JPS6152635B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二次導体の磁気的停止位置決め機能を
有するリニア・インダクシヨン・モータ（以下、
LIMと称する）に関する。

LIMは構造が簡単で堅固であることから、例え
ば銀行窓口において顧客から受け取つた現金、通
帳あるいは伝票等を所定位置に運搬する等、陸上
運搬機として広く用いられている。

LIMを使用した搬送システムにおいては、搬送
径路上を搬送体が走行するためのレールが設けら
れており、このレール上の１つ以上の所定位置
に、搬送体を加速或いは停止させるためのステー
シヨン部が設けられている。各ステーシヨン部に
LIMの一次側磁界コイルである進行磁界発生用コ
イル（以下、一次コイルと称する）が取付けられ
ており、搬送体にはアルミニウム等の非磁性良電
導体で作られた二次導体が取付けられている。二
次導体の進行方向の長さは、一次側磁界磁極ピツ
チの２倍に等しくしてある。一次コイルによる磁
界が二次導体をよぎると、二次導体に渦電流が発
生し、この渦電流と磁界との相互作用によるロー
レンツ力によつて二次導体とこれに取付けられて
いる搬送体が加速、減速、あるいは発進されるこ
とが知られている。

従来、搬送体を所望の位置に停止させる場合、
搬送体の車輪とレールの間に機械力を働かせ、摩
擦力によつて停止させていた。しかしながら、機
械的な停止方式では、搬送体の車輪とレールとの
摩擦による騒音の発生、車輪やレールの摩耗、所
望の停止位置に精度良く搬送体を停止させること
の困難性、等の諸問題があつた。

本発明は、上述の機械的ブレーキ方式における
諸問題にかんがみ、リニア・インダクシヨン・モ
ータの一次側鉄心に停止位置決め用単相交流通電
コイルと制動用磁石を設けて磁気的に搬送体を停
止させるという構想に基づき、リニア・インダク
シヨン・モータにおいて、搬送体の停止を、安定
にしかも低騒音で、高精度にかつ安価に実現する
とともに、リニア・インダクシヨン・モータの長
寿命化を達成することにある。

上述の目的を達成するために、本発明により提
供されるものは、一次側鉄心に巻回された一次コ
イルと、二次側に設けられ一次コイルにより発生
する進行磁界によつてレール上で駆動される二次
導体を具備するリニア・インダクシヨン・モータ
において、一次側鉄心に、少なくとも一部が二次
導体の所定の停止位置に対向して配置された停止
位置決め用磁気的手段を設け、この磁気的手段
は、所定の停止位置を中心として、二次導体の先
端が二次導体の進行方向側にあるときは進行方向
と反対の方向の力を二次導体に与え、進行方向の
反対側にあるときは進行方向の力を二次導体に与
える単相交流通電コイルと、該単相交流通電コイ
ルの近傍に設けられた制動用直流磁界発生手段を
具備することを特徴とするリニア・インダクシヨ
ン・モータである。

本発明の一態様によれば、上記磁気的手段は鉄
心の少なくとも片側に１つの単相通電コイルと１
つの直流通電コイルを備えている。

本発明の他の１つの態様によれば、鉄心の少な
くとも片側に２つの単相通電コイルとその間に設
けられた１つの直流通電コイルを備えている。

以下、本発明の実施例を添付の図面に基づいて
説明する。

第１図はLIMを用いた搬送システムの一部を概
略的に示す斜視図である。第１図において、一次
側鉄心１に一次コイル２が巻回されている。一次
コイル２には進行磁界発生のために三相交流が供
給される。鉄心１上にレール３が敷かれており、
このレール３上を車輪４をもつた搬送体５が走行
する。搬送体５の下部に二次導体６が固着されて
おり、一次コイル２による磁界と、この磁界によ
り二次導体６に生じた渦電流との相互作用で、二
次導体に固着されている搬送体が走行する。第１
図においては、図面の簡略化のために一次コイル
２は鉄心１の片側にだけ巻回されているが、両側
に巻回してもよい。

第２図Ａは本発明の１実施例によるリニア・イ
ンダクシヨン・モータを上から見た場合の概略的
平面図である。第２図Ａにおいて、二次導体６の
進行方向の両側に一次側鉄心１が設けられてお
り、鉄心１の互いに対向している表面に設けられ
た歯８に１次コイル２が巻回されている。本発明
により、二次導体６が停止すべき位置の近傍にお
いて、両側の鉄心の歯に、停止位置決め用の単相
交流通電用コイル１０および制動用の直流通電コ
イル１２が巻回されている。鉄心１にはまた、二
次導体の位置を検出するための２つの位置検出器
１３_１および１３_２と、速度を検出するための１
つの速度検出器１４が設けられている。

第２図Ｂは、一次コイル２の励磁を切つた状態
で単相交流通電コイル１０を励磁したとき二次導
体６に加わる力と二次導体の位置の関係を実験的
に求めたグラフである。第２図Ｂにおいて横軸は
第２図Ａのリニア・インダクシヨン・モータの二
次導体６の先端１６の位置Ｐを示しており、縦軸
のＦ_rおよびＦ_lはそれぞれ、二次導体の受ける右
方向および左方向の力の大きさを示している。

第２図Ｂのグラフに基づいて、第２図Ａのリニ
ア・インダクシヨン・モータの二次導体の停止動
作を説明する。今、二次導体６が一次コイル２に
より発生する進行磁界によつて第２図Ａの右から
左方向へ移動しているものとする。第１の位置検
出器２が二次導体６の先端１６を検出すると、こ
の検出に応じて１次コイル２に印加されている三
相交流の接続を変えて、進行磁界の方向を二次導
体６の進行方向の逆方向に力が二次導体に加わる
ように１次コイル２を逆励磁する。この逆励磁に
より二次導体６の速度は低下し、速度検出器１４
によつて二次導体の速度が所定の低速（例えば
0.1ｍ／秒程度）まで減速した時点で１次コイル
の逆励磁を切る。次いで、第２の位置検出器１３
_２が二次導体６の先端１６を検出したら、単相交
流通電コイル１０および直流通電コイル１２を同
時に励磁する。この時、第２図Ｂに示した力が二
次導体６に発生し、点Ｏを中心に振動を始める
が、直流通電コイル１２による制動力により振動
は抑制され、二次導体は、安定に精度良く（±
0.2mm以内）点Ｏに停止位置決めできる。

二次導体６の進行方向が第２図Ａの左から右に
進行して来る場合の停止動作の場合も、停止位置
Ｏの両側で反対の力を受けるので、上記と同様に
して行われる。しかし、第２図Ａの構成では、第
２図Ｂの停止位置決め可能な位置ＡおよびＯにお
いて、それぞれの左右の力のピークがアンバラン
スであり、従つて二次導体の突入方向により位置
決め特性が異なること、および、二次導体を保持
する力にマージンがない等の問題がある。この問
題を解決すべく提案されたのが本発明の第２の実
施例である。

第３図Ａは本発明の第２の実施例によるリニ
ア・インダクシヨン・モータの平面図である。第
３図Ａにおいて、第２図Ａと異なるところは、両
側の鉄心１のそれぞれに、２つの単相交流通電コ
イル１０_１および１０_２が直流通電コイル１２の
両側に設けられていることである。左右の単相交
流通電コイル１０_１および１０_２は、その発生磁
界がそれぞれ磁界ループＭ_l1およびループＭ_l2を
形成するように配線されている。他の構成は第２
図Ａと同等である。

第３図Ｂは、一次コイル２の励磁を切つた状態
で単相交流通電コイル１０_１および１０_２の励磁
したときの、二次導体６に加わる力と二次導体の
位置の関係を実験的に求めたグラフである。第３
図Ｂにおいて、点線のグラフは第２図Ｂと同様で
左側の単相交流通電コイル１０_１のみを励磁した
場合、一点鎖線は右側の単相交流通電コイル１０
_２のみを励磁した場合、そして実線は左右のコイ
ル１０_１および１０_２を同時に励磁した場合のグ
ラフをそれぞれ示している。第３図Ｂの実線のグ
ラフからわかるように、点Ａ，ＯおよびＣの直前
と直後の力を二次導体の位置決め保持力として利
用できるが、これらの点のうち、点Ｏに関しては
その左右の力のピークがほぼ等しくなつているの
で、二次導体が左右いずれから突入してもほぼ等
しい大きな保持力が得られるので、停止位置とし
て点Ｏが最も好ましい。

第３図Ａの右方向から進入してきた二次導体を
停止位置Ｏに停止させる場合、所定速度まで減速
後、左右の単相交流通電コイル１０_１および１０
_２と直流コイル１２の全てを同時に励磁する。こ
の時、点Ｏを中心として二次導体は振動を始める
が、直流通電コイル１２の制動力により振動は抑
制され、±0.2mm程度と精度良く停止位置決めでき
る。

単相交流通電コイル１０_１および１０_２の励磁
により、二次導体６内に交番電流が発生し、この
交番電流と直流通電コイル１２による直流磁界と
の相互作用で二次導体は磁力を受けてその上の搬
送体を左右に振動させるおそれがあるが、単相交
流通電コイル１０_１および１０_２の結線をそれぞ
れ前述の如くして、中央部での磁力線の方向を同
じにすることにより、搬送体は左右に振動しなく
なる。

すなわち、第４図に示されるように、二次導体
６の表面に、左側の単相交流通電コイル１０_１に
よる磁界ループl₁（第３図Ａ）の外側部により交
番電流ループＩ_l1が形成され、右側の単相交流通
電ループ１０_２による磁界ループl₂（第３図Ａ）
の外側部により同様の交番電流ループＩ_l2が形成
される。また、各磁界ループl₁，l₂の内側の磁界
は重ね合つて交番電流ループＩ_l3を形成する。こ
れらの電流ループＩ_l1，Ｉ_l2およびＩ_l3は直流通電
コイル１２により生成される磁界内にあるので、
ある一瞬を考えると電流ループＩ_l1の右側は左方
向にF₁、電流ループＩ_l2の左側は右方向にF₂、電
流ループＩ_l3の左側は左方向にF₃、右側は右方向
にF₄の力を受ける。これらの力にアンバランス
があると搬送体６は左右に振動するが、図から明
らかなように、F₁，F₂，E₃，F₄の合成力は常に
零であるので、直流磁界による振動はない。

以上の説明から明らかなように、本発明によ
り、リニア・インダクシヨン・モータの二次導体
の停止位置決め機構を磁気的手段を用いて実現す
ることにより、二次導体の停止を安定、低騒音、
高精度、長寿命かつ安価に行うことが可能とな
る。

なお、前述の実施例においては、制動用磁石と
して直流通電コイルを用いたが、永久磁石を用い
て、停止時に二次導体に接近させて制動してもよ
い。

また単相交流通電コイルは鉄心の片側にのみ設
けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はリニア・インダクシヨン・モータを用
いた搬送システムの一部を概略的に示す斜視図、
第２図Ａは本発明の１実施例によるリニア・イン
ダクシヨン・モータの上平面図、第２図Ｂは単相
交流通電コイルの励磁により二次導体に加わる力
と二次導体の位置との関係を示すグラフ、第３図
Ａは本発明の他の１つの実施例によるリニア・イ
ンダクシツン・モータの上平面図、第３図Ｂは２
つの単相交流通電コイルの励磁により二次導体に
加わる力と二次導体の位置の関係を示すグラフ、
そして第４図は第３図Ａのリニア・インダクシヨ
ン・モータの側面図であつて、二次導体に発生す
る交番電流と直流磁界の相互作用を説明するため
のものである。 １……鉄心、２……一次コイル、３……レー
ル、４……車輪、５……搬送体、６……二次導
体、８……鉄心の歯、１０……単相交流通電コイ
ル、１２……直流通電コイル、１３_１，１３_２…
…位置検出器、１４……速度検出器、１６……二
次導体の先端、Ｆ_r……右方向の力、Ｆ_l……左方
向の力、Ｍ_l1，Ｍ_l2……磁界ループ、Ｉ_l1，Ｉ_l2，
Ｉ_l3……電流ループ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一次側鉄心に巻回された一次コイルと、二次
   側に設けられ該一次コイルにより発生する進行磁
   界によつてレール上で駆動される二次導体を具備
   するリニア・インダクシヨン・モータにおいて、
   該一次側鉄心に、少なくとも一部が該二次導体の
   所定の停止位置に対向して配置された停止位置決
   め用磁気的手段を設け、該磁気的手段は、該所定
   の停止位置を中心として、該二次導体の先端が該
   二次導体の進行方向側にあるときは進行方向と反
   対側の方向の力を該二次導体に与え、進行方向の
   反対側にあるときは進行方向の力を該二次導体に
   与える単相交流通電コイルと該単相交流通電コイ
   ルの近傍に設けられた制動用直流磁界発生手段を
   具備することを特徴とするリニア・インダクシヨ
   ン・モータ。 ２ 該制動用直流磁界発生手段は制動用直流通電
   コイルよりなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のリニア・インダクシヨン・モータ。 ３ 制動用直流磁界発生手段は制動用永久磁石よ
   りなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のリニア・インダクシヨン・モータ。 ４ 該一次側鉄心は該レールの両側に設けられて
   おり、該一次側鉄心の少なくとも一方に、単一の
   該単相交流通電コイルと単一の該制動用直流通電
   コイルを具備する特許請求の範囲第２項記載のリ
   ニア・インダクシヨン・モータ。 ５ 該一次側鉄心は該レールの両側に設けられて
   おり、該一次側鉄心の少なくとも一方に、単一の
   該単相交流通電コイルと単一の該制動用永久磁石
   を具備する特許請求の範囲第３項記載のリニア・
   インダクシヨン・モータ。 ６ 該一次側鉄心は該レールの両側に設けられて
   おり、該一次側鉄心の少なくとも一方に、２つの
   該単相交流通電コイルと該単相交流通電コイルの
   間に設けられた単一の該制動用直流通電コイルを
   具備する特許請求の範囲第２項記載のリニア・イ
   ンダクシヨン・モータ。 ７ 該一次側鉄心は該レールの両側に設けられて
   おり、該一次側鉄心の少なくとも一方に、２つの
   該単相交流通電コイルと該単相交流通電コイルの
   間に設けられた単一の該制動用永久磁石を具備す
   る特許請求の範囲第３項記載のリニア・インダク
   シヨン・モータ。