CN101417619B - 磁悬浮装置 - Google Patents

Abstract

励磁电压运算部(131)用间隙传感器(121)的信号运算电磁铁(105)的励磁电压。另一方面，无传感器励磁电压运算部(135)用电流传感器(123)的信号运算电磁铁(105)的励磁电压。励磁电压调整部(137)根据悬浮体(111)的间隙长度调整励磁电压运算部(131)的输出值和无传感器励磁电压运算部(135)的输出值两者间的混合比。通过由该励磁电压调整部(137)的输出值对电磁铁(105)进行励磁控制，来减小间隙传感器(121)中噪声的影响，进行始终稳定的悬浮控制。

Description

磁悬浮装置

技术领域

本发明涉及以非接触方式支承悬浮体的常电导吸引方式的磁悬浮装置。

背景技术

常电导吸引方式的磁悬浮装置是一种无噪声不产生灰尘的HSST(High Speed SurfaceTransport：超高速地表输送机)、超高速等铁路、或半导体工厂净化室内的输送系统，现已付诸实用。

日本申请的专利申请平11—192224号公报中披露了将磁悬浮装置应用于电梯轿厢的引导装置这种方案。而日本专利申请2001—003549号公报中披露了将磁悬浮装置应用于门这种方案。

该磁悬浮装置使电磁铁与铁磁性构件相向，利用通过电磁铁的励磁在与铁磁性构件之间产生的吸力使悬浮体悬浮。因此，磁悬浮系统基本上是不稳定的，所以需要采取使其稳定的应对措施。通常通过利用间隙传感器检测悬浮体的间隙长度，将其反馈给驱动系统进行反馈控制来实现稳定。

但为了正确地检测出间隙长度，需要从间隙传感器获得稳定的信号。此时，没有对传感器标的适当管理的话，传感器信号便会叠加有间隙长度检测时的噪声，会对悬浮控制带来影响。由此，悬浮体或支承铁磁性构件的结构体有振动产生。

例如电梯的话，上述传感器标的是指支承轿厢的导轨。将磁悬浮装置设置于轿厢上，利用该磁悬浮装置使轿厢离开导轨悬浮来移动。此时，间隙传感器的信号一旦因导轨的接头而受到干扰，往往会引起轿厢振动。

这样，为了使磁悬浮系统稳定，需要对传感器标的进行适当的管理，因此成本增加。而且，需要针对悬浮体采取防共振措施，所以系统变得大而复杂。

为了解决上述问题，曾提出使间隙传感器不需要的种种方法。

举例来说，[水野等人“有关无位移传感器的磁轴承的实用化研究”，电气学会论文集D分册，116，No.1，35(1996)]中披露了利用观测器(状态观测器)根据电磁铁的励磁电流推断间隙长度的方法。

另外，[森山“利用差动反馈型功率放大器的AC磁悬浮”，1997年电气学会全国大会征求意见稿汇编集，No.1215]中披露了使磁悬浮所产生的电磁铁的励磁电压和励磁电流间的相位差包含间隙信息，并将该信息反馈给励磁电压的方法。

此外，[水野等人“利用磁滞放大器的自检测磁悬浮”，计测自动控制学会论文集，32，No.7，1043(1996)]中，披露了通过由磁滯比较器将电磁铁的励磁电流值与基准值相比较，在励磁电流大于基准值的情况下将励磁电压切换为负，而在小于基准值的情况下将励磁电压切换为正，来使开关频率与间隙长度成正比这种方法。

但上述解决方案在使用观测器的情况下均不适用。这是因为，观测器根据处于悬浮状态的磁悬浮系统的线性模型推导得出，所以无法推定未处于悬浮状态时的间隙长度。因而，难以进行悬浮开始时的控制，而悬浮体与其它结构体一旦接触的情况下，就无法再度回复到悬浮状态。

而以包含间隙信息的物理量控制电磁铁的励磁电压的情况下，悬浮控制系统成为非线性系统。因此，电磁铁线圈一旦因悬浮体质量变化或励磁温度升高而有电阻变动，便无法维持悬浮状态。

为了解决上述问题，存在日本专利申请2002—002646号公报所披露的方法。该方法为，在根据电磁铁的励磁电流利用观测器推定间隙长度的无传感器方法中，悬浮体未处于悬浮状态的情况下，检测出与悬浮体的接触对观测器的积分器进行初始化，同时根据与悬浮体的接触状态在几何学上推定接触时的间隙长度。然后，通过根据该推定值将初始值提供给观测器的积分器，来回复到悬浮状态。

但将该方法应用于日本特开昭61—102105号公报的零功率控制的情况下存在如下问题。

具体来说，悬浮体处于正常悬浮状态时，电磁铁的励磁电流收敛为零，所以无任何问题。但对悬浮体长时间加上较大外力的情况下，电磁铁的线圈不断流过暂态的控制电流，线圈温度便会升高。随着该温度升高，线圈电阻变大，根据励磁电流推定间隙长度的观测器其输出误差变大。其结果是，渐渐地难以维持悬浮状态，悬浮体会与支承构件接触。

另外，悬浮体与支承构件接触的情况下，可以尝试至悬浮状态的回复控制。但即便是回复到悬浮状态，此时间隙长度的推定值其误差也很大，所以悬浮体再度接触，就会交替地反复出现接触状态和悬浮状态。

这种状态下，电磁铁不断有较大的控制电流流过，因而电磁铁的线圈电阻值进一步升高，最终悬浮体保持接触状态，而励磁电流持续流过。该不断流过的励磁电流一旦较大，不仅悬浮状态的可靠性受损，而且电磁铁还有可能发出火花。

而日本专利申请2003—344670号公报，则就这样的无传感器的磁悬浮控制提出了测定电磁铁线圈电阻的同时进行悬浮控制，根据该所测定的电阻值改变观测器参数的方法。

而电磁铁不断流过暂态的励磁电流的情况下其问题在于，除了线圈电阻值增加以外，偏置电压还随温度的升高而变动。该偏置电压的变动与前面所述的线圈电阻值的变动同样，使得推定间隙长度的观测器其输出误差增大。

对于这样的问题，可以如日本专利申请2005—144646号公报所披露的那样，通过将偏置补偿量与使观测器的速度推定值为零所用的励磁电压相加运算，能抑制观测器的输出误差。

即便是采用上述应对措施，对于观测器中所用的线圈电阻值也还有下面这样的问题，因为根据励磁电压和励磁电流的直流分量计算出该线圈电阻值，所以励磁电压中一旦有偏置电压混入，就无法测定正确的电阻值。

为了避免该问题，日本专利申请2006—077199号公报中，提出了对线圈电流目标值设定零值或非零值这2值，在目标值为零的情况下推定偏置电压以更为正确地测定线圈电阻值这种方法。

但即便是采用上述应对措施，在实际的悬浮状态产生急剧变动的情况下，无传感器磁悬浮控制对于悬浮状态的推定值仍然无法避免某些延迟。因此仍有悬浮状态一旦以出乎预料的速度变动则系统的稳定性便无法补偿这种问题。

尤其是以避免结构体共振为目的而将无传感器的磁悬浮控制应用于运输系统或交通系统的情况下，成问题的是其可靠性较低。

(本发明欲解决的课题)

如上所述，现有的磁悬浮装置中，为了实现悬浮体其稳定的悬浮状态，需要间隙传感器以及传感器标的。但使用间隙传感器的话，结构体往往会由于其传感器信号中的噪声分量而振动，需要对此进行抑制所用的手段。因此，存在的问题是装置大型而复杂，造成成本增加等。

另外存在的问题是，为了避免上述问题，在不用间隙传感器而是推定间隙长度进行反馈控制的情况下(无传感器的磁悬浮控制)，由于间隙长度的推定造成时间延迟，所以与使用间隙传感器的情形相比悬浮控制的可靠性降低。

发明内容

本发明其目的在于提供一种可以减小间隙传感器其噪声所造成的影响，进行始终进行稳定的悬浮控制的磁悬浮装置。

(解决问题用的手段)

本发明的磁悬浮装置，其特征在于，包括：由铁磁性构件构成的引导件；隔着空隙与该引导件相向，并由在该空隙中有共用磁路的电磁铁和永久磁铁所构成的磁铁单元；由作用于所述引导件的所述磁铁单元的吸力以非接触方式支承的悬浮体；检测所述电磁铁的线圈流过的电流值的电流值检测部；检测所述悬浮体悬浮时的间隙长度的间隙传感器；根据所述电流值检测部检测出的线圈电流值，运算应加到所述电磁铁上的励磁电压值的第1励磁电压运算部；根据所述间隙传感器检测出的间隙长度，运算应加到所述电磁铁上的励磁电压值的第2励磁电压运算部；以及将所述第1励磁电压运算部的输出值和所述第2励磁电压运算部的输出值混合来生成输出所述悬浮体的悬浮控制所需的励磁电压值，同时根据所述间隙长度调整其混合比的励磁电压调整部。

附图说明

图1为说明本发明原理用的磁悬浮装置的基本构成图。

图2为本发明第一实施方式的磁悬浮装置的构成图。

图3为示出本发明第一实施方式的磁悬浮装置的吸力控制部具体构成的框图。

图4为本发明第一实施方式的磁悬浮装置的励磁电压调整部的动作图。

图5为本发明第二实施方式的磁悬浮装置的构成图。

图6为示出本发明第二实施方式的磁悬浮装置的框架部构成的立体图。

图7为示出本发明第二实施方式的磁悬浮装置的磁铁单元周围构成的立体图。

图8为示出本发明第二实施方式的磁悬浮装置的磁铁单元构成的正视图。

图9为示出本发明第二实施方式的磁悬浮装置的控制装置具体构成的框图。

图10为示出本发明第二实施方式的磁悬浮装置的控制装置内的方式控制电压运算电路构成的框图。

图11为示出本发明第二实施方式的磁悬浮装置的控制装置内的其它方式控制电压运算电路构成的框图。

图12为本发明第三实施方式的磁悬浮装置的构成图。

图13为示出本发明第三实施方式的磁悬浮装置的吸力控制部具体构成的框图。

图14为本发明第三实施方式的磁悬浮装置的励磁电压调整部的动作图。

具体实施方式

首先说明本发明的基本原理。

图1为说明本发明原理用的磁悬浮装置的基本构成图。用标号1表示一质点系的磁悬浮装置的总体构成。

磁悬浮装置1包括：由永久磁铁103和电磁铁105构成的磁铁单元107；由磁铁单元107和负载载重109组成的悬浮体111；以及利用未图示的结构件相对于地面固定的引导件113。

而且，该磁悬浮装置1还包括：控制磁铁单元107的吸力，稳定地以非接触方式支承悬浮体111用的吸力控制部115；以及根据该吸力控制部115的输出对电磁铁105励磁用的驱动器116。

另外，130为辅助支承部。该辅助支承部130具有U字型剖面。此外，该辅助支承部130其下部内侧上表面固定有磁铁单元107，同时兼作防振台的台座。所述防振台的台座可由例如直线导轨等在上下方向上无作用力的引导部从地面一侧引导。

这里，由磁铁单元107的磁性吸力以非接触方式支承悬浮体111，所以引导件113由铁磁性构件构成。

电磁铁105是将线圈119、119’卷绕于铁芯117a、117b上而构成。永久磁铁103的两磁极端部分别配置有铁芯117a、117b。线圈119、119’串联连接为电磁铁105的励磁所形成的磁路(引导件113→铁芯117a→永久磁铁103→铁芯117b→引导件113)其磁通加强(减弱)。

而吸力控制部115包括励磁电压运算部125。励磁电压运算部125根据间隙传感器121所得到的间隙长度和电流传感器123所得到的线圈电流值运算对电磁铁105励磁的电压。

驱动器116根据该励磁电压运算部125运算得到的励磁电压通过导线128对线圈119、119’提供励磁电流。

磁悬浮装置1的磁悬浮系统可在磁铁单元107的吸力和悬浮体111的重量相等时的间隙长度z₀附近进行线性近似，可用以下微分方程式描述。

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}\stackrel{\·\·}{z}=\frac{1}{m}\frac{\∂F_z}{\∂z}\mathrm{\Δz}+\frac{1}{m}\frac{\∂F_z}{\∂i_z}\mathrm{\Δ}{i}_z+\frac{1}{m}{u}_s\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{i}}_z=-\frac{N}{L_{z0}}\frac{\∂\mathrm{\φ}}{\∂z}\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{z}-\frac{R}{L_{z0}}\mathrm{\Δ}{i}_z+\frac{1}{L_{z0}}{e}_z\end{array}\right.\·\·\·\left(1\right)$

前述式(1)中，F_z为磁铁单元107的吸力。m为悬浮体111的质量。R为导线128与线圈119、119’串联连接时的电阻(下面称为线圈电阻)。z为间隙长度。i_z为电磁铁105的励磁电流。φ为磁铁单元107的主磁通。e_z为电磁铁105的励磁电压。

Δ表示偏离正常悬浮状态(z＝z₀，i_z＝i_z0)(正常悬浮状态下线圈电流为零情况下i_z＝Δi_z)的偏差。记号“·”表示1阶微分，“··”表示2阶微分。偏微分

(h＝z，i_z)为正常悬浮状态(z＝z₀，i_z＝i_z0)其中被偏微分函数的各自偏微分值。

这里，L_z0可表示如下。

$L_{z0}=L_{\∞}+N\frac{\∂\mathrm{\φ}}{\∂i_z}\·\·\·\left(2\right)$

而前述式(1)的悬浮系统模型便成为如下所述的状态方程式。

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=\mathrm{Ax}+b{e}_z+d{u}_s\\ y=\mathrm{Cx}\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，状态矢量x、系统行列A、控制行列b以及外部干扰行列d可如下表示。另外，u_s为外力。

$x=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δz}\\ \mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{z}\\ \mathrm{\Δ}{i}_z\end{array}\right],$ $A=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ a_{21}& 0& a_{23}\\ 0& a_{32}& a_{33}\end{array}\right],$ $b=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ b_{31}\end{array}\right],$ $d=\left[\begin{array}{c}0\\ d_{21}\\ 0\end{array}\right]\·\·\·\left(4\right)$

这里，前述式(4)中各参数如下。

$a_{21}=\frac{1}{m}\frac{\∂F_z}{\∂z},$ $a_{23}=\frac{1}{m}\frac{\∂F_z}{\∂i_z},$ $a_{32}=-\frac{N}{L_{z0}}\frac{\∂\mathrm{\φ}}{\∂z}$ …(5)

$a_{33}=-\frac{R}{L_{z0}},$ $b_{31}=\frac{1}{L_{z0}},$ $d_{21}=\frac{1}{m}$

前述式(3)中x的各要素为悬浮系统的状态量。C为输出行列，由用于励磁电压e_z计算的状态量的检测方法而定。

磁悬浮装置1中使用间隙传感器121和电流传感器123，所以对间隙传感器121的信号进行微分得到速度的情况下，C成为单位行列。这里，令F为x的比例增益、K_i为积分增益，由下面式(6)给出励磁电压e_z的话，悬浮体111由零功率控制进行悬浮。

e_z＝-Fx-jK_iΔi_zdt…(6)

另外，关于零功率控制因为在例如日本特开昭61—102105号公报中有所披露，故这里具体说明从略。此外不用说，励磁电压运算部125中可按上述式(6)运算。

而磁悬浮装置1中不使用间隙传感器121，而是可采用例如日本特愿2006—077199号公报的相同一维状态观测器(下面称为观测器)，根据励磁电流Δi_z推定间隙长度偏差Δz及其速度d(Δz)/dt，来力求使磁悬浮系统稳定。

这样，不用间隙传感器的磁悬浮控制称为“无传感器的磁悬浮控制”。将观测器应用于该无传感器的磁悬浮控制的情况下，根据线性控制理论，观测器可用下式表示。

$\stackrel{\·}{\hat{x}}=\hat{A}\hat{x}+\hat{B}y+\hat{E}{e}_z\·\·\·\left(7\right)$

$\hat{x}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}\hat{z}\\ \mathrm{\Δ}\widehat{\stackrel{\·}{z}}\\ \mathrm{\Δ}{\hat{i}}_z\end{array}\right],$ $\hat{A}=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& -{\mathrm{\α}}_1\\ a_{21}& 0& a_{23}-{\mathrm{\α}}_2\\ 0& a_{32}& a_{33}-{\mathrm{\α}}_3\end{array}\right],$ $\hat{B}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_1\\ {\mathrm{\α}}_2\\ {\mathrm{\α}}_3\end{array}\right],$ $\hat{E}=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ b_{31}\end{array}\right]$

其中，

为观测器的推定值状态矢量。α₁、α₂、α₃为决定观测器的极的参数。y＝Cx的情况下，C＝[001]。

这种情况下，令上述式(3)、式(7)开始运算时的初始值分别为

及x₀，上述式(7)的状态观测器的推定误差可由下式给出。

$\hat{x}\left(t\right)-x\left(t\right)=e^{\hat{A}t}({\hat{x}}_0-x_0)\·\·\·\left(8\right)$

这时，励磁电压运算部125中可进行例如下面所述的运算，达到使磁悬浮系统稳定之目的。

$e_z=-F\hat{x}-{\∫K}_i\mathrm{\Δ}{i}_z\mathrm{dt}\·\·\·\left(9\right)$

通常，常电导吸引方式的磁悬浮系统不稳定，因而状态观测器的推定值一旦有误差，就非常难稳定。

但从上述式(8)可知，预先已知观测器开始动作时的x₀即间隙长度偏差Δz、其速度d(Δz)/dt、以及励磁电流Δi值的话，尽可能将观测器的初始值设定为与x₀相等。通过这样，可以按推定之初误差较小的状态根据励磁电流Δi_z推定间隙长度偏差Δz及其速度d(Δz)/dt。

这里，推定之初的误差一旦较大，便按上述式(9)运算异常的励磁电压，所以无法使悬浮状态稳定。

另外，上述式(1)的悬浮系统模型相对于实际的悬浮系统具有误差的话，与间隙长度偏差Δz及其速度d(Δz)/dt相关的推定值有较大的误差产生。此外，收敛至真值的过程产生时间延迟，无法使悬浮体稳定。

而按上述式(6)运算励磁电压的情况下，间隙传感器的信号可用于励磁电压的运算。因此，间隙传感器信号一旦有噪声混入，励磁电压也会叠加有噪声。

下面参照附图具体说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图2为示出本发明第一实施方式的磁悬浮装置的构成图，其总体构成由1’表示。

该磁悬浮装置1’中，磁悬浮装置1中的吸力控制部115如下所述构成。

具体来说，吸力控制部115中包括：励磁电压运算部131(第2励磁电压运算部)；姿势推定部133；无传感器励磁电压运算部135(第1励磁电压运算部)；励磁电压调整部137；以及电阻测定部139。

励磁电压运算部131为实现采用间隙传感器121的常规磁悬浮控制所用的运算部，按照上述式(6)运算电磁铁105的励磁电压。

姿势推定部133根据电阻测定部139所得到的电磁铁105的线圈电阻值和电流传感器123检测出的电磁铁105的线圈电流值推定悬浮体111的间隙长度，同时还推定悬浮体111相对于铁磁性构件即引导件113的姿势和姿势变化速度。

无传感器励磁电压运算部135为实现不用间隙传感器121的磁悬浮控制(无传感器磁悬浮控制)所用的运算部，按上述式(8)运算电磁铁105的励磁电压。

励磁电压调整部137作为切换常规磁悬浮控制和无传感器的磁悬浮控制用的控制部而存在。该励磁电压调整部137将励磁电压运算部131的输出值和无传感器励磁电压运算部135的输出值混合来生成输出悬浮体111的悬浮控制所需的励磁电压。而且，该励磁电压调整部137根据悬浮体111的间隙长度调整其混合比。

电阻测定部139根据电流传感器123检测出的电磁铁105的线圈电流值，运算电磁铁105的线圈电阻值。

这里，由电阻测定部139常时计量测定线圈119、119’的电阻值。姿势推定部133和无传感器励磁电压运算部135实施与该线圈电阻值有关的适应控制。由此使得温度变动引起的线圈电阻值变化不会影响无传感器磁悬浮控制的稳定性。

姿势推定部133根据励磁电流Δi_z推定悬浮体111的悬浮状态即间隙长度偏差Δz及其速度d(Δz)/dt，可由例如上述式(7)的观测器构成。

该姿势推定部133输出的励磁电流Δi_z、间隙长度偏差Δz、速度d(Δz)/dt分别输入无传感器励磁电压运算部135。而且，该无传感器励磁电压运算部135的输出还提供给励磁电压调整部137。

图3为示出励磁电压调整部137其构成的框图。

如图3所示，励磁电压调整部137包括：加权乘法器141、加权乘法器143、加法器145、减法器149、以及绝对值运算部151。

加权乘法器141对励磁电压运算部131的输出值乘以规定的增益。加权乘法器143则对无传感器励磁电压运算部135的输出值乘以规定的增益。加法器145将加权乘法器141、143的输出值相加运算。减法器149从间隙传感器121的输出值当中减去间隙长度设定器147的输出值。绝对值运算部151运算减法器149的减法运算结果的绝对值。

这种构成中，吸力控制部115根据悬浮体111的间隙长度切换常规磁悬浮控制和无传感器磁悬浮控制。

具体来说，将励磁电压运算部131的输出值乘以增益得到的相乘值和无传感器励磁电压运算部135的输出值乘以增益得到的相乘值相加运算，生成输出悬浮体111的悬浮控制所需的励磁电压值。此时，根据间隙传感器121得到的间隙长度的检测值和间隙长度设定器147的设定值两者间偏差的绝对值，使加权乘法器141的增益和加权乘法器143的增益相对增减，以便使两者的增益之和为1。

这里，上述偏差的绝对值越小(也就是说间隙长度越大)，加权乘法器143的增益越大。反之，上述偏差的绝对值越大(也就是说间隙长度越小)，加权乘法器141的增益越大。

图4示出该情形。

图中的虚线示出加权乘法器141的增益变化，而实线示出加权乘法器143的增益变化。加权乘法器141的增益与励磁电压运算部131的输出值相乘。加权乘法器143的增益与无传感器励磁电压运算部135的输出值相乘。

而且，z为间隙传感器121所得到的间隙长度的检测值。z₀为设定值，|z—z₀|为z和z₀间偏差的绝对值。er1、er2为切换控制的基准值，er1<er2。

如图4所示，在间隙长度较大、|z—z₀|值为基准值er1或以下的情况下，加权乘法器143的增益设定为“1”，而加权乘法器141的增益设定为“0”。

另一方面，由于某些原因悬浮体111的悬浮力降低，并且|z—z₀|值超过基准值er1的话，加权乘法器143的增益从“1”开始渐渐减小为“0”。加权乘法器141的增益随之从“0”开始渐渐增加为“1”。然后，在|z—z₀|值达到基准值er2的时刻，加权乘法器143的增益设定为“0”，而加权乘法器141的增益则设定为“1”。

这样，悬浮体111以规定的间隙长度悬浮的状态，增大对无传感器励磁电压运算部135输出值的权重。由此可减小间隙传感器121噪声带来的影响，可以使悬浮体111毫无振动地维持稳定的悬浮状态。

另一方面，悬浮体111从磁铁单元107吸附于引导件113下表面的状态或辅助支承部130载置于引导件113上表面的状态开始悬浮的情况下，或由于过大的外部干扰引导件113与悬浮体111相接触的情况下，间隙长度为规定值或以下。这种情况下，增大对励磁电压运算部131输出值的权重。通过这样，可以利用间隙传感器121检测出的准确的间隙长度来迅速地使悬浮状态稳定。悬浮体111一旦回复到通常的悬浮状态，便切换为无传感器的磁悬浮控制。

如上所述，按照本实施方式，根据间隙长度适当区别运用采用间隙传感器的磁悬浮控制和不采用间隙传感器的常规磁悬浮控制。通过这样，可以避免传感器噪声引起的振动现象，而且可以确保恢复悬浮时的稳定性。

(第二实施方式)

下面说明本发明的第二实施方式。

第二实施方式其特征在于，针对悬浮体的运动座标系的每一方式运算励磁电压、励磁电流。这里以应用于电梯的情形为例说明本发明的磁悬浮装置。

图5为本发明第二实施方式的磁悬浮装置的构成图，将该磁悬浮装置应用于电梯情形的构成作为一整体用标号10表示。另外，图6为示出该磁悬浮装置的框架部构成的立体图，图7为示出该磁悬浮装置的磁铁单元周围构成的立体图，图8为示出该磁悬浮装置的磁铁单元构成的正视图。

如图5所示，电梯井12的内表面构成有导轨14、14’、移动体16、以及4个引导单元18a～18d。导轨14、14’由铁磁性构件构成，按照规定的安装方法敷设于电梯井12内。

移动体16相当于上述磁悬浮装置的悬浮体。该移动体16沿导轨14、14’通过例如缆绳15的曳引机等未图示的驱动机构在上下方向上移动。引导单元18a～18d安装于移动体16上，以非接触方式相对于导轨14、14’引导该移动体16。

移动体16安装有轿厢20和引导单元18a～18d。移动体16包括具有可保持引导单元18a～18d规定位置关系的强度的框架部22。如图6所示，该框架部22的四个角部按规定方法安装有与导轨14、14’相向的引导单元18a～18d。

引导单元18如图7所示，非磁性材料(例如铝或不锈钢)或者塑料制的台座24按规定方法安装有x方向间隙传感器26(26b、26b’)、y方向间隙传感器28(28b、28b’)以及磁铁单元30。间隙传感器26、28检测引导单元18和导轨14、14’间的间隙长度。

磁铁单元30由中央铁芯32、永久磁铁34、34’、电磁铁36、36’构成。如图8所示，该磁铁单元30以永久磁铁34、34’的相同磁极彼此间通过中央铁芯32按互相相向的状态组装为整体呈E字型形状。

电磁铁36、36’将L字型形状的铁芯38(38’)插入线圈40(40’)后将平板形状的铁芯42安装到铁芯38(38’)的前端部来构成。中央铁芯32和电磁铁36、36’的前端部安装有固体润滑构件43。

固体润滑构件43设置为用以防止在电磁铁36、36’不励磁时磁铁单元30因永久磁铁34、34’的吸力而吸附固定于导轨14(14’)上，而且即便是吸附状态下也不会妨碍移动体16的升降动作。作为该固体润滑构件43，有例如特氟隆(注册商标)、石墨或者含有二硫化钼等的材料。

下面为了便于说明对示出主要部分的标号标注引导单元18a～18d中的字母(a～d)。

磁铁单元30b可以通过对线圈40b、40b’分别励磁来就y方向和x方向独立控制作用于导轨14’的吸力。关于该控制方式，记载于日本专利申请平11—192224号公报中，故这里具体说明从略。

引导单元18a～18d的各吸力可由作为上述吸力控制部用的控制装置44控制，轿厢20和框架部22以非接触方式相对于导轨14、14’引导。

另外，控制装置44在图5例子中分成若干部分，但也可以如例如图9所示，整个装置也可按1个构成。

图9为示出第二实施方式的控制装置内部构成的框图，图10为示出该控制装置内的方式控制电压运算电路构成的框图。另外，框图中箭头线表示信号路径，粗实线表示线圈40周围的电力路径。

该控制装置44由传感器部61、运算电路62、以及功率放大器63a、63a’～63d、63d’构成，由此就x轴、y轴独立控制4个磁铁单元30a～30d的吸力。

传感器部61安装于轿厢20上检测由磁铁单元30a～30d形成的磁路中的磁动势或磁阻、或者移动体16的运动变化。

运算电路62用作吸力控制部，根据该传感器部61输出的信号运算要以非接触方式引导移动体16而对各线圈40a、40a’～40d、40d’进行励磁所用的外加电压。功率放大器63a、63a’～63d、63d’用作励磁部，根据该运算电路62的输出对各线圈40供电。

另外，电源46对功率放大器63a、63a’～63d、63d’供电的同时也对稳恒电压发生装置48供电。另外，该电源46为了用于照明或门的开闭，还具有将未图示的电源线从电梯井12外部供给的交流变换为适合对功率放大器供电的直流这种功能。

稳恒电压发生装置48，即便是由于对功率放大器63供给大电流等而造成电源46的电压变动，也始终以固定电压对运算电路62和间隙传感器26a、26a’～26d、26d’、28a、28a’～28d、28d’供电。由此，运算电路62和间隙传感器26a、26a’～26d、26d’、28a、28a’～28d、28d’始终正常动作。

传感器部61由x方向的间隙传感器26a、26a’～26d、26d’、28a；y方向的间隙传感器28a’～28d、28d’；以及检测各线圈40的励磁电流的电流检测器66a、66a’～66d、66d’所构成。

另外，间隙传感器26a、26a’～26d、26d’、28a、28a’～28d、28d’通过调整各自的偏置电压，以轿厢20相对于导轨14、14’按规定的位置关系引导情形的间隙长度为基准进行校正，以便输出偏离该间隙长度的偏差。

此外，还包括各引导单元18中装配的分别使2个x方向的间隙传感器输出和2个y方向的间隙传感器输出平均的平均部27。不用说，由此可获得x、y方向的磁铁单元30和导轨14、14’之间的间隙长度偏差Δxa、Δya～Δxd、Δyd。

运算电路62对图5所示的运动座标系的每一方式对移动体16进行引导控制。这里，上述每一方式系指表示移动体16的重心沿y座标前后移动的y方式(前后移动方式)、表示沿x座标左右移动的x方式(左右移动方式)、表示绕移动体16的重心旋动的θ方式(旋动方式)、表示绕移动体16的重心俯仰的ξ方式(俯仰方式)、表示绕移动体16的重心偏转的ψ方式(偏转方式)。

另外，除了上述方式以外，运算电路62对ζ方式(全吸方式)、δ方式(扭转方式)、γ方式(歪斜方式)也进行引导控制。

具体来说，就是涉及磁铁单元30a～30d给予导轨14、14’的“全部吸力”；磁铁单元30a～30d给予框架部22的绕z轴的“扭转转矩”；以及以磁铁单元30a、30d给予框架部22的旋转转矩，磁铁单元30b、30c给予框架部22的旋转转矩使框架部22相对于z轴左右对称地歪斜的“歪斜力”这3种方式。

对于上述8种方式，通过使磁铁单元30a～30d的线圈电流收敛为零，从而不管承载的负载重量如何，仅靠永久磁铁34的吸力便稳定支承移动体，通过这种所谓的“零功率控制”进行引导控制。

运算电路62具有按产生有助于移动体16的运动自由度的励磁电流的线性结合所表示的方式运算励磁电流的功能。此外，该运算电路62还具有按励磁电压的线性结合所表示的方式运算励磁电压的功能。具体来说，如下面所述构成。

具体来说，如图9所示运算电路62由电阻测定部64、间隙长度偏差座标变换电路74、电流偏差座标变换电路83、控制电压运算电路84、以及控制电压座标逆变换电路85构成。

电阻测定部64根据各线圈40a、40a’～40d、40d’的励磁电流检测值、运算电路62对于各功率放大器63a、63a’～63d、63d’的励磁电压信号ea、ea’～ed、ed’、以及上述目标值设定部74的输出值输出各线圈的电阻值。

间隙长度偏差座标变换电路74利用间隙长度偏差信号Δya、Δya’～Δyd、Δyd’运算与移动体16重心沿y方向运动有关的位置偏差Δy、与沿x方向运动有关的位置偏差Δx。另外，该间隙长度偏差座标变换电路74还运算与绕移动体16重心旋动有关的角度偏差Δθ、与移动体16的俯仰有关的角度偏差Δξ、以及与绕移动体16的重心偏转有关的角度偏差Δψ。再有，该间隙长度偏差座标变换电路74还运算与对框架部22加上应力的ζ、δ、γ有关的各偏差Δζ、Δδ、Δγ。

电流偏差座标变换电路83作为方式励磁电流运算部，利用电流偏差信号Δia、Δia’～Δid、Δid’运算与移动体16重心y方向运动有关的电流偏差Δiy、以及与x方向运动有关的电流偏差Δix。另外，该电流偏差座标变换电路83还运算与绕移动体16重心旋动有关的电流偏差Δiθ、与移动体16的俯仰有关的电流偏差Δiξ、以及与绕移动体16重心的偏转有关的电流偏差Δiψ。此外，该电流偏差座标变换电路83还运算与对框架部22加上应力的ζ、δ、γ有关的电流偏差Δiζ、Δiδ、Δiγ。

这里，应用零功率控制的情况下，不用说将各电流检测器的检测值经过座标变换的运算结果iy～iγ依然为各方式下偏离零目标值的电流偏差Δiy～Δiγ。

控制电压运算电路84可用作方式励磁电流运算部。该控制电压运算电路84利用上述电阻测定部64、上述间隙长度偏差座标变换电路74、以及上述电流偏差座标变换电路83的输出Δy～Δγ、Δiy～Δiγ，针对y、x、θ、ξ、ψ、ζ、δ、γ各方式按使移动体16稳定地磁悬浮的方式运算电磁铁控制电压ey、ex、eθ、eξ、eψ、eζ、eδ、eγ。

控制电压座标逆变换电路85利用控制电压运算电路84的输出ey、ex、eθ、eξ、eψ、eζ、eδ、eγ运算上述磁铁单元30a～30d各自的电磁铁励磁电压ea、ea’～ed、ed’。该控制电压座标逆变换电路85的运算结果即ea、ea’～ed、ed’提供给功率放大器63a、63a’～63d、63d’。

另外，为了便于稍后的说明，将图9中的电流偏差座标变换电路83、控制电压运算电路84、以及控制电压座标逆变换电路85作为悬浮控制运算部65。

此外，控制电压运算电路84包括下列构成：前后移动方式控制电压运算电路86a；左右移动方式控制电压运算电路86b；旋动方式控制电压运算电路86c；俯仰方式控制电压运算电路86d；偏转方式控制电压运算电路86e；全部吸力方式控制电压运算电路88a；扭转方式控制电压运算电路88b；以及歪斜方式控制电压运算电路88c。

前后移动方式控制电压运算电路86a利用Δy和Δiy运算y方式的电磁铁控制电压ey。左右移动方式控制电压运算电路86b利用Δx和Δix运算x方式的电磁铁控制电压ex。旋动方式控制电压运算电路86c利用Δθ和Δiθ运算θ方式的电磁铁控制电压eθ。俯仰方式控制电压运算电路86d利用Δξ和Δiξ运算ξ方式的电磁铁控制电压eξ。偏转方式控制电压运算电路86e利用Δψ和Δiψ运算ψ方式的电磁铁控制电压eψ。

全部吸力方式控制电压运算电路88a利用Δiζ运算ζ方式的电磁铁控制电压eζ。扭转方式控制电压运算电路88b利用Δiδ运算δ方式的电磁铁控制电压eδ。歪斜方式控制电压运算电路88c利用Δiγ运算γ方式的电磁铁控制电压eγ。

上述各方式的控制电压运算电路当中，对于y、x、θ、ξ、ψ方式而言具有相同的构成。

具体来说，前后移动方式控制电压运算电路86a如图10所示，由电阻值平均部90、励磁电压运算部97、励磁电压调整部99、模拟微分器102、电阻值不平衡校正部92、方式姿势推定部98、目标值设定部100、以及加法器101构成。

电阻值平均部90运算电阻测定部64测定得到的线圈40a、40a’～40d、40d’电阻值的平均值。

电阻值不平衡校正部92，对于该前后移动方式以外的7种方式的励磁电流(Δix～Δiγ)根据电阻测定部64的输出乘以各线圈电阻值的线性结合所得到的各方式的电阻校正增益，并且输出7个乘法运算结果之总和。

方式姿势推定部98依照上述式(7)，根据电流偏差座标变换电路83得到的y方式励磁电流值iy输出移动体16的位置偏差推定值Δy、Δy的变化速度、以及y方式电流推定值Δiy。

模拟微分器102对来自间隙长度偏差座标变换电路74的y方式中的位置偏差进行时间微分输出其变化速度。由此，可以取得y方式的位置偏差、其速度及电流偏差的信息，可根据上述式(6)进行采用间隙传感器的磁悬浮。

励磁电压运算部97由减法器93、增益补偿器91、积分补偿器94、加法器95、以及减法器96构成。

减法器93自目标设定部100的输出当中减去y方式电流推定值Δiy。增益补偿器91对Δy、Δy的变化速度、Δiy或推定值乘以适当的反馈增益。

积分补偿器94对减法器93的输出值进行积分并乘以适当的反馈增益。加法器95运算增益补偿器91输出值的总和。减法器96自积分补偿器94的输出值当中减去加法器95的输出值输出y(前后移动)方式中的第1方式的励磁电压ey1。

增益补偿器91和积分补偿器94的反馈增益根据需要按规定方法根据电阻值平均部90的输出值运算。由此可补偿温度变化等引起的线圈电阻值的变动，可获得始终稳定的乘用感受。

励磁电压调整部99包括位置分量励磁电压调整部99’，速度分量励磁电压调整部99”、以及电流分量励磁电压调整部99’”，构成为分别与第一实施方式的电压调整部137相同。由此，励磁电压运算部97根据无传感器磁悬浮至使用间隙传感器的磁悬浮的过渡状态输出第1方式的励磁电压ey1。

加法器101将上述电阻值不平衡校正部92的输出与上述第1方式的励磁电压ey1相加，其加法运算结果作为第2方式的励磁电压ey2输出。

另外，关于电阻值不平衡校正部92和加法器101的作用，在日本专利申请平2004—151832号公报中有所记载，所以这里其具体说明从略。

本实施方式中，方式姿势推定部98和方式励磁电压运算部97起到第1励磁电压运算部的作用。而且，位置偏差、其速度及电流偏差的信息通过励磁电压调整部99导入励磁电压运算部97，因而不用说，励磁电压运算部97也起到第2励磁电压运算部的作用。

关于左右移动方式控制电压运算电路86b、旋动方式控制电压运算电路86c、俯仰方式控制电压运算电路86d、以及偏转方式控制电压运算电路86e，也与上述上下移动方式控制电压运算电路86a相同构成，用信号名表示对应的输入输出信号，其说明从略。

另一方面，ζ、δ、γ这样3个方式控制电压运算电路88a～88c为全部相同的构成。另外，具有与上下移动方式控制电压运算电路86a相同的构成要素，所以对同一部分标注同一标号，同时为了进行区分，标上’标记，其构成示于图11。

下面说明如上所述构成的磁悬浮装置的动作。

装置处于停止状态时，磁铁单元30a、30d的中央铁芯32的前端通过固体润滑构件43分别吸附于导轨14的相向面，电磁铁36a’、36d’的前端通过固体润滑构件43分别吸附于导轨14的相向面。这时，由于固体润滑构件43的作用，因而不会妨碍移动体16的升降。

该状态下，一旦使本装置起动，y方式和x方式中通过励磁电压调整部99的动作进行采用间隙传感器的磁悬浮控制。控制装置44由于悬浮控制运算部65的动作使各电磁铁36a、36a’～36d、36d’产生与永久磁铁34所产生的磁通同向或逆向的磁通。另外，控制装置44控制各线圈40中所流过的电流以便磁铁单元30a～30d和导轨14、14’之间保持规定的间隙长度。

由此，如图8所示形成有x永久磁铁34→铁芯38、42→空隙G→导轨14(14’)→空隙G”→中央铁芯32→永久磁铁34这一路径所形成的磁路Mc，以及永久磁铁34’→铁芯38、42→空隙G’→导轨14(14’)→空隙G”→中央铁芯32→永久磁铁34这一路径所形成的磁路Mc’。

这时，空隙G、G’、G”的间隙长度变成永久磁铁34的磁动势所引起的各磁铁单元30a～30d的磁性吸力作用于移动体16重心的y轴方向前后作用力、同样的x方向左右作用力、通过移动体16重心的绕x轴的转矩、同样的绕y轴的转矩、以及同样的绕z轴的转矩恰好平衡的长度。

控制装置44一旦有外力作用于应保持该平衡的移动体16，对电磁铁36a、36a’～36d、36d’进行励磁电流控制。由此进行所谓的零功率控制。

这里，装置处于吸附状态时，无法满足表示磁悬浮系统其悬浮状态的式(4)。因而，方式姿势推定部98的位置偏差、速度偏差、以及电流偏差的各推定值与实际值有所不同。但y方式和x方式中可通过励磁电压调整部99的动作进行用间隙传感器的磁悬浮控制，所以移动体16可靠悬浮。

而且，利用零功率控制以非接触方式引导的移动体16一旦通过未图示的曳引机沿导轨14、14’开始升降动作，磁铁单元30通过导轨14、14’的接头，传感器信号中便有干扰产生。但处于悬浮状态时，通过励磁电压调整部99的动作，可将无传感器的磁悬浮控制应用于移动体16的非接触式引导。所以，即便是有接头引起的噪声与间隙传感器输出叠加移动体16也不会产生晃动。

另外，假定由于人员或负载的偏置移动、或者地震等引起缆绳摇晃等原因而有过大的外力施加于移动体16上。这种情况下，磁铁单元30a～30d的电磁铁其温度升高，电磁铁线圈的电阻变动。

尤其是采用可极端抑制电力消耗的零功率控制的情况下，因过大的外力而有较大的励磁电流流过时，各电磁铁线圈或功率放大器急剧发热，与间隙长度恒定控制等其它的控制方式相比电阻值的变动较大。这样的话，各运动方式下位置偏差推定值和其速度推定值的误差增大，乘用感觉变得极差。

但按照本实施方式，可利用电阻测定部64的作用正确测定线圈40的电阻值。因而，可正确调整按电阻测定部64的输出值调整的方式姿势推定部97或电阻值不平衡校正部92、92’的参数，同时还可由增益补偿器91、91’、积分补偿器94、94’进行以电阻值为参数的增益设定。因而，不仅可对于偏置电压或线圈电阻值的变动维持非接触式引导的稳定性，而且可以使平稳的乘用感觉良好地持续。

另外，本装置结束运行停止的情况下，目标设定部74中将y方式和x方式的目标值从零开始渐渐变为负值。由此，移动体16渐渐地在y轴、x轴方向上移动。最终，磁铁单元30a、30d的中央铁芯32其前端通过固体润滑构件43吸附于导轨14的相向面，电磁铁36a’、36d’其前端通过固体润滑构件43吸附于导轨14的相向面。

在这种状态下一旦使装置停止，目标值设定部74的输出全部复位为零，同时移动体16吸附于导轨16。

这样，从悬浮状态至吸附状态的阶段，通过励磁电压调整部99的动作，移动体16的非接触方式引导控制从无传感器的磁悬浮控制渐渐过渡到采用间隙传感器的悬浮控制。因此，不会由于急剧的吸附动作或不稳定的吸附而对人员或载荷造成冲击。

(第三实施方式)

下面说明本发明的第三实施方式。

上述第一和第二实施方式中，磁铁单元安装于悬浮体一侧，但磁铁单元的安装位置并不限于此，如图12所示，也可以将磁铁单元配置于地表一侧。另外，为了便于说明，下面与第一和第二实施方式共同的部分用相同的标号说明。

图12为本发明第三实施方式的磁悬浮装置的构成图，由标号300表示该装置总体构成。

磁悬浮装置300包括辅助支承部302、磁铁单元107、导轨304、防振台306、直线导轨308、吸力控制部115、功率放大器313、间隙传感器121、以及电流传感器123。

辅助支承部302其剖面呈U字型形状，可由例如铝材等非磁性体形成。该辅助支承部302设置于地表，磁铁单元107朝下安装于辅助支承部302上部底面。

引导件304其与磁铁单元107相向的剖面呈U字型形状，可由例如铁等铁磁性构件形成。防振台306将该引导件304配备于底部上表面，整体形成为U字型形状。该防振台306相当于悬浮体。直线导轨308安装于防振台306的侧面，赋于防振台306只在相对于地表的垂直方向上运动的自由度。

吸力控制部115控制磁铁单元107的吸力，进行以非接触方式支承悬浮体即防振台306用的控制。功率放大器313根据吸力控制部115的输出与对磁铁单元107进行励磁用的未图示的电源连接。

间隙传感器121通过测定防振台306和辅助支承部302间的间距来检测磁铁单元107和引导件304之间的间隙长度。电流传感器123检测磁铁单元107的励磁电流。

这里，吸力控制部115具有如下所述构成。

具体来说，吸力控制部115包括电阻测定部139、姿势推定部133、无传感器励磁电压运算部135、励磁电压运算部131、以及励磁电压调整部137’。

电阻测定部139根据供磁铁单元107的励磁电流和励磁电压测定导线128和线圈119、119’的串联电阻值。

姿势推定部133根据电阻测定部139的输出和供磁铁单元107的励磁电流、励磁电压推定防振台306的悬浮状态，也就是说推定间隙长度偏差、其变化速度。

无传感器励磁电压运算部135根据姿势推定部133的输出运算为了使防振台306处于磁悬浮状态所需的励磁电压。

励磁电压运算部131根据间隙传感器121所得到的间隙长度和电流传感器123所得到的线圈电流值运算励磁电压。

作为励磁电压调整部的励磁电压调整部137’基于励磁电压运算部131和无传感器励磁电压运算部135运算为了使防振台306处于磁悬浮状态而要加到线圈119、119’上的励磁电压。

这里，励磁电压调整部137’不同于图3中所示的励磁电压调整部137，如图13所示，新引入了考虑电阻测定部139的输出值的部分。

该励磁电压调整部137’由加权乘法器141、加权乘法器143、加法器145、减法器149、绝对值运算部151、电阻变动率运算部315、绝对值运算部151’、增益乘法器317、加法器319构成。

加权乘法器141将励磁电压运算部131的输出值乘以规定的增益。加权乘法器143则将无传感器励磁电压运算部135的输出值乘以规定的增益。加法器145将加权乘法器141、143的输出相加运算。减法器149从间隙传感器121的输出当中减去间隙长度设定器147的输出。绝对值运算部151运算减法器149减法运算结果的绝对值。

另外，电阻变动率运算部315由对电阻测定部139的检测值R进行时间微分的模拟微分器321、以及将该输出除以检测值R求出变动率r的除法器323构成。绝对值运算部151’运算电阻变动率运算部315得到的变化率r的绝对值。增益乘法器317将绝对值运算部151’的输出值乘以增益α。加法器319将增益乘法器317的输出值和绝对值运算部151的输出值相加运算。

这种构成中，励磁电压调整部137’根据作为悬浮体的防振台306的间隙长度和线圈电阻值，改变励磁电压运算部131的输出值和无传感器励磁电压运算部135的输出值的权重输出。

具体来说，根据间隙传感器121得到的间隙长度的检测值和间隙长度设定器147的设定值两者间偏差的绝对值同电阻测定部139得到的线圈电阻的变动率的绝对值乘以规定的增益得到的相乘值两者的相加运算值T，来相对增减两者的增益，以便加权乘法器141的增益和加权乘法器143的增益之和为1。

这种情况下，上述相加运算值越小(间隙长度越大或线圈电阻的变动率越小)，加权乘法器143的增益越大。相反，上述相加运算值T越大(间隙长度越小或线圈电阻的变动率越大)，加权乘法器141的增益越大。

图14示出该情形。

图中的虚线表示加权乘法器141的增益，而实线表示加权乘法器143增益的变化。加权乘法器141的增益与励磁电压运算部131的输出值相乘。而加权乘法器143的增益与无传感器励磁电压运算部135的输出值相乘。

另外，z为间隙长度的检测值，z₀为设定值，|z—z₀|为z和z₀的偏差的绝对值。r为线圈电阻的变动率，|r|为该变动率的绝对值。α为与该变动率相乘的增益。er3、er4为切换控制的基准值，er3<er4。

如图14所示，T＝|z—z₀|+α|r|的值一旦从基准值er3变化为er4，加权乘法器141的增益随之从“0”增加至“1”。而加权乘法器143的增益从“1”减小至“0”。

由此，悬浮体111以规定的间隙长度悬浮的状态，对无传感器励磁电压运算部135的输出值的权重变大，可适用无传感器的磁悬浮控制。

另一方面，间隙长度一旦在规定范围以外，便根据此时的间隙长度，对励磁电压运算部131的输出值的权重相应变大，过渡到用间隙传感器121的磁悬浮控制。这种情况下，线圈电阻的变动率越大，过渡到用间隙传感器121的磁悬浮控制就越迅速。

通常，线圈119、119’的电阻急剧变动，电阻测定部139的检测速度未及时响应的情况下，无传感器的磁悬浮控制中，姿势推定部133便无法正常动作，存在不稳定这种问题。

按照本实施方式，即便是发生这种急剧的线圈电阻值变动，也可过渡到用间隙传感器的磁悬浮控制，所以可力求使悬浮状态稳定。因而可使装置的可靠性提高。

而且，其优点在于，通过在地表一侧配置磁铁单元107，便没有来自活动部分即防振台306的配线，装置的可靠性提高。

另外，上述各实施方式中，进行磁悬浮的控制装置(吸力控制部115)作为模拟的构成进行说明，但本发明并不限于模拟的控制方式，也可按数字控制方式构成。

此外，作为励磁部的构成采用的是功率放大器，但这并不限定驱动器的方式，为例如PWM(脉宽调制)形式的构成也不妨。

再有，采用加权乘法器作为励磁电压调整部，但这并不限定从无传感器磁悬浮过渡到采用间隙传感器的磁悬浮或相反过渡的过渡部。举例来说，利用带条件的切换或模糊控制来过渡也不妨。

此外，本发明可在不背离其实质的范围内进行种种变更。总之，本发明并非原样限于上述各实施方式，在实施阶段可在不背离其实质的范围内将构成要素变形来具体实施。另外，可通过对上述各实施方式披露的多个构成要素作适当的组合来形成种种方式。举例来说，可以从实施方式所示的全部构成要素当中省去若干个构成要素。此外，也可以将不同的实施方式中的构成要素作适当的组合。

[工业实用性]

按照本发明，可以减轻间隙传感器的噪声所带来的影响，进行始终稳定的悬浮控制。

Claims (9)

1.一种磁悬浮装置，其特征在于，包括：

由铁磁性构件构成的引导件(113)；

隔着空隙与该引导件(113)相向，并由在该空隙中有共用磁路的电磁铁和永久磁铁所构成的磁铁单元(107)；

由作用于所述引导件(113)的所述磁铁单元(107)的吸力以非接触方式支承的悬浮体(111)；

检测所述电磁铁的线圈过流的电流值的电流值检测部(123)；

检测所述悬浮体(111)悬浮时的间隙长度的间隙传感器(121)；

根据所述电流值检测部(123)检测出的线圈电流值，运算应加到所述电磁铁上的励磁电压值的第1励磁电压运算部(135)；

根据所述间隙传感器(121)检测出的间隙长度，运算应加到所述电磁铁上的励磁电压值的第2励磁电压运算部(131)；以及

将所述第1励磁电压运算部(135)的输出值和所述第2励磁电压运算部(131)的输出值混合来生成输出所述悬浮体(111)的悬浮控制所需的励磁电压值，同时根据所述间隙长度调整其混合比的励磁电压调整部(137)。

2.如权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，

包括根据所述电流值检测部(123)检测出的线圈电流值，运算所述电磁铁的线圈电阻值的电阻测定部(139)，

所述励磁电压调整部(137)根据所述间隙长度和所述电阻测定部(139)所测定的线圈电阻值来调整所述混合比。

3.如权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，

所述励磁电压调整部(137)将所述第2励磁电压运算部(131)的输出值乘以第2增益得到的相乘值与所述第1励磁电压运算部(135)的输出值乘以第1增益得到的相乘值进行相加运算，来生成输出所述悬浮体(111)的悬浮控制所需的励磁电压值，

并且根据所述间隙长度使所述第1增益和所述第2增益相对增减。 

4.如权利要求2所述的磁悬浮装置，其特征在于，

所述励磁电压调整部(137)将所述第2励磁电压运算部(131)的输出值乘以第2增益得到的相乘值与所述第1励磁电压运算部(135)的输出值乘以第1增益得到的相乘值进行相加运算，来生成输出所述悬浮体(111)的悬浮控制所需的励磁电压值，

并且根据所述间隙长度和所述线圈电阻值使所述第1增益和所述第2增益相对增减。

5.如权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，包括：

根据所述电流值检测部(123)检测出的线圈电流值，运算所述电磁铁的线圈电阻值的电阻测定部(139)；以及

根据该电阻测定部(139)所得到的线圈电阻值和所述电流值检测部(123)检测出的线圈电流值，推定所述悬浮体(111)的间隙长度的推定部(133)，

所述第1励磁电压运算部(135)根据所述推定部(133)所推定的间隙长度运算应加到所述电磁铁上的励磁电压值。

6.如权利要求5所述的磁悬浮装置，其特征在于，

所述推定部(133)根据所述电阻测定部(139)所得到的线圈电阻值和所述电流值检测部(123)检测出的线圈电流值，推定所述悬浮体(111)相对于由所述铁磁性构件构成的引导件(113)的姿势和姿势变化速度。

7.如权利要求5所述的磁悬浮装置，其特征在于，包括：

对每一规定的方式运算励磁电压的方式励磁电压运算部(84)，所述励磁电压用于产生有助于所述悬浮体(111)运动自由度的吸力；以及

对每一规定的方式运算励磁电流的方式励磁电流运算部(83)，所述励磁电流用于产生有助于所述悬浮体(111)运动自由度的吸力，

所述推定部(133)根据所述方式励磁电流运算部(83)和所述方式励磁电压运算部(84)的输出，对所述悬浮体(111)的每一运动自由度推定所述悬浮体(111)相对于由所述铁磁性构件构成的引导件(113)的姿势和该姿势随时间的变化。

8.如权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，

所述悬浮体(111)包括所述磁铁单元(107)。

9.如权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，

所述悬浮体(111)包括由所述铁磁性构件构成的引导件(304)。

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