KR20190141586A - Llm 컨트롤 시스템의 단락 제동 - Google Patents

Llm 컨트롤 시스템의 단락 제동 Download PDF

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안드레아스 베버
레오폴트 파샹
레오폴트 파샹
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비＆알 인더스트리얼 오토메이션 게엠베하
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Abstract

본 발명에 따르면, 롱-스테이터 선형 모터(2)의 이송 유닛을 안전하게 감속시킬 수 있도록 하기 위하여, 정상 작동 상태에서, 롱-스테이터 선형 모터(2)의 복수(m) 개의 구동 코일(Sm)이 활성화되며, 이송 유닛(1)을 x 운동 방향을 따라 이동시키기 위하여 이송 유닛(1)에 결합된 자기장이 x 운동 방향을 따라 이동되고, 제동 과정 동안, 이송 유닛(1)은 조절된 단락 모드(M)로 변환되고, 상기 조절된 단락 모드(M)에서, 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일(Sm)은 제1 시간 간격에 걸쳐 단락된다.

Description

LLM 컨트롤 시스템의 단락 제동{SHORT-CIRCUIT BRAKING OF AN LLM}
본 발명은, 롱-스테이터 선형 모터의 복수 개의 구동 코일을 구동하는 방법에 관한 것으로서, 정상 작동 상태에서, 복수 개의 구동 코일이 활성화되며, 이송 유닛을 x 운동 방향을 따라 이동시키기 위하여 이송 유닛에 결합된 자기장이 x 운동 방향을 따라 이동된다. 또한, 본 발명은, 복수 개의 구동 코일과 하나 이상의 이송 유닛을 가진 롱-스테이터 선형 모터에 관한 것으로서, 코일 컨트롤러에 의해 조절되는 LLM 컨트롤 시스템에 의해 구동 코일이 활성화되며, 이송 유닛을 x 운동 방향을 따라 이동시키기 위하여 이송 유닛에 결합된 자기장이 x 운동 방향을 따라 이동된다.
현재의 다양한 물류 유닛(logistics units)의 요건들을 충족시키기 위하여, 종래의 연속 컨베이어(continuous conveyor), 예를 들어, 회전-선형 변환 유닛, 가령, 컨베이어 벨트 상의 로터리 모터를 대체하기 위하여, 롱-스테이터 선형 모터(LLM)가 점점 더 많이 사용된다. 롱-스테이터 선형 모터는 전체 작업 범위에 걸쳐 우수하고 다양하게 사용할 수 있다는 특징을 갖고 있다. 따라서, 가속도와 속도의 범위는 0(zero)으로부터 최대값까지 제공될 수 있다. 그 밖의 다른 이점들에 따르면, 이동식 이송 유닛(셔틀)들을 개별적으로 조절하거나 제어할 수 있으며, 에너지 활용이 개선되고, 마모 부분의 개수가 줄어들기 때문에 유지관리 비용이 감소될 수 있으며, 이송 유닛들을 교체하기가 용이하고, 모니터링이 효율적이면서도 오류 탐지가 쉽고, 전류 간극(current gap)을 제거함으로써 소비되는 전류를 최적화시킬 수 있다.
롱-스테이터 선형 모터의 스테이터는 이송 유닛의 운동 방향으로 서로 나란하게 배열된 복수 개의 구동 코일들로 구성되는데, 이 구동 코일들은 함께 롱-스테이터 선형 모터의 스테이터를 형성한다. 이러한 구동 코일들은 개별적으로 또는 그룹으로 조절되는데, 종종, 롱-스테이터 선형 모터의 작동 시에, 극성(polarity) 즉 구동 코일들의 전류 방향을 변경시키는 것이 필요하거나 바람직하다. 구동 코일을 조절함으로써, 이동 자기장(moving magnetic field)이 생성되는데, 이러한 이동 자기장은, 이송 유닛에 작용하는 구동력(drive force)을 생성하고 그에 따라 이송 유닛을 스테이터를 따라 이동시키기 위하여, LLM의 이송 유닛 상에서 여기되는 자석(일반적으로 영구 자석)과 협력한다. 구동 코일을 활성화시켜 자기장을 생성시키기 위하여, 제1 작동 포텐셜(operating potential과 제2 작동 포텐셜 사이에 일반적으로 작동 전압(operating voltage)이 제공된다. 이러한 롱-스테이터 선형 모터는 다양한 실시예에서 잘 알려져 있는데, 가령, 예를 들어, 국제 특허출원번호 WO 2013/143783 A1호, 미국 특허번호 6,876,107 B2호, 미국 특허출원번호 2013/0074724 A1호 또는 국제 특허출원번호 WO 2004/103792 A1호에 기술되어 있다.
구동 코일을 활성화시키고 코일 전압의 극성을 변화시킬 수 있도록 하는 한 가능한 방법은, 미국 특허출원번호 US 2006/0220623 A1호에 기술된 것과 같이 풀 브리지(full bridge)를 사용하는 방법일 것이다. 풀 브리지의 제1 및 제2 브랜치(branch)에 작동 전압이 제공되는데, 구동 코일은 풀 브리지의 분류 브랜치(shunt branch)에 위치된다. 풀 브리지의 4개의 스위치(2극 트랜지스터, MOSFET, IGBT 등)를 적절하게 조절함으로써, 목표 코일 전압(target coil voltage) 즉 코일 컨트롤러 시스템에 의해 사전결정된 전압이 원하는 극성 및 크기로 구동 코일들에 제공될 수 있다. 구동 코일들을 개별적으로 조절할 수 있도록 하기 위하여, 각각의 구동 코일에는 풀 브리지가 제공되어야 한다. 하지만, 이는 구동 코일마다 4개의 스위치가 필요하다는 의미이다. 물론, LLL 스테이터에 대해 구동 코일의 개수가 많으면, 스위치의 개수도 많기 때문에, 비용이 증가하고 회로의 복잡성도 커진다.
AT 518 721 A1호는 풀 브리지 대신에 하프 브리지(half bridge)를 사용하는 방법에 대해 기술하고 있는데, 하프 브리지의 중앙 지점이 각각 구동 코일의 제1 터미널(terminal)에 연결된다. 구동 코일의 제2 터미널은 조절 지점(control point)에 연결되며 컨트롤 유닛이 조절 지점에서 실제 포텐셜을 사전결정된 포텐셜로 조절한다. 따라서, 하프 브리지를 사용해도, 양의(positive) 및 음의(negative) 코일 전압이 구동 코일들에 제공될 수 있다.
이송 유닛을 신속하게 감속하는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 예외적인 실시예에서, 가령, 롱-스테이터 선형 모터 가까이에 있는 인원의 안전이 위험에 처해 졌을 때, 시스템에 과부하가 걸릴 때(overloading), 전압 과부하 및 위치 또는 속도 정보가 손실될 때, 즉각적인 위급 정지작동(emergency stop)을 시작할 필요가 있는데, 예를 들어, 모든 이송 유닛 또는 이송 유닛들 중 몇몇 이송 유닛(예컨대, 특정 부문의 모든 이송 유닛)들이 정지되어야 한다. 예를 들어, 미국 특허출원번호 US 2012/193172호는 제동 효과를 생성하기 위해 선형 모터에 장착된 특별한 브레이크 코일(brake coil)에 대해 기술하고 있다. 하지만, 이러한 추가적인 브레이크 코일은 설계에 있어서 또 다른 복잡성을 추가할 뿐만 아니라 롱-스테이터 선형 모터의 비용도 증가시켜 바람직하지 못하다.
본 발명의 목적은 롱-스테이터 선형 모터(long-stator linear motor)의 이송 유닛(transport unit)을 안전하면서도 용이하게 감속할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은, 제동 과정(braking operation) 동안, 이송 유닛이 조절된 단락 모드(controlled short-circuit mode)로 변환되고, 상기 조절된 단락 모드에서, 구동 코일(drive coil)들 중 적어도 몇몇 구동 코일은 제1 시간 간격(time interval)에 걸쳐 단락됨으로써 구현된다. 또한, 상기 목적은, 이송 유닛의 제동 과정 동안, 제1 시간 간격에 걸쳐 구동 코일들 중 적어도 몇몇 구동 코일이 단락되는 단락 컨트롤러(short-circuit controller)에 의해 구현된다. 이송 유닛의 제동 과정이 시작되고 나면, 관련 구동 코일들은 더 이상 이송 유닛을 이동시키지 않도록 하기 위해 일반적으로 비-활성화된다(de-energized)(기본적으로는 공전 상태와 똑같음). 하지만, 이송 유닛은 롱-스테이터 선형 모터의 스테이터를 따라 계속하여 이동되며, 적절한 작동이 취해지지 않는다면 서서히 감속하여 정지 상태가 되는데(이송 경로를 따라 이송 유닛들이 추진되거나 저마찰 지탱으로 인해), 이는 이송 유닛이 일반적으로 신속하게 정지 상태가 되어야 하기 때문에 바람직하지 못하다. 이송 유닛이 계속하여 이동되기 때문에, 자석들의 여기(excitation)로 인해, 이동 자기장(moving magnetic field)이 생성된다. 이러한 이동 자기장은 스테이터를 따라 이동되고 따라서 이송 유닛의 특정 속도를 가진다. 또한, 이러한 이동 자기장은 스테이터의 구동 코일들과 상호작용하며(interact), 구동 코일들의 터미널(terminal)들이 개방될 때에는 아무런 효과도 없을 것이다. 하지만, 이송 유닛에 자기-결합되는(magnetically coupled) 구동 코일들은 각각 터미널들이 단락될 때 전자기력(EMF)에 의해 코일 단락 전류(coil short-circuit current)를 유도한다(induce). 이러한 코일 단락 전류는 렌츠의 법칙(Lenz's law)에 따라 이송 유닛에 의해 야기된 자기장에 반작용하며(counteract), 이송 유닛은 상대적으로 신속하게 감속된다. 따라서, 전체 제동 과정 동안 즉 이송 유닛이 정지 상태가 될 때까지, 구동 코일의 적어도 한 부분의 단락이 유지되는 것이 바람직하다. 이는, 제1 시간 간격이 전체 제동 과정에 걸쳐 연장되며, 이송 유닛이 정지되고 난 후에 단락은 취소(cancel)될 수 있다는 의미이다. 짧은 제1 시간 간격이 선택되면, 이송 유닛은 예를 들어 비-임계 속도(non-critical speed)로 제동될 수 있으며, 상기 비-임계 속도로부터 이송 유닛은 출고될 수 있다(roll out).
바람직하게는, 조절된 단락 모드에서, 구동 코일들 중 적어도 몇몇 구동 코일들은 제2 시간 간격에 걸쳐 공전(idle) 상태에서 작동된다. 단락되면, 관련 코일 터미널(coil terminal)들은 닫히고(closed), 공정 상태에 있을 때에는, 관련 코일 터미널들이 개방된다. 제1 및 제2 시간 간격을 적절하게 선택하면, 단락 전류(각각의 전류 코일 단락 전류들의 합(sum)으로서)는, 힘 방향으로(즉 직각좌표계에서 q 방향으로) 큰 전류 성분이 구현되도록, 조절될 수 있다. 따라서, 구동 운동(drive motion)을 위해 자기장 방향에 반대인 단락 전류의 부분은 증가되며, 영구 단락(permanent short circuit)에서보다 큰 제동 효과가 구현되며 따라서 이송 유닛은 더 빠르게 정지 상태가 된다. 따라서, 낮은 단락 전류에서도, 이송 유닛의 높은 제동력이 구현되고, 그에 따라 이송 유닛이 우수하면서도 신속하게 감속될 수 있다. 뿐만 아니라, 전류 부하(current load)가 작고 낮은 자기장 약화(field weakening)가 구현된다. 또한, 작은 자기장 약화를 위해서는 작은 수직력(normal force)이 감소해야 되며, 특정 상태 하에서, 이송 유닛은 스테이터가 특정 속도로 예를 들어, 이송 경로(transport path)의 영역에서 빠져나가는(lifting off) 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 구동 코일들을 통해 흐르는 총 단락 전류가 결정되며, 사전결정된 방정식에 의해, 구동력을 형성하는 최대 단락 전류 성분(icq)을 가진 목표 단락 전류(target short-circuit current)가 결정된다. 조절된 단락 모드에서, 단락 전류가 목표 단락 전류보다 작은 단락 상태(short-circuit phase)에서는, 구동 코일들 중 적어도 몇몇 구동 코일은 단락될 수 있다. 단락 전류가 목표 단락 전류에 도달하거나 또는 목표 단락 전류를 초과하는 공전 상태(idling phase)에서는, 구동 코일들 중 적어도 몇몇 구동 코일들은 공전 상태에서 작동될 수 있다.
하지만, 조절된 단락 모드에서, 단락 전류가 인수(factor) a를 곱한 목표 단락 전류보다 작은 단락 상태에서는, 구동 코일들 중 적어도 몇몇 구동 코일은 단락된다. 단락 전류가 특정 인수 a를 곱한 목표 단락 전류와 같거나 또는 상기 목표 단락 전류보다 큰 혼합 상태(mixed phase)에서는, 구동 코일들의 적어도 몇몇 구동 코일은 단락 상태와 공전 상태에서 교대로 작동된다. 단락 전류가 인수 (2-a)를 곱한 목표 단락 전류와 같거나 또는 상기 목표 단락 전류를 초과하는 공전 상태(idling phase)에서는, 구동 코일들 중 적어도 몇몇 구동 코일들은 공전 상태에서 작동된다.
바람직하게는, 상기 사전결정된 방정식은
Figure pat00001
로 정의되는데, 여기서, Ψ는 메인 플럭스(main flux)이고 L은 불포화 인덕턴스(unsaturated inductance)이며, 상기 방정식은 다상(multiphase) 공급 상태에서 스테이터 전압 방정식으로부터 유도될 수 있다.
혼합 상태에서, 구동 코일들 중 적어도 몇몇 구동 코일들은 단락 간격(short-circuit interval)에 걸쳐서는 단락 상태로, 그리고, 공전 간격(idle interval)에 걸쳐서는 공전 상태로, 교대로 작동되고, 단락 간격의 지속기간(duration)과 공전 간격의 지속기간은 결정되며, 바람직하게는 에러 편차(error deviation)를 가진 3차 방정식에 의해 계산된다.
게다가, 0.85의 인수 a 값이 선택될 수 있으며, 이에 따라 특히 우수한 제동 효과(braking effect)가 구현되는데, 이는 실제의 실시예에서 확인되었다.
이송 유닛에 자기-결합된 구동 코일들만이 조절된 단락 모드로 변환되는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 전체 롱-스테이터 선형 모터의 모든 구동 코일들이 단락 모드로 변환될 필요가 없다. 따라서, 예를 들어, 필요 시에, 오직 하나의 이송 유닛만이 제동될 수 있으며, 그 밖의 다른 이송 유닛들은 제동 과정에 의해 영향을 받지 않는다.
이를 위하여, 이송 유닛에 자기-결합된 구동 코일은 위치 센서(position sensor)에 의해 결정될 수 있다. 위치 센서는 롱-스테이터 선형 모터에 제공될 때 특히 바람직하다.
하지만, 이송 유닛에 자기-결합된 구동 코일들은 각각의 구동 코일에서 유도된 코일 단락 전류에 의해 탐지될 수 있다. 이렇게 유도된 코일 단락 전류는 이송 유닛과의 자기-결합을 야기한다.
물론, 그 밖의 구동 코일들은 원할 시에 조절된 단락 모드로 변환될 수 있는데, 예를 들어, 특정 개수의 구동 코일들이 운동 방향에서 이송 유닛의 전방에 위치될 수 있다.
제동 과정의 지속기간은, 제1 및 제2 시간 간격의 선택과 함께, 이송 유닛의 질량(mass)과 이송 유닛과 관련된 추가적인 질량(카고(cargo), 워크피스(workpiece) 등), 및/또는 이송 유닛의 속도에 좌우된다. 제동 과정 동안 방출되는(released) 에너지는 주로 감김 저항(winding resistance)에서의 열로 변환되고(구리 손실) 철에서의 열로 변환된다(와전류 손실).
단락은, LLM 컨트롤 유닛의 상이한 실시예들에서는 상이한 스위치 설정(switch setting)을 의미할 수 있다. 미국 특허출원번호 US 2006/0220623 A1호에 기술된 것과 같이, LLM 컨트롤 유닛이 풀 브리지(full bridge)를 가지면, 구동 코일마다 4개의 스위치가 필요하며, 풀 단락(full short circuit)은 조절된 단락 동안 단락 상태 또는 단락 간격으로 변환될 수 있다. LLM 컨트롤 유닛이 구동 코일마다 하나의 상측 스위치 및 하나의 하측 스위치를 포함하는 하프 브리지(half bridge)를 가지면(AT 518 721 A1호 참조), 단락은 단락 상태 또는 단락 간격으로 조정된다(modulated). 이는 하프 브리지의 상측 스위치가 하프 브리지의 하측 브리지와 교대로, 바람직하게는, 50/50의 비율로 변환되는 것을 의미한다. 하지만, 상측 스위치와 하측 스위치는 동일한 시간에서는 변환되어서는 안 된다.
본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예들을 개략적이고 비-제한적으로 예시한 도 1 내지 7을 참조하여 밑에서 상세하게 기술된다. 도면에서:
도 1은 롱-스테이터 선형 모터 조립체,
도 2a는 구동 코일을 조절하기 위한 풀 브리지,
도 2b는 구동 코일을 조절하기 위한 하프 브리지,
도 3은, 몇몇의 덮혀진 코일들에 의해 조합된, 토크-형성 단락 전류, 자기장-형성 단락 전류 및 단락 전류의 시간에 따른 그래프,
도 4는 단락 전류의 함수로서 제동력을 근사화한 그래프,
도 5는 단락 간격과 공전 간격을 위한 통상적인 변환 패턴,
도 6a 및 6b는 단락 전류와 에러 편차에 대한 단락 간격 그래프,
도 7은 복수 개의 코일의 제1 및 제2 단락 전류 및 생성된 제1 및 제2 제동력의 시간에 따른 그래프.
도 1은 롱-스테이터 선형 모터(2)의 간단한 예를 예시한 도면이다. 롱-스테이터 선형 모터(2)는 폐 이송 경로(20)로서 구성된다. 복수 개의 구동 코일(Sm)들이 이송 유닛(1)의 x 운동 방향으로 하나 그 뒤에 또 하나로(one after the other) 이송 경로(20) 상에 배열되며, 상기 코일들은, 움직이는 자기장을 형성하기 위해 각각 한 코일 전류(im)에서 코일 컨트롤러(R)(단지 몇몇 구동 코일(Sm)들에 대해서만 도시됨)의 조절 하에서 정상 작동 상태에서 활성화된다(energized). 또한, 코일 컨트롤러(R)의 일체형 부분인 LLM 컨트롤 유닛(4)이 제공된다. 물론, 단지 개략적으로 im으로 표시된 화살표도 볼 수 있다. 또한, 구동 코일(Sm)들은 도 2a, 2b에 대해, 밑에서 예로서 도시된 것과 같이, 구동 코일(Sm)들에 코일 전류(im)를 공급하기 위해 서로 다른 방식으로 컨트롤 유닛에 연결될 수 있다. 코일 컨트롤러(R)와 LLM 컨트롤 유닛(4)은 모두 적절한 하드웨어(동일한)로서 및/또는 상기 적절한 하드웨어에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. LLM 컨트롤 유닛(4)은 구동 코일당 Sm 풀 브리지(VB)(4개의 스위치로 구성된) 또는 하프 브리지(HB)(2개의 스위치로 구성된)를 가지며, 구동 코일(Sm)들 상에 직접 배열될 수 있는 복수 개의 서브유닛(subunit)들로 구성될 수 있다. LLM 컨트롤 유닛(4)의 하프 브리지(HB)들 또는 풀 브리지(VB)들의 스위치들의 스위치 위치 때문에, 정상 작동 상태에서, 구동 코일(Sm)들에는 코일 전류(im)가 공급되거나 코일 전류(im)로부터 분리된다(disconnected).
x 운동 방향으로 서로에 대해 옆에 배열된 구동 코일(Sm)들은 이송 경로(20) 상에서 정지되어 있는 지지 구조물(3)(도 1에만 도시됨)에 배열된다. 이송 유닛(1)들은 이송 경로(20)를 따라 x 운동 방향으로 이동되며, 각각 이송 경로(20) 상에서 적절한 방식으로 안내되고(guided) 고정된다(held).
이송 유닛(1)은 x 운동 방향을 따라 횡방향으로 배열된 제1 자석(M1)들을 가지며, 제1 자석(M1)들에 대해 x 운동 방향에 대해 횡단 방향으로 위치될 수 있으며 횡방향으로 배열된 제2 자석(M2)들도 가질 수 있다. 이송 유닛(1)이 두 면에서 각각 제1 자석(M1)들과 제2 자석(M2)들을 가지면, 구동 코일(Sm)들은 이송 경로(20)(x 운동 방향으로 도시됨)의 양쪽 면들에 적절하게 제공되어, 각각의 자석(M1, M2)들과 상호작용하여 이송 유닛(1)들이 움직이게 된다. 이러한 움직임을 위해서, 자석(M1, M2) 영역에 있는 구동 코일(Sm)들에만 코일 컨트롤러(R)에 의해 전력(power)이 공급되는 것이 바람직한데, 상기 영역은 이송 유닛(1)의 뒤에 및/또는 앞에 위치된 구동 코일(Sm)들을 포함할 수 있다. 물론, 1개보다 많은 이송 유닛(1)이 이송 경로(20)를 따라 이동될 수 있는데, 각각의 이송 유닛(1)은, 그 밖의 다른 이송 유닛(1)들에 상관없이, 이송 유닛(1) 가까이에 있는 구동 코일(Sm)들을 적절하게 활성화 시킴으로써 이동될 수 있다(방향, 위치, 속도 및 가속도에서). 스테이터 상에서 이송 유닛(1)의 위치를 결정하고 따라서 이송 유닛(1)에서 이송 경로를 따라 위치된 전류 코일(Sm)이 활성화되게 하기 위하여, 예를 들어 전류 센서가 제공될 수 있다.
이송 경로(20)는 적용 용도에 따라 임의로 형태가 형성될 수 있으며 닫힌 및/또는 개방된 섹션을 포함할 수 있다. 이송 경로(20)는 평면에 배열될 필요는 없지만, 공간 내에서 임의로 안내될 수 있다. 일반적으로, 이송 경로(20)는 각각 다수의 구동 코일(Sm)들을 가진 몇몇 조합된 이송 세그먼트(transport segment)로 구성된다. 이와 유사하게, 이송 유닛(1)을 제1 이송 경로(20)로부터 제2 이송 경로(20)로 안내하기 위해 턴아웃(turnout)이 알려져 있다. 알려져 있는 것과 같이, 이송 유닛(1)을 움직이기 위해 필요한 구동력(driving force)은 스테이터 전류(iA)의 구동력-형성 전류 성분(iq)(q-성분)에 의해 형성된다. 스테이터 전류(iA)는 q-성분 및 d-성분(구동력-형성 전류 성분)을 가진 전류 벡터로서, 이송 유닛(1)에 작용하는 구동 코일(Sm)들의 모든 코일 전류(im)의 총 벡터 전류(vectorial total current)와 일치한다. 따라서, 이송 유닛(1)의 정상적인 전방 운동을 위해서, 구동력-형성 전류 성분(iq)(q-성분)이 충분하다. 비-전방 운동(non-forward motion)을 제공하지 않는 수직력(normal force)이 스테이터 전류(iA)의 수직력-형성 전류 성분(id)(d 성분)으로부터 형성된다. 롱-스테이터 선형 모터에서, 일반적으로 복수 개의 구동 코일(Sm)들은 x 운동 방향으로의 움직임을 구현하기 위하여 이송 유닛(1) 상에서 동시에 작용한다. 어떠한 d 성분도 존재하지 않는다면, 구동력-형성 전류 성분(iq)은 이송 유닛(1)에 작용하는 구동 코일(Sm)들의 모든 코일 전류(im)의 총 벡터 전류와 일치한다. 코일 컨트롤러(R)에서 계산된 구동력-형성 전류 성분(iq)는 구동 코일(Sm)들의 실제 코일 전류(im)로 변환되어야 하며 상기 코일 전류로 나뉘어지고 제공되어야 하는데, 이는 잘 알려져 있는 사실이다. 롱-스테이터 선형 모터(2)의 기본적인 작동 원리는 잘 알려져 있기 때문에, 본 명세서에서는 추가로 논의되지 않을 것이다.
제동 과정(braking operation)의 한 부분으로서, 이송 유닛(1)은, 상응하는 구동 코일(Sm)들, 가령, 예를 들어, 이송 유닛(1)과 협력하는 구동 코일(Sm), 또는 모든 구동 코일(Sm)들, 또는 예를 들어 운동 방향으로 배열된 구동 코일(Sm)들을 단락함으로써 제동될 수 있다. 이를 위하여, 예를 들어, 풀 브리지(VB)/하프 브리지(HB)들의 스위치는 LLM 컨트롤 유닛(4)에 의해 적절한 위치로 오게 되며, 이는 단락 컨트롤러(K)에 의해 시작될 수 있다(initiated). 물론, 단락은 그 밖의 다른 방법들로도 생성될 수 있는데, 예를 들어, 스위치에 의해 구동 코일(Sm)들에 대해 평행하게 제공함으로써 생성될 수도 있다. 용어 "단락된(short-circuited)"은 컨트롤러(4)에서 풀 브리지를 사용할 때 완전하게 단락되는 것을 의미할 수 있다.
도 2a는 코일 전류(im)로 구동 코일을 활성화시키기 위한 풀 브리지(VB)를 도시한다. 구동 코일(Sm)은 제1 코일 터미널(Sm1)과 제2 코일 터미널(Sm2)을 가진다. 풀 브리지(VB)는 2개의 메인 브랜치(main branch)로 구성되는데, 제1 메인 브랜치는 2개의 스위치(S11, S21)로 구성되며, 상기 스위치(S11, S21)들은 풀 브리지(VB)의 입력 터미널(input terminal)에서 제1 작동 포텐셜(Ub2)과 제2 작동 포텐셜(Ub2) 사이의 차이에 의해 형성된 작동 전압(Ub)에 직렬로 연결된다. 제2 메인 브랜치도 작동 전압(Ub)에 직렬로 연결된 2개의 스위치(S11', S21')로 구성된다. 제1 메인 브랜치의 제1 스위치(S11)와 제2 스위치(S21)의 연결점(connection 지점) 사이에는 분류 브랜치(shunt branch)를 위해 제1 횡단 연결부(Q1)가 배열된다. 또한, 제2 메인 브랜치의 제1 스위치(S11')와 제2 스위치(S21')의 연결점 사이에, 분류 브랜치의 제2 횡단 연결부(Q2)가 위치된다. 구동 코일(Sm)의 제1 코일 터미널(Sm1)은 제1 크로스 터미널(Q1)에 연결되고, 구동 코일(Sm)의 제2 코일 터미널(Sm2)은 제2 크로스 터미널(Q2)에 연결된다. LLM 컨트롤러(4)(여기서는 도시되지 않음)를 이용하여 스위치(S11, S21, S11', S21')들을 적절하게 조절함으로써, 코일 전류(im)이 흐르는 동안 제1 코일 터미널(Sm1)과 제2 코일 터미널(Sm2) 사이에 동일한 전기 포텐셜이 제공될 수 있다. 풀 단락(full short circuit)의 경우, 스위치(S11 및 S11')들은 관통-연결되거나(개방된 스위치(S21 및 S21')들과) 또는 스위치(S21, S21')들은 관통-연결된다(개방된 스위치(S11, S11')들과).
하프-브리지(HB)들은, 예를 들어, 도 2b에 도시된 것과 같이, 코일 전류(im)로 구동 코일(Sm)들을 활성화시키기 위하여 LLM 컨트롤러(4)에 의해 조절될 수 있다. 이 경우, 풀 브리지(VB)의 제2 메인 브랜치는 필요 없는데, 작동 전압(Ub)이 제1 입력 터미널(A1)과 제2 입력 터미널(B1) 사이에서 제1 메인 브랜치에서만 존재하고 제1 스위치(S11)와 제2 스위치(S21)는 그들 사이에서 직렬로 연결된다. 제1 스위치(S11)와 제2 스위치(S21) 사이의 연결점은 중심 지점(C1)으로서 지칭되며, 구동 코일(Sm)의 제1 터미널(Sm1)에 연결된다. 구동 코일(Sm)의 제2 터미널(L12)은 조절 지점(C)에서 전기 포텐셜(Ux)에 있는데, 예를 들어, 컨트롤 유닛의 포텐셜에 의해 미리 정해진 전기 포텐셜에 있다. 일반적으로, 구동 코일(Sm)들의 제2 터미널(Sm2)(여기서는 도시되지 않음)은 조절 지점(C)에 연결되며, 일반적으로 하프 작동 전압(Ub)과 동일한 전기 포텐셜(Ux)으로 조절된다.
두 스위치(S11 및 S21)를 통해 구동 코일(Sm)의 직접적인 단락은 하프-브리지(HB)를 사용할 때에는 가능하지 않는데, 그 이유는 스위치(S11 및 S21)은 동시에 닫혀야 하기 때문이다. 작동 전압(Ub)이 단락되지 않도록 하기 위하여, 하프-브리지(HB)들을 사용할 때 "PWM 단락"이 제공된다. PWM 단락이란 하프-브리지(HB)의 상부 스위치(S11)와 하부 스위치(S21)가 교대로, 예를 들어, 주기(T)에 걸쳐 50/50 사이클로 변환되는 것을 의미한다. 따라서, 도 2a에 도시된 풀 브리지(VB)와 비슷하게, 구동 코일(Sm)의 터미널(Sm1, Sm2)에는 동일한 포텐셜(Ux)이 제공되는데, 풀 단락의 경우, 두 코일 터미널(Sm1, Sm2)은 제1 작동 포텐셜(Ub1) 또는 제2 작동 포텐셜(Ub2)에 있다. 하프-브리지(HB)의 닫힌/개방된 스위치로 변경할 때, 임의의 잔여 변화를 제거하기 위하여, 최소 안전 주기가 유지될 수 있다.
PWM 단락은 결코 풀 단락과 동일하지는 않지만, 스위칭 사이클에 걸쳐 코일 전압을 시간으로 적분한(integral) 단락으로 이해할 수 있다. 물론, 이 경우, 서로 연결된 구동 코일(Sm)들은 컨트롤 유닛(R)에 의해 코일 전류(im)가 공급되지 않는다. 하지만, x 운동 방향으로의 추가적인 움직임 때문에, EMF(전자기력)에 유도된 전압으로 인해, 코일 단락 전류(icm)가 이송 유닛(1)에 결합된 구동 코일(Sm) 내에서 발생된다.
스테이터 전류(iA)(dq 좌표계에서)가 코일 전류(im)의 총 벡터 전류와 동일하기 때문에, 단락 전류(ic)(dq 좌표계에서)는 코일 단락 전류(icm)의 총 벡터가 된다. 도 3은 제동 과정 동안 단락 전류(ic)가 영구 단락에 있는 시간에 따른 그래프를 도시한다. 제동 시간 지점 0으로부터, 단락 전류(ic)가 처음에는 진동 거동(oscillation behavior)을 가진 스테이터의 단락 전류(ic)의 일반적인 그래프인 것을 볼 수 있다. 따라서, 서브트랜지언트(subtransient) 그래프 후에, 트랜지언트(transient) 그래프가 발생되는데, 거의 일정한 그래프가 이어지며, 감소되어 최종적으로 0(zero)으로 된다. 이러한 감소는 상기 시간에서 이송 유닛(1)의 속도가 이미 낮기 때문에 구동 전자기력(EMF)이 줄어들기 때문이다.
또한, 도 3에는 구동력-형성 단락 전류 성분(icq)과 단락 전류(ic)의 자기장-형성 단락 전류 성분(icd) 즉 자기장 방향에서 가리키는 성분이 도시된다. 이와 동일하게, 구동력-형성 전류 성분(iq)이 정상 작동에서 x 운동 방향으로 이송 유닛(1)을 움직이게 하는 것과 같이, 구동력-형성 단락 전류 성분(icq)은 이송 유닛(1)의 제동을 야기한다. 따라서, 조절된 단락 모드(M) 동안, 구동력-형성 단락 전류 성분(icq)을 추가로 증가시키거나 최대화시키는 것이 바람직하다. 단락 상태와 공전 상태를 적절하게 선택하면, 이러한 구동력-형성 단락 전류 성분(icq)의 확대를 촉진할 것이다.
위치 또는 각도에 관한 추가적인 정보를 요구하지 않고도, 총 단락 전류(ic)의 함수로서 구동력-형성 전류 성분(iq) 사이의 관계 추정(estimate)이 형성될 수 있다. 이를 위하여, 다상(multiphase) 전력 공급(power supply)을 위해 유도된 스테이터 전압 방정식이 제공된다. 스테이터 방정식들은 제공된 정상상태(steady state)(즉 시간에 걸쳐 어떠한 변화도 없으며 그에 따라 속도가 0인) 및 속도에 따라 풀린다. 관계식
Figure pat00002
을 고려하면, 스테이터 방정식은
Figure pat00003
에 따라 풀린다. 영구 자석의 플럭스(Ψ)는 일정한 상수로 간주될 수 있다. 따라서, 이렇게 결정된 관계식은 힘 방정식에 사용될 수 있는데, 여기서 힘 방정식은 단락 전류(ic)에 따라 유도된다. 상기 유도된 힘 방정식을 0으로 설정하면, 총 단락 전류(ic)에 대한 구동력-형성 전류 성분(iq)이 최적이 되는데 이는 구동력-형성 전류 성분(iq)이 최대가 된다는 의미이다. 이러한 관계식으로부터, 최적 목표 단락 전류(ic_soll)를 위한 관계식이 다음과 같이 유도될 수 있다:
Figure pat00004
.
따라서, 최대 구동력-형성 단락 전류 성분(icq)을 가진 최적 목표 단락 전류(ic_soll)는 상기 관계식
Figure pat00005
에 따른 스테이터 전압 방정식에 따라 결정될 수 있다.
플럭스(Ψ)와 인덕턴스(L)의 값들은 예를 들어 실험에 의해 결정될 수 있다.
도 4는 이송 유닛(1)의 특정 속도를 위한 단락 전류(ic)의 함수로서 제동력(Fb)의 근사화된 관계식을 보여주는데, 가로 좌표는 단락 전류(ic)를 나타내고 세로 좌표는 제동력(Fb)을 나타낸다. 또한, 최적 목표 단락 전류(ic_soll)가 도시되며, 단락 전류(ic)를 나타내는데, 구동력-형성 단락 전류 성분(icq)이 최대화되기 때문에 최대 제동력(Fb)이 제공된다.
제동 작업의 시작부에서, 실제 단락 전류(ic)를 결정하기 위하여, 각각의 사이클에서, 제동 작업이 시작된 후에, 모든 구동 코일(Sm)들, 구동 코일(Sm)의 한 세그먼트, 또는 이송 유닛(1)에 결합된 구동 코일(Sm)(알려져 있다면)이 짧은 시간 간격을 위해 단락될 수 있다. 단락 전류(ic)는 측정된 코일 단락 전류(icm)의 총 벡터 전류로서 계산될 수 있다.
도 5는 단락 간격(tc_ks)과 공전 간격(tc_ll)이 교대로 위치된 일반적인 주기(T)를 도시한다. 주기(T)는 여기서 일정한 상수로서 간주되지만, 물론 변경될 수도 있다.
풀 브리지(VB)가 사용되면(도 2a 참조), 스위치(S11, S21, S11', S21')들은 공전 간격(tc_ll)에서 개방되고 스위치(S21 및 S21')들 또는 스위치(S11 및 S11')들은 풀 단락을 위해 단락 간격(tc_ks)에서 변환된다. 공전 간격(tc_ll)에서, 풀 브리지(VB)의 4개의 스위치(S11, S21', S11', S21)들은 모두 개방된다. 하프-브리지(HB)가 사용되면(도 2b 참조), 스위치(S11 및 S21)들은 공전 간격(tc_ll)에서 개방되고 단락 간격(tc_ks)에서는 교대로, 예를 들어 50/50 비율로, 닫힌다.
제한된 경우로서, 주기(T)의 크기에서 단락 간격(tc_ll) 또는 0의 단락 간격(tc_ll)(즉 주기(T)의 크기에서 공전 간격(tc_ll))도 고려될 수 있다(따라서, 0의 공전 간격(tc_ll)도 고려될 수 있다). 하지만, 단락 간격(tc_ll)은 0에는 없어야 되며, 그 바로 위에, 특히, 하프-브리지(HB)의 PWM 단락의 경우, 최소 안전 주기(최소 안전 period)에 있는 것이 바람직하다.
공전 간격(tc_ll)에 대한 단락 간격(tc_ks)의 정확한 비율을 선택하는 것은 단락 컨트롤러(K)에 의해 수행될 수 있는데, 이는 컨트롤 유닛(R)의 상류에 연결될 수 있거나(도 1에 도시된 것과 같이) 또는 컨트롤 유닛(R)의 일체형 부분일 수 있다.
바람직하게는, 조절된 단락 모드(M)에서, 3개의 상 A, B, C가 제공된다. 단락 전류(ic)가 인수 a를 곱한 목표 단락 전류(ic_soll)보다 작은 단락 상태(A)에서 즉
Figure pat00006
에서, 이송 유닛(1)과 상호 작용하는 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일들은 각각의 주기(T)에 걸쳐 즉 영구적으로 일정 단락에서 작동되는데, 이는 실제 단락 전류(ic)가 목표 단락 전류(ic_soll)보다 작기 때문이다. LLM 컨트롤fj(4)에서 풀 브리지(VB)를 사용하면, 이는 풀 단락을 의미하는 것이며, LLM 컨트롤러(4)에서 하프-브리지(HB)를 사용하면, 이는 "PWM 단락"을 의미하는 것이다. 이는 각각의 주기(T) 내의 단락 상태(A)에서, 단락 간격(tc_ks)은 최대화되고 공전 간격(tc_ll)은 최소화되는 것을 의미한다. 이 경우, 단락 간격(tc_ks)은 전체 주기(T)에 걸쳐 연장될 수 있으며, 공전 간격(tc_ll)은 0이다. 기본적으로, 단락 상태(A)를 위해서, 공전 상태(tc_ll)를 위한 최소 지속기간(duration)(즉 단락 상태(tc_ks)를 위한 최대 지속기간)이 제공될 수 있으며, 이는 사전결정된 최소 안전 주기에 상응할 수 있다. 예를 들어, 25μs의 한 주기(T) 동안, 공전 상태(tc_ll)의 최소 지속기간은 사전결정된 최소 안전 주기, 예를 들어 500 ns에 상응할 수 있다.
단락 전류(ic)가 인수 a를 곱한 목표 단락 전류(ic_soll)와 같거나 이보다 큰 혼합 상태(B)에서 즉
Figure pat00007
에서, 그리고, 바람직하게는, 인수 (2-a)를 곱한 목표 단락 전류(ic_soll)보다 작은 상태에서 즉
Figure pat00008
에서, 구동 코일(Sm)들의 적어도 몇몇 구동 코일은 단락 상태와 공전 상태에서 교대로 작동된다. 이는, 주기(T)에서, 단락 간격(tc_ks)과 공전 간격(tc_ll)이 교대로 배열된다는 의미이다. 특히, 단락 간격(tc_ks)과 공전 간격(tc_ll)의 각각의 지속기간은 에러 편차(e_ic)를 가진 3차 방정식에 의해 혼합 상태(B)를 위한 주기(T) 내에서 계산될 수 있다. 에러 편차(e_ic)는 목표 단락 전류(ic_soll)로부터의 단락 전류(ic)의 편차를 나타낸다.
인수 (2-a)를 곱한 목표 단락 전류(ic_soll)와 같거나 이를 초과하는 공전 상태(C)에서 즉
Figure pat00009
에서 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일은 공전 상태에서 작동된다. 단락 컨트롤러(K)는 공전 간격(tc_ll)을 최대화시키고 단락 간격(tc_ks)을 최소화시킨다. 이 경우, 공전 간격(tc_ll)은 단락 간격(tc_ks)이 0인 전체 주기(T)에 걸쳐 연장될 수 있다. 하지만, 0보다 큰 최소 단락 간격(tc_ks) 또는 주기(T)보다 작은 최대 공전 간격(tc_ll)도 제공될 수 있다. 예를 들어, 인수 a로서 0이 선택되면, 오직 혼합 상태(B)만이 사용된다.
예를 들어, 인수 a로서 1이 선택되는 경우, 단락 전류(ic)가 목표 단락 전류(ic_soll)보다 작으며 단락 상태(A)에서 작동되고, 단락 전류(ic)가 목표 단락 전류(ic_soll)와 같거나 이보다 크면 공전 상태(C)에서 작동된다. 그에 따라, 상기 특정 경우에서는 혼합 상태(B)가 없다.
인수 a는 미리 정해지거나 또는 사전결정될 수 있는데, 롱-스테이터 선형 모터의 단락 전류 조절을 위해 인수 a=0.85가 특히 바람직한 것으로 밝혀졌다. 인수 a=0.85에 대해, 공전 상태(A)와 혼합 상태(B) 사이의 경계(boundary)가 도 4에서 점선으로 도시되는데, 이는 혼합 상태(B)와 단락 상태(C) 사이의 경계값과 같다.
바람직하게는, 혼합 상태(B)에서, 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일은, 공전 간격(tc_ll)에 걸쳐서는 단락 모드로, 그리고, 단락 간격(tc_ks)에 걸쳐서는 공전 모드로, 교대로 작동되며, 단락 간격(tc_ks)의 지속기간은 공전 간격(tc_ll)의 지속기간을 위해 결정된다.
도 6a는 공전 상태(tc_ll)에 의해 단락 상태(A)로부터 혼합 상태(B)를 거쳐 공전 상태(C)로 변환되는 단락 전류(ic)의 그래프를 도시한다. 여기서, 공전 간격(tc_ll)은 단락 상태(A)에서도 0이 아닌데, 그 이유는 공전 상태(tc_ll)를 위해 최소 지속기간이 제공되기 때문이다. 도 6b는 공전 상태(tc_ll)에 의해 공전 상태(C)로부터 제2 상태(B)를 거쳐 제1 단락 상태(A)로 변환되는 에러 편차(e_ic)를 도시한다. 에러 편차(e_ic)를 위한 혼합 상태(B)에서 단락 간격(tc_ks)과 공전 간격(tc_ll)을 계산하기 위하여 3차 방정식을 사용하기 때문에, 단락 전류(ic)를 위해 혼합 상태(B)로의, 그리고, 혼합 상태(B)로부터의 부드러운 변환(soft transition)이 구현될 수 있으며, 단락 전류(ic)에서의 노이즈(noise)가 낮은 상태로 유지될 수 있다. 대안으로, 어떠한 혼합 상태(B)도 없이 단락 상태(A)로부터 공전 상태(C)로 또는 공전 상태(C)로부터 단락 상태(A)로 변환될 수 있다.
도 7에서, 본 발명에 따라 생성된, 영구적 또는 50/50 PWM 단락을 위한 제1 단락 전류(ic1) 및 제2 단락 전류(ic2)의 시간에 따른 그래프가 도시된다. 제1 단락 전류(ic1)을 위해서는, 최대 단락 상태(tc_ks), 즉 영구 상태(A)가 선택된다. 도 7의 우측 부분에서, 제1 단락 전류(ic1)로부터 기인된 제1 제동력(Fb1)과 제2 단락 전류(ic2)로부터 기인된 제2 제동력(Fb2)의 시간에 따른 그래프가 도시된다. 제동 과정이 시작되고 난 바로 직후에는, 제2 제동력(Fb2)이 제1 제동력(Fb1)보다 높지만, 본 발명에 따라, 증가된 구동력-형성 단락 전류 성분(icq)으로부터 기인된 상태에서는, 제2 단락 전류(ic2)는 제1 단락 전류(ic1)보다 작은 것을 볼 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 단락 저류(ic2)의 진동 거동(vibration behavior)은 개선된다.
조절된 단락 모드(M)에 따라 조절된 구동 코일(Sm)들을 선택하는 것은 기본적으로는 자유로울 수 있다. 따라서, 모든 구동 코일(Sm) 또는 몇몇 구동 코일(Sm)들은 조절된 단락 모드(M)에 변환될 수 있다. 바람직하게는, 자기-결합된 구동 코일(Sm)이 이송 유닛(1)을 이용하여 조절된 단락 모드(M)로 변환될 수 있다.
이송 유닛(1)의 전류 위치에 의해, 어느 구동 코일(Sm)들이 이송 유닛(T1)에 결합되는 지가 결정될 수 있다. 이러한 위치 탐지(position detection)는, 예를 들어, AT 519 238 A1호에 기술된 것과 같이, 롱-스테이터 선형 모터에 제공될 수 있는 적절한 위치 센서에 의해 수행될 수 있다.
하지만, 단락 상태에서 어느 구동 코일(Sm)이 코일 단락 전류(icm)(측정되는)를 구동하는 지도 탐지될 수 있다. 이로부터 어느 구동 코일(Sm)들이 이송 유닛(1)에 자기-결합되는 지가 결정될 수 있다.
x 운동 방향으로 움직이는 추가적인 구동 코일(Sm)이 이송 유닛(1)에 결합되도록(예를 들어, 코일 단락 전류(icm)이 유도됨으로써) 이송 유닛(1)이 제동 과정 동안에 계속하여 이동되는 것이 탐지되면, 구동 코일(Sm)은 단락 모드(M)로 변환될 수 있다. 일반적으로, 이는 구동 코일(Sm)이 x 운동 방향에 대해 반대로(counter) 이송 유닛(1)에 결합되지 않아서, 더 이상 단락 모드(M)에 유지될 필요가 없기 때문이다. 하지만, 구동 코일(Sm)이 x 운동 방향에 대해 반대로 이송 유닛(1)에 결합되지 않는다는 사실도, 위치 센서에 의해 또는 코일 단락 전류(icm)의 비-유도(non-induction)에 의해서는 탐지될 수 있다. x 운동 방향에 대해 반대로 결합된 최종 구동 코일(Sm)이 이송 유닛(1)에 더 이상 결합되지 않으며, 이는 처음에 언급한 구동 코일(Sm) 대신에, x 운동 방향에 위치된 그 다음 구동 코일(Sm)이 단락 모드(M)에서 작동된다는 것을 나타낸다.
바람직하게는, 단락 전류(ic)는 단락 컨트롤러(K)에 의해, 예를 들어, 임계값(icmax)에 제한될 수 있다. 이는 단락으로부터 공전 상태로의 변환에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 이송 유닛(1)에 충분한 운동에너지가 제공되는 한, (평균) 단락 전류(ic)를 조절할 수 있다.

Claims (13)

  1. 롱-스테이터 선형 모터(2)의 복수(m) 개의 구동 코일(Sm)을 조절하는 방법에 있어서,
    정상 작동 상태에서 구동 코일(Sm)이 활성화되며, 이송 유닛(1)을 x 운동 방향을 따라 이동시키기 위하여 이송 유닛(1)에 결합된 자기장이 x 운동 방향을 따라 이동되고,
    제동 과정 동안, 이송 유닛(1)은 조절된 단락 모드(M)로 변환되고, 상기 조절된 단락 모드(M)에서, 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일(Sm)은 제1 시간 간격에 걸쳐 단락되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  2. 제1항에 있어서, 조절된 단락 모드(M)에서, 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일(Sm)들은 제2 시간 간격에 걸쳐 공전 상태에서 작동되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  3. 제2항에 있어서, 구동 코일(Sm)들을 통해 흐르는 총 단락 전류(ic)가 결정되며, 사전결정된 방정식(f)에 의해, 최대 구동력-형성 단락 전류 성분(icq)을 가진 목표 단락 전류(ic_soll)가 결정되며, 조절된 단락 모드(M)에서,
    단락 전류(ic)가 목표 단락 전류(ic_soll)보다 작은 단락 상태(A)에서는, 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일(Sm)은 단락 상태로 작동되며,
    단락 전류(ic)가 목표 단락 전류(ic_soll)에 도달하거나 또는 목표 단락 전류(ic_soll)를 초과하는 공전 상태(C)에서는, 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일(Sm)들은 공전 상태에서 작동되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  4. 제2항에 있어서, 구동 코일(Sm)들을 통해 흐르는 총 단락 전류(ic)가 결정되며, 사전결정된 방정식(f)에 의해, 최대 구동력-형성 단락 전류 성분(icq)을 가진 목표 단락 전류(ic_soll)가 결정되며, 조절된 단락 모드(M)에서,
    단락 전류(ic)가 인수 a를 곱한 목표 단락 전류(ic_soll)보다 작은 단락 상태(A)에서는, 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일(Sm)은 단락 상태로 작동되며,
    단락 전류(ic)가 인수 a를 곱한 목표 단락 전류(ic_soll)와 같거나 또는 상기 목표 단락 전류(ic_soll)보다 크며, 그리고, 인수 (2-a)를 곱한 목표 단락 전류(ic_soll)보다 작은 중간 상태(B)에서는, 구동 코일(Sm)들의 적어도 몇몇 구동 코일은 단락 상태와 공전 상태에서 교대로 작동되고,
    단락 전류(ic)가 인수 (2-a)를 곱한 목표 단락 전류(ic_soll)에 상응하거나 또는 상기 목표 단락 전류를 초과하는 공전 상태(C)에서는, 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일(Sm)들은 공전 상태에서 작동되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  5. 제4항에 있어서, 혼합 상태(B)에서, 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일(Sm)들은 각각 단락 간격(tc_ks)에 걸쳐서는 단락 상태로, 그리고, 공전 간격(tc_ll)에 걸쳐서는 공전 상태로, 교대로 작동되며, 단락 간격(tc_ks)의 지속기간과 공전 간격(tc_ll)의 지속기간이 결정되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  6. 제5항에 있어서, 혼합 상태(B)에서, 공전 간격(tc_ll)의 지속기간에 대한 단락 간격(tc_ks)의 지속기간은 에러 편차(e_ic)를 가진 3차 방정식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 인수 a=0.85가 선택되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 사전결정된 방정식은
    Figure pat00010
    로 정의되는데, 여기서, Ψ는 메인 플럭스이고 L은 불포화 인덕턴스(unsaturated inductance)인 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  9. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 이송 유닛(1)과 자기-결합된 구동 코일(Sm)들만이 조절된 단락 모드(M)로 변환되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  10. 제9항에 있어서, 이송 유닛(1)에 자기-결합된 구동 코일(Sm)은 위치 센서에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  11. 제9항에 있어서, 이송 유닛(1)에 자기-결합된 구동 코일(Sm)은 각각의 구동 코일(Sm)에서 유도된 코일 단락 전류(icm)를 이용하여 탐지되는 것을 특징으로 하는 구동 코일(Sm) 조절 방법.
  12. 복수(m) 개의 구동 코일(Sm)과 하나 이상의 이송 유닛(1)을 가진 롱-스테이터 선형 모터(2)에 있어서,
    코일 컨트롤러(R)에 의해 조절되는 LLM 컨트롤 시스템(4)에 의해 구동 코일(Sm)이 활성화되며, 이송 유닛(1)을 x 운동 방향을 따라 이동시키기 위하여 이송 유닛(1)에 결합된 자기장이 x 운동 방향을 따라 이동되고,
    이송 유닛(1)의 제동 과정 동안, 제1 시간 간격에 걸쳐 구동 코일(Sm)들 중 적어도 몇몇 구동 코일(Sm)이 단락되는 단락 컨트롤러(K)가 제공되는 것을 특징으로 하는 롱-스테이터 선형 모터(2).
  13. 제12항에 있어서, 단락 컨트롤러(K)는 코일 컨트롤러(R)의 상류에 연결되며, 제동 과정 동안, 코일 컨트롤러(R)는 구동 코일(Sm)들 중 몇몇 구동 코일(Sm)에 하나 이상의 시간 간격에 걸쳐 단락시키도록 명령을 내리는 것을 특징으로 하는 롱-스테이터 선형 모터(2).
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