JPS6366153B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 固定配置の磁路形成装置と、磁界の作用領域
内に位置させられる可動部と、界磁巻線と、複数
のセクシヨン導体を有する電機子巻線と、この電
機子巻線に接続される整流子とをそれぞれ有し、
互いに電気的に接続された少なくとも２台の直流
電動機を備え、等間隔の軌道に沿つて動く機械的
に独立している複数の機械的アセンブリを同期し
て移動させるための電気的駆動装置であつて、 前記各磁路形成装置は移動方向に沿つて２列に
配置された磁極形成突起を有するヨーク装置２
２，２３として構成され、一方の列の磁極形成突
起は他方の列の磁極形成突起に対して移動方向に
所定値だけずらされており、各直流電動機の可動
部１，２は界磁巻線３，４および電機子巻線５を
保持する可動モジユールとして構成され、前記電
機子巻線５の各セクシヨンは直流電動機相互間で
電気的に接続され、一方の直流電動機の側に終端
している電機子巻線のセクシヨン導体は前記可動
モジユールと対応する磁路形成装置の磁極形成突
起との相対的な位置の関数としてそれらのセクシ
ヨンを強制的に転流させるための整流子２５，４
２に接続されていることを特徴とする、機械的に
独立している機械的アセンブリを同期して移動さ
せるための電気的駆動装置。

２ 請求の範囲第１項に記載の電気的駆動装置で
あつて、各直流電動機は可動モジユールに機械的
に連結される付加可動モジユール３６，３７を備
え、全ての付加可動モジユール３６，３７の電機
子巻線５のコイルは付加整流子に接続されて、同
期下で界磁磁束および電機子反作用の軸線および
方向を一致させることを特徴とする電気的駆動装
置。

３ 請求の範囲第２項に記載の電気的駆動装置で
あつて、一方の直流電動機の主可動モジユールは
主整流子に、また別の付加可動モジユール３７は
付加整流子にそれぞれ接続され、直流電動機相互
間の交差整流を行うことを特徴とする電気的駆動
装置。

技術分野 本発明は電気的駆動装置に関するものであり、
特に等間隔の軌道に沿つて動く機械的に独立して
いる複数の機械的アセンブリを同期して移動させ
るための電気的駆動装置に関するものである。以
後、「機械的に独立している機械的アセンブリ」
という用語は機械の動く部品、その不十分な剛性
のために無視できる機械的な連結部も意味するも
のとする。

背景技術 上記のような種類の電気的駆動装置に対する大
きな要求は、等間隔の軌道に沿つて動く支持部材
の移動の同期を維持することにある。この要求に
合致する数多くの試みが知られている。

したがつて、機械的に独立してる軸を同期して
回転させるための電気的駆動装置がこの分野で知
られている（M.G.Chilikin et al.「Teoriya
avtomatizirovannogo elektroprivoda」−「自動
化された電気的駆動装置の論理（Theory of
automated electric drive）」、Moscow、
「Energiya」、1979、pp.538−557）。上記の電気
的駆動装置においては、各軸は独立している同期
電動機または非同期電動機に機械的に結合され
る。それらの電動機の巻線は互いに電気的に接続
される。

一方の軸が遅れた場合には（そのため支持部材
が角偏向する）、対応する電動機が付加トルクを
発生して位置のずれを無くし、したがつて支持部
材の角偏向をある程度まで阻止する。

上記の電気的駆動装置のうちで最も典型的なも
のは、等間隔で配置されて電気的に接続される２
台の直流電動機を含む電気的駆動装置である
（V.P.Andreev、Yu.A.Sabinin.「Osnovy
elektroprivoda」−「電気的駆動装置の基礎
（Fundamentals of electric drives）」、Moscow
−Leningrad、Gosenergoizdat、1963、pp.674−
675）。それらの各電動機は固定配置の磁路形成装
置と、磁界中に配置される可動部と、界磁巻線
と、セクシヨン化された電機子巻線と、ブラシを
有し、電機子巻線のセクシヨン間を転流させる整
流子とを含んでいる。

回転を同期させるために、両直流電動機には別
のスリツプリングが設けられる。それらのスリツ
プリングには電機子巻線の３つの対称点が接続さ
れる。それらの対称点は電気角120度だけ互いに
ずれている。それらの電動機のスリツプリングは
互いに電気的に接続される。スリツプリングの観
点からは、前記電気機械は並行運転の２台の発電
機のように動作する。ずれが生じた場合には、循
環電流が電機子巻線を流れ始め、そのために機械
を同期回転モードに保つ同期トルクが発生する。
しかし、電機子の回転速度が低下するにつれてそ
れらのトルクは減少する。電機子巻線中に誘起さ
れる起電力が事実上零に等しい電機子の回転速度
が低く、同期トルクも事実上なくなる、そのため
例えば熱切断機械の長いガントリーを動かすため
のそのような電気的駆動装置を使用するような場
合は、極めて不便となる。熱切断機械において
は、１分間に数十ミリメートル台というような抵
速度においては、主処理運転モードが行われる。

発明の開示 本発明は、電動機の設計思想の違いのために、
処理機械の機械的に独立しているアセンブリ間の
同期を確保し、したがつて移動中におけるそれら
のアセンブリの角偏向をなくす、等間隔の軌道に
沿つて動く機械的に独立している複数の機械的ア
センブリを同期して移動させるための電気的駆動
装置を提供することを目的とするものである。

この目的は、固定装置の磁路形成装置と、磁界
の作用領域内に位置させられる可動部と、界磁巻
線と、複数のセクシヨン導体を有する電機子巻線
と、この電機子巻線に接続される整流子とをそれ
ぞれ有し、互いに電気的に接続された少なくとも
２台の直流電動機を備え、等間隔の軌道に沿つて
動く機械的に独立している複数の機械的アセンブ
リを同期して移動させるための電気的駆動装置で
あつて、各磁路形成装置は移動方向に沿つて２列
に配置された磁極形成突起を有するヨーク装置と
して構成され、一方の列の磁極形成突起は他方の
列の磁極形成突起に対して移動方向に所定値だけ
ずらされており、各直流電動機の可動部は界磁巻
線および電機子巻線を保持する可動モジユールと
して構成され、電機子巻線の各セクシヨンは直流
電動機相互間で電気的に接続され、一方の直流電
動機の側に終端している電機子巻線のセクシヨン
導体は前記可動モジユールと対応する磁路形成装
置の磁極形成突起との相対的な位置の関数として
それらのセクシヨンを強制的に転流させるための
整流子に接続されていることを特徴とする、機械
的に独立している機械的アセンブリを同期して移
動させるための電気的駆動装置によつて達成され
る。

本発明の電気的駆動装置に提案されている直流
電動機を用いることにより、電気的駆動装置の製
作中に、機械の機械的に独立しているアセンブリ
の動きの同期度を設定することができる。動きの
所定の同期度は、位置センサにより発生される信
号に応じて、または一方の電動機のモジユール上
に配置されている電気機械的整流子の場所とに応
じて、別の電動機の可動モジユール上に配置され
ている電動機の有効導体の部分を流れる電流を強
制的に転流させることにより実際に行われる。
「可動モジユール」という用語は、強磁性体から
作られ、界磁巻線が巻装され、電機子巻線の有効
導体が挿入されるスロツトが設けられるボデーを
以後意味するものとする。このボデーの形は、電
磁力の作用の下に強磁性体片の磁極形成突起に沿
う所定の軌道上をボデーを動かすように構成され
るとともに、その上に駆動される機械的アセンブ
リを固定するように構成される。

同期作用を強めるためには、各直流流電動機
が、主可動モジユールに類似してそれに機械的に
連結される別の可動モジユールを備えるように電
気的駆動装置を構成し、全ての別の可動モジユー
ルの電機子巻線の導体を、同期下で、界磁磁束の
軸線と方向を電機子反作用に一致させる別の整流
子に接続するのがよい。

本発明のこの実施例に従つて、主可動モジユー
ルは駆動および同期化のための力を発生し、別の
モジユールは同期下では力を発生しないように転
流される。ずれが生ずると同期化電磁力が直接発
生される。これは、別のモジユールに共通の電機
子巻線のセクシヨンのそのような転流のために行
われる。

機械的に独立している２つの機械的アセンブリ
のいずれか一方の移動に対する機械的な抵抗を変
えることが可能である条件の下で同期作用を強め
るためには、一方の電動機の主可動モジユールと
別の電動機の付加可動モジユールを、主整流子と
付加整流子にそれぞれ接続して電動機を交差整流
させるのがよい。

【図面の簡単な説明】

添附図面を参照して、本発明の諸実施例の詳細
な説明に関して本発明を更に説明する。

第１図は等間隔の軌道に沿つて動く機械的に独
立している複数の機械的アセンブリを同期して移
動させるための本発明の電気的駆動装置の概念
図、 第２図は本発明の電気的駆動装置の磁路形成装
置および可動モジユールの相互関係を示す部分斜
視図、 第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ図は、それぞれ第
１図および第２図の電気的駆動装置における磁路
形成装置の正面図、平面図、側面図、 第３図は本発明の電機子巻線の結線図、 第４図は本発明の別の実施例の概念図、 第５図は本発明の電気的駆動装置の更に別の実
施例の概念図である。

本発明を実施するための最適モード 第１図を参照して本発明の一実施例による電気
的駆動装置について説明する。第１図の左右両側
に配置される２組の直流電動機の可動部として可
動ヨーク１，２を含む可動モジユールが設けられ
ている。この可動モジユールは、界磁巻線３，４
および電機子巻線５，５を備えている。第３図に
は、電機子巻線５を構成するコイル導体の一部と
して、可動ヨーク１側の可動モジユールに関して
コイルの導体６，７，８，９，１０，１１，１
２，１３が示され、可動ヨーク２側の可動モジユ
ールに関してコイルの導体１４，１５，１６，１
７，１８，１９，２０，２１が示されている。各
直流電動機は固定部として固定ヨーク２２，２３
を含む磁路形成装置が設けられている。各磁路形
成装置は可動モジユールと協働して閉じた磁路を
形成するために設けられているものである。磁路
形成装置、例えば左側の磁路形成装置は、第２Ａ
図、第２Ｂ図および第２Ｃ図に詳細に示されてい
るように、上下２列に、互いに1/2ピツチ（τ）
ずつ移動方向にずらして位置する磁極形成突起５
１，５２が可動モジユールに対向して配置されて
いる。これにに対応して可動モジユールは、磁極
形成突起５１，５２のピツチ（2τ）に相当する幅
寸法の一対の磁極５４，５４をそれぞれ磁極形成
突起５１ないし５２に対応する高さ方向位置に備
えている。両磁極５４，５４は界磁巻線３，３に
より互いに逆極性に付勢される。電機子巻線５の
セクシヨンは可動モジユールの幅方向に一様に分
布して設けられ、両直流電動機の電機子巻線５，
５のコイル導体がケーブル２４を介して電気的に
接続される。

第３図は両方の可動モジユールの電機子巻線５
のコイル結線を示すものである。この結線図は直
流リニヤモータの周知の単層巻電機子巻線の原理
に従つたコイルの接続を示している。この場合、
可動ヨーク１側の電機子巻線の一部は非交差巻線
の一部として構成され、可動ヨーク２側の電機子
巻線の一部は交差巻線される。特殊な２層電機子
巻線も同様に利用できる（たとえばソ連邦発明者
証第480155号参照）。

たとえば、直線状またはドラム状の電気機械的
な整流子の利用においては、電機子巻線５は可動
モジユールに次のようにして設けられる。導体
６，７，８，９，１０，１１，１２，１３により
形成されている可動ヨーク１側の可動モジユール
の電機子巻線のセクシヨンはそれぞれ整流子片２
６，２７，２８，２９，３０に直接接続される。
導体１４，１５，１６，１７，１８，１９，２
０，２１により形成される可動ヨーク２側の可動
モジユールの電機子巻線のセクシヨンはコネクタ
アセンブリ３１およびケーブル２４を介して整流
子片２６，３０，３２，３３，３４に接続され
る。電源電圧は整流子片上を摺動するブラシ３５
を通じて電機子巻線５に与えられる。

本発明の駆動装置を利用することにより、電気
機械的な整流子２５が固定されているその機械的
アセンブリに機械的な抵抗力を効果的に加え、あ
るいは、その機械的アセンブリから機械的な抵抗
力を効果的に除去することができる。これは可動
ヨーク２側のモジユールの電機子巻線５のセクシ
ヨンの転流速度が、負荷パルスをとるモジユール
により決定される事実によりひき起こされる。そ
れらのパルスが可動ヨーク２側の可動モジユール
に作用を及ぼし始めると、このモジユール上の電
機子巻線のセクシヨンから可動ヨーク１側の可動
モジユールの電機子巻線５のセクシヨンへの反転
は、負荷パルスを行なわない可動ヨーク１側の可
動モジユールの整流子の固定のために前のケース
より少ない。

ここで、固定配置の磁路形成装置と可動モジユ
ールとの間の相対位置として次の３つの位置、
、を想定する。

位置：電機子巻線５のある１つのコイルセクシ
ヨンが上部磁極形成突起５１を完全にカバー
（両者の移動方向中心が一致）している。この
場合、コイルセクシヨンは例えば＋方向におけ
る界磁磁束＋φ_Oと最大の鎖交数を有する。

位置：上記コイルセクシヨンが上部磁極形成突
起５１と下部磁極形成突起５２とのちようど中
間位置にある。この場合、コイルセクシヨンの
磁束鎖交数は上下両磁極形成突起５１，５２を
通る逆向きの磁束＋φ_Oと−φ_Oとが相殺するの
で、ゼロである。

位置：上記コイルセクシヨンが下部磁極形成突
起５２を完全にカバー（両者の移動方向中心が
一致）している。この場合、−方向における界
磁磁束−φ_Oと最大の鎖交数を有する。

このようにして、特定のコイルセクシヨンから
見た磁束鎖交数を＋φ_Oと−φ_Oとの間で連続的に
変化させ、周知の直流電動機として機能させるこ
とができる。

以上述べた第１〜３図の電気的駆動装置は次の
ように動作する。

界磁磁束３，４に、両磁極５４，５４が異なる
極性となるような向きの界磁電流を流すと、主磁
束φ_Oが発生される。この主磁束φ_Oは左側の可動
モジユールについて言えば、第２Ａ図、第２Ｂ図
および第２Ｃ図から良く分かるように、下側（上
側）の磁極５４からエアギヤツプ、下側（上側）
の磁極形成突起５２（５１）、固定ヨーク２２、
上側（下側）の磁極形成突起５１（５２）、エア
ギヤツプ、上側（下側）の磁極５４および可動ヨ
ーク１を通して完結される閉じた磁路を通流す
る。さらに電機子電流がコイルの導体６，７，
８，９，１０，１１，１２，１３および導体１
４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１
を第１図に示す向きに流れると、両側の可動モジ
ユールに矢印で示す電磁力Ｆが発生してそれらの
可動モジユールを希望の方向に移動させる。電気
機械的な整流子２２（第３図）またはそれに対応
する半導体整流子が、電機子巻線の有効導体を１
つの並列分岐から別の並列分岐へと切換えて、両
直流電動機の電磁力が変化しないようにする。そ
のような動作を行う際には、両方の可動モジユー
ルのコイル導体によつて並列分岐が交互に形成さ
れ、そのために、両電機子巻線５，５間に流れる
横流の作用により両モジユールは同期して動く。

電磁力Ｆは同時に同期化力でもある。方向反転
と速度調整は直流電動機において周知の方法によ
り行われる。

整流子２５を固定している左側の可動モジユー
ルが減速したり加速したりする場合には、右側の
可動モジユールのセクシヨンの強制的な転流がそ
れぞれ変化する。したがつて、その可動モジユー
ルと磁路形成装置とのある相互位置が転流のある
順序に対応し、その逆もまた真であるから、右側
の可動モジユールは左側の可動モジユールに同期
させられる。

付加同期の効果は第４図に示されている電気的
駆動装置によつて一層向上させることができる。
この実施例においては、可動ヨーク１側の可動モ
ジユールは対応する連結要素３８によりモジユー
ル３６に機械的に固定され、可動ヨーク２側の可
動モジユールは対応する連結要素３９によりモジ
ユール３７に機械的に固定される。それらの可動
モジユールの電機子巻線４０，４１は電気機械的
な整流子（図示せず）に接続される。

第４図に示されている本発明の電気的駆動装置
に従つて、電機子巻線４０，４１が半導体整流子
または電気機械的整流子により転流されて電機子
の磁束と界磁磁束と軸線と方向が一致するように
される。すなわち、ずれがない場合には可動モジ
ユール３６，３７の電機子巻線は電機子の純粋に
長手方向の磁化反作用を生ずる。電気機械の理論
から分かるように、この場合に直流機の電機子を
この位置から動かそうとするどのような擾乱作用
によつても、その擾乱作用が除かれた後で電機子
をスタート位置へ戻す電磁力が現われる。すなわ
ち、界磁磁束の軸線と電機子反作用の軸線が直角
であるそのような転流を有する両側の可動モジユ
ールにより発生される主同期作用を補う。

このようにして、第４図に示されている本発明
の電気的駆動装置の構成は変位、たとえば機械の
長いガントリーの支持部材を正確に同期させる可
能性を具体化するものである。

同期作用は、第５図に示されている更に他の実
施例による電気的駆動装置により、更に強められ
る。この実施例においては、電気機械的な整流子
２５，４２が可動ヨーク１の可動モジユールおよ
びモジユール３７にそれぞれ、すなわち、交差状
に固定される点が、第４図に示すものと異なつて
いる。

第５図に示す本発明の実施例においては、機械
的な抵抗力中に振動が現れる場所とは無関係に同
期作用が明らかになる。その理由は、たとえば左
側の電動機により負荷パルスがかかると、右側の
電動機の可動モジユールが整流子２５により強制
的に転流させられ、同様なパルスが右側の電動機
にかかると可動モジユール３６が整流子４２によ
り強制的に転流させられるからである。

工業的な応用性 本発明は、たとえばアーク溶接、熱切断を行う
ために設計されている広いスパンの機械のスパン
端部の等間隔軌道に沿つて少なくとも２台の可動
支持部材、または荷重吊上げ装置の支持部材を同
期移動させるための電気的駆動装置として用いる
ことができる。かなり興味のあることは長いコン
テナ・ターミナルの荷役機器およびある設計上の
考慮のために機械的な連結が実際上ないその他の
機構に本発明を用いることである。