JPH1146407A

JPH1146407A - リニアモータの速度制御回路

Info

Publication number: JPH1146407A
Application number: JP9185824A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Onoyama; 利昭小野山
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】簡易な構成であると共に、調整を行うことな
くリニアモータを一定速度で走行させ得る速度制御回路
を提供する。【解決手段】電流トランスＣＴが、リニアモータ１０
での電流切り替えを検出しパルスを発生する。マイクロ
コンピュータ６０が、パルスの入力に応じて、予め設定
させたパルス幅を放電トランジスタＴＲ１に与え、マイ
クロコンピュータ６０からのパルスによりコンデンサＣ
の電荷を放電させ、コンデンサの電圧を下げる。コンデ
ンサの電圧に応じて、ＦＥＴが、リニアモータへ印加す
る電流を制御する。リニアモータの速度が高くなると、
電流トランスからのパルスの周期が短くなり、コンデン
サの放電周期が短くなって、コンデンサの電圧が下が
り、ＦＥＴによりリニアモータへ印加される電流が減少
する。リニアモータの速度が低くなると、逆の動作を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、リニアモータの
速度制御回路に関し、特に、リニアモータを一定速度で
走行させ得る速度制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５及び図６を参照して従来技術に係る
フィードバック方式のリニアモータの速度制御回路につ
いて説明する。図５は速度制御回路の回路構成を示す、
図６は速度制御回路の各部の波形を示している。該速度
制御回路は、リニアモータ１０の架線（図示せず）での
電流切り替えを検出しパルスを発生する電流トランスＣ
Ｔと、架線へ印加する電流を制御するＦＥＴと、該ＦＥ
Ｔによる架線への印加電流を設定する電圧を与えるコン
デンサＣと、該コンデンサＣを充電する可変抵抗ＶＲ
と、該コンデンサを放電させるトランジスタＴＲ１と、
から成り、電流トランスＣＴからのパルスがトランジス
タＴＲ１のベースへ印加されるように構成されている。

【０００３】該速度制御回路の動作について、図６の波
形図を参照して説明する。図６の（Ａ）は、架線での電
流の切り替わり、電機子に流れる電流を示している。こ
の電流の切り替わりの立ち上がり・立ち下がりに応じ
て、電流トランスＣＴから正側パルスと負側パルスが発
生する。該正側パルスに応じて（Ｃ）に示すようにトラ
ンジスタＴＲ１がオンし、コンデンサＣを放電する。こ
のコンデンサＣの電位、即ち、図中Ａ点の電位を（Ｄ）
に示す。このＡ点の電位に応じて、ＦＥＴが架線への電
流を調整する。即ち、リニアモータ１０の速度が高くな
ると、電流トランスＣＴからのパルスの周期が短くな
り、コンデンサＣの放電周期が短くなって、該コンデン
サＣの電圧が下がり、ＦＥＴが架線へ印加する電流が低
下する。これにより、リニアモータの速度を下げる。反
対に、リニアモータ１０の速度が低くなると、電流トラ
ンスＣＴからのパルスの周期が長くなり、コンデンサＣ
の放電周期が長くなって電圧が高まり、ＦＥＴがリニア
モータ１０へ印加する電流が増大する。これにより、リ
ニアモータ１０の速度を高める。かかる動作により、リ
ニアモータの速度を一定に保っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該速度
制御回路は、リニアモータの架線のインダクタンス及び
電流トランスＣＴの特性等により、図６の（Ｂ）に示す
電流検出パルスが鈍り、トランジスタＴＲ１を適正にオ
ン・オフできないことがある。このため、回路毎に架線
及び電流トランスＣＴの特性に合わせて単体調整する必
要があり、構造は簡易であるものの調整に手間がかかっ
ていた。また、電流トランスＣＴからの出力パルスの波
幅が小さくなったり、大きくなったりするため、トラン
ジスタＴＲ１の通電時間が変化し、動作が不安定になる
ことがあった。

【０００５】更に、該速度制御回路は、可変抵抗ＶＲの
抵抗値を変え、コンデンサＣへの充電電流を調整するこ
とで、リニアモータの速度を調整することができるが、
調整を行い得る範囲が狭く、リニアモータを広い速度域
で用いることができなかった。

【０００６】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、簡易な
構成であると共に、調整を行うことなくリニアモータを
一定速度で走行させ得る速度制御回路を提供することに
ある。

【０００７】また、本発明は、リニアモータを広い範囲
で速度調整し得る速度制御回路を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のリニアモータ
の速度制御回路は、上記目的を達成するため、架線での
電流切り替えを検出しパルスを発生する電流トランス
と、架線へ印加する電流を制御する制御素子と、該制御
素子による架線への印加電流量を決定する電圧を与える
コンデンサと、該コンデンサに充電する充電回路と、該
コンデンサを放電させる放電回路と、前記電流トランス
からのパルスの入力に応じて、予め設定させた幅のパル
スを前記放電回路に与え、該放電回路にて該コンデンサ
の電荷を放電せしめる駆動回路と、を備えることを技術
的特徴とする。

【０００９】請求項２のリニアモータの速度制御回路
は、請求項１において、前記駆動回路からのパルス幅を
調整し得るようにしたことを技術的特徴とする。

【００１０】請求項３のリニアモータの速度制御回路
は、請求項１又は２において、前記駆動回路における、
電流トランスからのパルス入力から、前記放電回路への
パルス出力までに、所定の遅延時間を設けたことを技術
的特徴とする。

【００１１】請求項１のリニアモータの速度制御回路で
は、電流トランスが、架線での電流切り替えを検出しパ
ルスを発生する。駆動回路が、該パルスの入力に応じ
て、予め設定させた幅のパルスを放電回路に与える。放
電回路は、該駆動回路からのパルスによりコンデンサの
電荷を放電せしめ、該コンデンサの電圧を下げる。そし
て、該コンデンサの電圧に応じて、制御素子が、架線へ
印加する電流を制御する。即ち、リニアモータの速度が
高くなると、電流トランスからのパルスの周期が短くな
り、コンデンサの放電周期が短くなって、該コンデンサ
の電圧が下がり、制御素子が架線へ印加する電流が減少
する。これにより、可動子の速度を下げる。反対に、リ
ニアモータの速度が低くなると、電流トランスからのパ
ルスの周期が長くなり、コンデンサの放電周期が長くな
って、該コンデンサの電圧が高まり、制御素子が架線へ
印加する電流が増大する。これにより、可動子の速度を
高める。かかる動作により、リニアモータの速度を一定
に保つ。ここで、駆動回路が、電流トランスからのパル
スの入力に応じて、予め設定させた幅のパルスを形成す
るので、架線及び電流トランスのインダクタンスの影響
を受けることがないため、回路調整が不要である。ま
た、電流トランスＣＴの出力パルスの波幅が変化して
も、一定幅のパルスを放電回路に与えるため、動作が安
定する。

【００１２】請求項２のリニアモータの速度制御回路で
は、駆動回路からのパルス幅を調整し得るため、コンデ
ンサの放電時間を変えることで、リニアモータの速度を
広い範囲で調整することができる。

【００１３】請求項３のリニアモータの速度制御回路で
は、駆動回路における、電流トランスからのパルス入力
から、放電回路へのパルス出力までに、所定の遅延時間
を設けてあるため、動作が安定する。即ち、該速度制御
回路では、フィードバック制御を行っているため、電流
トランスからのパルス入力と同時に、放電回路へパルス
を出力し、コンデンサの電圧を調整すると、短い周期で
フィードバック制御が加わり架線への電流値が安定しな
くなることがある。これに対して、請求項３では、所定
の遅延時間を設けてあるため、電流量が緩やかに変化
し、動作が安定する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態に係
るリニアモータの速度制御回路について図を参照して説
明する。図１は第１実施態様の速度制御回路にて速度制
御されるリニアモータ１０を分解して示している。該リ
ニアモータ１０は、住宅用のカーテンの開閉に用いられ
るもので、下端に開口部の設けられたカーテンレールを
兼ねるアウターレール２０と、帯状の架線３０と、永久
磁石４２から成る固定子４０と、可動子５０とから構成
されている。永久磁石４２は、隣接するそれぞれが逆極
性をなるように配設されている。架線３０は、電極パタ
ーン３０Ａ、３０Ｂが、屈曲状の隙間３０Ｃを介して図
示パターン形状に形成されている。可動子５０には、該
架線３０側へ延在するブラシ５４と、該ブラシ５４を介
して給電される電機子５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃとから構
成される。該可動子５０は、図示しないカーテンライナ
と係合される。ここで、該アウターレール２０内に、架
線３０、固定子４０、可動子５０が収容されるが、架線
３０は、電極パターン３０Ａ、３０Ｂが可動子５０のブ
ラシ５４と接触し得るよう、電極パターン３０Ａ、３０
Ｂが下向きになるよう収容される。

【００１５】可動子５０が走行する際に、架線３０の電
極パターン３０Ａ、３０Ｂに沿って、電機子５２Ａ、５
２Ｂ、５２Ｃの通電方向が切り替わり、永久磁石４２と
の間で反発・吸引を繰り返し、可動子５０に一定方向の
推力を発生させる。ここで、該可動子５０が走行する際
に、電機子５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃの３個全て通電して
いる時と、３個の電機子の内２個通電している時とが繰
り替えされる。このため、本実施態様の後述する速度制
御回路では、電機子の２−３個通電（電流）の切り替え
タイミングから可動子の速度検出する。

【００１６】次に、図２を参照して図１に示すリニアモ
ータ１０の速度を制御する速度制御回路について説明す
る。該速度制御回路は、リニアモータ１０の架線３０
（図１参照）での電流切り替えを検出しパルスを発生す
る電流トランスＣＴと、架線３０へ印加する電流を制御
するＦＥＴと、該ＦＥＴによる架線への印加電流を設定
する電圧を与えるコンデンサＣと、該コンデンサＣに充
電するための電流を制御するトランジスタＴＲ２と、該
コンデンサからの放電電流を制御するトランジスタＴＲ
１と、電流トランスＣＴから入力されたパルスに基づき
後述する遅延時間を置いてトランジスタＴＲ１のベース
へパルスを印加するマイクロコンピュータ６０と、該マ
イクロコンピュータ６０からトランジスタＴＲ１への印
加パルスの波幅を設定することでリニアモータの速度を
調整する速度調整スイッチ６２と、リニアモータ１０の
可動子５０をカーテンを開く方向に走行させる開スイッ
チＳＷ５と、可動子５０をカーテンを閉じる方向に走行
させる閉スイッチＳＷ６と、該開スイッチＷＳ５及び閉
スイッチＳＷ６に連動するリレースイッチＳＷ７、ＳＷ
８から成る。

【００１７】ここで、開スイッチＳＷ５が操作される
と、リレースイッチＳＷ７がａ端子側に接触し、カーテ
ンを開く方向へ可動子５０を走行させるよう架線３０に
電流を加える。反対に、閉スイッチＳＷ６が操作される
と、リレースイッチＳＷ８がａ端子側に接触し、カーテ
ンを閉じる方向へ可動子５０を走行させるよう架線３０
に電流を加える。

【００１８】引き続き、該速度制御回路の動作について
説明する。先ず、開スイッチＳＷ５又は閉スイッチＳＷ
６が操作されると、上述したようにリレースイッチＳＷ
７、ＳＷ８により、リニアモータ１０への通電方向が切
り替えられると共に、マイクロコンピュータ６０は、出
力端子６０Ｂから電位を充電トランジスタＴＲ２に印加
し、充電電流を抵抗器Ｒ２を介してコンデンサＣに供給
する。該コンデンサＣの上昇した電位が抵抗器Ｒ６を介
してＦＥＴに加わると、該ＦＥＴがリニアモータ１０へ
の通電を開始し、リニアモータ１０を走行させる。

【００１９】図３の（Ａ）は架線電流の波形を示してい
る。可動子５０が走行中に上述したように電機子は２−
３個通電の切り替えを繰り返し、３個通電になった際
に、電流がパルス状に高まる。ここで、パルス波形が緩
やかに立ち上がり、急峻に立ち下がっているのは、３個
通電となって電流量が増大する際（パルスの立ち上が
り）には、架線３０のインダクタンス分に阻まれて電流
量が急激に増大し得ないのに対して、２個通電となって
電流が減少するとき（パルスの立ち下がり）には、電機
子５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃのブラシ５４（図１参照）に
て短絡が生じ、急激に電流が減少するためである。

【００２０】図３の（Ｂ）は、該架線電流の変化を検出
する電流トランスＣＴの出力パルスを示している。上述
したように架線電流のパルスの緩やかな立ち上がりに対
応して相対的に小さな正側のパルスＰ＋と、急峻な立ち
下がりに対応して相対的に大きな負側のパルスＰ−とが
発生されている。該パルスＰ＋、Ｐ−は、マイクロコン
ピュータ６０の入力端子６０Ｃへ加えられる。

【００２１】図３の（Ｃ）は、マイクロコンピュータ６
０の出力端子６０Ａからの出力波形を示している。マイ
クロコンピュータ６０は、図３の（Ｃ）に示す負側のパ
ルスＰ−が入力されると、予め設定された遅延時間ｄ１
を置いて、パルスを出力する。ここで、マイクロコンピ
ュータ６０は、図中に示すパルスの波幅を、速度調整ス
イッチ６２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４
の設定に応じて調整することで、リニアモータの速度を
該設定された一定速度に調整する。図３の（Ｃ）中に示
すパルスの波幅ｔ１は、リニアモータを中速で運転する
ためのものである。

【００２２】マイクロコンピュータ６０の出力端子６０
Ａからのパルスは、抵抗器Ｒ４、Ｒ５で分圧されて放電
トランジスタＴＲ１のベースに入力され、該トランジス
タＴＲ１をオンさせ、コンデンサＣの電荷を抵抗器Ｒ３
を介して放電させる。図３の（Ｄ）は、図２中のＡ点、
即ち、コンデンサＣの電位の変化を示している。該Ａ点
の電位が、ＦＥＴに加わり、ＦＥＴの出力電流を決定す
る。

【００２３】図３の（Ｃ’）は、リニアモータの速度が
高く、架線電流の切り替えが短い周期で発生し、これを
検出した電流トランスＣＴからのパルスがマイクロコン
ピュータ６０に印加された際の、該マイクロコンピュー
タ６０からの出力パルスを示している。該出力パルスの
周期が短くなることにより、図３（Ｄ’）に示すよう
に、Ａ点（コンデンサ）の電位が下がっている。即ち、
コンデンサＣの充放電が短い周期で行われることで、Ｆ
ＥＴからの出力電流が少なくなり、リニアモータ（可動
子５０）の速度が下げられる。反対に、図３の（Ａ）〜
（Ｄ）に示したように、リニアモータの速度が低い時に
は、ＦＥＴの電流量が増大し、リニアモータの速度を高
める。

【００２４】引き続き、該速度調整スイッチ６２のスイ
ッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４へ低速運転が設定
された際の動作について、図４の波形図を参照して説明
する。図４に示す（Ａ）の架線電流、（Ｂ）の電流トラ
ンスＣＴ電流は、図３の（Ａ）及び（Ｂ）を同様であ
る。ここで、速度調整スイッチ６２に低速が設定されて
いるときには、マイクロコンピュータ６０の出力端子６
０Ａから、図４の（Ｃ）に示すように、波幅の大きい
（波幅ｔ２）パルスが出力される。

【００２５】マイクロコンピュータ６０の出力端子６０
Ａからのパルスは、放電トランジスタＴＲ１のベースに
入力され、該トランジスタＴＲ１をオンさせ、コンデン
サＣの電荷を放電させる。図４の（Ｄ）は、コンデンサ
Ｃ（Ａ点）の電位の変化を示している。該Ａ点の電位
が、ＦＥＴに加わり、ＦＥＴの出力電流を決定する。こ
こでは、マイクロコンピュータ６０からのパルスの波幅
が長くなることにより、コンデンサＣの放電時間が延ば
され、図３の（Ｃ）及び（Ｄ）を参照して上述した波幅
が短いとき（波幅ｔ１）と比較して、リニアモータへの
通電時間が短くなり、リニアモータを低い速度で動作さ
せる。

【００２６】図４の（Ｃ’）は、リニアモータの速度が
設定速度（低速）よりも高く、架線電流の切り替えが短
い周期で発生した際の、マイクロコンピュータ６０から
の出力パルスを示している。該出力パルスの周期が短く
なることにより、図４（Ｄ’）に示すように、Ａ点（コ
ンデンサ）の電位が下がっている。即ち、コンデンサＣ
の充放電が短い周期で行われることで、ＦＥＴからの出
力電流が少なくなり、リニアモータ（可動子５０）の速
度を設定速度まで下げる。

【００２７】この実施態様では、上述したように相対的
に大きな負側のパルスＰ−をトリガとして、マイクロコ
ンピュータ６０を駆動しているため、相対的に小さな正
側のパルスＰ＋を用いるのと比較して、誤動作が発生し
難い。但し、負側のパルスＰ−にて電流を下げさせるフ
ィードバックを行うため、負側のパルスＰ−にて直ちに
電流を下げさせると、このパルス−電流低下のループが
短い周期で繰り返され、一種の発振状態となり急激に電
流が下がる事態が発生し得る。このため、本実施態様で
は、図３の（Ｃ）を参照して上述したように、電流トラ
ンスＣＴからのパルスの入力から、所定時間（ｄ１）の
遅延を置いて、マイクロコンピュータ６０のパルスを出
力するよう構成してある。

【００２８】この実施態様では、マイクロコンピュータ
６０が、電流トランスＣＴからのパルスの入力に応じ
て、予め設定させた幅のパルスを形成するので、架線及
び電流トランスのインダクタンスの影響を受けることが
ない。従って、回路調整が不要である。また、電流トラ
ンスＣＴの出力パルスの波幅が変化しても、一定幅のパ
ルスを放電回路に与えるため、動作が安定する。なお、
この実施態様では、一定幅のパルスを発生させるのにマ
イクロコンピュータ６０を用いたが、この代わりに、単
安定マルチバイブレータ等の更に廉価な回路を用いるこ
とも可能である。

【００２９】本実施態様のリニアモータの速度制御回路
では、速度調整スイッチ６２の設定によりマイクロコン
ピュータ６０からのパルス幅を調整し得るようにしたた
め、コンデンサの放電時間を変えることで、リニアモー
タの速度を広い範囲で調整することができる。

【００３０】なお、この実施態様では、リニアモータ電
流の制御にＦＥＴを用いたが、この代わりにトランジス
タ等の制御素子を用いることも可能である。更に、充電
回路にトランジスタＴＲ２を、放電回路にトランジスタ
ＴＲ１を用いたが、充電回路及び放電回路としては、種
々の回路を用いることができる。また、本実施態様の速
度制御回路は、コイル可動型リニアモータを例に挙げた
が、磁石可動型リニアモータにも用いることができ、更
に、リニアモータのみならす、アキシャル型の直流モー
タの制御にも適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、駆動回路（マイクロコンピュータ６０）が、電流ト
ランスからのパルスの入力に応じて、予め設定させた幅
のパルスを形成するので、架線及び電流トランスのイン
ダクタンスの影響を受けることがなく、回路調整が不要
である。また、電流トランスＣＴの出力パルスの波幅が
変化しても、一定幅のパルスを放電回路に与えるため、
動作が安定している。

【００３２】請求項２のリニアモータの速度制御回路で
は、放電回路を駆動するパルス幅を調整し得るため、コ
ンデンサの放電時間を変えることで、リニアモータの速
度を広い範囲で調整することができる。

【００３３】請求項３のリニアモータの速度制御回路で
は、電流トランスからのパルス入力から、放電回路への
パルス出力までに、所定の遅延時間を設けてあるため、
動作が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るリニアモータを分
解して示す斜視図である。

【図２】第１実施態様の速度制御回路の回路図である。

【図３】速度制御回路の各部の波形図である。

【図４】速度制御回路の各部の波形図である。

【図５】従来技術の速度制御回路の回路図である。

【図６】従来技術の速度制御回路の各部の波形図であ
る。

【符号の説明】

１０リニアモータ３０架線４０固定子４２永久磁石５０可動子５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ電機子６０マイクロコンピュータ（駆動回路）６２速度調整スイッチＴＲ１放電トランジスタ（放電回路）ＴＲ２充電トランジスタ（充電回路）ＣＴ電流トランス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】架線での電流切り替えを検出しパルスを
発生する電流トランスと、架線へ印加する電流を制御
する制御素子と、該制御素子による架線への印加電流量を決定する電圧を
与えるコンデンサと、該コンデンサに充電する充電回路と、該コンデンサを放電させる放電回路と、前記電流トランスからのパルスの入力に応じて、予め設
定させた幅のパルスを前記放電回路に与え、該放電回路
にて該コンデンサの電荷を放電せしめる駆動回路と、を
備えることを特徴とするリニアモータの速度制御回路。
【請求項２】前記駆動回路からのパルス幅を調整し得
るようにしたことを特徴とする請求項１のリニアモータ
の速度制御回路。
【請求項３】前記駆動回路における、電流トランスか
らのパルス入力から、前記放電回路へのパルス出力まで
に、所定の遅延時間を設けたことを特徴とする請求項１
又は２のリニアモータの速度制御回路。