988-12-19 | 1993-12-21 | Mitutoyo Corporation | Block guage and method of marking ceramic material |
| CN102395486B (zh) * | 2009-03-26 | 2014-04-16 | 桑德尔·韦恩·夏佩瑞 | 使用磁性轴承结构的运输方法及系统 |
| CN111293855B (zh) * | 2018-12-07 | 2023-09-01 | 佳能株式会社 | 搬送装置以及物品制造方法 |
| CN114954540B (zh) * | 2022-04-22 | 2024-05-03 | 中车工业研究院有限公司 | 基于永磁阵列悬浮系统的斥力型电磁导向结构和车辆 |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP29515986A patent/JPH07123321B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63148804A (ja) | 1988-06-21 |
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