JPH05111237A

JPH05111237A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH05111237A
Application number: JP3269921A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kobayashi; 喜幸小林
Original assignee: Atsugi Unisia Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-10-18
Filing date: 1991-10-18
Publication date: 1993-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】リニアモータにおいて、経時変化により永久
磁石の有効磁束範囲が変化したり、無通電時における永
久磁石とコイルとの相対位置が変化してしまった場合に
おいても、良好な制御精度および良好な電力使用効率を
維持し得るようにする。【構成】車両の振動により、有効磁束範囲内にてコイ
ル６_-1が振動すると、コイル６_-1に誘導起電力が発生
し、ダイオード１５または１８を介して抵抗２に電流が
流れる。抵抗２の両端間に発生する電圧は誘導起電力検
出器３_-1にて検出される。これにより、永久磁石の有効
磁束範囲が変化しても、この有効磁束範囲内にコイル６
_-1があるか否かを確実に検出することができ、制御精度
および電力使用効率を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、リニアモータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】固定磁石と、この固定磁石が発生する磁
束の通路を通過可能となった複数の可動コイルとを備え
たリニアモータがある。このリニアモータとしては、例
えば特開昭５４−１１１３３７号公報や特開昭５７−２
０８８５５号公報に示されたようなものがある。

【０００３】そして、上記リニアモータにおいては、こ
のリニアモータによって駆動される対象物の位置を検出
し、検出した位置に応じて、複数の可動コイルのうち通
電すべきコイル、つまり永久磁石の発生磁束が有効であ
る可動コイルと通電方向とを選択し、対象物の動作制御
を行うようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のリニアモータにあっては、上記駆動対象物の位置に
よって通電すべきコイルを選択していたので、経時変化
により永久磁石の有効磁束範囲が変化したり、無通電時
における永久磁石とコイルとの相対位置が変化してしま
った場合には、有効磁束範囲外のコイルに通電してしま
う可能性があり、制御精度および電力使用効率が低下し
てしまうという問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明によれば、永久磁石と、この永
久磁石が発生する磁束の通路を通過可能に配置された複
数の可動コイルとを有するリニアモータにおいて、複数
の可動コイルのそれぞれに対して設けられ、可動コイル
に誘導起電力が発生したことを検出する複数の誘導起電
力検出手段と、複数の誘導起電力検出手段からの検出信
号に基づいて、複数の可動コイルへの通電を制御する通
電制御手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００６】また、請求項２記載の発明によれば、永久
磁石と、この永久磁石が発生する磁束の通路を通過可能
に配置された複数の可動コイルとを有するリニアモータ
において、複数の可動コイルのうち、選択された可動コ
イルの近辺に配置されたホール素子と、上記ホール素子
の出力電圧に基づいて、複数の可動コイルへの通電を制
御する通電制御手段と、を備えたことを特徴としてい
る。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明においては、複数の可動コ
イルのうち永久磁石の有効磁束範囲内にある可動コイル
が振動すると誘導起電力が発生する。発生した誘導起電
力は誘導起電力検出手段により検出され、この検出信号
が通電制御手段に供給される。通電制御手段は、供給さ
れた検出信号に基づいて、どの可動コイルが上記有効磁
束範囲内にあるかを検知することができる。

【０００８】請求項２記載の発明においては、ホール素
子がその近辺に配置された可動コイルが有効磁束範囲内
にあるとき、ホール素子の出力電圧は“Ｈ”レベルとな
る。ホール素子の出力電圧が供給される通電制御手段
は、ホール素子の出力電圧を検知することにより、どの
可動コイルが上記有効磁束範囲内にあるかを検知するこ
とができる。

【０００９】

【実施例】図１は、この発明の一実施例の部分回路図、
図２は上記一実施例の全体制御ブロック図、図３は上記
一実施例のリニアモータの概略構成断面図である。な
お、この一実施例はリニアモータを車両のサスペンショ
ン制御に適用した例である。そして、このリニアモータ
は油圧緩衝器と並列に配置され、車輪から入力された振
動に対し油圧緩衝器の減衰力の立上り遅れを補償するた
めに使用される。

【００１０】まず、図３において、２７および２８は永
久磁石、２６は永久磁石２７のヨーク、２９は永久磁石
２８のヨークである。そして、永久磁石２７とヨーク２
６とは接着され固定されている。また、永久磁石２８と
ヨーク２９とも同様に接着され固定されている。なお、
ヨーク２６および２９は図示していないボルト等により
接続されている。６_-1，６_-2〜６_-10は複数の可動コイ
ルであり、これらコイル６_-1〜６_-10は図示しない複数
のボビンによりロッド３１の外周に巻回されている。そ
して、コイル６_-1〜６_-10はストッパー３０によりロッ
ド３１の外周上に固定されている。

【００１１】図１は、１つのコイル６_-1に対する回路で
あり、コイル６_-2〜６_-10についても、それぞれ図１と
同様な回路が備えられている。さて、図１において、１
_-1は定電流制御回路であり、この定電流制御回路１_-1は
比較器４，トランジスタ８，ダイオード９，電流検出用
抵抗２，電流検出用器７から構成されている。そして、
トランジスタ８のコレクタはバッテリ１０のプラス側に
接続され、エミッタは抵抗２を介して後述するコイル駆
動回路に接続されている。また、ダイオード９のアノー
ドはトランジスタ８のエミッタに接続され、カソードは
トランジスタ８のコレクタに接続されている。電流検出
器７の入力端子は抵抗２の両端に接続され、出力端子は
比較器４の一方の入力端子に接続されている。そして、
比較器４の他方の入力端子は、後述するサスペンション
制御手段２０に接続されている。さらに、比較器４の出
力端子はトランジスタ８のベースに接続されている。

【００１２】３_-1は誘導起電力検出器であり、この誘導
起電力検出器３_-1は抵抗２の両端電圧を検出する。

【００１３】５_-1はコイル駆動回路であり、このコイル
駆動回路５_-1はトランジスタ１１〜１４，ダイオード１
５〜１８から構成されている。そして、トランジスタ１
１のコレクタは抵抗２およびトランジスタ１４のコレク
タに接続されている。また、トランジスタ１１のエミッ
タはコイル６_-1の一方端およびトランジスタ１２のコレ
クタに接続される。トランジスタ１２のエミッタはバッ
テリ１０のマイナス側およびトランジスタ１３のエミッ
タに接続される。そして、トランジスタ１３のコレクタ
はコイル６_-1の他方端およびトランジスタ１４のエミッ
タに接続される。ダイオード１５はトランジスタ１１の
コレクタとエミッタとの間に接続され、ダイオード１６
はトランジスタ１２のコレクタとエミッタとの間に接続
される。また、ダイオード１８はトランジスタ１４のコ
レクタとエミッタとの間に接続され、ダイオード１７は
トランジスタ１３のコレクタとエミッタとの間に接続さ
れる。トランジスタ１１〜１４のベースには、後述する
サスペンション制御手段２０からの通電方向指令信号Ｓ
₁〜Ｓ₄が供給される。そして、コイル６_-1に図の左から
右に電流を流す場合には、指令信号Ｓ₁およびＳ₃が
“Ｈ”レベルとなり、トランジスタ１１および１３がオ
ンとなる。また、コイル６_-1に図の右から左に電流を流
す場合には、指令信号Ｓ₂およびＳ₄が“Ｈ”レベルとな
り、トランジスタ１２および１４がオンとなる。

【００１４】コイル６_-1に流れる電流値は定電流制御回
路１_-1によって制御される。つまり、指令信号Ｓｃが比
較器４に供給されると、電流検出器７からの出力信号と
指令信号Ｓｃとを比較する。そして、電流検出器７から
の出力信号が指令信号Ｓｃと等しくなるように、トラン
ジスタ８のオン・オフを制御する。上述した定電流制御
回路１_-1，誘導起電力検出器３_-1，コイル駆動回路５_-1
に対応する定電流制御回路１_-2〜１_-10，誘導起電力検
出器３_-2〜３_-10，コイル駆動回路５_-2〜５_-10がコイル
６_-2〜６_-10のそれぞれに設けられている。

【００１５】次に、図２において、２５はコントロー
ラ、２２は荷重センサやＧセンサ等のセンサである。そ
して、このセンサ２２からの出力信号はインターフェー
ス回路２３を介してサスペンション制御手段２０に供給
される。すると、マイコン１９（通電制御手段）内のサ
スペンション制御手段２０はセンサ２２から供給された
信号に基づいて、通電方向指令信号Ｓ₁〜Ｓ₄をコイル駆
動回路５_-1〜５_-10のうちの選択されたコイル駆動回路
に供給する。また、同時に、サスペンション制御手段２
０は上記選択されたコイル駆動回路に対応する定電流制
御回路に電流値指令信号Ｓｃを供給する。

【００１６】２１は、有効磁石磁束内コイル検出手段で
あり、この検出手段２１は、誘導起電力検出器３_-1〜３
_-10からの検出信号が供給されている。そして、検出手
段２１は誘導起電力検出器３_-1〜３_-10からの検出信号
に基づいてコイル６_-1〜６_-10のうちのどのコイルに誘
導起電力が発生しているかを判断し、それを示す信号を
サスペンション制御手段２０に供給する。なお、２４は
電圧調整用のレギュレータである。

【００１７】さて、上記構成において、車両の振動がリ
ニアモータに伝幡し、コイル６_-1〜６_-10と永久磁石２
７，２８とが相対的に振動すると、有効磁石磁束範囲Ｅ
Ａ１およびＥＡ２内にあるコイルにはフレミングの右手
の法則に従って、誘導起電力が発生する。すると、例え
ば図１のコイル６_-1の左から右に電流が流れるように誘
導起電力が発生し、電流は矢印で示すように抵抗２に流
れる。したがって、抵抗２の両端間電圧を誘導起電力検
出器３_-1で検出するようにしておけば、無通電状態であ
るコイルのうち、どのコイルが有効磁石磁束範囲ＥＡ１
およびＥＡ２内にあるかを検出することができる。そし
て、有効磁石磁束範囲ＥＡ１およびＥＡ２内に入ったコ
イルがどのコイルであるかを示す信号が有効磁石磁束内
コイル検出手段２１からサスペンション制御手段２０に
供給される。続いて、サスペンション制御手段２０から
の通電方向指令信号Ｓ₁〜Ｓ₄，電流値指令信号Ｓｃに従
って、定電流制御回路１_-1〜１_-10，コイル駆動回路５
_-1〜５_-10によりコイルアセンブリ（ロッド３１，スト
ッパ３０，コイル６_-1〜６_-10）の移動制御が行われ
る。

【００１８】上述のように、この発明の一実施例によれ
ば、どのコイルが有効磁石磁束範囲に入ったかを、コイ
ルに発生する誘導起電力により検出するように構成した
ので、経時変化により永久磁石の有効磁束範囲が変化し
たり、無通電時における永久磁石とコイルとの相対位置
が変化しても、どのコイルが有効磁石磁束範囲に入って
いるかを検出することができ、リニアモータの制御精度
および電力使用効率を向上することができる。

【００１９】さて、上記実施例において、コイル６_-1〜
６_-10が有効磁石磁束範囲に入った場合のみならず通電
状態であったコイルへの通電を停止した場合にも、誘導
起電力が発生する。

【００２０】つまり、図４に示すように時点ｔ₀にてコ
イル６_-1に通電を開始した場合、抵抗２の両端には電圧
Ｖ_Rが発生する。

【００２１】次に、図５に示すように時点ｔ₁にてコイ
ル６_-1への通電を停止すると、図５の（Ａ）に示すよう
に、期間Ｔ_OFFだけ誘導起電力により抵抗２の両端には
逆電圧が発生する。この逆電圧のうちしきい値Ｖ_Tを越
える期間においては、図５の（Ｂ）に示すように、誘導
起電力検出器３_-1の出力レベルが“Ｈ”レベルとなる。

【００２２】また、図６に示すように、時点ｔ₂におい
て、無通電状態であったコイルが有効磁石磁束範囲内に
入ったとすると、図６の（Ａ）に示すように、逆電圧が
発生し、しきい値Ｖ_Tを越えた時点ｔ₃において、図６の
（Ｂ）に示すように誘導起電力検出器３_-1の出力レベル
が“Ｈ”レベルとなる。

【００２３】このように、コイルへの通電を停止した場
合においても、誘導起電力検出器３_-1の出力レベルは
“Ｈ”となってしまうので、制御精度を更に向上するた
めには、誘導起電力が通電停止した場合のものか、有効
磁石磁束範囲内に入った場合のものかの判断を行う必要
がある。

【００２４】図７は、有効磁石磁束内コイル検出手段２
１により、上記２つの場合を判断するようにした，この
発明の他の実施例の動作フローチャートである。

【００２５】図７のステップ１００において、有効磁石
磁束内コイル検出手段２１は誘導起電力検出器３_-1〜３
_-10の出力を読み込む。次にステップ１０１において、
検出器３_-1〜３_-10のうちの出力レベルが“Ｈ”の検出
器に対応するコイルのうち、前回通電を停止させたコイ
ルがあるか否かを判断し、“ＮＯ”であればステップ１
０３に進む。また、ステップ１０１において、判断が
“ＹＥＳ”であればステップ１０２に進む。ステップ１
０２において、前回通電を停止してから時間Ｔ_OFFだけ
経過したか否かを判断し、“ＮＯ”であれば、ステップ
１０４に進む。このステップ１０４の処理によりコイル
への通電停止による誘導起電力の検出が除外される。ス
テップ１０２において、判断が“ＹＥＳ”であればステ
ップ１０３に進み、有効磁石磁束内にあるコイル、つま
り通電すべきコイルの設定を前回のものと変更する。そ
して、処理はステップ１０４に進む。

【００２６】ステップ１０４において、サスペンション
制御手段２０はインターフェース回路２３を介して、供
給されるセンサ２２からの信号に基づいて、コイルへの
通電電流値及び通電方向を決定する。次に、ステップ１
０５において、サスペンション制御手段２０は電流値指
令信号Ｓｃおよび通電方向指令信号Ｓ₁〜Ｓ₄を、有効磁
石磁束内コイル検出手段２１より設定されたコイルに対
応する定電流制御回路およびコイル駆動回路に供給す
る。

【００２７】なお、図７のフローチャートにおいて、ス
テップ１００〜１０３は有効磁石磁束内コイル検出手段
２１により処理され、ステップ１０４および１０５はサ
スペンション制御手段２０により処理される。

【００２８】なお、上述した他の実施例において、上記
検出手段２１および制御手段２０の動作を除く、他の構
成について先に説明した一実施例と同様である。そし
て、上述した他の実施例によればコイルへの通電の停止
による誘導起電力の検出が除外され、コイルが有効磁束
範囲内に入ったことによる誘導起電力のみ検出し得るよ
うになっているので、リニアモータの制御精度および電
力使用効率をさらに向上することができる。

【００２９】図８は、この説明のさらに他の実施例にお
ける有効磁石磁束検出回路のブロック図、図９は上記さ
らに他の実施例のリニアモータの概略構成断面図、図１
０は上記さらに他の実施例の全体制御ブロック図であ
る。

【００３０】図９において、３７_-1，３７_-2，３７_-3，
３７_-8，３７_-9，３７_-10はホールＩＣであり、ホール
ＩＣ３７_-1はコイル６_-1とロッド３１との間に配置され
る。また、ホールＩＣ３７_-2は、コイル６_-2とロッド３
１との間に、ホールＩＣ３７_-3はコイル６_-3とロッド３
１との間に、ホールＩＣ３７_-8はコイル６_-8とロッド３
１との間に、ホールＩＣ３７_-9はコイル６_-9とロッド３
１との間に、ホールＩＣ３７_-10はコイル６_-10とロッド
３１との間にそれぞれ配置される。

【００３１】図８において、３２_-1はホールＩＣ３７_-1
の有効磁石磁束検出回路であり、ホールＩＣ３７_-2，３
７_-3，３７_-8，３７_-9，３７_-10のそれぞれに上記検出
回路３２_-1と同様な有効磁石磁束検出回路３２_-2〜３２
_-6がある。

【００３２】さて、３３はホールＩＣ用電源回路であ
り、この電源回路３３から、ホールＩＣ３７_-1の入力端
子に電流が供給される。３４は差動増幅演算器であり、
この差動増幅演算器３４の差動入力端子にホールＩＣ３
７_-1の出力端子が接続され、この出力端子間の電位差が
差動増幅演算器３４によって増幅される。３５は基準電
圧発生器であり、この基準電圧発生器３５は、ホールＩ
Ｃ３７_-1が有効磁石磁束内にあるときに差動増幅演算器
３４から発生される最小電圧を出力する。３６は比較演
算器であり、この比較演算器３６の入力端には、差動増
幅演算器３４および基準電圧発生器３５からの出力電圧
が供給される。そして、この比較演算器３６は、差動増
幅演算器３４からの出力電圧が基準電圧発生器３５から
の出力電圧より以上となった場合に、“Ｈ”レベルとな
る信号を出力する。

【００３３】次に図１０において、有効磁石磁束検出回
路３２_-1〜３２_-6からの出力信号はインターフェース回
路４２_-1〜４２_-6を介してマイコン３９（通電制御手
段）の通電パターン検出手段４０に供給される。この通
電パターン検出手段４０は、有効磁石磁束検出回路３２
_-1〜３２_-6からの出力信号に基づいて、後述する通電パ
ターンを検出する。そして、通電パターン検出手段４０
は、検出した通電パターンを示す信号をサスペンション
制御手段４１に供給する。サスペンション制御手段４１
は、インターフェース回路２３を介してセンサ２２から
供給される信号および通電パターン検出手段４０から供
給される信号に基づいて、コイル駆動回路５_-1〜５_-10
に通電方向指令信号Ｓ₁〜Ｓ₄を供給する。なお、図１０
は省略されているが図１に示した定電流制御回路もコン
トローラ３８に設置されている。

【００３４】図１１は、コイル６_-1〜６_-10の通電パタ
ーンＡ〜Ｇを示す表であり、○は順方向通電、△は逆方
向通電、×は非通電を示す。ただし、順方向通電とは図
９において、コイル６_-2〜６_-5の状態（図の上方側のコ
イルに紙面表から裏側に電流が流れている）であり、逆
方向通電とは図９において、コイル６_-6〜６_-9の状態
（図の上方側のコイルに紙面裏から表側に電流が流れて
いる）である。また、ストロークについては、図９の中
心線Ｌ₀がコイル６_-5と６_-6との間にあるときが０ｍ
ｍ、コイルアセンブリが右側に移動するとプラスストロ
ーク、左側に移動するとマイナスストロークとなる。

【００３５】図１２は、上記通電パターンＡ〜Ｇとホー
ルＩＣ３７_-1〜３７_-10に対応する有効磁石磁束検出回
路３２_-1〜３２_-6の出力レベルとを示す表である。ただ
し、上記出力レベルが“Ｈ”の場合を“Ｉ”，“Ｌ”の
場合を“Ｏ”と示してある。この図１２に示すように、
６つのホールＩＣ３７_-1〜３７_-10によって通電パター
ンＡ〜Ｇ全て表わせる。したがって、通電パターン検出
手段４０は有効磁石磁束検出回路３２_-1〜３２_-6からの
出力信号によって、通電パターンがＡ〜Ｇのうちのどれ
であるかを判断することができる。そして、その判断し
た通電パターンを示す信号をサスペンション制御手段４
１に供給する。サスペンション制御手段４１は供給され
た信号が示す通電パターンに従って、コイル駆動回路５
_-1〜５_-10への通電方向指令信号Ｓ₁〜Ｓ₄を出力すれ
ば、有効磁石磁束範囲内にあるコイルにのみ通電を行う
ことができる。

【００３６】上述のように、この発明のさらに他の実施
例によれば、どのコイルが有効磁石磁束範囲に入ったか
を、最小数のホールＩＣで検出し、各コイルへの通電を
切り換えるように構成したので、経時変化により永久磁
石の有効磁束範囲が変化したり、無通電時における永久
磁石とコイルとの相対位置が変化しても、どのコイルが
有効磁石磁束範囲に入っているかを確実に検出すること
ができ、リニアモータの制御精度および電力使用効率を
向上することができる。

【００３７】なお、上述した各実施例はサスペンション
制御に適用した場合の例であるが、この発明は他の制御
用のリニアモータにも適用することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば永久磁石と、この永久磁石が発生する磁束の通路を
通過可能に配置された複数の可動コイルとを有するリニ
アモータにおいて、複数の可動コイルのそれぞれに対し
て設けられ、可動コイルに誘導起電力が発生したことを
検出する複数の誘導起電力検出手段と、複数の誘導起電
力検出手段からの検出信号に基づいて、複数の可動コイ
ルの通電を制御する通電制御手段とを備えるように構成
したので経時変化により永久磁石の有効磁束範囲が変化
したり、無通電時における永久磁石とコイルとの相対位
置が変化しても、どのコイルが有効磁石磁束範囲に入っ
ているかを検出することができ、リニアモータの制御精
度および電力使用効率を向上することができる。

【００３９】また、請求項２記載の発明によれば、永久
磁石と、この永久磁石が発生する磁束の通路を通過可能
に配置された複数の可動コイルとを有するリニアモータ
において、複数の可動コイルのうち、選択された可動コ
イルの近辺に配置されたホール素子と、上記ホール素子
の出力電圧に基づいて、複数の可動コイルへの通電を制
御する通電制御手段とを備えるように構成したので、請
求項１記載の発明と同様に、経時変化により永久磁石の
有効磁束範囲が変化したり、無通電時における永久磁石
とコイルとの相対位置が変化しても、どのコイルが有効
磁石磁束範囲に入っているかを検出することができ、リ
ニアモータの制御精度および電力使用効率を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の部分回路図。

【図２】この発明の一実施例の全体制御ブロック図。

【図３】この発明の一実施例のリニアモータの概略構成
断面図。

【図４】電流検出用抵抗の両端間電圧の波形図。

【図５】通電オフ時の電流検出用抵抗の両端間電圧波形
図。

【図６】コイルが有効磁石磁束範囲内に入った場合の抵
抗両端間電圧波形図。

【図７】この発明の他の実施例の動作フローチャート。

【図８】この発明のさらに他の実施例における有効磁石
磁束検出回路のブロック図。

【図９】上記さらに他の実施例のリニアモータの概略構
成断面図。

【図１０】上記さらに他の実施例の全体制御ブロック
図。

【図１１】コイルへの通電パターンを示す図。

【図１２】通電パターンと有効磁石磁束検出回路の出力
レベルとを示す図。

【符号の説明】

３_-1…誘導起電力検出器、６_-1〜６_-10…可動コイル、
１９，３９…マイコン、２７，２８…永久磁石、３２_-1
〜３２_-6…有効磁石磁束検出回路、３７_-1，３７_-2，３
７_-3，３７_-8，３７_-9，３７_-10…ホールＩＣ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】永久磁石と、この永久磁石が発生する磁
束の通路を通過可能に配置された複数の可動コイルとを
有するリニアモータにおいて、複数の可動コイルのそれぞれに対して設けられ、可動コ
イルに誘導起電力が発生したことを検出する複数の誘導
起電力検出手段と、複数の誘導起電力検出手段からの検出信号に基づいて、
複数の可動コイルへの通電を制御する通電制御手段と、を備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】永久磁石と、この永久磁石が発生する磁
束の通路を通過可能に配置された複数の可動コイルとを
有するリニアモータにおいて、複数の可動コイルのうち、選択された可動コイルの近辺
に配置されたホール素子と、上記ホール素子の出力電圧に基づいて、複数の可動コイ
ルへの通電を制御する通電制御手段と、を備えたことを特徴とするリニアモータ。