JPH0810961B2 - リニア誘導モ−タ - Google Patents
リニア誘導モ−タInfo
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- JPH0810961B2 JPH0810961B2 JP59089113A JP8911384A JPH0810961B2 JP H0810961 B2 JPH0810961 B2 JP H0810961B2 JP 59089113 A JP59089113 A JP 59089113A JP 8911384 A JP8911384 A JP 8911384A JP H0810961 B2 JPH0810961 B2 JP H0810961B2
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- alternating current
- movable body
- integrator
- wave
- phase alternating
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/025—Asynchronous motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L13/00—Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
- B60L13/04—Magnetic suspension or levitation for vehicles
- B60L13/06—Means to sense or control vehicle position or attitude with respect to railway
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L13/00—Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
- B60L13/10—Combination of electric propulsion and magnetic suspension or levitation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
- Control Of Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、主としてアクチュエータとして用いるリ
ニア誘導モータに関するものである。
ニア誘導モータに関するものである。
従来のアクチュエータにおける位置決め装置には、支
持・案内のために、すべり軸受，転がり軸受などが使わ
れていた。すべり軸受，転がり軸受の場合には、固体摩
擦の存在のために運動に基づく摩擦損失が大きく、かつ
摩擦特性の非線形性のために、精密な位置決めを行うの
に限界を生じていた。また、空気軸受の場合には剛性が
小さいこと、騒音を発生すること、真空中では使えない
ことなどの問題があった。
持・案内のために、すべり軸受，転がり軸受などが使わ
れていた。すべり軸受，転がり軸受の場合には、固体摩
擦の存在のために運動に基づく摩擦損失が大きく、かつ
摩擦特性の非線形性のために、精密な位置決めを行うの
に限界を生じていた。また、空気軸受の場合には剛性が
小さいこと、騒音を発生すること、真空中では使えない
ことなどの問題があった。
そこで、上記の問題点を解決するために、リニアモー
タカーに用いられているリニアモータを採用することが
考えられるが、それは非常に大掛かりなものであるた
め、アクチュエータにそのまま転用することは実際上不
可能であり、構造の簡素化，コンパクト化を達成しない
限り採用できないという問題があった。
タカーに用いられているリニアモータを採用することが
考えられるが、それは非常に大掛かりなものであるた
め、アクチュエータにそのまま転用することは実際上不
可能であり、構造の簡素化，コンパクト化を達成しない
限り採用できないという問題があった。
この発明の目的は、アクチュエータにも用いることが
できるように、構造が簡単でコンパクトなリニア誘導モ
ータを提供することである。
できるように、構造が簡単でコンパクトなリニア誘導モ
ータを提供することである。
この発明のリニア誘導モータは、案内体と、この案内
体に案内された可動体と、この可動体の移動方向に複数
が列状に並んだ浮上兼推進用の第１の電磁コイルと、co
s波を発生する第１の積分器を有するとともに前記第１
積分器に接続されてsin波を発生する第２の積分器を有
する第１の正弦波発振回路と、この第１の正弦波発振回
路の前記cos波および前記sin波を演算して多相交流を発
生するとともに前記可動体の移動方向の一方に進行磁束
を発生するように前記第１の電磁コイルに前記多相交流
を供給する第１の多相交流発生回路と、前記可動体の移
動方向に複数が列状に並ぶとともに前記第１の電磁コイ
ルに対して前記可動体の移動方向に並んだ浮上兼推進用
の第２の電磁コイルと、cos波を発生する第３の積分器
を有しこの第３の積分器に接続されてsin波を発生する
第４の積分器を有するとともに前記第３の積分器および
前記第４の積分器の入力側に変調用の乗算器を有する第
２の正弦波発振回路と、この第２の正弦波発振回路の前
記cos波および前記sin波を演算して多相交流を発生する
とともに前記第１の多相交流発生回路の前記進行磁束と
反対向きに進行磁束を発生するように前記第２の電磁コ
イルに前記多相交流を供給する第２の多相交流発生回路
と、前記第１の多相交流発生回路および第２の多相交流
発生回路の電流を調整する可動体浮上力制御回路と、前
記第２の正弦波発振回路の前記乗算器に角周波数制御信
号を出力する可動体推進力制御回路とを備えたものであ
る。
体に案内された可動体と、この可動体の移動方向に複数
が列状に並んだ浮上兼推進用の第１の電磁コイルと、co
s波を発生する第１の積分器を有するとともに前記第１
積分器に接続されてsin波を発生する第２の積分器を有
する第１の正弦波発振回路と、この第１の正弦波発振回
路の前記cos波および前記sin波を演算して多相交流を発
生するとともに前記可動体の移動方向の一方に進行磁束
を発生するように前記第１の電磁コイルに前記多相交流
を供給する第１の多相交流発生回路と、前記可動体の移
動方向に複数が列状に並ぶとともに前記第１の電磁コイ
ルに対して前記可動体の移動方向に並んだ浮上兼推進用
の第２の電磁コイルと、cos波を発生する第３の積分器
を有しこの第３の積分器に接続されてsin波を発生する
第４の積分器を有するとともに前記第３の積分器および
前記第４の積分器の入力側に変調用の乗算器を有する第
２の正弦波発振回路と、この第２の正弦波発振回路の前
記cos波および前記sin波を演算して多相交流を発生する
とともに前記第１の多相交流発生回路の前記進行磁束と
反対向きに進行磁束を発生するように前記第２の電磁コ
イルに前記多相交流を供給する第２の多相交流発生回路
と、前記第１の多相交流発生回路および第２の多相交流
発生回路の電流を調整する可動体浮上力制御回路と、前
記第２の正弦波発振回路の前記乗算器に角周波数制御信
号を出力する可動体推進力制御回路とを備えたものであ
る。
この発明は、従来のリニアモータカーにおいて車体推
進用の電磁コイルと、車体浮上用の電磁コイルとが別々
であり、これら両種電磁コイルに対する制御も互いに無
関係であることが一因で、装置の大型化，複雑化を招い
ていたということに着眼してなされたものである。
進用の電磁コイルと、車体浮上用の電磁コイルとが別々
であり、これら両種電磁コイルに対する制御も互いに無
関係であることが一因で、装置の大型化，複雑化を招い
ていたということに着眼してなされたものである。
上記発明の構成によると、多相交流の電流によって決
まる浮上力で可動体が案内体に対して浮上するが、可動
対浮上力制御回路でその電流を調整することにより可動
体の浮上力を調整できる。また多相交流発生回路の角周
波数で決まる進行磁束が可動体の移動方向の互いに反対
向きであるため可動体に互いに反対向きの推進力が発生
するが、可動体推進力制御回路の角周波数制御信号を乗
算器に入力して一方の正弦波発振回路の正弦波を変調す
ることにより、一方の進行磁束の速度が変化するので一
対の電磁コイルの互いに反対向きの推進力に差が生じ、
その差の推進力にしたがって一方向に可動体が移動す
る。
まる浮上力で可動体が案内体に対して浮上するが、可動
対浮上力制御回路でその電流を調整することにより可動
体の浮上力を調整できる。また多相交流発生回路の角周
波数で決まる進行磁束が可動体の移動方向の互いに反対
向きであるため可動体に互いに反対向きの推進力が発生
するが、可動体推進力制御回路の角周波数制御信号を乗
算器に入力して一方の正弦波発振回路の正弦波を変調す
ることにより、一方の進行磁束の速度が変化するので一
対の電磁コイルの互いに反対向きの推進力に差が生じ、
その差の推進力にしたがって一方向に可動体が移動す
る。
この場合、可動体推進用の電磁コイルが可動体浮上用
の電磁コイルを兼ねているとともに、可動体推進力の制
御と可動体浮上力の制御とを、共通な多相交流発生回路
に対して行い、さらに一対の積分器によりそれぞれ構成
した一対の正弦波発振回路の一方に設けた乗算器で多相
交流の角周波数を変調することにより推進力を制御して
いるため、機械的構造および電気的構成を著しく簡素化
できかつコンパクト化を達成でき、これによりアクチュ
エータなどへの採用も可能となる。
の電磁コイルを兼ねているとともに、可動体推進力の制
御と可動体浮上力の制御とを、共通な多相交流発生回路
に対して行い、さらに一対の積分器によりそれぞれ構成
した一対の正弦波発振回路の一方に設けた乗算器で多相
交流の角周波数を変調することにより推進力を制御して
いるため、機械的構造および電気的構成を著しく簡素化
できかつコンパクト化を達成でき、これによりアクチュ
エータなどへの採用も可能となる。
実施例 この発明の一実施例を第１図ないし第10図に基づいて
説明する。第１図は要部の回路をブロックで示したも
の、第２図はアクチュエータとしてのリニア誘導モータ
の概略断面図、第３図は第２図におけるIII−III線矢視
の断面図である。
説明する。第１図は要部の回路をブロックで示したも
の、第２図はアクチュエータとしてのリニア誘導モータ
の概略断面図、第３図は第２図におけるIII−III線矢視
の断面図である。
これらの図において、１は案内体、２は案内体１によ
って案内される可動体、3,4は可動体２においてその移
動方向に列状に並設した浮上兼推進用の電磁コイル、5,
6は、可動体２と案内体１のギャップを検出するために
可動体２の前端、後端に設けた位置センサである。
って案内される可動体、3,4は可動体２においてその移
動方向に列状に並設した浮上兼推進用の電磁コイル、5,
6は、可動体２と案内体１のギャップを検出するために
可動体２の前端、後端に設けた位置センサである。
案内体１は導体で構成されている。この導体は、例え
ば鉄または、鉄の表面に銅，アルミニウムなどの導電性
材料を貼り付けたものからなる。
ば鉄または、鉄の表面に銅，アルミニウムなどの導電性
材料を貼り付けたものからなる。
第１の電磁コイル３からなるリニアモータLM1は前方
への（図面上左向きの）推力を発生し、第２の電磁コイ
ル４からなるリニアモータLM2は後方への（図面上右向
きの）推力を発生する。位置指令に応じて、後部のリニ
アモータLM2に供給する多相交流（三相交流）の周波数
を変化させて、後部リニアモータLM2の推力を強めると
後方（右）へ動き、弱めると前方（右）へ動く。
への（図面上左向きの）推力を発生し、第２の電磁コイ
ル４からなるリニアモータLM2は後方への（図面上右向
きの）推力を発生する。位置指令に応じて、後部のリニ
アモータLM2に供給する多相交流（三相交流）の周波数
を変化させて、後部リニアモータLM2の推力を強めると
後方（右）へ動き、弱めると前方（右）へ動く。
リニアモータLM1,LM2はこのとき案内体１との間に吸
引力も発生するので、位置センサ5,6の信号によりリニ
アモータLM1,LM2に供給する電流を制御すれば安定な磁
気浮上を行うことができる。
引力も発生するので、位置センサ5,6の信号によりリニ
アモータLM1,LM2に供給する電流を制御すれば安定な磁
気浮上を行うことができる。
進行方向に関して左右の片側の部分だけについてのシ
ステムを示したのが第１図である。他の側においても同
一の構成が対称に設けられている。
ステムを示したのが第１図である。他の側においても同
一の構成が対称に設けられている。
以下、第１図の構成について説明する。7,8はsin波お
よびcos波の正弦波発振回路であり、各々２台の積分器
すなわち、第１の正弦波発振回路７は第１の積分器およ
び第２の積分器を有し、第２の正弦波発振回路８は第３
の積分器および第４の積分器を有する。これらの正弦波
発振回路7,8は各積分器の係数を変えることにより角周
波数ωを調整できる。第１の正弦波発振回路７は角周波
数ωが一定不変であるのに対し、第２の正弦波発振回路
８は角周波数ωが可変である。角周波数ω可変の発振回
路８では、第４図に示すように、２つのアナログ乗算器
９で角周波数ωの変更を行っている。この図において、
10は積分器、すなわち第３の積分器および第４の積分器
である。このようにして、電気信号によってsin波およ
びcos波を変調でき、これによってリニア誘導モータの
推進力を電気信号によって制御することができる。
よびcos波の正弦波発振回路であり、各々２台の積分器
すなわち、第１の正弦波発振回路７は第１の積分器およ
び第２の積分器を有し、第２の正弦波発振回路８は第３
の積分器および第４の積分器を有する。これらの正弦波
発振回路7,8は各積分器の係数を変えることにより角周
波数ωを調整できる。第１の正弦波発振回路７は角周波
数ωが一定不変であるのに対し、第２の正弦波発振回路
８は角周波数ωが可変である。角周波数ω可変の発振回
路８では、第４図に示すように、２つのアナログ乗算器
９で角周波数ωの変更を行っている。この図において、
10は積分器、すなわち第３の積分器および第４の積分器
である。このようにして、電気信号によってsin波およ
びcos波を変調でき、これによってリニア誘導モータの
推進力を電気信号によって制御することができる。
第１図において、11,12は、sin波,cos波の演算に基づ
いて三相交流を発生させる一対の三相交流発生回路（第
１の多相交流発生回路および第２の多相交流発生回路）
である。13,14は電磁コイル3,4に必要な電圧，電流の出
力を行うための電力増幅器である。
いて三相交流を発生させる一対の三相交流発生回路（第
１の多相交流発生回路および第２の多相交流発生回路）
である。13,14は電磁コイル3,4に必要な電圧，電流の出
力を行うための電力増幅器である。
15は浮上用の制御回路であり、これは、電磁コイル3,
4の位置と位置センサ5,6の置かれている進行方向での位
置が一致しないことから、２つの位置センサ5,6からの
信号の演算によって、前部リニアモータLM1の中心と案
内体１とのギャップおよび後部リニアモータLM2の中心
と案内体１とのギャップを検出し、その信号によって各
三相交流発生回路11,12の三相交流の大きさを調整し、
各ギャップを一定に保つように制御するようにしたもの
である。
4の位置と位置センサ5,6の置かれている進行方向での位
置が一致しないことから、２つの位置センサ5,6からの
信号の演算によって、前部リニアモータLM1の中心と案
内体１とのギャップおよび後部リニアモータLM2の中心
と案内体１とのギャップを検出し、その信号によって各
三相交流発生回路11,12の三相交流の大きさを調整し、
各ギャップを一定に保つように制御するようにしたもの
である。
この様子を第５図に基づいて説明する。
可動体２を非接触で浮上させるためには、ギャップ長
をつねに非接触で検出するための位置センサ5,6が必要
である。この方法として、うず電流型センサ，静電容量
型センサ，フォトセンサなどがあるが、この実施例では
フォトセンサを用いている。フォトセンサは発光ダイオ
ードで、これは一定の強さの光を発生し、相手物体から
の反射光をフォトダイオードで受け、その光量の変化に
よって相手物体の距離を検出するものである。位置セン
サ5,6として何を使用するかは任意である。
をつねに非接触で検出するための位置センサ5,6が必要
である。この方法として、うず電流型センサ，静電容量
型センサ，フォトセンサなどがあるが、この実施例では
フォトセンサを用いている。フォトセンサは発光ダイオ
ードで、これは一定の強さの光を発生し、相手物体から
の反射光をフォトダイオードで受け、その光量の変化に
よって相手物体の距離を検出するものである。位置セン
サ5,6として何を使用するかは任意である。
可動体２の前端の高さ位置と後端の高さ位置とが異な
ると、可動体２は案内体１に対して傾いた姿勢となる。
この状態は可動体２の推進および推進制御にとって好ま
しくない。そこで、前部リニアモータLM1の中心と案内
体１とのギャップg1と、後部リニアモータLM2の中心と
案内体１とのギャップg2とが等しくなるように制御す
る。g1,g2は次式によって求めることができる。
ると、可動体２は案内体１に対して傾いた姿勢となる。
この状態は可動体２の推進および推進制御にとって好ま
しくない。そこで、前部リニアモータLM1の中心と案内
体１とのギャップg1と、後部リニアモータLM2の中心と
案内体１とのギャップg2とが等しくなるように制御す
る。g1,g2は次式によって求めることができる。
ただし、gFは前部位置センサ５と案内体１とのギャッ
プの検出値、gRは後部位置センサ６と案内体１とのギャ
ップの検出値、ｌは可動体２の中心Ｃから各位置センサ
5,6の中心までの距離、l1は前記中心Ｃから各リニアモ
ータLM1,LM2の中心までの距離である。
プの検出値、gRは後部位置センサ６と案内体１とのギャ
ップの検出値、ｌは可動体２の中心Ｃから各位置センサ
5,6の中心までの距離、l1は前記中心Ｃから各リニアモ
ータLM1,LM2の中心までの距離である。
上記，の演算は、アナログ演算でもデジタル演算
でも可能である。この演算を行う制御回路15の詳しいブ
ロック図を第６図に示す。第６図において、21は係数
器、22は加算器、23は微分器である。この微分器23は、
ギャップg1,g2の変化速度を演算するものである。
でも可能である。この演算を行う制御回路15の詳しいブ
ロック図を第６図に示す。第６図において、21は係数
器、22は加算器、23は微分器である。この微分器23は、
ギャップg1,g2の変化速度を演算するものである。
すなわち、前部位置センサ信号gFおよび後部位置セン
サ信号gRに係数器21によりそれぞれ係数を乗じて、加算
器22により加算し、前部ギャップg1と後部ギャップg2を
得る。そして、安定な磁気浮上のためには前部ギャップ
g1および後部ギャップg2に比例した信号と、前部ギャッ
プg1および後部ギャップg2の変化速度に比例した信号と
の合成が必要である。前部ギャップg1および後部ギャッ
プg2に比例した信号の大きさは磁気浮上の高さを決め
る。一方、前部ギャップg1および後部ギャップg2の変化
速度に比例した信号は磁気浮上の安定の度合いを決め
る。このため、前部ギャップg1および後部ギャップg2に
係数器21により所定の係数を乗じて加算器22に入力する
一方、微分器23により前部ギャップg1および後部ギャッ
プg2の変化速度を演算し、これに係数器21により所定の
係数を乗じて加算器22に入力し、係数を乗じた前部ギャ
ップg1および後部ギャップg2に合成し、三相交流発生回
路11,12に出力している。
サ信号gRに係数器21によりそれぞれ係数を乗じて、加算
器22により加算し、前部ギャップg1と後部ギャップg2を
得る。そして、安定な磁気浮上のためには前部ギャップ
g1および後部ギャップg2に比例した信号と、前部ギャッ
プg1および後部ギャップg2の変化速度に比例した信号と
の合成が必要である。前部ギャップg1および後部ギャッ
プg2に比例した信号の大きさは磁気浮上の高さを決め
る。一方、前部ギャップg1および後部ギャップg2の変化
速度に比例した信号は磁気浮上の安定の度合いを決め
る。このため、前部ギャップg1および後部ギャップg2に
係数器21により所定の係数を乗じて加算器22に入力する
一方、微分器23により前部ギャップg1および後部ギャッ
プg2の変化速度を演算し、これに係数器21により所定の
係数を乗じて加算器22に入力し、係数を乗じた前部ギャ
ップg1および後部ギャップg2に合成し、三相交流発生回
路11,12に出力している。
第１図において、16は推進用の制御回路であり、これ
は、進行方向の位置と目標位置との相対関係を進行方向
センサ17によって検出し、これに基づいて後部の三相交
流発生回路12を制御して、後部のリニアモータLM2の推
力を調整するものである。
は、進行方向の位置と目標位置との相対関係を進行方向
センサ17によって検出し、これに基づいて後部の三相交
流発生回路12を制御して、後部のリニアモータLM2の推
力を調整するものである。
つぎに、リニア誘導モータの原理を第７図および第８
図に基づいて説明する。前部リニアモータLM1も後部リ
ニアモータLM2も原理は同じであるので、前部について
のみ説明する。
図に基づいて説明する。前部リニアモータLM1も後部リ
ニアモータLM2も原理は同じであるので、前部について
のみ説明する。
電磁コイル３は前後に６個配列されている。これらは
２個ずつが直列の対になっており、三相のコイルを構成
する。このような対のコイル3a,3b,3cには の三相交流電流を流す。これらの電流が正の半波にある
ときに、第７図の矢印方向に磁束が生じるようにコイル
3a,3b,3cを巻回してある。
２個ずつが直列の対になっており、三相のコイルを構成
する。このような対のコイル3a,3b,3cには の三相交流電流を流す。これらの電流が正の半波にある
ときに、第７図の矢印方向に磁束が生じるようにコイル
3a,3b,3cを巻回してある。
このように構成することにより、第８図の（Ｃ）の各
時刻t1〜t6において、第８図の（Ａ）の（ａ）〜（ｆ）
ような磁束が生じる。位置（進行方向）との関係で磁束
の大きさをわかりやすく模式的に表わしたのが第８図の
（Ｂ）である。最大磁束部分Ｍは時間とともに後方へ移
動するので、案内体１の鉄心内、またはその表面の銅，
アルミニウムのなかにうず電流が誘導され、この誘導電
流ともとの磁束との間にフレミングの左手の法則によっ
て、案内体１に後方への力が生じる。その結果、可動体
２にはその反作用によって前方への推力が働く。
時刻t1〜t6において、第８図の（Ａ）の（ａ）〜（ｆ）
ような磁束が生じる。位置（進行方向）との関係で磁束
の大きさをわかりやすく模式的に表わしたのが第８図の
（Ｂ）である。最大磁束部分Ｍは時間とともに後方へ移
動するので、案内体１の鉄心内、またはその表面の銅，
アルミニウムのなかにうず電流が誘導され、この誘導電
流ともとの磁束との間にフレミングの左手の法則によっ
て、案内体１に後方への力が生じる。その結果、可動体
２にはその反作用によって前方への推力が働く。
第１図において、コイル３（3a〜3c）,4と直列の抵抗
18は、コイル自身の抵抗あるいはコイル電流検出のため
に直列に挿入した抵抗を表わす。
18は、コイル自身の抵抗あるいはコイル電流検出のため
に直列に挿入した抵抗を表わす。
三相（多相）交流の物質として、時間に対して磁束の
総量は一定であり、したがって推力の大きさも時間に対
して一定である。また、この推力の大きさは、電流の大
きさＩの二乗に比例し、角周波数ωに比例する性質があ
るから、これらのいずれかを制御すると推力の大きさを
制御することができる。前部リニアモータLM1は、浮力
を発生するとともに前方への推力を発生する。同様に後
部リニアモータLM2も、浮力を発生するとともに後方へ
の推力を発生する。
総量は一定であり、したがって推力の大きさも時間に対
して一定である。また、この推力の大きさは、電流の大
きさＩの二乗に比例し、角周波数ωに比例する性質があ
るから、これらのいずれかを制御すると推力の大きさを
制御することができる。前部リニアモータLM1は、浮力
を発生するとともに前方への推力を発生する。同様に後
部リニアモータLM2も、浮力を発生するとともに後方へ
の推力を発生する。
すでに述べたように、三相交流によってギャップ内に
磁束を作ることができるが、このとき、案内体１と可動
体２の間には、磁束密度の二乗に比例して吸引力が働
く。この結果、可動体２に浮力が働く。この浮力の大き
さは、三相（多相）交流の性質として時間について一定
である。
磁束を作ることができるが、このとき、案内体１と可動
体２の間には、磁束密度の二乗に比例して吸引力が働
く。この結果、可動体２に浮力が働く。この浮力の大き
さは、三相（多相）交流の性質として時間について一定
である。
以上のことから、ちょうど綱引きのように可動体２を
両側へ引っ張りあい、そのバランスの変化により前進ま
たは行進あるいは停止する。浮力は三相交流の大きさで
決まり、安定に浮上した状態では電流の大きさは一定に
保たれるから、推力は周波数で決まることになる。静止
時は、浮力を発生しながら、前方推力と後方推力とが等
しい状態である。また、推進しているときは、前方推力
と後方推力とがアンバランスなときであるが、このとき
でも浮力のバランスを保つことができる。
両側へ引っ張りあい、そのバランスの変化により前進ま
たは行進あるいは停止する。浮力は三相交流の大きさで
決まり、安定に浮上した状態では電流の大きさは一定に
保たれるから、推力は周波数で決まることになる。静止
時は、浮力を発生しながら、前方推力と後方推力とが等
しい状態である。また、推進しているときは、前方推力
と後方推力とがアンバランスなときであるが、このとき
でも浮力のバランスを保つことができる。
本装置をサーボ機構として使用するためには、進行方
向センサ17が必要である。これは非接触であることが望
ましい。その例として、光電式リニアエンコーダ，マグ
ネセンサ，磁気抵抗式センサ，レーザ干渉計などがあ
る。進行方向センサ17として何を使用するかは、任意で
ある。このセンサ17の信号によって、現在位置と目標位
置との関係を判別し、前または後へ動かす。推力の大き
さは前述のように、角周波数ωを制御することによって
制御できる。この実施例では、前部リニアモータLM1の
推力は一定とし、後部リニアモータLM2の推力を進行セ
ンサ17の信号によって、制御している。
向センサ17が必要である。これは非接触であることが望
ましい。その例として、光電式リニアエンコーダ，マグ
ネセンサ，磁気抵抗式センサ，レーザ干渉計などがあ
る。進行方向センサ17として何を使用するかは、任意で
ある。このセンサ17の信号によって、現在位置と目標位
置との関係を判別し、前または後へ動かす。推力の大き
さは前述のように、角周波数ωを制御することによって
制御できる。この実施例では、前部リニアモータLM1の
推力は一定とし、後部リニアモータLM2の推力を進行セ
ンサ17の信号によって、制御している。
可動体推進力制御回路16の詳しいブロックを示したの
が第９図である。第９図において、31は係数器、32は加
算器、33は微分器、34は符号変換器である。進行方向セ
ンサ17の検出値と目標値との差が０でない限り、この差
を０に近づけるように角周波数ωを調整するように構成
してある。ここでは、目標値をXR、進行方向センリから
の信号をXCとすると、リニアモータLM2の角周波数ωを
次式のように調整するものである。
が第９図である。第９図において、31は係数器、32は加
算器、33は微分器、34は符号変換器である。進行方向セ
ンサ17の検出値と目標値との差が０でない限り、この差
を０に近づけるように角周波数ωを調整するように構成
してある。ここでは、目標値をXR、進行方向センリから
の信号をXCとすると、リニアモータLM2の角周波数ωを
次式のように調整するものである。
ω＝ω０−K1（XR−XC） −K2・ｄ（XR−XC）/dt ここで、ω０は、角周波数ωの中央値（可動子を静止
させる場合の角周波数）であり、K1,K2は比例定数であ
る。
させる場合の角周波数）であり、K1,K2は比例定数であ
る。
第10図は後部リニアモータLM2について、周波数に対
する総合推力の実験値と計算値とを示す。これによって
も明らかなように、周波数（角周波数ω）の制御に基づ
いて推力を調整できることが判る。
する総合推力の実験値と計算値とを示す。これによって
も明らかなように、周波数（角周波数ω）の制御に基づ
いて推力を調整できることが判る。
本装置は推力発生部、位置検出部ともに完全非接触で
ある。このため、記述の効果に加え 摩擦がほとんど零である。従来、精密な位置決めを
行う際に、固定摩擦による影響があったため、位置決め
精度にある限界があったが、本装置ではその限界を取り
除くことができる。
ある。このため、記述の効果に加え 摩擦がほとんど零である。従来、精密な位置決めを
行う際に、固定摩擦による影響があったため、位置決め
精度にある限界があったが、本装置ではその限界を取り
除くことができる。
潤滑の必要がないし、摺動運動に基づく摩耗粉の発
生がない。従来の装置では油潤滑または空気軸受によっ
ていたため、真空中での使用、クリーンルーム内での使
用など特殊環境中での使用に問題があったが、本装置で
はそれらの問題がなくなるという効果がある。
生がない。従来の装置では油潤滑または空気軸受によっ
ていたため、真空中での使用、クリーンルーム内での使
用など特殊環境中での使用に問題があったが、本装置で
はそれらの問題がなくなるという効果がある。
の性質を生かした用途としては、LSI製造装置にお
ける超精密位置決め装置、磁気ディスクにおけるヘッド
の位置決め装置がある。の性質を生かした用途として
は、たとえば、クリーンルーム内の物品搬送装置があ
る。
ける超精密位置決め装置、磁気ディスクにおけるヘッド
の位置決め装置がある。の性質を生かした用途として
は、たとえば、クリーンルーム内の物品搬送装置があ
る。
なお、この発明は、電磁コイル3,4を案内体１の方に
設けたものも実施例として含む。また、可動体２を案内
体１に対して浮上すなわち離間させるのに、電磁力の吸
引力を利用するほか反発力を利用するものであってもよ
い。
設けたものも実施例として含む。また、可動体２を案内
体１に対して浮上すなわち離間させるのに、電磁力の吸
引力を利用するほか反発力を利用するものであってもよ
い。
この発明によれば、可動体推進用の電磁コイルが可動
体浮上用の電磁コイルを兼ねているとともに、可動体推
進力の制御と可動体浮上力の制御とを、共通の多相交流
発生回路に対して行い、さらに一対の積分器によりそれ
ぞれ構成した一対の正弦波発振回路の一方に設けた乗算
器で多相交流の角周波数を変調することにより推進力を
制御しているため、機械的構造および電気的構成を著し
く簡素化できかつコンパクト化を達成でき、これにより
アクチュエータなどへの採用も可能となるという効果が
ある。
体浮上用の電磁コイルを兼ねているとともに、可動体推
進力の制御と可動体浮上力の制御とを、共通の多相交流
発生回路に対して行い、さらに一対の積分器によりそれ
ぞれ構成した一対の正弦波発振回路の一方に設けた乗算
器で多相交流の角周波数を変調することにより推進力を
制御しているため、機械的構造および電気的構成を著し
く簡素化できかつコンパクト化を達成でき、これにより
アクチュエータなどへの採用も可能となるという効果が
ある。
第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は縦
断正面図、第３図は第２図におけるIII−III線矢視の断
面図、第４図はsin波・cos波発生回路の回路図、第５図
はギャップ演算の説明図、第６図は浮上力制御回路のブ
ロック図、第７図は動作説明のための電流，磁束の状態
図、第８図は動作説明図、第９図は推進力制御回路のブ
ロック図、第10図は周波数と推力との相関グラフであ
る。 １……案内体、２……可動体、3,3a,3b,3c,4……電磁コ
イル、7,8……正弦波発振回路、９……乗算器、10……
積分器、15……可動体浮上力制御回路、16……可動体推
進力制御回路、11,12……三相交流発生回路（多相交流
発生回路）
断正面図、第３図は第２図におけるIII−III線矢視の断
面図、第４図はsin波・cos波発生回路の回路図、第５図
はギャップ演算の説明図、第６図は浮上力制御回路のブ
ロック図、第７図は動作説明のための電流，磁束の状態
図、第８図は動作説明図、第９図は推進力制御回路のブ
ロック図、第10図は周波数と推力との相関グラフであ
る。 １……案内体、２……可動体、3,3a,3b,3c,4……電磁コ
イル、7,8……正弦波発振回路、９……乗算器、10……
積分器、15……可動体浮上力制御回路、16……可動体推
進力制御回路、11,12……三相交流発生回路（多相交流
発生回路）
Claims (1)
- 【請求項１】案内体と、この案内体に案内された可動体
と、この可動体の移動方向に複数が列状に並んだ浮上兼
推進用の第１の電磁コイルと、cos波を発生する第１の
積分器を有するとともに前記第１積分器に接続されてsi
n波を発生する第２の積分器を有する第１の正弦波発振
回路と、この第１の正弦波発振回路の前記cos波および
前記sin波を演算して多相交流を発生するとともに前記
可動体の移動方向の一方に進行磁束を発生するように前
記第１の電磁コイルに前記多相交流を供給する第１の多
相交流発生回路と、前記可動体の移動方向に複数が列状
に並ぶとともに前記第１の電磁コイルに対して前記可動
体の移動方向に並んだ浮上兼推進用の第２の電磁コイル
と、cos波を発生する第３の積分器を有しこの第３の積
分器に接続されてsin波を発生する第４の積分器を有す
るとともに前記第３の積分器および前記第４の積分器の
入力側に変調用の乗算器を有する第２の正弦波発振回路
と、この第２の正弦波発振回路の前記cos波および前記s
in波を演算して多相交流を発生するとともに前記第１の
多相交流発生回路の前記進行磁束と反対向きに進行磁束
を発生するように前記第２の電磁コイルに前記多相交流
を供給する第２の多相交流発生回路と、前記第１の多相
交流発生回路および第２の多相交流発生回路の電流を調
整する可動体浮上力制御回路と、前記第２の正弦波発振
回路の前記乗算器に角周波数制御信号を出力する可動体
推進力制御回路とを備えたリニア誘導モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59089113A JPH0810961B2 (ja) | 1984-05-01 | 1984-05-01 | リニア誘導モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59089113A JPH0810961B2 (ja) | 1984-05-01 | 1984-05-01 | リニア誘導モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60234496A JPS60234496A (ja) | 1985-11-21 |
| JPH0810961B2 true JPH0810961B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=13961833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59089113A Expired - Lifetime JPH0810961B2 (ja) | 1984-05-01 | 1984-05-01 | リニア誘導モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810961B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5272404B2 (ja) * | 2007-12-27 | 2013-08-28 | 株式会社安川電機 | 磁気浮上推進装置 |
| TW202137866A (zh) * | 2020-02-20 | 2021-10-01 | 美商布魯克斯自動機械公司 | 基板處理裝置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54100010A (en) * | 1978-01-20 | 1979-08-07 | Toshiba Corp | Magnetic floating propulsive device |
| JPS5671491A (en) * | 1979-11-12 | 1981-06-15 | Fujitsu Ltd | Control of predetermined position of linear induction motor |
-
1984
- 1984-05-01 JP JP59089113A patent/JPH0810961B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54100010A (en) * | 1978-01-20 | 1979-08-07 | Toshiba Corp | Magnetic floating propulsive device |
| JPS5671491A (en) * | 1979-11-12 | 1981-06-15 | Fujitsu Ltd | Control of predetermined position of linear induction motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60234496A (ja) | 1985-11-21 |
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