特許 6970194 リニア電気機械およびリニア電気機械を制御するためのパワーエレクトロニクスコンバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6970194

(24)【登録日】2021年11月1日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】リニア電気機械およびリニア電気機械を制御するためのパワーエレクトロニクスコンバータ

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/064 20160101AFI20211111BHJP

   H02K 41/02 20060101ALI20211111BHJP

   H02K 41/03 20060101ALI20211111BHJP

   B66B 9/02 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H02P25/064

   H02K41/02 C

   H02K41/03 A

   B66B9/02 Z

【請求項の数】13

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-521121(P2019-521121)

(86)(22)【出願日】2017年10月25日

(65)【公表番号】特表2019-534667(P2019-534667A)

(43)【公表日】2019年11月28日

(86)【国際出願番号】EP2017077230

(87)【国際公開番号】WO2018077916

(87)【国際公開日】20180503

【審査請求日】2020年9月1日

(31)【優先権主張番号】16196217.0

(32)【優先日】2016年10月28日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】518102517

【氏名又は名称】ダンフォス・エディトロン・オーワイ

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】ラウマ，キンモ

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２９６８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１１０９４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 韓国登録特許第１０−０４２６６１６（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特表２００２−５０４８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２６２０９５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２５／０６４

Ｈ０２Ｋ ４１／０２

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

Ｂ６６Ｂ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対して直線的に移動可能である一次側部分（１０１、２０１）および二次側部分（１０２、２０２）を含むリニア電気機械を制御するためのパワーエレクトロニクスコンバータ（１６０）であって、前記一次側部分は、空隙面をそれぞれ有する一次側セクション（１０３、１０４）を含み、前記二次側部分は、前記一次側セクションのそれぞれの１つの前記空隙面に面する空隙面をそれぞれ有する二次側セクション（１０５、１０６、２０５、２０６、２１５、２１６）を含み、各一次側セクションは、前記一次側部分を前記二次側部分に対して縦方向に移動させる傾向がある縦方向の磁気推力と、前記一次側セクションを前記二次側セクションのそれぞれの１つに向かって引く横方向の磁気力とを発生させるための力発生巻線（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）を含み、前記一次側セクションに作用する前記横方向の磁気力が互いに打ち消すように制御可能であるように、前記一次側セクションは、互いに機械的に接続され、かつ前記二次側セクションは、互いに機械的に接続され、および前記一次側部分は、前記一次側部分の縦方向と前記二次側部分の縦方向との間の角度ずれを制御するように、１つまたは複数の横方向の磁気的な傾斜制御力を発生させるための１つまたは複数の傾斜制御巻線（Ｔ１、Ｔ１１、Ｔ１２）を少なくとも前記一次側部分の第１の端部領域に含み、前記パワーエレクトロニクスコンバータは、
− 前記リニア電気機械の前記力発生巻線に力発生電流を供給するための第１の電流供給セクション（１１４）と、
− 前記リニア電気機械によって発生される縦方向の磁気推力に関連する制御情報に従って前記力発生電流を制御するための第１のコントローラセクション（１１６）と、
− 前記一次側部分を前記二次側部分に対して磁気的に浮上させるように、前記リニア電気機械の前記二次側部分に対する前記リニア電気機械の前記一次側部分の横方向の位置を示す位置情報に従って、前記一次側セクションの異なるものに関連する前記力発生電流の差を制御するための第２のコントローラセクション（１１７）と
を含む、パワーエレクトロニクスコンバータ（１６０）において、
− 前記リニア電気機械の前記１つまたは複数の傾斜制御巻線に１つまたは複数の傾斜制御電流を供給するための第２の電流供給セクション（１１９）と、
− 前記リニア電気機械の前記一次側部分の前記縦方向と前記リニア電気機械の前記二次側部分の前記縦方向との間の前記角度ずれを示す傾斜情報に従って前記１つまたは複数の傾斜制御電流を制御するための第３のコントローラセクション（１１８）と
をさらに含むことを特徴とする、パワーエレクトロニクスコンバータ（１６０）。

【請求項2】

リニア電気機械（１００）と、前記リニア電気機械を制御するための請求項１に記載のパワーエレクトロニクスコンバータ（１６０）とを含むリニア電気駆動装置であって、前記リニア電気機械は、互いに対して直線的に移動可能である一次側部分（１０１、２０１）および二次側部分（１０２、２０２）を含み、前記一次側部分は、空隙面をそれぞれ有する一次側セクション（１０３、１０４）を含み、前記二次側部分は、前記一次側セクションのそれぞれの１つの前記空隙面に面する空隙面をそれぞれ有する二次側セクション（１０５、１０６、２０５、２０６、２１５、２１６）を含み、各一次側セクションは、前記一次側部分を前記二次側部分に対して縦方向に移動させる傾向がある縦方向の磁気推力と、前記一次側セクションを前記二次側セクションのそれぞれの１つに向かって引く横方向の磁気力とを発生させるための力発生巻線（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）を含み、前記一次側セクションに作用する前記横方向の磁気力が互いに打ち消すように制御可能であるように、前記一次側セクションは、互いに機械的に接続され、かつ前記二次側セクションは、互いに機械的に接続され、および前記一次側部分は、前記一次側部分の縦方向と前記二次側部分の縦方向との間の角度ずれを制御するように、１つまたは複数の横方向の磁気的な傾斜制御力を発生させるための１つまたは複数の傾斜制御巻線（Ｔ１、Ｔ１１、Ｔ１２）を少なくとも前記一次側部分の第１の端部領域に含む、リニア電気駆動装置。

【請求項3】

前記一次側部分は、１つまたは複数の他の横方向の磁気的な傾斜制御力を発生させるための１つまたは複数の他の傾斜制御巻線（Ｔ２、Ｔ２１、Ｔ２２）を前記一次側部分の第２の端部領域に含む、請求項２に記載のリニア電気駆動装置。

【請求項4】

前記一次側部分は、前記角度ずれを制御するときに、前記一次側部分の前記第１の端部領域において前記傾斜制御巻線（Ｔ１）で発生された前記横方向の磁気的な傾斜制御力に反して作用するための横方向の磁気力を発生させるための永久磁石（１０７）を前記一次側部分の第２の端部領域に含む、請求項２または３に記載のリニア電気駆動装置。

【請求項5】

前記一次側部分は、前記角度ずれを制御するときに、前記一次側部分の前記第１の端部領域において前記傾斜制御巻線（Ｔ１）で発生された前記横方向の磁気的な傾斜制御力に反して作用するための横方向の磁気力を発生させるための永久磁石（１０８）を前記一次側部分の前記第１の端部領域に含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載のリニア電気駆動装置。

【請求項6】

前記二次側セクション（１０５、１０６）は、前記二次側セクションの前記空隙面が反対の方向を向き、および前記二次側セクションのヨーク部分が互いの方を向くように互いに機械的に接続される、請求項２〜５のいずれか一項に記載のリニア電気駆動装置。

【請求項7】

前記二次側セクション（２０５、２０６、２１６、２１６）は、前記二次側部分の前記縦方向に沿って見たときに前記二次側セクションの前記空隙面が略正多角形を構成するように互いに機械的に接続される、請求項２〜５のいずれか一項に記載のリニア電気駆動装置。

【請求項8】

前記二次側セクション（２０５、２０６、２１６、２１６）は、前記二次側部分の前記縦方向に沿って見たときに前記二次側セクションの前記空隙面が略正方形を構成するように互いに機械的に接続される、請求項７に記載のリニア電気駆動装置。

【請求項9】

前記リニア電気機械は、磁束切換リニア電気機械であり、各一次側セクションは、均一な第１の間隔に調整された一次側セクション歯（１０９）を含み、前記力発生巻線のコイル幅は、前記第１の間隔に等しく、および各二次側セクションは、前記第１の間隔と異なる均一な第２の間隔に調整された二次側セクション歯（１１０）を含む、請求項２〜８のいずれか一項に記載のリニア電気駆動装置。

【請求項10】

前記力発生巻線のコイルによって囲まれる各一次側セクション歯は、前記一次側部分の前記縦方向において連続的に２つの部分（１１１、１１２）と、前記２つの部分間の間隙に配置される永久磁石（１１３）とを含み、前記永久磁石の磁化方向は、前記一次側部分の前記縦方向と平行であり、および前記一次側セクション歯の隣接するものの前記永久磁石は、互いに反対の磁化方向を有する、請求項９に記載のリニア電気駆動装置。

【請求項11】

コンベヤシステムであって、
− コンベヤ車（３２１）と、
− 前記コンベヤ車を移動させるためのリニア電気機械（３００）と、
− 前記リニア電気機械を制御するための請求項１に記載のパワーエレクトロニクスコンバータ（３６０）と
を含み、前記リニア電気機械は、互いに対して直線的に移動可能である一次側部分（１０１、２０１）および二次側部分（１０２、２０２）を含み、前記一次側部分は、空隙面をそれぞれ有する一次側セクション（１０３、１０４）を含み、前記二次側部分は、前記一次側セクションのそれぞれの１つの前記空隙面に面する空隙面をそれぞれ有する二次側セクション（１０５、１０６、２０５、２０６、２１５、２１６）を含み、各一次側セクションは、前記一次側部分を前記二次側部分に対して縦方向に移動させる傾向がある縦方向の磁気推力と、前記一次側セクションを前記二次側セクションのそれぞれの１つに向かって引く横方向の磁気力とを発生させるための力発生巻線（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）を含み、前記一次側セクションに作用する前記横方向の磁気力が互いに打ち消すように制御可能であるように、前記一次側セクションは、互いに機械的に接続され、かつ前記二次側セクションは、互いに機械的に接続され、および前記一次側部分は、前記一次側部分の縦方向と前記二次側部分の縦方向との間の角度ずれを制御するように、１つまたは複数の横方向の磁気的な傾斜制御力を発生させるための１つまたは複数の傾斜制御巻線（Ｔ１、Ｔ１１、Ｔ１２）を少なくとも前記一次側部分の第１の端部領域に含む、コンベヤシステム。

【請求項12】

前記リニア電気機械（３００）の前記一次側部分は、前記コンベヤ車に取り付けられ、および前記リニア電気機械の前記二次側部分は、前記コンベヤ車の移動経路を画定する機械構造に取り付けられる、請求項１１に記載のコンベヤシステム。

【請求項13】

前記コンベヤ車の移動が略垂直であるエレベータである、請求項１１または１２に記載のコンベヤシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、リニア電気機械およびリニア電気機械を制御するためのパワーエレクトロニクスコンバータに関する。さらに、本開示は、リニア電気機械と、リニア電気機械を制御するためのパワーエレクトロニクスコンバータとを含むコンベヤシステムに関する。コンベヤシステムは、たとえば、コンベヤ車が垂直、水平または傾斜経路に沿って移動可能であるエレベータまたは任意の他のコンベヤシステムであり得る。

【背景技術】

【0002】

リニア電気機械は、互いに対して直線的に移動可能である一次側部分および二次側部分を含む。一次側部分および二次側部分には、リニア電気機械がリニアモータとして作動するときに電気エネルギを一次側部分と二次側部分との間の直線運動に変換し、リニア電気機械がリニア発電機として作動するときに一次側部分と二次側部分との間の直線運動を電気エネルギに変換するための磁気作動手段が設けられる。磁気作動手段は、たとえば、交流電流が多相巻線に供給されたときに多相巻線に対して移動する磁界を発生させるための多相巻線を含み得る。さらに、磁気作動手段は、多相巻線で発生する移動磁界に応答して推力を発生させるための機器を含み得る。上記機器は、たとえば、空間的磁気抵抗変化を提供する永久磁石、電磁石、導電構造および／または機械構造を含み得る。多相巻線は、リニア電気機械の可動部分に配置することができ、移動磁界に応答して推力を発生させるための機器は、リニア電気機械の静止部分に配置することができる。多相巻線を静止部分に配置し、移動磁界に応答して推力を発生させるための機器を可動部分に配置することも可能である。

【0003】

多くの用途において、リニア電気機械は、リニア電気機械の可動部分および可動部分に接続された機械構造が磁気的に浮上する磁気浮上と組み合わされる。磁気浮上式リニア電気機械を含む多くのシステムに関連する不都合な点は、システムの複雑さであり、それは、推力を発生させるための第１の磁気作動手段と、可動部分および可動部分に接続された機械構造を浮上させるための第２の磁気作動手段とが存在するためである。

【0004】

公報欧州特許第２１３１４７７号明細書は、固定子の上面および下面に等ピッチで対称的に形成される歯を有する固定子を含むリニア電気モータを説明している。リニア電気モータは、固定子の上方に配設される上部コアと、上部コアと対称に固定子の下方に配設される下部コアと、固定子の周りで上部コアおよび下部コアを接続するヨーク部とを含む可動部材を含む。上部コアおよび下部コアは、その周囲に巻かれた上部コイルおよび下部コイルと、固定子と上部コアまたは下部コアとの間の間隙および可動部材の傾斜を検出する少なくとも１つのギャップセンサとを有する。制御装置は、間隙の変化に基づいて上部コイルおよび下部コイルに流される電流の振幅を調整することによって浮上制御を行い、電流位相を変えることによって直線運動を駆動する。多チャンネル電圧電流電力増幅器は、上部コアおよび下部コアの各コイルに接続される。

【0005】

公報米国特許出願公開第２０１２２６２０９５号明細書は、ｉ）第１の磁束搬送部材を支持する第１の部材と、ｉｉ）第２の磁束発生部材を支持し、かつ第１の部材に対して移動可能である第２の部材と、ｉｉｉ）第１の部材または第２の部材に結合される空隙制御システムとを含む機器を説明している。空隙制御システムは、第１の部材と第２の部材との間の最小距離を維持するように、第１の部材と第２の部材との間の距離を減少させる方向へ第１の部材および／または第２の部材が移動することに応答して、第１の部材または第２の部材に力を及ぼすように構成される空隙制御装置を含む。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下は、さまざまな本発明の実施形態のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、単純化された概要を提示する。この概要は、本発明の広範な概説ではない。これは、本発明の主要または重要な要素を識別することを意図しておらず、かつ本発明の範囲を線引きすることも意図していない。以下の概要は、本発明の例示的な実施形態のさらに詳細な説明に対する前置きとして、本発明のいくつかの概念を単純化された形態において提示するものにすぎない。

【0007】

本発明によると、互いに対して直線的に移動可能である一次側部分および二次側部分を含むリニア電気機械を制御するための新しいパワーエレクトロニクスコンバータが提供され、ここで、一次側部分は、空隙面をそれぞれ有する一次側セクションを含み、二次側部分は、一次側セクションのそれぞれの１つの空隙面に面する空隙面をそれぞれ有する二次側セクションを含み、各一次側セクションは、一次側部分を二次側部分に対して縦方向に移動させる傾向がある縦方向の磁気推力と、一次側セクションを二次側セクションのそれぞれの１つに向かって引く横方向の磁気力とを発生させるための力発生巻線を含み、一次側セクションに作用する横方向の磁気力が互いに打ち消すように制御可能であるように、一次側セクションは、互いに機械的に接続され、かつ二次側セクションは、互いに機械的に接続され、および一次側部分は、一次側部分の縦方向と二次側部分の縦方向との間の角度ずれを制御するように、１つまたは複数の横方向の磁気的な傾斜制御力を発生させるための１つまたは複数の傾斜制御巻線を少なくとも一次側部分の第１の端部領域に含む。

【0008】

本発明によるパワーエレクトロニクスコンバータは、
− リニア電気機械の力発生巻線に力発生電流を供給するための第１の電流供給セクションと、
− リニア電気機械によって発生される縦方向の磁気推力に関連する制御情報に従って力発生電流を制御するための第１のコントローラセクションと、
− 一次側部分を二次側部分に対して磁気的に浮上させるように、リニア電気機械の二次側部分に対するリニア電気機械の一次側部分の横方向の位置を示す位置情報に従って、一次側セクションの異なるものに関連する力発生電流の差を制御するための第２のコントローラセクションと、
− リニア電気機械の１つまたは複数の傾斜制御巻線に１つまたは複数の傾斜制御電流を供給するための第２の電流供給セクションと、
− リニア電気機械の一次側部分の縦方向とリニア電気機械の二次側部分の縦方向との間の角度ずれを示す傾斜情報に従って１つまたは複数の傾斜制御電流を制御するための第３のコントローラセクションと
を含む。

【0009】

上記位置情報および傾斜情報は、たとえば、光学および／または誘導測定に基づくことができる。

【0010】

一次側部分の２つの一次側セクションおよび二次側部分の２つの二次側セクションがある例示的な場合において、二次側セクションは、たとえば、二次側セクションの空隙面が反対の方向を向き、および二次側セクションのヨーク部分が互いの方を向くように互いに機械的に接続され得る。一次側セクションは、一次側セクションのヨーク部分が互いの方を向き、および一次側セクションの空隙面が反対の方向を向くように互いに機械的に接続されることも可能である。上に示された例示的な場合において、一次側セクションに作用する横方向の磁気力の合力は、リニア電気機械の縦方向に略垂直である１つの幾何学的次元において制御され得る。合力の方向および強さは、一次側セクションの力発生巻線に供給される電流間の差を制御することによって制御され得る。

【0011】

一次側部分の３つ以上の一次側セクションおよびそれに対応する二次側部分の３つ以上の二次側セクションがある例示的な場合において、二次側セクションは、二次側部分の縦方向に沿って見たときに二次側セクションの空隙面が略正多角形、たとえば正三角形または正方形を構成するように互いに機械的に接続され得る。この例示的な場合において、一次側セクションに作用する横方向の磁気力の合力は、リニア電気機械の縦方向に略垂直である２つの幾何学的次元において制御され得る。

【0012】

しかしながら、望ましい推力および横方向の磁気力の望ましい合力を実現することに加えて、二次側部分に対する一次側部分の傾斜を許容限度内に維持するように、力発生巻線に供給される電流を制御することは難しい。本明細書において、用語「傾斜」は、一次側部分の縦方向と二次側部分の縦方向との間の角度ずれを意味する。傾斜は、一次側部分の端部領域の一方または両方で作用する１つまたは複数の横方向の磁気的な傾斜制御力を発生させるための上記１つまたは複数の傾斜制御巻線を使用して制御することができる。

【0013】

本発明によるリニア電気駆動装置は、上記の種類のリニア電気機械と、リニア電気機械を制御するための本発明によるパワーエレクトロニクスコンバータとを含む。

【0014】

本発明によると、コンベヤシステムであって、
− コンベヤ車と、
− コンベヤ車を移動させるための上記の種類のリニア電気機械と、
− リニア電気機械を制御するための本発明によるパワーエレクトロニクスコンバータと
を含む新しいコンベヤシステムも提供される。

【0015】

コンベヤシステムは、たとえば、しかし必ずしもそうではないが、コンベヤ車の移動が略垂直であるエレベータであり得る。

【0016】

本発明のさまざまな例示的かつ非限定的な実施形態は、添付の従属請求項で説明される。

【0017】

構造および作動方法の両方に関する本発明のさまざまな例示的かつ非限定的な実施形態は、さらなる目的およびその利点とともに、添付の図面とともに読まれたときに特定の例示的かつ非限定的な実施形態の以下の説明から最もよく理解されるであろう。

【0018】

「含む」および「包含する」という動詞は、本明細書では、記述されていない特徴の存在を排除せず必要ともしない開かれた限定として使用される。従属請求項において記述されている特徴は、そうではない旨が明示的に記述されていない限り、相互に自由に組み合わせることができる。さらに、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」の使用、すなわち単数形の使用は、本明細書の全体を通じて複数形を排除するものではないことを理解されたい。

【0019】

以下では、例の意味においてかつ以下の添付図面を参照して、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態およびその利点についてさらに詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1a】本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気駆動装置と、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気機械とを示す。

【図1b】本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気駆動装置と、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気機械とを示す。

【図1c】本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気駆動装置と、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気機械とを示す。

【図1d】本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気駆動装置と、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気機械とを示す。

【図1e】本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気駆動装置と、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気機械とを示す。

【図2】本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気駆動装置のリニア電気機械を示す。

【図3】本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるコンベヤシステムの概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下において付与される説明で提供される特定の例は、添付の請求項の範囲および／または適用可能性を限定するものとして解釈してはならない。以下において付与される説明で提供される例のリストおよび群は、そうではない旨が明示的に記述されていない限り、すべてを網羅したものではない。

【0022】

図１ａは、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気駆動装置の概略図を示す。リニア電気駆動装置は、図１ａに断面図として示されるリニア電気機械１００を含む。断面は、図１ｂに示される線Ａ１−Ａ１に沿ってとられ、断面平面は、座標系１９９のｙｚ平面と平行である。図１ｂは、リニア電気機械１００の断面を示す。断面は、図１ａに示される線Ａ２−Ａ２に沿ってとられ、断面の断面平面は、座標系１９９のｘｙ平面と平行である。

【0023】

リニア電気機械１００は、リニア電気機械１００の縦方向において、互いに対して直線的に移動可能である一次側部分１０１および二次側部分１０２を含む。縦方向は、座標系１９９のｚ軸と平行である。一次側部分１０１は、一次側セクション１０３および１０４を含み、そのそれぞれが空隙面を有する。二次側部分１０２は、二次側セクション１０５および１０６を含み、そのそれぞれが一次側セクションのそれぞれの１つの空隙面に面する空隙面を有する。

【0024】

一次側セクション１０３は、電流が供給されたときに縦方向の磁気推力および横方向の磁気力を発生させるための力発生三相巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１を含む。縦方向の磁気推力は、一次側部分１０１を二次側部分１０２に対して縦方向に移動させる傾向があり、横方向の磁気力は、それぞれの二次側セクション１０５の方へ一次側セクション１０３を引く。縦方向の磁気推力は、座標系１９９のｚ軸と略平行であり、横方向の磁気力は、座標系１９９のｙ軸と略平行である。同様に、一次側セクション１０５は、電流が供給されたときに縦方向の磁気推力および横方向の磁気力を発生させるための力発生三相巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２を含む。縦方向の磁気推力は、一次側部分１０１を二次側部分１０２に対して縦方向に移動させる傾向があり、横方向の磁気力は、それぞれの二次側セクション１０６の方へ一次側セクション１０４を引く。

【0025】

図１ａおよび１ｂに示されるように、一次側セクション１０３および１０４に作用する横方向の磁気力が互いに打ち消すように制御可能であるように、一次側セクション１０３および１０４は、互いに機械的に接続され、かつ二次側セクション１０５および１０６は、互いに機械的に接続され、実質的に座標系１９９のｙ軸の正方向を向く合力を形成するか、または実質的に座標系１９９のｙ軸の負方向を向く合力を形成する。従って、合力は、座標系１９９のｙ軸と略平行である１つの幾何学的次元で制御可能である。図１ｂに示されるように、一次側セクション１０３および１０４は、フレーム構造１２５を使用して互いに機械的に接続される。二次側セクションの空隙面が反対の方向を向き、二次側セクションのヨーク部分が互いの方を向くように、二次側セクション１０５および１０６は、互いに機械的に接続される。この例示的な場合において、二次側部分１０２は、二次側セクション１０５および１０６の両方を構成する単一の機械構造である。従って、二次側セクション１０５および１０６のヨーク部分間に論理的境界のみが存在する。二次側部分１０２は、たとえば、座標系１９９のｘ方向において、互いの上に重ねられた電気的に絶縁された強磁性シートを含むことができる。

【0026】

一次側部分１０１は、第１の傾斜制御電流が供給されたときに一次側部分の第１の端部領域に作用する第１の横方向の磁気的な傾斜制御力を発生させるための第１の傾斜制御巻線Ｔ１を一次側部分の第１の端部領域に含む。一次側部分１０１は、第２の傾斜制御電流が供給されたときに一次側部分の第２の端部領域に作用する第２の横方向の磁気的な傾斜制御力を発生させるための第２の傾斜制御巻線Ｔ２を一次側部分の第２の端部領域に含む。一次側セクション１０３に作用する第１および第２の横方向の磁気的な傾斜制御力は、実質的に座標系１９９のｙ軸の負方向を向く。一次側部分１０１の縦方向と二次側部分１０２の縦方向との間の角度ずれ、すなわち一次側部分１０１の二次側部分１０２に対する傾斜は、第１の傾斜制御力と第２の傾斜制御力との差を制御することによって制御され得る。

【0027】

図１ａおよび１ｂに示される例示的なリニア電気機械は、磁束切換リニア電気機械であり、ここで、一次側セクション１０３および１０４のそれぞれは、均一な第１の間隔に調整された一次側セクション歯を含み、力発生巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２のコイル幅は、第１の間隔に等しく、および二次側セクションのそれぞれは、第１の間隔と異なる均一な第２の間隔に調整された二次側セクション歯を含む。図１ａにおいて、一次側セクション歯の１つは、参照番号１０９で示され、二次側セクション歯の１つは、参照番号１１０で示される。力発生巻線のコイルによって囲まれる各一次側セクション歯は、一次側部分１０１の縦方向に連続的に２つの部分と、２つの部分間の間隙に配置される永久磁石とを含む。図１ａにおいて、一次側セクション歯１０９の２つの部分は、参照番号１１１および１１２で示され、部分１１１および１１２間の間隙に配置される永久磁石は、参照番号１１３で示される。各永久磁石の磁化方向は、一次側セクション歯の隣接するものに配置される永久磁石の磁化方向が互いに反対であるように一次側部分１０１の縦方向と平行である。図１ａにおいて、永久磁石の磁化方向は、矢印で示される。本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気機械において、一次側セクション１０３および１０４は、磁気推力をなめらかにするために、すなわち磁気推力の起伏を低減するために、縦方向、すなわち座標系１９９のｚ方向に互いに対して移動する。

【0028】

図１ｃは、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気機械１３０を示す。図１ｃは、リニア電気機械１３０の一次側部分１０１の端部領域を示す。リニア電気機械１３０は、図１ａおよび１ｂに示されるリニア電気機械１００に別様に類似させることができるが、リニア電気機械１３０は、一次側セクション１０３および１０４の両方に傾斜制御巻線を含む。一次側セクション１０３は、第１の端部領域の傾斜制御巻線Ｔ１１と、第２の端部領域の傾斜制御巻線Ｔ２１とを含む。一次側セクション１０４は、第１の端部領域の傾斜制御巻線Ｔ１２と、第２の端部領域の傾斜制御巻線Ｔ２２とを含む。

【0029】

図１ｄは、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気機械１４０を示す。図１ｄは、リニア電気機械１４０の一次側部分１０１の端部領域を示す。リニア電気機械１４０は、図１ａおよび１ｂに示されるリニア電気機械１００に別様に類似させることができるが、リニア電気機械１４０の一次側セクション１０３は、一次側部分１０１の第１の端部領域にのみ傾斜制御巻線Ｔ１を含む。一次側セクション１０３は、一次側部分１０１の傾斜を制御するときに、傾斜制御巻線Ｔ１で発生される横方向の磁気的な傾斜制御力の反力として作用する横方向の磁気力を発生させるための永久磁石１０７を一次側部分１０１の第２の端部領域に含む。傾斜制御巻線Ｔ１で発生される磁気的な傾斜制御力は、一次側セクション１０３の第１の端部領域を二次側セクション１０５の方へ引くことのみができるが、一次側セクション１０３の第１の端部領域を二次側セクション１０５から押しのけないため、反力が必要である。

【0030】

図１ｅは、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気機械１５０を示す。図１ｅは、リニア電気機械１５０の一次側部分１０１の端部領域を示す。リニア電気機械１５０は、図１ａおよび１ｂに示されるリニア電気機械１００に別様に類似させることができるが、リニア電気機械１５０の一次側セクション１０３は、一次側部分１０１の第１の端部領域にのみ傾斜制御巻線Ｔ１を含む。一次側セクション１０４は、一次側部分１０１の傾斜を制御するときに、傾斜制御巻線Ｔ１で発生される横方向の磁気的な傾斜制御力の反力として作用する横方向の磁気力を発生させるための永久磁石１０８を一次側部分１０１の第１の端部領域に含む。

【0031】

図１ａに示される例示的なリニア電気駆動装置は、リニア電気機械１００を制御するためのパワーエレクトロニクスコンバータ１６０をさらに含む。パワーエレクトロニクスコンバータ１６０は、リニア電気機械１００の力発生巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に力発生電流を供給するための第１の電流供給セクション１１４を含む。パワーエレクトロニクスコンバータ１６０は、リニア電気機械の傾斜制御巻線Ｔ１およびＴ２に傾斜制御電流を供給するための第２の電流供給セクション１１９を含む。電流供給セクション１１４は、たとえば、力発生電流を供給するための周波数変換器を含み得る。電流供給セクション１１９は、たとえば、傾斜制御電流を供給するための制御可能な直流電源を含み得る。パワーエレクトロニクスコンバータ１６０は、第１および第２の電流供給セクション１１４および１１９を制御するための制御システム１１５を含む。制御システム１１５は、リニア電気機械１００によって発生される縦方向の磁気推力に関連する制御情報に従って力発生電流を制御するための第１のコントローラセクション１１６を含む。制御システム１１５は、一次側部分を二次側部分に対して磁気的に浮上させるように、二次側部分１０２に対する一次側部分１０１のｙ方向位置を示す位置情報に従って、一次側セクション１０３および１０４に関連する力発生電流の差を制御するための第２のコントローラセクション１１７を含む。制御システム１１５は、一次側部分１０１の縦方向と二次側部分１０２の縦方向との間の角度ずれを示す傾斜情報に従って傾斜制御電流を制御するための第３のコントローラセクション１１８を含む。上記位置情報および傾斜情報は、たとえば、光学および／または誘導測定に基づくことができる。

【0032】

制御システム１１５には、それぞれに適切なソフトウェアが提供されるプログラム可能なプロセッサ回路であり得る１つまたは複数のプロセッサ回路、たとえば特定用途向け集積回路「ＡＳＩＣ」などの専用ハードウェアプロセッサまたはたとえばフィールドプログラマブルゲートアレイ「ＦＰＧＡ」などの構成可能なハードウェアプロセッサを実装することができる。さらに、制御システム１１５は、それぞれランダムアクセスメモリ「ＲＡＭ」であり得る１つまたは複数のメモリ回路を含み得る。

【0033】

図２は、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるリニア電気駆動装置のリニア電気機械２００を示す。リニア電気機械２００は、座標系２９９のｚ軸と平行な方向で互いに対して直線的に移動可能である一次側部分２０１および二次側部分２０２を含む。一次側部分２０１は、空隙面をそれぞれ有する一次側セクションを含む。二次側部分２０２は、一次側セクションのそれぞれの１つの空隙面に面する空隙面をそれぞれ有する二次側セクション２０５、２０６、２１５および２１６を含む。各一次側セクションは、一次側部分２０１を二次側部分２０２に対して縦方向に移動させる傾向がある縦方向の磁気推力と、注目する一次側セクションを二次側セクションのそれぞれの１つに向かって引く横方向の磁気力とを発生させるための力発生巻線を含む。一次側セクションに作用する横方向の磁気力の合力がゼロであるように、または座標系２９９のｘｙ平面において望ましい方向および望ましい強さを有するように制御可能であるように、一次側セクションは、互いに機械的に接続され、かつ二次側セクション２０５、２０６、２１５および２１６は、互いに機械的に接続される。一次側部分２０１は、一次側部分２０１の縦方向と二次側部分２０２の縦方向との間の角度ずれを制御するための１つまたは複数の傾斜制御巻線を一次側部分２０１の一方または両方の端部領域に含む。一次側セクションは、図２に示されていないが、各一次側セクションは、たとえば、図１ａに示される一次側セクション１０３と類似し得る。１つまたは複数の傾斜制御巻線は、図２に示されていないが、１つまたは複数の傾斜制御巻線は、図１ａ、１ｃ、１ｄまたは１ｅで提示されるものに従うことができる。図２に示される例示的なリニア電気機械２００は、磁気浮上が作動していない状況で一次側部分２０１を二次側部分２０２に対して支持するための補助輪をさらに含む。図２において、補助輪の１つが参照番号２４０で示される。

【0034】

図２に示される例示的なリニア電気駆動装置において、二次側セクション２０５、２０６、２１６および２１６は、二次側部分２０１の縦方向に沿って見たときに、すなわち座標系２９９のｚ軸と平行な幾何学的な線に沿って見たときに二次側セクションの空隙面が略正方形を構成するように互いに機械的に接続される。二次側セクションの数が少なくとも３である場合、二次側セクションは、二次側部分の縦方向に沿って見たときに二次側セクションの空隙面が略正多角形を構成するように互いに機械的に接続され得る。

【0035】

図３は、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるコンベヤシステムの概略断面図を示す。断面平面は、座標系３９９のｘｚ平面と平行である。この例示的な場合において、コンベヤシステムは、たとえば、建物、たとえば共同住宅の一部であり得る略垂直のコンベヤ軸３２０を含むエレベータである。コンベヤシステムは、コンベヤ車３２１の移動経路を画定する機械構造を表すコンベヤ軸３２０で移動可能であるコンベヤ車３２１を含む。コンベヤシステムは、コンベヤ車３２１を移動させるための、本発明の実施形態によるリニア電気機械３００を含む。コンベヤシステムは、リニア電気機械３００を制御するための、本発明の実施形態によるパワーエレクトロニクスコンバータ３６０を含む。リニア電気機械３００は、図１ａ〜１ｅを参照して上で説明された種類の力発生巻線および１つまたは複数の傾斜制御巻線を含む一次側部分３０１を含む。リニア電気機械３００は、一次側部分３０１が垂直方向に移動可能である二次側部分３０２を含む。この例示的なコンベヤシステムにおいて、リニア電気機械３００の一次側部分３０１は、コンベヤ車３２１に取り付けられ、二次側部分３０２は、コンベヤ軸３２０に取り付けられる。図３に示される例示的なコンベヤシステムは、パワーエレクトロニクスコンバータ３６０に電気エネルギを供給するための可撓ケーブル３３０を含む。コンベヤ軸３２０に垂直導体レールを設け、リニア電気機械３００がリニアモータとして作動するかまたはリニア発電機として作動するかに応じて、垂直導体レールから電気エネルギを受けるかまたは垂直導体レールに電気エネルギを供給するためのトロリーをコンベヤ車３２１に設けることも可能である。

【0036】

以上において与えられた説明で提供される特定の例は、添付の請求項の適用可能性および／または解釈を限定するものと解釈してはならない。以上において与えられた説明で提供される例のリストおよび群は、そうではない旨が明示的に記述されていない限り、すべてを網羅するものではない。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図1d】

【図1e】

【図2】

【図3】