JPH07298417A - 磁気浮上車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力が少なく、浮上間隔制御の安定性も
高い磁気浮上車を提供する。 【構成】 磁気浮上車の重量情報を通信装置１１により
外部から調整器１２に送り、ここで浮上用のマグネット
６に含まれる永久磁石の吸引力と重量が釣り合う浮上間
隔を決め、それに対応した信号を直流信号源１３が自動
設定して出力する。この出力とギャップセンサ７の検出
値の偏差が零になるようにマグネット６の電磁石を励磁
するのでノイズの影響が出ない。また、電磁石には設定
値変更時と偏差吸収時に僅かな電流が流れるだけとな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浮上間隔制御を工夫し
て消費電力の低減と走行の安定性向上を図った磁気浮上
車に関する。

【０００２】

【従来の技術】クリーンルーム内等で使用する物品搬送
用の磁気浮上車は、浮上用マグネットとして電磁石と永
久磁石を組合わせた複合マグネットを採用したものが多
い。

【０００３】この複合マグネットを用いた磁気浮上車に
おいて、従来行われている浮上間隔制御は、浮上間隔の
検出値と、電磁石の電流もしくは電圧を時間積分した出
力値を浮上間隔検出手段（以下ギャプセンサと云う）の
出力値に加算した値の偏差を求め、その偏差が零になる
ように電磁石を励磁する。この方法によれば、必要な車
体浮上力の大部分を永久磁石の吸引力でまかなうことが
でき、消費電力が少なくて済む。例えば、本出願人が特
開昭６２−２１７８１０号で提案している浮上間隔制御
装置もそのひとつであって、この場合、浮上車の荷重が
所定値から増減したときだけ、増減分に対応する電流が
電磁石に流れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気浮上車に
は、以下の問題点がある。

【０００５】（１）電磁石の電流、電圧を検出し、その
検出値を時間積分して制御に用いるので、ノイズ等が積
算されて制御目標がおかしくなることがある。

【０００６】（２）横方向の間隔制御を行っていないの
で、カーブ走行後浮上車に横揺れが発生する。

【０００７】（３）走行レールの継ぎ目部でギャップセ
ンサの出力値が乱れ、浮上車が上下に振動（ジャップ）
する。また、レールが揺れると、ギャップセンサの出力
（相対位置）が制御の基準になっている現状の制御では
磁気浮上車がレールの揺れに追従して揺れる。

【０００８】本発明の課題は、これ等の問題点を解決し
て浮上制御の安定性を高めることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
（１）の問題点を無くすため、設定自動変更手段を伴う
可変直流信号源と、所定のパターンに従って磁気浮上車
の重量に応じた浮上間隔を決定し、前記直流信号源にそ
こからの出力が決定間隔に対応したものになるよう設定
値の変更指令を出す調整手段を具備させ、直流信号源の
設定出力を制御の基準信号にしてこの出力と浮上間隔検
出値の偏差が零になるように電磁石を励磁する。

【００１０】なお、浮上車の重量情報は、通信手段を介
して外部から前記調整手段に入力する。

【００１１】さらに、浮上車の前後に中心の垂直軸を支
点にしたステアリング及び水平軸を支点にしたシーソ運
動が可能な懸架アームを具備させ、それぞれのアームの
両端に軌道のレールに対面させる複合マグネットとギャ
ップセンサをペアにして１組ずつ取付ける。

【００１２】このほか、偏差を零にするための制御信号
は増幅して電磁石に供給する。

【００１３】浮上車の空車時と実車時の平均重量もしく
は空車時と実車時の間の所定重量に対応した数種の浮上
間隔を予め設定して前記設定自動変更手段に記憶させ、
この記憶情報に基づいて直流信号源の出力設定値が変わ
るようにしておけば、前述の調整手段が無くても同一目
的を達成できる。

【００１４】次に、浮上制御の更なる安定化のために
は、上記（２）、（３）の問題点も併せて解決すること
が望まれる。

【００１５】そこで、（２）の問題の解決策として、磁
気浮上車に横方向の加速度センサを付加し、このセンサ
の出力値を増幅してその信号を、車体前後の複合マグネ
ットのうち軌道からの横ずれが大きい方のマグネットの
電磁石制御用偏差信号に加算し、もう一方の偏差信号に
対しては反転して加算（減算）する構成、或いは磁気浮
上車に設ける浮上間隔検出手段の各々を過電流式のセン
サとし、そのセンサを軌道の走行レールの外側もしくは
内側のエッジ下に中心があるようにレール下面に対向さ
せ、このセンサの出力から浮上間隔設定値分を差し引い
て差分出力の変化から浮上車の横ずれを検出し、差分出
力を横ずれの大きい方のマグネットの制御用偏差信号に
加算し、もう一方の偏差信号から減算する構成を採用す
る。

【００１６】また、（３）の問題に対しては、各複合マ
グネットにそれぞれ重力方向の加速度センサを設置し、
このセンサの出力値を積分した信号を各複合マグネット
の電磁石制御用偏差信号に加算する構成を採用する。

【００１７】

【作用】磁気浮上車の重量に応じてその重量と永久磁石
の吸引力が釣り合う浮上間隔を設定し、直流信号源から
出力される設定値信号を制御の基準にすれば、電磁石に
は設定値変更時に過渡的に電流が流れ、定常的な電磁石
電流はほぼ零になるため（偏差吸収分の僅かな電流が流
れるだけ）、消費電力の低減効果が最大限に発揮され
る。また、この制御では、積分信号を用いないので、ノ
イズ等の積算がなく、目標値が正確に保たれて制御の安
定性が高まる。

【００１８】浮上車の重量に応じた数種の浮上間隔を予
め記憶させて直流信号源の設定値変更を行うものは、上
述した作用を調整手段無しで得ることができ、装置が簡
素になる。

【００１９】また、横向きの加速度センサを付加してそ
こからの出力を偏差信号に加減するものは、横ずれが大
きい方の複合マグネットの電磁石電流が大きくなってこ
のマグネットの浮上間隔が他方のマグネットより小さく
なる。浮上用マグネットは、レールに近づくほどレール
のエッジ効果による自然復元力が大きくなり、従って、
この場合、横ずれ大のマグネットにより大きな復元力が
働き、横揺れの速やかな減衰が図れる。

【００２０】さらに、重力方向の加速度センサを含める
ものは、そのセンサの出力値を積分してマグネット上下
動の絶対速度を算出し、或いは２回積分により絶対位置
（位置変化の絶対値）を求め、この信号を前述の偏差信
号に加算（減算）する。直流信号源の出力を制御の基準
にしてこのように浮上制御を絶対値で補正すれば、ギャ
ップセンサ出力の誤差、レール下面の上下変位の影響が
排除され、レール継ぎ目部でのジャンプ、レールの揺れ
に対する追従が防止されて浮上車の走行がより安定す
る。

【００２１】

【実施例】図１に、本発明の磁気浮上車の一実施例を示
す。図の１は、ブラケット２で支えた軌道の箱桁、３は
その箱桁の下面に取付けた強磁性体の走行レールであ
る。箱桁の内部には軌道の長手方向に所定間隔でリニア
モータの１次側コイル（図示せず）が設置されている。

【００２２】４は台車構造の磁気浮上車である。この浮
上車４は、車体上部の前後２箇所に懸架アーム５を有し
ている。その懸架アーム５には、中心の垂直軸を支点に
したステアリング機能と、水平軸を支点にしたシーソ運
動機能を付与しており、そのアームの両端にレール３に
対して吸引力を生じる浮上用の複合マグネット６とこの
マグネットのレール下面からの浮上間隔を検出するギャ
ップセンサ７をペアにしてそれぞれ１組取付けてある。

【００２３】８は車体上に設けたリニアモータの２次側
導体（リアクションプレート）、９は車体上の支持部材
１０で片持ち支持して箱桁上を非接触で移動させる荷台
である。

【００２４】図２に、本発明を特徴づける浮上制御回路
の一例を示す。

【００２５】マグネット６は、電磁石６ａとその磁石の
磁極面に取付けた永久磁石６ｂとで構成されている。

【００２６】この回路においては、通信装置１１を通し
て車外から調整器１２に浮上車の重量情報が入力され
る。

【００２７】調整器１２はその情報に基づき、永久磁石
６ｂの吸引力と車体重量がほぼ釣り合う浮上間隔を決定
し、直流信号源１３にそこからの出力が決定間隔に対応
する値になるよう設定値の変更指令を出す。直流信号源
１３はその指示を受けて出力を自動調整する。このよう
にして指令通りに設定された直流信号源１３の出力とギ
ャップセンサ７の検出出力が差動アンプ１４に入力さ
れ、双方の出力の偏差を表す信号が差動アンプ１４から
制御器１５に向けて出力される。制御器１５はこれを受
けて偏差を零にするための信号を出力し、その出力が増
幅器１６で増幅されて電磁石６ａのコイルに流れる。こ
の制御によれば、積分信号を用いていないので、ノイズ
による制御の狂いが生じ難く、消費電力も少なくて済
む。

【００２８】図３は、加速度信号を用いて横揺れの減衰
効果を生じさせる浮上制御回路である。図４に示すよう
に、車体の前後に横方向加速度センサ１７を取付けて前
後の複合マグネットの横ずれを検出する。

【００２９】図３は、車体前後の複合マグネットをそれ
ぞれに制御する２つの回路に加速度センサ１７を接続し
た例を示している。２系統の制御回路は同一構成になる
ので図には１系統のみを示した。この図で各要素の符号
に付加したＬ、Ｒの記号は左右を区別するためのもので
ある。

【００３０】今、カーブ走行等により車体が左に横ずれ
し始めたら加速度センサ１７にプラスの出力が生じるよ
うにしておく。その出力が左側の制御回路にそのまま流
れて加算器１８Ｌにより差動アンプ１４Ｌからの偏差信
号に加算される。また、右側の制御回路には反転器１９
を通って流れ、差動アンプ１４Ｒからの偏差信号に加算
（反転しているので減算）される。これにより、偏差信
号が大きくなった左側では浮上間隔が小さくなり、エッ
ジ効果による自然復元力が増大して横ずれの修正が早ま
る。

【００３１】また、図６に示すように、渦電流式のギャ
ップセンサを２個用いてギャップセンサ２４をレール３
の外側又は内側のエッジ下に中心があるように配置し、
さらに、他方のギャップセンサ２３をレール中心に対向
配置して前者の出力から後者の出力を減算した差分出力
Ｖ_G （図７参照）を算出する構成にすれば加速度センサ
１７が無くても浮上車の横ずれを検出できる。この場合
も差分出力を一方の偏差信号に加算し、他方の偏差信号
から差し引けば横振れの減衰が図れる。なお、ギャップ
センサ２３の代わりに浮上制御用のギャップセンサ７を
代用することも考えられる。

【００３２】図５は、車体の上下の振れの減衰効果を生
じる浮上制御回路を示している。浮上用複合マグネット
６は、先に述べた懸架アームに支持されているので、上
下方向には４個のマグネットがそれぞれに独立した動き
をする。そこで、各マグネットの上下動の絶対速度、或
いは絶対位置を知るために、それぞれのマグネットに重
力方向の加速度センサ２０を取付け、この加速度センサ
２０の出力値を積分器２１で積分して加算器２１で制御
器１５の出力に加算する。２回積分を行って得られる絶
対位置の信号を加算してもよい。この絶対値による補正
により、ギャップセンサ出力の誤差、レールの揺れによ
るギャップセンサ出力の変動の影響が排除され、浮上制
御がより安定する。

【００３３】なお、加速度センサ２０の出力の積分後の
加算は、制御器１５の入力側で行うと浮上制御にノイズ
の影響がでるので、図のように制御器１５の出力側で行
うのが望ましい。

【００３４】また、ここでの説明はそれぞれに特徴のあ
る３つの回路を別々に示して行ったが、図２、図３、図
５の構成を併用した装置が最良の形態であることは云う
までもない。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の磁気浮上車
は、直流信号源の設定値を浮上車の重量に応じて変え、
この直流信号源からの出力を制御の基準にして浮上間隔
検出信号との偏差が零になるように制御するので、消費
電力が少なくて済み、ノイズの影響も受け難い。

【００３６】また、横ずれを検出してずれた方の浮上用
複合マグネットの浮上間隔を小さくするものは横揺れを
速やかに減衰できる。

【００３７】さらに、重力方向の加速度を検出して上下
動の絶対速度や浮上車の絶対位置を求め、制御の誤差を
絶対値で補正するものは、レール継ぎ目部でのジャンプ
やレールの振れに追従した縦揺れが減少する。

【００３８】従って、本発明によれば、浮上制御の安定
性が高く、経済性にも優れた磁気浮上車を実現して時代
の要求に応えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気浮上車の一例を示す斜視図

【図２】本発明を特徴づける浮上制御回路の一例を示す
図

【図３】浮上制御回路の他の例を示す図

【図４】横方向加速度センサの取付例を示す斜視図

【図５】浮上制御回路の更に他の例を示す図

【図６】横ずれ検出の他の例を示す回路図

【図７】同上の回路からの得られる差分出力とずれ量と
の関係を示す図

【符号の説明】

３ 走行レール ４ 磁気浮上車 ５ 懸架アーム ６ 浮上用複合マグネット ６ａ 電磁石 ６ｂ 永久磁石 ７、２３、２４ ギャップセンサ １１ 通信装置 １２ 調整器 １３ 可変直流信号源 １４、２５ 差動アンプ １５ 制御器 １６ 増幅器 １７ 横方向加速度センサ １８、２２ 加算器 １９ 反転器 ２０ 重力方向加速度センサ ２１ 積分器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁石とその電磁石の磁極面に取付けて
   軌道に対面させる永久磁石とから成る車体浮上用の複合
   マグネットと、 前記永久磁石と軌道との間の浮上間隔を検出して検出間
   隔に対応する信号を出力する浮上間隔検出手段と、 浮上間隔制御の基準信号を送り出す設定自動変更手段を
   伴った直流信号源と、 所定のパターンに従って磁気浮上車の重量に応じた浮上
   間隔を決定し、前記直流信号源にそこからの出力が決定
   間隔に対応したものになるよう設定値の変更指令を出す
   調整手段と、 その浮上間隔調整手段に磁気浮上車の重量情報を外部か
   ら入力する通信手段と、 前記浮上間隔検出手段からの出力と直流信号源の出力と
   の偏差を表す信号を出力する偏差信号出力手段と、 そこからの偏差信号に応答して偏差を零にするための制
   御信号を出力する浮上間隔制御手段と、 前記制御信号を増幅して電磁石のコイルに流す増幅器
   と、 中心の垂直軸を支点にしたステアリング及び水平軸を支
   点にしたシーソ運動が可能な懸架アームを具備し、この
   懸架アームが車体の前後２箇所に設けられ、それぞれの
   アームの両端に前記複合マグネットと浮上間隔検出手段
   をペアにして１組ずつ取付けてある磁気浮上車。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁気浮上車の調整手段に
   代えて、浮上車の空車時と実車時の平均重量もしくは空
   車時と実車時の間の所定重量に対応した数種の浮上間隔
   を予め設定して前記設定自動変更手段に記憶させ、この
   記憶情報に基づいて直流信号源の出力設定値が変わるよ
   うにしてある磁気浮上車。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の磁気浮上車に横方
   向の加速度センサを付加し、このセンサの出力値を増幅
   してその信号を、車体前後の複合マグネットのうち軌道
   からの横ずれが大きい方のマグネットの電磁石制御用偏
   差信号に加算し、もう一方の偏差信号に対しては反転し
   て加算（減算）するようにしてある磁気浮上車。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の磁気浮上車に設け
   る浮上間隔検出手段の各々を過電流式のセンサとし、そ
   のセンサを軌道の走行レールの外側もしくは内側のエッ
   ジ下に中心があるようにレール下面に対向させ、このセ
   ンサの出力から浮上間隔設定値分を差し引いて差分出力
   の変化から浮上車の横ずれを検出し、差分出力を車体前
   後の複合マグネットのうち軌道からの横ずれが大きい方
   のマグネットの電時制御用偏差信号に加算し、もう一方
   の偏差信号からは減算するようにしてある磁気浮上車。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気
   浮上車の各複合マグネットにそれぞれ重力方向の加速度
   センサを設置し、このセンサの出力値を積分した信号を
   各複合マグネットの電磁石制御用偏差信号に加算するよ
   うにしてある磁気浮上車。