JP6187823B2 - 電磁式サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の車両の振動を緩衝するのに好適に用いられる電磁式サスペンション装置に関する。

一般に、自動車等の車両には、車体（ばね上）側と各車輪（ばね下）側との間に緩衝器が設けられている。このような緩衝器として、互いに相対直線運動可能に配置された固定子と可動子とからなるリニアモータ（電磁式アクチュエータ）を用いた電磁式サスペンション装置が知られている。

ここで、電磁式サスペンション装置は、例えば、車体と車輪との間に介装され相対変位可能な同軸状の内筒と外筒とにそれぞれコイル（コイル部材）と磁石（磁性部材）とを設けてなるリニア電磁式アクチュエータと、該リニア電磁式アクチュエータへの通電を制御するインバータ（制御手段）とを備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１による電磁式サスペンション装置は、リニア電磁式アクチュエータを、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルと磁石とからなる３相リニア同期モータとして構成している。そして、これら３相のコイルへの通電を、インバータにより制御することにより、リニア電磁式アクチュエータで発生する推力（減衰力）を可変に調節できるように構成している。

一方、３相のコイルとインバータとを接続する各動力線（電力線）は、リレーを介して互いに接続されている。例えば、インバータによるコイルへの通電を行わない場合や動力線が断線等した場合には、リレーを閉状態とし、３相のコイルを短絡する。このとき、リニア電磁式アクチュエータは、各コイルと磁石との相対変位により各コイルに生じる起電力によって、減衰力となる抵抗力を発生させることができる。

特開２００３−２２３２２０号公報

従来技術によれば、例えばリレーが接点溶着により故障した場合、その溶着した接点により形成される接続状態（回路）によっては、過電流による発熱のおそれやリレーの故障を検出できないおそれがある。このため、リレーが故障した場合にも、安全性、信頼性を確保できることが望まれる。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、安全性、信頼性を向上することができる電磁式サスペンション装置を提供することにある。

本発明の電磁式サスペンション装置は、車体と車輪との間に介装されたリニア電磁式アクチュエータと、該リニア電磁式アクチュエータへの通電を制御する制御手段と、を備え、前記リニア電磁式アクチュエータは、相対変位可能な同軸状の内筒または外筒の一方の部材に設けられ３相のモータを構成するコイル部材と、他方の部材に設けられ該コイル部材と対向する磁性部材とを有し、前記コイル部材への通電時は前記磁性部材との間に生じる電磁力によって推進力を得て、前記コイル部材への非通電時は前記コイル部材および前記磁性部材の相対変位により前記コイル部材に生じる起電力によって減衰力を得ることが可能な構成としてなる。

そして、上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成の特徴は、前記制御手段と前記コイル部材の各相のコイルとは独立のケーブルで接続し、前記制御手段と前記コイル部材との間に設けられた３相の独立のケーブルのうち２相のケーブルには、それぞれリレーを設け、前記各リレーは、制御接点と短絡接点との２つの接点を有し、前記制御接点は、前記２相のコイルと該２相のコイルに対応する前記制御手段の各出力部とを接続し、前記２相のコイルに前記制御手段からの電流を流す接点であり、前記短絡接点は、前記２相のコイルの一の相のコイルと他の相のコイルとを接続すると共に前記リレーが設けられないケーブルに接続し、３相のコイル間で電流を流す接点であり、前記各リレーは、前記制御接点と短絡接点の何れかしか接続できない構造であり、かつ、前記各リレーは、前記制御接点と短絡接点とからなり、これら制御接点と短絡接点とが離間して設けられる固定接点と、前記制御接点と短絡接点との間に設けられ、前記リレーを構成する操作コイルへの通電時には前記リレーを構成する磁性体に導かれることにより前記制御接点と接触し、非通電時には前記リレーを構成するばねのばね力により前記短絡接点と接触する可動接点とにより構成したことにある。

本発明の電磁式サスペンション装置によれば、安全性、信頼性を向上することができる。

実施の形態による電磁式サスペンション装置を示す制御ＯＮ時のブロック図である。 リニア電磁式アクチュエータを示す縦断面図である。 リレーが組込まれたリレー組立体を示す斜視図である。 図３のリレー組立体に組込まれた第１の実施の形態によるリレーを示す制御ＯＦＦ時の側面図である。 制御ＯＮ時と制御ＯＦＦ時のリレーの動作をリレーの状態（正常、故障の種類）毎に示す説明図である。 第２の実施の形態によるリレーを示す制御ＯＦＦ時の側面図である。 第３の実施の形態によるリレーを示す制御ＯＦＦ時の側面図である。 第４の実施の形態による電流指令のブロック図である。 制御ＯＮ／ＯＦＦ信号とゲインＫと電流指令（補正前、補正後）とリレー状態の時間変化の一例を示す特性線図である。

以下、本発明の実施の形態による電磁式サスペンション装置を、４輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

図１ないし図５は、第１の実施の形態を示している。図１において、電磁式サスペンション装置１は、車両を構成する車体（ばね上）と車輪（ばね下）との間に設けられた懸架ばね（図示せず）と、該懸架ばねと並列関係をなして車体と車輪との間に介装されたリニア電磁式アクチュエータ２（以下、アクチュエータ２という）と、該アクチュエータ２への通電を制御する制御手段としてのインバータ３とを備えて構成されている。なお、図１中では、１組のアクチュエータ２とインバータ３を模式的に図示しているが、これらアクチュエータ２とインバータ３は、例えば４つの車輪（左前輪、右前輪、左後輪、右後輪）と車体との間に個別に独立して合計４組設けられるものである。

インバータ３は、直流電力線４を介して蓄電装置等の車両の電源５と接続されると共に、それぞれがケーブルとしてのＵ相動力線６Ａ、Ｖ相動力線６Ｂ、Ｗ相動力線６Ｃを介してアクチュエータ２のコイル部材１５と接続されている。即ち、インバータ３のＵ相出力部３Ａ、Ｖ相出力部３Ｂ，Ｗ相出力部３Ｃは、それぞれＵ相動力線６Ａ、Ｖ相動力線６Ｂ、Ｗ相動力線６Ｃを介して、コイル部材１５を構成するＵ相コイル１５Ａ、Ｖ相コイル１５Ｂ、Ｗ相コイル１５Ｃと接続されている。

インバータ３は、例えばトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等からなる複数のスイッチング素子を含んで構成され、各スイッチング素子は、その開・閉が演算部７からの電流指令に基づいて制御される。インバータ３は、アクチュエータ２の駆動時には、直流電力線４の直流電力から３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を生成し、動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃを介してアクチュエータ２（のコイル部材１５）に供給する。

即ち、インバータ３は、電源５より直流電力線４を介して電力の供給を受けると共に、演算部７からの電流指令に基づいてアクチュエータ２（のコイル部材１５）に動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃを介して交流電流を流す。これにより、インバータ３は、アクチュエータ２に減衰力となる推力を発生させ、車体の乗り心地と操縦安定性を向上する制御を行う。この制御は、車両に取付けられた車両センサ８の検出情報に基づいて、アクチュエータ２で発生すべき減衰力（目標減衰力）に対応する電流指令を演算部７で演算し、その電流指令をインバータ３に出力することにより行われる。

車両センサ８は、例えば、加速度センサ、車輪速センサ、舵角センサ等の車両の各種状態量を検出するセンサ（検出器）により構成され、センサ線９を介して演算部７に接続されている。車両センサ８は、演算部７に対して車両情報となるセンサ信号を出力する。演算部７は、例えばマイクロコンピュータ等を用いて構成され、指令線１０を介してインバータ３に接続されている。演算部７は、車両センサ８の検出情報に基づいて、インバータ３に対する指令（電流指令、制御ＯＮ／ＯＦＦ指令）を出力する。

ここで、演算部７は、乗り心地向上と操縦安定性向上の制御指令となる電流指令をインバータ３に出力することに加えて、乗り心地向上と操縦安定性向上の制御を行うか否かの指令となる制御ＯＮ／ＯＦＦ指令をインバータ３に出力する。制御ＯＮ／ＯＦＦ指令は、インバータ３からアクチュエータ２（のコイル部材１５）に対して通電を許可するか否か、即ち、アクチュエータ２の減衰力の制御をアクティブに行うか否か決定する指令となるものである。

演算部７からインバータ３に制御ＯＮ指令が出力されると、インバータ３は、インバータ３とアクチュエータ２間を接続してよいか否か、即ち、後述するリレー２７，２８によりインバータ３とアクチュエータ２間を導通させてよいか否かを、インバータ３（の制御部）に組込まれた規則を基に判定する。そして、導通させてよいと判定されると、インバータ３（の制御部）からリレー２７，２８に対し、インバータ３とアクチュエータ２（のコイル部材１５）とを導通する旨のリレー信号が、リレー信号線３Ｄを通じて出力される。

これにより、図１および後述する図５の右最上段の回路図（正常、制御ＯＮ）に示すように、リレー２７，２８は、インバータ３とアクチュエータ２（のコイル部材１５）とを導通する。この状態で、インバータ３は、演算部７からの電流指令に基づいてアクチュエータ２（のコイル部材１５）への通電を行い、コイル部材１５と後述の永久磁石２６（図２参照）との間に生じる電磁力によってアクチュエータ２に減衰力となる推進力を発生させる。このとき、インバータ３は、演算部７からの電流指令に基づいてアクチュエータ２の推進力（減衰力）を可変に調整することにより、乗り心地向上と操縦安定性向上の制御を行うことができる。

一方、演算部７からインバータ３に制御ＯＦＦ指令が出力されると、インバータ３は、インバータ３とアクチュエータ２間を非接続としてよいか否か、即ち、リレー２７，２８によりインバータ３とアクチュエータ２間を非導通としてよいか否かを、インバータ３（の制御部）に組込まれた規則を基に判定する。そして、非導通にしてよいと判定されると、インバータ３（の制御部）からリレー２７，２８に対し、インバータ３とアクチュエータ２（のコイル部材１５）とを非導通とする旨のリレー信号が、リレー信号線３Ｄを通じて出力される。

これにより、後述する図５の左最上段の回路図（正常、制御ＯＦＦ）に示すように、リレー２７，２８は、インバータ３とアクチュエータ２（のコイル部材１５）とを非導通とする。このとき、リレー２７，２８は、後述するように、アクチュエータ２の動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃ同士、即ち、コイル部材１５の各コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ同士を短絡する接続位置に切換わり、閉回路が形成される。この場合、アクチュエータ２は、コイル部材１５と永久磁石２６との相対変位（ストローク）によりコイル部材１５の各コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに生じる起電力によって、減衰力となる抵抗力を発生させることができる。即ち、アクチュエータ２は、外部からの電力の供給を受けずに、ストローク速度に応じた減衰力を発生し、車両の走行を可能とすることができる。

次に、アクチュエータ２の構成について、図２を参照しつつ説明する。

アクチュエータ２は、車体側に配置される固定子１１と、車輪側に配置される可動子１２とを有し、これら固定子１１（のコイル部材１５）と可動子１２（の永久磁石２６）とにより３相リニア同期モータを構成している。即ち、アクチュエータ２は、車体（ばね上部材）と車輪（ばね下部材）との間に介装され、相対変位可能な同軸状の内筒と外筒とのうちの内筒に対応するロッド１６にコア１４を介して設けられたコイル部材１５（コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）と、外筒に対応するアウタチューブ２２に設けられコイル部材１５と対向する磁性部材としての永久磁石２６とからなる筒状リニア電磁式アクチュエータとして構成されている。なお、図示は省略するが、アクチュエータ２は、径方向内側に配置される内筒と径方向外側に配置される外筒とのうちの外筒にコイル部材（コイル）を設け、内筒に磁性部材（永久磁石）を設ける構成としてもよい。

車体側に配置される固定子１１は、電機子１３とロッド１６とにより大略構成されている。電機子１３は、磁性体からなるコア１４と、該コア１４に設けられコイル部材１５を構成する複数のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ（Ｕ相コイル１５Ａ，Ｖ相コイル１５Ｂ，Ｗ相コイル１５Ｃ）とにより構成されている。

コア１４は、例えば圧粉磁心や積層された電磁鋼板、磁性体片より切削加工等によって形成され、その形状は、全体として略円筒状となっている。一方、各コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、それぞれ所定の方向に巻かれてコア１４の外周面側に収容され、可動子１２（の永久磁石２６）の内周面と対向して配置されている。

具体的には、コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、略筒状のコア１４の外周面側に位置して該コア１４の周方向に配置されると共に、該コア１４の軸方向の６箇所位置に軸方向に離間して配置されている。コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃには、動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃが接続され、インバータ３から後述するリレー２７，２８を介して電力が供給される。

なお、コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの個数は、図示したものに限らず、３個や９個、１２個等、設計仕様等に応じて適宜設定することができる。また、軸方向に隣合う６個のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、例えば電気角でそれぞれ１２０°ずつの位相差をもつように配置される。各コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ間の配線方法も、例えば電源５側の電圧や電流仕様に応じて適宜選択することができる。コア１４の形状に関しても、図示したものに限らず、例えばコイル保護用の凸部や推力脈動低減用の曲線部等を設ける構成としてもよい。

一方、内筒としてのロッド１６は、略円筒状に形成され、ストローク方向となる軸方向（図２の左，右方向）に延び、基端側（図２の右端側）がコア１４の内側に固定（嵌着）されている。ロッド１６の先端側（図２の左端側）は、後述するアウタチューブ２２の軸受取付部２２Ｃから突出し、その突出端には、例えば車両のばね上部材（車体側）に取付けられるねじ部１６Ａが設けられている。ロッド１６の内側には、可動子１２の案内ロッド２３が挿入され、ロッド１６の基端側の内周面には、案内ロッド２３の外周面と摺接する軸受、スリーブ等の摺動部材からなる第１軸受１７が設けられている。

ロッド１６の外周面のうち電機子１３よりも一端側（図２の左端側）には、ストッパ部材１８と、後述するリレー２７，２８が組込まれたリレー組立体３３とが取付けられている。ストッパ部材１８は、アウタチューブ（ヨーク）２２の伸びきり時に該アウタチューブ２２の軸受取付部２２Ｃと当接するもので、例えばポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ゴム等の弾性材料により円筒状に形成されている。ストッパ部材１８は、アウタチューブ２２の軸受取付部２２Ｃと当接するときの衝撃を緩和するものである。

一方、ロッド１６内には、コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと接続される３本の動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃと、例えば、ＭＲセンサ、ホールＩＣセンサ等の磁気センサ（図示せず）にそれぞれ接続される２本の磁気センサ線１９（図３参照）と、温度センサ２０に接続される２本の温度センサ線２１とが配設されている。温度センサ２０は、任意のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの温度を検出するもので、コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの内周側に設けられ（貼付され）ている。本実施の形態では、温度センサ線２１は２本としているが、温度センサ線２１の本数は任意の数でよい。一方、磁気センサは、後述する永久磁石２６の磁極位置（延いては、アクチュエータ２のストローク位置）を検出するためのものである。図示は省略するが、磁気センサは、例えば、ロッド１６の外周側で例えばリレー組立体３３よりも電機子１３側（リレー組立体３３と電機子１３の間）に設けられている。各動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃおよび各センサ線１９，２１は、ロッド１６を通じて外部に引き出されている。

車輪側に配置される可動子１２は、界磁を構成するもので、ストローク方向となる軸方向の相対変位を可能に固定子１１に組み付けられている。可動子１２は、電機子１３（コア１４およびコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）の外周側に配置される外筒としてのアウタチューブ（ヨーク）２２と、該アウタチューブ２２の内側に位置してストローク方向に延びる案内ロッド２３と、アウタチューブ２２に設けられコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに対し径方向に隙間をもって対向する磁性部材としての複数の永久磁石２６とにより構成されている。

アウタチューブ２２は、例えば、磁場の中に置くと磁路を形成する磁性体、例えば機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ１２Ａ）等を用いて有底円筒状に形成され、ストローク方向となる軸方向に延びている。即ち、アウタチューブ２２は、磁性体とすることにより、アクチュエータ２２の磁気回路を形成すると共に、後述する永久磁石２６の磁束を外部に漏らさないためのカバーとしての役目を有している。

ここで、アウタチューブ２２は、軸方向に延びる筒部２２Ａと、該筒部２２Ａの他端側（図２の右端側）を閉塞する底部２２Ｂと、筒部２２Ａの開口側（一端側）に位置して固定子１１のロッド１６側に向けて径方向内側に全周にわたって突出する軸受取付部２２Ｃとにより構成されている。筒部２２Ａの内側には、永久磁石２６が軸方向に並んで配置されている。

底部２２Ｂには、筒部２２Ａの内側に位置して底部２２Ｂから電機子１３の内側（ロッド１６の内側）に延びる案内ロッド２３が設けられている。案内ロッド２３の外周面は、ロッド１６内に設けられた第１軸受１７が摺動する。なお、案内ロッド２３は、アウタチューブ２２の底部２２Ｂに該アウタチューブ２２と一体に形成する構成や、アウタチューブ２２とは別体の案内ロッド２３を底部２２Ｂにねじやボルト等を用いて固定する構成を採用することができる。

また、アウタチューブ２２の底部２２Ｂのうち案内ロッド２３とは反対側には、車両のばね下部材（車輪側）に取付けられる取付ブラケット２２Ｄが設けられている。一方、軸受取付部２２Ｃの内周面には、ロッド１６の外周面と摺接する軸受、スリーブ等の摺動部材からなる第２軸受２４が設けられている。また、軸受取付部２２Ｃの内周側で、第２軸受２４よりも一端側（図２の左端側）には、外部から水や埃が入るのを阻止するシール２５が設けられている。

アウタチューブ２２の筒部２２Ａの内周面側には、磁場を生じさせる部材である磁性部材としての複数の円環状の永久磁石２６が軸方向に沿って並んで配置されている。この場合、軸方向に隣合う各永久磁石２６は、例えば互いに逆極性になっている。例えば、アウタチューブ２２の一端側（右側または左側）から数えて奇数個目の永久磁石２６を、内周面側がＮ極で外周面側がＳ極のものとしたならば、一端側から数えて偶数個目の永久磁石２６は、内周面側がＳ極で外周面側がＮ極のものとなっている。

この場合、各永久磁石２６は、例えば、円筒状に一体に形成されたリング磁石や、円弧状の複数の磁石素子を周方向に並べることにより円環状に構成した分割型のセグメント磁石とすることができる。なお、永久磁石２６の個数は、図示の例に限るものではない。即ち、図示の例では、永久磁石２６の数とコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの数は、１１極６スロット構成であるが、例えば４極６スロット構成や、８極６スロット構成としてもよい。

なお、アウタチューブ（ヨーク）２２は磁気回路や磁気漏洩の観点から磁性体が好ましいが、第２軸受２４と軸受取付部２２Ｃのうちの少なくとも一方は、非磁性体が好ましい。この理由は、次の通りである。即ち、永久磁石２６から出る磁束は、電機子１３と対向する側（内周面側）では、内周面がＮ極の永久磁石２６から電機子１３のコア１４を介して内周面がＳ極の永久磁石２６に向かう径路（磁路）となる。

一方、電機子１３と対向しない側（外周面側）では、外周面がＮ極の永久磁石２６からアウタチューブ２２の筒部２２Ａを介して外周面がＳ極の永久磁石２６に向かう径路（磁路）となる。ここで、例えば第２軸受２４と軸受取付部２２Ｃとの両方を磁性体とした場合、アウタチューブ２２の最も一端側（左端側）の永久磁石２６の外周面から出る磁束は、該永久磁石２６の外周面からアウタチューブ２２の筒部２２Ａ、軸受取付部２２Ｃ、第２軸受２４、ロッド１６、電機子１３のコア１４を介して、永久磁石２６の内周面に戻る径路（磁路）となる。

この場合、電磁式サスペンション装置１の使用時に、路面からの鉄粉や砂鉄が、磁気を帯びた軸受取付部２２Ｃ、第２軸受２４、ロッド１６に付着するおそれがある。このように付着した鉄粉や砂鉄は、容易に剥がすことができず、第２軸受２４とロッド１６との摺動部位に噛み込まれるおそれがある。そこで、第２軸受２４と軸受取付部２２Ｃとのうちの少なくとも一方を非磁性体とすることにより、磁気回路を遮断すれば、鉄粉や砂鉄が付着しても容易に剥がすことが可能になり、第２軸受２４とロッド１６とを安定して摺動させることができる。

次に、アクチュエータ２による制御を行う「制御ＯＮ（制御）」の状態と制御を行わない「制御ＯＦＦ（短絡、閉回路）」の状態とを切換えるためのリレー２７，２８について説明する。

上述したようにインバータ３の各相の出力部３Ａ，３Ｂ，３Ｃとコイル部材１５の各相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃとは、それぞれ独立のケーブルとなるＵ相動力線６Ａ、Ｖ相動力線６Ｂ、Ｗ相動力線６Ｃにより接続されている。リレー２７，２８は、インバータ３とコイル部材１５（コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）との間に設けられた３相の独立のケーブルのうちの２相のケーブル、本実施の形態では、Ｕ相動力線６ＡとＶ相動力線６Ｂにそれぞれ設けられている。即ち、実施の形態では、リレー２７，２８が設けられる２相のケーブルをＵ相動力線６ＡとＶ相動力線６Ｂとし、リレー２７，２８が設けられないケーブルをＷ相動力線６Ｃとしている。

ここで、各リレー２７，２８のうち、Ｕ相動力線６Ａに設けられた一方のリレー２７を第１のリレー２７とし、Ｖ相動力線６Ｂに設けられた他方のリレー２８を第２のリレー２８とする。なお、第１のリレー２７、第２のリレー２８は、３相のうちの２相に設けるもので、Ｕ相動力線６ＡとＶ相動力線６Ｂに設ける構成の他、例えば、Ｕ相動力線６ＡとＷ相動力線６Ｃとに設ける構成、または、Ｖ相動力線６ＢとＷ相動力線６Ｃとに設ける構成とすることもできる。

第１のリレー２７および第２のリレー２８は、いずれも、制御接点２９と短絡接点３０との２つの接点（後述する固定接点３４）と、これら制御接点２９と短絡接点３０の何れかしか接続できない可動接点３１とを有している。第１のリレー２７の制御接点２９は、Ｕ相コイル１５Ａと該Ｕ相コイル１５Ａに対応するインバータ３のＵ相出力部３Ａとを接続し、該Ｕ相のコイル１５Ａにインバータ３からの電流を流す接点となるものである。一方、第１のリレー２７の短絡接点３０は、Ｕ相コイル１５ＡとＶ相コイル１５Ｂとを接続すると共にリレー２７，２８が設けられないＷ相動力線６Ｃに接続し、３相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ間で電流を流す接点となるものである。このために、第１のリレー２７の短絡接点３０とＷ相動力線６Ｃは、該Ｗ相動力線６Ｃから分岐する分岐動力線６Ｃ１を介して接続されている。

第２のリレー２８の制御接点２９は、Ｖ相コイル１５Ｂと該Ｖ相コイル１５Ｂに対応するインバータ３のＶ相出力部３Ｂとを接続し、該Ｖ相のコイル１５Ｂにインバータ３からの電流を流す接点となるものである。一方、第２のリレー２８の短絡接点３０は、Ｖ相コイル１５ＢとＵ相コイル１５Ａとを接続すると共にリレー２７，２８が設けられないＷ相動力線６Ｃに接続し、３相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ間で電流を流す接点となるものである。このために、第２のリレー２８の短絡接点３０とＷ相動力線６Ｃも、第１のリレー２７の短絡接点３０と同様に、Ｗ相動力線６Ｃから分岐する分岐動力線６Ｃ１を介して接続されている。

第１のリレー２７の可動接点３１および第２のリレー２８の可動接点３１は、インバータ３からのリレー信号に応じて、制御接点２９に接続（接触）した状態と短絡接点３０に接続（接触）した状態との何れかに切換わるものである。これにより、第１のリレー２７および第２のリレー２８は、制御接点２９と短絡接点３０の何れかしか接続できない構造としている。

即ち、図１および図５の「正常」かつ「制御ＯＮ」の欄に示すように、演算部７からインバータ３（の制御部）を介して第１のリレー２７および第２のリレー２８に制御ＯＮのリレー信号が出力されると、第１のリレー２７および第２のリレー２８は、それぞれ可動接点３１が制御接点２９に接続（接触）された状態となる。この場合は、演算部７からの電流指令に基づいてインバータ３からアクチュエータ２（のコイル部材１５）への通電が行われる。このようなコイル部材１５の通電時は、永久磁石２６との間に生じる電磁力によって推進力（減衰力）を得ることができ、乗り心地向上と操縦安定性向上の制御を行うことができる。

一方、図５の「正常」かつ「制御ＯＦＦ」の欄に示すように、演算部７からインバータ３（の制御部）を介して第１のリレー２７および第２のリレー２８に制御ＯＦＦのリレー信号が出力されると、第１のリレー２７および第２のリレー２８は、可動接点３１が短絡接点３０に接続（接触）された状態となる。この場合は、動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃ同士（コイル部材１５の各コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ同士）が短絡し（閉回路が形成され）、インバータ３からコイル部材１５への通電は行われない。このような非通電時は、コイル部材１５および永久磁石２６の相対変位によりコイル部材１５に生じる起電力によって抵抗力（減衰力）を得ることができる（コイル部材１５と永久磁石２６とのストローク速度に応じた減衰力を発生させることができる）。

ここで、例えばＵ相の接点がＯＮ故障（第１のリレー２７の制御接点２９が溶着故障）した場合を検討する。この場合、図５の「Ｕ相ＯＮ故障」の欄に示すように、「制御ＯＦＦ」のときは、Ｕ相が制御接点２９に接続しているため、Ｕ相コイル１５Ａはインバータ３のＵ相出力部３Ａと接続されたままとなる。このとき、Ｖ相コイル１５ＢとＷ相コイル１５Ｃは短絡接点３０を介して導通しているため、Ｖ相コイル１５ＢとＷ相コイル１５Ｃ間で発生する逆起電力による減衰力で車両の走行を可能とすることができる。一方、「制御ＯＮ」のときは、三相共にインバータ３と導通するため、乗り心地と操縦安定性を向上させる制御を行うことができる。これにより、リレー２７の故障時の安全性を確保することができる。

また、Ｕ相接点がＯＦＦ故障（第１のリレー２７の短絡接点３０が溶着故障、または、後述する操作コイル３８の断線故障）した場合を検討する。この場合、図５の「Ｕ相ＯＦＦ故障」の欄に示すように、「制御ＯＦＦ」のときは、三相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが短絡しているため、逆起電力による減衰力を発生させることができる。一方、「制御ＯＮ」のときは、Ｕ相が短絡接点３０と接続したまま分岐動力線６Ｃ１を介してＷ相とも接続された状態となる。このとき、インバータ３とアクチュエータ２間は、Ｖ相とＷ＋Ｕ相とが接続されたとみなされ、インバータ３の指令通りにアクチュエータ２に電流が流れないことから、インバータ３に設けられた電流センサ等のセンサにより異常を検知することができる。また、この状態で、アクチュエータ２のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを介して通電される（インバータ３の出力部３Ａ，３Ｂ，３Ｃ同士が接続されない）ため、過電流による発熱を阻止することができる。これにより、この面からも、リレー２７の故障時の安全性を確保することができる。

即ち、図５に示すように、本実施の形態では、第１のリレー２７や第２のリレー２８の制御接点２９や短絡接点３０の溶着故障が発生したときにも、例えばＵ相動力線６Ａ、Ｖ相動力線６Ｂ、Ｗ相動力線６Ｃのそれぞれに合計３個のリレーを設けた構成と同等の安全性を確保することができる。この場合、本実施の形態では、リレー２７，２８の故障が発生しても過電流による発熱に至らない構成となっており、安全性を向上することができる。しかも、本実施の形態では、３相分の動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃの制御と短絡の切換えを２つのリレー２７，２８で行うことが可能であり、３個のリレーを設けた構成と比較して、小型化と部品点数の削減によるコスト低減、故障の低減、信頼性の向上を図ることができる。

次に、各リレー２７，２８の具体的な構造について説明する。

図２および図３に示すように、各リレー２７，２８は、円筒状のリレーケース３２内に収容され、該リレーケース３２と共にリレー組立体３３を構成している。リレー組立体３３は、アクチュエータ２の固定子１１を構成するロッド１６に取付けられている。これにより、各リレー２７，２８は、アクチュエータ２に内蔵する構成となっている。

図３に示すように、リレーケース３２内には、コイル部材１５の各相コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃからマグネットワイヤとなる３本の動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃが引込まれ、このうちの、Ｕ相動力線６Ａが第１のリレー２７（の可動接点３１）に接続され、Ｖ相動力線６Ｂが第２のリレー２８（の可動接点３１）に接続されている。一方、リレーケース３２内からは、インバータ３の各相の出力部３Ａ，３Ｂ，３Ｃに向けて、ハーネスとなる３本の動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃが引き出されている。また、リレーケース３２内からは、リレー２７，２８に接続されたリレー信号線３Ｄも、インバータ３に向けて引き出されている。

円筒状のリレーケース３２の内周面には、該内周面から径方向外側に凹む凹部３２Ａが、周方向に離間して３個所位置に設けられている。これら各凹部３２Ａは、リレー２７，２８と直接関係のない配線を逃がすための逃げ溝となるもので、それぞれの凹部３２Ａ内には、磁気センサ（図示せず）に接続される磁気センサ線１９と温度センサ２０に接続される温度センサ線２１が挿通されている（通過している）。

一方、リレーケース３２内に収容される各リレー２７，２８は、図４に示すように、制御接点２９と短絡接点３０とからなる固定接点３４と、制御接点２９と短絡接点３０との何れかしか接続できない可動接点３１とを備えている。なお、図４では、第１のリレー２７と第２のリレー２８の合計２個のリレーのうちの１個のみを示しているが、リレーケース３２内には、図４に示す１個のリレーが２個収容されている。ここで、リレー２７，２８は、リレー固定子３５と、リレー可動子３６と、ばね３７と、操作コイル３８と、磁性体４０とを含んで構成されている。

リレー固定子３５は、基部３５Ａと、該基部３５Ａから突出して設けられた一対の接点支持部３５Ｂと、基部３５Ａのうち各接点支持部３５Ｂとは操作コイル３８を挟んで反対側に位置して基部３５Ａから突出して設けらればね３７の一端が取り付けられるばね取付部３５Ｃとにより構成されている。基部３５Ａのうち一対の接点支持部３５Ｂの間には、制御接点２９と短絡接点３０とが導通するのを阻止する絶縁体３５Ｄが設けられている。基部３５Ａのうち操作コイル３８と接点支持部３５Ｂの間には、制御接点２９と操作コイル３８とが導通するのを阻止する絶縁体３５Ｅが設けられている。

一対の接点支持部３５Ｂのうち操作コイル３８に近い側となる一方の接点支持部３５Ｂには、制御接点２９が設けられている。一方、操作コイル３８から遠い側となる他方の接点支持部３５Ｂには、短絡接点３０が設けられている。これにより、固定接点３４となる制御接点２９と短絡接点３０とが離間して設けられる構成となっている。

リレー可動子３６は、リレー固定子３５の接点支持部３５Ｂの間に配置される接点支持部３６Ａと、ばね３７と操作コイル３８の間に位置してばね３７の他端が取付けられるばね取付部３６Ｂと、接点支持部３６Ａとばね取付部３６Ｂとの間を連結する連結部３６Ｃとにより構成されている。接点支持部３６Ａには、可動接点３１が設けられ、これにより、可動接点３１を制御接点２９と短絡接点３０との間に設ける構成となっている。一方、ばね取付部３５Ｃのうちばね３７とは反対側には、操作コイル３８と対向して磁性体４０が設けられている。

ばね３７は、リレー固定子３５のばね取付部３５Ｃとリレー可動子３６のばね取付部３６Ｂとの間に設けられ、ばね取付部３５Ｃ，３６Ｂ同士に互いに離れる方向の弾性力を付与するものである。即ち、ばね３７は、リレー可動子３６を、可動接点３１と短絡接点３０とが接続する方向に押付ける（付勢する）ものである。

操作コイル３８は、リレー固定子３５の基部３５Ａのうち制御接点２９とばね取付部３５Ｃとの間に設けられている。操作コイル３８は、通電による起磁力とヨーク３９に発生した磁力により、リレー可動子３６を、ばね３７のばね力に打ち勝って可動接点３１と制御接点２９とが接続（接触）する方向に変位させる（動かす）ものである。このために、リレー可動子３６に設けられる磁性体４０は、例えば、操作コイル３８の通電に伴ってヨーク３９に発生する磁力と反発する磁力を有するものとすることができる。これにより、可動接点３１は、操作コイル３８への通電時に磁性体４０に導かれることにより制御接点２９と接触し、非通電時にはばね３７のばね力により短絡接点３０と接触する構成となっている。

ここで、リレー２７，２８が故障した場合の状況について検討する。

例えば、操作コイル３８への通電時に、インバータ３とアクチュエータ２間に大電流が流れて制御接点２９が溶着した場合（制御接点２９と可動接点３１が固着した場合）、制御ＯＮ時は、制御接点２９の溶着によりインバータ３とアクチュエータ２間で通電は可能となる。一方、制御接点２９の溶着時に制御ＯＦＦ（操作コイル３８を非通電）とした場合は、可動接点３１が制御接点２９から短絡接点３０に変化しないため、リレー２７，２８が故障した相は短絡できず、アクチュエータ２の三相のうちの二相の減衰力で車両の走行を可能とする。

一方、操作コイル３８の非通電時に、アクチュエータ２の逆起電力が大きく発生し、短絡接点３０が溶着した場合（短絡接点３０と可動接点３１が固着した場合）、制御ＯＦＦ時（操作コイル３８を非通電時）は、短絡接点３０を経由しアクチュエータ２が発生する逆起電力に応じた減衰力が発生可能である。一方、操作コイル３８の通電時は、短絡接点３０で溶着したことにより制御接点２９への導通が不可能となる。このため、接点溶着した場合に、インバータ３の出力部３Ａ，３Ｂ，３Ｃを短絡した故障状態を回避することができ、過電流による発熱を回避することができる。

このような実施の形態では、操作コイル３８の通電・非通電を切換えることにより、制御接点２９と短絡接点３０を切換えることが可能となる。しかも、制御接点２９と短絡接点３０の同時接続、または、制御接点２９と短絡接点３０の両方に非接続という状況が構造的に発生しないようにできる。また、一度故障が発生した場合、機械的にその故障状態を保持することができる。この結果、アクチュエータ２やインバータ３を含めた電磁式サスペンション装置１全体の安全性と信頼性を向上することができる。なお、リレーケース３２内には、例えばリレー２７，２８の接点切換時に発生するアークを防止等するために、水素ガスや冷却ガス、絶縁ガス等を封入してもよい。

本実施の形態による電磁式サスペンション装置１は、上述のような構成を有するもので、次にその作動について説明する。

例えば、電磁式サスペンション装置１のアクチュエータ２を、車両のばね上部材（車体側）とばね下部材（車輪側）との間に上，下方向に縦置き状態で介在させた場合には、車両が上，下方向に振動すると、アクチュエータ２にはストローク方向（軸方向）に力が作用する。この力に応じて、固定子１１と可動子１２とが相対移動する。このとき、コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃには、各永久磁石２６の位置に応じて所定の電流を流すことにより、電磁式サスペンション装置１の減衰力を調整することができ、車両の乗り心地や操縦安定性を向上させることができる。

ここで、本実施の形態では、アクチュエータ２による制御を行う制御ＯＮの状態と制御を行わない制御ＯＦＦの状態とを切換えるための２個のリレー２７，２８を、アクチュエータ２とインバータ３との間に設けている。この場合、各リレー２７，２８は、インバータ３の出力部３Ａ，３Ｂ，３Ｃと３相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを接続するための制御接点２９と３相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを短絡させるための短絡接点３０の何れかしか接続できない構成としている。

このため、各リレー２７，２８は、制御接点２９または短絡接点３０に切換えることにより、インバータ３と３相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ間で、導通・非導通の切換えが可能となる。これにより、例えばリレー２７，２８の制御接点２９または短絡接点３０が溶着故障した場合や操作コイル３８が断線したときにおけるリレー動作不能状態においても、インバータ３の出力部３Ａ，３Ｂ，３Ｃ同士が短絡することを阻止できる。この結果、リレー動作不能状態でも、過電流による発熱等のリスクを低減することができ、電磁式サスペンション装置１の安全性、信頼性を向上することができる。

しかも、リレー動作不能状態では、インバータ３の指令通りの電気角で３相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに電流が流れないことを、例えばインバータ３に設けられた電流センサにより検知することができる。このため、リレー２７，２８の動作確認用に新たなセンサやロジックを追加して設ける必要がなくなりコストを低減できることに加えて、インバータ３やアクチュエータ２の信頼性を向上することができる。さらに、３相分の動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃの制御と短絡の切換えを２つのリレー２７，２８で行うことが可能となり、例えば３つのリレーを有する構成と比較して、電磁式サスペンション装置１全体の小型化と部品点数の削減によるコスト低減、故障の低減、信頼性の向上が可能となる。

一方、各リレー２７，２８の可動接点３１は、操作コイル３８への通電時に該操作コイル２８が発生する磁力に基づいて固定接点３４となる制御接点２９と接触し、非通電時にばね３７のばね力に基づいて固定接点３４となる短絡接点３０と接触する。このため、操作コイル３８の非通電時は、３相の動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃが短絡（３相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが短絡）し、アクチュエータ２の発電力によって発生する減衰力（抵抗力）によって車両の走行を可能とすることができる。操作コイル３８の通電時は、３相コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃとインバータ３との間が接続され、インバータ３によりアクチュエータ２への通電を制御することにより、車両の乗り心地と操縦安定性を向上させる制御を行うことができる。

しかも、リレー２７，２８が故障した場合、例えば、制御接点２９が溶着した場合は、操作コイル３８を非通電にしても、３相のうちの２相の減衰力で車両の走行が可能となる。一方、短絡接点３０が溶着した場合は、インバータ３による制御を行う制御ＯＮの状態にしても、インバータ３の出力部３Ａ，３Ｂ，３Ｃを短絡した故障状態を回避することができ、過電流による発熱を抑制することができる。これにより、リレー２７，２８が故障した場合にも、安全性、信頼性を確保することができる。

実施の形態によれば、リレー２７，２８をアクチュエータ２に内蔵する構成としている。このため、インバータ３とアクチュエータ２との間で動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃが断線した場合にも、アクチュエータ２に内蔵されたリレー２７，２８の操作コイル３８を非通電とすることにより３相の動力線６Ａ，６Ｂ，６Ｃを短絡させ、アクチュエータ２に減衰力（抵抗力）を発生させることができる。これにより、この面からも、電磁式サスペンション装置１の安全性、信頼性を向上することができる。

次に、図６は第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、リレーの操作コイルの通電に伴ってヨークと磁性体との間に吸引力を発生する構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

リレー２７，２８は、リレー固定子４１と、リレー可動子４２と、ばね４３と、操作コイル４４と、磁性体４６とを含んで構成されている。なお、図６も、図４と同様に、第１のリレー２７と第２のリレー２８の合計２個のリレーのうちの１個のみを示しているが、リレーケース３２内には、図６に示す１個のリレーが２個収容されている。

リレー固定子４１は、基部４１Ａと、該基部４１Ａから突出して設けられた一対の接点支持部４１Ｂと、基部４１Ａのうち各接点支持部４１Ｂとは操作コイル３８を挟んで反対側に位置して基部４１Ａから突出して設けらればね４３の一端が取り付けられるばね取付部４１Ｃと、該ばね取付部４１Ｃと接点支持部４１Ｂとの間に突出して設けられ操作コイル４４の非通電時に磁性体４６と当接してリレー可動子４２の変位を阻止するストッパ部４１Ｄとにより構成されている。基部４１Ａのうち一対の接点支持部４１Ｂの間、および、ストッパ部４１Ｄと接点支持部４１Ｂの間には、それぞれ絶縁体４１Ｅ，４１Ｆが設けられている。

一対の接点支持部４１Ｂのうち操作コイル４４に近い側となる一方の接点支持部４１Ｂには、制御接点２９が設けられている。一方、操作コイル４４から遠い側となる他方の接点支持部４１Ｂには、短絡接点３０が設けられている。これにより、固定接点３４となる制御接点２９と短絡接点３０とが離間して設けられる構成となっている。

リレー可動子４２は、リレー固定子４１の接点支持部４１Ｂの間に配置される接点支持部４２Ａと、ばね４３とストッパ部４１Ｄとの間に位置してばね４３の他端が取付けられると共に磁性体４６が設けられるばね取付部４２Ｂと、接点支持部４２Ａとばね取付部４２Ｂとの間を連結する連結部４２Ｃとにより構成されている。接点支持部４２Ａには、可動接点３１が設けられ、これにより、可動接点３１を制御接点２９と短絡接点３０との間に設ける構成となっている。

ばね４３は、リレー固定子４１のばね取付部４１Ｃとリレー可動子４２のばね取付部４２Ｂとの間に設けられ、ばね取付部４１Ｃ，４２Ｂ同士に互いに離れる方向の弾性力を付与するものである。即ち、ばね４３は、リレー可動子４２を、可動接点３１と短絡接点３０とが接続する方向に押付ける（付勢する）ものである。

操作コイル４４は、リレー固定子４１の基部４１Ａのうちばね取付部４１Ｃとストッパ部４１Ｄとの間に設けられている。操作コイル４４は、通電による起磁力とヨーク４５に発生した磁力により、リレー可動子４２を、ばね４３のばね力に打ち勝って可動接点３１と制御接点２９とが接続（接触）する方向に変位させる（動かす）ものである。即ち、操作コイル４４の通電に伴ってヨーク４５に発生する磁力により磁性体４６が吸引される構成となっている。これにより、可動接点３１は、操作コイル４４への通電時に磁性体４６に導かれることにより制御接点２９と接触し、非通電時にはばね４３のばね力により短絡接点３０と接触する構成となっている。

第２の実施の形態は、上述の如き操作コイル４４への通電に基づいて磁性体４６を吸引する（吸引力を発生させる）ことにより可動接点３１と制御接点２９とを接続する（制御ＯＮとする）もので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第２の実施の形態では、操作コイル４４への通電に基づいて操作コイル４４（のヨーク４５）と磁性体４６との間に吸引力が発生する構成としているため、この吸引力に基づいて接点（制御接点２９、短絡接点３０）の切換えを安定して行うことができる。

次に、図７は第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、制御接点の容量を短絡接点の容量よりも大きくしたことにある。なお、第３の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図７において、５１は制御接点を示し、５２は短絡接点を示している。この場合、制御接点５１の容量は、短絡接点５２の容量よりも大きくしている。逆に言えば、短絡接点５２の容量を制御接点５１の容量よりも小さくしている。これにより、必要容量よりも大きな接点をもつことによるコストの増大を抑え、接点の容量の適正化を図っている。

即ち、制御接点５１は、インバータ３からアクチュエータ２（のコイル部材１５）に対して乗り心地向上、操縦安定性向上の制御に必要な電量を流す必要がある。このような制御ＯＮ時においては、操縦安定性向上の制御等を行っているときに、アクチュエータ２がほぼ固定状態となる場合がある。この場合、特定の相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに集中して電流が流れる状況があるため、制御接点５１は、それらを考慮した接点容量とする必要がある。

一方、短絡接点５２は、アクチュエータ２の逆起電力による電流のみであり、アクチュエータ２がストロークした場合に逆起電力で発生する電流であることから、正負に繰り返す電流となる。また、制御ＯＮ時（通電制御時）とは異なり、特定の相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに集中して電流が流れる状況がない。即ち、アクチュエータ２の固定状態では逆起電力が発生しないため、特定の相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに集中して電流は流れない。そこで、本実施の形態では、制御接点５１を短絡接点５２よりも大きな接点容量としている。

第３の実施の形態は、上述の如き容量の大きな制御接点５１と容量の小さな短絡接点５２とを有する構成としたもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第３の実施の形態では、制御接点５１の容量を、短絡接点５２の容量よりも大きい構成としている。このため、短絡時と比較して大きな電流を流す制御時の制御接点５１による損失が減り、また、制御接点５１が故障するリスクを低減することができる。これにより、リレー２７，２８の安全性、信頼性を向上することができる。また、制御接点５１と短絡接点５２の容量を適正化することができ、リレー２７，２８のコストの低減を図ることができる。

次に、図８および図９は第４の実施の形態を示している。第４の実施の形態の特徴は、リレーの接点切換えを行うときに各相のコイルに流れる電流を零アンペアにすることにある。なお、第４の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

リレー２７，２８は、ＯＮ／ＯＦＦするタイミング、即ち、可動接点３１と制御接点２９とが接触するタイミングまたは非接触となるタイミングによって、リレー２７，２８の寿命を縮める、または、溶着するおそれがある。具体的には、リレーをＯＮ／ＯＦＦするとき（切換えるとき）に、そのタイミングによっては（そのときの電流によっては）、制御接点２９でアーク放電が発生するおそれがある。交流電流が流れている場合は、電流が正負に変動するため、電流値が零近傍でアーク放電は消失する。しかし、直流が流れている場合、アーク放電が消滅するまでの接点間距離を確保するまでアーク放電が続き、その間に接点を損傷するおそれがある。

電磁式サスペンション装置１の場合、走行条件や制御規則によっては、アクチュエータ２の特定の相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに電流を集中して流す場合があり、この場合は、リレー２７，２８にとって直流電流が連続して流れる状態と同視することができる。この場合に、リレー２７，２８のＯＮ／ＯＦＦ（切換え）と重なると、リレー２７，２８の損傷を早め、寿命を縮めるおそれがある。そこで、本実施の形態では、リレー２７，２８の接点切換えを行うとき、即ち、可動接点３１が制御接点２９と接触するとき（接触し始めるとき）、および、非接触となるとき（離間し始めるとき）は、各相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに流れる電流を零アンペア（０Ａ）にする構成としている。

ここで、図８は、電流指令のブロック図である。演算部７からインバータ３（の制御部）に出力される電流指令を補正前の電流指令とすると、インバータ３（の制御部）では、図８に示す補正部６１により、ゲインＫを用いてアクチュエータ２（のコイル部材１５）に実際に通電する電流指令、即ち、補正後の電流指令をつくる。図９は、制御ＯＮ／ＯＦＦ信号と、ゲインＫと、補正前の電流指令と、補正後の電流指令と、リレー２７，２８の状態との時間変化の一例を示す特性線図（時刻歴波形）である。図９に示すように、補正前の電流指令は、制御ＯＮ／ＯＦＦに拘わらず、演算部７からインバータ３に出力される。また、制御ＯＦＦ時は、ゲインＫは零固定であり、補正後の電流指令は零となる。

ここで、制御ＯＮ／ＯＦＦ信号がＯＦＦからＯＮに変わると、各リレー２７，２８を短絡接点３０から制御接点２９に切換え、ゲインＫをΔｔの間に零から１にする。これにより、短絡接点３０から制御接点２９に切換えるときの電流を零アンペア（０Ａ）にすることができ、接点切換え後の電流通電を緩やかにすることが可能となる。これにより、接点切換え時のリレー２７，２８の接点負荷を最小とすることができ、接点の長寿命化、信頼性向上を図ることができる。

ゲインＫは、制御ＯＦＦ時は必ず零とし、リレー２７，２８を短絡から制御に切換えた後、ゲインＫを零から１にする。本実施の形態では、ゲインＫを零から１に直線的に（線形で）変化させた場合を例に挙げたが、これに限らず、例えば、別の関数や規則性をもたせてもよい。

一方、制御ＯＮ／ＯＦＦ信号がＯＮからＯＦＦに変わると、ゲインＫを１から零に落し、リレー２７，２８を制御接点２９から短絡接点３０へと切換える。特に、制御接点２９は、特定の相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに集中して電流が流れる場合があり、この場合、リレー２７，２８にとっては、直流電流が連続して流れる状態と同等となる。このとき、リレー２７，２８を制御接点２９から短絡接点３０に切換えた場合、アーク放電が長時間続くおそれがある。これに対し、本実施の形態では、制御ＯＮ／ＯＦＦ信号がＯＮからＯＦＦに変わると、ゲインＫを瞬時に零とし、ゲインＫを零とした後、リレー２７，２８を制御接点２９から短絡接点３０に切換える。これにより、制御接点２９から短絡接点３０に切換えるときの電流を零アンペアにすることができ、接点の保護、長寿命化、信頼性向上を図ることができる。

第４の実施の形態は、上述の如き補正部６１により電流が零アンペアの状態で接点２９，３０の切換えを行う構成としたもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第４の実施の形態では、リレー２７，２８の接点切換えを行うときは、各相のコイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに流れる電流を零アンペア（０Ａ）にする構成としている。このため、リレー２７，２８の接点２９，３０を切換えるときに、リレー２７，２８に電流が流れないようにでき、リレー２７，２８の接点２９，３０，３１への負荷を最小限にすることができる。これにより、リレー２７，２８の長寿命化、信頼性の向上を図ることができる。

なお、上述した第４の実施の形態では、制御ＯＮ／ＯＦＦ信号がＯＦＦとなった場合に、ゲインＫを零としてからリレー２７，２８を制御接点２９から短絡接点３０に切換える構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、演算部７やさらに上位の車両側の制御装置（ＥＣＵ、コントロールユニット）から非常停止信号や緊急停止信号等の異常信号を受信した場合や、瞬時にインバータ３からアクチュエータ２への通電を遮断する信号等を受信した場合に、ゲインＫを零としてからリレー２７，２８を制御接点２９から短絡接点３０に切換える構成としてもよい。

上述した第４の実施の形態では、電流指令にゲインＫを乗算する補正計算を、インバータ３（の制御部）で行う（補正部６１をインバータ３に設ける）構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、演算部７で補正計算を行う（演算部７に補正部６１を設ける）構成としてもよい。また、インバータ３は、演算部７から制御ＯＮ／ＯＦＦ信号を受信後にインバータ３（の制御部）で演算してもよいか否かの判定基準を設け、その判定基準に沿ってリレー２７，２８の切換えを行う構成としてもよい。

上述した第１の実施の形態では、固定接点３４側（制御接点２９および短絡接点３０側）となるリレー固定子３５に操作コイル３８を設け、可動接点３１側となるリレー可動子３６に磁性体４０を設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、固定接点側（制御接点および短絡接点側）となるリレー固定子に磁性体を設け、可動接点側となるリレー可動子に操作コイルを設ける構成としてもよい。このことは、他の実施の形態についても同様である。

上述した各実施の形態では、リニア電磁式アクチュエータ２を、内筒に対応するロッド１６に設けられたコイル部材１５（コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）と、外筒に対応するアウタチューブ２２に設けられた永久磁石２６（磁性部材）とにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、外筒に設けられたコイル（コイル部材）と、内筒に設けられた永久磁石（磁性部材）とによりリニア電磁式アクチュエータを構成してもよい。即ち、リニア電磁式アクチュエータは、内筒または外筒の一方の部材に設けられたコイル部材と、他方の部材に設けられた磁性部材とにより構成することができる。

上述した各実施の形態では、固定子１１を車両のばね上部材（例えば車体側）に取付けると共に、可動子１２を車両のばね下部材（例えば車輪側）に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、固定子を車両のばね下部材に取付けると共に、可動子を車両のばね上部材に取付ける構成としてもよい。

上述した各実施の形態では、電磁式サスペンション装置１を縦置き状態で自動車等の車両に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、電磁式サスペンション装置を横置き状態で鉄道車両等の車両に取付ける構成としてもよい。

上述した各実施の形態では、電磁式サスペンション装置１を車両に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、振動源となる種々の機械、建築物等に用いる電磁式サスペンション装置に用いてもよい。

さらに、上述した各実施の形態では、横断面形状が円形のリニアモータ、即ち、固定子１１および可動子１２を円筒状に形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、横断面形状がＩ字状（平板状）や矩形状、Ｈ字状のリニアモータ等、横断面形状が円形以外の筒状のリニアモータにより構成してもよい。

以上の実施の形態によれば、電磁式サスペンション装置の安全性、信頼性を向上することができる。

即ち、実施の形態によれば、各リレーは、制御手段（インバータ）の出力部と接続する制御接点と３相のコイルを短絡させる短絡接点の何れかしか接続できない構成としている。このため、各リレーは、制御接点または短絡接点に切換えることにより、制御手段と３相コイル間で、導通・非導通の切換えが可能となる。これにより、例えばリレーの制御接点または短絡接点が溶着故障した場合や操作コイルが断線したときにおけるリレー動作不能状態においても、制御手段の出力部同士が短絡することを阻止できる。この結果、リレー動作不能状態でも、過電流による発熱等のリスクを低減することができ、電磁式サスペンション装置の安全性、信頼性を向上することができる。

しかも、リレー動作不能状態では、制御手段の指令通りの電気角で３相のコイルに電流が流れないことを、制御手段（例えば制御手段に設けられたセンサ）で検知することができる。このため、リレーの動作確認用に新たなセンサやロジックを追加して設ける必要がなくなりコストを低減できることに加えて、制御手段やリニア電磁式アクチュエータの信頼性を向上することができる。さらに、３相分の動力線の制御と短絡の切換えを２つのリレーで行うことが可能となり、例えば３つのリレーを有する構成と比較して、電磁式サスペンション装置全体の小型化と部品点数の削減によるコスト低減、故障の低減、信頼性の向上が可能となる。

一方、各リレーの可動接点は、操作コイルへの通電時に該操作コイルが発生する磁力に基づいて固定接点となる制御接点と接触し、非通電時にばねのばね力に基づいて固定接点となる短絡接点と接触する。このため、操作コイルの非通電時は、３相の動力線が短絡（３相のコイルが短絡）し、リニア電磁式アクチュエータの発電力によって発生する減衰力（抵抗力）によって車両の走行を可能とすることができる。操作コイルの通電時は、３相コイルと制御手段との間が接続され、制御手段によりリニア電磁式アクチュエータへの通電を制御することにより、車両の乗り心地と操縦安定性を向上させる制御を行うことができる。

ここで、リレーが故障した場合を考える。例えば、操作コイルの通電時に制御手段（インバータ）とリニア電磁式アクチュエータ（のコイル）との間に大電流が流れることにより制御接点が溶着した場合を考える。この場合は、制御手段による制御を行うときの通電は可能である。一方、操作コイルを非通電とすると、可動接点が制御接点から短絡接点に変化しないため、リレーが故障した相は短絡することができない。しかし、この場合は、３相のうちの２相の減衰力で車両の走行が可能となる。これにより、リレーが故障した場合（制御接点が溶着した場合）にも、安全性、信頼性を確保することができる。

次に、操作コイル非通電時にリニア電磁式アクチュエータ（のコイル）の逆起電力が大きく発生することにより短絡接点が溶着した場合、または、リレーの操作コイルの断線、故障に伴う短絡接点維持状態の場合を考える。この場合は、制御手段（インバータ）による制御を行わない制御ＯＦＦのときは、短絡接点を経由するリニア電磁式アクチュエータの逆起電力に応じた減衰力の発生は可能である。一方、制御手段による制御を行う制御ＯＮのときは、可動接点が短絡接点から制御接点に変化しないため、制御接点への導通が不可能になる。しかし、この場合は、制御手段の出力部を短絡した故障状態を回避することができるため、過電流による発熱を抑制することができる。これにより、リレーが故障した場合（短絡接点が溶着した場合、短絡接点維持状態の場合）にも、安全性、信頼性を確保することができる。

実施の形態によれば、リレーは、リニア電磁式アクチュエータに内蔵する構成としている。このため、制御手段とリニア電磁式アクチュエータとの間でケーブルが断線した場合にも、リニア電磁式アクチュエータに内蔵されたリレーの操作コイルを非通電とすることにより３相のケーブルを短絡させ、リニア電磁式アクチュエータに減衰力（抵抗力）を発生させることができる。これにより、この面からも、電磁式サスペンション装置の安全性、信頼性を向上することができる。

実施の形態によれば、制御接点の容量は、短絡接点の容量よりも大きい構成としている。このため、短絡時と比較して大きな電流を流す制御時の制御接点による損失が減り、また、制御接点が故障するリスクを低減することができる。これにより、リレーの安全性、信頼性を向上することができる。また、制御接点と短絡接点の容量を適正化することができ、リレーのコストの低減を図ることができる。

実施の形態によれば、リレーの接点切換えを行うときは、各相のコイルに流れる電流を零アンペアにする構成としている。このため、リレーの接点を切換えるときに、リレーに電流が流れないようにでき、リレーの接点への負荷を最小限にすることができる。これにより、リレーの長寿命化、信頼性の向上を図ることができる。

１ 電磁式サスペンション装置
２ アクチュエータ（リニア電磁式アクチュエータ）
３ インバータ（制御手段）
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 出力部
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 動力線（ケーブル）
１５ コイル部材
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ コイル
１６ ロッド（内筒）
２２ アウタチューブ（外筒）
２６ 永久磁石（磁性部材）
２７，２８ リレー
２９，５１ 制御接点
３０，５２ 短絡接点
３１ 可動接点
３４ 固定接点
３７，４３ ばね
３８，４４ 操作コイル
４０，４６ 磁性体
６１ 補正部

Claims (4)

1. 車体と車輪との間に介装されたリニア電磁式アクチュエータと、
   該リニア電磁式アクチュエータへの通電を制御する制御手段と、を備え、
   前記リニア電磁式アクチュエータは、
   相対変位可能な同軸状の内筒または外筒の一方の部材に設けられ３相のモータを構成するコイル部材と、他方の部材に設けられ該コイル部材と対向する磁性部材とを有し、
   前記コイル部材への通電時は前記磁性部材との間に生じる電磁力によって推進力を得て、前記コイル部材への非通電時は前記コイル部材および前記磁性部材の相対変位により前記コイル部材に生じる起電力によって減衰力を得ることが可能な構成としてなる電磁式サスペンション装置において、
   前記制御手段と前記コイル部材の各相のコイルとは独立のケーブルで接続し、
   前記制御手段と前記コイル部材との間に設けられた３相の独立のケーブルのうち２相のケーブルには、それぞれリレーを設け、
   前記各リレーは、制御接点と短絡接点との２つの接点を有し、
   前記制御接点は、前記２相のコイルと該２相のコイルに対応する前記制御手段の各出力部とを接続し、前記２相のコイルに前記制御手段からの電流を流す接点であり、
   前記短絡接点は、前記２相のコイルの一の相のコイルと他の相のコイルとを接続すると共に前記リレーが設けられないケーブルに接続し、３相のコイル間で電流を流す接点であり、
   前記各リレーは、前記制御接点と短絡接点の何れかしか接続できない構造であり、
   かつ、前記各リレーは、
   前記制御接点と短絡接点とからなり、これら制御接点と短絡接点とが離間して設けられる固定接点と、
   前記制御接点と短絡接点との間に設けられ、前記リレーを構成する操作コイルへの通電時には前記リレーを構成する磁性体に導かれることにより前記制御接点と接触し、非通電時には前記リレーを構成するばねのばね力により前記短絡接点と接触する可動接点とにより構成したことを特徴とする電磁式サスペンション装置。
2. 前記リレーは、前記リニア電磁式アクチュエータに内蔵したことを特徴とする請求項１に記載の電磁式サスペンション装置。
3. 前記制御接点の容量は、前記短絡接点の容量よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁式サスペンション装置。
4. 前記リレーの接点切換えを行うときは、前記各相のコイルに流れる電流を零アンペアにすることを特徴とする請求項１，２または３に記載の電磁式サスペンション装置。

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