JPS60216706A - リニヤモータ磁気浮上車両の空隙制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ この発明は磁気で浮上して走行するリニア型の走行体の
マグネット制御装置に関する。

「従来技術］ この種のマグネット制御装置は、いわば磁気的な車輪と
誘導装置−といえる、磁気浮上走行体の支持マグネット
（以下、単にマグネットという）と、このマグネットに
対し規則的に歯を刻んだレール軌道間の空隙を制御する
ために用いられ、空隙の量および場合によってはその時
間的な変化に応じて、個々のマグネットに流す電流を設
定する。

前記のような浮上走行体のマグネット制御装置は二つの
条件を満たす必要がある。一つは、磁気浮上走行体の静
止を安定に制御すること、他は動作の連鎖をスムーズに
行うことである。

このような条件を通常のマグネット制御装置で満たすに
は、レール軌道が充分な強直性を有しまた／あるいは走
行路が充分な質量を備え、さらに極めて正確に設置され
ていることが必要である。

しかし、走行路に関してこのような高度の要求はシステ
ム全体をコスト的に不利なものとしてしまう。

そこで一般には、コスト的な見地から走行路に関するこ
のような高度の要求を避け、コスト的に認容できる適度
に強直で、適度に精確な走行路を採用している。このた
め、動作の連鎖性を必要な程度にまで良好とするには、
このような走行路でのセンヂメートル単位の空隙が、走
行中に許容される誤差の範囲内で納まるよう、高度な制
御が必要となる。しかし、一方で、この高度な制御は走
行路を振動状態としてしまう。もともと、浮上走行体は
走行路の支持領域の上にはきわめて短い時間しか位置し
ていないから、走行体が走行中は前記の振動があっても
支障は生じない。

前記の難点を解決するため、マグネットの磁力を浮上走
行体の重量を中心に一定に制御することが行なわれる。

このような力の調整は浮」二走行体が走行を始めてから
少なくとも１０秒後には停止され、その後は前記と同様
の高度な制御となりシャープな動作の連鎖が行なわれる
のである。しかし、このことは、前記の期間の後は緩や
かな走行が不可能なことを意味している。

マグネットの磁力を、走行体の中央部で把握される速度
信号にあわせて調整することも試みられている。しかし
ながら、このような速度依存の磁力調整は、中央部で把
握された速度信号をその他の、充分自動的に機能してい
る、磁気的な車輪としてのマグネットに適用することは
できない゛から、確実性の上から断念せざるを得ない。

１本発明の目的］ この発明は前述した従来のものを発展させたもので、浮
上走行体とレール軌道を、磁気浮上走行体の全ての作動
情況において、安定に維持することを目的とする。

［本発明の構成］ 上記の目的は特許請求の範囲ｌに記載した構成の特徴部
分によって解決されている。

これによると、リニア型磁気浮上走行体における個々の
マグネット毎に、その空隙における誘導電圧の変動を利
用して、走行速度か測定される、つまり、速度は個々に
分散してそれぞれの磁極個所でループ線を用いて電磁誘
導的に把握される。

ループ線からの出力信号は、その括木周波数が検出され
、所定の処理が為された後、それぞれの磁気車輪として
のマグネットに設けた自動的なマグネット制御器に伝達
される。浮−に走行体が制止していたり、緩走行である
と、周波数は０または非常に小さく、制御パラメータ、
例えば制御に関する強度は、静止浮上が可能なように設
定される。

このようにして、適度に正確という程度の走行路であっ
ても、走行路の質量をそれ程大きくすることなく、走行
路の振動を確実に除去することができる。浮上走行体は
このようにして安定に維持される。浮上走行体の走行が
速くなると周波数は高くなる。すると制御パラメータは
、レールに対してマグネットが良好に連鎖して作動する
よう変化するか、周波数が所定値を越えると制御パラメ
ータの強度が場合によって階段的に転換される。

“磁気車輪”の制御電子回路は監視器と本来のマグネッ
ト制御器とからなる。本発明ではパラメータに関する監
視器と磁力強度の制御器の画部分に速度要素が付加され
る。

しかし、二、三のパラメータは速度と関連して恒常的に
上昇するものではなく、例えばある低水準の速度では最
低値を示すことに留意すべきである。

ループ線としては、レールにおける歯と同じ幅の一重ル
ープ線を用いることができる。このループ線には交番電
圧が誘起され、その大きさは、マグネットとレール間に
おける磁界の磁界強度変化と浮上走行体の速度に依存し
ており、一方、交番電圧の周波数は速度にのみ関連して
いる。マグネットと走行路間の空隙における磁界は脈動
しており、これはマグネットの励磁電流に関する調整器
のタクト（拍子）と通常の二点または三点作動時におけ
る調整器の作動水姑転換による。この脈動を解消するた
めに、−重のループ線に換えて、８の字形でそれぞれの
コイル半部が同じ大きさでレールにおける歯と同じ幅を
持つ二重ループ線を用いている。

これにより同時に、マグネットとレール間で変化する磁
束が直接ループ線に捕捉されることを避けることができ
る。二重ループ線を用いるとこのような磁束の変化は二
重ループ線からの出力信号において電圧の変化として現
われるだけである。

低水準の速度領域においては、速度を正確に把握すると
いうことは浮上走行体を安定に制御するために必ずしも
必要なことではない。システムにおける障害の受容度は
ループ線の出力信号が伝達される三点解析器で簡単にし
かも強力に縮小されている。ループ線に誘起された交番
電圧から簡単に階段波信号が形成され、さらにこれから
周知の方法で浮上走行体の速度に比例した基本周波数が
得られる。

［実施例の説明］ 才ず、第２〜４図について述べる。第２図には、レール
１としてのリニア型ステータと磁気浮上走行体用のマグ
ネット２が概略的に示されている。

磁気浮上走行体の走行方向はレールの長手方向である。

レール１はその長手方向でマグネット２に対向した側に
、同し幅すの溝３と歯４とを交互に備えている。レール
Ｉの長手方向に１（）−）で配置されたマグネットはそ
の両端にＬ形の磁極を、中間部には′Ｉ゛形の幅が広い
磁極６を備えており、これらは共通の継鉄７で一体に形
成されている。磁極にはマグネットコイル８が巻かれ、
これに電流が流れて励磁されると第２図において左の磁
極５と中央の磁極６とレール間におよび右の磁極５と中
央の磁極６とレール間にそれぞれ磁束Ｉ３か生じる。

レールｌとマグネット２はマグネット２の磁極面とレー
ルｌの歯４の頂面間で空隙Ｓをもって分離している。

マグネッｌ−２はレール１に沿って運行するが、そのと
き、マグネットの所定点、例えば図のＡ点において磁界
強度Ｂｚは、点Ａがレールすなわちステータの溝３に対
向するか歯４に対向するかで脈動する。磁界強度は溝３
に対向するとき減衰し、Ｉ暫４に対向するとき増大する
。

例えば、磁極５の頂面に導電体のループ線をレールにお
ける歯４の幅すで配置しておくと、このループ線には交
流が生じるが、これは磁界強度の振幅の大きさき変化の
速さに関係し、特にその周波数は変化の頻度にかかって
いる。、ｕ、ｔｌｌ蒸器２２電圧インパルスやマグネッ
トの運動で生じる脈動を解消するために、磁極５の頂面
に二重ループ線９が８の字形に配置されている。この点
については第３ａｔＭおよび第３ｂ図に示している。二
重ループ線の導電体は、磁極の周囲にめぐらした外側１
１４１゛０とこの溝の長手方向中央を結ぶ中央溝ＩＩと
に配置されている。このようにして二つの、矩形をした
、それぞれの幅がレールｌにおける歯４の幅すに等しい
コイル半部９．．９．を得る。第３ｂ図において記号］
　２．＋　３は誘起された交流のＯ，○接続点４示！７
パる・ マグネット２がレールｌに沿って運行したときに二重ル
ープ線９に生じる交流電圧信号は概略第４図に［Ｊ、ｖ
として示す如くである。この信号Ｕｖの周波数ｆは二重
ループ線９がヒールｌに沿−１で移動される速度■と直
接的に比例する。信号Ｕｖは第４図に示すように三点解
析器１４に導かれ、ここで階段波形信号Ｕｖに変換され
る。そして、この階段波形信号は公知の方法で第１図に
示すようなデジタルあるいはアナログの一信号Ｕｆに変
換される。この信号Ｕｆは前記の信号Ｕｖの基本周波数
ｆをそのまま受け継いでいる。

第１図はマグネット２用の自動制御装置を示し、制御器
２１、これと接続され、マグネット２のコイル８を流れ
る電流を調整し磁力を一定に維持する調整器２２を有し
ている。制御器への入力信号は合流点２３を通過する。

この点には、一方かやレールとマグネット間の空隙に関
する設定値が、他方から実際値が伝達される。実際値は
検出された空隙の値と空隙の二次的変化、すなわちマグ
ネットの加速度である。

二重ループ線９で捕捉された信号Ｕｙは評価回路２４に
導かれ信号Ｕｆに変換される。評価回路は入力側に前記
の三点解析器■４を備えている。

前記の信号Ｕ［は整合回路２５に導かれ、ここで周波数
ｆに応じて制御の強度に関するｊ信号Ｇを設定する。整
合回路２５の出力信号Ｇ’（ｒ）は制御回路２１に関す
る制御の強度を制御する。

第１図において整合回路２５において、制御に関する強
度Ｇは周波数ｆに関する連続関数メして設定される。周
波数ｒは磁気浮上走行体の速度が小さいときは小さな値
であるが、速度が太き（なるにつれて連続打に犬舎な値
となり、通常の走行速度（巡行速度）で高い周波数の一
定した最終値となる。

整合回路２５は、制御の強度が連続して変化する特性曲
線をもつものに変えて、第１図に示すように、特性曲線
が階段状となる整合回路２５′あるいは２５″を用いる
こともできる、すなわち整合回路２５′は二つの特性点
を整合回路２５″は二つの特性点を有し、整合回路２５
′では制御に関する強度は、周波数または速度が所定の
値となるまで、一定の低水準値に維持され、周波数がそ
の値より大きくなると、急に高い水準の最終値となり、
整合回路２５″では低水準値と高水準値の間にもう一段
、中間水準値がある。安定な制御作用が行なわれるよう
に、はね上がり点はそれぞれ非作動域となっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるリニア型磁気浮上走行体のマ
グネット制御装置をブロックで示した概略図である。 第２図は、不発ｊｊｌＪによるマグネット制御装置の作
動を説明するための概略図で、浮」−走行体のマグネッ
トとリニア型のレールを示している。 第３ａｌｉｌおよび第３ｂ図は、磁気浮上走行体のマグ
ネットにおける磁極の概略断面図と概略平面図であり、
二重ループ線が速度信号を検出するために配置されてい
る。 第４図は、二重ループ線から得た速度信号を二点解析器
で処理する作動を説明した概略図である。 ■・・・レール、２−・・マグネット、３・・・溝、４
・・・歯、５・・・端部磁極、６・・・中央磁極、７・
・・継鉄、８・・マグネットコイル、９・・・二重ルー
プ線、９．．９２・・・コイル半部、１０・・・外側溝
、１１・・中央溝、１２゜１３・・・接続点、１４・・
・三点解析器、２０・・・マグネット制御装置、２１・
・・制御器、２２・・・調整器、２４・・・評価回路、
２５・・・整合回路 代理人　江　崎　光　好 代理人　江　崎　光、史　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）　リニア型磁気浮上走行体の支持マグネットと規則
   的に歯を設けた走行軌道間の空隙を制御するマグネット
   制御装置であって、支持マグネットの磁力を前記空隙の
   大きさに応じて、また、場合ノこよってはその時間的な
   変化に応じて調整するものであって、 それぞれのマグネット（２）における磁極（５）の頂面
   に、前記レールの歯（４）の幅と等しい幅（ｂ）をもっ
   てループ線（９）を設けること、ループ線（９）の接続
   端（１２，１３）か評価回路（１４，２４，２５）に接
   続されて、ループ線の出力信号（Ｌｌｖ）の周波数（ｆ
   ）に関連した制御信号（Ｇ　（ｆ））か形成され、この
   制御信号はマグネット制御器（２１）へ制御パラメータ
   ー（Ｇ）を調整するために伝達されること、 を特徴したマグネット制御装置。 ２、特許請求の範囲Ｉに記載したマグネット制御装置で
   あって、ループ線（９）は８の字形に巻いた二重ループ
   線（９，，９，）であって、コイル半部（９＋、９ｔ）
   のそれぞれは同じ大きさてレールの歯（４）の幅（ｂ）
   と等しい幅をもっていることを特徴としたもの。 ３）特許請求の範囲ｌまたは２に記載のマグネット制御
   装置であって、ループ線（９）の出力信号（Ｕｖ）が伝
   達される評価回路（］’　４．２４．２５）に、ループ
   線（９）の接続端（１２，１３）が接続される三点解析
   回路（１４）を設けていることを特徴−とじたもの。 ４）特許請求の範囲１〜３のいずれか一つに記載のマグ
   ネット制御装置であって、評価回路（夏４，２４．２５
   ）は出力側に整合回路（２５）を備えており、周波数（
   ’ｆ）、換言ず−れば磁気浮上走行体の速度（Ｖ）と直
   接的に比例した一信号（Ｕｖ）から制御信号（Ｇ’（ｆ
   ））を制御パラメーターとして形成することを特徴とし
   たもの。 ５）特許請求の範囲４に記載したマグネット制御装置で
   あって、整′合回路（２５）が低水準値と高水準値間士
   連続してなだらかにつなぐ特恍曲線（Ｇ−１）を持つこ
   とを特徴としたもの。−６）特許請求の範囲４に記載し
   たマグネット制御装置であって、整合回路（２５’、２
   ５″）が階段型の特性曲線ＣＧ−４）を持つことを特徴
   としたもの。 ７）特許請求の範囲６に記載した一マグネット制御装置
   であって、特性曲線（Ｇ−１′）は階段個所でそれぞれ
   非作動域を有することを特１としたもの。