JP3540314B2 - Motor drive - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置に関し、特に、可動子及びこれを支持するバネ部材を有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来からリニア振動モータを用いた機器には、携帯電話などの、機械的振動によって着信を伝える振動発生器や、気体もしくは液体を圧縮循環させる圧縮機あるいは往復式電気かみそりがあり、圧縮機や往復式電気かみそりでは、その駆動源に上記リニア振動モータが用いられている。
【0003】
リニア振動モータの代表的なものは、単相同期モータの構造、つまり永久磁石からなる可動子と、鉄心にコイルを巻回してなる固定子とを有し、上記コイルへの交流電圧の印加により可動子が往復運動するものである。
【0004】
このように可動子の往復運動により振動を発生させる場合、強い電磁力が必要であるが、リニア振動モータでは、可動子をバネ部材により支持して該可動子を含むバネ振動系を形成することにより、その駆動に必要なエネルギーを小さく抑えることができる。つまり、上記可動子をバネ部材により支持したリニア振動モータでは、可動子を含むバネ振動系をその固有の共振周波数で振動させることにより、リニア振動モータを小さいエネルギーで駆動可能である。
【0005】
また、このような可動子をバネ支持したリニア振動モータの出力を制御する方法には、リニア振動モータをその共振周波数で駆動しつつ、リニア振動モータに印加する電圧もしくは電流の振幅値を調整する方法がある(例えば特許文献1参照)。
【0006】
ところが、リニア振動モータでは、可動子のストローク長が一定の許容値以上に大きくなると、可動子とモータ筐体との衝突や支持バネの破損といった問題が生ずることから、可動子のストローク長が、リニア振動モータの構造により制限されることとなる。
【0007】
例えば、支持バネは、その伸びが可動子のストローク長の増大により一定値以上になると、塑性変形を起こして破壊してしまう。また、可動子は、そのストローク長が、モータ筐体の可動子振動方向の寸法程度に大きくなると、モータ筐体の内壁などに衝突して破壊してしまう。
【0008】
そこで、リニア振動モータを駆動する駆動装置において、リニア振動モータの可動子の位置を検知する位置センサなどの検出部を備え、可動子のストローク長が一定の許容値以上に大きくなると、リニア振動モータの出力を抑制し、つまりリニア振動モータへの印加電圧もしくは印加電流の振幅値を減少させ、これにより、可動子がモータ筐体等と衝突したり、支持バネが限界値以上に伸びたりして、リニア振動モータが破壊するのを防止するものが開示されている(例えば特許文献2参照)。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−193993号(第1図)
【特許文献2】
特開平11−324911号公報(第1図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のリニア振動モータの駆動装置(以下、モータ駆動装置ともいう。)は、リニア振動モータを、その可動子の往復運動の周波数を、可動子を含むバネ振動系の共振周波数に保持して駆動するため、リニア振動モータの出力の調整は、可動子のストローク長のみによって行われる。その結果、リニア振動モータの最大出力が、リニア振動モータの構造によって制限されてしまうという問題、さらに、リニア振動モータの最大出力が、モータ駆動装置に入力される電源電圧により制限されてしまうという問題がある。
【0011】
まず、リニア振動モータの構造によるモータ出力の制限について詳しく説明する。
リニア振動モータでは、可動子の最大ストローク長は、可動子を収容するリニア振動モータの筐体の、可動子振動方向の長さ、及び可動子を支持するバネの弾性限界に相当する長さのうちの短い方の長さまでしか、大きくすることができない。
【0012】
従って、リニア振動モータの最大出力を高めるには、可動子のストローク長を大きく確保できるよう、リニア振動モータの筐体の、可動子振動方向の寸法を長くし、さらに、可動子を支持するバネをその弾性限界長の長いものとするといった対策を講じるか、もしくは、可動子を支持するバネのバネ定数を大きくして、リニア振動モータの共振周波数を大きくするといった対策を講じるしか方法がない。
【0013】
このようなことから、従来のリニア振動モータでは、必要とされる最大出力を基準にして、機械的な構成が決定されており、このため、最大出力を高めると、寸法が大きくなるだけではなく、最も使用頻度の高い出力域でのモータ効率、つまりモータ入力に対するモータ出力の比率が低下する可能性があるという課題があった。
【0014】
例えば、リニア振動モータが空気調和機(以下、エアコンともいう。)の圧縮機に適用されている場合を例にあげて、具体的に説明すると、最も使用頻度の高い出力域は、急速暖房運転や急速冷房運転などが行われる、高いモータ出力を発生する高出力領域ではなく、モータ出力が、上記のような高出力領域でのモータ出力の10〜20パーセント程度である低出力領域である。このような低出力領域では、可動子のストローク幅が小さくなるため、モータ効率は低下する。また、圧縮機では、ピストンのストローク幅の減少により、トップクリアランスが広がって、仕事率が低下することとなる。
【0015】
次に、リニア振動モータの電源電圧によるモータ出力の制限について詳しく説明する。
上述した従来のモータ駆動装置では、リニア振動モータへの駆動電圧の断続的な印加により、可動子が所望のストローク長となるよう印加電圧の電圧値を調節している。具体的には、リニア振動モータに要求される出力が増加した場合、可動子のストローク長が増加するよう、リニア振動モータへの印加電圧の電圧値を上昇させている。
【0016】
但し、上記モータ駆動装置に一般的なインバータが用いられている場合、該モータ駆動装置は、入力される直流電圧の電圧レベルよりその振幅値が大きい交流電圧を出力することができない。言い換えると、リニア振動モータに印加する駆動電圧の振幅値を大きくして、可動子のストローク長を大きくしようとしても、モータ駆動装置は、振幅値が入力電圧の電圧レベル以下である交流電圧しかリニア振動モータに印加するとができない。この結果、リニア振動モータの最大出力が、モータ駆動装置に入力される直流電圧の電圧レベルにより制限されることとなる。
【0017】
この場合、リニア振動モータの最大出力を大きくするには、リニア振動モータの固定子を構成するコイルの巻き数を減らすしか方法がない。つまり、リニア振動モータの固定子を構成するコイルの巻き数を減らすことにより、リニア振動モータが発生する誘起電圧の大きさが変化して、駆動電圧と駆動電流のバランス、つまり駆動電流と駆動電圧の積である駆動電力が変更されることとなる。
【0018】
このようなことから、従来のリニア振動モータでは、要求される最大出力を基準にして、リニア振動モータの固定子を構成するコイルの巻き数が決定されることとなり、最も使用頻度の高い出力域でのモータ効率が低下する可能性があるという課題があった。
【0019】
例えば、リニア振動モータの最大出力が増大するよう、モータコイルの巻き数を減らした場合、最も使用頻度の高い出力域、つまりモータ出力が低い出力領域での電流量が増大することとなり、結果的に、モータでの銅損及び鉄損やインバータでの損失の増大によってモータ効率が低下することとなる。
【0020】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑みてなされたもので、リニア振動モータの駆動電圧の電圧レベルを一定に保持した状態でモータ出力を調整することができ、これにより、リニア振動モータの出力制御を容易に行うことができ、また、リニア振動モータの最大出力を、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく大きくすることができるモータ駆動装置を得ることを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
この発明(請求項に係るモータ駆動装置は、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記可動子の位置を検出する位置検出部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数を、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするものである。
【0025】
この発明(請求項)は、請求項記載のモータ駆動装置において、上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合、上記駆動周波数を、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超えない周波数に変更する、ことを特徴とするものである。
【0026】
この発明(請求項)は、請求項記載のモータ駆動装置において、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整する、ことを特徴とするものである。
【0027】
この発明(請求項)は、請求項1ないし3のいずれかに記載のモータ駆動装置において、上記基準位置は、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている、ことを特徴とするものである。
【0028】
この発明(請求項)は、請求項1ないし3のいずれかに記載のモータ駆動装置において、上記基準位置は、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する位置に基づいて定められている、ことを特徴とするものである。
【0029】
この発明(請求項に係るモータ駆動装置は、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が、予め定められた基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするものである。
【0030】
この発明(請求項)は、請求項記載のモータ駆動装置において、上記基準値は、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められており、上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超えない周波数に変更する、ことを特徴とするものである。
【0031】
この発明(請求項に係るモータ駆動装置は、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部と、上記リニア振動モータの駆動電圧の実際の電圧値を検出する駆動電圧検出部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記検出された実際の電圧値が、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められている基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された実際の電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするものである。
【0032】
この発明(請求項)に係る空気調和機は、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた空気調和機であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、該モータ駆動装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【0033】
この発明(請求項10)に係る冷蔵庫は、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた冷蔵庫であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、該モータ駆動装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【0034】
この発明(請求項11)に係る極低温冷凍機は、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた極低温冷凍機であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、該モータ駆動装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【0035】
この発明(請求項12)に係る給湯器は、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた給湯器であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、該モータ駆動装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【0036】
この発明(請求項13)に係る携帯電話は、振動を発生するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備えた携帯電話であって、上記リニア振動モータは、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持したものであり、上記モータ駆動装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態1のモータ駆動装置101は、固定子及び可動子と、該可動子を含むバネ振動系が形成されるよう該可動子を支持する支持バネとを有するリニア振動モータ100を、要求されるモータ出力に応じた駆動周波数で駆動するものである。ここで、上記固定子は鉄心にコイルを巻回してなる電磁石から構成されており、上記可動子は永久磁石から構成されている。
【0038】
すなわち、このモータ駆動装置101は、上記リニア振動モータ100に要求されるモータ出力である目標出力を決定し、該決定された目標出力を示す出力指令信号Oopを出力する指令出力決定部3を有している。
【0039】
また、モータ駆動装置101は、該リニア振動モータ100の駆動周波数を上記出力指令信号Oopに基づいて決定し、決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrを出力する駆動周波数決定部2と、該駆動周波数信号Ifrに基づいて所定の周波数を有する交流電圧Vdを駆動電圧としてリニア振動モータ100に印加するモータドライバ1とを有している。
【0040】
以下、上記モータ駆動装置101を構成するモータドライバ1、駆動周波数決定部2、及び指令出力決定部3について詳しく説明する。
モータドライバ1は、外部の電源10から一定の電圧レベルを有する直流電圧Vpを受け、駆動周波数決定部2からの駆動周波数信号Ifrに基づいて、該駆動周波数決定部2により決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdを発生し、該交流電圧Vdを駆動電圧としてリニア振動モータ100に印加するものである。なお、ここでは、モータドライバ1は、一定の振幅値を有する交流電圧Vdを出力するものであるが、このモータドライバ1は、出力する交流電圧Vdの振幅値を変更可能なものであってもよい。この場合、リニア振動モータ100の出力をさらに細かく制御することが可能となる。さらに、上記モータドライバ1は、リニア振動モータ100の、往復運動を行う可動子の振動中心を補正するための直流電圧を重畳した交流電圧を、上記リニア振動モータに印加するものでもよい。
【0041】
上記モータドライバ1は、具体的には、トランジスタを用いた電力増幅器、又はスイッチング素子を用いたインバータにより実現することができる。ここで、トランジスタを用いた電力増幅器は、一般にオーディオのパワーアンプなどで用いられる回路構成を用いて容易に実現可能である。しかも、この電力増幅器は、交流電圧をトランジスタ出力の滑らかな増減により発生するため、その出力電圧のノイズが小さいという特徴を有している。一方、スイッチング素子を用いたインバータは、スイッチング素子ではオン抵抗がゼロ、オフ抵抗が無限大であることから、スイッチング動作でのエネルギーロスが理想的にはゼロとなり、高効率でリニア振動モータ100を駆動できるという特徴を有している。
【0042】
指令出力決定部3は、リニア振動モータ100に要求されるモータ出力である目標出力を、リニア振動モータ100の運転状態、及び該リニア振動モータを駆動源として利用する機器の運転状態のうちの、少なくとも一方の運転状態に基づいて決定するものである。
【0043】
ここで、上記リニア振動モータ100の運転状態は、例えば、リニア振動モータに求められる能力によるものであり、該リニア振動モータの適用の形態により種々のものがある。例えば、リニア振動モータ100を、携帯電話の、振動により着信を知らせる振動発生器に適用した場合には、上記リニア振動モータに要求される能力は、着信をユーザに知らせる振動の強弱をリズミカルに変更するといったものである。
【0044】
また、リニア振動モータ100を駆動源として利用する機器の運転状態は、該機器の種類により種々のものがある。例えば、リニア振動モータ100を圧縮機に適用した場合、機器の運転状態は、圧縮される流体の圧力、温度といったものである。特にこの圧縮機がエアコンに搭載されたものである場合、上記機器の運転状態は、室内の温度や室外の温度である。また、上記圧縮機が冷蔵庫に搭載されたものである場合、上記機器の運転状態は庫内温度などである。さらに、リニア振動モータ100を髭剃り機に適用した場合は、上記機器の運転状態はひげの濃さということになる。このように機器の運転状態は、機器にかかる負荷の状態などである。
【0045】
駆動周波数決定部2は、上記出力指令信号Oopが示す指令出力、つまり、上記指令出力決定部3により決定された、リニア振動モータ100に要求されるモータ出力に基づいて、リニア振動モータ100の駆動周波数を決定し、該決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrを上記モータドライバ1に出力するものである。
【0046】
ここで、上記駆動周波数の具体的な決定方法には、上記出力指令信号Oopが示す指令出力の値と駆動周波数の値とを対応付けるデーブルや計算式を用いる方法が考えられる。また、上記指令出力の値と駆動周波数の値との具体例な対応関係には、例えば、駆動周波数の値が、これに対応付けられる指令出力の値が小さいものほど、共振周波数からより離れた周波数の値となっているものが挙げられる。このような対応関係は、リニア振動モータの駆動周波数が共振周波数と一致したとき、リニア振動モータで発生されるモータ出力が最大となり、リニア振動モータの駆動周波数が共振周波数から離れるにつれて、上記発生されるモータ出力が低下するという現象に基づくものである。なお、ここで共振周波数は、可動子を含むバネ振動系が共振状態となるリニア振動モータの駆動周波数である。
【0047】
次に動作について説明する。
本実施の形態1では、モータ駆動装置101は、リニア振動モータ100が所望のモータ出力を発生する駆動周波数を決定し、リニア振動モータ100に、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdを印加して、該リニア振動モータ100を駆動する。
【0048】
すなわち、上記モータ駆動装置101では、モータドライバ1から出力される交流電圧Vdがリニア振動モータ100に印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、指令出力決定部3では、リニア振動モータ100の運転状態、あるいはリニア振動モータを駆動源として搭載した機器の運転状態に基づいて、リニア振動モータ100に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力を示す出力指令信号Oopが駆動周波数決定部2に出力される。
【0049】
すると、駆動周波数決定部2では、上記指令出力決定部3からの出力指令信号Oopに基づいて、リニア振動モータ100の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrが上記モータドライバ1に出力される。
【0050】
モータドライバ1では、上記駆動周波数信号Ifrに基づいて、発生する交流電圧Vdの周波数が、上記駆動周波数決定部2により決定された駆動周波数と一致するよう調整され、該駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdが、モータドライバ1からリニア振動モータ100に出力される。
【0051】
ここで、リニア振動モータがモータドライバ1から供給されるパルス電圧により駆動されている場合、上記交流電流の調整は、発振器から出力されるパルス信号の周波数の変更により行われる。この発振器が、電圧制御により出力パルスの周波数が変化するVCO(voltage-controlled oscillator)である場合、モータ出力はVCOの制御電圧の調整により制御されることとなる。この出力制御は、モータ出力を発振器から出力されるパルス信号のデューティー比を専用のハードウエアなどにより制御する場合に比べると、簡単なものである。
【0052】
このように本実施の形態1のモータ駆動装置101では、リニア振動モータ100の運転状態などに基づいて、リニア振動モータ100に要求されるモータ出力を決定する指令出力決定部3と、上記リニア振動モータ100の駆動周波数を、上記指令出力決定部3により決定されたモータ出力に基づいて決定する駆動周波数決定部2とを備え、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdをリニア振動モータ100に印加するので、リニア振動モータの出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数の調整により、その振幅レベルを一定に保持した状態で制御することができ、これにより、リニア振動モータの出力制御を容易に行うことができる。
【0053】
また、リニア振動モータの出力を、上記交流電圧の周波数により調整可能であるため、リニア振動モータの最大出力を、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく大きくすることができ、リニア振動モータの最大出力がリニア振動モータの構造、あるいは外部直流電源の電圧レベルにより制約を受けることもない。
【0054】
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態2のモータ駆動装置102は、固定子及び可動子と、該可動子を含むバネ振動系が形成されるよう該可動子を支持する支持バネとを有するリニア振動モータ100を、そのモータ出力と要求されるモータ出力との差分が小さくなるよう駆動周波数を調整しつつ駆動するものである。なお、この実施の形態2のリニア振動モータ100は、実施の形態1のものと同一である。
【0055】
すなわち、このモータ駆動装置102は、上記リニア振動モータ100に要求されるモータ出力である目標出力を決定し、決定された目標出力を示す出力指令信号Oopを出力する指令出力決定部3と、リニア振動モータ100が発生するモータ出力Ompを検出し、該検出したモータ出力を示す出力検出信号Dopを出力する出力検出部4とを有している。
【0056】
また、モータ駆動装置102は、上記出力指令信号Oop及び出力検出信号Dopに基づいて、該リニア振動モータ100の駆動周波数を決定し、決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrを出力する駆動周波数決定部2aと、該駆動周波数信号Ifrに基づいて所定の周波数を有する交流電圧Vdをリニア振動モータ100に印加するモータドライバ1とを有している。
【0057】
以下、上記モータ駆動装置102を構成するモータドライバ1、駆動周波数決定部2a、指令出力決定部3、及び出力検出部4について詳しく説明する。
ここで、モータドライバ1及び指令出力検出部3は、上記実施の形態1のモータ駆動装置101におけるものと同一のものである。
【0058】
そして、出力検出部4は、リニア振動モータ100で発生されるモータ出力Ompを検出し、該推定したモータ出力を示す出力検出信号Dopを出力するものである。該出力検出部4での具体的な検出方法としては、リニア振動モータ100の運転状態、又はリニア振動モータ100が組み込まれているシステムの運転状態のうちの、少なくとも一つの運転状態を検出し、該検出した運転状態に基づいて、リニア振動モータ100で発生されるモータ出力Ompを推測する方法がある。
【0059】
駆動周波数決定部2aは、上記出力指令信号Oopが示す、上記指令出力決定部3により決定されたモータ出力と、出力検出信号Dopが示す、上記出力検出部4により検出されたモータ出力との差がゼロとなるよう、リニア振動モータ100の駆動周波数を調整して決定するものである。
【0060】
具体的には、駆動周波数決定部2aは、上記指令出力と検出出力との出力比較処理を行い、この出力比較処理の結果、検出出力が指令出力より低ければ、検出出力が増加するよう上記駆動周波数を変化させ、逆に、検出出力が指令出力より高ければ、検出出力が減少するよう駆動周波数を変化させる周波数調整を行うものである。
【0061】
但し、検出出力が増大する駆動周波数の変化、及び検出出力が減少する駆動周波数の変化は、駆動周波数の増加方向及び減少方向のいずれかの方向の変化に一意に決められない。これは、リニア振動モータ100の運転状態により、駆動周波数を減少してもモータ出力が増大する場合や、駆動周波数を増大してもモータ出力が減少する場合があるためである。
【0062】
そこで、この実施の形態2では、上記駆動周波数決定部2aは、駆動周波数を変化させる際には、前回、駆動周波数を変化させたときにモータ出力が増加したかもしくは減少したかを、駆動周波数の変化前後に検出されたモータ出力に基づいて判定し、該判定結果に基づいて、検出されたモータ出力が所要のモータ出力に近づくよう、駆動周波数を増加方向あるいは減少方向のうちの適切な方向に変化させる。
【0063】
次に動作について説明する。
本実施の形態2では、モータ駆動装置102は、リニア振動モータ100のモータ出力を、要求されるモータ出力に一致するようフィードバック制御しつつ、上記リニア振動モータを駆動する。
【0064】
すなわち、このモータ駆動装置102では、モータドライバ1から出力される交流電圧Vdがリニア振動モータ100へ印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、指令出力決定部3では、実施の形態1のモータ駆動装置101と同様、リニア振動モータ100の運転状態、あるいはリニア振動モータを駆動源として搭載した機器の運転状態に基づいて、リニア振動モータ100に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力を示す出力指令信号Oopが駆動周波数決定部2aに出力される。
【0065】
また、出力検出部4では、リニア振動モータ100が発生するモータ出力Ompが検出され、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Dopが駆動周波数決定部2aに出力される。
【0066】
すると、駆動周波数決定部2aでは、上記指令出力決定部3からの出力指令信号Oop及び出力検出部4からの出力検出信号Dopに基づいて、上記検出出力が指令出力に一致するよう、リニア振動モータ100の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrが上記モータドライバ1に出力される。
【0067】
具体的には、駆動周波数決定部2aでは、上記指令出力と検出出力とが比較される。そして、該両出力の比較の結果、検出出力が指令出力より低ければ、検出出力が増加するよう上記駆動周波数を変化させ、逆に、検出出力が指令出力より高ければ、検出出力が減少するよう駆動周波数を変化させる周波数調整が行われる。
【0068】
そして、モータドライバ1では、実施の形態1と同様、上記駆動周波数信号Ifrに基づいて、発生する交流電圧Vdの周波数が、上記駆動周波数決定部2aにより決定された駆動周波数と一致するよう調整され、該駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdが、モータドライバ1からリニア振動モータ100に出力される。
【0069】
このように本実施の形態2のモータ駆動装置102では、リニア振動モータ100に要求されるモータ出力を決定する指令出力決定部3と、リニア振動モータ100が発生するモータ出力Ompを検出する出力検出部4と、出力検出部4により検出されたモータ出力が、上記指令出力決定部3により決定されたモータ出力に一致するよう、該リニア振動モータ100の駆動周波数を決定する駆動周波数決定部2aとを備え、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdをリニア振動モータ100に印加するので、実施の形態1と同様、リニア振動モータの出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の振幅レベルを一定に保持した状態で調整することができ、また、リニア振動モータの最大出力を、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく大きくすることができる。
【0070】
さらに、この実施の形態2では、リニア振動モータの発生するモータ出力を検出し、該検出されたモータ出力が指令出力に一致するよう、リニア振動モータ100の駆動周波数を調整するので、上記リニア振動モータに対するモータ出力の制御は、指令出力決定部3により決定された指令出力を目標とするフィードバック制御となり、リニア振動モータに対する安定かつ高精度な出力制御が可能となるという効果もある。
【0071】
(実施の形態3)
図3(a)は、本発明の実施の形態3によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態3のモータ駆動装置103は、固定子及び可動子と、該可動子を含むバネ振動系が形成されるよう該可動子を支持する支持バネとを有するリニア振動モータ100を、上記可動子の位置に基づいて決定される駆動周波数で駆動するものである。なお、この実施の形態3のリニア振動モータ100は、実施の形態1のものと同一である。
【0072】
すなわち、このモータ駆動装置103は、上記リニア振動モータ100の、往復運動を行う可動子の位置を検出し、該検出した可動子の位置を示す位置検出信号Dposiを出力する位置検出部5と、リニア振動モータ100の共振周波数を示す共振周波数信号Dresoを出力する共振周波数決定部6と、該リニア振動モータ100の駆動周波数を、上記位置検出信号Dposi及び共振周波数信号Dresoに基づいて決定し、決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrを出力する駆動周波数決定部2bと、該駆動周波数信号Ifrに基づいて所定の周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdをリニア振動モータ100に印加するモータドライバ1とから構成されている。
【0073】
以下、上記モータ駆動装置103を構成するモータドライバ1、位置検出部5、共振周波数決定部6、及び駆動周波数決定部2bについて詳しく説明する。
ここで、モータドライバ1は、実施の形態1のモータ駆動装置101におけるものと同一のものである。
【0074】
そして、位置検出部5は、往復運動する可動子の位置を検出するものである。可動子の位置を検出する具体的方法には、例えば、リニア振動モータ内に配置された位置センサを用いて、往復運動する可動子が位置センサに最も近づいた時の可動子の位置を検出する方法がある。ここで、上記位置センサは、例えば、可動子の振動方向に沿った直線上の所定位置に配置されている。
【0075】
また、可動子の位置検出の方法は、上記のように可動子が位置センサに最も近づいたときの可動子の位置を検出する方法に限らず、例えば、リニア振動モータ100が組み込まれているシステム内の特定の位置と可動子との距離を位置センサにより測定して、可動子の位置を検出する方法もある。さらに、位置センサを用いないで可動子の位置を検出する方法としては、可動子の質量、支持バネのバネ定数、リニア振動モータに印加する駆動電圧及び駆動電流に基づいて、可動子の位置を推定する方法がある。
【0076】
共振周波数決定部6は、ここでは、リニア振動モータの可動子の質量及びバネ定数から推測される、上記バネ振動系の1つの固有振動数である共振周波数を示す共振周波数信号Dresoを出力するものである。
【0077】
但し、上記共振周波数決定部6は、可動子の質量及びバネ定数から推測される1つの固有周波数を示す信号を出力するものに限らず、例えば、可動子の質量及びバネ定数だけでなく、リニア振動モータ100の負荷状態に基づいて、上記バネ振動系の共振周波数を決定し、該決定された共振周波数を示す信号を出力するものであってもよい。この場合、可動子の質量、バネ定数、及びリニア振動モータ100の負荷状態の組と共振周波数との対応を複数含むテーブルなどを利用して、運転状態に応じて共振周波数を決定する方法がある。ここで、可動子の質量とバネ定数は一定の値を有するものであるため、上記テーブルは、具体的には、リニア振動モータの複数の負荷状態を示すパラメータの値と、該個々の負荷状態での共振周波数の値とを対応付けるものとなる。また、リニア振動モータの負荷状態の変化に応じた共振周波数の変動が無視できる場合には、上記共振周波数決定部6は、共振周波数の1つの代表値を示す共振周波数信号を出力するものであってもよく、この場合は、負荷状態を示すパラメータの値と共振周波数の値を対応付けるテーブルは不要である。
【0078】
また、リニア振動モータ100の負荷状態によって大きく共振周波数が変化する場合には、以下のように、リニア振動モータに供給される交流電流の周波数を一定の条件を満たすよう調整して決定する共振周波数決定方法が用いられる。例えば、以下の2つの共振周波数決定方法が考えられる。
【0079】
まず、第1の共振周波数決定方法は、可動子の変位の位相とリニア振動モータ100に供給する交流電流の位相とが90°ずれるときの該供給電流の周波数が、リニア振動モータの共振周波数であることを利用する方法である。この方法は、可動子の変位の位相と上記供給電流の位相とが90°ずれるよう、該供給電流の周波数を調整し、該調整により得られた周波数を共振周波数として決定するものである。
【0080】
第2の共振周波数決定方法は、リニア振動モータ100に供給する交流電流(供給電流)の振幅値を一定とした状態で、該モータに供給する電力が最大となるときの供給電流の周波数が、リニア振動モータの共振周波数であることを利用する方法である。この方法は、該供給電流の振幅値を一定とした状態で、供給電力が最大となるよう供給電流の周波数を変化させて調整し、該調整により得られた周波数を共振周波数として決定するものである。
【0081】
駆動周波数決定部2bは、具体的には、位置検出部5により検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない許容ストローク状態では、リニア振動モータ100の駆動周波数を、共振周波数決定部6により決定された共振周波数に設定し、一方、上記検出位置が、上記基準位置を超えるオーバーストローク状態では、上記リニア振動モータ100の駆動周波数を、共振周波数決定部6により決定された共振周波数より高い周波数に設定するものである。
【0082】
ここで、上記基準位置は、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている。但し、上記基準位置は、バネ部材の弾性限界値に基づく位置に限らず、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する可動子の限界位置に基づいて定めてもよい。実際は、可動子衝突の可能性が、バネ破壊の可能性より高いときは、上記基準位置は、上記限界位置に基づいて定められ、逆に上記バネ破壊の可能性の方が高い場合には、上記基準位置は、バネ部材の弾性限界値に基づいて定められる。
【0083】
次に動作について説明する。
本実施の形態3では、モータ駆動装置103は、リニア振動モータ100を、往復運動する可動子の位置に応じた駆動周波数で駆動する。
【0084】
すなわち、このモータ駆動装置103では、モータドライバ1から交流電圧Vdがリニア振動モータ100へ印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、位置検出部5により、リニア振動モータ100の、往復運動を行う可動子の位置が検出され、該検出された可動子の位置を示す位置検出信号Dposiが該位置検出部5から駆動周波数決定部2bに出力される。
【0085】
また、共振周波数決定部6からは、リニア振動モータ100の共振周波数を示す共振周波数信号Dresoが駆動周波数決定部2bに出力される。
【0086】
すると、駆動周波数決定部2bでは、上記位置検出部5からの位置検出信号Dposi及び共振周波数決定部6からの共振周波数信号Dresoに基づいて、リニア振動モータ100の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrが上記モータドライバ1に出力される。
【0087】
具体的には、駆動周波数決定部2bでは、位置検出部5により検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない許容ストローク状態では、リニア振動モータ100の駆動周波数が、共振周波数決定部6により決定された共振周波数に設定される。一方、上記検出位置が上記基準位置を超えるオーバーストローク状態では、上記リニア振動モータ100の駆動周波数が、共振周波数決定部6により決定された共振周波数より高い周波数に設定される。
【0088】
そして、モータドライバ1では、実施の形態1と同様、上記駆動周波数信号Ifrに基づいて、発生する交流電圧Vdの周波数が、上記駆動周波数決定部2bにより決定された駆動周波数と一致するよう調整され、該駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdが、モータドライバ1からリニア振動モータ100に出力される。
【0089】
このように本実施の形態3のモータ駆動装置103では、リニア振動モータ100を、決定された駆動周波数と一致した周波数の交流電圧により駆動するモータドライバ1と、リニア振動モータ100の可動子の位置を検出する位置検出部5とを備え、該検出位置が基準位置を超えない許容ストローク状態では、上記駆動周波数をリニア振動モータの共振周波数に設定し、上記検出位置が上記基準位置を超えるオーバーストローク状態では、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に設定するので、リニア振動モータを共振周波数で駆動しても可動子のストローク長が許容範囲を超えない低出力領域では、リニア振動モータを高い効率でもって駆動することができる。また、リニア振動モータを共振周波数で駆動すると可動子のストローク長が許容範囲を超えるような高出力領域では、駆動周波数の変更により可動子のストローク長を許容範囲内に抑えることができ、これにより、可動子がモータ筐体と衝突して破損したり、可動子を支持する支持バネが限界以上に伸びて破壊したりするのを回避することができる。
【0090】
なお、上記実施の形態3では、上記駆動周波数決定部2bは、駆動周波数の決定を、検出された可動子の位置が、予め定められている基準位置を超えているか否かに応じて行うものとしたが、これは以下の方法を用いることもできる。
【0091】
<駆動周波数の決定方法の変形例1>
図3(b)は、実施の形態3の駆動周波数の決定方法において、2つの基準位置を用いた例を説明する図である。
この変形例1では、駆動周波数決定部2bは、図3(b)に示すように、上記駆動周波数Fxの決定に、可動子の限界位置Plitから近い順に設定された第1の基準位置Pb1及び第2の基準位置Pb2を用いる。
【0092】
そして、可動子のストロークが増加している状態(図3(b)中の矢印X1参照)では、該ストロークが、上記検出位置Pxが第1の基準位置Pb1を超える程度に増大した場合のみ、駆動周波数が、共振周波数より高い周波数Fhに設定される。つまり、上記検出位置Pxが第2の基準位置Pb2と第1の基準位置Pb1との間にある場合は、駆動周波数Fxが共振周波数Fresoのまま維持される。一方、可動子のストロークが減少している状態(図3(b)中の矢印Y1参照)では、上記ストロークが、上記検出位置Pxが第2の基準位置Pb2に達しない程度に減少した場合のみ、駆動周波数Fxが共振周波数Fresoに設定される。つまり、上記検出位置Pxが第1の基準位置Pb1と第2の基準位置Pb2の間にある場合は、駆動周波数Fxが、共振周波数Fresoより高い周波数Fhのまま維持される。
【0093】
このように2つの基準位置を用いて駆動周波数を決定する方法では、検出位置が基準位置付近で変化する場合でも、駆動周波数の決定を安定に行うことが可能となる。
【0094】
<駆動周波数の決定方法の変形例2>
図3(c)は、実施の形態3の駆動周波数の決定方法において、基準位置に代わる一定範囲を危険ゾーンとして用いる例を説明する図である。
この変形例2では、上記駆動周波数決定部2bは、検出された可動子の位置が、基準位置と限界位置との間に予め定められている一定の危険ゾーン内にあるとき、該可動子のストロークが小さくなるよう上記駆動周波数を調整する。
【0095】
ここで、上記危険ゾーンZ1の下限位置Prbは、上記実施の形態3の、限界位置に基づいて定められた基準位置と一致しており、上記危険ゾーンZ1の上限位置Pruは限界位置Plimから一定距離離れた位置となっている。
【0096】
駆動周波数決定部2bでは、可動子のストロークが大きくなって、上記検出位置Pxが上記危険ゾーンZ1に入るまでは、駆動周波数Fxが共振周波数Fresoに保持されている。そして、上記検出位置Pxが上記危険ゾーンZ1に入ると、上記駆動周波数を、共振周波数から外れるよう増大させる周波数調整が開始される。上記検出位置Pxが危険ゾーンZ1内に位置する間は、検出位置Pxが危険ゾーンZ1の上限位置Pruに近づくほど、駆動周波数Fxが、該共振周波数Fresoからより離れた周波数に設定される。さらに、上記検出位置Pxが危険ゾーンZ1の上限位置Pruに達すると、駆動周波数Fxが、該共振周波数Fresoから最も離れた、最大の周波数Fmaxに設定される。なお、検出位置Pxが危険ゾーンZ1を超えて限界位置Plimに近づく状態では、駆動周波数Fxは、最大の周波数Fmaxに維持される。
【0097】
また、上記検出位置が限界位置Plimから遠ざかっていくときには、上記検出位置Pxが危険ゾーンZ1内に入っている状態では、設定される駆動周波数Fxが徐々に共振周波数Fresoに近づくこととなる。そして、上記検出位置Pxが危険ゾーンZ1の下限位置Prb以上に限界位置Plimから遠ざかると、駆動周波数Fxが共振周波数Fresoに設定される。
【0098】
ここで、上記検出位置Pxが危険ゾーンZ1内に入っている状態での駆動周波数Fxの設定には、上記検出位置Pxと上記危険ゾーンZ1の下限位置Prbとの距離の大きさと、駆動周波数Fxとして用いられる周波数の値との対応を示すテーブルや関数などが用いられる。なお、該関数は、図3(c)に示すような線形関数に限らず、検出位置Pxと上記危険ゾーンZ1の下限位置Prbとの距離が大きいほど、駆動周波数の増加量が大きくなる二次,三次などの高次の関数でもよい。
【0099】
このように危険ゾーンを用いて駆動周波数を決定する方法では、検出位置Pxが上記下限位置Prbより限界位置Plimから遠い許容ストローク状態では、駆動周波数Fxを共振周波数Fresoとすることにより最高効率でリニア振動モータを駆動することができる。また、検出位置Pxが上記下限位置Prbを超えて限界位置Plimに近づいているオーバーストローク状態では、可動子がリニア振動モータ100の筐体内壁と衝突する、もしくは可動子の支持バネがその限界値以上に伸びて破壊するのを回避しつつ、駆動効率の低下を小さく抑えることができる。
【0100】
<駆動周波数の決定方法の変形例3>
この変形例3では、駆動周波数決定部2bは、単に、上記検出位置が上記基準位置を超えているオーバーストローク状態では、上記検出位置Pxと上記基準位置との距離が大きいほど、駆動周波数Fxを共振周波数Fresoに比べてより高い周波数に設定するようにしたものである。この場合も、駆動周波数の設定には、上記検出位置と上記基準位置との距離の大きさと、駆動周波数として用いられる周波数の値との対応を示すテーブルなどが用いられる。
【0101】
このように検出位置が基準位置を超えた程度に応じて駆動周波数を決定する方法では、可動子のオーバーストローク状態を、素早くしかも確実に許容ストローク状態に復帰させることができ、しかも駆動周波数決定部2bを比較的簡単な回路構成にすることができる。
【0102】
(実施の形態4)
図4(a)は、本発明の実施の形態4によるモータ駆動装置を説明するためのブロックである。
【0103】
この実施の形態4のモータ駆動装置104は、固定子及び可動子と、該可動子を含むバネ振動系が形成されるよう該可動子を支持する支持バネとを有するリニア振動モータ100を、上記可動子の位置に基づいて決定される駆動周波数で駆動しつつ、該リニア振動モータへ駆動電圧として印加する交流電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力と一致するよう調整するものである。なお、この実施の形態4のリニア振動モータ100は、実施の形態1のものと同一である。
【0104】
すなわち、このモータ駆動装置104は、上記リニア振動モータ100が発生するモータ出力を検出し、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Dopを出力する出力検出部4と、上記リニア振動モータ100に要求されるモータ出力である目標出力を決定し、該決定した目標出力を示す出力指令信号Oopを出力する指令出力決定部3と、出力検出信号Dop及び出力指令信号Oopに基づいて、リニア振動モータ100に駆動電圧として供給する交流電圧の振幅値を決定し、該決定した振幅値を示す電圧振幅値信号Odvを出力する駆動電圧決定部7とを有している。
【0105】
モータ駆動装置104は、リニア振動モータ100の、往復運動を行う可動子の位置を検出し、該検出した可動子の位置を示す位置検出信号Dposiを出力する位置検出部5と、リニア振動モータ100の共振周波数を示す共振周波数信号Dresoを出力する共振周波数決定部6とを有している。
【0106】
モータ駆動装置104は、上記位置検出信号Dposiが示す可動子の位置、及び上記共振周波数信号Dresoが示すリニア振動モータの共振周波数に基づいて、上記リニア振動モータ100の駆動周波数を決定し、該決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrを出力する駆動周波数決定部2cと、駆動周波数信号Ifrが示す駆動周波数と一致した周波数を有し、かつ電圧振幅値信号Odvが示す振幅値を有する交流電圧Vdをリニア振動モータ100に印加するモータドライバ1aとを有している。
【0107】
以下、上記モータ駆動装置104を構成するモータドライバ1a及び各部2c、3〜7について詳しく説明する。
上記指令出力検出部3は、実施の形態1のモータ駆動装置101のものと同一である。上記出力検出部4は、実施の形態2のモータ駆動装置102のものと同一である。また、上記位置検出部5及び共振周波数決定部6は、実施の形態3のモータ駆動装置103のものと同一である。
【0108】
そして、本実施の形態4のモータドライバ1aは、外部電源10から一定の電圧レベルを有する直流電圧Vpを受け、上記駆動周波数信号Ifr及び電圧振幅値信号Odvに基づいて、駆動周波数決定部2cにより決定された駆動周波数と一致した周波数を有し、かつ、駆動電圧決定部7により決定された振幅値を有する交流電圧Vdを、上記リニア振動モータ100に印加するものである。なお、上記リニア振動モータ100に印加する交流電圧Vdは、リニア振動モータ100の往復運動する可動子の振動中心位置を補正する直流電圧成分を含むものであってもよい。
また、上記モータドライバ1aは、具体的には、トランジスタを用いた電力増幅器、又はスイッチング素子を用いたインバータにより実現することができる。
【0109】
なお、実施の形態1で説明した通り、トランジスタを用いた電力増幅器は、その回路構成を容易に実現可能であり、しかもその出力電圧のノイズが小さいという特徴を有しており、また、スイッチング素子を用いたインバータは、高効率でリニア振動モータ100を駆動できるという特徴を有している。
【0110】
駆動電圧決定部7は、上記指令出力決定部3からの出力指令信号Oop及び出力検出部4からの出力検出信号Dopを受け、該出力指令信号Oopが示す指令出力の大きさと、上記出力検出信号Dopが示す検出出力の大きさとの大小関係に応じて、リニア振動モータ100の駆動電圧の振幅値、つまりモータドライバ1aがリニア振動モータ100に供給する交流電圧Vdの振幅値を決定するものである。
【0111】
ここでの具体的な振幅値の決定方法は、検出出力の値が、指令出力の値より小さければ、上記交流電圧Vdの振幅値をより大きな値に決定し、逆に、検出出力の値が、指令出力の値より大きければ、上記交流電圧Vdの振幅値をより小さい値に決定するというものである。
【0112】
なお、この実施の形態4では、駆動電圧決定部7は、リニア振動モータ100に駆動電圧として供給する交流電流の振幅値を決定するものとしているが、駆動電圧決定部7は、上記駆動電圧である交流電流Vdの実効値を決定するものであってもよく、この場合も、上記交流電流の振幅値を決定する場合と同様の効果が得られる。
駆動周波数決定部2cは、上記位置検出信号Dposiが示す可動子の位置に応じて、リニア振動モータ100の駆動周波数を決定するものである。
【0113】
つまり、上記駆動周波数決定部2cは、位置検出部5により検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えていない場合は、駆動周波数を、上記共振周波数信号Dresoが示す共振周波数に設定し、一方、位置検出部5により検出された可動子の位置が、上記基準位置を超えている場合は、駆動周波数を、上記共振周波数信号Dresoが示す共振周波数より高い周波数に設定するものである。
【0114】
ここで、上記基準位置は、実施の形態3と同様、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている。但し、上記基準位置は、バネ部材の弾性限界値に基づく位置に限らず、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する可動子の限界位置に基づいて定められていてもよい。
【0115】
次に動作について説明する。
本実施の形態4では、モータ駆動装置104は、リニア振動モータ100を駆動しつつ、リニア振動モータへ駆動電圧として印加する交流電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力に一致するよう調整するとともに、リニア振動モータ100の駆動周波数を可動子の位置に基づいて調整する。
【0116】
すなわち、このモータ駆動装置104では、モータドライバ1aの出力交流電圧Vdがリニア振動モータ100に印加されて、リニア振動モータの運転が開始されると、位置検出部5により、リニア振動モータ100の、往復運動する可動子の位置Prmが検出され、該検出された可動子の位置Prmを示す位置検出信号Dposiが該位置検出部5から駆動周波数決定部2cに出力される。
【0117】
また、共振周波数決定部6からは、リニア振動モータ100の共振周波数を示す共振周波数信号Dresoが駆動周波数決定部2cに出力される。
すると、駆動周波数決定部2cでは、上記位置検出部5からの位置検出信号Dposi及び共振周波数決定部6からの共振周波数信号Dresoに基づいて、リニア振動モータ100の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrが上記モータドライバ1aに出力される。
【0118】
具体的には、駆動周波数決定部2cでは、上記実施の形態3の駆動周波数決定部2bと同様、検出位置が予め定められた基準位置を超えていない許容ストローク状態では、リニア振動モータ100の駆動周波数が、共振周波数決定部6により決定された共振周波数に設定され、上記検出位置が上記基準位置を超えているオーバーストローク状態では、上記リニア振動モータ100の駆動周波数が、共振周波数決定部6により決定された共振周波数より高い周波数に設定される。
【0119】
また、出力検出部4では、上記リニア振動モータ100が発生するモータ出力Ompが検出され、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Dopが駆動電圧決定部7に出力される。指令出力決定部3では、上記リニア振動モータ100に要求されるモータ出力である目標出力が決定され、該決定された目標出力を示す出力指令信号Oopが駆動電圧決定部7に出力される。
【0120】
すると、駆動電圧決定部7では、出力検出信号Dop及び出力指令信号Oopに基づいて、リニア振動モータ100に供給される交流電圧Vdの振幅値が決定され、該決定された振幅値を示す電圧振幅値信号Odvが上記モータドライバ1aに供給される。ここで、上記振幅値を決定する際には、上記検出出力Dopが上記指令出力Oopより小さければ、上記交流電圧Vdの振幅値がより大きな値に変更され、逆に、検出出力Dopが上記指令出力Oopより大きければ、上記交流電圧Vdの振幅値がより小さい値に変更される。
【0121】
そして、モータドライバ1aでは、周波数指示信号Ifr及び電圧振幅値信号Odvに基づいて、リニア振動モータ100に印加する交流電圧Vdが、その周波数が上記駆動周波数決定部2cにより決定された駆動周波数と一致し、かつその振幅値が駆動電圧決定部7により決定された振幅値となるよう調整される。
【0122】
このように本実施の形態4のモータ駆動装置104では、可動子の位置を検出する位置検出部5と、リニア振動モータ100のモータ出力を検出する出力検出部4とを備え、リニア振動モータ100に印加する交流電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力に一致するよう調整し、かつ上記リニア振動モータ100の駆動周波数を、検出された可動子の位置に基づいて決定するので、上記交流電圧の振幅値調整によりモータ出力のフィードバック制御が行われ、上記駆動周波数の調整により、可動子が限界位置に近づき過ぎるのが回避される。
【0123】
つまり、モータ出力は、そのフィードバック制御により常に、要求される出力に保持されることとなる。また、検出された可動子の位置が、基準位置まで達していない許容ストローク状態では、リニア振動モータの駆動周波数を共振周波数に設定して、リニア振動モータの高効率駆動を行い、可動子の検出位置が、上記基準位置を超えているオーバーストローク状態では、リニア振動モータの駆動周波数を、共振周波数より高い周波数に設定して、可動子のストロークを減少させることが可能となる。
【0124】
この結果、可動子のストロークをそれ以上大きくすると、可動子がリニア振動モータ100の筐体内壁と衝突する、もしくは可動子を支持するバネが限界伸び値以上に伸びて破壊する可能性がある状態でも、可動子とモータ筐体との衝突もしくは支持バネの破壊を回避しつつ、リニア振動モータの出力を増加させることが可能となる。
【0125】
言い換えると、本実施の形態4では、可動子のストローク長を許容される最大ストローク長に固定した状態で、駆動周波数の増大により、リニア振動モータ100のモータ出力を、要求される出力まで増大させることが可能である。これにより、リニア振動モータには、可動子のストローク長を可動子の位置が基準位置を超えないよう保持し、かつ要求されるモータ出力を発生する交流電圧を印加することにより、リニア振動モータを、要求されるモータ出力で、可動子とモータ筐体との衝突や支持バネの破壊を招くことなく駆動することができる。
【0126】
なお、上記実施の形態4では、上記駆動周波数決定部2cは、駆動周波数の決定を、検出された可動子の位置が、予め定められている基準位置を超えているか否かに応じて行うものとしたが、これは以下の方法を用いることもできる。
【0127】
<駆動周波数の決定方法の変形例1>
図4(b)は、実施の形態4の駆動周波数の決定方法において、図3(b)の例と同様、2つの基準位置を用いた例を説明する図である。
この変形例1では、上記駆動周波数決定部2cは、図4(b)に示すように、駆動周波数の決定に、実施の形態3の駆動周波数決定部2bと同様、可動子の限界位置Plimから近い順に設定された第1の基準位置Pb1及び第2の基準位置Pb2を用いる。そして、駆動周波数決定部2cは、上記ストロークが増加している状態では、検出された可動子の位置Pxを第1の基準位置Pb1と比較し、ストロークが減少している状態では、検出位置を第2の基準位置Pb2と比較して、決定する。
【0128】
このように2つの基準位置を用いて駆動周波数を決定する方法では、検出位置が基準位置付近で変化する場合でも、駆動周波数の決定を安定に行うことが可能となる。
【0129】
<駆動周波数の決定方法の変形例2>
また、上記駆動周波数決定部2cは、図3(c)の例と同様、検出された可動子の位置Pxが、予め定められている一定の危険ゾーンZ1(図3(c)参照)に入った場合、上記駆動周波数Fxを、検出位置Pxが限界位置Plimに近づくほど、共振周波数より大きい、より高い周波数に設定するものであってもよい。
【0130】
このように危険ゾーンを用いる駆動周波数を決定する方法では、低出力領域では駆動効率を最高とし、高出力領域では、可動子の衝突や支持バネの破損を回避しつつ、駆動効率をできるだけ高く保持することができる。
【0131】
<駆動電圧振幅値の決定方法の変形例>
上記実施の形態4では、モータ駆動装置104は、リニア振動モータ100に供給される駆動電圧Vdの振幅値を、検出されたモータ出力と要求されるモータ出力とに基づいて決定するものとしているが、リニア振動モータの駆動電圧Vdの振幅値は、検出されたモータ出力及び要求されるモータ出力だけでなく、検出された可動子の位置にも基づいて決定するようにしてもよい。
【0132】
図4(b)は、駆動電圧振幅値の決定方法の変形例を説明する図であり、リニア振動モータの4つの動作状態DS1〜DS4を示している。
この変形例では、駆動電圧決定部7は、検出された可動子の位置が上記基準位置を超えていない場合は、検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力に一致するよう、交流電圧Vdの振幅値を決定する。つまり、検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力より小さい状態DS1では、交流電圧Vdの振幅値を増大させ、検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力より大きい状態DS2では、交流電圧Vdの振幅値を減少させる。
【0133】
また、検出された可動子の位置が、上記基準位置を超えており、かつ検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力より小さい状態DS3では、駆動電圧決定部7は、検出された可動子の位置が一定の範囲内の位置となるよう、供給電圧Vdの振幅値を調節する。つまり、可動子のストローク長の増大により上記検出位置が上記一定範囲をはみ出しそうになれば、供給電圧Vdの振幅値を減少させ、逆に、可動子のストローク長の減少により上記検出位置が上記一定の範囲をはみ出しそうになれば、交流電圧Vdの振幅値を増加させる。
【0134】
さらに、検出された可動子の位置が上記基準位置を超えており、かつ検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力より大きい状態DS4では、駆動電圧決定部7は、検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力に一致するよう、交流電圧Vdの振幅値を減少させる。
【0135】
このようにリニア振動モータ100への印加電圧Vdの振幅値を、検出されたモータ出力、要求されるモータ出力、及び検出された可動子の位置に基づいて決定する方法を用いることにより、オーバーストローク状態では、駆動電圧決定部7によるモータの出力制御及び可動子の位置制御が、駆動周波数制御部2cによるモータの出力制御及び可動子の位置制御と同様、上記検出位置に基づいて行われることとなり、駆動電圧決定部7による制御と駆動周波数制御部2cによる制御とを、該両制御の干渉を招くことなくスムーズかつ安定に行うことができる。
【0136】
(実施の形態5)
図5(a)は、本発明の実施の形態5によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態5のモータ駆動装置105は、実施の形態4のモータ駆動装置104の位置検出部5及び駆動周波数決定部2cに代えて、駆動電圧決定部7の出力である電圧振幅値信号Odvに基づいてリニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部2dを備えたものである。このモータ駆動装置105のその他の構成は、実施の形態4のモータ駆動装置104と同一である。
【0137】
すなわち、本実施の形態5のモータ駆動装置105の、モータドライバ1a、指令出力検出部3、出力検出部4、共振周波数決定部6、及び駆動周波数決定部7は、実施の形態4のモータ駆動装置104のものと同一である。
【0138】
そして、本実施の形態5の駆動周波数決定部2dは、駆動電圧決定部7からの電圧振幅値信号Odvが示す振幅値、言い換えると、モータ出力が要求される出力に一致するよう決定した駆動電圧の振幅値が、一定の基準値を超えているか否かに応じて、リニア振動モータ100の駆動周波数を決定するものである。
【0139】
つまり、駆動周波数決定部2dは、電圧振幅値信号Odvが示す振幅値が、定められた一定の基準値を超えていない場合は、リニア振動モータ100の駆動周波数を、共振周波数決定部6からの共振周波数信号Dresoが示す共振周波数に設定し、一方、電圧振幅値信号Odvが示す振幅値が、定められた一定の基準値を超えている場合は、リニア振動モータ100の駆動周波数を、共振周波数決定部6からの共振周波数信号Dresoが示す共振周波数より高い所定の周波数に設定するものである。具体的には、ここで、上記所定の周波数は、あらかじめ決められた周波数だけ上記共振周波数より高い周波数である。
【0140】
なお、本実施の形態5では、駆動周波数決定部2dは、駆動電圧決定部7からの電圧振幅値信号Odvが示す振幅値を、予め設定されている一定の基準値と比較するものとしているが、駆動周波数決定部2dは、駆動電圧決定部7からの電圧振幅値信号Odvが示す振幅値を、モータドライバ1aに入力される直流電源の電圧値、あるいは該直流電源の電圧値を用いた所定の計算により求められる電圧値と比較するものであってもよい。
【0141】
次に動作について説明する。
本実施の形態5では、モータ駆動装置105は、上記リニア振動モータ100に印加する交流電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力に一致するよう調整しつつ、該リニア振動モータ100を、該調整された交流電圧の振幅値に応じた駆動周波数で駆動する。
【0142】
すなわち、このモータ駆動装置105では、モータドライバ1aの出力交流電圧Vdがリニア振動モータ100に印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、出力検出部4では、上記リニア振動モータ100が発生するモータ出力が検出され、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Dopが駆動電圧決定部7に出力される。指令出力決定部3では、上記リニア振動モータ100に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力を示す出力指令信号Oopが駆動電圧決定部7に出力される。
【0143】
すると、駆動電圧決定部7では、出力検出信号Dop及び出力指令信号Oopに基づいて、リニア振動モータ100に供給する交流電圧の振幅値が決定され、該決定された振幅値を示す電圧振幅値信号Odvが駆動周波数決定部2d及びモータドライバ1aに供給される。
【0144】
また、共振周波数決定部6からは、リニア振動モータ100の共振周波数を示す共振周波数信号Dresoが駆動周波数決定部2dに出力される。
駆動周波数決定部2dでは、上記駆動電圧決定部7からの電圧振幅値信号Odv及び共振周波数決定部6からの共振周波数信号Dresoに基づいて、リニア振動モータ100の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrが上記モータドライバ1aに出力される。具体的には、駆動周波数決定部2dでは、電圧振幅値信号Odvが示す振幅値が、定められた一定の基準値を超えていない場合は、リニア振動モータ100の駆動周波数がその共振周波数に決定され、一方、電圧振幅値信号Odvが示す振幅値が、定められた一定の基準値を超えている場合は、リニア振動モータ100の駆動周波数がその共振周波数より高い所定周波数に決定される。
【0145】
そして、モータドライバ1aでは、周波数指示信号Ifr及び電圧振幅値信号Odvに基づいて、リニア振動モータ100に印加する交流電圧Vdが、その周波数が上記駆動周波数決定部2dにより決定された駆動周波数と一致し、かつその振幅値が駆動電圧決定部7により決定された振幅値となるよう調整される。
【0146】
次に、本実施の形態5のモータ駆動装置105の特徴について、理論的な根拠を示す数式及び図面を用いて説明する。
図6(a)はリニア振動モータの等価回路を示す図である。
図中、Lは、リニア振動モータを構成する巻線の等価インダクタンス[H]であり、Rは、上記巻線の等価抵抗[Ω]である。また、Vd(t)はリニア振動モータに印加される交流電圧の瞬時値[V]であり、Id(t)はリニア振動モータに供給される交流電流の瞬時値[A]である。αは、リニア振動モータの推力定数[N/A]、v(t)はリニア振動モータの可動子の速度の瞬時値[m/s]であり、α・v(t)は、リニア振動モータの駆動により生じる誘導起電圧Vindの瞬時値[V]である。
【0147】
ここで、リニア振動モータの推力定数αは、リニア振動モータに単位電流[A]を流したときに生じる力[N]を示している。また、推力定数αの単位は[N/A]により表しているが、この単位は、[Wb/s]、[V・s/m]と同等である。
【0148】
図6(a)に示す等価回路はキルヒホッフの法則から導出されるものである。この等価回路から、リニア振動モータの可動子の速度の瞬時値、駆動電流の瞬時値、駆動電圧の瞬時値の関係を示す式(1)が、以下の通り導かれる。
【数1】

Figure 0003540314
式(1)で用いられている係数α[N/A]、R[Ω]、L[H]はモータ固有の定数であるため、時間的に変化する変数は、可動子の速度の瞬時値v(t)[m/s]を示すベクトルv、駆動電圧の瞬時値Vd(t)[V]を示すベクトルV、及び駆動電流の瞬時値Id(t)[A]を示すベクトルIである。
【0149】
図7(a)〜図7(d)は、式(1)における変数を示すベクトル図である。これらの図7(a)〜図7(d)では、速度の瞬時値v(t)[m/s]、駆動電圧の瞬時値Vd(t)[V]、及び駆動電流の瞬時値Id(t)[A]の位相関係が、それぞれの値に対応する速度ベクトルv、電圧ベクトルV、及び電流ベクトルIを用いて示されている。
【0150】
また、図7(a)〜図7(d)では、駆動電流Id(t)の位相を基準に、上記等価回路の各回路要素にて生じる端子電圧がベクトルで示されている。なお、図中、ωは、リニア振動モータに供給する交流電流Id(t)の周波数、α・vは、誘起電圧Vind(=α×v(t))を示す電圧ベクトル、R・Iは等価抵抗の端子電圧R・Id(t)を示す電圧ベクトル、ω・L・Iは等価インダクタンスの端子電圧ω・L・Id(t)を示す電圧ベクトル、V0〜V3はリニア振動モータに印加する電圧(Vd(t))を示す電圧ベクトルである。また、φはリニア振動モータに供給する電圧Vd(t)と電流Id(t)の位相差であり、βはリニア振動モータに供給する電流Id(t)と、誘起電圧Vind(=α・v(t))との位相差である。
【0151】
リニア振動モータ100の力学的特性は、図6(b)に示す1自由度粘性減衰振動系でモデル化される。なお、1自由度粘性減衰振動系は、1自由度振動系、つまり質量Mが1方向(Y方向)に振動可能となるようバネSで基部Bに対して支持された振動系に、上記質量の振動を減衰させるダンパDを付加してなるものである。
【0152】
そして、リニア振動モータの駆動状態では、図7(a)〜図7(d)に示すように、誘起電圧Vind(=α・v(t))を示す電圧ベクトルα・vと、等価抵抗の端子電圧R・Id(t)を示す電圧ベクトルR・Iと、等価インダクタンスの端子電圧ω・L・Id(t)を示す電圧ベクトルω・L・Iとの和は、印加電圧Vdを示す電圧ベクトルVと等しくなる。
【0153】
また、リニア振動モータが共振状態にあるときは、リニア振動モータ100の可動子の速度v(t)と、可動子を動かす電磁力との位相が等しい。また、リニア振動モータでは、誘起電圧Vind(=α・v(t))は、可動子の速度v(t)の定数倍であり、さらに供給する電流Id(t)と可動子を動かす力とは比例関係にある。従って、リニア振動モータの共振状態であるとき(電圧ベクトルV=V0)、駆動電流Id(t)の位相と誘起電圧Vind(=α・v(t))の位相が等しくなる(図7(a)参照)。
【0154】
同様に、リニア振動モータに繰返し印加される加振力の周波数、つまり駆動電流Id(t)の周波数が共振周波数より低い場合(電圧ベクトルV=V1)は、リニア振動モータの可動子の速度v(t)の位相が、可動子を動かす電磁力の位相(駆動電流Id(t)の位相)より位相差βだけ遅れ(図7(b)参照)、逆に、上記加振力の周波数が共振周波数より高い場合(電圧ベクトルV=V2)は、リニア振動モータの可動子の速度v(t)の位相が、可動子を動かす電磁力の位相、つまり駆動電流Id(t)の位相より位相差βだけ進む(図7(c)参照)。
【0155】
そこで、図7(d)から分かるように、リニア振動モータ100に供給する電流Id(t)の周波数ωをリニア振動モータの共振周波数より高い適当な周波数に選ぶことにより、供給電流Id(t)の位相と供給電圧Vd(t)の位相とが等しくなる。このときの電圧ベクトルVはV3(|V3|<|V2|<|V0|<|V1|)となる。
【0156】
このように供給電流Id(t)の周波数ωを共振周波数より高い周波数とした場合(図7(d)参照)、リニア振動モータへの供給電流Id(t)の周波数ωが、リニア振動モータの共振周波数である場合(図7(a)参照)に比べて、リニア振動モータへの印加電圧V(=V3<V0)が小さくなる。
【0157】
従って、モータドライバ1aの出力電圧の限界により、リニア振動モータに印加する交流電圧Vdの振幅値を大きくすることができない場合、リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数を共振周波数より高い妥当な周波数に設定することにより、要求される印加電圧の振幅値を、モータ出力を一定に保持した状態で下げることができ、これにより、リニア振動モータをより高い出力域で駆動することが可能となる。
【0158】
このように本実施の形態5のモータ駆動装置105では、リニア振動モータ100に要求されるモータ出力を決定する指令出力決定部3と、リニア振動モータ100が発生するモータ出力を検出する出力検出部4と、該検出されたモータ出力及び要求されるモータ出力に基づいて、リニア振動モータ100に印加する交流電圧の振幅値を決定する駆動電圧決定部7とを備え、リニア振動モータ100への印加電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力に一致するよう決定するとともに、上記決定された印加電圧の振幅値が定められた一定値を超えるまでは、リニア振動モータの駆動周波数を共振周波数とし、上記交流電圧の要求される振幅値が一定値を超えたとき、リニア振動モータの駆動周波数を、共振周波数より高い周波数に設定するので、上記決定された印加電圧の振幅値が一定値を超えるまでは、リニア振動モータを最高の効率で駆動することができ、上記決定された印加電圧の振幅値が一定値を超えたときには、リニア振動モータの駆動周波数の調整により、モータ出力を一定に保持しつつ、供給電圧の振幅値を減少させることができる。この結果、電源電圧の制限によりリニア振動モータの共振周波数での駆動が不可能な高出力領域でも、リニア振動モータを駆動することができる。
【0159】
言い換えると、本実施の形態5のモータ駆動装置105では、リニア振動モータの駆動電圧の振幅を許容される最大振幅に保持し、しかもその駆動周波数をできるだけ共振周波数に近い周波数に設定することにより、駆動効率をできるだけ低下させることなく、共振周波数での駆動では発生不可能な高いモータ出力を発生することができる。
【0160】
なお、上記実施の形態5では、上記駆動周波数決定部2dは、駆動周波数の決定を、駆動電圧決定部7により決定された駆動電圧の振幅値が、一定の基準値を超えているか否かに応じて行うものとしたが、これは以下の方法を用いることもできる。
【0161】
<駆動周波数の決定方法の変形例1>
図5(b)は、実施の形態5の駆動周波数の決定方法において、2つの基準値を用いた例を説明する図である。
この変形例1では、駆動周波数決定部2dは、図5(b)に示すように、駆動周波数Fxの決定に、第1の基準値Ab1とこれより小さい第2の基準値Ab2を用いる。そして、駆動周波数決定部2dは、上記ストロークが増加している状態(図5(b)中の矢印X2参照)では、上記決定振幅値Axを第1の基準値Ab1と比較し、ストロークが減少している状態(図5(b)中の矢印Y2参照)では、決定振幅値Axを第2の基準値Ab2と比較して、上記駆動周波数Fxを決定する。なお、図5(b)中、Alimは、決定振幅値Axの最大値であり、具体的な駆動周波数Fxの決定方法は、図3(b)で示す、駆動周波数Fxを検出位置Pxに基づいて決定する方法と同じである。
【0162】
このように2つの基準値を用いて駆動周波数を決定する方法では、決定振幅値が基準値付近で変化する場合でも、駆動周波数の決定を安定に行うことが可能となる。
【0163】
<駆動周波数の決定方法の変形例2>
図5(c)は、上記実施の形態5の駆動周波数の決定方法において、基準値に代わる一定範囲を危険ゾーンとして用いた例を説明する図である。
この変形例2では、上記駆動周波数決定部2dは、図5(c)に示すように、上記駆動周波数Fxを、上記決定振幅値Axが、基準値Arbと限界値Alimとの間に予め定められている一定の危険ゾーンZ2内に入った場合、決定された振幅値Axに応じて上記駆動周波数Fxを変化させる。
【0164】
ここで、上記危険ゾーンZ2の下限値Arbは、上記実施の形態5で用いた一定の基準値と一致しており、上記危険ゾーンZ2の上限値Aruは限界値Alimから一定量だけ小さい値となっている。また、上記危険ゾーンZ2では、上記決定振幅値Axと駆動周波数Fxとの関係は、一次単調増加関数となっている。上記決定振幅値Axが上記危険ゾーンZ2の下限値Arbより小さいとき、駆動周波数Fxが共振周波数Fresoに保持され、また、上記決定振幅値Axが危険ゾーンZ2の上限値Aruを超えると、駆動周波数Fxは、該共振周波数から最も離れた、最大の周波数Fmaxに設定される。
【0165】
なお、上記危険ゾーンZ2での駆動周波数Fxの設定には、上記のような一次単調増加関数に限らず、上記決定振幅値Axと上記危険ゾーンZ2の下限値Arbとの差分の大きさと、駆動周波数として用いられる周波数の値との対応を示すテーブルや他の関数などが用いられる。
【0166】
このように危険ゾーンを用いて駆動周波数を決定する方法では、決定振幅値Axが危険ゾーンZ2の下限値Arbより小さいときには、リニア振動モータを共振周波数で最も効率よく駆動することができ、また、決定振幅値Axが危険ゾーンZ2内にあるときには、可動子の衝突や可動子の支持バネの破損を回避しつつ、駆動効率の低下をできるだけ抑えることができる。
【0167】
(実施の形態6)
図8(a)は、本発明の実施の形態6によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態6のモータ駆動装置106は、実施の形態5のモータ駆動装置105の駆動周波数決定部2dに代えて、モータドライバ1aの出力交流電圧Vdを検出する供給電圧検出部8と、該検出されたモータドライバ1aの出力電圧に基づいて駆動周波数を決定する駆動周波数決定部2eとを備えたものである。この実施の形態6のモータ駆動装置106のその他の構成は、実施の形態5のモータ駆動装置105のものと同一である。
【0168】
すなわち、本実施の形態6のモータ駆動装置106の、モータドライバ1a、指令出力検出部3、出力検出部4、共振周波数決定部6、及び駆動周波数決定部7は、実施の形態5のモータ駆動装置105のものと同一である。
【0169】
そして、供給電圧検出部8は、モータドライバ1aがリニア振動モータ100に供給する交流電圧の電圧値を検出し、該検出した電圧値を示す電圧検出信号Ddvを出力するものである。ここでは、電圧検出信号Ddvは、モータドライバ1aの出力電圧の振幅値を示しており、この振幅値の具体的な検出方法には、抵抗分圧による検出方法がある。
【0170】
駆動周波数決定部2eは、供給電圧検出部8からの電圧検出信号Ddvが示す電圧値が、予め設定されている基準値を超えているか否かに応じて、リニア振動モータ100の駆動周波数を決定するものである。
【0171】
つまり、駆動周波数決定部2eは、上記電圧検出信号Ddvが示す電圧値が、定められた一定の基準値を超えていない場合は、上記リニア振動モータの駆動周波数を、共振周波数決定部6の出力信号Dresoが示す共振周波数に設定し、一方、上記検出された電圧値が、定められた一定の基準値を超えている場合は、リニア振動モータ100の駆動周波数を、共振周波数決定部6の出力信号Dresoが示す共振周波数より高い周波数に決定するものである。
【0172】
なお、本実施の形態6では、駆動周波数決定部2eは、駆動電圧検出部8からの電圧検出信号Ddvが示す電圧値を、予め設定されている一定の基準値と比較するものとしているが、駆動周波数決定部2eは、駆動電圧検出部8からの電圧検出信号Ddvが示す電圧値を、モータドライバ1aに入力される直流電源の電圧値、あるいは該直流電源の電圧値を用いた所定の計算により求められる電圧値と比較するものであってもよい。
【0173】
次に動作について説明する。
本実施の形態6では、モータ駆動装置106は、リニア振動モータ100に印加する交流電圧の振幅値を、該モータ出力が、要求されるモータ出力に一致するよう調整しつつ、上記リニア振動モータ100を、その駆動電圧の検出レベルに応じた駆動周波数で駆動する。
【0174】
すなわち、このモータ駆動装置106では、モータドライバ1aの出力交流電圧Vdがリニア振動モータ100に印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、出力検出部4では、上記リニア振動モータ100が発生するモータ出力Ompが検出され、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Dopが駆動電圧決定部7に出力される。指令出力決定部3では、上記リニア振動モータ100に要求されるモータ出力である目標出力が決定され、該決定された目標出力を示す出力指令信号Oopが駆動電圧決定部7に出力される。
【0175】
すると、駆動電圧決定部7では、出力検出信号Dop及び出力指令信号Oopに基づいて、リニア振動モータ100の駆動電圧の振幅値が決定され、該決定された振幅値を示す電圧振幅値信号Odvがモータドライバ1aに供給される。
【0176】
供給電圧検出部8では、上記モータドライバ1aの出力電圧、つまりリニア振動モータ100に供給される実際の交流電圧Vdの電圧値が検出され、検出された交流電圧の電圧値を示す電圧検出信号Ddvが上記駆動周波数決定部2eに出力される。
また、共振周波数決定部6からは、リニア振動モータ100の共振周波数を示す共振周波数信号Dresoが駆動周波数決定部2eに出力される。
【0177】
すると、駆動周波数決定部2eでは、上記共振周波数信号Dreso及び電圧検出出力Ddvに基づいて、リニア振動モータ100の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ifrが上記モータドライバ1aに出力される。
【0178】
具体的には、駆動周波数決定部2eでは、検出された印加電圧の電圧値が、定められた一定の基準値を超えていない場合は、上記リニア振動モータの駆動周波数が、上記共振周波数決定部の出力が示す共振周波数に決定され、一方、上記検出された印加電圧の電圧値が、定められた一定の基準値を超えている場合は、リニア振動モータ100の駆動周波数が、上記共振周波数決定部6の出力が示す共振周波数より高い周波数に決定される。
【0179】
そして、モータドライバ1aでは、電圧振幅値信号Odv及び周波数指示信号Ifrに基づいて、リニア振動モータに印加する交流電圧Vdが、その周波数が上記駆動周波数決定部2eにより決定された駆動周波数と一致し、かつその振幅値が駆動電圧決定部7により決定された振幅値となるよう調整される。
【0180】
このように本実施の形態6のモータ駆動装置106では、リニア振動モータ100のモータ出力Ompを検出する出力検出部4と、モータドライバ1aからリニア振動モータ100への印加電圧Vdの電圧値を検出する供給電圧検出部8とを備え、上記リニア振動モータ100に印加されるモータドライバの出力電圧の振幅値を、モータ出力が、要求されるモータ出力に一致するよう調整しつつ、リニア振動モータを、上記モータドライバの出力電圧の検出値に応じた駆動周波数で駆動するので、低出力領域では、最大効率でリニア振動モータを駆動し、高出力領域では、駆動電圧の最大振幅により決まる最大出力以上のモータ出力を発生することができる。
【0181】
つまり、ドライバの出力交流電圧の検出値が一定の基準値を超えるまでは、リニア振動モータのモータ出力と、リニア振動モータに要求されるモータ出力とに差がある場合でも、リニア振動モータの駆動周波数を共振周波数に設定した状態で、モータ出力を駆動電圧の振幅値により調整して、リニア振動モータを最大効率でもって駆動することができる。また、上記ドライバ出力電圧の検出レベルが一定レベルを超えたときには、駆動電圧の振幅値を増大せずに、リニア振動モータの駆動周波数を共振周波数より高くして、要求されるモータ出力を発生することができる。これにより、リニア振動モータを、電源の電圧レベルの制約を受けることなく、しかもモータ駆動効率の低下を極力抑えつつ、高出力領域で駆動することができ、また、可動子とモータ筐体との衝突や支持バネの破損を起こりにくくすることもできる。
【0182】
さらに、上記ドライバ出力電圧の検出レベルが一定レベルを超えている状態では、検出レベルの減少に応じて、駆動周波数を共振周波数に近い周波数に変更するようにすれば、要求されるモータ出力が、ドライバ出力電圧の検出レベルが一定レベル以下となる程度に減少した場合には、駆動周波数をスムーズに共振周波数に戻すことができる。
【0183】
なお、上記実施の形態6では、上記駆動周波数決定部2eは、駆動周波数の決定を、駆動電圧検出部8により検出された駆動電圧の電圧値(検出電圧値)が、一定の基準値を超えているか否かに応じて行うものとしたが、これは以下の方法を用いることもできる。
【0184】
<駆動周波数の決定方法の変形例1>
図8(b)は、実施の形態6の駆動周波数の決定方法において、2つの基準値を用いた例を説明する図である。
この変形例1では、駆動周波数決定部2eは、図8(b)に示すように、駆動周波数Fxの決定に、第1の基準値Vb1とこれより小さい第2の基準値Vb2を用いる。そして、駆動周波数決定部2eは、上記ストロークが増加している状態(図8(b)中の矢印X3参照)では、上記検出電圧値Vxを第1の基準値Vb1と比較し、ストロークが減少している状態(図8(b)中の矢印Y3参照)では、検出電圧値Vxを第2の基準値Vb2と比較して、上記駆動周波数を決定する。なお、図8(b)中、Vlimは、検出電圧値Vxの最大値であり、具体的な駆動周波数Fxの決定方法は、図3(b)で示す、駆動周波数Fxを検出位置Pxに基づいて決定する方法と同じである。
【0185】
このように2つの基準値を用いて駆動周波数を決定する方法では、上記検出電圧値が基準値付近で変化する場合でも、駆動周波数の決定を安定に行うことが可能となる。
【0186】
<駆動周波数の決定方法の変形例2>
図8(c)は、上記実施の形態6の駆動周波数の決定方法において、基準値に代わる一定範囲を危険ゾーンとして用いた例を説明する図である。
この変形例2では、駆動周波数決定部2eは、図8(c)に示すように、上記駆動周波数Fxを、上記検出電圧値Vxが、基準値Vrbと限界値Vlimとの間に予め定められている一定の危険ゾーンZ3内に入った場合、検出電圧値Vxの変化に応じて上記駆動周波数Fxを変化させる。
【0187】
ここで、上記危険ゾーンZ3の下限値Vrbは、上記実施の形態6で用いた一定の基準値と一致しており、上記危険ゾーンZ3の上限値Vruは限界値Vlimから一定量だけ小さい値となっている。また、上記危険ゾーンZ3では、上記検出電圧値Vxと駆動周波数Fxとの関係は、一次単調増加関数となっている。上記電圧検出値Vxが上記危険ゾーンZ3の下限値Vb2より小さいとき、駆動周波数Fxが共振周波数Fresoに保持され、また、上記電圧検出値Vxが危険ゾーンZ3の上限値Vruを超えると、駆動周波数Fxは、該共振周波数から最も離れた、最大の周波数Fmaxに設定される。
【0188】
なお、上記危険ゾーンZ3での駆動周波数の設定には、上記一次単調増加関数に限らず、上記電圧検出値Vxと上記危険ゾーンZ3の下限値Vrbとの差分と、駆動周波数として用いられる周波数の値との対応を示すテーブルやその他の関数などが用いられる。
【0189】
このように危険ゾーンを用いて駆動周波数を決定する方法では、電圧検出値Vxが危険ゾーンZ3の下限値Vrbより小さいときには、リニア振動モータを共振周波数で最も効率よく駆動することができ、また、電圧検出値Vxが危険ゾーンZ3内にあるときには、可動子の衝突や可動子の支持バネの破損を回避しつつ、駆動効率の低下をできるだけ抑えることができる。
【0190】
(実施の形態7)
図9は、本発明の実施の形態7による圧縮機駆動装置を説明する模式図である。
この実施の形態7の圧縮機駆動装置207は、空気やガスなどを圧縮する圧縮機40を駆動するものである。ここで、該圧縮機40の動力源は、リニア振動モータ46であり、これは実施の形態1のリニア振動モータ100と同じものである。また、上記圧縮機駆動装置207は、該リニア振動モータ46を駆動するモータ駆動装置であり、実施の形態1のモータ駆動装置101と同じ構成を有している。なお、以下、この実施の形態7の圧縮機40はリニア圧縮機と呼び、このリニア圧縮機40について簡単に説明する。
【0191】
このリニア圧縮機40は、所定の軸線に沿って並ぶシリンダ部41aと、モータ部41bとを有している。該シリンダ部41a内には、上記軸線方向に沿って摺動自在に支持されたピストン42が配置されている。シリンダ部41aとモータ部41bとにまたがって、その一端がピストン42の背面側に固定されたピストンロッド42aが配置され、ピストンロッド42aの他端側には、該ピストンロッド42aを軸線方向に付勢する支持ばね43が設けられている。
【0192】
また、上記ピストンロッド42aには、マグネット44が取り付けられており、上記モータ部41bの、マグネット44に対向する部分には、アウターヨーク45aとこれに埋設されたステータコイル45bとからなる電磁石45が取り付けられている。このリニア圧縮機40では、電磁石45と、上記ピストンロッド42aに取り付けられたマグネット44とによりリニア振動モータ46が構成されている。従って、このリニア圧縮機40では、この電磁石45とマグネット44との間で発生する電磁力及び上記ばね43の弾性力により、上記ピストン42がその軸線方向に沿って往復運動する。
【0193】
さらに、シリンダ部41a内には、シリンダ上部内面47a、ピストン圧縮面42b、及びシリンダ周壁面41bにより囲まれた密閉空間である圧縮室48が形成されている。シリンダ上部内面47aには、ガス側流通路から圧縮室48に低圧ガスLgを吸入するためのガス側吸入管40aの一端が開口している。また、上記シリンダ上部内面47aには、上記圧縮室48からガス側流通路へ高圧ガスHgを吐出するための吐出管40bの一端が開口している。上記吸入管40a及び吐出管40bには、ガスの逆流を防止する吸入弁49a及び吐出弁49bが取り付けられている。
【0194】
そして、この実施の形態7のモータ駆動装置207は、外部電源10の直流出力電圧Vpを交流駆動電圧Vdに変換して、この圧縮機40のリニア振動モータ46に供給するものである。つまり、モータ駆動装置207は、実施の形態1のものと同様、図1に示すように、モータドライバ1,駆動周波数決定部2,及び指令出力決定部3を有している。このモータ駆動装置207は、リニア振動モータ46に要求されるモータ出力を、リニア振動モータ46に印加する交流駆動電圧Vdの周波数を調整して制御する。
【0195】
このような構成のリニア圧縮機40では、モータ駆動装置207からリニア振動モータ46への駆動電圧の断続的な印加により、ピストン42がその軸線方向に往復動し、圧縮室48への低圧ガスLgの吸入、圧縮室48でのガスの圧縮、及び圧縮された高圧ガスHgの圧縮室48からの排出が繰り返し行われる。
【0196】
そして、リニア圧縮機40の動作状態では、リニア振動モータ46の運転状態に基づいてリニア振動モータ46に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力に基づいてリニア振動モータ46の駆動周波数が決定され、さらに、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdがリニア振動モータ46に印加される。
【0197】
このように本実施の形態7のリニア圧縮機40では、その動力源であるリニア振動モータ46のモータ出力を、リニア振動モータ46に印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、リニア圧縮機40の出力を、そのリニア振動モータに印加する駆動電圧のレベルを変えずに制御でき、その出力制御が簡単になる。また、リニア圧縮機40の出力を駆動周波数により制御するので、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は、その構造上の制約を受けることなく最大能力で運転可能となり、定格能力での駆動効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ高効率なリニア圧縮機を実現できる。
【0198】
(実施の形態8)
図10は本発明の実施の形態8による空気調和機を説明するブロック図である。
この実施の形態8の空気調和機208は、室内機55及び室外機56を有し、冷暖房を行う空気調和機である。この空気調和機208は、冷媒を室内機55と室外機56の間で循環させるリニア圧縮機50aと、該リニア圧縮機50aを駆動する圧縮機駆動装置50bとを有している。ここで、上記圧縮機50aは、上記実施の形態4の、リニア振動モータ46を有するリニア圧縮機40と同一のものである。また、圧縮機駆動装置50bは、外部電源10の直流出力電圧Vpを交流駆動電圧Vdに変換して、該リニア圧縮機50aのリニア振動モータに印加するモータ駆動部で、実施の形態4のモータ駆動装置207と同一の構成を有している。
【0199】
以下詳述すると、実施の形態8の空気調和機208は、冷媒循環経路を形成するリニア圧縮機50a,四方弁54,絞り装置(膨張弁)53,室内側熱交換器51及び室外側熱交換器52を有するとともに、該リニア圧縮機50aの駆動源であるリニア振動モータを駆動するモータ駆動部50bを有している。
【0200】
ここで、室内側熱交換器51は上記室内機55を構成しており、絞り装置53,室外側熱交換器52,リニア圧縮機50a,四方弁54及びモータ駆動部50bは上記室外機52を構成している。
【0201】
上記室内側熱交換器51は、熱交換の能力を上げるための送風機51aと、該熱交換器51の温度もしくはその周辺温度を測定する温度センサ51bとを有している。上記室外側熱交換器52は、熱交換の能力を上げるための送風機52aと、該熱交換器52の温度もしくはその周辺温度を測定する温度センサ52bとを有している。
【0202】
そして、この実施の形態8では、上記室内側熱交換器51と室外側熱交換器52との間の冷媒経路には、リニア圧縮機50a及び四方弁54が配置されている。つまりこの空気調和機208は、冷媒が矢印Aの方向に流れ、室外側熱交換器52を通過した冷媒がリニア圧縮機50aに吸入され、該リニア圧縮機50aから吐出された冷媒が室内側熱交換器51へ供給される状態と、冷媒が矢印Bの方向に流れ、室内側熱交換器51を通過した冷媒がリニア圧縮機50aに吸入され、リニア圧縮機50aから吐出された冷媒が室外側熱交換器52へ供給される状態とが、上記四方弁54により切り替えられるものである。
【0203】
また、上記絞り装置53は、循環する冷媒の流量を絞る絞り作用と、冷媒の流量を自動調整する弁の作用とをあわせ持つものである。つまり、絞り装置53は、冷媒が冷媒循環経路を循環している状態で、凝縮器から蒸発器へ送り出された液冷媒の流量を絞って該液冷媒を膨張させるとともに、蒸発器に必要とされる量の冷媒を過不足なく供給するものである。
【0204】
なお、上記室内側熱交換器51は暖房運転では凝縮器として、冷房運転では蒸発器として動作するものであり、上記室外側熱交換器52は、暖房運転では蒸発器として、冷房運転では凝縮器として動作するものである。凝縮器では、内部を流れる高温高圧の冷媒ガスは、送り込まれる空気により熱を奪われて徐々に液化し、凝縮器の出口付近では高圧の液冷媒となる。これは、冷媒が大気中に熱を放熱して液化することと等しい。また、蒸発器には絞り装置53で低温低圧となった液冷媒が流れ込む。この状態で蒸発器に部屋の空気が送り込まれると、液冷媒は空気から大量の熱を奪って蒸発し、低温低圧のガス冷媒に変化する。蒸発器にて大量の熱を奪われた空気は空調機の吹きだし口から冷風となって放出される。
【0205】
そして、この空気調和機208では、モータ駆動部50bは、空気調和機の運転状態、つまり空気調和機に対して設定された目標温度、実際の室温及び外気温に基づいて、リニア圧縮機50aのリニア振動モータの出力を制御する。
【0206】
次に動作について説明する。
この実施の形態8の空気調和機208では、モータ駆動部50bからリニア圧縮機50aに駆動電圧Vdが印加されると、冷媒循環経路内で冷媒が循環し、室内機55の熱交換器51及び室外機56の熱交換器52にて熱交換が行われる。つまり、上記空気調和機208では、冷媒の循環閉路に封入された冷媒をリニア圧縮機50aにより循環させることにより、冷媒の循環閉路内に周知のヒートポンプサイクルが形成される。これにより、室内の暖房あるいは冷房が行われる。
【0207】
例えば、空気調和機208の暖房運転を行う場合、ユーザの操作により、上記四方弁54は、冷媒が矢印Aで示す方向に流れるよう設定される。この場合、室内側熱交換器51は凝縮器として動作し、上記冷媒循環経路での冷媒の循環により熱を放出する。これにより室内が暖められる。
【0208】
逆に、空気調和機208の冷房運転を行う場合、ユーザの操作により、上記四方弁54は、冷媒が矢印Bで示す方向に流れるよう設定される。この場合、室内側熱交換器51は蒸発器として動作し、上記冷媒循環経路での冷媒の循環により周辺空気の熱を吸収する。これにより室内が冷やされる。
【0209】
ここで、空気調和機208では、モータ駆動部50bにより、空気調和機に対して設定された目標温度、実際の室温及び外気温に基づいて、リニア圧縮機50aのリニア振動モータの出力が制御される。これにより、空気調和機208では、快適な冷暖房が行われる。
【0210】
このように本実施の形態8の空気調和機208では、冷媒の圧縮及び循環を行う圧縮機には、リニア振動モータを動力源とする圧縮機(リニア圧縮機)50aを用いているので、回転型モータを動力源とする圧縮機を用いた空気調和機に比べて、圧縮機での摩擦損が低減し、さらには圧縮機の、高圧冷媒と低圧冷媒とをシールするシール性が高まることとなり、圧縮機効率の向上を図ることができる。
【0211】
さらに、本実施の形態8のリニア振動モータを用いた圧縮機50aでは、摩擦損が低減されることから、回転型モータを用いた圧縮機で必要不可欠であった潤滑用オイルの使用量を大幅に低減することができる。これにより、リサイクル処理などが必要なる廃油の発生量を少なく抑えることができるだけでなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから圧縮機に充填する冷媒量を削減することができ、これにより地球環境の保全にも貢献することができる。
【0212】
また、本実施の形態8の空気調和機208では、圧縮機のリニア振動モータのモータ出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、リニア圧縮機50aの出力を、そのリニア振動モータに印加する駆動電圧のレベルを変えずに制御することができ、空気調和機の能力制御が簡単になる。また、リニア圧縮機50aの出力を駆動周波数により制御するので、上記実施の形態7と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ効率のよいリニア圧縮機を、さらには小型で効率のよい空気調和機を実現できる。
【0213】
(実施の形態9)
図11は本発明の実施の形態9による冷蔵庫を説明するブロック図である。
この実施の形態9の冷蔵庫209は、リニア圧縮機60a,圧縮機駆動装置60b,凝縮器61,冷蔵室蒸発器62,及び絞り装置63から構成されている。
【0214】
ここで、リニア圧縮機60a,凝縮器61,絞り装置63,及び冷蔵室蒸発器62は、冷媒循環経路を形成するものであり、圧縮機駆動装置60bは、上記リニア圧縮機60aの駆動源であるリニア振動モータを駆動するモータ駆動部である。なお、上記リニア圧縮機60a及びモータ駆動部60bはそれぞれ、上記実施の形態7のリニア圧縮機40及びモータ駆動装置207と同一のものである。
【0215】
絞り装置63は、上記実施の形態8の空気調和機208の絞り装置53と同様、冷媒が冷媒循環経路を循環している状態で、凝縮器61から送り出された液冷媒の流量を絞って該液冷媒を膨張させるとともに、冷蔵室蒸発器62に、必要とされる量の冷媒を過不足なく供給するものである。
【0216】
凝縮器61は、内部を流れる高温高圧の冷媒ガスを凝縮させて、冷媒の熱を外気に放出するものである。該凝縮器61に送り込まれた冷媒ガスは、外気により熱を奪われて徐々に液化し、凝縮器の出口付近では高圧の液冷媒となる。
【0217】
冷蔵室蒸発器62は、低温の冷媒液を蒸発させて冷蔵庫内の冷却を行うものである。この冷蔵室蒸発器62は、熱交換の効率を上げるための送風機62aと、庫内の温度を検出する温度センサ62bとを有している。
【0218】
そして、この冷蔵庫209では、モータ駆動部60bは、冷蔵庫の運転状態、つまり冷蔵庫に対して設定された目標温度、及び冷蔵庫内の温度に基づいて、リニア圧縮機60aのリニア振動モータの出力を制御する。
【0219】
次に動作について説明する。
この実施の形態9の冷蔵庫209では、モータ駆動部60bからリニア圧縮機60aのリニア振動モータに駆動電圧Vdが印加されると、リニア圧縮機60aが駆動して冷媒循環経路内で冷媒が矢印Cの方向に循環し、凝縮器61及び冷蔵室蒸発器62にて熱交換が行われる。これにより、冷蔵庫内が冷却される。
【0220】
つまり、凝縮器61で液状となった冷媒は、絞り装置63にてその流量が絞られることにより膨張して、低温の冷媒液となる。そして、冷蔵室蒸発器62へ低温の液冷媒が送り込まれると、冷蔵室蒸発器62では、低温の冷媒液が蒸発して、冷蔵庫内の冷却が行われる。このとき、冷蔵室蒸発器62には、送風機62aにより強制的に冷蔵室内の空気が送り込まれており、冷蔵室蒸発器62では、効率よく熱交換が行われる。
【0221】
また、この実施の形態9の冷蔵庫209では、モータ駆動部60bにより、該冷蔵庫209に対して設定された目標温度及び冷蔵庫内の室温に基づいて、リニア圧縮機60aのリニア振動モータの出力が制御される。これにより、冷蔵庫209では、冷蔵庫内の温度が目標温度に維持される。
【0222】
このように本実施の形態9の冷蔵庫209では、冷媒の圧縮及び循環を行う圧縮機には、リニア振動モータを動力源とするリニア圧縮機60aを用いているので、実施の形態8の空気調和機208と同様、回転型モータを駆動源とする圧縮機に比べて、圧縮機での摩擦損が低減し、さらには圧縮機の冷媒をシールするシール性が向上して、圧縮機の動作効率を高めることができる。
【0223】
さらに、本実施の形態9の冷蔵庫209では、圧縮機での摩擦損が低減できることから、上記実施の形態8の空気調和機208と同様に、使用済み潤滑オイルである廃油の発生量や圧縮機に充填する冷媒の量が削減されることとなる。このため、地球環境の保全に貢献することができるという効果もある。
【0224】
また、本実施の形態9の冷蔵庫209では、圧縮機のリニア振動モータのモータ出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、実施の形態8と同様、リニア圧縮機60aの出力をその駆動電圧のレベルを変えずに制御することができ、冷蔵庫の能力制御が簡単となる。また、リニア圧縮機60aの出力を駆動周波数の調整により制御するので、実施の形態7と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ高効率のリニア圧縮機を、さらには小型で高効率の冷蔵庫を実現できる。
【0225】
(実施の形態10)
図12は本発明の実施の形態10による極低温冷凍機を説明するブロック図である。
この実施の形態10の極低温冷凍機210は、冷凍室(図示せず)を有し、該冷凍室内部を極低温状態(−50°C以下)となるよう冷却するものである。この極低温冷凍機210を用いて冷却する冷却対象物には、超電導素子として用いる抵抗,コイル,磁石などの電気磁気回路素子、赤外線センサ用の低温参照部などの電子部品、血液や内臓といった医療用のもの、さらに、冷凍マグロなど冷凍食品がある。
【0226】
電子部品を極低温状態にするのは、動作効率アップ,あるいは熱雑音の除去による感度アップのためであり、食料品などでは、生鮮食品を輸送したり、鮮度維持や乾燥を行ったりするためである。
【0227】
また、冷凍温度は用途により異なるが、−50度以下、特に、超伝導の用途などでは0〜100K(ケルビン)の広い範囲にわたっている。例えば、この極低温冷凍機の冷却温度は、高温超電導の用途では、50から100K程度に、通常の超電導の用途では、0〜50K程度の極低温状態に設定される。また、食品などの生鮮維持に用いられる場合は、この極低温冷凍装置の冷却温度は−50°C弱に設定される。
【0228】
以下、具体的に説明する。
この実施の形態10の極低温冷凍機210は、リニア圧縮機70a,圧縮機駆動装置70b,放熱器71,蓄冷器72,及び絞り装置73から構成されている。
ここで、リニア圧縮機70a,放熱器71,絞り装置73,及び蓄冷器72は、冷媒循環経路を形成する。圧縮機駆動装置70bは、上記リニア圧縮機70aの駆動源であるリニア振動モータを駆動制御するモータ駆動部である。なお、上記リニア圧縮機70a及びモータ駆動部70bはそれぞれ、上記実施の形態7のリニア圧縮機40及びモータ駆動装置207と同一のものである。
【0229】
絞り装置73は、上記実施の形態8の絞り装置53と同様、放熱器71から蓄冷器72へ送り出された液冷媒を絞り膨張させる装置である。
放熱器71は、上記実施の形態9の冷蔵庫209の凝縮器61と同様、内部を流れる高温高圧の冷媒ガスを凝縮させて、冷媒の熱を外気に放出するものである。
蓄冷器72は、上記実施の形態9の冷蔵室蒸発器62と同様、低温の冷媒液を蒸発させて冷凍室内の冷却を行い、冷却対象物を極低温状態とするものであり、冷却対象物の温度を検出する温度センサ72bを備えている。なお、蓄冷器72は、図12に示すように、熱交換の効率を上げるための送風機72aを有するものであってもよい。
【0230】
そして、この極低温冷凍機210では、モータ駆動部70bは、極低温冷凍機の運転状態、つまり極低温冷凍機に対して設定された目標温度、及び冷凍対象物の温度に基づいて、リニア圧縮機70aのリニア振動モータの出力を制御する。
【0231】
この実施の形態10の極低温冷凍機210では、モータ駆動部70bからリニア圧縮機70aのリニア振動モータに交流電圧Vdが印加されると、リニア圧縮機70aが駆動して冷媒循環経路内で冷媒が矢印Dの方向に循環し、放熱器71及び蓄冷器72にて熱交換が行われる。これにより、冷凍室内の冷却が行われ、その内部の冷却対象物が冷却される。
【0232】
つまり、放熱器71で液状となった冷媒は、絞り装置73にてその流量が絞られることにより膨張して、低温の冷媒液となる。そして、蓄冷器72へ低温の液冷媒が送り込まれると、蓄冷器72では、低温の冷媒液が蒸発して、冷凍室の冷却が行われる。
【0233】
また、この実施の形態10の極低温冷凍機210では、モータ駆動部70bにより、該極低温冷凍機210に対して設定された目標温度及び冷凍対象物の温度に基づいて、リニア圧縮機70aのリニア振動モータの出力が制御される。これにより、極低温冷凍機210では、冷凍対象物の温度が目標温度に維持される。
【0234】
このように本実施の形態10の極低温冷凍機210では、冷媒の圧縮及び循環を行う圧縮機には、リニア振動モータを動力源とするリニア圧縮機70aを用いているので、実施の形態8の空気調和機208と同様、回転型モータを駆動源とする圧縮機に比べて、圧縮機での摩擦損が低減し、さらには圧縮機の冷媒をシールするシール性が向上して、圧縮機の動作効率を高めることができる。
【0235】
さらに、本実施の形態10の極低温冷凍機210では、圧縮機での摩擦損が低減できることから、上記実施の形態8の空気調和機208と同様に、使用済み潤滑オイルである廃油の発生量や圧縮機に充填する冷媒量が削減されることとなる。このため、地球環境の保全に貢献することができるという効果もある。
【0236】
また、本実施の形態10の極低温冷凍機210では、圧縮機のリニア振動モータの出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、実施の形態8と同様、リニア圧縮機70aの出力をその駆動電圧のレベルを変えずに制御することができ、極低温冷凍機210の能力制御が簡単になる。また、リニア圧縮機70aの出力を駆動周波数の調整により制御するので、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ高効率のリニア圧縮機を、さらには小型で高効率の極低温冷凍機を実現できる。
【0237】
(実施の形態11)
図13は本発明の実施の形態11による給湯器を説明するブロック図である。この実施の形態11の給湯器211は、供給された水を加熱して温水を排出する冷凍サイクル装置81aと、冷凍サイクル装置81aから排出された温水を貯める貯湯槽81bと、これらを連結する水配管86a,86b,87a,及び87bとを有している。
【0238】
上記冷凍サイクル装置81aは、リニア圧縮機80a,圧縮機駆動装置80b,空気熱交換器82,絞り装置83,及び水熱交換器85を有している。
ここで、リニア圧縮機80a,空気熱交換器82,絞り装置83,及び水熱交換器85は、冷媒循環経路を形成している。
圧縮機駆動装置80bは、上記リニア圧縮機80aの駆動源であるリニア振動モータ(図示せず)を駆動するものである。なお、上記リニア圧縮機80aは、上記実施の形態7の、リニア振動モータ46を有するリニア圧縮機40と同一のものである。また、圧縮機駆動装置80bは、外部電源10から直流電圧Vpが供給されるもので、実施の形態7のモータ駆動装置207と同一の構成を有しており、以下この実施の形態11では、モータ駆動部80bという。
【0239】
絞り装置83は、上記実施の形態8の空気調和機208の絞り装置53と同様、水熱交換器85から空気熱交換器82へ送り出された液冷媒の流量を絞って、該液冷媒を膨張させるものである。
【0240】
水熱交換器85は、冷凍サイクル装置81aに供給された水を加熱する凝縮器であり、加熱された水の温度を検出する温度センサ85aを有している。空気熱交換器82は、周辺雰囲気から熱を吸収する蒸発器であり、熱交換の能力を上げるための送風機82aと、該周辺温度を検出する温度センサ82bとを有している。
【0241】
なお、図中、84は、上記冷媒を、リニア圧縮機80a,水熱交換器85,絞り装置83,及び空気熱交換器82により形成される冷媒循環経路に沿って循環させる冷媒配管である。該冷媒配管84には、リニア圧縮機80aから吐出された冷媒を、水熱交換器85及び絞り装置83をバイパスして空気熱交換器82に供給する除霜バイパス管84aが接続されており、該バイパス管84aの一部には除霜バイパス弁84bが設けられている。
【0242】
上記貯湯槽81bは、水あるいは温水を貯める貯湯タンク88を有している。該貯湯タンク88の受水口88c1には、該貯湯タンク88内へ水を外部から供給する給水配管88cが接続され、上記貯湯タンク88の湯出口88d1には、該貯湯タンク88から浴槽へ湯を供給する浴槽給湯管88dが接続されている。また、上記貯湯タンク88の水出入口88aには、該タンク88に貯められた湯を外部に供給する給湯管89が接続されている。
【0243】
上記貯湯タンク88と冷凍サイクル装置81aの水熱交換器85とは、配管86a,86b,87a,及び87bにより接続されており、貯湯タンク88と水熱交換器85との間には水の循環路が形成されている。
【0244】
ここで、水配管86bは、水を貯湯タンク88から水熱交換器85へ供給する配管であり、その一端は、貯湯タンク88の水出口88bに接続され、その他端は、ジョイント部分87b1を介して、水熱交換器85の入水側配管87bに接続されている。また、この水配管86bの一端側には、貯湯タンク88内の水あるいは温水を排出するための排水弁88b1が取り付けられている。上記水配管86aは、水を水熱交換器85から貯湯タンク88へ戻す配管であり、その一端は、貯湯タンク88の水出入口88aに接続され、その他端は、ジョイント部分87a1を介して水熱交換器85の排出側配管87aに接続されている。
そして、水熱交換器85の入水側配管87bの一部には、上記水循環路内で水を循環させるポンプ87が設けられている。
【0245】
さらに、この給湯器211では、モータ駆動部80bは、給湯器の運転状態、つまり給湯器に対して設定された温水の目標温度、貯湯層81bから冷凍サイクル装置81aの水熱交換器85aに供給される水の温度、及び外気温に基づいて、リニア圧縮機80aのリニア振動モータに要求されるモータ出力を決定する。
【0246】
次に動作について説明する。
リニア圧縮機80aのリニア振動モータ(図示せず)にモータ駆動部80bから交流電圧Vdが印加され、リニア圧縮機80aが駆動すると、リニア圧縮機80aにより圧縮された高温冷媒は、矢印Eが示す方向に循環し、つまり冷媒配管84を通り、水熱交換器85に供給される。また、水循環路のポンプ87が駆動すると、貯湯タンク88から水が水熱交換器85に供給される。
【0247】
すると、水熱交換器85では、冷媒と貯湯タンク88から供給された水との間で熱交換が行われ、熱が冷媒から水へ移動する。つまり供給された水が加熱され、加熱された水は、貯湯タンク88へ供給される。このとき、加熱された水の温度は凝縮温度センサ85aにて監視されている。
【0248】
また、水熱交換器85では、冷媒は上記熱交換により凝縮し、凝縮した液冷媒は、その流量が絞り装置83により絞られることにより膨張し、空気熱交換器82に送り込まれる。この給湯器211では、該空気熱交換器82は、蒸発器として働く。つまり、該空気熱交換器82は、送風機82bにより送り込まれた外気から熱を吸収し、低温の冷媒液を蒸発させる。このとき、上記空気熱交換器82の周辺雰囲気の温度は温度センサ82bにより監視されている。
【0249】
また、冷凍サイクル装置81aでは、空気熱交換器82に霜がついた場合は、除霜バイパス弁84bが開き、高温の冷媒が除霜バイパス路84aを介して空気熱交換器82に供給される。これにより空気熱交換器82の除霜が行われる。
【0250】
一方、貯湯槽81bには、冷凍サイクル装置81aの水熱交換器85から温水が配管87a及び86aを介して供給され、供給された温水が貯湯タンク88に貯められる。貯湯タンク88内の温水は、必要に応じて、給湯管89を通して外部に供給される。特に、浴槽へ給湯する場合は、貯湯タンク内の温水は浴槽用給湯管88dを通して浴槽に供給される。
【0251】
また、貯湯タンク88内の水あるいは温水の貯蓄量が一定量以下となった場合には、外部から給水管88cを介して水が補給される。
そして、この実施の形態11の給湯器211では、モータ駆動部80bにより、該給湯器211に対して設定された温水の目標温度、水熱交換機85aに供給される水の温度、及び外気温に基づいて、リニア圧縮機80aのリニア振動モータの出力が制御される。これにより、給湯器211では、目標温度の温水の供給が行われる。
【0252】
このように本実施の形態11の給湯器211では、冷凍サイクル装置81aにて冷媒の圧縮及び循環を行う圧縮機には、リニア振動モータを動力源とするリニア圧縮機80aを用いているので、実施の形態8の空気調和機208と同様、回転型モータを動力源とする圧縮機に比べて、圧縮機での摩擦損が低減し、さらには圧縮機の冷媒をシールするシール性が向上して、圧縮機の動作効率を高めることができる。
【0253】
さらに、本実施の形態11の給湯器211では、圧縮機での摩擦損が低減できることから、上記実施の形態8の空気調和機208と同様に、使用済み潤滑オイルである廃油の発生量や圧縮機に充填される冷媒の量が削減されることとなる。このため、地球環境の保全に貢献することができるという効果もある。
【0254】
また、本実施の形態11の給湯器211では、圧縮機のリニア振動モータの出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、実施の形態8と同様、リニア圧縮機80aの出力をその駆動電圧のレベルを変えずに制御することができ、給湯器211の能力制御が簡単になる。また、リニア圧縮機80aの出力を駆動周波数の調整により制御するので、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ高効率のリニア圧縮機を、さらには小型で高効率の給湯器を実現できる。
【0255】
(実施の形態12)
図14は本発明の実施の形態12による携帯電話を説明するブロック図である。
この実施の形態12の携帯電話212は、機械的に振動する振動器90aと、該振動部90aを駆動する駆動装置90bとを有し、着信等を振動によりユーザに伝えるものである。
【0256】
ここで、上記振動器90aは、そのケース91内に配置され、バネ部材92により振動可能に支持された重り部材93と、該重り部材93に一部に固着されたマグネット93aと、上記ケース91内に上記重り部材93のマグネット93aに対向するよう配置され、コイル94aが埋め込まれたステータ94とを有している。そして、上記重り部材93に取り付けられたマグネット93aと、上記ステータ94に埋め込まれたコイル94aとから、リニア振動モータ95が構成されている。このリニア振動モータ95では、このコイル94aとマグネット93aとの間で発生する電磁力及び上記ばね部材92の弾性力により、上記重り部材93がバネ部材92の伸縮方向に沿って往復運動する。
【0257】
そして、この実施の形態12の駆動装置90bは、携帯電話212に搭載されたバッテリー10aの出力電圧Vpを交流電圧Vdに変換し、該交流電圧Vdを上記振動器90aのリニア振動モータ95に駆動電圧として供給するものであり、以下この実施の形態12ではモータ駆動部90bという。このモータ駆動部90bは、実施の形態1のモータ駆動装置101と同様、図1に示す、モータドライバ1,駆動周波数決定部2,及び指令出力決定部3を有している。また、このモータ駆動制御部90bは、実施の形態1のモータ駆動装置101と同様、リニア振動モータ95に要求されるモータ出力を、リニア振動モータ95に印加する交流駆動電圧Vdの周波数を調整して制御する。
【0258】
このような構成の携帯電話212では、着信時には、モータ駆動制御部90bから振動器90aのリニア振動モータ95への通電により、重り部材93がバネ部材92の伸縮方向に往復動し、振動器90aが振動する。
【0259】
つまり、コイル94aに交流電圧Vdが印加されると、ステータ94には交流の磁界が発生し、この磁界にマグネット93aが引き付けられ、マグネット93aと、マグネット93aが固着されている重り部材93が往復運動を開始する。
【0260】
そして、振動部90aの動作状態で、リニア振動モータ95の運転状態に基づいてリニア振動モータ95に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力に基づいてリニア振動モータ95の駆動周波数が決定され、さらに、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Vdがリニア振動モータ95に印加される。これにより、携帯電話212では、着信時の振動の大きさが、要求されるパターン通りに制御され、ユーザの好みなどに応じたパターンの振動により着信がユーザに伝えられる。
【0261】
このように本実施の形態12の携帯電話212では、機械的な振動をリニア振動モータ95により発生するので、回転型モータにより振動を発生させる場合に比べて、機械的な振動を、振動数と振幅の大きさという2つの自由度でもって変化させることができ、振動により着信等をユーザに知らせる振動器91を、振動のバリエーションの多彩なものとできる。
【0262】
また、本実施の形態12の携帯電話212では、振動部90aの動力源であるリニア振動モータのモータ出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、リニア振動モータの駆動電圧のレベルを一定に保持した状態で、モータ出力の調整が可能となり、携帯電話の振動の大きさ制御が簡単になる。また、リニア振動モータ95の出力を駆動周波数の調整により制御するので、該リニア振動モータ95は構造上の制約を受けずに最大能力で運転でき、より強力な振動を発生することができる。
【0263】
なお、上記実施の形態12では、実施の形態1のリニア振動モータ及びその駆動装置を、携帯電話における着信を振動により知らせる振動器及びその駆動制御部として用いた場合を示したが、実施の形態1のリニア振動モータ及びその駆動装置は、往復式電気かみそりの動力源及びその駆動部として用いることができることは言うまでもない。
【0264】
さらに、上記実施の形態7〜12では、モータ駆動部は、実施の形態1のモータ駆動装置101と同一の構成を有しているが、実施の形態7〜12のモータ駆動部は、実施の形態2ないし6のモータ駆動装置101ないし106と同一の構成を有するものでもよい。
【0269】
【発明の効果】
本発明(請求項に係るモータ駆動装置によれば、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記可動子の位置を検出する位置検出部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数を、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするので、リニア振動モータの駆動電圧を一定に保持した状態で、モータ出力を調整することが可能となり、これにより、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく、リニア振動モータの最大出力を大きくすることができる効果がある。
また、リニア振動モータの可動子のストロークを、該交流電圧の周波数の調整により変更するので、可動子のストロークが許容範囲内である状態では、リニア振動モータを、その駆動周波数を共振周波数として高効率で駆動することができ、しかも、リニア振動モータを共振周波数で駆動すると可動子のストロークが許容範囲を超える高出力領域でも、可動子のストロークを許容範囲内に抑えて、リニア振動モータを駆動することができ、さらには、モータドライバに搭載する発振器として電圧制御発振器などを用いることにより、リニア振動モータの可動子のストローク制御を、該電圧制御発振器の制御電圧の変更により容易に行うことができるという効果がある
【0270】
本発明(請求項)によれば、請求項記載のモータ駆動装置において、上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合、上記駆動周波数を、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超えない周波数に変更する、ことを特徴とするので、リニア振動モータを共振周波数で駆動すると可動子のストロークが許容範囲を超える高出力領域では、駆動周波数を、可動子のストロークが許容範囲を超えない、最も共振周波数に近い周波数とすることによって、可動子が衝突したり支持バネの弾性限界以上に伸びたりするのを回避しつつ、リニア振動モータを最高効率で駆動することができる効果がある。しかも、上記高出力領域では、駆動周波数が、可動子のストロークが許容範囲を超えない、最も共振周波数に近い周波数に設定されているため、リニア振動モータに要求されるモータ出力が減少した場合には、駆動周波数をスムーズに共振周波数に戻すことができる効果もある。
【0271】
本発明(請求項)によれば、請求項記載のモータ駆動装置において、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整する、ことを特徴とするので、上記リニア振動モータの出力制御は、リニア振動モータに要求されるモータ出力を目標出力として駆動電圧の電圧値を調整するフィードバック制御となり、これにより、可動子のストロークを許容範囲内に抑えつつ、リニア振動モータの出力制御を、高精度かつ安定に、しかも応答性よく行うことができるという効果がある。
【0272】
本発明(請求項)によれば、請求項1ないし3のいずれかに記載のモータ駆動装置において、上記基準位置は、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている、ことを特徴とするので、高いモータ出力が要求された場合でも、可動子のストローク長を、可動子の支持バネの伸び幅が弾性限界値を超えない程度に抑えて、要求されたモータ出力を発生することができる。この結果、リニア振動モータの信頼性を向上できるだけではなく、リニア振動モータの共振周波数での駆動が、上記支持バネの伸び幅が弾性限界から不可能な高出力領域でも、リニア振動モータを駆動することができる。
【0273】
本発明(請求項)によれば、請求項1ないし3のいずれかに記載のモータ駆動装置において、上記基準位置は、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する位置に基づいて定められている、ことを特徴とするので、高いモータ出力が要求された場合でも、可動子のストローク長を、可動子がリニア振動モータの構成部品やリニア振動モータが組み込まれている構成部品と衝突しない程度に抑えて、要求されたモータ出力を発生することができる。この結果、リニア振動モータの信頼性を向上できるだけではなく、リニア振動モータの共振周波数での駆動が、モータ筐体の可動子振動方向の寸法から不可能な高出力領域でも、リニア振動モータを駆動することができる。
【0274】
本発明(請求項に係るモータ駆動装置によれば、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が、予め定められた基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするので、リニア振動モータの駆動電圧を一定に保持した状態で、モータ出力を調整することが可能となり、これにより、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく、リニア振動モータの最大出力を大きくすることができる効果がある。
また、リニア振動モータの出力及び可動子のストロークを、該交流電圧の周波数の調整により変更するので、要求されるモータ出力が、共振周波数でのリニア振動モータの駆動が電源の電圧レベルにより制限される最大出力に達するまでは、リニア振動モータを共振周波数でもって高効率に駆動、要求されるモータ出力が上記最大出力を超える高出力領域では、リニア振動モータを、その共振周波数より高い周波数でもって、駆動効率を大きく低下させることなく駆動することができ、さらには、モータドライバに搭載する発振器として電圧制御発振器などを用いることにより、リニア振動モータの出力制御及び可動子のストローク制御を、該電圧制御発振器の制御電圧の変更により容易に行うことができるという効果がある。
【0275】
また、上記リニア振動モータの出力制御は、リニア振動モータに要求されるモータ出力を目標出力として駆動電圧の電圧値を調整するフィードバック制御となり、これにより、リニア振動モータの出力制御を、高精度かつ安定に、しかも応答性よく行うことができるという効果もある。
【0276】
本発明(請求項)によれば、請求項記載のモータ駆動装置において、上記基準値は、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められており、上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超えない周波数に変更する、ことを特徴とするので、電源電圧により制限される最大出力を超える高出力領域では、駆動周波数を最も共振周波数に近い周波数とすることによって、リニア振動モータの高効率駆動が可能となり、さらにリニア振動モータが必要とされるモータ出力が減少した場合には駆動周波数をスムーズに共振周波数に戻すことができる効果がある。
【0277】
本発明(請求項)によれば、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部と、上記リニア振動モータの駆動電圧の実際の電圧値を検出する駆動電圧検出部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記検出された実際の電圧値が、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められている基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された実際の電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするので、リニア振動モータの駆動電圧を一定に保持した状態で、モータ出力を調整することが可能となり、これにより、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく、リニア振動モータの最大出力を大きくすることができる効果がある。
また、リニア振動モータの出力及び可動子のストロークを、該交流電圧の周波数の調整により変更するので、電源の電圧レベルの制約を受けることなく、高出力領域でも効率よくリニア振動モータを駆動することができ、さらには、モータドライバに搭載する発振器として電圧制御発振器などを用いることにより、リニア振動モータの出力制御及び可動子のストローク制御を、該電圧制御発振器の制御電圧の変更により容易に行うことができるという効果がある。
【0278】
つまり、実際のモータ出力が、要求されるモータ出力に一致していなくても、実際のモータ出力が、共振周波数でのリニア振動モータの駆動が電源の電圧レベルにより制限される最大出力に達するまでは、リニア振動モータを共振周波数でもって高効率に駆動することができる効果がある。また、共振周波数で駆動されるリニア振動モータの実際のモータ出力が上記最大出力を超える高出力領域では、リニア振動モータを、その共振周波数より高い周波数でもって、駆動効率を大きく低下させることなく駆動することができる効果がある。さらに、上記高出力領域では、駆動周波数は、要求されるモータ出力を発生可能な最も共振周波数に近い周波数に設定することにより、要求されるモータ出力が減少した場合には、駆動周波数をスムーズに共振周波数に戻すことができる効果がある。
【0279】
本発明(請求項)に係る空気調和機によれば、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた空気調和機であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを駆動するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備え、該モータ駆動制御装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、従来の回転型モータに比べて、摩擦損が低減でき、さらには冷媒の高圧と低圧とのシール性が上昇し圧縮機効率が上昇する。さらに、摩擦損が低減できることから、回転型モータでは必要不可欠であった潤滑用オイルを大幅に低減することができ、リサイクル性が高まるだけではなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから、圧縮機に充填する冷媒量を削減でき、地球環境の保全にも貢献できる。また、リニア圧縮機の能力を駆動周波数により制御することから、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、リニア圧縮機を用いた空気調和機の小型化及び高効率化を図ることができる。
【0280】
本発明(請求項10)に係る冷蔵庫によれば、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた冷蔵庫であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを駆動するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備え、該モータ駆動制御装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、従来の回転型モータに比べて、摩擦損が低減でき、さらには冷媒の高圧と低圧とのシール性が上昇し圧縮機効率が上昇する。さらに、摩擦損が低減できることから、回転型モータでは必要不可欠であった潤滑用オイルを大幅に低減することができ、リサイクル性が高まるだけではなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから、圧縮機に充填する冷媒量を削減でき、地球環境の保全にも貢献できる。また、リニア圧縮機の能力を駆動周波数により制御することから、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、リニア圧縮機を用いた冷蔵庫の小型化及び高効率化を図ることができる。
【0281】
本発明(請求項11)に係る極低温冷凍機によれば、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた極低温冷凍機であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを駆動するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備え、該モータ駆動制御装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、従来の回転型モータに比べて、摩擦損が低減でき、さらには冷媒の高圧と低圧とのシール性が上昇し圧縮機効率が上昇する。さらに、摩擦損が低減できることから、回転型モータでは必要不可欠であった潤滑用オイルを大幅に低減することができ、リサイクル性が高まるだけではなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから、圧縮機に充填する冷媒量を削減でき、地球環境の保全にも貢献できる。また、リニア圧縮機の能力を駆動周波数により制御することから、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、リニア圧縮機を用いた極低温冷凍機の小型化及び高効率化を図ることができる。
【0282】
本発明(請求項12)に係る給湯器によれば、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた給湯器であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを駆動するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備え、該モータ駆動制御装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、従来の回転型モータに比べて、摩擦損が低減でき、さらには冷媒の高圧と低圧とのシール性が上昇し圧縮機効率が上昇する。さらに、摩擦損が低減できることから、回転型モータでは必要不可欠であった潤滑用オイルを大幅に低減することができ、リサイクル性が高まるだけではなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから、圧縮機に充填する冷媒量を削減でき、地球環境の保全にも貢献できる。また、リニア圧縮機の能力を駆動周波数により制御することから、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、リニア圧縮機を用いた給湯器の小型化及び高効率化を図ることができる。
【0283】
本発明(請求項13)に係る携帯電話によれば、振動を発生するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備えた携帯電話であって、上記リニア振動モータは、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持したものであり、上記モータ駆動制御装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、振動数と振幅(振動)の大きさという2つの自由度で振動を外部に伝えることができ、このため、従来の回転型モータを用いて振動を発生する場合に比べて、振動のバリエーションの多彩なものとできる。さらに、リニア振動モータの出力を駆動周波数の調整により制御するので、該リニア振動モータは構造上の制約を受けずに最大能力で運転でき、より強力な振動を発生することができる。

【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1によるモータ駆動装置を説明するブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態2によるモータ駆動装置を説明するブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態3によるモータ駆動装置を説明する図であり、図(a)は該モータ駆動装置のブロック図、図(b)及び図(c)は、それぞれ該モータ駆動装置の動作の一例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態4によるモータ駆動装置を説明する図であり、図(a)は該モータ駆動装置のブロック図、図(b)は、該モータ駆動装置の動作の一例を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態5によるモータ駆動装置を説明する図であり、図(a)は該モータ駆動装置のブロック図、図(b)及び図(c)は、それぞれ該モータ駆動装置の動作の一例を示す図である。
【図6】上記実施の形態5のモータ駆動装置の駆動原理を説明するための図であり、該モータ駆動装置により駆動されるリニア振動モータの等価回路(図(a))、及びそのモデル化された力学的特性(図(b))を示している。
【図7】上記実施の形態5のモータ駆動装置の駆動原理を説明するための図であり、図(a)〜図(d)は、駆動周波数が異なる場合の、上記等価回路の各要素の端子電圧、駆動電圧、及び駆動電流の位相関係をベクトルで示している。
【図8】本発明の実施の形態6によるモータ駆動装置を説明する図であり、図(a)は該モータ駆動装置のブロック図、図(b)及び図(c)は、それぞれ該モータ駆動装置の動作の一例を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態7のモータ駆動装置207を説明する模式図である。
【図10】本発明の実施の形態8による空気調和機208を説明する模式図である。
【図11】本発明の実施の形態9による冷蔵庫209を説明する模式図である。
【図12】本発明の実施の形態10による極低温冷凍機210を説明する模式図である。
【図13】本発明の実施の形態11による給湯器211を説明する模式図である。
【図14】本発明の実施の形態12による携帯電話212を説明する模式図である。
【符号の説明】
1,1a モータドライバ
2,2a,2b,2c,2d,2e 駆動周波数決定部
3 指令出力決定部(目標出力決定部)
4 出力検出部
5 位置検出部
6 共振周波数決定部
7 駆動電圧決定部
8 駆動電圧検出部
40,50a,60a,70a,80a リニア圧縮機
41a シリンダ部
41b モータ部
42 ピストン
43,92 支持ばね
44 マグネット
45 電磁石
46,95,100 リニア振動モータ
50b,60b,70b,80b,90b モータ駆動制御部
51 室内側熱交換器
51b,52b,62b,72b,82b,85a 温度センサ
52 室外側熱交換器
53,63,73,83 絞り装置
54 四方弁
55 室内機
56 室外機
61 凝縮器
62 冷蔵室蒸発器
71 放熱器
72 蓄冷器
81a 冷凍サイクル装置
81b 貯湯槽
82 空気熱交換器
85 水熱交換器
87 ポンプ
88 貯湯タンク
90a 振動器
91 ケース
93 重り部材
93a マグネット
94 ステータ
94a コイル
100 リニア振動モータ
101,102,103,104,105,106,207 モータ駆動装置
208 空気調和機
209 冷蔵庫
210 極低温冷凍機
211 給湯器
212 携帯電話
α リニア振動モータの推力定数
Dposi 位置検出信号
Dreso 共振周波数信号
Ddv 電圧検出信号
Dop 出力検出信号
Hg 高圧ガス
Id 駆動電流
Id(t) 駆動電流の瞬時値
Ifr 駆動周波数信号
L 巻線の等価インダクタンス
Lg 低圧ガス
Omp モータ出力
Oop 出力指令信号
Odv 電圧振幅値信号
Prm 可動子の位置
R 巻線の等価抵抗
Vd 駆動電圧
Vd(t) 駆動電圧の瞬時値
v(t) 可動子の速度の瞬時値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor drive device, and more particularly to a motor drive device that drives a linear vibration motor having a mover and a spring member that supports the mover.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, devices using a linear vibration motor include a vibration generator that transmits an incoming call by mechanical vibration, such as a mobile phone, a compressor that compresses and circulates a gas or liquid, or a reciprocating electric shaver. In the electric shaver, the linear vibration motor is used as a driving source.
[0003]
A typical linear vibration motor has a single-phase synchronous motor structure, i.e., a mover composed of a permanent magnet and a stator formed by winding a coil around an iron core, and by applying an AC voltage to the coil. The mover reciprocates.
[0004]
When vibration is generated by the reciprocating motion of the mover in this way, a strong electromagnetic force is required. In a linear vibration motor, the mover is supported by a spring member to form a spring vibration system including the mover. Accordingly, the energy required for the driving can be reduced. That is, in the linear vibration motor in which the movable element is supported by the spring member, the linear vibration motor can be driven with small energy by vibrating the spring vibration system including the movable element at its own resonance frequency.
[0005]
Further, a method of controlling the output of a linear vibration motor having such a movable element as a spring supported is to adjust the amplitude value of the voltage or current applied to the linear vibration motor while driving the linear vibration motor at its resonance frequency. There is a method (for example, see Patent Document 1).
[0006]
However, in the linear vibration motor, when the stroke length of the mover becomes larger than a certain allowable value, problems such as collision between the mover and the motor housing and breakage of the support spring occur. It is limited by the structure of the linear vibration motor.
[0007]
For example, when the elongation of the support spring exceeds a certain value due to an increase in the stroke length of the mover, the support spring undergoes plastic deformation and breaks. Also, when the stroke length of the mover is as large as the dimension of the motor case in the direction of vibration of the mover, the mover collides with the inner wall of the motor case and is broken.
[0008]
Therefore, in a driving device for driving a linear vibration motor, a detection unit such as a position sensor for detecting the position of the mover of the linear vibration motor is provided, and when the stroke length of the mover becomes larger than a certain allowable value, the linear vibration motor Output, that is, the amplitude of the applied voltage or applied current to the linear vibration motor is reduced, whereby the mover collides with the motor housing or the like, or the support spring extends beyond the limit value. Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,086 discloses a device that prevents a linear vibration motor from being destroyed.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-193993 (FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-11-324911 (FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional linear vibration motor driving device (hereinafter, also referred to as a motor driving device) converts the frequency of the reciprocating motion of the movable element to the resonance frequency of a spring vibration system including the movable element. In order to hold and drive, the output of the linear vibration motor is adjusted only by the stroke length of the mover. As a result, the maximum output of the linear vibration motor is limited by the structure of the linear vibration motor, and further, the maximum output of the linear vibration motor is limited by the power supply voltage input to the motor driving device. There is.
[0011]
First, the limitation of the motor output due to the structure of the linear vibration motor will be described in detail.
In a linear vibration motor, the maximum stroke length of the mover is the length of the housing of the linear vibration motor that houses the mover in the vibration direction of the mover and the length corresponding to the elastic limit of the spring that supports the mover. Only the shorter of them can be enlarged.
[0012]
Therefore, in order to increase the maximum output of the linear vibration motor, the dimension of the housing of the linear vibration motor in the direction of vibration of the mover is increased so that the stroke length of the mover can be increased. There is no other way but to take measures to increase the elastic limit length of the linear vibration motor, or to increase the spring constant of the spring supporting the mover to increase the resonance frequency of the linear vibration motor.
[0013]
For this reason, in the conventional linear vibration motor, the mechanical configuration is determined based on the required maximum output, and therefore, when the maximum output is increased, not only the size is increased but also the size is increased. There has been a problem that the motor efficiency in the most frequently used output region, that is, the ratio of the motor output to the motor input may be reduced.
[0014]
For example, taking a case where the linear vibration motor is applied to a compressor of an air conditioner (hereinafter also referred to as an air conditioner) as an example, specifically, the most frequently used output region is a rapid heating operation. This is not a high output region where high motor output is generated, such as when a high-cooling operation is performed, but a low output region where the motor output is about 10 to 20% of the motor output in the above high output region. In such a low output range, the stroke width of the mover becomes small, so that the motor efficiency decreases. In the compressor, the top clearance is widened due to the decrease in the stroke width of the piston, and the power is reduced.
[0015]
Next, the limitation of the motor output by the power supply voltage of the linear vibration motor will be described in detail.
In the above-described conventional motor drive device, the voltage value of the applied voltage is adjusted by intermittent application of the drive voltage to the linear vibration motor so that the movable element has a desired stroke length. Specifically, when the output required for the linear vibration motor increases, the voltage value of the voltage applied to the linear vibration motor is increased so that the stroke length of the mover increases.
[0016]
However, when a general inverter is used for the motor driving device, the motor driving device cannot output an AC voltage whose amplitude value is larger than the voltage level of the input DC voltage. In other words, even if an attempt is made to increase the stroke length of the mover by increasing the amplitude value of the drive voltage applied to the linear vibration motor, the motor drive device only controls the AC voltage whose amplitude value is equal to or less than the voltage level of the input voltage. Cannot be applied to the vibration motor. As a result, the maximum output of the linear vibration motor is limited by the level of the DC voltage input to the motor driving device.
[0017]
In this case, the only way to increase the maximum output of the linear vibration motor is to reduce the number of windings of the coil constituting the stator of the linear vibration motor. In other words, by reducing the number of turns of the coil constituting the stator of the linear vibration motor, the magnitude of the induced voltage generated by the linear vibration motor changes, and the balance between the drive voltage and the drive current, that is, the drive current and the drive voltage Will be changed.
[0018]
For this reason, in the conventional linear vibration motor, the number of turns of the coil constituting the stator of the linear vibration motor is determined on the basis of the required maximum output, and the most frequently used output region is determined. There is a problem that there is a possibility that the motor efficiency may be reduced in the motor.
[0019]
For example, if the number of windings of the motor coil is reduced so that the maximum output of the linear vibration motor increases, the amount of current in the most frequently used output region, that is, in the output region where the motor output is low, increases, and consequently, In addition, motor efficiency decreases due to an increase in copper loss and iron loss in the motor and an increase in loss in the inverter.
[0020]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and can adjust the motor output while keeping the voltage level of the drive voltage of the linear vibration motor constant, thereby achieving linear vibration An object of the present invention is to provide a motor drive device capable of easily controlling the output of a motor and increasing the maximum output of a linear vibration motor without changing the specifications of the linear vibration motor and its power supply. .
[0024]
[Means for Solving the Problems]
This invention (claim1)Pertain toMotor driveIs a motor drive device for driving a linear vibration motor having a movable element provided to be able to reciprocate and a spring member supporting the movable element, and supplies an AC voltage as a drive voltage to the linear vibration motor. A motor driver, a drive frequency determination unit that determines a drive frequency of the linear vibration motor, and a position detection unit that detects the position of the mover,When the detected position of the movable element does not exceed a predetermined reference position, the drive frequency determining unit sets the drive frequency to a resonance frequency at which a spring vibration system including the movable element is in a resonance state. When the determined position of the mover exceeds the reference position, the drive frequency is determined to be higher than the resonance frequency, and the motor driver controls the AC voltage supplied to the linear vibration motor. The frequency is adjusted to match the drive frequency determined by the drive frequency determiner, and the stroke of the mover is controlled.
[0025]
This invention (claim2) Is the claim1In the motor driving device described above, the drive frequency determination unit is configured such that, when the detected position of the mover exceeds the reference position, the drive frequency does not exceed the drive frequency, and the detected position of the mover does not exceed the reference position. Changing to a frequency.
[0026]
This invention (claim3) Is the claim1In the motor drive device described above, a target output determination unit that determines a target output that is a motor output required for the linear vibration motor, an output detection unit that detects a motor output of the linear vibration motor, and the detected motor A drive voltage determination unit that determines a target voltage value of a drive voltage of the linear vibration motor so that a difference between the output and the determined target output becomes zero, wherein the motor driver supplies the drive voltage to the linear vibration motor. The frequency and the voltage value of the AC voltage to be driven are such that the voltage value of the AC voltage is the target voltage value determined by the drive voltage determination unit, and the frequency of the AC voltage is the drive voltage determined by the drive frequency determination unit. The frequency is adjusted to match the frequency.
[0027]
This invention (claim4) Is the claim1 to 3In the motor drive device described in any one of the above, the reference position is determined based on an elastic limit value of a spring member supporting the mover.
[0028]
This invention (claim5) Is the claim1 to 3In the motor drive device according to any one of the above, the reference position is determined based on a position at which the mover collides with a part constituting the linear vibration motor or a part of a device incorporating the linear vibration motor. Is characterized in that:
[0029]
This invention (claim6)Pertain toMotor driveIs a motor drive device for driving a linear vibration motor having a movable element provided to be able to reciprocate and a spring member supporting the movable element, and supplies an AC voltage as a drive voltage to the linear vibration motor. A motor driver, a drive frequency determination unit that determines a drive frequency of the linear vibration motor, a target output determination unit that determines a target output that is a motor output required for the linear vibration motor, and a motor output of the linear vibration motor. And a drive voltage determination unit that determines a target voltage value of the drive voltage of the linear vibration motor so that a difference between the detected motor output and the determined target output becomes zero. Prepare,When the determined target voltage value does not exceed a predetermined reference value, the drive frequency determination unit determines the drive frequency to be a resonance frequency at which a spring vibration system including the mover is in a resonance state. If the determined target voltage value exceeds the reference value, the drive frequency is determined to be higher than the resonance frequency, and the motor driver controls the frequency of the AC voltage supplied to the linear vibration motor and The voltage value is adjusted so that the voltage value of the AC voltage becomes the target voltage value determined by the drive voltage determination unit, and the frequency of the AC voltage matches the drive frequency determined by the drive frequency determination unit. Then, the motor output and the stroke of the mover are controlled.
[0030]
This invention (claim7) Is the claim6In the motor driving device described above, the reference value is determined based on a voltage value of a DC power supply supplied to the motor driver, and the driving frequency determination unit determines that the determined target voltage value is the reference value. If the driving voltage exceeds the reference value, the driving frequency is changed to a frequency at which the determined target voltage value does not exceed the reference value.
[0031]
This invention (claim8)Pertain toMotor driveIs a motor drive device for driving a linear vibration motor having a movable element provided to be able to reciprocate and a spring member supporting the movable element, and supplies an AC voltage as a drive voltage to the linear vibration motor. A motor driver,A drive frequency determiner for determining a drive frequency of the linear vibration motor, a target output determiner for determining a target output which is a motor output required for the linear vibration motor, and an output for detecting a motor output of the linear vibration motor A detection unit, a drive voltage determination unit that determines a target voltage value of a drive voltage of the linear vibration motor so that a difference between the detected motor output and the determined target output becomes zero, and the linear vibration motor. A drive voltage detection unit that detects an actual voltage value of the drive voltage of the drive voltage, wherein the drive frequency determination unit determines the detected actual voltage value based on a voltage value of a DC power supply supplied to the motor driver. If the reference frequency is not exceeded, the drive frequency is determined to be a resonance frequency at which the spring vibration system including the mover is in a resonance state, and the detected frequency is determined. If the voltage value exceeds the reference value, the drive frequency is determined to be higher than the resonance frequency, and the motor driver sets the frequency and voltage value of the AC voltage supplied to the linear vibration motor to The voltage value of the AC voltage is adjusted to the target voltage value determined by the drive voltage determination unit, and the frequency of the AC voltage is adjusted to match the drive frequency determined by the drive frequency determination unit. And controlling the stroke of the mover.
[0032]
This invention (claim9Pertaining toAir conditionerIs an air conditioner having a cylinder and a piston, and a compressor for compressing a fluid in the cylinder by reciprocating motion of the piston, the air conditioner having a stator and a mover, and a spring vibration including the mover. A linear vibration motor that reciprocates the piston and that supports the mover by spring so that a system is formed; and a motor drive device that drives the linear vibration motor.8A motor drive device according to any one of the above.
[0033]
This invention (claim10Pertaining torefrigeratorIs a refrigerator having a cylinder and a piston, and a compressor that compresses the fluid in the cylinder by reciprocating motion of the piston, having a stator and a mover, and a spring vibration system including the mover is provided. A linear vibration motor for reciprocating the piston, which spring-supports the mover so as to be formed, and a motor driving device for driving the linear vibration motor, wherein the motor driving device comprises8A motor drive device according to any one of the above.
[0034]
This invention (claim11Pertaining toCryogenic refrigeratorIs a cryogenic refrigerator having a cylinder and a piston, and a compressor for compressing fluid in the cylinder by reciprocating motion of the piston, comprising a stator and a mover, and a spring including the mover. A linear vibration motor that reciprocates the piston and that supports the mover by a spring so as to form a vibration system; and a motor drive device that drives the linear vibration motor.8A motor drive device according to any one of the above.
[0035]
This invention (claim12Pertaining toWater heaterIs a water heater provided with a compressor having a cylinder and a piston and compressing a fluid in the cylinder by reciprocating motion of the piston, comprising a stator and a mover, and a spring vibration system including the mover. A linear vibration motor that reciprocates the piston and spring-supports the mover such that a movable member is formed, and a motor driving device that drives the linear vibration motor.8A motor drive device according to any one of the above.
[0036]
This invention (claimThirteenA mobile phone according to the present invention is a mobile phone including a linear vibration motor that generates vibration, and a motor driving device that drives the linear vibration motor, wherein the linear vibration motor has a stator and a mover. , Wherein the movable element is spring-supported so as to form a spring vibration system including the movable element.8A motor drive device according to any one of the above.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram for explaining a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention.
The motor drive device 101 according to the first embodiment requires a linear vibration motor 100 having a stator and a mover, and a support spring that supports the mover so that a spring vibration system including the mover is formed. It is driven at a drive frequency corresponding to the motor output to be performed. Here, the stator is constituted by an electromagnet formed by winding a coil around an iron core, and the mover is constituted by a permanent magnet.
[0038]
That is, the motor drive device 101 has a command output determining unit 3 that determines a target output which is a motor output required for the linear vibration motor 100 and outputs an output command signal Oop indicating the determined target output. are doing.
[0039]
Further, the motor driving device 101 determines a driving frequency of the linear vibration motor 100 based on the output command signal Oop, and outputs a driving frequency signal Ifr indicating the determined driving frequency. A motor driver 1 that applies an AC voltage Vd having a predetermined frequency as a drive voltage to the linear vibration motor 100 based on the frequency signal Ifr.
[0040]
Hereinafter, the motor driver 1, the drive frequency determination unit 2, and the command output determination unit 3 that constitute the motor drive device 101 will be described in detail.
The motor driver 1 receives a DC voltage Vp having a constant voltage level from an external power supply 10 and, based on the driving frequency signal Ifr from the driving frequency determining unit 2, determines the driving frequency and the driving frequency determined by the driving frequency determining unit 2. A constant amplitude AC voltage Vd having a coincident frequency is generated, and the AC voltage Vd is applied to the linear vibration motor 100 as a drive voltage. Here, the motor driver 1 outputs the AC voltage Vd having a constant amplitude value, but the motor driver 1 may change the amplitude value of the output AC voltage Vd. Good. In this case, the output of the linear vibration motor 100 can be more finely controlled. Further, the motor driver 1 may apply an AC voltage on which a DC voltage for correcting a vibration center of the reciprocating movable element of the linear vibration motor 100 is superimposed to the linear vibration motor.
[0041]
The motor driver 1 can be specifically realized by a power amplifier using a transistor or an inverter using a switching element. Here, a power amplifier using a transistor can be easily realized by using a circuit configuration generally used in an audio power amplifier or the like. In addition, the power amplifier has a feature that the noise of the output voltage is small because the AC voltage is generated by the smooth increase and decrease of the transistor output. On the other hand, in the inverter using the switching element, the on-resistance is zero and the off-resistance is infinite in the switching element, so that the energy loss in the switching operation is ideally zero, and the linear vibration motor 100 has high efficiency. It has the feature that it can be driven.
[0042]
The command output determining unit 3 determines a target output, which is a motor output required for the linear vibration motor 100, from among an operation state of the linear vibration motor 100 and an operation state of a device that uses the linear vibration motor as a drive source. The determination is made based on at least one operation state.
[0043]
Here, the operation state of the linear vibration motor 100 depends on, for example, the capability required of the linear vibration motor, and there are various types depending on the application form of the linear vibration motor. For example, when the linear vibration motor 100 is applied to a vibration generator of a mobile phone that notifies an incoming call by vibration, the capability required for the linear vibration motor changes rhythmically the strength of the vibration that notifies the user of the incoming call. It is like doing.
[0044]
In addition, there are various operating states of the device using the linear vibration motor 100 as a drive source depending on the type of the device. For example, when the linear vibration motor 100 is applied to a compressor, the operating state of the device is the pressure and temperature of the fluid to be compressed. In particular, when this compressor is mounted on an air conditioner, the operating state of the above-mentioned equipment is the indoor temperature or the outdoor temperature. Further, when the compressor is mounted on a refrigerator, the operation state of the device is a temperature in a refrigerator or the like. Furthermore, when the linear vibration motor 100 is applied to a shaving machine, the operating state of the above-mentioned device is the beard density. As described above, the operation state of the device is a state of a load applied to the device.
[0045]
The drive frequency determination unit 2 drives the linear vibration motor 100 based on the command output indicated by the output command signal Oop, that is, the motor output required for the linear vibration motor 100 determined by the command output determination unit 3. The frequency is determined, and a drive frequency signal Ifr indicating the determined drive frequency is output to the motor driver 1.
[0046]
Here, as a specific method of determining the drive frequency, a method using a table or a calculation formula that associates the value of the command output indicated by the output command signal Oop with the value of the drive frequency can be considered. Further, in a specific example of the correspondence between the value of the command output and the value of the drive frequency, for example, the value of the drive frequency is more distant from the resonance frequency as the value of the command output associated therewith is smaller. A frequency value may be used. Such a correspondence is generated when the driving frequency of the linear vibration motor matches the resonance frequency, the motor output generated by the linear vibration motor becomes maximum, and the driving frequency of the linear vibration motor moves away from the resonance frequency. This is based on the phenomenon that the motor output decreases. Here, the resonance frequency is a drive frequency of the linear vibration motor at which the spring vibration system including the mover is in a resonance state.
[0047]
Next, the operation will be described.
In the first embodiment, the motor driving device 101 determines a drive frequency at which the linear vibration motor 100 generates a desired motor output, and supplies the linear vibration motor 100 with an amplitude having a frequency that matches the determined drive frequency. The linear vibration motor 100 is driven by applying a constant value AC voltage Vd.
[0048]
That is, in the motor drive device 101, when the AC voltage Vd output from the motor driver 1 is applied to the linear vibration motor 100 and the operation of the linear vibration motor is started, the command output determination unit 3 causes the linear vibration motor 100 The motor output required for the linear vibration motor 100 is determined based on the operation state of the linear vibration motor or the operation state of the device equipped with the linear vibration motor as a drive source, and the output command signal Oop indicating the determined motor output is driven. It is output to the frequency determination unit 2.
[0049]
Then, the drive frequency determination unit 2 determines the drive frequency of the linear vibration motor 100 based on the output command signal Oop from the command output determination unit 3, and generates the drive frequency signal Ifr indicating the determined drive frequency. Output to the motor driver 1.
[0050]
In the motor driver 1, the frequency of the generated AC voltage Vd is adjusted based on the driving frequency signal Ifr so as to match the driving frequency determined by the driving frequency determining unit 2, and the frequency matching the driving frequency is adjusted. The AC voltage Vd having a constant amplitude value is output from the motor driver 1 to the linear vibration motor 100.
[0051]
Here, when the linear vibration motor is driven by the pulse voltage supplied from the motor driver 1, the adjustment of the alternating current is performed by changing the frequency of the pulse signal output from the oscillator. When this oscillator is a VCO (voltage-controlled oscillator) whose output pulse frequency changes by voltage control, the motor output is controlled by adjusting the control voltage of the VCO. This output control is simpler than the case where the motor output is controlled by a dedicated hardware or the like to control the duty ratio of the pulse signal output from the oscillator.
[0052]
As described above, in the motor driving device 101 according to the first embodiment, the command output determining unit 3 that determines the motor output required for the linear vibration motor 100 based on the operation state of the linear vibration motor 100 and the like, A drive frequency determining unit 2 for determining the drive frequency of the motor 100 based on the motor output determined by the command output determiner 3; and a constant amplitude AC having a frequency that matches the determined drive frequency. Since the voltage Vd is applied to the linear vibration motor 100, the output of the linear vibration motor can be controlled by adjusting the frequency of the AC voltage applied to the linear vibration motor while maintaining its amplitude level constant. Accordingly, output control of the linear vibration motor can be easily performed.
[0053]
In addition, since the output of the linear vibration motor can be adjusted by the frequency of the AC voltage, the maximum output of the linear vibration motor can be increased without changing the specifications of the linear vibration motor and its power supply. The maximum output of the motor is not restricted by the structure of the linear vibration motor or the voltage level of the external DC power supply.
[0054]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a block diagram illustrating a motor driving device according to a second embodiment of the present invention.
The motor driving device 102 according to the second embodiment includes a linear vibration motor 100 having a stator, a movable element, and a support spring that supports the movable element so that a spring vibration system including the movable element is formed. The drive is performed while adjusting the drive frequency so that the difference between the motor output and the required motor output is reduced. The linear vibration motor 100 according to the second embodiment is the same as that according to the first embodiment.
[0055]
That is, the motor drive device 102 determines a target output which is a motor output required for the linear vibration motor 100, and outputs the output command signal Oop indicating the determined target output to the command output determining unit 3; An output detection unit 4 that detects a motor output Omp generated by the vibration motor 100 and outputs an output detection signal Dop indicating the detected motor output.
[0056]
Further, the motor driving device 102 determines a driving frequency of the linear vibration motor 100 based on the output command signal Oop and the output detection signal Dop, and outputs a driving frequency signal Ifr indicating the determined driving frequency. A motor driver 1 for applying an AC voltage Vd having a predetermined frequency to the linear vibration motor 100 based on the driving frequency signal Ifr.
[0057]
Hereinafter, the motor driver 1, the drive frequency determination unit 2a, the command output determination unit 3, and the output detection unit 4 that constitute the motor drive device 102 will be described in detail.
Here, the motor driver 1 and the command output detection unit 3 are the same as those in the motor driving device 101 of the first embodiment.
[0058]
The output detector 4 detects the motor output Omp generated by the linear vibration motor 100 and outputs an output detection signal Dop indicating the estimated motor output. As a specific detection method in the output detection unit 4, at least one of the operating state of the linear vibration motor 100 or the operating state of the system in which the linear vibration motor 100 is incorporated is detected, There is a method of estimating the motor output Omp generated by the linear vibration motor 100 based on the detected operating state.
[0059]
The drive frequency determination unit 2a calculates a difference between the motor output determined by the command output determination unit 3 indicated by the output command signal Oop and the motor output detected by the output detection unit 4 indicated by the output detection signal Dop. Is determined by adjusting the driving frequency of the linear vibration motor 100 so that the value becomes zero.
[0060]
Specifically, the drive frequency determination unit 2a performs an output comparison process between the command output and the detection output. As a result of the output comparison process, if the detection output is lower than the command output, the drive frequency determination unit 2a increases the detection output so that the detection output increases. The frequency is adjusted by changing the frequency, and conversely, if the detected output is higher than the command output, the drive frequency is changed so that the detected output decreases.
[0061]
However, a change in the drive frequency at which the detection output increases and a change in the drive frequency at which the detection output decreases cannot be uniquely determined in any one of the increasing direction and the decreasing direction of the driving frequency. This is because, depending on the operating state of the linear vibration motor 100, the motor output may increase even if the drive frequency is reduced, or the motor output may decrease even if the drive frequency is increased.
[0062]
Therefore, in the second embodiment, when changing the drive frequency, the drive frequency determination unit 2a determines whether the motor output has increased or decreased when the drive frequency was changed last time. Is determined based on the motor output detected before and after the change, and based on the determination result, the drive frequency is increased in an appropriate direction in the increasing direction or the decreasing direction so that the detected motor output approaches the required motor output. To change.
[0063]
Next, the operation will be described.
In the second embodiment, the motor drive device 102 drives the linear vibration motor while performing feedback control on the motor output of the linear vibration motor 100 to match the required motor output.
[0064]
That is, in the motor driving device 102, when the AC voltage Vd output from the motor driver 1 is applied to the linear vibration motor 100 and the operation of the linear vibration motor is started, the command output determining unit 3 determines the first embodiment. As in the case of the motor driving device 101, the motor output required for the linear vibration motor 100 is determined based on the operation state of the linear vibration motor 100 or the operation state of a device equipped with the linear vibration motor as a drive source. An output command signal Oop indicating the motor output is output to the drive frequency determination unit 2a.
[0065]
The output detection section 4 detects a motor output Omp generated by the linear vibration motor 100, and outputs an output detection signal Dop indicating the detected motor output to the drive frequency determination section 2a.
[0066]
Then, based on the output command signal Oop from the command output decision unit 3 and the output detection signal Dop from the output detection unit 4, the drive frequency determination unit 2a controls the linear vibration motor so that the detection output matches the command output. A drive frequency of 100 is determined, and a drive frequency signal Ifr indicating the determined drive frequency is output to the motor driver 1.
[0067]
Specifically, the drive frequency determination unit 2a compares the command output with the detection output. As a result of the comparison between the two outputs, if the detected output is lower than the command output, the drive frequency is changed so that the detected output increases, and conversely, if the detected output is higher than the command output, the detected output decreases. Frequency adjustment for changing the driving frequency is performed.
[0068]
Then, in the motor driver 1, as in the first embodiment, the frequency of the generated AC voltage Vd is adjusted based on the drive frequency signal Ifr so as to match the drive frequency determined by the drive frequency determination unit 2a. A constant amplitude AC voltage Vd having a frequency that matches the drive frequency is output from the motor driver 1 to the linear vibration motor 100.
[0069]
As described above, in the motor driving device 102 according to the second embodiment, the command output determining unit 3 that determines the motor output required for the linear vibration motor 100 and the output detection that detects the motor output Omp generated by the linear vibration motor 100 A drive frequency determination unit 2a for determining a drive frequency of the linear vibration motor 100 such that the motor output detected by the output detection unit 4 matches the motor output determined by the command output determination unit 3; Is applied, and the constant amplitude AC voltage Vd having a frequency that matches the determined driving frequency is applied to the linear vibration motor 100. Therefore, as in the first embodiment, the output of the linear vibration motor is transmitted to the linear vibration motor. It can be adjusted while maintaining the amplitude level of the applied AC voltage constant, and the maximum output of the linear vibration motor is It can be increased without making a specification change of the motor or its power supply.
[0070]
Furthermore, in the second embodiment, the motor output generated by the linear vibration motor is detected, and the drive frequency of the linear vibration motor 100 is adjusted so that the detected motor output matches the command output. The control of the motor output for the motor is a feedback control aiming at the command output determined by the command output determining unit 3, and has the effect of enabling stable and highly accurate output control for the linear vibration motor.
[0071]
(Embodiment 3)
FIG. 3A is a block diagram illustrating a motor driving device according to a third embodiment of the present invention.
The motor driving device 103 according to the third embodiment includes a linear vibration motor 100 having a stator and a mover, and a support spring that supports the mover such that a spring vibration system including the mover is formed. The drive is performed at a drive frequency determined based on the position of the mover. The linear vibration motor 100 according to the third embodiment is the same as that according to the first embodiment.
[0072]
In other words, the motor driving device 103 detects the position of the reciprocating mover of the linear vibration motor 100, and outputs a position detection signal Dposi indicating the detected position of the mover, A resonance frequency determining unit 6 that outputs a resonance frequency signal Dreso indicating the resonance frequency of the linear vibration motor 100, and a drive frequency of the linear vibration motor 100 is determined and determined based on the position detection signal Dposi and the resonance frequency signal Dreso. And a motor driver 1 that applies a constant amplitude AC voltage Vd having a predetermined frequency to the linear vibration motor 100 based on the drive frequency signal Ifr. It is composed of
[0073]
Hereinafter, the motor driver 1, the position detecting unit 5, the resonance frequency determining unit 6, and the driving frequency determining unit 2 b configuring the motor driving device 103 will be described in detail.
Here, the motor driver 1 is the same as that in the motor driving device 101 of the first embodiment.
[0074]
The position detector 5 detects the position of the movable element that reciprocates. A specific method for detecting the position of the mover is to detect the position of the mover when the reciprocating mover comes closest to the position sensor, for example, by using a position sensor arranged in a linear vibration motor. There is a way. Here, the position sensor is disposed, for example, at a predetermined position on a straight line along the vibration direction of the mover.
[0075]
The method of detecting the position of the mover is not limited to the method of detecting the position of the mover when the mover is closest to the position sensor as described above. For example, a system in which the linear vibration motor 100 is incorporated There is also a method of measuring the distance between a specific position in the inside and the mover by a position sensor to detect the position of the mover. Further, as a method of detecting the position of the mover without using the position sensor, the position of the mover is determined based on the mass of the mover, the spring constant of the support spring, the drive voltage and the drive current applied to the linear vibration motor. There is a way to estimate.
[0076]
Here, the resonance frequency determination unit 6 outputs a resonance frequency signal Dreo indicating a resonance frequency, which is one natural frequency of the spring vibration system, which is estimated from the mass and the spring constant of the mover of the linear vibration motor. It is.
[0077]
However, the resonance frequency determination unit 6 is not limited to outputting a signal indicating one natural frequency estimated from the mass and the spring constant of the mover. The resonance frequency of the spring vibration system may be determined based on the load state of the vibration motor 100, and a signal indicating the determined resonance frequency may be output. In this case, there is a method of determining the resonance frequency according to the operation state by using a table including a plurality of sets of the mass of the mover, the spring constant, and the load state of the linear vibration motor 100 and the resonance frequency. . Here, since the mass of the mover and the spring constant have constant values, the table specifically includes values of parameters indicating a plurality of load states of the linear vibration motor and the load states of the individual load states. Is associated with the value of the resonance frequency. If the change in the resonance frequency according to the change in the load state of the linear vibration motor can be neglected, the resonance frequency determination unit 6 outputs a resonance frequency signal indicating one representative value of the resonance frequency. In this case, a table for associating the value of the parameter indicating the load state with the value of the resonance frequency is unnecessary.
[0078]
When the resonance frequency greatly changes depending on the load state of the linear vibration motor 100, the resonance frequency is determined by adjusting the frequency of the alternating current supplied to the linear vibration motor so as to satisfy a certain condition as described below. A decision method is used. For example, the following two resonance frequency determination methods can be considered.
[0079]
First, in the first resonance frequency determination method, when the phase of the displacement of the mover and the phase of the alternating current supplied to the linear vibration motor 100 are shifted by 90 °, the frequency of the supplied current is the resonance frequency of the linear vibration motor. It is a method that utilizes certain things. In this method, the frequency of the supply current is adjusted so that the phase of the displacement of the mover and the phase of the supply current are shifted by 90 °, and the frequency obtained by the adjustment is determined as the resonance frequency.
[0080]
In the second resonance frequency determination method, when the amplitude of the alternating current (supply current) supplied to the linear vibration motor 100 is kept constant, the frequency of the supply current when the power supplied to the motor is maximized is: This is a method utilizing the resonance frequency of the linear vibration motor. In this method, while the amplitude value of the supply current is fixed, the frequency of the supply current is changed and adjusted so that the supply power is maximized, and the frequency obtained by the adjustment is determined as the resonance frequency. is there.
[0081]
Specifically, the drive frequency determining unit 2b sets the drive frequency of the linear vibration motor 100 to a resonance frequency in an allowable stroke state in which the position of the mover detected by the position detection unit 5 does not exceed a predetermined reference position. The resonance frequency determined by the frequency determination unit 6 is set, while the drive frequency of the linear vibration motor 100 is determined by the resonance frequency determination unit 6 in the overstroke state where the detection position exceeds the reference position. The frequency is set to be higher than the resonance frequency.
[0082]
Here, the reference position is determined based on an elastic limit value of a spring member supporting the mover. However, the reference position is not limited to the position based on the elastic limit value of the spring member, and the movable element may be moved so that the movable element collides with a part constituting the linear vibration motor or a part of a device incorporating the linear vibration motor. It may be determined based on the limit position of the child. Actually, when the possibility of the armature collision is higher than the possibility of spring breakage, the reference position is determined based on the limit position. Conversely, when the possibility of spring breakage is higher, The reference position is determined based on the elastic limit value of the spring member.
[0083]
Next, the operation will be described.
In the third embodiment, the motor driving device 103 drives the linear vibration motor 100 at a driving frequency corresponding to the position of the movable element that reciprocates.
[0084]
That is, in the motor driving device 103, when the AC voltage Vd is applied from the motor driver 1 to the linear vibration motor 100 and the operation of the linear vibration motor is started, the reciprocating motion of the linear vibration motor 100 is Is performed, and a position detection signal Dposi indicating the detected position of the mover is output from the position detector 5 to the drive frequency determiner 2b.
[0085]
In addition, the resonance frequency determination unit 6 outputs a resonance frequency signal Dreso indicating the resonance frequency of the linear vibration motor 100 to the drive frequency determination unit 2b.
[0086]
Then, the drive frequency determination unit 2b determines the drive frequency of the linear vibration motor 100 based on the position detection signal Dposi from the position detection unit 5 and the resonance frequency signal Dreso from the resonance frequency determination unit 6, and determines the drive frequency. The driving frequency signal Ifr indicating the driving frequency is output to the motor driver 1.
[0087]
Specifically, in the drive frequency determination unit 2b, in the allowable stroke state where the position of the mover detected by the position detection unit 5 does not exceed a predetermined reference position, the drive frequency of the linear vibration motor The resonance frequency is set to the resonance frequency determined by the frequency determination unit 6. On the other hand, in the overstroke state where the detection position exceeds the reference position, the drive frequency of the linear vibration motor 100 is set to a frequency higher than the resonance frequency determined by the resonance frequency determination unit 6.
[0088]
Then, in the motor driver 1, as in the first embodiment, the frequency of the generated AC voltage Vd is adjusted based on the drive frequency signal Ifr so as to match the drive frequency determined by the drive frequency determination unit 2b. A constant amplitude AC voltage Vd having a frequency that matches the drive frequency is output from the motor driver 1 to the linear vibration motor 100.
[0089]
As described above, in the motor driving device 103 according to the third embodiment, the motor driver 1 that drives the linear vibration motor 100 with an AC voltage having a frequency that matches the determined driving frequency, and the position of the mover of the linear vibration motor 100 In the allowable stroke state in which the detected position does not exceed the reference position, the drive frequency is set to the resonance frequency of the linear vibration motor, and the overstroke in which the detected position exceeds the reference position is performed. In the state, since the drive frequency is set to a frequency higher than the resonance frequency, the linear vibration motor is driven in a low output region where the stroke length of the mover does not exceed an allowable range even when the linear vibration motor is driven at the resonance frequency. It can be driven with high efficiency. In addition, when the linear vibration motor is driven at the resonance frequency, in a high-power region where the stroke length of the mover exceeds the allowable range, the stroke length of the mover can be suppressed within the allowable range by changing the drive frequency. Further, it is possible to prevent the movable element from colliding with the motor housing and being damaged, and to prevent the support spring supporting the movable element from being extended beyond its limit and destroyed.
[0090]
In the third embodiment, the drive frequency determination unit 2b determines the drive frequency in accordance with whether the detected position of the mover exceeds a predetermined reference position. However, the following method can also be used.
[0091]
<Modification 1 of method for determining drive frequency>
FIG. 3B is a diagram illustrating an example in which two reference positions are used in the drive frequency determination method according to the third embodiment.
In the first modification, as shown in FIG. 3B, the drive frequency determination unit 2b determines the drive frequency Fx by using the first reference position Pb1 and the first reference position Pb1 that are set in order from the limit position Plit of the mover. The second reference position Pb2 is used.
[0092]
Then, in a state where the stroke of the mover is increasing (see arrow X1 in FIG. 3B), only when the stroke increases to such an extent that the detection position Px exceeds the first reference position Pb1, The drive frequency is set to a frequency Fh higher than the resonance frequency. That is, when the detection position Px is between the second reference position Pb2 and the first reference position Pb1, the drive frequency Fx is maintained at the resonance frequency Freso. On the other hand, in the state where the stroke of the mover is decreasing (see arrow Y1 in FIG. 3B), only when the stroke has decreased to such an extent that the detection position Px does not reach the second reference position Pb2. , The driving frequency Fx is set to the resonance frequency Freso. That is, when the detection position Px is between the first reference position Pb1 and the second reference position Pb2, the drive frequency Fx is maintained at the frequency Fh higher than the resonance frequency Freso.
[0093]
In the method of determining the driving frequency using the two reference positions as described above, it is possible to stably determine the driving frequency even when the detected position changes near the reference position.
[0094]
<Modification 2 of method for determining drive frequency>
FIG. 3C is a diagram illustrating an example in which a certain range instead of the reference position is used as the danger zone in the drive frequency determination method according to the third embodiment.
In the second modification, when the detected position of the movable element is within a certain danger zone that is predetermined between the reference position and the limit position, the driving frequency determination unit 2 b The drive frequency is adjusted so that the stroke is reduced.
[0095]
Here, the lower limit position Prb of the danger zone Z1 matches the reference position determined based on the limit position in the third embodiment, and the upper limit position Pru of the danger zone Z1 is constant from the limit position Plim. It is located far away.
[0096]
In the drive frequency determining unit 2b, the drive frequency Fx is maintained at the resonance frequency Freso until the stroke of the mover increases and the detection position Px enters the danger zone Z1. Then, when the detection position Px enters the dangerous zone Z1, frequency adjustment for increasing the drive frequency so as to deviate from the resonance frequency is started. While the detection position Px is located within the danger zone Z1, the drive frequency Fx is set to a frequency farther from the resonance frequency Freso as the detection position Px approaches the upper limit position Pru of the danger zone Z1. Further, when the detection position Px reaches the upper limit position Pru of the danger zone Z1, the drive frequency Fx is set to the maximum frequency Fmax farthest from the resonance frequency Freso. In the state where the detection position Px approaches the limit position Plim beyond the danger zone Z1, the drive frequency Fx is maintained at the maximum frequency Fmax.
[0097]
In addition, when the detection position moves away from the limit position Plim, the drive frequency Fx to be set gradually approaches the resonance frequency Freso in a state where the detection position Px is within the danger zone Z1. When the detection position Px moves away from the limit position Plim beyond the lower limit position Prb of the danger zone Z1, the drive frequency Fx is set to the resonance frequency Freso.
[0098]
Here, in setting the drive frequency Fx in a state where the detection position Px is within the danger zone Z1, the magnitude of the distance between the detection position Px and the lower limit position Prb of the danger zone Z1 and the drive frequency Fx For example, a table or a function indicating the correspondence with the frequency value used is used. The function is not limited to a linear function as shown in FIG. 3 (c), and the larger the distance between the detection position Px and the lower limit position Prb of the dangerous zone Z1 is, the larger the amount of increase in the drive frequency is. , Or higher-order functions such as cubic.
[0099]
In the method of determining the drive frequency using the danger zone as described above, in the allowable stroke state in which the detection position Px is farther from the limit position Plim than the lower limit position Prb, the drive frequency Fx is set to the resonance frequency Freso, and the linearity is maximized. The vibration motor can be driven. In the overstroke state in which the detection position Px exceeds the lower limit position Prb and approaches the limit position Plim, the mover collides with the inner wall of the housing of the linear vibration motor 100, or the support spring of the mover has its limit value. It is possible to suppress a decrease in driving efficiency while avoiding the above-described extension and destruction.
[0100]
<Variation 3 of method for determining drive frequency>
In the third modification, the drive frequency determination unit 2b simply sets the drive frequency Fx as the distance between the detection position Px and the reference position increases in an overstroke state in which the detection position exceeds the reference position. The frequency is set to be higher than the resonance frequency Freso. In this case as well, a table or the like indicating the correspondence between the magnitude of the distance between the detection position and the reference position and the value of the frequency used as the drive frequency is used for setting the drive frequency.
[0101]
According to the method of determining the drive frequency according to the degree at which the detection position exceeds the reference position, the overstroke state of the mover can be quickly and reliably returned to the allowable stroke state. 2b can have a relatively simple circuit configuration.
[0102]
(Embodiment 4)
FIG. 4A is a block diagram illustrating a motor driving device according to a fourth embodiment of the present invention.
[0103]
The motor driving device 104 according to the fourth embodiment includes a linear vibration motor 100 having a stator, a movable element, and a support spring that supports the movable element so that a spring vibration system including the movable element is formed. While driving at a drive frequency determined based on the position of the mover, the amplitude value of the AC voltage applied as a drive voltage to the linear vibration motor is adjusted so that the motor output matches the required output. is there. The linear vibration motor 100 according to the fourth embodiment is the same as that according to the first embodiment.
[0104]
That is, the motor driving device 104 detects the motor output generated by the linear vibration motor 100, and outputs an output detection signal Dop indicating the detected motor output. A command output determining unit 3 that determines a target output which is a required motor output and outputs an output command signal Oop indicating the determined target output, and a linear vibration motor based on the output detection signal Dop and the output command signal Oop. And a drive voltage determination unit 7 that determines an amplitude value of the AC voltage supplied as a drive voltage to the H. 100 and outputs a voltage amplitude value signal Odv indicating the determined amplitude value.
[0105]
The motor driving device 104 detects the position of the mover that performs reciprocating motion of the linear vibration motor 100, and outputs a position detection signal Dposi indicating the detected position of the mover. And a resonance frequency determination unit 6 that outputs a resonance frequency signal Dreso indicating the resonance frequency.
[0106]
The motor drive device 104 determines the drive frequency of the linear vibration motor 100 based on the position of the mover indicated by the position detection signal Dposi and the resonance frequency of the linear vibration motor indicated by the resonance frequency signal Dreo, and determines the drive frequency. Drive frequency determining unit 2c that outputs drive frequency signal Ifr indicating the drive frequency obtained, and AC voltage Vd having a frequency that matches the drive frequency indicated by drive frequency signal Ifr and having an amplitude value indicated by voltage amplitude signal Odv Is applied to the linear vibration motor 100.
[0107]
Hereinafter, the motor driver 1a and the components 2c and 3 to 7 constituting the motor driving device 104 will be described in detail.
The command output detector 3 is the same as that of the motor drive device 101 of the first embodiment. The output detector 4 is the same as that of the motor drive device 102 of the second embodiment. The position detector 5 and the resonance frequency determiner 6 are the same as those of the motor driving device 103 according to the third embodiment.
[0108]
Then, the motor driver 1a according to the fourth embodiment receives the DC voltage Vp having a constant voltage level from the external power supply 10, and based on the drive frequency signal Ifr and the voltage amplitude value signal Odv, the drive frequency determination unit 2c An AC voltage Vd having a frequency that matches the determined drive frequency and having an amplitude value determined by the drive voltage determination unit 7 is applied to the linear vibration motor 100. Note that the AC voltage Vd applied to the linear vibration motor 100 may include a DC voltage component for correcting the vibration center position of the reciprocating movable element of the linear vibration motor 100.
Further, the motor driver 1a can be specifically realized by a power amplifier using a transistor or an inverter using a switching element.
[0109]
As described in Embodiment 1, the power amplifier using a transistor has a feature that its circuit configuration can be easily realized and the noise of its output voltage is small. Is characterized in that the linear vibration motor 100 can be driven with high efficiency.
[0110]
The drive voltage determination unit 7 receives the output command signal Oop from the command output determination unit 3 and the output detection signal Dop from the output detection unit 4, and determines the magnitude of the command output indicated by the output command signal Oop and the output detection signal The amplitude value of the drive voltage of the linear vibration motor 100, that is, the amplitude value of the AC voltage Vd supplied to the linear vibration motor 100 by the motor driver 1a is determined in accordance with the magnitude relationship with the magnitude of the detection output indicated by Dop. .
[0111]
A specific method of determining the amplitude value here is that if the value of the detection output is smaller than the value of the command output, the amplitude value of the AC voltage Vd is determined to be a larger value. If the output value is larger than the command output value, the amplitude value of the AC voltage Vd is determined to be a smaller value.
[0112]
In the fourth embodiment, the drive voltage determination unit 7 determines the amplitude value of the alternating current supplied as the drive voltage to the linear vibration motor 100. However, the drive voltage determination unit 7 The effective value of a certain AC current Vd may be determined, and in this case, the same effect as in the case of determining the amplitude value of the AC current can be obtained.
The drive frequency determination unit 2c determines the drive frequency of the linear vibration motor 100 according to the position of the mover indicated by the position detection signal Dposi.
[0113]
That is, when the position of the mover detected by the position detection unit 5 does not exceed the predetermined reference position, the drive frequency determination unit 2c changes the drive frequency to the resonance frequency indicated by the resonance frequency signal Dreo. When the position of the mover detected by the position detection unit 5 exceeds the reference position, the drive frequency is set to a frequency higher than the resonance frequency indicated by the resonance frequency signal Dreo. It is.
[0114]
Here, the reference position is determined based on the elastic limit value of the spring member supporting the mover, as in the third embodiment. However, the reference position is not limited to the position based on the elastic limit value of the spring member, and the movable element may be moved so that the movable element collides with a part constituting the linear vibration motor or a part of a device incorporating the linear vibration motor. It may be determined based on the limit position of the child.
[0115]
Next, the operation will be described.
In the fourth embodiment, while driving the linear vibration motor 100, the motor driving device 104 adjusts the amplitude value of the AC voltage applied as a drive voltage to the linear vibration motor so that the motor output matches the required output. In addition to the adjustment, the drive frequency of the linear vibration motor 100 is adjusted based on the position of the mover.
[0116]
That is, in the motor driving device 104, when the output AC voltage Vd of the motor driver 1a is applied to the linear vibration motor 100 and the operation of the linear vibration motor is started, the position detecting unit 5 The position Prm of the reciprocating movable element is detected, and a position detection signal Dposi indicating the detected position Prm of the movable element is output from the position detecting section 5 to the drive frequency determining section 2c.
[0117]
Further, the resonance frequency determination unit 6 outputs a resonance frequency signal Dreso indicating the resonance frequency of the linear vibration motor 100 to the drive frequency determination unit 2c.
Then, the drive frequency determination unit 2c determines the drive frequency of the linear vibration motor 100 based on the position detection signal Dposi from the position detection unit 5 and the resonance frequency signal Dreso from the resonance frequency determination unit 6, and determines the drive frequency. A driving frequency signal Ifr indicating the driving frequency is output to the motor driver 1a.
[0118]
Specifically, the drive frequency determining unit 2c drives the linear vibration motor 100 in the allowable stroke state in which the detected position does not exceed the predetermined reference position, similarly to the drive frequency determining unit 2b of the third embodiment. In the overstroke state where the frequency is set to the resonance frequency determined by the resonance frequency determination unit 6 and the detection position exceeds the reference position, the drive frequency of the linear vibration motor 100 is changed by the resonance frequency determination unit 6. The frequency is set higher than the determined resonance frequency.
[0119]
The output detection unit 4 detects a motor output Omp generated by the linear vibration motor 100, and outputs an output detection signal Dop indicating the detected motor output to the drive voltage determination unit 7. In the command output determining unit 3, a target output which is a motor output required for the linear vibration motor 100 is determined, and an output command signal Oop indicating the determined target output is output to the drive voltage determining unit 7.
[0120]
Then, the drive voltage determining unit 7 determines the amplitude value of the AC voltage Vd supplied to the linear vibration motor 100 based on the output detection signal Dop and the output command signal Oop, and determines the voltage amplitude indicating the determined amplitude value. The value signal Odv is supplied to the motor driver 1a. Here, when determining the amplitude value, if the detection output Dop is smaller than the command output Oop, the amplitude value of the AC voltage Vd is changed to a larger value. If it is larger than the output Oop, the amplitude value of the AC voltage Vd is changed to a smaller value.
[0121]
Then, in the motor driver 1a, based on the frequency instruction signal Ifr and the voltage amplitude value signal Odv, the AC voltage Vd applied to the linear vibration motor 100 has a frequency equal to the drive frequency determined by the drive frequency determination unit 2c. And the amplitude value is adjusted to be the amplitude value determined by the drive voltage determination unit 7.
[0122]
As described above, the motor driving device 104 according to the fourth embodiment includes the position detection unit 5 that detects the position of the mover and the output detection unit 4 that detects the motor output of the linear vibration motor 100. Since the amplitude value of the AC voltage applied to the motor is adjusted so that the motor output matches the required output, and the drive frequency of the linear vibration motor 100 is determined based on the detected position of the mover, Feedback control of the motor output is performed by adjusting the amplitude value of the AC voltage, and by adjusting the drive frequency, the mover is prevented from approaching the limit position too much.
[0123]
That is, the motor output is always maintained at the required output by the feedback control. In the allowable stroke state where the detected position of the mover has not reached the reference position, the drive frequency of the linear vibration motor is set to the resonance frequency, the linear vibration motor is driven with high efficiency, and the detection of the mover is performed. In the overstroke state in which the position exceeds the reference position, the drive frequency of the linear vibration motor can be set to a frequency higher than the resonance frequency to reduce the stroke of the mover.
[0124]
As a result, when the stroke of the mover is further increased, the mover may collide with the inner wall of the housing of the linear vibration motor 100, or the spring supporting the mover may extend beyond the limit extension value and break. However, it is possible to increase the output of the linear vibration motor while avoiding collision between the mover and the motor housing or destruction of the support spring.
[0125]
In other words, in the fourth embodiment, the motor output of the linear vibration motor 100 is increased to the required output by increasing the drive frequency while the stroke length of the mover is fixed at the maximum allowable stroke length. It is possible. This allows the linear vibration motor to maintain the stroke length of the mover so that the position of the mover does not exceed the reference position, and to apply an AC voltage that generates the required motor output to the linear vibration motor. With the required motor output, the motor can be driven without causing a collision between the mover and the motor housing or breaking the support spring.
[0126]
In the fourth embodiment, the drive frequency determination unit 2c determines the drive frequency in accordance with whether the detected position of the mover exceeds a predetermined reference position. However, the following method can also be used.
[0127]
<Modification 1 of method for determining drive frequency>
FIG. 4B is a diagram for explaining an example in which two reference positions are used in the method of determining a drive frequency according to the fourth embodiment, as in the example of FIG. 3B.
In the first modification, as shown in FIG. 4B, the drive frequency determination unit 2c determines the drive frequency from the limit position Plim of the mover in the same manner as the drive frequency determination unit 2b of the third embodiment. The first reference position Pb1 and the second reference position Pb2, which are set in the order of proximity, are used. The drive frequency determination unit 2c compares the detected position Px of the mover with the first reference position Pb1 when the stroke is increasing, and determines the detected position when the stroke is decreasing. It is determined by comparing with the second reference position Pb2.
[0128]
In the method of determining the driving frequency using the two reference positions as described above, it is possible to stably determine the driving frequency even when the detected position changes near the reference position.
[0129]
<Modification 2 of method for determining drive frequency>
Further, the drive frequency determination unit 2c sets the detected position Px of the mover in a predetermined danger zone Z1 (see FIG. 3 (c)) as in the example of FIG. 3 (c). In this case, the drive frequency Fx may be set to be higher than the resonance frequency or higher as the detection position Px approaches the limit position Plim.
[0130]
In the method of determining the driving frequency using the danger zone as described above, the driving efficiency is maximized in the low output region, and the driving efficiency is maintained as high as possible in the high output region while avoiding collision of the mover and damage to the support spring. can do.
[0131]
<Modified example of determination method of drive voltage amplitude value>
In the fourth embodiment, the motor driving device 104 determines the amplitude value of the driving voltage Vd supplied to the linear vibration motor 100 based on the detected motor output and the required motor output. The amplitude value of the drive voltage Vd of the linear vibration motor may be determined based on not only the detected motor output and the required motor output but also the detected position of the mover.
[0132]
FIG. 4B is a diagram illustrating a modification of the method of determining the drive voltage amplitude value, and shows four operating states DS1 to DS4 of the linear vibration motor.
In this modified example, when the detected position of the mover does not exceed the reference position, the drive voltage determination unit 7 sets the AC voltage Vd so that the detected motor output matches the required motor output. Is determined. That is, in the state DS1 where the detected motor output is smaller than the required motor output, the amplitude value of the AC voltage Vd is increased, and in the state DS2 where the detected motor output is larger than the required motor output, the AC voltage Vd is increased. Decrease the amplitude value of Vd.
[0133]
In the state DS3 where the detected position of the mover is beyond the reference position and the detected motor output is smaller than the required motor output, the drive voltage determination unit 7 The amplitude value of the supply voltage Vd is adjusted so that the position is within a certain range. That is, if the detection position is likely to go beyond the above-mentioned fixed range due to an increase in the stroke length of the mover, the amplitude value of the supply voltage Vd is reduced. If it is likely to go beyond a certain range, the amplitude value of the AC voltage Vd is increased.
[0134]
Further, in a state DS4 where the detected position of the mover exceeds the reference position and the detected motor output is larger than the required motor output, the drive voltage determination unit 7 determines that the detected motor output is , The amplitude value of the AC voltage Vd is reduced so as to match the required motor output.
[0135]
By using the method of determining the amplitude value of the voltage Vd applied to the linear vibration motor 100 based on the detected motor output, the required motor output, and the detected position of the mover, overstroke can be achieved. In the state, the output control of the motor and the position control of the mover by the drive voltage determination unit 7 are performed based on the detected position, similarly to the output control of the motor and the position control of the mover by the drive frequency control unit 2c. In addition, the control by the drive voltage determination unit 7 and the control by the drive frequency control unit 2c can be performed smoothly and stably without causing interference between the two controls.
[0136]
(Embodiment 5)
FIG. 5A is a block diagram illustrating a motor driving device according to a fifth embodiment of the present invention.
The motor drive device 105 according to the fifth embodiment includes a voltage amplitude signal Odv output from the drive voltage determination unit 7 instead of the position detection unit 5 and the drive frequency determination unit 2c of the motor drive device 104 according to the fourth embodiment. And a drive frequency determination unit 2d that determines the drive frequency of the linear vibration motor based on the driving frequency. Other configurations of the motor driving device 105 are the same as those of the motor driving device 104 of the fourth embodiment.
[0137]
That is, the motor driver 1a, the command output detection unit 3, the output detection unit 4, the resonance frequency determination unit 6, and the drive frequency determination unit 7 of the motor drive device 105 according to the fifth embodiment It is the same as that of the device 104.
[0138]
Then, the drive frequency determination unit 2d of the fifth embodiment determines the amplitude value indicated by the voltage amplitude value signal Odv from the drive voltage determination unit 7, in other words, the drive voltage determined so that the motor output matches the required output. The drive frequency of the linear vibration motor 100 is determined according to whether or not the amplitude value exceeds a certain reference value.
[0139]
In other words, when the amplitude value indicated by the voltage amplitude value signal Odv does not exceed a predetermined fixed reference value, the drive frequency determination unit 2d determines the drive frequency of the linear vibration motor 100 from the resonance frequency determination unit 6. If the amplitude value indicated by the voltage amplitude value signal Odv exceeds a predetermined fixed reference value, the drive frequency of the linear vibration motor 100 is set to the resonance frequency indicated by the resonance frequency signal Dreso. This is set to a predetermined frequency higher than the resonance frequency indicated by the resonance frequency signal Dreso from the determination unit 6. Specifically, the predetermined frequency is a frequency higher than the resonance frequency by a predetermined frequency.
[0140]
In the fifth embodiment, the drive frequency determination unit 2d compares the amplitude value indicated by the voltage amplitude value signal Odv from the drive voltage determination unit 7 with a predetermined reference value. The drive frequency determination unit 2d converts the amplitude value indicated by the voltage amplitude value signal Odv from the drive voltage determination unit 7 into a voltage value of the DC power supply input to the motor driver 1a or a predetermined value using the voltage value of the DC power supply. May be compared with the voltage value obtained by the calculation.
[0141]
Next, the operation will be described.
In the fifth embodiment, the motor driving device 105 adjusts the amplitude value of the AC voltage applied to the linear vibration motor 100 so that the motor output matches the required output, , At a drive frequency corresponding to the amplitude value of the adjusted AC voltage.
[0142]
That is, in the motor drive device 105, when the output AC voltage Vd of the motor driver 1a is applied to the linear vibration motor 100 and the operation of the linear vibration motor is started, the output detection unit 4 generates the linear vibration motor 100. Is detected, and an output detection signal Dop indicating the detected motor output is output to the drive voltage determination unit 7. The command output determining unit 3 determines a motor output required for the linear vibration motor 100, and outputs an output command signal Oop indicating the determined motor output to the drive voltage determining unit 7.
[0143]
Then, the drive voltage determination unit 7 determines the amplitude value of the AC voltage supplied to the linear vibration motor 100 based on the output detection signal Dop and the output command signal Oop, and a voltage amplitude value signal indicating the determined amplitude value. Odv is supplied to the drive frequency determination unit 2d and the motor driver 1a.
[0144]
Further, the resonance frequency determination unit 6 outputs a resonance frequency signal Dreso indicating the resonance frequency of the linear vibration motor 100 to the drive frequency determination unit 2d.
In the drive frequency determination unit 2d, the drive frequency of the linear vibration motor 100 is determined based on the voltage amplitude value signal Odv from the drive voltage determination unit 7 and the resonance frequency signal Dreso from the resonance frequency determination unit 6, and the drive frequency is determined. A driving frequency signal Ifr indicating the driving frequency is output to the motor driver 1a. Specifically, in a case where the amplitude value indicated by the voltage amplitude value signal Odv does not exceed a predetermined fixed reference value, the drive frequency determination unit 2d determines the drive frequency of the linear vibration motor 100 to be its resonance frequency. On the other hand, when the amplitude value indicated by the voltage amplitude value signal Odv exceeds a predetermined fixed reference value, the drive frequency of the linear vibration motor 100 is determined to be a predetermined frequency higher than its resonance frequency.
[0145]
Then, in the motor driver 1a, based on the frequency instruction signal Ifr and the voltage amplitude value signal Odv, the AC voltage Vd applied to the linear vibration motor 100 has a frequency equal to the driving frequency determined by the driving frequency determining unit 2d. And the amplitude value is adjusted to be the amplitude value determined by the drive voltage determination unit 7.
[0146]
Next, features of the motor driving device 105 according to the fifth embodiment will be described using mathematical formulas and drawings showing theoretical grounds.
FIG. 6A shows an equivalent circuit of the linear vibration motor.
In the figure, L is the equivalent inductance [H] of the winding constituting the linear vibration motor, and R is the equivalent resistance [Ω] of the winding. Vd (t) is the instantaneous value [V] of the AC voltage applied to the linear vibration motor, and Id (t) is the instantaneous value [A] of the AC current supplied to the linear vibration motor. α is the thrust constant [N / A] of the linear vibration motor, v (t) is the instantaneous value [m / s] of the speed of the mover of the linear vibration motor, and α · v (t) is the linear vibration motor. Is the instantaneous value [V] of the induced electromotive voltage Vind generated by driving the.
[0147]
Here, the thrust constant α of the linear vibration motor indicates a force [N] generated when a unit current [A] is applied to the linear vibration motor. The unit of the thrust constant α is represented by [N / A], and this unit is equivalent to [Wb / s] and [V · s / m].
[0148]
The equivalent circuit shown in FIG. 6A is derived from Kirchhoff's law. From this equivalent circuit, Equation (1) showing the relationship among the instantaneous value of the speed of the mover of the linear vibration motor, the instantaneous value of the drive current, and the instantaneous value of the drive voltage is derived as follows.
(Equation 1)
Figure 0003540314
Since the coefficients α [N / A], R [Ω], and L [H] used in equation (1) are constants specific to the motor, the time-varying variable is the instantaneous value of the speed of the mover. A vector v indicating v (t) [m / s], a vector V indicating an instantaneous value Vd (t) [V] of the drive voltage, and a vector I indicating an instantaneous value Id (t) [A] of the drive current. .
[0149]
FIGS. 7A to 7D are vector diagrams showing variables in the equation (1). In FIGS. 7A to 7D, the instantaneous value v (t) [m / s] of the speed, the instantaneous value Vd (t) [V] of the drive voltage, and the instantaneous value Id ( t) The phase relationship of [A] is shown using a velocity vector v, a voltage vector V, and a current vector I corresponding to each value.
[0150]
In FIGS. 7A to 7D, the terminal voltage generated in each circuit element of the equivalent circuit is represented by a vector based on the phase of the drive current Id (t). In the drawing, ω is the frequency of the alternating current Id (t) supplied to the linear vibration motor, α · v is a voltage vector indicating the induced voltage Vind (= α × v (t)), and R · I is equivalent. A voltage vector representing the terminal voltage R · Id (t) of the resistor, ω · LI · I is a voltage vector representing the terminal voltage ω · L · Id (t) of the equivalent inductance, and V0 to V3 are voltages applied to the linear vibration motor. It is a voltage vector indicating (Vd (t)). Φ is the phase difference between the voltage Vd (t) supplied to the linear vibration motor and the current Id (t), and β is the current Id (t) supplied to the linear vibration motor and the induced voltage Vind (= α · v (t)).
[0151]
The mechanical characteristics of the linear vibration motor 100 are modeled by a one-degree-of-freedom viscous damping vibration system shown in FIG. The one-degree-of-freedom viscous damping vibration system includes a one-degree-of-freedom vibration system, that is, a vibration system supported by a base B with a spring S so that the mass M can vibrate in one direction (Y direction). Is added to a damper D for attenuating the vibration.
[0152]
In the driving state of the linear vibration motor, as shown in FIGS. 7A to 7D, a voltage vector α · v indicating an induced voltage Vind (= α · v (t)) and an equivalent resistance The sum of the voltage vector R · I indicating the terminal voltage R · Id (t) and the voltage vector ω · L · I indicating the terminal voltage ω · L · Id (t) of the equivalent inductance is a voltage indicating the applied voltage Vd. It becomes equal to the vector V.
[0153]
When the linear vibration motor is in a resonance state, the phase of the speed v (t) of the mover of the linear vibration motor 100 is equal to the phase of the electromagnetic force for moving the mover. In the linear vibration motor, the induced voltage Vind (= α · v (t)) is a constant multiple of the speed v (t) of the mover, and the current Id (t) to be further supplied and the force for moving the mover. Are in a proportional relationship. Accordingly, when the linear vibration motor is in the resonance state (voltage vector V = V0), the phase of the drive current Id (t) and the phase of the induced voltage Vind (= α · v (t)) are equal (FIG. 7 (a)). )reference).
[0154]
Similarly, when the frequency of the exciting force repeatedly applied to the linear vibration motor, that is, the frequency of the drive current Id (t) is lower than the resonance frequency (voltage vector V = V1), the speed v of the mover of the linear vibration motor is The phase of (t) is delayed from the phase of the electromagnetic force for moving the mover (the phase of the drive current Id (t)) by a phase difference β (see FIG. 7B). When the frequency is higher than the resonance frequency (voltage vector V = V2), the phase of the speed v (t) of the mover of the linear vibration motor is higher than the phase of the electromagnetic force for moving the mover, that is, the phase of the drive current Id (t). Advance by the phase difference β (see FIG. 7C).
[0155]
Therefore, as can be seen from FIG. 7D, the supply current Id (t) is selected by selecting the frequency ω of the current Id (t) supplied to the linear vibration motor 100 to an appropriate frequency higher than the resonance frequency of the linear vibration motor. And the phase of the supply voltage Vd (t) become equal. The voltage vector V at this time is V3 (| V3 | <| V2 | <| V0 | <| V1 |).
[0156]
When the frequency ω of the supply current Id (t) is higher than the resonance frequency (see FIG. 7D), the frequency ω of the supply current Id (t) to the linear vibration motor is The applied voltage V (= V3 <V0) to the linear vibration motor is smaller than in the case of the resonance frequency (see FIG. 7A).
[0157]
Therefore, when the amplitude value of the AC voltage Vd applied to the linear vibration motor cannot be increased due to the limit of the output voltage of the motor driver 1a, the frequency of the AC voltage supplied to the linear vibration motor is set to a reasonable frequency higher than the resonance frequency. By setting to, the required amplitude value of the applied voltage can be reduced while the motor output is kept constant, whereby the linear vibration motor can be driven in a higher output range.
[0158]
As described above, in the motor driving device 105 of the fifth embodiment, the command output determining unit 3 that determines the motor output required for the linear vibration motor 100, and the output detection unit that detects the motor output generated by the linear vibration motor 100 4 and a drive voltage determining unit 7 that determines the amplitude value of the AC voltage applied to the linear vibration motor 100 based on the detected motor output and the required motor output. The amplitude value of the voltage is determined so that the motor output matches the required output, and the drive frequency of the linear vibration motor is resonated until the determined amplitude value of the applied voltage exceeds a predetermined constant value. When the required amplitude value of the AC voltage exceeds a certain value, the drive frequency of the linear vibration motor is set to a frequency higher than the resonance frequency. Therefore, the linear vibration motor can be driven with the highest efficiency until the determined applied voltage amplitude value exceeds a certain value, and when the determined applied voltage amplitude value exceeds the certain value, By adjusting the driving frequency of the linear vibration motor, the amplitude of the supply voltage can be reduced while the motor output is kept constant. As a result, it is possible to drive the linear vibration motor even in a high output region where driving at the resonance frequency of the linear vibration motor is impossible due to the limitation of the power supply voltage.
[0159]
In other words, in the motor drive device 105 of the fifth embodiment, by maintaining the amplitude of the drive voltage of the linear vibration motor at the maximum allowable amplitude and setting the drive frequency to a frequency as close to the resonance frequency as possible, A high motor output, which cannot be generated by driving at the resonance frequency, can be generated without lowering the driving efficiency as much as possible.
[0160]
In the fifth embodiment, the drive frequency determination unit 2d determines the drive frequency by determining whether the amplitude value of the drive voltage determined by the drive voltage determination unit 7 exceeds a certain reference value. However, the following method can also be used.
[0161]
<Modification 1 of method for determining drive frequency>
FIG. 5B is a diagram illustrating an example in which two reference values are used in the method of determining a driving frequency according to the fifth embodiment.
In the first modification, as shown in FIG. 5B, the drive frequency determining unit 2d uses the first reference value Ab1 and the second reference value Ab2 smaller than the first reference value Ab1 to determine the drive frequency Fx. Then, in a state where the stroke is increasing (see arrow X2 in FIG. 5B), the drive frequency determining unit 2d compares the determined amplitude value Ax with the first reference value Ab1, and reduces the stroke. In the state (see the arrow Y2 in FIG. 5B), the drive frequency Fx is determined by comparing the determined amplitude value Ax with the second reference value Ab2. In FIG. 5B, Alim is the maximum value of the determined amplitude value Ax, and a specific method of determining the drive frequency Fx is based on the drive frequency Fx shown in FIG. 3B based on the detection position Px. Is the same as the method for determining
[0162]
In the method of determining the drive frequency using the two reference values as described above, it is possible to stably determine the drive frequency even when the determined amplitude value changes near the reference value.
[0163]
<Modification 2 of method for determining drive frequency>
FIG. 5C is a diagram illustrating an example in which a certain range instead of the reference value is used as the danger zone in the drive frequency determination method according to the fifth embodiment.
In the second modification, as shown in FIG. 5C, the drive frequency determination unit 2d determines the drive frequency Fx such that the determined amplitude value Ax is between the reference value Arb and the limit value Alim. When the vehicle enters the predetermined dangerous zone Z2, the drive frequency Fx is changed according to the determined amplitude value Ax.
[0164]
Here, the lower limit value Arb of the danger zone Z2 matches the fixed reference value used in the fifth embodiment, and the upper limit value Aru of the danger zone Z2 is a value smaller than the limit value Alim by a fixed amount. Has become. In the danger zone Z2, the relationship between the determined amplitude value Ax and the drive frequency Fx is a linear monotone increasing function. When the determined amplitude value Ax is smaller than the lower limit value Arb of the danger zone Z2, the drive frequency Fx is held at the resonance frequency Freso, and when the determined amplitude value Ax exceeds the upper limit value Aru of the danger zone Z2, the drive frequency is reduced. Fx is set to the maximum frequency Fmax farthest from the resonance frequency.
[0165]
The setting of the driving frequency Fx in the danger zone Z2 is not limited to the above-described monotone monotonically increasing function, and the magnitude of the difference between the determined amplitude value Ax and the lower limit value Arb of the danger zone Z2 and the driving A table indicating the correspondence with the frequency value used as the frequency, another function, or the like is used.
[0166]
In the method of determining the driving frequency using the danger zone in this manner, when the determined amplitude value Ax is smaller than the lower limit Arb of the danger zone Z2, the linear vibration motor can be most efficiently driven at the resonance frequency, When the determined amplitude value Ax is within the danger zone Z2, it is possible to avoid a collision of the mover and a breakage of the support spring of the mover, and to suppress a decrease in drive efficiency as much as possible.
[0167]
(Embodiment 6)
FIG. 8A is a block diagram illustrating a motor driving device according to a sixth embodiment of the present invention.
The motor drive device 106 according to the sixth embodiment includes a supply voltage detection unit 8 that detects the output AC voltage Vd of the motor driver 1a, instead of the drive frequency determination unit 2d of the motor drive device 105 according to the fifth embodiment. A drive frequency determining unit 2e for determining a drive frequency based on the detected output voltage of the motor driver 1a. Other configurations of the motor driving device 106 according to the sixth embodiment are the same as those of the motor driving device 105 according to the fifth embodiment.
[0168]
That is, the motor driver 1a, the command output detection unit 3, the output detection unit 4, the resonance frequency determination unit 6, and the drive frequency determination unit 7 of the motor drive device 106 according to the sixth embodiment are It is the same as that of the device 105.
[0169]
The supply voltage detector 8 detects a voltage value of an AC voltage supplied from the motor driver 1a to the linear vibration motor 100, and outputs a voltage detection signal Ddv indicating the detected voltage value. Here, the voltage detection signal Ddv indicates an amplitude value of the output voltage of the motor driver 1a, and a specific detection method of the amplitude value includes a detection method based on resistance voltage division.
[0170]
The drive frequency determining unit 2e determines the drive frequency of the linear vibration motor 100 according to whether the voltage value indicated by the voltage detection signal Ddv from the supply voltage detector 8 exceeds a preset reference value. Is what you do.
[0171]
That is, when the voltage value indicated by the voltage detection signal Ddv does not exceed a predetermined fixed reference value, the drive frequency determination unit 2 e determines the drive frequency of the linear vibration motor as the output of the resonance frequency determination unit 6. When the detected voltage value exceeds a predetermined fixed reference value, the drive frequency of the linear vibration motor 100 is set to the resonance frequency indicated by the signal Dresso. The frequency is determined to be higher than the resonance frequency indicated by the signal Dreso.
[0172]
In the sixth embodiment, the drive frequency determination unit 2e compares the voltage value indicated by the voltage detection signal Ddv from the drive voltage detection unit 8 with a predetermined reference value. The drive frequency determination unit 2e calculates a voltage value indicated by the voltage detection signal Ddv from the drive voltage detection unit 8 into a voltage value of a DC power supply input to the motor driver 1a or a predetermined calculation using the voltage value of the DC power supply. May be compared with the voltage value obtained by the following.
[0173]
Next, the operation will be described.
In the sixth embodiment, the motor driving device 106 adjusts the amplitude value of the AC voltage applied to the linear vibration motor 100 so that the motor output matches the required motor output, and Are driven at a drive frequency corresponding to the detection level of the drive voltage.
[0174]
That is, in the motor driving device 106, when the output AC voltage Vd of the motor driver 1a is applied to the linear vibration motor 100 and the operation of the linear vibration motor is started, the output detection unit 4 generates the linear vibration motor 100. Is detected, and an output detection signal Dop indicating the detected motor output is output to the drive voltage determination unit 7. In the command output determining unit 3, a target output which is a motor output required for the linear vibration motor 100 is determined, and an output command signal Oop indicating the determined target output is output to the drive voltage determining unit 7.
[0175]
Then, the drive voltage determination unit 7 determines the amplitude value of the drive voltage of the linear vibration motor 100 based on the output detection signal Dop and the output command signal Oop, and generates the voltage amplitude value signal Odv indicating the determined amplitude value. It is supplied to the motor driver 1a.
[0176]
The supply voltage detector 8 detects the output voltage of the motor driver 1a, that is, the voltage value of the actual AC voltage Vd supplied to the linear vibration motor 100, and detects a voltage detection signal Ddv indicating the detected voltage value of the AC voltage. Is output to the drive frequency determination unit 2e.
Further, the resonance frequency determination unit 6 outputs a resonance frequency signal Dreso indicating the resonance frequency of the linear vibration motor 100 to the drive frequency determination unit 2e.
[0177]
Then, in the drive frequency determination unit 2e, the drive frequency of the linear vibration motor 100 is determined based on the resonance frequency signal Dreso and the voltage detection output Ddv, and the drive frequency signal Ifr indicating the determined drive frequency is output from the motor driver. 1a.
[0178]
Specifically, in a case where the voltage value of the detected applied voltage does not exceed a predetermined fixed reference value, the drive frequency of the linear vibration motor is increased by the drive frequency determination unit 2e. If the voltage value of the detected applied voltage exceeds a predetermined fixed reference value, the drive frequency of the linear vibration motor 100 is determined as the resonance frequency determined by the output of the resonance frequency. The frequency is determined to be higher than the resonance frequency indicated by the output of the unit 6.
[0179]
Then, in the motor driver 1a, based on the voltage amplitude value signal Odv and the frequency instruction signal Ifr, the AC voltage Vd applied to the linear vibration motor has a frequency equal to the drive frequency determined by the drive frequency determination unit 2e. , And the amplitude value is adjusted to be the amplitude value determined by the drive voltage determination unit 7.
[0180]
As described above, in the motor driving device 106 of the sixth embodiment, the output detection unit 4 that detects the motor output Omp of the linear vibration motor 100 and the voltage value of the voltage Vd applied from the motor driver 1a to the linear vibration motor 100 are detected. Supply voltage detecting section 8 for controlling the linear vibration motor while adjusting the amplitude value of the output voltage of the motor driver applied to the linear vibration motor 100 so that the motor output matches the required motor output. Since the motor is driven at a drive frequency corresponding to the detected value of the output voltage of the motor driver, the linear vibration motor is driven with a maximum efficiency in a low output area, and a maximum output determined by the maximum amplitude of the drive voltage in a high output area. Motor output can be generated.
[0181]
In other words, until the detected value of the output AC voltage of the driver exceeds a certain reference value, even if there is a difference between the motor output of the linear vibration motor and the motor output required for the linear vibration motor, the drive of the linear vibration motor With the frequency set to the resonance frequency, the motor output can be adjusted according to the amplitude value of the drive voltage to drive the linear vibration motor with maximum efficiency. Further, when the detection level of the driver output voltage exceeds a certain level, the drive frequency of the linear vibration motor is made higher than the resonance frequency without increasing the amplitude value of the drive voltage to generate the required motor output. be able to. As a result, the linear vibration motor can be driven in a high output range without being restricted by the voltage level of the power supply and while minimizing a decrease in motor drive efficiency. Collision and breakage of the support spring can be reduced.
[0182]
Furthermore, in a state where the detection level of the driver output voltage exceeds a certain level, if the drive frequency is changed to a frequency close to the resonance frequency in accordance with the decrease in the detection level, the required motor output becomes When the detection level of the driver output voltage is reduced to a certain level or less, the driving frequency can be smoothly returned to the resonance frequency.
[0183]
In the sixth embodiment, the drive frequency determination unit 2e determines the drive frequency when the drive voltage value detected by the drive voltage detection unit 8 (detected voltage value) exceeds a certain reference value. The above method is performed depending on whether or not it is performed, but this can be performed by the following method.
[0184]
<Modification 1 of method for determining drive frequency>
FIG. 8B is a diagram illustrating an example in which two reference values are used in the method of determining a drive frequency according to the sixth embodiment.
In the first modification, as shown in FIG. 8B, the drive frequency determination unit 2e uses the first reference value Vb1 and a second reference value Vb2 smaller than the first reference value Vb1 to determine the drive frequency Fx. When the stroke is increasing (see arrow X3 in FIG. 8B), the drive frequency determining unit 2e compares the detected voltage value Vx with the first reference value Vb1 and reduces the stroke. In this state (see arrow Y3 in FIG. 8B), the drive voltage is determined by comparing the detected voltage value Vx with the second reference value Vb2. In FIG. 8B, Vlim is the maximum value of the detected voltage value Vx, and a specific method of determining the drive frequency Fx is based on the drive frequency Fx shown in FIG. Is the same as the method for determining
[0185]
In the method of determining the drive frequency using the two reference values as described above, the drive frequency can be determined stably even when the detected voltage value changes near the reference value.
[0186]
<Modification 2 of method for determining drive frequency>
FIG. 8C is a diagram illustrating an example in which a certain range instead of a reference value is used as a danger zone in the method of determining a driving frequency according to the sixth embodiment.
In the second modification, as shown in FIG. 8C, the drive frequency determination unit 2e determines the drive frequency Fx such that the detected voltage value Vx is between the reference value Vrb and the limit value Vlim. When the vehicle enters the certain dangerous zone Z3, the drive frequency Fx is changed according to the change of the detected voltage value Vx.
[0187]
Here, the lower limit value Vrb of the danger zone Z3 matches the fixed reference value used in the sixth embodiment, and the upper limit value Vru of the danger zone Z3 is set to a value smaller than the limit value Vlim by a fixed amount. Has become. Further, in the dangerous zone Z3, the relationship between the detected voltage value Vx and the drive frequency Fx is a linear monotone increasing function. When the voltage detection value Vx is smaller than the lower limit value Vb2 of the danger zone Z3, the drive frequency Fx is held at the resonance frequency Freso. When the voltage detection value Vx exceeds the upper limit value Vru of the danger zone Z3, the drive frequency is reduced. Fx is set to the maximum frequency Fmax farthest from the resonance frequency.
[0188]
The setting of the driving frequency in the danger zone Z3 is not limited to the first-order monotone increasing function, and the difference between the voltage detection value Vx and the lower limit value Vrb of the danger zone Z3 and the frequency used as the driving frequency A table indicating the correspondence with the value, another function, or the like is used.
[0189]
In the method of determining the driving frequency using the dangerous zone as described above, when the voltage detection value Vx is smaller than the lower limit value Vrb of the dangerous zone Z3, the linear vibration motor can be most efficiently driven at the resonance frequency. When the voltage detection value Vx is within the danger zone Z3, it is possible to minimize the drive efficiency while avoiding collision of the mover and damage to the support spring of the mover.
[0190]
(Embodiment 7)
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a compressor driving device according to Embodiment 7 of the present invention.
The compressor driving device 207 according to the seventh embodiment drives the compressor 40 that compresses air, gas, and the like. Here, the power source of the compressor 40 is a linear vibration motor 46, which is the same as the linear vibration motor 100 of the first embodiment. Further, the compressor driving device 207 is a motor driving device that drives the linear vibration motor 46, and has the same configuration as the motor driving device 101 of the first embodiment. Hereinafter, the compressor 40 according to the seventh embodiment is referred to as a linear compressor, and the linear compressor 40 will be briefly described.
[0191]
The linear compressor 40 has a cylinder part 41a arranged along a predetermined axis and a motor part 41b. A piston 42 slidably supported in the axial direction is disposed in the cylinder portion 41a. A piston rod 42a whose one end is fixed to the back side of the piston 42 is disposed over the cylinder portion 41a and the motor portion 41b, and the piston rod 42a is attached to the other end of the piston rod 42a in the axial direction. A biasing support spring 43 is provided.
[0192]
A magnet 44 is attached to the piston rod 42a, and an electromagnet 45 including an outer yoke 45a and a stator coil 45b embedded in the outer yoke 45a is provided at a portion of the motor portion 41b facing the magnet 44. Installed. In the linear compressor 40, a linear vibration motor 46 is configured by the electromagnet 45 and the magnet 44 attached to the piston rod 42a. Therefore, in the linear compressor 40, the piston 42 reciprocates along its axial direction by the electromagnetic force generated between the electromagnet 45 and the magnet 44 and the elastic force of the spring 43.
[0193]
Further, in the cylinder portion 41a, a compression chamber 48, which is a closed space surrounded by the cylinder upper inner surface 47a, the piston compression surface 42b, and the cylinder peripheral wall surface 41b, is formed. One end of a gas-side suction pipe 40a for sucking the low-pressure gas Lg from the gas-side flow passage into the compression chamber 48 is opened in the cylinder inner surface 47a. One end of a discharge pipe 40b for discharging the high-pressure gas Hg from the compression chamber 48 to the gas side flow passage is opened in the cylinder upper inner surface 47a. A suction valve 49a and a discharge valve 49b for preventing backflow of gas are attached to the suction pipe 40a and the discharge pipe 40b.
[0194]
The motor drive device 207 of the seventh embodiment converts the DC output voltage Vp of the external power supply 10 into an AC drive voltage Vd and supplies the AC drive voltage Vd to the linear vibration motor 46 of the compressor 40. That is, the motor drive device 207 includes a motor driver 1, a drive frequency determination unit 2, and a command output determination unit 3, as shown in FIG. The motor drive device 207 controls the motor output required for the linear vibration motor 46 by adjusting the frequency of the AC drive voltage Vd applied to the linear vibration motor 46.
[0195]
In the linear compressor 40 having such a configuration, the intermittent application of the driving voltage from the motor driving device 207 to the linear vibration motor 46 causes the piston 42 to reciprocate in the axial direction thereof, and the low-pressure gas Lg to the compression chamber 48. , Compression of the gas in the compression chamber 48, and discharge of the compressed high-pressure gas Hg from the compression chamber 48 are repeatedly performed.
[0196]
In the operation state of the linear compressor 40, the motor output required for the linear vibration motor 46 is determined based on the operation state of the linear vibration motor 46, and the driving of the linear vibration motor 46 is performed based on the determined motor output. The frequency is determined, and a constant amplitude AC voltage Vd having a frequency that matches the determined driving frequency is applied to the linear vibration motor 46.
[0197]
As described above, in the linear compressor 40 of the seventh embodiment, the motor output of the linear vibration motor 46, which is the power source, is controlled by adjusting the frequency of the AC voltage applied to the linear vibration motor 46. The output of the motor 40 can be controlled without changing the level of the drive voltage applied to the linear vibration motor, and the output control is simplified. In addition, since the output of the linear compressor 40 is controlled by the drive frequency, the linear compressor can be operated at the maximum capacity without being restricted by its structure, similarly to the compressor using a rotary motor as a drive source. In addition, a design that maximizes the driving efficiency at the rated capacity can be performed. As a result, a small and highly efficient linear compressor can be realized.
[0198]
(Embodiment 8)
FIG. 10 is a block diagram illustrating an air conditioner according to Embodiment 8 of the present invention.
The air conditioner 208 of the eighth embodiment is an air conditioner that has an indoor unit 55 and an outdoor unit 56 and performs air conditioning. The air conditioner 208 includes a linear compressor 50a that circulates a refrigerant between the indoor unit 55 and the outdoor unit 56, and a compressor driving device 50b that drives the linear compressor 50a. Here, the compressor 50a is the same as the linear compressor 40 having the linear vibration motor 46 of the fourth embodiment. The compressor drive unit 50b is a motor drive unit that converts a DC output voltage Vp of the external power supply 10 into an AC drive voltage Vd and applies the AC drive voltage Vd to a linear vibration motor of the linear compressor 50a. It has the same configuration as the driving device 207.
[0199]
More specifically, the air conditioner 208 according to the eighth embodiment includes a linear compressor 50a, a four-way valve 54, a throttle device (expansion valve) 53, an indoor heat exchanger 51, and an outdoor heat exchange that form a refrigerant circulation path. And a motor drive unit 50b for driving a linear vibration motor that is a drive source of the linear compressor 50a.
[0200]
Here, the indoor-side heat exchanger 51 constitutes the indoor unit 55, and the expansion device 53, the outdoor-side heat exchanger 52, the linear compressor 50a, the four-way valve 54, and the motor driving unit 50b constitute the outdoor unit 52. Make up.
[0201]
The indoor side heat exchanger 51 has a blower 51a for improving the heat exchange capacity, and a temperature sensor 51b for measuring the temperature of the heat exchanger 51 or its surrounding temperature. The outdoor heat exchanger 52 has a blower 52a for improving the heat exchange capacity, and a temperature sensor 52b for measuring the temperature of the heat exchanger 52 or its surrounding temperature.
[0202]
In the eighth embodiment, a linear compressor 50a and a four-way valve 54 are arranged in a refrigerant path between the indoor heat exchanger 51 and the outdoor heat exchanger 52. That is, in the air conditioner 208, the refrigerant flows in the direction of arrow A, the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 52 is sucked into the linear compressor 50a, and the refrigerant discharged from the linear compressor 50a is cooled by the indoor heat exchanger. The state in which the refrigerant is supplied to the exchanger 51 and the refrigerant flows in the direction of arrow B, the refrigerant having passed through the indoor heat exchanger 51 is sucked into the linear compressor 50a, and the refrigerant discharged from the linear compressor 50a is discharged outside the outdoor. The state supplied to the heat exchanger 52 is switched by the four-way valve 54.
[0203]
Further, the expansion device 53 has both an expansion function for reducing the flow rate of the circulating refrigerant and an operation of a valve for automatically adjusting the flow rate of the refrigerant. That is, the throttle device 53 expands the liquid refrigerant by reducing the flow rate of the liquid refrigerant sent from the condenser to the evaporator while the refrigerant is circulating in the refrigerant circulation path, and is required for the evaporator. A certain amount of refrigerant is supplied without excess or shortage.
[0204]
The indoor heat exchanger 51 operates as a condenser in the heating operation, and operates as an evaporator in the cooling operation. The outdoor heat exchanger 52 operates as an evaporator in the heating operation and the condenser in the cooling operation. It works as. In the condenser, the high-temperature and high-pressure refrigerant gas flowing through the inside of the condenser loses heat by the supplied air and gradually liquefies, and becomes a high-pressure liquid refrigerant near the outlet of the condenser. This is equivalent to the refrigerant radiating heat to the atmosphere to liquefy. Further, the liquid refrigerant, which has become low-temperature and low-pressure by the expansion device 53, flows into the evaporator. When the room air is sent into the evaporator in this state, the liquid refrigerant evaporates by taking a large amount of heat from the air and changes into a low-temperature low-pressure gas refrigerant. The air deprived of a large amount of heat by the evaporator is released as cold air from the air outlet of the air conditioner.
[0205]
In the air conditioner 208, the motor drive unit 50b controls the linear compressor 50a based on the operating state of the air conditioner, that is, the target temperature, the actual room temperature, and the outside temperature set for the air conditioner. Controls the output of the linear vibration motor.
[0206]
Next, the operation will be described.
In the air conditioner 208 of the eighth embodiment, when the drive voltage Vd is applied from the motor drive unit 50b to the linear compressor 50a, the refrigerant circulates in the refrigerant circulation path, and the heat exchanger 51 of the indoor unit 55 and Heat exchange is performed in the heat exchanger 52 of the outdoor unit 56. That is, in the air conditioner 208, a known heat pump cycle is formed in the circulation circuit of the refrigerant by circulating the refrigerant sealed in the circulation circuit of the refrigerant by the linear compressor 50a. Thereby, heating or cooling of the room is performed.
[0207]
For example, when performing the heating operation of the air conditioner 208, the four-way valve 54 is set so that the refrigerant flows in the direction indicated by the arrow A by the operation of the user. In this case, the indoor heat exchanger 51 operates as a condenser, and emits heat by circulating the refrigerant in the refrigerant circulation path. This warms the room.
[0208]
Conversely, when performing the cooling operation of the air conditioner 208, the four-way valve 54 is set by the user's operation so that the refrigerant flows in the direction indicated by the arrow B. In this case, the indoor heat exchanger 51 operates as an evaporator, and absorbs the heat of the surrounding air by circulating the refrigerant in the refrigerant circulation path. Thereby, the room is cooled.
[0209]
Here, in the air conditioner 208, the output of the linear vibration motor of the linear compressor 50a is controlled by the motor drive unit 50b based on the target temperature, the actual room temperature, and the outside temperature set for the air conditioner. You. Thereby, in the air conditioner 208, comfortable cooling and heating are performed.
[0210]
As described above, in the air conditioner 208 of the eighth embodiment, the compressor (linear compressor) 50a that uses a linear vibration motor as a power source is used as the compressor that compresses and circulates the refrigerant. Compared to an air conditioner using a compressor powered by a type motor, friction loss in the compressor is reduced, and the sealing performance of the compressor, which seals high-pressure refrigerant and low-pressure refrigerant, is improved. Thus, the efficiency of the compressor can be improved.
[0211]
Further, in the compressor 50a using the linear vibration motor according to the eighth embodiment, since the friction loss is reduced, the amount of lubricating oil that is indispensable for the compressor using the rotary motor is greatly increased. Can be reduced. This not only reduces the amount of waste oil that needs to be recycled, but also reduces the amount of refrigerant that dissolves in the oil, thereby reducing the amount of refrigerant charged into the compressor. It can also contribute to conservation.
[0212]
In the air conditioner 208 of the eighth embodiment, the motor output of the linear vibration motor of the compressor is controlled by adjusting the frequency of the AC voltage applied to the linear vibration motor, so that the output of the linear compressor 50a is controlled. Thus, the control can be performed without changing the level of the drive voltage applied to the linear vibration motor, and the capacity control of the air conditioner is simplified. Further, since the output of the linear compressor 50a is controlled by the drive frequency, the linear compressor can be operated at the maximum capacity without any structural restrictions, as in the seventh embodiment, and the efficiency at the rated capacity is reduced. A design can be made to maximize it. As a result, a small and efficient linear compressor and a small and efficient air conditioner can be realized.
[0213]
(Embodiment 9)
FIG. 11 is a block diagram illustrating a refrigerator according to Embodiment 9 of the present invention.
The refrigerator 209 according to the ninth embodiment includes a linear compressor 60a, a compressor driving device 60b, a condenser 61, a refrigerator evaporator 62, and a throttle device 63.
[0214]
Here, the linear compressor 60a, the condenser 61, the expansion device 63, and the refrigerator compartment evaporator 62 form a refrigerant circulation path, and the compressor driving device 60b is a driving source of the linear compressor 60a. It is a motor drive unit that drives a certain linear vibration motor. Note that the linear compressor 60a and the motor driving unit 60b are the same as the linear compressor 40 and the motor driving device 207 of the seventh embodiment, respectively.
[0215]
Similar to the throttle device 53 of the air conditioner 208 of the eighth embodiment, the throttle device 63 reduces the flow rate of the liquid refrigerant sent from the condenser 61 while the refrigerant is circulating in the refrigerant circulation path. This expands the liquid refrigerant and supplies a necessary amount of the refrigerant to the refrigerator compartment evaporator 62 without excess or deficiency.
[0216]
The condenser 61 condenses the high-temperature and high-pressure refrigerant gas flowing inside and discharges the heat of the refrigerant to the outside air. The refrigerant gas sent into the condenser 61 loses heat by the outside air and gradually liquefies, and becomes a high-pressure liquid refrigerant near the outlet of the condenser.
[0217]
The refrigerator evaporator 62 cools the refrigerator by evaporating the low-temperature refrigerant liquid. The refrigerating compartment evaporator 62 has a blower 62a for increasing the efficiency of heat exchange and a temperature sensor 62b for detecting the temperature in the refrigerator.
[0218]
In the refrigerator 209, the motor drive unit 60b controls the output of the linear vibration motor of the linear compressor 60a based on the operation state of the refrigerator, that is, the target temperature set for the refrigerator and the temperature in the refrigerator. I do.
[0219]
Next, the operation will be described.
In the refrigerator 209 of the ninth embodiment, when the drive voltage Vd is applied to the linear vibration motor of the linear compressor 60a from the motor drive unit 60b, the linear compressor 60a is driven and the refrigerant flows through the arrow C in the refrigerant circulation path. And heat exchange is performed in the condenser 61 and the refrigerator evaporator 62. Thereby, the inside of the refrigerator is cooled.
[0220]
That is, the refrigerant that has become liquid in the condenser 61 expands as the flow rate is reduced by the expansion device 63, and becomes a low-temperature refrigerant liquid. Then, when the low-temperature liquid refrigerant is sent to the refrigerator compartment evaporator 62, the low-temperature refrigerant liquid evaporates in the refrigerator room evaporator 62 to cool the refrigerator. At this time, the air in the refrigerator compartment is forcibly sent into the refrigerator compartment evaporator 62 by the blower 62a, and the refrigerator compartment evaporator 62 exchanges heat efficiently.
[0221]
In the refrigerator 209 of the ninth embodiment, the output of the linear vibration motor of the linear compressor 60a is controlled by the motor drive unit 60b based on the target temperature set for the refrigerator 209 and the room temperature in the refrigerator. Is done. Thereby, in refrigerator 209, the temperature in the refrigerator is maintained at the target temperature.
[0222]
As described above, in the refrigerator 209 of the ninth embodiment, the linear compressor 60a that uses the linear vibration motor as the power source is used as the compressor that compresses and circulates the refrigerant. As in the case of the compressor 208, the friction loss in the compressor is reduced as compared with the compressor using a rotary motor as a drive source, and the sealing performance for sealing the refrigerant of the compressor is improved, so that the operating efficiency of the compressor is improved. Can be increased.
[0223]
Further, in the refrigerator 209 according to the ninth embodiment, since the friction loss in the compressor can be reduced, the amount of waste oil as the used lubricating oil and the compressor can be reduced, similarly to the air conditioner 208 according to the eighth embodiment. Thus, the amount of the refrigerant to be charged into the space is reduced. For this reason, there is also an effect that it can contribute to the preservation of the global environment.
[0224]
In the refrigerator 209 of the ninth embodiment, the motor output of the linear vibration motor of the compressor is controlled by adjusting the frequency of the AC voltage applied to the linear vibration motor. The output of the refrigerator 60a can be controlled without changing the level of the drive voltage, and the capacity control of the refrigerator is simplified. Further, since the output of the linear compressor 60a is controlled by adjusting the drive frequency, the linear compressor can be operated at the maximum capacity without any structural restrictions, as in the seventh embodiment, and at the rated capacity. A design that maximizes efficiency can be performed. As a result, a compact and high-efficiency linear compressor and a compact and high-efficiency refrigerator can be realized.
[0225]
(Embodiment 10)
FIG. 12 is a block diagram illustrating a cryogenic refrigerator according to a tenth embodiment of the present invention.
The cryogenic refrigerator 210 according to the tenth embodiment has a freezing room (not shown), and cools the inside of the freezing room to a very low temperature state (-50 ° C. or lower). The object to be cooled by using the cryogenic refrigerator 210 includes an electro-magnetic circuit element such as a resistor, a coil, and a magnet used as a superconducting element, an electronic component such as a low-temperature reference unit for an infrared sensor, and a medical device such as blood and internal organs. And frozen foods such as frozen tuna.
[0226]
The reason why the electronic components are kept at a very low temperature is to increase the operation efficiency or to increase the sensitivity by removing thermal noise, and in the case of foodstuffs, it is necessary to transport fresh foods, to maintain freshness and to dry the foods. is there.
[0227]
The refrigeration temperature varies depending on the application, but is −50 ° C. or lower, and particularly over a wide range of 0 to 100 K (Kelvin) in superconducting applications. For example, the cooling temperature of this cryogenic refrigerator is set to about 50 to 100K for high-temperature superconducting applications, and to about 0 to 50K for normal superconducting applications. When used for maintaining freshness of foods and the like, the cooling temperature of the cryogenic refrigeration system is set to a little less than -50 ° C.
[0228]
Hereinafter, a specific description will be given.
The cryogenic refrigerator 210 according to the tenth embodiment includes a linear compressor 70a, a compressor driving device 70b, a radiator 71, a regenerator 72, and an expansion device 73.
Here, the linear compressor 70a, the radiator 71, the expansion device 73, and the regenerator 72 form a refrigerant circulation path. The compressor drive unit 70b is a motor drive unit that drives and controls a linear vibration motor that is a drive source of the linear compressor 70a. The linear compressor 70a and the motor driver 70b are the same as the linear compressor 40 and the motor driver 207 of the seventh embodiment, respectively.
[0229]
The expansion device 73 is a device that expands the liquid refrigerant sent from the radiator 71 to the regenerator 72 in the same manner as the expansion device 53 of the eighth embodiment.
The radiator 71 is for condensing the high-temperature and high-pressure refrigerant gas flowing inside and releasing the heat of the refrigerant to the outside air, similarly to the condenser 61 of the refrigerator 209 of the ninth embodiment.
The regenerator 72 cools the freezer compartment by evaporating the low-temperature refrigerant liquid to bring the object to be cooled to a very low temperature state, similarly to the refrigerator compartment evaporator 62 of the ninth embodiment. Is provided with a temperature sensor 72b for detecting the temperature. Note that the regenerator 72 may have a blower 72a for increasing the efficiency of heat exchange, as shown in FIG.
[0230]
In the cryogenic refrigerator 210, the motor drive unit 70b performs linear compression based on the operating state of the cryogenic refrigerator, that is, the target temperature set for the cryogenic refrigerator and the temperature of the object to be frozen. The output of the linear vibration motor of the machine 70a.
[0231]
In the cryogenic refrigerator 210 according to the tenth embodiment, when an AC voltage Vd is applied from the motor drive unit 70b to the linear vibration motor of the linear compressor 70a, the linear compressor 70a is driven to drive the refrigerant in the refrigerant circulation path. Circulates in the direction of arrow D, and heat is exchanged between the radiator 71 and the regenerator 72. As a result, the inside of the freezer compartment is cooled, and the object to be cooled inside is cooled.
[0232]
That is, the refrigerant that has become liquid in the radiator 71 expands as the flow rate is reduced by the expansion device 73, and becomes a low-temperature refrigerant liquid. Then, when the low-temperature liquid refrigerant is sent to the regenerator 72, the low-temperature refrigerant liquid evaporates in the regenerator 72 to cool the freezing compartment.
[0233]
In the cryogenic refrigerator 210 according to the tenth embodiment, the motor drive unit 70b controls the linear compressor 70a based on the target temperature and the temperature of the object to be frozen set for the cryogenic refrigerator 210. The output of the linear vibration motor is controlled. Thereby, in the cryogenic refrigerator 210, the temperature of the object to be frozen is maintained at the target temperature.
[0234]
As described above, in the cryogenic refrigerator 210 according to the tenth embodiment, the linear compressor 70a that uses the linear vibration motor as the power source is used as the compressor that compresses and circulates the refrigerant. As with the air conditioner 208, the friction loss in the compressor is reduced as compared with the compressor using a rotary motor as a drive source, and the sealing performance for sealing the refrigerant of the compressor is improved. Operation efficiency can be improved.
[0235]
Furthermore, in the cryogenic refrigerator 210 according to the tenth embodiment, since the friction loss in the compressor can be reduced, the amount of waste oil that is used lubricating oil is generated similarly to the air conditioner 208 according to the eighth embodiment. And the amount of refrigerant to be charged into the compressor is reduced. For this reason, there is also an effect that it can contribute to the preservation of the global environment.
[0236]
Further, in the cryogenic refrigerator 210 of the tenth embodiment, the output of the linear vibration motor of the compressor is controlled by adjusting the frequency of the AC voltage applied to the linear vibration motor. The output of the linear compressor 70a can be controlled without changing the level of its drive voltage, and the capacity control of the cryogenic refrigerator 210 is simplified. In addition, since the output of the linear compressor 70a is controlled by adjusting the drive frequency, the linear compressor can be operated at the maximum capacity without any structural restrictions, and the efficiency at the rated capacity is maximized. Can design. As a result, a compact and highly efficient linear compressor and a compact and highly efficient cryogenic refrigerator can be realized.
[0237]
(Embodiment 11)
FIG. 13 is a block diagram illustrating a water heater according to Embodiment 11 of the present invention. A water heater 211 according to the eleventh embodiment includes a refrigeration cycle device 81a for heating supplied water and discharging hot water, a hot water storage tank 81b for storing hot water discharged from refrigeration cycle device 81a, and a water connecting these components. It has pipes 86a, 86b, 87a, and 87b.
[0238]
The refrigeration cycle device 81a includes a linear compressor 80a, a compressor driving device 80b, an air heat exchanger 82, a throttle device 83, and a water heat exchanger 85.
Here, the linear compressor 80a, the air heat exchanger 82, the expansion device 83, and the water heat exchanger 85 form a refrigerant circulation path.
The compressor driving device 80b drives a linear vibration motor (not shown) that is a driving source of the linear compressor 80a. The linear compressor 80a is the same as the linear compressor 40 having the linear vibration motor 46 of the seventh embodiment. The compressor drive device 80b is supplied with the DC voltage Vp from the external power supply 10, and has the same configuration as the motor drive device 207 of the seventh embodiment. Hereinafter, in the eleventh embodiment, This is referred to as a motor drive unit 80b.
[0239]
The expansion device 83 expands the liquid refrigerant by reducing the flow rate of the liquid refrigerant sent from the water heat exchanger 85 to the air heat exchanger 82, similarly to the expansion device 53 of the air conditioner 208 of the eighth embodiment. It is to let.
[0240]
The water heat exchanger 85 is a condenser that heats the water supplied to the refrigeration cycle device 81a, and has a temperature sensor 85a that detects the temperature of the heated water. The air heat exchanger 82 is an evaporator that absorbs heat from the surrounding atmosphere, and has a blower 82a for improving the heat exchange capacity and a temperature sensor 82b for detecting the surrounding temperature.
[0241]
In the figure, reference numeral 84 denotes a refrigerant pipe for circulating the refrigerant along a refrigerant circulation path formed by the linear compressor 80a, the water heat exchanger 85, the expansion device 83, and the air heat exchanger 82. The refrigerant pipe 84 is connected to a defrost bypass pipe 84a that supplies the refrigerant discharged from the linear compressor 80a to the air heat exchanger 82 by bypassing the water heat exchanger 85 and the expansion device 83, A defrost bypass valve 84b is provided in a part of the bypass pipe 84a.
[0242]
The hot water storage tank 81b has a hot water storage tank 88 for storing water or hot water. A water supply pipe 88c for externally supplying water into the hot water storage tank 88 is connected to a water receiving port 88c1 of the hot water storage tank 88, and a hot water outlet 88d1 of the hot water storage tank 88 supplies hot water from the hot water storage tank 88 to a bathtub. A bathtub hot water supply pipe 88d to be supplied is connected. A hot water supply pipe 89 for supplying the hot water stored in the tank 88 to the outside is connected to the water inlet / outlet 88a of the hot water storage tank 88.
[0243]
The hot water storage tank 88 and the water heat exchanger 85 of the refrigeration cycle device 81a are connected by pipes 86a, 86b, 87a, and 87b, and water circulates between the hot water storage tank 88 and the water heat exchanger 85. A road is formed.
[0244]
Here, the water pipe 86b is a pipe for supplying water from the hot water storage tank 88 to the water heat exchanger 85. One end of the water pipe 86b is connected to the water outlet 88b of the hot water storage tank 88, and the other end is connected via a joint 87b1. And is connected to the water inlet side pipe 87b of the water heat exchanger 85. A drain valve 88b1 for discharging water or hot water in the hot water storage tank 88 is attached to one end of the water pipe 86b. The water pipe 86a is a pipe for returning water from the water heat exchanger 85 to the hot water storage tank 88. One end of the water pipe 86a is connected to the water inlet / outlet 88a of the hot water storage tank 88, and the other end is connected to the water hot water via a joint 87a1. It is connected to the discharge pipe 87a of the exchanger 85.
A pump 87 for circulating water in the water circulation path is provided at a part of the water inlet side pipe 87b of the water heat exchanger 85.
[0245]
Further, in the water heater 211, the motor drive unit 80b supplies the operating state of the water heater, that is, the target temperature of the hot water set for the water heater, from the hot water storage layer 81b to the water heat exchanger 85a of the refrigeration cycle device 81a. The motor output required for the linear vibration motor of the linear compressor 80a is determined based on the temperature of the supplied water and the outside air temperature.
[0246]
Next, the operation will be described.
When an AC voltage Vd is applied from a motor driving unit 80b to a linear vibration motor (not shown) of the linear compressor 80a and the linear compressor 80a is driven, the high-temperature refrigerant compressed by the linear compressor 80a is indicated by an arrow E. The water is circulated in the direction, that is, is supplied to the water heat exchanger 85 through the refrigerant pipe 84. When the pump 87 in the water circulation path is driven, water is supplied from the hot water storage tank 88 to the water heat exchanger 85.
[0247]
Then, in the water heat exchanger 85, heat exchange is performed between the refrigerant and the water supplied from the hot water storage tank 88, and heat is transferred from the refrigerant to the water. That is, the supplied water is heated, and the heated water is supplied to the hot water storage tank 88. At this time, the temperature of the heated water is monitored by the condensation temperature sensor 85a.
[0248]
In the water heat exchanger 85, the refrigerant is condensed by the above heat exchange, and the condensed liquid refrigerant expands when its flow rate is restricted by the restriction device 83, and is sent to the air heat exchanger 82. In the water heater 211, the air heat exchanger 82 functions as an evaporator. That is, the air heat exchanger 82 absorbs heat from the outside air sent by the blower 82b and evaporates the low-temperature refrigerant liquid. At this time, the temperature of the atmosphere around the air heat exchanger 82 is monitored by the temperature sensor 82b.
[0249]
In the refrigeration cycle device 81a, when frost is formed on the air heat exchanger 82, the defrost bypass valve 84b is opened, and the high-temperature refrigerant is supplied to the air heat exchanger 82 via the defrost bypass passage 84a. . Thereby, defrosting of the air heat exchanger 82 is performed.
[0250]
On the other hand, hot water is supplied to the hot water storage tank 81b from the water heat exchanger 85 of the refrigeration cycle device 81a via the pipes 87a and 86a, and the supplied hot water is stored in the hot water storage tank 88. The hot water in the hot water storage tank 88 is supplied to the outside through a hot water supply pipe 89 as needed. In particular, when hot water is supplied to the bathtub, the hot water in the hot water storage tank is supplied to the bathtub through the bathtub hot water supply pipe 88d.
[0251]
When the stored amount of water or hot water in the hot water storage tank 88 becomes equal to or less than a certain amount, water is supplied from outside via the water supply pipe 88c.
In the water heater 211 of the eleventh embodiment, the motor drive unit 80b controls the target temperature of the hot water set for the water heater 211, the temperature of the water supplied to the water heat exchanger 85a, and the outside air temperature. Based on the output, the output of the linear vibration motor of the linear compressor 80a is controlled. As a result, the hot water supply unit 211 supplies hot water having the target temperature.
[0252]
As described above, in the water heater 211 of the eleventh embodiment, since the compressor that compresses and circulates the refrigerant in the refrigeration cycle device 81a uses the linear compressor 80a that uses a linear vibration motor as a power source, Similar to the air conditioner 208 of the eighth embodiment, friction loss in the compressor is reduced, and the sealing performance for sealing the refrigerant of the compressor is improved as compared with the compressor using a rotary motor as a power source. As a result, the operating efficiency of the compressor can be increased.
[0253]
Furthermore, in the water heater 211 of the eleventh embodiment, since the friction loss in the compressor can be reduced, similarly to the air conditioner 208 of the eighth embodiment, the amount of waste lubricating oil used and the amount of compression of waste oil are reduced. The amount of the refrigerant charged into the machine is reduced. For this reason, there is also an effect that it can contribute to the preservation of the global environment.
[0254]
In the water heater 211 of the eleventh embodiment, the output of the linear vibration motor of the compressor is controlled by adjusting the frequency of the AC voltage applied to the linear vibration motor. The output of the water heater 80a can be controlled without changing the level of the drive voltage, and the capacity control of the water heater 211 is simplified. In addition, since the output of the linear compressor 80a is controlled by adjusting the drive frequency, the linear compressor can be operated at the maximum capacity without any structural restrictions, and the efficiency at the rated capacity is maximized. Can design. As a result, a small and highly efficient linear compressor and a small and highly efficient water heater can be realized.
[0255]
(Embodiment 12)
FIG. 14 is a block diagram illustrating a mobile phone according to a twelfth embodiment of the present invention.
The mobile phone 212 according to the twelfth embodiment includes a vibrator 90a that vibrates mechanically and a driving device 90b that drives the vibrating unit 90a, and transmits an incoming call or the like to the user by vibration.
[0256]
Here, the vibrator 90 a is disposed in the case 91 and is supported by a spring member 92 so as to vibrate, a weight member 93, a magnet 93 a partially fixed to the weight member 93, and the case 91 a. And a stator 94 in which a coil 94a is embedded, which is disposed to face the magnet 93a of the weight member 93. The linear vibration motor 95 is composed of the magnet 93a attached to the weight member 93 and the coil 94a embedded in the stator 94. In the linear vibration motor 95, the weight member 93 reciprocates along the direction in which the spring member 92 expands and contracts due to the electromagnetic force generated between the coil 94a and the magnet 93a and the elastic force of the spring member 92.
[0257]
The driving device 90b according to the twelfth embodiment converts the output voltage Vp of the battery 10a mounted on the mobile phone 212 into an AC voltage Vd, and drives the AC voltage Vd to the linear vibration motor 95 of the vibrator 90a. It is supplied as a voltage, and is hereinafter referred to as a motor drive unit 90b in the twelfth embodiment. The motor drive unit 90b has a motor driver 1, a drive frequency determination unit 2, and a command output determination unit 3 shown in FIG. 1, similarly to the motor drive device 101 of the first embodiment. Further, similarly to the motor driving device 101 of the first embodiment, the motor drive control unit 90b adjusts the motor output required for the linear vibration motor 95 by adjusting the frequency of the AC drive voltage Vd applied to the linear vibration motor 95. Control.
[0258]
In the mobile phone 212 having such a configuration, when an incoming call is received, the weight member 93 reciprocates in the direction of expansion and contraction of the spring member 92 due to the energization of the linear drive motor 95 of the vibrator 90a from the motor drive control unit 90b. Vibrates.
[0259]
That is, when the AC voltage Vd is applied to the coil 94a, an AC magnetic field is generated in the stator 94, and the magnet 93a is attracted to the magnetic field, and the magnet 93a and the weight member 93 to which the magnet 93a is fixed reciprocate. Start exercise.
[0260]
Then, in the operating state of the vibration unit 90a, the motor output required for the linear vibration motor 95 is determined based on the operation state of the linear vibration motor 95, and the driving frequency of the linear vibration motor 95 is determined based on the determined motor output. Is determined, and a constant amplitude AC voltage Vd having a frequency corresponding to the determined driving frequency is applied to the linear vibration motor 95. Thereby, in the mobile phone 212, the magnitude of the vibration at the time of the incoming call is controlled according to the required pattern, and the incoming call is transmitted to the user by the vibration of the pattern according to the user's preference.
[0261]
As described above, in the mobile phone 212 of the twelfth embodiment, the mechanical vibration is generated by the linear vibration motor 95. The vibration can be changed with two degrees of freedom, that is, the magnitude of the amplitude, and the vibrator 91 that notifies the user of an incoming call or the like by vibration can have various vibration variations.
[0262]
In the mobile phone 212 according to the twelfth embodiment, the motor output of the linear vibration motor, which is the power source of the vibration unit 90a, is controlled by adjusting the frequency of the AC voltage applied to the linear vibration motor. The motor output can be adjusted while the level of the drive voltage is kept constant, and the control of the magnitude of vibration of the mobile phone is simplified. Further, since the output of the linear vibration motor 95 is controlled by adjusting the driving frequency, the linear vibration motor 95 can be operated at the maximum capacity without any structural restrictions, and can generate stronger vibration.
[0263]
In the twelfth embodiment, the case where the linear vibration motor and the driving device thereof according to the first embodiment are used as a vibrator for notifying an incoming call of a mobile phone by vibration and a driving control unit thereof is described. It is needless to say that the linear vibration motor and its driving device can be used as a power source of a reciprocating electric shaver and its driving unit.
[0264]
Furthermore, in Embodiments 7 to 12, the motor drive unit has the same configuration as the motor drive device 101 of Embodiment 1, but the motor drive units of Embodiments 7 to 12 It may have the same configuration as the motor driving devices 101 to 106 of modes 2 to 6.
[0269]
【The invention's effect】
The present invention (claim1)Motor drive device according toAccording toWhat is claimed is: 1. A motor driver for driving a linear vibration motor having a reciprocating movable member and a spring member supporting the movable member, the motor driver supplying an AC voltage as a driving voltage to the linear vibration motor A drive frequency determination unit that determines a drive frequency of the linear vibration motor, and a position detection unit that detects a position of the mover,When the detected position of the movable element does not exceed a predetermined reference position, the drive frequency determining unit sets the drive frequency to a resonance frequency at which a spring vibration system including the movable element is in a resonance state. When the determined position of the mover exceeds the reference position, the drive frequency is determined to be higher than the resonance frequency, and the motor driver controls the AC voltage supplied to the linear vibration motor. The frequency is adjusted to match the drive frequency determined by the drive frequency determination unit, and the stroke of the mover is controlled.It is possible to adjust the motor output while keeping the drive voltage of the linear vibration motor constant, thereby increasing the maximum output of the linear vibration motor without changing the specifications of the linear vibration motor or its power supply. There are effects that can be.
Also, since the stroke of the mover of the linear vibration motor is changed by adjusting the frequency of the AC voltage,When the stroke of the mover is within the allowable range, the linear vibration motor can be driven with high efficiency using the drive frequency as the resonance frequency, and when the linear vibration motor is driven at the resonance frequency, the stroke of the mover can be reduced. Even in a high output range exceeding the allowable range, the stroke of the mover can be suppressed within the allowable range, and the linear vibration motor can be driven.Further, by using a voltage-controlled oscillator or the like as the oscillator mounted on the motor driver, the stroke control of the mover of the linear vibration motor can be easily performed by changing the control voltage of the voltage-controlled oscillator..
[0270]
The present invention (claim2According to claim)1In the motor driving device described above, the drive frequency determination unit is configured such that, when the detected position of the mover exceeds the reference position, the drive frequency does not exceed the drive frequency, and the detected position of the mover does not exceed the reference position. Since the frequency is changed, when the linear vibration motor is driven at the resonance frequency, the stroke of the mover does not exceed the allowable range in a high output region where the stroke of the mover exceeds the allowable range. By setting the frequency closest to the resonance frequency, there is an effect that the linear vibration motor can be driven with the highest efficiency while avoiding the mover from colliding or extending beyond the elastic limit of the support spring. In addition, in the high-power region, the drive frequency is set to a frequency closest to the resonance frequency where the stroke of the mover does not exceed the allowable range, so that the motor output required for the linear vibration motor decreases. Has an effect that the driving frequency can be smoothly returned to the resonance frequency.
[0271]
The present invention (claim3According to claim)1In the motor drive device described above, a target output determination unit that determines a target output that is a motor output required for the linear vibration motor, an output detection unit that detects a motor output of the linear vibration motor, and the detected motor A drive voltage determination unit that determines a target voltage value of a drive voltage of the linear vibration motor so that a difference between the output and the determined target output becomes zero, wherein the motor driver supplies the drive voltage to the linear vibration motor. The frequency and the voltage value of the AC voltage to be driven are such that the voltage value of the AC voltage is the target voltage value determined by the drive voltage determination unit, and the frequency of the AC voltage is the drive voltage determined by the drive frequency determination unit. Since the frequency is adjusted to match the frequency, the output control of the linear vibration motor is performed by the motor output required for the linear vibration motor. Is the feedback control that adjusts the voltage value of the drive voltage with the target output as the target output, thereby controlling the output of the linear vibration motor with high accuracy, stability, and responsiveness while suppressing the stroke of the mover within the allowable range. There is an effect that can be.
[0272]
The present invention (claim4According to claim)1 to 3In the motor drive device according to any one of the above, the reference position is determined based on an elastic limit value of a spring member that supports the mover, so that a high motor output was required. Even in such a case, the required motor output can be generated by suppressing the stroke length of the mover to such an extent that the extension width of the support spring of the mover does not exceed the elastic limit value. As a result, not only can the reliability of the linear vibration motor be improved, but also the linear vibration motor can be driven at the resonance frequency even in a high-power region where the extension width of the support spring cannot be extended from the elastic limit. be able to.
[0273]
The present invention (claim5According to claim)1 to 3In the motor drive device according to any one of the above, the reference position is determined based on a position at which the mover collides with a part constituting the linear vibration motor or a part of a device incorporating the linear vibration motor. Therefore, even when a high motor output is required, the stroke length of the mover may cause the mover to collide with the components of the linear vibration motor or the components incorporating the linear vibration motor. It is possible to generate the required motor output while keeping it low. As a result, not only can the reliability of the linear vibration motor be improved, but the linear vibration motor can be driven even in high-power areas where the motor cannot be driven at the resonance frequency due to the dimensions of the motor housing in the direction of the mover vibration. can do.
[0274]
The present invention (claim6)Motor drive device according toAccording toWhat is claimed is: 1. A motor driver for driving a linear vibration motor having a reciprocating movable member and a spring member supporting the movable member, the motor driver supplying an AC voltage as a driving voltage to the linear vibration motor When,A drive frequency determiner for determining a drive frequency of the linear vibration motor, a target output determiner for determining a target output which is a motor output required for the linear vibration motor, and an output for detecting a motor output of the linear vibration motor A detection unit; and a drive voltage determination unit that determines a target voltage value of a drive voltage of the linear vibration motor so that a difference between the detected motor output and the determined target output becomes zero. When the determined target voltage value does not exceed a predetermined reference value, the frequency determination unit determines the drive frequency to be a resonance frequency at which a spring vibration system including the mover is in a resonance state, When the determined target voltage value exceeds the reference value, the drive frequency is determined to be higher than the resonance frequency, and the motor driver controls the linear vibration. The frequency and the voltage value of the AC voltage supplied to the motor, the voltage value of the AC voltage is the target voltage value determined by the drive voltage determination unit, and the frequency of the AC voltage is determined by the drive frequency determination unit Adjusted to match the determined drive frequency to control the motor output and the stroke of the mover,It is possible to adjust the motor output while keeping the drive voltage of the linear vibration motor constant, thereby increasing the maximum output of the linear vibration motor without changing the specifications of the linear vibration motor or its power supply. There are effects that can be.
Further, since the output of the linear vibration motor and the stroke of the mover are changed by adjusting the frequency of the AC voltage,Drive the linear vibration motor at the resonance frequency with high efficiency until the required motor output reaches the maximum output that is limited by the power supply voltage level.AndIn a high output region where the required motor output exceeds the maximum output, the linear vibration motor can be driven at a frequency higher than its resonance frequency without greatly reducing the drive efficiency,Furthermore, by using a voltage-controlled oscillator or the like as an oscillator mounted on the motor driver, output control of the linear vibration motor and stroke control of the mover can be easily performed by changing the control voltage of the voltage-controlled oscillator.effective.
[0275]
Further, the output control of the linear vibration motor is feedback control for adjusting a voltage value of a drive voltage with a motor output required for the linear vibration motor as a target output, thereby controlling the output control of the linear vibration motor with high precision and accuracy. There is also an effect that it can be performed stably and with good responsiveness.
[0276]
The present invention (claim7According to claim)6In the motor driving device described above, the reference value is determined based on a voltage value of a DC power supply supplied to the motor driver, and the driving frequency determination unit determines that the determined target voltage value is the reference value. In the case of exceeding, the driving frequency is changed to a frequency at which the determined target voltage value does not exceed the reference value, so that in a high output region exceeding the maximum output limited by the power supply voltage, By setting the driving frequency to the frequency closest to the resonance frequency, high-efficiency driving of the linear vibration motor becomes possible, and when the motor output required for the linear vibration motor decreases, the driving frequency is smoothly changed to the resonance frequency. There is an effect that can be returned to.
[0277]
The present invention (claim8According to)What is claimed is: 1. A motor driver for driving a linear vibration motor having a reciprocating movable member and a spring member supporting the movable member, the motor driver supplying an AC voltage as a driving voltage to the linear vibration motor When,A drive frequency determiner for determining a drive frequency of the linear vibration motor, a target output determiner for determining a target output which is a motor output required for the linear vibration motor, and an output for detecting a motor output of the linear vibration motor A detection unit, a drive voltage determination unit that determines a target voltage value of a drive voltage of the linear vibration motor so that a difference between the detected motor output and the determined target output becomes zero, and the linear vibration motor. A drive voltage detection unit that detects an actual voltage value of the drive voltage of the drive voltage, wherein the drive frequency determination unit determines the detected actual voltage value based on a voltage value of a DC power supply supplied to the motor driver. If the reference frequency is not exceeded, the drive frequency is determined to be a resonance frequency at which the spring vibration system including the mover is in a resonance state, and the detected frequency is determined. If the voltage value exceeds the reference value, the drive frequency is determined to be higher than the resonance frequency, and the motor driver sets the frequency and voltage value of the AC voltage supplied to the linear vibration motor to The voltage value of the AC voltage is adjusted to the target voltage value determined by the drive voltage determination unit, and the frequency of the AC voltage is adjusted to match the drive frequency determined by the drive frequency determination unit. And controlling the stroke of the mover,It is possible to adjust the motor output while keeping the drive voltage of the linear vibration motor constant, thereby increasing the maximum output of the linear vibration motor without changing the specifications of the linear vibration motor or its power supply. There are effects that can be.
Further, since the output of the linear vibration motor and the stroke of the mover are changed by adjusting the frequency of the AC voltage,The linear vibration motor can be driven efficiently even in the high output area without being restricted by the voltage level of the power supply.Furthermore, by using a voltage-controlled oscillator or the like as an oscillator mounted on the motor driver, output control of the linear vibration motor and stroke control of the mover can be easily performed by changing the control voltage of the voltage-controlled oscillator.effective.
[0278]
In other words, even if the actual motor output does not match the required motor output, the actual motor output will reach the maximum output at which the driving of the linear vibration motor at the resonance frequency is limited by the voltage level of the power supply. Has the effect that the linear vibration motor can be driven with high efficiency at the resonance frequency. In a high-power region where the actual motor output of the linear vibration motor driven at the resonance frequency exceeds the maximum output, the linear vibration motor is driven at a frequency higher than the resonance frequency without greatly reducing the driving efficiency. There is an effect that can be done. Further, in the high output region, the drive frequency is set to a frequency closest to the resonance frequency at which the required motor output can be generated, so that when the required motor output decreases, the drive frequency is smoothly increased. There is an effect that the frequency can be returned to the resonance frequency.
[0279]
The present invention (claim9According to the air conditioner according to (1), the air conditioner includes a cylinder and a piston, and includes a compressor that compresses a fluid in the cylinder by movement of the piston, including a stator and a mover, A linear vibration motor that drives the piston, and a motor drive control device that drives and controls the linear vibration motor; The control device may include:8The motor drive control device according to any one of the above, characterized in that, compared with the conventional rotary motor, it is possible to reduce the friction loss, furthermore, the sealing performance between the high pressure and the low pressure of the refrigerant increases and the compression The efficiency increases. Furthermore, since the friction loss can be reduced, the lubricating oil, which is indispensable for rotary motors, can be significantly reduced, and not only the recyclability is improved, but also the amount of refrigerant dissolved in the oil is reduced. The amount of refrigerant to be charged into the tank can be reduced, contributing to the preservation of the global environment. In addition, since the capacity of the linear compressor is controlled by the driving frequency, the linear compressor can be operated at the maximum capacity without any structural restrictions, similar to a compressor using a rotary motor as the drive source. Designs can be made to maximize efficiency in capacity. As a result, the size and efficiency of the air conditioner using the linear compressor can be reduced.
[0280]
The present invention (claim10According to the refrigerator according to (1), the refrigerator includes a cylinder and a piston, and includes a compressor that compresses fluid in the cylinder by movement of the piston. The refrigerator includes a stator and a mover. A linear vibration motor driving the piston, and a motor drive control device for driving and controlling the linear vibration motor, the motor drive control device comprising: From claim 18The motor drive control device according to any one of the above, characterized in that, compared with the conventional rotary motor, it is possible to reduce the friction loss, furthermore, the sealing performance between the high pressure and the low pressure of the refrigerant increases and the compression The efficiency increases. Furthermore, since the friction loss can be reduced, the lubricating oil, which is indispensable for rotary motors, can be significantly reduced, and not only the recyclability is improved, but also the amount of refrigerant dissolved in the oil is reduced. The amount of refrigerant to be charged into the tank can be reduced, contributing to the preservation of the global environment. In addition, since the capacity of the linear compressor is controlled by the drive frequency, the linear compressor can be operated at the maximum capacity without any structural restrictions, similarly to the compressor using a rotary motor as a drive source. A design that maximizes efficiency at the rated capacity can be performed. As a result, the size and efficiency of the refrigerator using the linear compressor can be reduced.
[0281]
The present invention (claim11According to the cryogenic refrigerator according to (1), the cryogenic refrigerator has a cylinder and a piston, and includes a compressor that compresses a fluid in the cylinder by movement of the piston, and includes a stator and a mover. A linear vibration motor that drives the piston, and a motor drive control device that drives and controls the linear vibration motor, the spring being supported on the mover so that a spring vibration system including the mover is formed, The motor drive control device may include:8The motor drive control device according to any one of the above, characterized in that, compared with the conventional rotary motor, it is possible to reduce the friction loss, furthermore, the sealing performance between the high pressure and the low pressure of the refrigerant increases and the compression The efficiency increases. Furthermore, since the friction loss can be reduced, the lubricating oil, which is indispensable for rotary motors, can be significantly reduced, and not only the recyclability is improved, but also the amount of refrigerant dissolved in the oil is reduced. The amount of refrigerant to be charged into the tank can be reduced, contributing to the preservation of the global environment. In addition, since the capacity of the linear compressor is controlled by the drive frequency, the linear compressor can be operated at the maximum capacity without any structural restrictions, similarly to the compressor using a rotary motor as a drive source. A design that maximizes efficiency at the rated capacity can be performed. As a result, the size and efficiency of the cryogenic refrigerator using the linear compressor can be reduced.
[0282]
The present invention (claim12According to the water heater according to (1), the water heater includes a cylinder and a piston, and includes a compressor that compresses a fluid in the cylinder by movement of the piston. A linear vibration motor that drives the piston, and a motor drive control device that drives and controls the linear vibration motor, the motor drive control device comprising: Is from claim 18The motor drive control device according to any one of the above, characterized in that, compared with the conventional rotary motor, it is possible to reduce the friction loss, furthermore, the sealing performance between the high pressure and the low pressure of the refrigerant increases and the compression The efficiency increases. Furthermore, since the friction loss can be reduced, the lubricating oil, which is indispensable for rotary motors, can be significantly reduced. The amount of refrigerant to be charged into the tank can be reduced, contributing to the preservation of the global environment. In addition, since the capacity of the linear compressor is controlled by the drive frequency, the linear compressor can be operated at the maximum capacity without any structural restrictions, similarly to the compressor using a rotary motor as a drive source. A design that maximizes efficiency at the rated capacity can be performed. As a result, the size and efficiency of the water heater using the linear compressor can be reduced.
[0283]
The present invention (claimThirteenAccording to the mobile phone according to (1), the mobile phone includes a linear vibration motor that generates vibration, and a motor drive control device that drives and controls the linear vibration motor. The motor drive control device includes a movable element, and the movable element is spring-supported so that a spring vibration system including the movable element is formed.8Wherein the vibration can be transmitted to the outside with two degrees of freedom, that is, the frequency and the magnitude of the amplitude (vibration). Compared to a case where vibration is generated using a rotary motor, a variety of vibration variations can be obtained. Further, since the output of the linear vibration motor is controlled by adjusting the driving frequency, the linear vibration motor can be operated at the maximum capacity without any structural restriction, and can generate stronger vibration.

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a motor drive device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a motor drive device according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a motor driving device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 3A is a block diagram of the motor driving device, and FIGS. It is a figure showing an example of operation of a device.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a motor driving device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 4A is a block diagram of the motor driving device, and FIG. 4B is an example of the operation of the motor driving device. FIG.
FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a motor driving device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 5A is a block diagram of the motor driving device, and FIGS. It is a figure showing an example of operation of a device.
FIG. 6 is a diagram for explaining the driving principle of the motor driving device according to the fifth embodiment, and shows an equivalent circuit (FIG. (A)) of a linear vibration motor driven by the motor driving device, and modeling of the same. The obtained mechanical characteristics (FIG. (B)) are shown.
FIGS. 7A to 7D are diagrams for explaining the driving principle of the motor driving device according to the fifth embodiment. FIGS. 7A to 7D are diagrams illustrating the components of the equivalent circuit when the driving frequency is different. The vector shows the phase relationship between the terminal voltage, the drive voltage, and the drive current.
8A and 8B are diagrams illustrating a motor driving device according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 8A is a block diagram of the motor driving device, and FIGS. It is a figure showing an example of operation of a device.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a motor driving device 207 according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an air conditioner 208 according to Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a refrigerator 209 according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a cryogenic refrigerator 210 according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a water heater 211 according to Embodiment 11 of the present invention.
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a mobile phone 212 according to a twelfth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,1a Motor driver
2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e Drive frequency determination unit
3 Command output decision unit (target output decision unit)
4 Output detector
5 Position detector
6 Resonance frequency determination unit
7 Drive voltage determination unit
8 Drive voltage detector
40, 50a, 60a, 70a, 80a Linear compressor
41a Cylinder section
41b Motor part
42 piston
43,92 Support spring
44 Magnet
45 electromagnet
46,95,100 Linear vibration motor
50b, 60b, 70b, 80b, 90b Motor drive control unit
51 Indoor heat exchanger
51b, 52b, 62b, 72b, 82b, 85a Temperature sensor
52 outdoor heat exchanger
53, 63, 73, 83 diaphragm device
54 Four-way valve
55 indoor unit
56 outdoor unit
61 Condenser
62 Refrigerator evaporator
71 Heatsink
72 regenerator
81a Refrigeration cycle device
81b Hot water storage tank
82 air heat exchanger
85 Water heat exchanger
87 pump
88 Hot water storage tank
90a vibrator
91 cases
93 Weight member
93a magnet
94 Stator
94a coil
100 linear vibration motor
101, 102, 103, 104, 105, 106, 207 Motor drive device
208 air conditioner
209 refrigerator
210 Cryogenic refrigerator
211 water heater
212 mobile phone
α Thrust constant of linear vibration motor
Dposi position detection signal
Dresso resonance frequency signal
Ddv voltage detection signal
Dop output detection signal
Hg high pressure gas
Id drive current
Id (t) Instantaneous value of drive current
Ifr drive frequency signal
Equivalent inductance of L winding
Lg Low pressure gas
Omp motor output
Oop output command signal
Odv voltage amplitude signal
Prm Position of mover
R winding equivalent resistance
Vd drive voltage
Vd (t) Instantaneous value of drive voltage
v (t) Instantaneous value of the speed of the mover

Claims (13)

往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、
上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、
上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、
上記可動子の位置を検出する位置検出部とを備え、
上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、
上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数を、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記可動子のストロークを制御する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
A motor drive device for driving a linear vibration motor having a mover provided to be able to reciprocate and a spring member supporting the mover,
A motor driver that supplies an AC voltage as a drive voltage to the linear vibration motor ;
A drive frequency determining unit that determines a drive frequency of the linear vibration motor,
A position detection unit that detects the position of the mover,
When the detected position of the movable element does not exceed a predetermined reference position, the drive frequency determining unit sets the drive frequency to a resonance frequency at which a spring vibration system including the movable element is in a resonance state. Determined, if the detected position of the mover exceeds the reference position, the drive frequency is determined to a frequency higher than the resonance frequency,
The motor driver adjusts the frequency of the AC voltage supplied to the linear vibration motor to match the drive frequency determined by the drive frequency determination unit, and controls the stroke of the mover.
A motor drive device characterized by the above-mentioned.
請求項1記載のモータ駆動装置において、
上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合、上記駆動周波数を、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超えない周波数に変更する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to claim 1,
When the detected position of the mover exceeds the reference position, the drive frequency determination unit changes the drive frequency to a frequency at which the position of the detected mover does not exceed the reference position.
A motor drive device characterized by the above-mentioned.
請求項記載のモータ駆動装置において、
上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、
上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、
上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、
上記モータドライバは、
上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to claim 1 ,
A target output determining unit that determines a target output that is a motor output required for the linear vibration motor,
An output detection unit that detects a motor output of the linear vibration motor,
A drive voltage determining unit that determines a target voltage value of a drive voltage of the linear vibration motor, so that a difference between the detected motor output and the determined target output becomes zero,
The motor driver is
The frequency and voltage value of the AC voltage supplied to the linear vibration motor, the voltage value of the AC voltage becomes the target voltage value determined by the drive voltage determination unit, and the frequency of the AC voltage, the drive frequency determination Adjust to match the drive frequency determined by the section,
A motor drive device characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし3のいずれかに記載のモータ駆動装置において、
上記基準位置は、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to any one of claims 1 to 3 ,
The reference position is determined based on an elastic limit value of a spring member supporting the mover,
A motor drive device characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし3のいずれかに記載のモータ駆動装置において、
上記基準位置は、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する位置に基づいて定められている、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to any one of claims 1 to 3,
The reference position is determined based on a position at which the mover collides with a component of the linear vibration motor, or a component of a device incorporating the linear vibration motor.
A motor drive device characterized by the above-mentioned.
往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、
上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、
上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、
上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、
上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、
上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、
上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が、予め定められた基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を 、上記共振周波数より高い周波数に決定し、
上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
A motor drive device for driving a linear vibration motor having a mover provided to be able to reciprocate and a spring member supporting the mover,
A motor driver that supplies an AC voltage as a drive voltage to the linear vibration motor;
A drive frequency determining unit that determines a drive frequency of the linear vibration motor,
A target output determining unit that determines a target output that is a motor output required for the linear vibration motor,
An output detection unit that detects a motor output of the linear vibration motor,
A drive voltage determining unit that determines a target voltage value of a drive voltage of the linear vibration motor, so that a difference between the detected motor output and the determined target output becomes zero,
When the determined target voltage value does not exceed a predetermined reference value, the drive frequency determination unit determines the drive frequency to be a resonance frequency at which a spring vibration system including the mover is in a resonance state. When the determined target voltage value exceeds the reference value, the drive frequency is determined to be higher than the resonance frequency,
The motor driver sets the frequency and the voltage value of the AC voltage supplied to the linear vibration motor to the target voltage value determined by the drive voltage determination unit, and the frequency of the AC voltage is changed. Adjusting the drive frequency determined by the drive frequency determination unit to match the drive frequency to control the motor output and the stroke of the mover,
A motor drive device characterized by the above-mentioned.
請求項記載のモータ駆動装置において、
上記基準値は、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められており、
上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超えない周波数に変更する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to claim 6 ,
The reference value is determined based on a voltage value of a DC power supply supplied to the motor driver,
When the determined target voltage value exceeds the reference value, the drive frequency determination unit changes the drive frequency to a frequency at which the determined target voltage value does not exceed the reference value.
A motor drive device characterized by the above-mentioned.
往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、
上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、
上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、
上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、
上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、
上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部と、
上記リニア振動モータの駆動電圧の実際の電圧値を検出する駆動電圧検出部とを備え、
上記駆動周波数決定部は、上記検出された実際の電圧値が、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められている基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された実際の電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、
上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
A motor drive device for driving a linear vibration motor having a mover provided to be able to reciprocate and a spring member supporting the mover,
A motor driver that supplies an AC voltage as a drive voltage to the linear vibration motor;
A drive frequency determining unit that determines a drive frequency of the linear vibration motor,
A target output determining unit that determines a target output that is a motor output required for the linear vibration motor,
An output detection unit that detects a motor output of the linear vibration motor,
A drive voltage determination unit that determines a target voltage value of a drive voltage of the linear vibration motor, such that a difference between the detected motor output and the determined target output becomes zero,
A drive voltage detection unit that detects an actual voltage value of the drive voltage of the linear vibration motor,
The drive frequency determination unit, when the detected actual voltage value does not exceed a reference value determined based on the voltage value of the DC power supply supplied to the motor driver, the drive frequency, the Determine the resonance frequency at which the spring vibration system including the mover is in a resonance state, and when the detected actual voltage value exceeds the reference value, determine the drive frequency to a frequency higher than the resonance frequency,
The motor driver sets the frequency and the voltage value of the AC voltage supplied to the linear vibration motor to the target voltage value determined by the drive voltage determination unit, and the frequency of the AC voltage is changed. Adjusting to match the drive frequency determined by the drive frequency determination unit, to control the motor output and the stroke of the mover,
A motor drive device characterized by the above-mentioned.
シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた空気調和機であって、
固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、
該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
該モータ駆動装置は、請求項1から8のいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする空気調和機
An air conditioner having a cylinder and a piston, comprising a compressor that compresses a fluid in the cylinder by reciprocating motion of the piston,
A linear vibration motor having a stator and a mover, spring-supporting the mover to form a spring vibration system including the mover, and reciprocating the piston;
A motor driving device for driving the linear vibration motor,
The motor drive device is the motor drive device according to any one of claims 1 to 8,
An air conditioner characterized by that:
シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた冷蔵庫であって、
固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、
該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
該モータ駆動装置は、請求項1から8のいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする冷蔵庫
A refrigerator having a cylinder and a piston, comprising a compressor that compresses a fluid in the cylinder by reciprocating motion of the piston,
A linear vibration motor having a stator and a mover, spring-supporting the mover to form a spring vibration system including the mover, and reciprocating the piston;
A motor driving device for driving the linear vibration motor,
The motor drive device is the motor drive device according to any one of claims 1 to 8,
A refrigerator characterized by that:
シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた極低温冷凍機であって、
固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、
該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
該モータ駆動装置は、請求項1から8のいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする極低温冷凍機
A cryogenic refrigerator having a cylinder and a piston, comprising a compressor that compresses a fluid in the cylinder by reciprocating motion of the piston,
A linear vibration motor having a stator and a mover, spring-supporting the mover to form a spring vibration system including the mover, and reciprocating the piston;
A motor driving device for driving the linear vibration motor,
The motor drive device is the motor drive device according to any one of claims 1 to 8,
A cryogenic refrigerator comprising:
シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた給湯器であって、
固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、
該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
該モータ駆動装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする給湯器
A water heater having a cylinder and a piston, comprising a compressor that compresses fluid in the cylinder by reciprocating motion of the piston,
A linear vibration motor having a stator and a mover, spring-supporting the mover so that a spring vibration system including the mover is formed, and reciprocating the piston;
A motor driving device for driving the linear vibration motor,
The motor drive device is the motor drive device according to any one of claims 1 to 8 ,
A water heater characterized in that:
振動を発生するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備えた携帯電話であって、
上記リニア振動モータは、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持したものであり、
上記モータ駆動装置は、請求項1からのいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする携帯電話
A mobile phone including a linear vibration motor that generates vibration, and a motor driving device that drives the linear vibration motor,
The linear vibration motor has a stator and a movable element, and the movable element is spring-supported so that a spring vibration system including the movable element is formed.
The motor drive device is the motor drive device according to any one of claims 1 to 8 ,
A mobile phone characterized by the above-mentioned.
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