DE602004000234T2

DE602004000234T2 - Motorantriebsvorrichtung für einen linear vibrierenden Motor

Info

Publication number: DE602004000234T2
Application number: DE602004000234T
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Nishinomiya-shi Ueda; Hideki Katano-shi Nakata; Makoto Kusatsu-shi Yoshida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: ATE313164T1; KR20040089586A; EP1469580A1; DE602004000234D1; CN100568684C; ES2255013T3; KR100626899B1; US7151348B1; CN1551467A; EP1469580B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Motorantriebsvorrichtungen und insbesondere auf Motorantriebsvorrichtungen für den Antrieb eines linearen Vibrationsmotor mit einem Läufer und einem Federelement, das den Läufer hält.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zu herkömmlichen Geräten, in denen lineare Vibrationsmotoren verwendet werden, gehören Vibrationserzeuger, die durch mechanische Vibrationen ankommende Gespräche melden, wie Handys, Verdichter, die ein Gas oder eine Flüssigkeit komprimieren und im Kreise führen, sowie elektrische Rasierapparate mit oszillierendem Scherkopf. In dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff „Handys" auf tragbare Telephone wie Mobil- und Funktelephone. In den Verdichtern und oszillierenden Rasierapparaten werden die linearen Vibrationsmotoren als deren Antriebsquellen verwendet.
Ein typischer linearer Vibrationsmotor hat den Aufbau eines Einphasen-Synchronmotors, d.h. er besitzt einen Läufer mit einem Dauermagneten und einen Stator, der durch Aufwickeln einer Spule auf einen Eisenkern erhalten wird, und der Läufer bewegt sich hin und her, wenn eine Wechselspannung an die Spule angelegt wird. Ein linearer Vibrationsmotor, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert wird, ist zum Beispiel aus dem US-Patent Nr. 4 353 220 bekannt.
Bei der Erzeugung von Vibrationen durch die Hin- und Herbewegung des Läufers ist eine starke elektromagnetische Kraft erforderlich. Die zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors erforderliche Energie kann aber durch Ausbildung eines Federvibrationssystems niedergehalten werden, das den Läufer und ein den Läufer haltendes Federelement einschliesst. Bei einem linearen Vibrationsmotor, bei dem der Läufer durch ein Federelement gehalten wird, wird nämlich das den Läufer einschliessende Federvibrationssystem bei seiner Eigenfrequenz (Resonanzfrequenz) vibriert, wodurch der lineare Vibrationsmotor mit einer verhältnismässig niedrigen Energie angetrieben werden kann.
Beim linearen Vibrationsmotor kann aber ein Problem wie zum Beispiel ein Auftreffen des Läufers auf das Motorgehäuse oder ein Bruch des Federelements auftreten, wenn die Hublänge des Läufers grösser als ein vorbestimmter, erlaubter Wert wird. Daher muss die Position des Läufers erkannt und gesteuert werden.
In der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei. 11-324911 wird eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb eines linearen Vibrationsmotors offenbart, die einen Detektor wie zum Beispiel einen Positionsfühler zur Erkennung der Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors einschliesst und die Ausgangsleistung des linearen Vibrationsmotors verringert, wenn die Hublänge des Läufers grösser als ein vorbestimmter, erlaubter Wert wird, d.h. sie verringert die Amplitude der Spannung oder des Stromes, die an den linearen Vibrationsmotor angelegt werden, und verhindert dadurch, dass der lineare Vibrationsmotor wegen eines Zusammenstosses zwischen dem Läufer und dem Motorgehäuse oder einer Dehnung des Federelements über einen kritischen Wert hinaus zerstört wird.
In dem oben erwähnten Positionsdetektor wird ein Fühler verwendet, der den Grad der Verschiebung des Läufers (den Betrag der Läuferverschiebung) bezüglich einer Läufer- Bezugsposition wie einer neutralen Position des Läufers erkennen kann, ohne den Läufer des linearen Vibrationsmotors zu berühren. Zum Beispiel kann ein Verschiebungsmesser mit einem Wirbelstromsystem, ein Verschiebungsmesser mit einem differentiellen Transformator oder dergleichen verwendet werden.
Wenn ein solcher Fühler verwendet wird, steigen aber nicht nur die Herstellungskosten des linearen Vibrationsmotors, sondern es ist auch Raum zum Anbringen des Fühlers erforderlich, was zu einem Anstieg der Grösse des Gehäuses des linearen Vibrationsmotors führt. Wenn man Verdichter als eine Anwendung des linearen Vibrationsmotors betrachtet, wird möglicherweise ein solcher Fühler bei seiner Verwendung einem Gas hoher Temperatur und hohen Drucks ausgesetzt. Daher tritt ein Problem der Zuverlässigkeit des Fühlers selbst auf, in anderen Worten ist ein Fühler erforderlich, der in Atmosphären hoher Temperatur und hohen Drucks zuverlässig arbeiten kann.
So wird als ein Verfahren zur Erkennung der Position des Kolbens 72 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem man direkt den Antriebsstrom und die Antriebsspannung des Linearmotors misst, die an den linearen Vibrationsmotor geliefert werden, und die Position des Läufers auf der Basis der gemessenen Werte ableitet, ohne einen im linearen Vibrationsmotor untergebrachten Positionsfühler zu verwenden (man siehe die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei. 8-508558).
Hierunter wird eine Beschreibung des Verfahrens zur Erfassung der Läuferposition gegeben, das für einen linearen Vibrationsmotor verwendet und in der oben erwähnten Anmeldung beschrieben wird. Der in dieser Anmeldung beschriebene lineare Vibrationsmotor wird für einen Linearverdichter verwendet. Daher beschreibt diese Anmeldung einen Fall, wo ein Läufer, der sich innerhalb eines Zylinders hin- und herbewegt, um Gas in dem Zylinder zu komprimieren, der den Linearverdichter darstellt, daran gehindert wird, auf den Zylinderkopf aufzutreffen.
11 ist ein Diagramm, das ein Ersatzschaltbild eines linearen Vibrationsmotors für den Antrieb eines Läufers veranschaulicht.
In 11 deutet L die Ersatzinduktivität [H] einer Spule als Komponente des linearen Vibrationsmotors, R den Ersatzwiderstand (Ω) der Spule, V die am linearen Vibrationsmotor anliegende momentane Spannung [V] und I den am linearen Vibrationsmotor anliegenden Strom [A] an. Weiter zeigt α × v eine induzierte elektromotorische Spannung (V) an, die erzeugt wird, wenn der Linearmotor angetrieben wird, wobei α der Schubkoeffizient [N/A] des linearen Vibrationsmotors und v die momentane Geschwindigkeit [m/s] des linearen Vibrationsmotors ist.
Hier zeigt der Schubkoeffizient α des linearen Vibrationsmotors die Kraft [N] an, die erzeugt wird, wenn die Einheit des Stromes [A] durch den linearen Vibrationsmotor fliesst. Während die Einheit des Schubkoeffizienten α als [N/A] ausgedrückt wird, ist diese Einheit gleichwertig mit [Wb/m] oder [V·s/m].
Das in 11 gezeigte Ersatzschaltbild ist aus dem Kirchhoffschen Gesetz abgeleitet, und die momentane Geschwindigkeit v [m/s] des linearen Vibrationsmotors wird aus dem Ersatzschaltbild gewonnen.
In dem Zustand, in dem eine Antriebsspannung an den linearen Vibrationsmotor angelegt ist, wird nämlich die an den linearen Vibrationsmotor angelegte Spannung [V] kompensiert durch die Summe eines Spannungsabfalls (I × R) [V] über den Ersatzwiderstand der Spule des linearen Vibrationsmotors, eines Spannungsabfalls (L·dI/dt) [V] über die Ersatzinduktivität der Spule und der induzierten elektromotorischen Spannung (α × v) [V], die erzeugt wird, wenn der lineare Vibrationsmotor angetrieben wird, und dann wird die folgende Gleichung abgeleitet:
Die in Gleichung (1) verwendeten Koeffizienten α [N/A], R [Ω] und L [H] sind nur dem Motor zugehörige Konstanten mit bekannten Werten. Dementsprechend kann die momentane Geschwindigkeit ν [m/s] aus diesen Konstanten sowie der angelegten Spannung V [V] und dem angelegten Strom I [A], die gemessen werden, mit Gleichung (1) ermittelt werden.
Weiter wird die Läuferverschiebung (der Abstand zwischen dem Läufer und einer undefinierten Bezugsposition), x [m], durch zeitliche Integration der momentanen Geschwindigkeit v [m/s] erhalten, wie durch die folgende Gleichung (2) gezeigt. In Gleichung (2) ist die Konstante Const die Läuferverschiebung zu Beginn der Integration. x = ∫vdt + Const. Gleichung (2)
Wie oben beschrieben, werden im Verfahren zur Erfassung der Läuferposition, das in der obigen Anmeldung vorgeschlagen wird, der gemessene Wert V der angelegten Spannung und der gemessene Wert I des angelegten Stromes, die mit dem linearen Vibrationsmotor verbunden sind, einer arithmetischen Verarbeitung einschliesslich einer Differenzierung nach Gleichung (1) unterworfen, um die momentane Geschwindigkeit v des Läufers zu erhalten, und weiter wird die momentane Geschwindigkeit v einer arithmetischen Verarbeitung einschliesslich einer Integration nach Gleichung (2) unterworfen, wodurch die Läuferverschiebung x erhalten werden kann.
Jedoch ist die durch die arithmetische Verarbeitung nach Gleichungen (1) und (2) erhaltene Läuferverschiebung x eine Verschiebung bezüglich einer bestimmten Position auf der Läuferachse, und es ist nicht möglich, aus der Verschiebung x direkt den Abstand zwischen dem Zylinderkopf, auf den der Läufer auftreffen kann, und dem oberen Totpunkt des Läufers zu erhalten.
Konkreter ist, wenn der Verdichter, in dem der lineare Vibrationsmotor verwendet wird, sich im belasteten Zustand befindet, die Mittelposition des Läufers (die Mittelposition der Läuferamplitude) bei der Hin- und Herbewegung des Läufers gegenüber der neutralen Position des Läufers (d.h. der Mittelposition der Läuferamplitude, wenn der Druck im Kompressionsraum gleich dem Gegendruck ist) wegen des Gasdrucks des Kühlmediums versetzt, und der Läufer bewegt sich um die versetzte Mittelposition der Läuferamplitude hin und her. In anderen Worten enthält die durch Gleichung (2) erhaltene Läuferverschiebung x eine Durchschnittskomponente.
Ein heutiger Analog- oder Digitalintegrator führt aber keine ideale Integrationsverarbeitung für die Ausgabe eines vollkommenen Antwortsignals bezüglich einer Konstanten oder bezüglich einer Gleichstromaufnahme aus, sondern ist bezüglich seines Ansprechens auf eine Gleichstromaufnahme beschränkt. Ein heutiger Integrator kann daher die Läuferverschiebung x keiner Integrationsverarbeitung unterwerfen, die seine durchschnittliche Komponente widerspiegelt. Der Grund, warum das Ansprechen eines heutigen Integrators auf Gleichstrom eingeschränkt ist, besteht darin, dass das Ausgangssignal des Integrators an einer Sättigung durch unvermeidbare Gleichstromkomponenten im Eingangssignal gehindert werden sollte.
Im Ergebnis ist die Läuferverschiebung x [m], die durch eine Integrationsverarbeitung nach Gleichung (2) mit einem heutigen Integrator gewonnen wird, keine Verschiebung, aus der der tatsächliche Abstand zwischen dem Läufer und dem Gehäuse direkt gewonnen werden kann, sondern eine Verschiebung, die einfach die Läuferposition bezüglich eines bestimmten Punktes auf der Läuferachse anzeigt.
Daher wird die Läuferverschiebung x [m], die aus Gleichung (2) erhalten wird, in eine Läuferverschiebung x' umgewandelt, die die Läuferposition bezüglich der Mittelposition der Läuferamplitude anzeigt. Mit der umgewandelten Läuferverschiebung x' wird weiter eine arithmetische Verarbeitung zur Gewinnung einer Läuferverschiebung xav'' bezüglich des Zylinderkopfes ausgeführt, die die Mittelposition der Läuferamplitude anzeigt.
Hierunter werden diese arithmetischen Verarbeitungen in grösseren Einzelheiten beschrieben.
12 ist ein Diagramm, das schematisch die Läuferposition im Gehäuse des linearen Vibrationsmotors (in diesem Falle im Zylinder) veranschaulicht.
In dieser Figur bezeichnet Me einen Läufer, Mc eine Innenwand (innere Oberfläche des Zylinders) des Gehäuses des linearen Vibrationsmotors, das den Läufer enthält.
Zu Anfang werden kurz die drei in 12 gezeigten Koordinatensysteme beschrieben, nämlich ein erstes Koordinatensystem X, ein zweites Koordinatensystem X' und ein drittes Koordinatensystem X''.
Das erste Koordinatensystem X ist ein Koordinatensystem, das die Läuferverschiebung x ausdrückt und als Ursprung (x = 0) einen bestimmten Punkt Paru auf der Läuferachse hat. Dementsprechend zeigt der Absolutwert der Verschiebung x den Abstand zwischen dem Punkt Paru und der Position P des vorderen Endes des Läufers an.
Das zweite Koordinatensystem X' ist ein Koordinatensystem, das die Läuferverschiebung x' ausdrückt und als Ursprung (x' = 0) die Mittelposition Pav der Läuferamplitude hat. Dementsprechend zeigt der Absolutwert der Verschiebung x' den Abstand zwischen der Mittelposition Pav der Amplitude und der Position P des vorderen Endes des Läufers an.
Das dritte Koordinatensystem X'' ist ein Koordinatensystem, das die Läuferverschiebung x'' ausdrückt und als Ursprung (x'' = 0) die Position Psh des Zylinderkopfes auf der Läuferachse hat. Dementsprechend zeigt der Absolutwert der Verschiebung x'' den Abstand zwischen der Position Psh des Zylinderkopfes und der Position P des vorderen Endes des Läufers an.
Als Nächstes wird eine arithmetische Operation zur Gewinnung der Läuferverschiebung x'' beschrieben.
Eine Läuferposition (Position des Läufers am oberen Totpunkt) Ptd, in der der Läufer dem Zylinderkopf am nächsten ist, wird im ersten Koordinatensystem X als Verschiebung xtd angezeigt, und eine Läuferposition (Position des Läufers am unteren Totpunkt), in der der Läufer am weitesten vom Zylinderkopf entfernt ist, wird im ersten Koordinatensystem X durch eine Verschiebung xbd angedeutet. Dann wird der Läuferhub Lps [m] aus der Differenz zwischen der Verschiebung xtd, die der Position Ptd des Läufers am oberen Totpunkt im ersten Koordinatensystem X entspricht, und der Verschiebung xbd, die der Position Pbd des Läufers am unteren Totpunkt im ersten Koordinatensystem X entspricht, erhalten.
Weiter ist die Mittelposition, Pav, der Läuferamplitude in dem Zustand, in dem sich der Läufer hin- und herbewegt, eine Position, die von der Verschiebung xtd der Läuferposition Ptd (Position des Läufers im oberen Totpunkt), in der der Läufer dem Zylinderkopf am nächsten ist, vom Zylinderkopf um eine Länge (Lps/2) beabstandet ist, die gleich der Hälfte des Läuferhubs Lps [m] ist. Dementsprechend wird die Mittelposition Pav der Läuferamplitude im ersten Koordinatensystem X durch eine Verschiebung xav (= (xbd – xtd)/2) ausgedrückt.
Wenn die Konstante Const in Gleichung (2) null ist, wird weiter eine neue Funktion abgeleitet, die mit der Mittelposition Pav der Läuferamplitude als Bezugspunkt (Ursprung) die Position P des vorderen Läuferendes durch die Läuferverschiebung x' [m] anzeigt, in anderen Worten die Position im zweiten Koordinatensystem X'.
Nachfolgend wird ein Verfahren beschrieben, um die Läuferverschiebung xav'' zu erhalten, die den Abstand zwischen der Position Psh des Zylinderkopfes und der Mittelposition Pav der Läuferamplitude mit der Position Psh des Zylinderkopfes als Ursprung im dritten Koordinatensystem X'' anzeigt.
In dem Zustand, in dem der Linearverdichter ein gasförmiges Kühlmedium ansaugt (Ansaugzustand), d.h. in dem Zustand, in dem das Eintrittsventil offen ist, ist sowohl der Druck im Kompressionsraum als auch der Druck auf der Rückseite des Läufers gleich dem Einlassdruck des Kühlmediums. Dies deshalb, weil der Linearverdichter so gebaut ist, dass der Differentialdruck null wird, wenn das Eintrittsventil offen ist. In diesem Zustand kann die Kraft des Druckes des Kühlmediums, die auf den Läufer wirkt, unbeachtet bleiben. In diesem Zustand sind die einzigen auf den Läufer wirkenden Kräfte die abstossende Kraft der Feder, die durch Biegen der Haltefeder erzeugt wird, und die elektromagnetische Kraft, die durch Anlegen eines Stromes an den linearen Vibrationsmotor erzeugt wird. Nach dem Newtonschen Bewegungsgesetz ist die Summe dieser Kräfte gleich dem Produkt aus Gesamtmasse des beweglichen Gliedes, das sich bewegt, und seiner Beschleunigung.
Dementsprechend gilt in diesem Zustand die folgende Gleichung (3) als eine Bewegungsgleichung für das bewegliche Glied: m × a = a × I – k(x' + xav'' – xini'') Gleichung (3)
In Gleichung (3) ist m die Gesamtmasse [kg] des beweglichen Gliedes, das sich hin- und herbewegt, a ist die momentane Beschleunigung [m/s/s] des beweglichen Gliedes und k ist die Federkonstante [N/m] der Haltefeder, die in den linearen Vibrationsmotor eingebaut ist. Weiter ist xav'' die oben erwähnte Verschiebung im dritten Koordinatensystem X'', die die Mittelposition der Läuferamplitude anzeigt, während der Absolutwert dieser Verschiebung xav'' den Abstand zwischen der Position Psh des Zylinderkopfes und der Mittelposition Pav der Läuferamplitude ausdrückt. Weiter ist xini'' die Verschiebung im dritten Koordinatensystem X'', die die neutrale Position Pini des Läufers anzeigt, während der Absolutwert dieser Verschiebung xini'' den Abstand [m] zwischen der neutralen Position Pini des Läufers (der Position des Läufers in dem Zustand, in dem die Haltefeder nicht verformt ist) und der Position Psh des Zylinderkopfes ausdrückt.
Hier wird die momentane Beschleunigung a [m/s/s] durch Differenzierung der durch Gleichung (1) gegebenen momentanen Geschwindigkeit v [m/s] erhalten, wie in der folgenden Gleichung (4) gezeigt:
Weiter wird die Verschiebung x' [m] im zweiten Koordinatensystem X', die den Abstand zwischen der Mittelposition Pav der Läuferamplitude und der Position P des vorderen Läuferendes anzeigt, erhalten, indem die Konstante Const in Gleichung (2) null gesetzt wird.
Des Weiteren sind die Gesamtmasse m [kg] des beweglichen Gliedes, die Federkonstante k [N/m] der Haltefeder und die Verschiebung xini'' im dritten Koordinatensystem X'', die den Abstand zwischen der Position Psh des Zylinderkopfes und der neutralen Position Pini des Läufers anzeigt, bekannte Werte, und der Antriebsstrom I kann ein gemessener Wert sein.
Dementsprechend kann die Verschiebung xav'' im dritten Koordinatensystem X'', die den Abstand zwischen der Position Psh des Zylinderkopfes und der Mittelposition Pav der Läuferamplitude anzeigt, mit Gleichung (3) berechnet werden.
Weiter kann die Verschiebung xtd'' [m] im dritten Koordinatensystem X'', die die Position Ptd des oberen Totpunkts des Läufers anzeigt (die Position, in der der Läufer dem Zylinderkopf am nächsten ist), als eine Verschiebung der Position in Richtung auf den Zylinderkopf erhalten werden, die von der mit Gleichung (3) im dritten Koordinatensystem X'' erhaltenen Verschiebung xav'' (dem Abstand von der Position Psh des Zylinderkopfes und der Mittelposition Pav der Läuferamplitude) um eine Strecke, die gleich dem halben bereits erhaltenen Läuferhub Lps [m] (= Lps/2) ist, beabstandet ist.
Auf diese Weise werden die Läuferhublänge Lps [m] sowie die Verschiebung xtd'' im dritten Koordinatensystem X'', die die Position Ptd des oberen Totpunkt des Läufers als einen Abstand von der Position Psh des Zylinderkopfes anzeigt, aus dem Strom I und der Spannung V berechnet, die am linearen Vibrationsmotor anliegen.
Als ein Beispiel des Verfahrens zur Erfassung der Läuferposition ohne Verwendung eines Positionsfühlers schlagen die Erfinder weiter ein Verfahren vor, bei dem ein Masse/Feder-Verhältnis m/k ohne Heranziehen der Federkonstanten k verwendet wird (als Beispiel wird auf die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-354864 Bezug genommen).
Im oben erwähnten Verfahren, die Läuferposition aus der arithmetischen Positionsoperation abzuleiten, das auf den am linearen Vibrationsmotor gemessenen Werten des Antriebsstromes und der Antriebsspannung beruht, kann das Ergebnis der arithmetischen Operation einen Fehler einschliessen, der durch die Streuung der Werte in der Federkonstanten k oder des Masse/Feder-Verhältnisses m/k verursacht wird, die in der arithmetischen Operation verwendet werden, durch ihre zeitliche Veränderung, durch Wärme verursachte Veränderungen usw.
Konkreter kann die berechnete absolute Position des Läufers um mehr als 10% variieren, wenn die Federkonstante k oder das Masse/Feder-Verhältnis m/k um 10% variiert. Um in einem solchen Falle auf der Basis der Position des Läufers, die durch die arithmetische Operation unter Verwendung der oben erwähnten Gleichungen berechnet wurde, das Auftreffen des Läufers auf den Zylinderkopf zu vermeiden, sollte ein Streubereich von 10% oder mehr für den Spielraum zwischen dem Läufer und dem Zylinderkopf vorgegeben werden. Daher kann der Hub des Läufers nicht bis zu einer Position vergrössert werden, in der sich der Läufer der kritischen Position für ein Auftreffen des Läufers nähert (d.h. einer Position, in der der Läufer den Zylinderkopf berührt), die durch die arithmetische Operation berechnet worden ist.
Wenn sich der Läufer in einer solchen Weise hin- und herbewegt, dass die Dehnung und Verkürzung der Haltefeder nicht den Bereich der Dehnung und Verkürzung übersteigt, der für die Haltefeder geschätzt wurde (der geschätzte Dehnungs- und Verkürzungsbereich), dann wird eine solche Hin- und Herbewegung des Läufers weiter keine grossen zeitlichen Veränderungen hervorrufen. Wenn sich der Läufer aber in einer solchen Weise hin- und herbewegt, dass die Dehnung und Verkürzung der Haltefeder wie im Falle einer Funktionsstörung des linearen Vibrationsmotors den geschätzten Dehnungs- und Verkürzungsbereich übersteigt, dann kann die Federkonstante k oder das Masse/Feder-Verhältnis m/k stark variieren.
In solchen Fällen muss der lineare Vibrationsmotor zusammen mit der Motorantriebsvorrichtung ersetzt werden, was zu einer schlechteren Zuverlässigkeit des linearen Vibrationsmotors als einer Antriebsvorrichtung führt.
Es ist auch möglich, die Haltefeder grösser zu machen, um zu verhindern, dass die Dehnung und Verkürzung der Haltefeder selbst im Falle einer Funktionsstörung des linearen Vibrationsmotors den geschätzten Bereich übersteigen. Dadurch werden aber nicht nur die Aussenabmessungen, sondern auch die Herstellungskosten des linearen Vibrationsmotors erhöht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine Motorantriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Positionsberechnung zur Gewinnung der Position des Läufers mit hoher Genauigkeit auf der Grundlage der Federkonstanten oder des Masse/Feder-Verhältnisses ausführen kann, die aus der Eigenfrequenz des Läufers des linearen Vibrationsmotors berechnet werden.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden eingehenden Beschreibung hervorgehen. Die eingehende Beschreibung und die beschriebenen konkreten Ausführungsformen werden nur zur Veranschaulichung geliefert, da verschiedene Zusätze und Abwandlungen im Geiste und Rahmen der Erfindung für den Fachmann aus der eingehenden Beschreibung offensichtlich sein werden.
Einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein linearer Vibrationsmotor zur Verfügung gestellt, der eine Motorantriebsvorrichtung für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors umfasst, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält, enthaltend: eine Läufervibrations-Erzwingungseinheit, um den Läufer in Eigenvibration zu versetzen, eine Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit, um auf der Basis des freien Vibrationszustands des Läufers einen Eigenvibrationsparameter zu gewinnen, der die Eigenvibration des Läufers angibt; eine Federkonstanten-Bestimmungseinheit, um unter Verwendung des gewonnenen Eigenvibrationsparameters die Federkonstante des Federelements zu bestimmen; und eine Läuferpositions-Berechnungseinheit, um unter Verwendung der Federkonstanten, die durch die Federkonstanten-Bestimmungseinheit bestimmt worden ist, die Position des Läufers zu berechnen. Daher kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Position des Läufers unter Verwendung einer genauen Federkonstanten mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden.
Dem herkömmlichen Verfahren zufolge, bei dem eine festgelegte Federkonstante in der Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition während des Betriebes des linearen Vibrationsmotors verwendet wird, wird nämlich wegen einer Variation der Federkonstanten zwischen verschiedenen linearen Vibrationsmotoren die Genauigkeit der Läuferposition, die durch die Positionsberechnung gewonnen wird, niedrig, während der vorliegenden Erfindung zufolge die Federkonstante für die jeweiligen linearen Vibrationsmotoren berechnet wird, wodurch die Positionsberechnung ausgeführt werden kann, ohne durch eine Variation der Federkonstanten zwischen verschiedenen linearen Vibrationsmotoren beeinträchtigt zu werden. In anderen Worten ist es möglich, in der Positionsberechnung einen genauen Wert der Federkonstanten zu verwenden, der einem individuellen linearen Vibrationsmotor entspricht, wodurch die Genauigkeit der Positionsberechnung erhöht wird.
Ausserdem wird gemäss vorliegender Erfindung die Verarbeitung zur Berechnung der Federkonstanten nach Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors ausgeführt. Dementsprechend wird auch die folgende Wirkung relativ zu dem Fall erreicht, in dem die Berechnung der Federkonstanten bei Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors erfolgt.
In dem Verfahren zur Bestimmung der Federkonstanten, das in der Berechnung der Läuferposition bei Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors verwendet wird, sind nämlich zur Zeit des Zusammenbaus des Weiteren komplizierte Prozesse einer Korrektur der Federkonstanten erforderlich, und ferner würde der lineare Vibrationsmotor, für den die Federkonstante bestimmt worden ist, mit einer Antriebsvorrichtung kombiniert, die an die bestimmte Federkonstante angepasst worden ist. Wenn entweder der lineare Vibrationsmotor oder die Motorantriebsvorrichtung entzwei geht, sollten folglich beide ausgewechselt werden.
Hingegen sind gemäss der vorliegenden Erfindung die Prozesse einer Korrektur der Federkonstanten beim Zusammenbau nicht erforderlich, da die Verarbeitung für eine Berechnung der Federkonstanten nach dem Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors erfolgt. Da ausserdem die Federkonstante in dem Zustand bestimmt wird, in dem die Motorantriebsvorrichtung mit dem linearen Vibrationsmotor kombiniert worden ist, kann die Federkonstante, selbst wenn entweder der lineare Vibrationsmotor oder die Motorantriebsvorrichtung entzwei geht, nach Austausch des entzwei gegangenen Gliedes bestimmt werden, und nur das entzwei gegangene Glied muss ausgetauscht werden.
Einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge enthält in der Motorantriebsvorrichtung des ersten Aspekts die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit: eine Zeiterfassungseinheit, um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenfrequenz-Erfassungseinheit, um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenfrequenz als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Federkonstanten-Bestimmungseinheit berechnet die Federkonstante durch Multiplikation der erfassten Eigenfrequenz mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π), Quadrieren des Ergebnisses der Multiplikation und Multiplikation des quadrierten Wertes mit der Masse des Läufers. Daher ist es möglich, auf der Basis der Eigenfrequenz des Läufers des linearen Vibrationsmotors eine genaue Federkonstante zu gewinnen, die einem individuellen linearen Vibrationsmotor entspricht.
Einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge enthält in der Motorantriebsvorrichtung des ersten Aspekts die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit: eine Zeiterfassungseinheit, um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit, um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenkreisfrequenz als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Federkonstanten-Bestimmungseinheit berechnet die Federkonstante durch Quadrieren der erfassten Eigenkreisfrequenz und Multiplikation der quadrierten Eigenkreisfrequenz mit der Masse des Läufers. Daher ist es möglich, auf der Basis der Eigenkreisfrequenz des Läufers des linearen Vibrationsmotors eine genaue Federkonstante zu gewinnen, die einem individuellen linearen Vibrationsmotor entspricht.
Einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge enthält in der Motorantriebsvorrichtung des ersten Aspekts die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit: eine Zeiterfassungseinheit, um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit, um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenvibrationsperiode als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Federkonstanten-Bestimmungseinheit berechnet die Federkonstante durch Dividieren der erfassten Eigenvibrationsperiode durch das Zweifache des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser, Quadrieren des Ergebnisses der Division, Multiplikation des quadrierten Wertes mit der reziproken Masse des Läufers und Berechnung des reziproken Wertes des Ergebnisses der Multiplikation. Daher ist es möglich, auf der Basis der Eigenvibrationsperiode des Läufers des linearen Vibrationsmotors eine genaue Federkonstante zu gewinnen, die einem individuellen linearen Vibrationsmotor entspricht.
Einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Motorantriebsvorrichtung zum Antrieb eines linearen Vibrationsmotors zur Verfügung gestellt, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält, enthaltend: einen Motortreiber, um an den linearen Vibrationsmotor eine Antriebsspannung anzulegen; eine Stromerfassungseinheit, um den Strom zu erfassen, der vom Motortreiber an den linearen Vibrationsmotor geliefert wird; eine Spannungserfassungseinheit, um die Spannung zu erfassen, die vom Motortreiber an den linearen Vibrationsmotor angelegt wird; eine Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit, um aus dem erfassten Strom und der erfassten Spannung die Resonanzfrequenz des linearen Vibrationsmotors zu erfassen; eine Federkonstanten-Bestimmungseinheit, um die Federkonstante des Federelements zu bestimmen, indem die durch die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit erfasste Resonanzfrequenz mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und der quadrierten Wert mit der Masse des Läufers multipliziert wird; und eine Läuferpositions-Berechnungseinheit, um die Position des Läufers unter Verwendung der durch die Federkonstanten-Bestimmungseinheit bestimmten Federkonstanten zu berechnen. Daher kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung einer genauen Federkonstante mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden.
Da ausserdem gemäss vorliegender Erfindung die Verarbeitung zur Berechnung der Federkonstanten nach Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors erfolgen kann, sind die Prozesse einer Korrektur der Federkonstanten beim Zusammenbau nicht erforderlich, im Gegensatz zu dem Fall, in dem die Berechnung der Federkonstanten beim Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors erfolgt. Da ausserdem die Federkonstante in dem Zustand bestimmt wird, in dem die Motorantriebsvorrichtung mit dem linearen Vibrationsmotor kombiniert worden ist, kann die Federkonstante, selbst wenn entweder der lineare Vibrationsmotor oder die Motorantriebsvorrichtung entzwei geht, nach Austausch des entzwei gegangenen Gliedes bestimmt werden, und nur das entzwei gegangene Glied muss ausgetauscht werden.
Einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge erfasst in einer der Motorantriebsvorrichtungen vom ersten bis vierten Aspekt die Zeiterfassungseinheit die Zeit, zu der der frei vibrierende Läufer die vorgeschriebene Position relativ zur Bezugsposition der Vibration durchläuft, indem eine induzierte Spannung verwendet wird, die auf Grund der freien Vibration des Läufers an einer Spule des linearen Vibrationsmotors auftritt. Daher ist es möglich, die Eigenvibrationsperiode oder dergleichen des frei vibrierenden Läufers unter Verwendung eines Bauteils wie eines vorhandenen Spannungsdetektors zu berechnen, ohne einen speziellen Positionsfühler zu verwenden, wodurch die Anzahl von Bauteilen verringert werden kann, was zu einer Verringerung der Geräteabmessungen oder -kosten führt.
Einem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge legt in einer der Motorantriebsvorrichtungen vom ersten bis vierten Aspekt die Läufervibrations-Erzwingungseinheit mechanisch eine Kraft an den Läufer an, so dass der Läufer frei vibriert. Daher kann die Läufervibrations-Erzwingungseinheit durch einen einfachen Mechanismus realisiert werden.
Einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge schaltet in einer der Motorantriebsvorrichtungen vom ersten bis vierten Aspekt die Läufervibrations-Erzwingungseinheit den an den linearen Vibrationsmotor gelieferten Strom vorübergehend aus, so dass der Läufer frei vibriert. Daher kann die Läufervibrations-Erzwingungseinheit unter Verwendung eines vorhandenen Bauteils wie eines Motortreibers realisiert werden, ohne dass ein spezielles Bauteil verwendet wird, wodurch die Anzahl von Bauteilen verringert werden kann, was zu einer Verringerung der Geräteabmessungen oder -kosten führt. Des Weiteren ist das Verfahren, den Läufer gemäss der vorliegenden Erfindung frei vibrieren zu lassen, wirksam, wenn der lineare Vibrationsmotor verkapselt ist und keine Kraft mechanisch an einen in den Vibrationsmotor einbezogenen Läufer angelegt werden kann.
Einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge koppelt in einer der Motorantriebsvorrichtungen vom ersten bis vierten Aspekt die Läufervibrations-Erzwingungseinheit eine an den linearen Vibrationsmotor angeschlossene Last ab, so dass der Läufer frei vibriert. Daher kann die Läufervibrations-Erzwingungseinheit unter Verwendung eines vorhandenen Bauteils wie eines Motortreibers realisiert werden, ohne dass ein spezielles Bauteil verwendet wird, wodurch die Anzahl von Bauteilen verringert werden kann, was zu einer Verringerung der Geräteabmessungen oder -kosten führt. Des Weiteren ist das Verfahren, den Läufer gemäss der vorliegenden Erfindung frei vibrieren zu lassen, wirksam, wenn der lineare Vibrationsmotor verkapselt ist und keine Kraft mechanisch an einen in den Vibrationsmotor einbezogenen Läufer angelegt werden kann.
Einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge schliesst eine der Motorantriebsvorrichtungen vom ersten bis fünften Aspekt eine Steuereinheit ein, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um die Federkonstante des Federelements zu berechnen, wobei die Steuereinheit vor Beginn der Betätigung der Last den Betriebsmodus vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Federkonstanten-Berechnungseinheit die Federkonstante vor Beginn der Betätigung der Last im arithmetischen Modus berechnet und die Läuferpositions-Berechnungseinheit die Position des Läufers im Antriebsmodus berechnet, indem sie die Federkonstante verwendet, die vor Beginn der Betätigung der Last berechnet worden ist. Daher kann die arithmetische Operation zur Gewinnung der Läuferposition immer unter Verwendung der Federkonstanten im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors ausgeführt werden. Dementsprechend kann eine ziemlich genaue Positionsberechnung selbst dann erfolgen, wenn die Federkonstante zeitlich variiert.
Einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge schliesst eine der Motorantriebsvorrichtungen vom ersten bis fünften Aspekt eine Steuereinheit ein, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um die Federkonstante des Federelements zu berechnen, wobei die Steuereinheit nach Abschluss der Betätigung der Last den Betriebsmodus vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Federkonstanten-Berechnungseinheit die Federkonstante nach Abschluss der Betätigung der Last im arithmetischen Modus berechnet und die Läuferpositions-Berechnungseinheit die Position des Läufers im Antriebsmodus berechnet, indem sie die Federkonstante verwendet, die in einem kürzlich geschalteten arithmetischen Modus berechnet worden ist. Daher kann die arithmetische Operation zur Gewinnung der Läuferposition immer unter Verwendung der Federkonstanten im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors ausgeführt werden. Dementsprechend kann eine ziemlich genaue Positionsberechnung selbst dann erfolgen, wenn die Federkonstante zeitlich variiert.
Da ausserdem gemäss der vorliegenden Erfindung die Berechnung der Federkonstanten unmittelbar nach dem Betrieb des linearen Vibrationsmotors erfolgt, wird die Federkonstante in einem Zustand berechnet, in dem die Temperatur des Motors ungefähr die gleiche wie die Temperatur zu einer Zeit ist, zu der der lineare Vibrationsmotor tatsächlich betrieben wird. Obwohl sich die Federkonstante mit der Temperatur ändert, ist es daher möglich, eine genaue Federkonstante beim Betrieb des linearen Vibrationsmotors zu erhalten, indem die Federkonstante bei einer Temperatur berechnet wird, bei der Motor tatsächlich betrieben wird. Entsprechend kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition mit hoher Genauigkeit erreicht werden.
Da des Weiteren die Berechnung der Federkonstanten nach Abschluss des Betriebs erfolgt, behindert die Operation der Berechnung der Federkonstanten nicht den Antrieb des linearen Vibrationsmotors.
Einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge schliesst eine der Motorantriebsvorrichtungen vom ersten bis fünften Aspekt eine Steuereinheit ein, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um die Federkonstante des Federelements zu berechnen; ferner eine Temperaturerfassungseinheit, um die Temperatur des linearen Vibrationsmotors zu erfassen; und eine Federkonstanten-Schätzeinheit, um die Federkonstante im Zustand der Lastbetätigung abzuschätzen, wobei die Steuereinheit den Betriebsmodus zumindest entweder vor Beginn der Betätigung der Last oder nach Abschluss der Betätigung der Last vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Federkonstanten-Schätzeinheit im arithmetischen Modus auf der Basis der berechneten Federkonstanten und der durch die Temperaturerfassungseinheit bei Berechnung der Federkonstanten erfassten Temperatur eine Beziehung zwischen der Temperatur des linearen Vibrationsmotors und der Federkonstanten ableitet und im Antriebsmodus die Federkonstante auf der Basis der durch die Temperaturerfassungseinheit erfassten Temperatur im Zustand der Lastbetätigung abschätzt, indem sie die abgeleitete Beziehung zwischen der Temperatur und der Federkonstanten verwendet, und die Läuferpositions-Berechnungseinheit die Position des Läufers im Antriebsmodus unter Verwendung der geschätzten Federkonstanten berechnet. Daher ist es möglich, bei der Berechnung der Läuferposition, die während des Betriebs des linearen Vibrationsmotors erfolgt, immer eine genaue Federkonstante zu verwenden, wodurch die Genauigkeit der Positionsberechnung erhöht wird.
Da ausserdem gemäss der vorliegenden Erfindung die Federkonstante des linearen Vibrationsmotors während des Betriebes aus der Temperatur zu einer Zeit geschätzt wird, zu der der lineare Vibrationsmotor tatsächlich betrieben wird, kann die Berechnung der Läuferposition unter Verwendung einer genauen Federkonstanten mit hoher Genauigkeit selbst in einem Zustand erfolgen, in dem die Temperatur des linearen Vibrationsmotors stark variiert.
Einem 13. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Motorantriebsvorrichtung für den Antrieb eines linearen Vibrationsmotors zur Verfügung gestellt, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält, enthaltend: eine Läufervibrations-Erzwingungseinheit, um den Läufer zu veranlassen, frei zu vibrieren, eine Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit, um auf der Basis des freien Vibrationszustands des Läufers einen Eigenvibrationsparameter zu gewinnen, der die Eigenvibration des Läufers angibt; eine Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit, um unter Verwendung des gewonnenen Eigenvibrationsparameters das Masse/Feder-Verhältnis zu bestimmen, das ein Verhältnis zwischen der Masse des Läufers und der Federkonstanten des Federelements ist; und eine Läuferpositions-Berechnungseinheit, um unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses, das durch die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit bestimmt worden ist, die Position des Läufers zu berechnen. Daher kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition mit hoher Genauigkeit unter Verwendung eines genauen Masse/Feder-Verhältnisses ausgeführt werden.
Dem herkömmlichen Verfahren zufolge, bei dem ein festgelegtes Masse/Feder-Verhältnis bei der Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition während des Betriebes des linearen Vibrationsmotors verwendet wird, wird nämlich wegen einer Variation des Masse/Feder-Verhältnisses zwischen verschiedenen linearen Vibrationsmotoren die Genauigkeit der Läuferposition, die durch die Positionsberechnung gewonnen wird, niedrig, während der vorliegenden Erfindung zufolge das Masse/Feder-Verhältnis für die jeweiligen linearen Vibrationsmotoren berechnet wird, wodurch die Positionsberechnung ausgeführt werden kann, ohne durch eine Variation des Masse/Feder-Verhältnisses zwischen verschiedenen linearen Vibrationsmotoren beeinträchtigt zu werden. In anderen Worten ist es möglich, bei der Positionsberechnung einen genauen Wert des Masse/Feder-Verhältnisses zu verwenden, der einem individuellen linearen Vibrationsmotor entspricht, wodurch die Genauigkeit der Positionsberechnung erhöht wird.
Ausserdem wird gemäss vorliegender Erfindung die Verarbeitung zur Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses nach Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors ausgeführt. Dementsprechend wird auch die folgende Wirkung relativ zu dem Fall erreicht, in dem die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses bei Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors erfolgt.
In dem Verfahren der Bestimmung des Masse/Feder-Verhältnisses, das bei der Berechnung der Läuferposition bei Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors verwendet wird, sind nämlich zur Zeit des Zusammenbaus des Weiteren komplizierte Prozesse einer Korrektur des Masse/Feder-Verhältnisses erforderlich, und ferner würde der lineare Vibrationsmotor, für den das Masse/Feder-Verhältnis bestimmt worden ist, mit einer Antriebsvorrichtung kombiniert, die an das bestimmte Masse/Feder-Verhältnis angepasst worden ist. Wenn entweder der lineare Vibrationsmotor oder die Motorantriebsvorrichtung entzwei geht, sollten folglich beide ausgewechselt werden.
Hingegen sind die Prozesse einer Korrektur des Masse/Feder-Verhältnisses beim Zusammenbau nicht erforderlich, da gemäss der vorliegenden Erfindung die Verarbeitung für eine Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses nach dem Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors erfolgt. Da ausserdem das Masse/Feder-Verhältnis in dem Zustand bestimmt wird, in dem die Motorantriebsvorrichtung mit dem linearen Vibrationsmotor kombiniert worden ist, kann das Masse/Feder-Verhältnis, selbst wenn entweder der lineare Vibrationsmotor oder die Motorantriebsvorrichtung entzwei geht, nach Austausch des entzwei gegangenen Gliedes bestimmt werden, und nur das entzwei gegangene Glied muss ausgetauscht werden.
Einem 14. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge enthält in der Motorantriebsvorrichtung des 13. Aspekts die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit: eine Zeiterfassungseinheit, um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenfrequenz-Erfassungseinheit, um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenfrequenz als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit bestimmt das Masse/Feder-Verhältnis durch Multiplikation der erfassten Eigenfrequenz mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π), Quadrieren des Ergebnisses der Multiplikation und Berechnung des reziproken Wertes des quadrierten Wertes. Daher ist es möglich, auf der Basis der Eigenfrequenz des Läufers des linearen Vibrationsmotors ein genaues Masse/Feder-Verhältnis zu gewinnen, das einem individuellen linearen Vibrationsmotor entspricht.
Einem 15. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge enthält in der Motorantriebsvorrichtung des 13. Aspekts die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit: eine Zeiterfassungseinheit, um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit, um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenkreisfrequenz als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit bestimmt das Masse/Feder-Verhältnis durch Quadrieren der erfassten Eigenkreisfrequenz und Berechnung der reziproken quadrierten Eigenkreisfrequenz. Daher ist es möglich, auf der Basis der Eigenkreisfrequenz des Läufers des linearen Vibrationsmotors ein genaues Masse/Feder-Verhältnis zu gewinnen, das einem individuellen linearen Vibrationsmotor entspricht.
Einem 16. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge enthält in der Motorantriebsvorrichtung des 13. Aspekts die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit: eine Zeiterfassungseinheit, um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit, um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenvibrationsperiode als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit bestimmt das Masse/Feder-Verhältnis durch Dividieren der erfassten Eigenvibrationsperiode durch das Zweifache des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser und Quadrieren des Ergebnisses der Division. Daher ist es möglich, auf der Basis der Eigenvibrationsperiode des Läufers des linearen Vibrationsmotors eine genaue Federkonstante zu gewinnen, die einem individuellen linearen Vibrationsmotor entspricht.
Einem 17. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Motorantriebsvorrichtung für den Antrieb eines linearen Vibrationsmotors zur Verfügung gestellt, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält, enthaltend: einen Motortreiber, um an den linearen Vibrationsmotor eine Antriebsspannung anzulegen; eine Stromerfassungseinheit, um den Strom zu erfassen, der vom Motortreiber an den linearen Vibrationsmotor geliefert wird; eine Spannungserfassungseinheit, um die Spannung zu erfassen, die vom Motortreiber an den linearen Vibrationsmotor angelegt wird; eine Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit, um aus dem erfassten Strom und der erfassten Spannung die Resonanzfrequenz des linearen Vibrationsmotors zu erfassen; eine Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit, um das Masse/Feder-Verhältnis zu bestimmen, indem die durch die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit erfasste Resonanzfrequenz mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und der reziproke Wert des quadrierten Wertes berechnet wird; und eine Läuferpositions-Berechnungseinheit, um die Position des Läufers unter Verwendung des durch die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit bestimmten Masse/Feder-Verhältnisses zu berechnen. Daher kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung einer genauen Federkonstanten mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden.
Da ausserdem gemäss vorliegender Erfindung die Verarbeitung zur Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses nach Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors erfolgen kann, sind die Prozesse einer Korrektur des Masse/Feder-Verhältnisses beim Zusammenbau nicht erforderlich, im Gegensatz zu dem Fall, in dem die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses beim Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors erfolgt. Da ausserdem das Masse/Feder-Verhältnis in dem Zustand bestimmt wird, in dem die Motorantriebsvorrichtung mit dem linearen Vibrationsmotor kombiniert worden ist, kann das Masse/Feder-Verhältnis, selbst wenn entweder der lineare Vibrationsmotor oder die Motorantriebsvorrichtung entzwei geht, nach Austausch des entzwei gegangenen Gliedes bestimmt werden, und nur das entzwei gegangene Glied muss ausgetauscht werden.
Einem 18. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge erfasst in einer der Motorantriebsvorrichtungen vom 13. bis 16. Aspekt die Zeiterfassungseinheit die Zeit, zu der der frei vibrierende Läufer die vorgeschriebene Position relativ zur Bezugsposition der Vibration durchläuft, indem eine induzierte Spannung verwendet wird, die auf Grund der freien Vibration des Läufers an einer Spule des linearen Vibrationsmotors auftritt. Daher ist es möglich, die Eigenvibrationsperiode oder dergleichen des frei vibrierenden Läufers unter Verwendung eines Bauteils wie des vorhandenen Spannungsdetektors zu berechnen, ohne einen speziellen Positionsfühler zu verwenden, wodurch die Anzahl von Bauteilen verringert werden kann, was zu einer Verringerung der Geräteabmessungen oder -kosten führt.
Einem 19. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge legt in einer der Motorantriebsvorrichtungen vom 13. bis 16. Aspekt die Läufervibrations-Erzwingungseinheit mechanisch eine Kraft an den Läufer an, so dass der Läufer frei vibriert. Daher kann die Läufervibrations-Erzwingungseinheit durch einen einfachen Mechanismus realisiert werden.
Einem 20. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge schaltet in einer der Motorantriebsvorrichtungen vom 13. bis 16. Aspekt die Läufervibrations-Erzwingungseinheit den an den linearen Vibrationsmotor gelieferten Strom vorübergehend aus, so dass der Läufer frei vibriert. Daher kann die Läufervibrations-Erzwingungseinheit unter Verwendung eines vorhandenen Bauteils wie eines Motortreibers realisiert werden, ohne dass ein spezielles Bauteil verwendet wird, wodurch die Anzahl von Bauteilen verringert werden kann, was zu einer Verringerung der Geräteabmessungen oder -kosten führt. Des Weiteren ist das Verfahren des frei vibrierenden Läufers gemäss der vorliegenden Erfindung wirksam, wenn der lineare Vibrationsmotor verkapselt ist und keine Kraft mechanisch an einen in den Vibrationsmotor eingeschlossenen Läufer angelegt werden kann.
Einem 21. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge koppelt in der Motorantriebsvorrichtung eines der Aspekte vom 13. bis 16. Aspekt die Läufervibrations-Erzwingungseinheit eine an den linearen Vibrationsmotor angeschlossene Last ab, so dass der Läufer frei vibriert. Daher kann die Läufervibrations-Erzwingungseinheit unter Verwendung eines vorhandenen Bauteils wie eines Motortreibers realisiert werden, ohne dass ein spezielles Bauteil verwendet wird, wodurch die Anzahl von Bauteilen verringert werden kann, was zu einer Verringerung der Geräteabmessungen oder -kosten führt. Des Weiteren ist das Verfahren des frei vibrierenden Läufers gemäss der vorliegenden Erfindung wirksam, wenn der lineare Vibrationsmotor verkapselt ist und keine Kraft mechanisch an einen in den Vibrationsmotor eingeschlossenen Läufer angelegt werden kann.
Einem 22. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge schliesst einer der Motorantriebsvorrichtungen vom 13. bis 17. Aspekt eine Steuereinheit ein, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um das Masse/Feder-Verhältnis zu berechnen, wobei die Steuereinheit vor Beginn der Betätigung der Last den Betriebsmodus vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit das Masse/Feder-Verhältnis vor Beginn der Betätigung der Last im arithmetischen Modus berechnet und die Läuferpositions-Berechnungseinheit die Position des Läufers im Antriebsmodus berechnet, indem sie das Masse/Feder-Verhältnis verwendet, das vor Beginn der Betätigung der Last berechnet worden ist. Daher kann die arithmetische Operation zur Gewinnung der Läuferposition immer unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors ausgeführt werden. Dementsprechend kann eine ziemlich genaue Positionsberechnung selbst dann erfolgen, wenn das Masse/Feder-Verhältnis zeitlich variiert.
Einem 23. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge schliesst eine der Motorantriebsvorrichtungen vom 13. bis 17. Aspekt eine Steuereinheit ein, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um das Masse/Feder-Verhältnis zu berechnen, wobei die Steuereinheit nach Abschluss der Betätigung der Last den Betriebsmodus vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit das Masse/Feder-Verhältnis nach Abschluss der Betätigung der Last im arithmetischen Modus berechnet und die Läuferpositions-Berechnungseinheit die Position des Läufers im Antriebsmodus berechnet, indem sie das Masse/Feder-Verhältnis verwendet, das in einem kürzlich geschalteten arithmetischen Modus berechnet worden ist. Daher kann die arithmetische Operation zur Gewinnung der Läuferposition immer unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors ausgeführt werden. Dementsprechend kann eine ziemlich genaue Positionsberechnung selbst dann erfolgen, wenn das Masse/Feder-Verhältnis zeitlich variiert.
Da ausserdem gemäss der vorliegenden Erfindung die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses unmittelbar nach dem Betrieb des linearen Vibrationsmotors erfolgt, wird das Masse/Feder-Verhältnis in einem Zustand berechnet, in dem die Temperatur des Motors ungefähr die gleiche wie die Temperatur zu einer Zeit ist, zu der der lineare Vibrationsmotor tatsächlich betrieben wird. Obwohl sich das Masse/Feder-Verhältnis mit der Temperatur ändert, ist es daher möglich, ein genaues Masse/Feder-Verhältnis beim Betrieb des linearen Vibrationsmotors zu erhalten, indem das Masse/Feder-Verhältnis bei einer Temperatur berechnet wird, bei der Motor tatsächlich betrieben wird. Entsprechend kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition mit hoher Genauigkeit erreicht werden.
Da des Weiteren die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses nach Abschluss des Betriebs erfolgt, behindert die Operation der Berechnung der Federkonstanten nicht den Antrieb des linearen Vibrationsmotors.
Einem 24. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge schliesst eine der Motorantriebsvorrichtungen vom 13. bis 17. Aspekt eine Steuereinheit ein, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um das Masse/Feder-Verhältnis zu berechnen; eine Temperaturerfassungseinheit, um die Temperatur des linearen Vibrationsmotors zu erfassen; und eine Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit, um das Masse/Feder-Verhältnis in einem Zustand der Lastbetätigung abzuschätzen, wobei die Steuereinheit den Betriebsmodus zumindest entweder vor Beginn der Betätigung der Last oder nach Abschluss der Betätigung der Last vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit im arithmetischen Modus auf der Basis des berechneten Masse/Feder-Verhältnisses und der durch die Temperaturerfassungseinheit bei Berechnung der Federkonstanten erfassten Temperatur eine Beziehung zwischen der Temperatur des linearen Vibrationsmotors und dem Masse/Feder-Verhältnis ableitet und im Antriebsmodus das Masse/Feder-Verhältnis auf der Basis der durch die Temperaturerfassungseinheit erfassten Temperatur im Zustand der Lastbetätigung abschätzt, indem sie die abgeleitete Beziehung zwischen der Temperatur und dem Masse/Feder-Verhältnis verwendet, und die Läuferpositions-Berechnungseinheit die Position des Läufers im Antriebsmodus unter Verwendung des geschätzten Masse/Feder-Verhältnisses berechnet. Daher ist es möglich, bei der Berechnung der Läuferposition, die während des Betriebs des linearen Vibrationsmotors erfolgt, immer ein genaues Masse/Feder-Verhältnis zu verwenden, wodurch die Genauigkeit der Berechnung der Läuferposition erhöht wird.
Da ausserdem gemäss der vorliegenden Erfindung das Masse/Feder-Verhältnis des linearen Vibrationsmotors während des Betriebes aus der Temperatur zu einer Zeit geschätzt wird, zu der der lineare Vibrationsmotor tatsächlich betrieben wird, kann die Berechnung der Läuferposition unter Verwendung eines genauen Masse/Feder-Verhältnisses mit hoher Genauigkeit selbst in einem Zustand erfolgen, in dem die Temperatur des linearen Vibrationsmotors stark variiert.
Einem 25. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Klimaanlage zur Verfügung gestellt, die mit einem Verdichter versehen ist, der einen Zylinder und einen Kolben besitzt und durch Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Flüssigkeit im Zylinder komprimiert, enthaltend: einen linearen Vibrationsmotor, um den Kolben hin- und herzubewegen, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; eine Motorantriebsvorrichtung, um den linearen Vibrationsmotor anzutreiben; wobei die Motorantriebsvorrichtung die Motorantriebsvorrichtung ist, wie sie in einem der Aspekte des ersten, fünften, 13. und 17. Aspekts definiert ist. Daher wird die Federkonstante oder das Masse/Feder-Verhältnis in dem Modus berechnet, in dem der lineare Vibrationsmotor nicht betrieben wird, und die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors wird durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der berechneten Federkonstanten bzw. des berechneten Masse/Feder-Verhältnisses im Antriebsmodus des linearen Vibrationsmotor berechnet. Dementsprechend kann in einer Klimaanlage, die den linearen Vibrationsmotor in einem geschlossenen Raum umfasst und in Umgebungen verwendet wird, in denen die Temperatur und der Druck stark variieren, die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors mit hoher Genauigkeit durch eine arithmetische Operation gewonnen werden, in der die Federkonstante oder das Masse/Feder-Verhältnis verwendet wird, ohne dass ein Positionsfühler verwendet wird. Daher kann der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des Verdichters führt, die zu einer Miniaturisierung der Klimaanlage führt.
Da des Weiteren in dieser Klimaanlage der Kolben des Verdichters durch den linearen Vibrationsmotor angetrieben wird, können Reibungsverluste gegenüber einer Klimaanlage verringert werden, in der der Kolben des Verdichters durch einen herkömmlichen Motor vom Rotationstyp angetrieben wird; des Weiteren ist auch die Möglichkeit zur Abdichtung des Kühlmittels zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite verbessert, wodurch der Verdichterwirkungsgrad erhöht wird. Ausserdem kann, da die Reibungsverluste verringert sind, die Menge an Schmieröl, das in Motoren des Rotationstyps unabdingbar ist, bedeutsam verringert werden. Dadurch wird die Recycelbarkeit erhöht, und die Menge an Kühlmittel, die in den Verdichter gefüllt werden muss, ist verringert, da die Menge an Kühlmittel, die sich im Öl auflöst, verringert ist, was einen Beitrag zur Erhaltung der globalen Umwelt ergibt.
Einem 26. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Kühlschrank zur Verfügung gestellt, der mit einem Verdichter versehen ist, der einen Zylinder und einen Kolben besitzt und durch Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Flüssigkeit im Zylinder komprimiert, enthaltend: einen linearen Vibrationsmotor, um den Kolben hin- und herzubewegen, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; eine Motorantriebsvorrichtung, um den linearen Vibrationsmotor anzutreiben; wobei die Motorantriebsvorrichtung die Motorantriebsvorrichtung ist, wie sie in einem der Aspekte des ersten, fünften, 13. und 17. Aspekts definiert ist. Daher kann in einem Kühlschrank, der einen linearen Vibrationsmotor innerhalb eines geschlossenen Raumes umfasst und in Umgebungen verwendet wird, in denen die Temperatur und der Druck stark variieren, die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors wie in der Klimaanlage ohne Einsatz eines Positionsfühlers sehr genau durch eine arithmetische Operation gewonnen werden, in der die Federkonstante oder das Masse/Feder-Verhältnis verwendet wird. Daher kann der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des Verdichters führt, die zu einer Miniaturisierung des Kühlschranks führt.
Da des Weiteren in diesem Kühlschrank der Kolben des Verdichters durch den linearen Vibrationsmotor angetrieben wird, können gegenüber einem Kühlschrank, in dem der Kolben des Verdichters durch einen herkömmlichen Motor vom Rotationstyp angetrieben wird, Reibungsverluste verringert und die Möglichkeiten der Abdichtung verbessert werden, wodurch der Wirkungsgrad des Verdichters erhöht wird. Ausserdem kann, da die Reibungsverluste verringert sind, die Menge an Schmieröl bedeutsam verringert werden. Dadurch wird die Recycelbarkeit erhöht, und die Menge an Kühlmittel, die in den Verdichter gefüllt werden muss, ist verringert, was einen Beitrag zur Erhaltung der globalen Umwelt ergibt.
Einem 27. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Tiefkühlschrank zur Verfügung gestellt, der mit einem Verdichter versehen ist, der einen Zylinder und einen Kolben besitzt und durch Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Flüssigkeit im Zylinder komprimiert, enthaltend: einen linearen Vibrationsmotor, um den Kolben hin- und herzubewegen, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; eine Motorantriebsvorrichtung, um den linearen Vibrationsmotor anzutreiben; wobei die Motorantriebsvorrichtung die Motorantriebsvorrichtung ist, wie sie in einem der Aspekte des ersten, fünften, 13. und 17. Aspekts definiert ist. Daher kann in einem Tiefkühlschrank, der einen linearen Vibrationsmotor innerhalb eines geschlossenen Raumes umfasst und in Umgebungen verwendet wird, in denen die Temperatur und der Druck stark variieren, die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors wie in der Klimaanlage ohne Einsatz eines Positionsfühlers sehr genau durch eine arithmetische Operation gewonnen werden, in der die Federkonstante oder das Masse/Feder-Verhältnis verwendet wird. Daher kann der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des Verdichters führt, die zu einer Miniaturisierung des Tiefkühlschranks führt.
Da des Weiteren in diesem Tiefkühlschrank der Kolben des Verdichters durch den linearen Vibrationsmotor angetrieben wird, können gegenüber einem Kühlschrank, in dem der Kolben des Verdichters durch einen herkömmlichen Motor vom Rotationstyp angetrieben wird, Reibungsverluste verringert und die Möglichkeiten der Abdichtung verbessert werden, wodurch der Wirkungsgrad des Verdichters erhöht wird. Des Weiteren kann, da die Reibungsverluste verringert sind, die Menge an Schmieröl bedeutsam verringert werden. Dadurch wird die Recycelbarkeit erhöht, und die Menge an Kühlmittel, die in den Verdichter gefüllt werden muss, ist verringert, was einen Beitrag zur Erhaltung der globalen Umwelt ergibt.
Einem 28. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Heisswasserversorgungseinheit zur Verfügung gestellt, die mit einem Verdichter versehen ist, der einen Zylinder und einen Kolben besitzt und durch Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Flüssigkeit im Zylinder komprimiert, enthaltend: einen linearen Vibrationsmotor, um den Kolben hin- und herzubewegen, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; eine Motorantriebsvorrichtung, um den linearen Vibrationsmotor anzutreiben; wobei die Motorantriebsvorrichtung die Motorantriebsvorrichtung ist, wie sie in einem der Aspekte des ersten, fünften, 13. und 17. Aspekts definiert ist. Daher kann in einer Heisswasserversorgungseinheit, die einen linearen Vibrationsmotor innerhalb eines geschlossenen Raumes umfasst und in Umgebungen verwendet wird, in denen die Temperatur und der Druck stark variieren, die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors wie in der Klimaanlage ohne Einsatz eines Positionsfühlers sehr genau durch eine arithmetische Operation gewonnen werden, in der die Federkonstante oder das Masse/Feder-Verhältnis verwendet wird. Daher kann der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des Verdichters führt, die zu einer Miniaturisierung der Heisswasserversorgungseinheit führt.
Da des Weiteren in dieser Heisswasserversorgungseinheit der Kolben des Verdichters durch den linearen Vibrationsmotor angetrieben wird, können gegenüber einer Heisswasserversorgungseinheit, in der der Kolben des Verdichters durch einen herkömmlichen Motor vom Rotationstyp angetrieben wird, Reibungsverluste verringert und die Möglichkeiten der Abdichtung verbessert werden, wodurch der Wirkungsgrad des Verdichters erhöht wird. Ausserdem kann, da die Reibungsverluste verringert sind, die Menge an Schmieröl bedeutsam verringert werden. Dadurch wird die Recycelbarkeit erhöht, und die Menge an Kühlmittel, die in den Verdichter gefüllt werden muss, ist verringert, was einen Beitrag zur Erhaltung der globalen Umwelt ergibt.
Einem 29. Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Handy zur Verfügung gestellt, das zur Erzeugung von Vibration mit einem linearen Vibrationsmotor und zum Antrieb des linearen Vibrationsmotor mit einer Motorantriebsvorrichtung versehen ist, enthaltend: den linearen Vibrationsmotor, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; wobei die Motorantriebsvorrichtung die Motorantriebsvorrichtung ist, wie sie in einem der Aspekte des ersten, fünften, 13. und 17. Aspekts definiert ist. Daher ist es möglich, Vibration mit zwei Freiheitsgraden, d.h. der Anzahl der Vibrationen und der Amplitude der Vibrationen, nach aussen zu übertragen. Dementsprechend kann im Vergleich zu dem Fall, in dem die Vibration durch den herkömmlichen Motor vom Rotationstyp erzeugt wird, eine Vielfalt von Vibrationsmustern geliefert werden. Des weiteren berechnet die Motorantriebsvorrichtung die Federkonstante bzw. das Masse/Feder-Verhältnis in dem Modus, in dem der lineare Vibrationsmotor nicht betrieben wird, und berechnet die Position des Läufers unter Verwendung der Federkonstanten oder des Masse/Feder-Verhältnisses, die im Antriebsmodus des linearen Vibrationsmotors berechnet worden sind, wodurch die Position des Läufers während des Betriebs des linearen Vibrationsmotors sehr genau erfasst wird. Dementsprechend kann der Spielraum zwischen dem Läufer und seinem peripheren Element verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des linearen Vibrationsmotors führt, die zu einer Miniaturisierung des Handys führt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101g gemäss einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101h gemäss einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101i gemäss einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 101j gemäss einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Diagramm, das ein Ersatzschaltbild eines linearen Vibrationsmotors veranschaulicht, der im Stande der Technik verwendet wird.
12 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung der Koordinatensysteme, die die Position des Läufers im linearen Vibrationsmotor anzeigen.
13 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung 211 gemäss einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Klimaanlage 212 gemäss einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung eines Kühlschranks 213 gemäss einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung eines Tiefkühlschranks 214 gemäss einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Heisswasserversorgungseinheit 215 gemäss einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung eines Handys 216 gemäss einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[Ausführungsform Nr. 1]
1 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform hat zwei Betriebsmodi für den Betrieb eines linearen Vibrationsmotors. Einer der Betriebsmodi ist ein Antriebsmodus für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 mit einer Antriebsspannung oder einem Antriebsstrom, die einer verlangten Motorausgangsleistung entsprechen, um eine Last zu betätigen, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angeschlossen ist. In diesem Antriebsmodus betätigt die Motorantriebsvorrichtung 101a die Last und berechnet auch die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors auf der Basis der Antriebsspannung und des Antriebsstromes, wodurch der Antrieb des linearen Vibrationsmotors in Übereinstimmung mit der berechneten Läuferposition gesteuert wird. Der andere Betriebsmodus ist ein arithmetischer Modus der Ausführung einer arithmetischen Operation zur Berechnung der Federkonstanten k eines Federelements, das den Läufer hält, indem der Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 frei vibriert.
Konkreter enthält die Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform einen Motortreiber 1a für den Antrieb/die Steuerung des linearen Vibrationsmotors 100 auf der Basis von Positionsinformation Dpc, die die Position Px des Läufers anzeigt, sowie eine Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a zur Ausführung einer Positionsberechnung, um die Position Px des Läufers auf der Basis der Federkonstanten k des Federelements zu berechnen.
Die Motorantriebsvorrichtung 101a enthält weiter eine Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, um vorübergehend eine Kraft (die Kraft für erzwungene Vibration) Ffv anzulegen, damit der Läufer des linearen Vibrationsmotors frei vibriert, eine Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, um den Zeitpunkt zu erfassen, zu dem der Läufer eine vorgeschriebene Position Pr relativ zu einer Bezugsposition der Vibration wie dem Zentrum der Vibration im frei vibrierenden Zustand des Läufers durchläuft, und die Zeitinformation Dpr auszugeben, die den erfassten Zeitpunkt anzeigt, eine Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a, um die Eigenfrequenz f des Läufers auf der Basis der Zeitinformation Dpr zu erfassen, die von der Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position ausgegeben wurde, sowie eine Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a, um die Federkonstante k des Federelements aus der erfassten Eigenfrequenz f zu bestimmen und Federkonstanteninformation Dk auszugeben, die der Läuferpositions-Erfassungseinheit 2a die bestimmte Federkonstante anzeigt. Genau genommen ist die oben erwähnte Eigenfrequenz f die Eigenfrequenz eines den Läufer einschliessenden Federvibrationssystems.
Die Motorantriebsvorrichtung 101a enthält eine (nicht gezeigte) Steuereinheit, um auf der Basis eines Befehlssignals in Übereinstimmung mit einer Benutzeroperation die betreffenden Komponenten 1a, 2a, 3a, 4a, 4a und 6a der Motorantriebsvorrichtung 101a zu steuern. Unmittelbar vor dem Antrieb des linearen Vibrationsmotors wird der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101a vorübergehend in den arithmetischen Modus zur Berechnung der Federkonstanten unter der Kontrolle der Steuereinheit und danach zur Betätigung der Last in den Antriebsmodus umgeschaltet.
Im folgenden werden der lineare Vibrationsmotor 100, der Motortreiber 1a, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a zur Erfassung der relativen Position, die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a und die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a, die Bauteile der Motorantriebsvorrichtung 101a sind, eingehender beschrieben.
Der lineare Vibrationsmotor 100 enthält einen Stator, einen Läufer und ein Federelement, das den Läufer so hält, dass ein Federvibrationssystem gebildet wird, das den Läufer einschliesst. Die Antriebsfrequenz des linearen Vibrationsmotors ist eine Resonanzfrequenz der Hin- und Herbewegung des Läufers, d.h. die Resonanzfrequenz des Federvibrationssystems bzw. eine nahe bei der Resonanzfrequenz liegende Frequenz. Weiter umfasst der Stator einen Elektromagneten, der durch Wickeln einer Spule um einen Eisenkern erhalten wird, während der Läufer einen Dauermagneten umfasst.
Der Motortreiber 1a empfängt eine Versorgungsspannung und legt eine Antriebsspannung Vdr an den linearen Vibrationsmotor 100 an, um den linearen Vibrationsmotor 100 anzutreiben. Normalerweise wird als Antriebsspannung Vdr eine Wechselspannung an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt, und ein Wechselstrom wird als der Antriebsstrom Cdr an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt. Der Motortreiber 1a kann den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 veranlassen, sich mit einer Frequenz hin- und herzubewegen, die die gleiche Frequenz wie die der Wechselspannung ist, indem die Wechselspannung als Antriebsspannung Vdr an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird. Wenn eine Gleichsspannung an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, empfängt der Läufer eine vorgeschriebene elektromagnetische Kraft. Weiter bestimmt der Motortreiber 1a das Niveau (den Spitzenwert) der Antriebsspannung Vdr (Wechselspannung) auf der Basis der Positionsinformation Dpc, die die Position Px des Läufers anzeigt und durch Berechnung der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a gewonnen wird.
Die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a gewinnt die Position Px des Läufers durch eine arithmetische Operation während des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100, d.h. in einem Zustand, in dem sich der Läufer hin- und herbewegt, und gibt Positionsinformation Dpc aus, die dem Motortreiber 1a die Position des Läufers anzeigt.
Als ein konkretes Verfahren wird das Verfahren zur Berechnung der Läuferposition gemäss der Bewegungsgleichung für den linearen Vibrationsmotor 100 verwendet, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei. 8-508558 offenbart, die oben als Stand der Technik beschrieben worden ist. In diesem Fall wird die Federkonstante k, die in der Berechnung der Läuferposition verwendet wird, durch die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a bestimmt.
Die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a legt die Kraft Ffv für erzwungene Vibration mechanisch von ausserhalb des linearen Vibrationsmotors an den Läufer an. Wenn die Kraft Ffv für erzwungene Vibration an den Läufer angelegt wird, vibriert der Läufer frei. Die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a kann durch einen einfachen Mechanismus implementiert werden.
Es wird aber ein Fall betrachtet, in dem das Gehäuse des linearen Vibrationsmotors 100 (das Motorengehäuse) geschlossen ist und keine Kraft von ausserhalb des Motorengehäuses direkt an den Läufer angelegt werden kann, der im Gehäuse eingeschlossen ist. In einem solchen Fall legt die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a eine elektromagnetische Kraft an den Läufer an, indem ein Strom verwendet wird, der an den linearen Vibrationsmotor 100 geliefert wird. Als ein konkretes Verfahren, die elektromagnetische Kraft an den Läufer anzulegen, gibt es zum Beispiel ein Verfahren, den Strom, der vom Motortreiber 1a an den linearen Vibrationsmotor 100 geliefert wird, momentan zu unterbrechen. Wenn der Strom, der vom Motortreiber 1a an den linearen Vibrationsmotor 100 geliefert wird, momentan unterbrochen wird, gelangt nämlich der durch das Federelement gehaltene Läufer zu freier Vibration. Die Läufervibrations-Erzwingungseinheit kann unter Verwendung eines vorhandenen Bauteils wie eines Motortreibers und ohne den Einsatz spezieller Bauteile realisiert werden, was zu einer Verringerung der Zahl der Bauteile führt, die zu einer Verringerung der Abmessungen oder Kosten des Geräts führt.
Der Strom, der dem linearen Vibrationsmotor 100 zugeführt wird, kann im normalen Antriebszustand des linearen Vibrationsmotors 100 momentan unterbrochen werden, d.h. in einem Zustand, in dem sich der Läufer hin- und herbewegt, aber diese momentane Unterbrechung des Stromes kann auch durch Unterbrechung eines Gleichstroms in einem Zustand realisiert werden, in dem die elektromagnetische Kraft durch Lieferung eines Gleichstroms vom Motortreiber 1a an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, der still steht. Da der lineare Vibrationsmotor 100 in diesem Falle nicht betrieben wird, d.h. keine Last an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt ist, kann der Läufer veranlasst werden, frei mit einer gewünschten Amplitude zu vibrieren, die durch keine Last beeinträchtigt wird.
Weiter kann die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a eine Last abkoppeln, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, um den Läufer zu freier Vibration zu veranlassen. In diesem Falle kann die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a unter Verwendung eines vorhandenen Bauteils wie des Motortreibers realisiert werden, ohne dass ein spezielles Bauteil verwendet wird, was zu einer Verringerung der Zahl der Bauteile führt, was zu einer Verringerung der Gerätegrösse oder -kosten führt. Es bedarf keiner Erwähnung, dass die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die den Läufer veranlasst, frei zu vibrieren, indem die Last abgekoppelt wird, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, auch in dem Falle wirksam ist, wenn der lineare Vibrationsmotor verkapselt ist und zum Beispiel keine Kraft mechanisch an den Läufer angelegt werden kann, der darin eingeschlossen ist.
Die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position erfasst den Zeitpunkt, zu dem der Läufer durch eine vorgeschriebene Position Pr relativ zu einer Bezugsposition wie dem Zentrum der Vibration in dem Zustand hindurchgeht, in dem der Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 frei vibriert, und gibt Zeitinformation Dpr aus, die den erfassten Zeitpunkt anzeigt. Konkreter kann ein Positionsfühler mit einem Hall-Element oder dergleichen als die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position verwendet werden. Als Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position kann aber jedes Element verwendet werden, solange es die Zeitinformation Dpr ausgibt, aus der die Eigenfrequenz f des Läufers gewonnen werden kann. In anderen Worten kann der Positionsfühler, der als Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position verwendet wird, ein einfacher Fühler sein, und ein Fühler mit einer hohen Zeiterfassungsgenauigkeit oder mit hohen Frequenzansprecheigenschaften ist nicht erforderlich.
Anstelle der Verwendung des Positionsfühlers gibt es ein Verfahren zu erfassen, dass der sich frei hin- und herbewegende Läufer durch die relative Position hindurchgegangen ist, bei dem eine induzierte Spannung des linearen Vibrationsmotors 100 verwendet wird. Als konkretes Beispiel gibt es ein Verfahren, die induzierte Spannung zu messen, die durch die freie Vibration des Läufers in einem Zustand, in dem der Ausgang des Motortreibers 1a offen ist, d.h. in einem Zustand, in dem der Motortreiber 1a und der lineare Vibrationsmotor nicht verbunden sind, in einer Leitung erzeugt wird, die mit dem linearen Vibrationsmotor 100 verbunden ist, d.h. einer Spule, die den Elektromagneten darstellt.
Die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a erfasst die Eigenfrequenz f des Läufers aus der Zeitinformation Dpr, die von der Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position ausgegeben wird. Konkreter erfasst die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a die Anzahl von Durchgängen des frei vibrierenden Läufers durch einen festgelegten Punkt (d.h. die relative Position) pro Zeiteinheit auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position. Gewöhnlich wird das Zentrum der Vibration des Läufers als die relative Position Pr verwendet.
Die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a erfasst also die Eigenfrequenz f des Läufers, indem die Anzahl von Durchgängen des Läufers durch einen festgelegten Punkt (die relative Position) innerhalb einer vorgeschriebenen Zeit erfasst wird. Durch Verlängerung dieser vorgeschriebenen Zeit kann die Erfassungsgenauigkeit der Eigenfrequenz erhöht werden.
Die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a kann die Zeitdauer vom Durchgang des Läufers durch die relative Position (einen festgelegten Punkt) bis zum erneuten Durchgang des Läufers durch die relative Position messen und die Periode der Eigenvibration auf der Grundlage der gemessenen Zeitdauer berechnen, wodurch ein reziproker Wert der Periode als die Eigenfrequenz erhalten wird. Auch in diesem Falle kann die Erfassungsgenauigkeit der Eigenfrequenz erhöht werden, indem die Zeitdauer gemessen wird, die für den Läufer erforderlich ist, um eine Anzahl von Malen durch die relative Position hindurchzugehen, die grösser als zwei ist, zum Beispiel zehn oder zwanzig Male.
Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a bestimmt die Federkonstante k aus der Eigenfrequenz f, die durch die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a erfasst wird. Konkreter wird die Federkonstante k berechnet, indem die Eigenfrequenz f mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (d.h., π) multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und der quadrierte Wert weiter mit der Masse des Läufers multipliziert wird.
Der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung wird jetzt beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die (nicht gezeigte) Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101a eingegeben wird, werden die Bauteile 1a, 2a, 3a, 4a, 5a und 6a der Motorantriebsvorrichtung 101a in Übereinstimmung mit dem Steuersignal von der Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101a wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird.
Zu Beginn wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung zur Bestimmung der Federkonstanten k des Federelements des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
Die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a legt in Übereinstimmung mit dem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit vorübergehend die Kraft Ffv für erzwungene Vibration an den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus an, d.h. in dem Zustand, in dem der lineare Vibrationsmotor 100 nicht betrieben wird, wodurch der Läufer veranlasst wird, frei zu vibrieren.
Die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position gibt in dem Zustand, in dem der Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 frei vibriert, jedesmal, wenn der Läufer durch die relative Position hindurchgeht, die Zeitinformation Dpr aus, die den Zeitpunkt anzeigt, zu dem der Läufer hindurchgeht.
Die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a erfasst die Eigenfrequenz f des Läufers auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position. Konkreter erfasst die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a die Anzahl der Durchgänge des frei vibrierenden Läufers innerhalb einer vorgeschriebenen Zeit durch die relative Position auf der Basis der Zeitinformation Dpr, wodurch die Eigenfrequenz f des Läufers gewonnen wird, und gibt Frequenzinformation Df aus, die die Eigenfrequenz f anzeigt.
Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a berechnet die Federkonstante k auf der Basis der Frequenzinformation Df von der Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a, indem sie die durch die Frequenzinformation Df angezeigte Eigenfrequenz f mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π) multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und den quadrierten Wert weiter mit der Masse des Läufers multipliziert, und gibt die Federkonstanteninformation Dk aus, die der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a die Federkonstante anzeigt.
Danach schaltet der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101a vom arithmetischen Modus in den Antriebsmodus, um den linearen Vibrationsmotor anzutreiben.
Hierunter wird der Betrieb im Antriebsmodus für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 beschrieben.
Der Motortreiber 1a legt die Wechselspannung (Antriebsspannung) Vdr an den linearen Vibrationsmotor 100 an, um den linearen Vibrationsmotor 100 anzutreiben. Dadurch wird der normale Betrieb des linearen Vibrationsmotors 100 begonnen.
Zu diesem Zeitpunkt führt die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a eine Positionsberechnung aus, um auf der Basis eines Antriebsstromes Cdr und einer Antriebsspannung Vdr, die an den Motortreiber 1a angelegt werden, unter Verwendung der Federkonstanten k, die von der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a berechnet wird, die Position des Läufers zu gewinnen, und gibt Läuferpositionsinformation Dpc aus, die dem Motortreiber 1a die berechnete Läuferposition Px anzeigt.
Dann steuert der Motortreiber 1a auf der Basis der Positionsinformation Dpc die Amplitude (das Spannungsniveau) der Antriebsspannung Vdr, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, so, dass der sich hin- und herbewegende Läufer seine kritische Position nicht überschreitet.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 veranlasst, frei zu vibrieren, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, die den Zeitpunkt erfasst, zu dem der frei vibrierende Läufer durch einen festgelegten Punkt (relative Position) hindurchgegangen ist, und die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a, die auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Erfassungseinheit 4a die Eigenfrequenz f des Läufers erfasst, wodurch die Federkonstante k des Federelements aus der erfassten Eigenfrequenz f bestimmt wird. Daher ist es möglich, die Position des Läufers mit hoher Genauigkeit durch die Positionsberechnung unter Verwendung der Federkonstanten k zu gewinnen.
Dementsprechend ist es möglich, die Position des Läufers genau zu steuern, während der lineare Vibrationsmotor betrieben wird. Daher kann das Spiel zwischen dem Läufer und dem Gehäuse des linearen Vibrationsmotors verringert werden, wodurch eine Miniaturisierung oder eine Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors realisiert wird.
Des Weiteren wird in dieser ersten Ausführungsform die Federkonstante k des linearen Vibrationsmotors unmittelbar vor dem Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnet. Daher wird die Positionsberechnung zur Berechnung der Position des Läufers immer ausgeführt, indem die Federkonstante k im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors verwendet wird. Dementsprechend kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung genau erhalten werden, selbst wenn sich die Federkonstante k mit der Zeit verändert.
Weiter wird in dieser ersten Ausführungsform die Berechnung der Federkonstanten nach Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors, mit dem die Motorantriebsvorrichtung verbunden ist, ausgeführt. Daher wird gegenüber dem Fall, in dem die Berechnung der Federkonstanten während des Zusammenbaus des linearen Vibrationsmotors ausgeführt wird und die Motorantriebsvorrichtung nicht angeschlossen ist, die folgende Wirkung erzielt.
Wenn die Federkonstante, die in der Läuferpositionsberechnung verwendet wird, während des Zusammenbaus des linearen Vibrationsmotors berechnet wird, muss nämlich der berechnete Wert der Federkonstanten der jeweiligen linearen Vibrationsmotoren in derjenigen Motorantriebsvorrichtung behalten werden, die mit den betreffenden linearen Vibrationsmotoren kombiniert werden soll.
Zum Beispiel wird in einer Motorantriebsvorichtung, die eine arithmetische Operation ausführt, um die Läuferposition durch Hardware zu gewinnen, als Standardwert der Federkonstanten des linearen Vibrationsmotors, der mit der Motorantriebsvorichtung verbunden werden soll, der berechnete Wert der Federkonstanten angesetzt, indem der Wert eines aktiven Elements wie eines Widerstands kontrolliert wird. In einer Motorantriebsvorrichtung, die die arithmetische Operation der Gewinnung der Läuferposition mit Software ausführt, wird ausserdem der Standardwert der Federkonstanten, der in einem Mikrocomputer gespeichert ist, durch den Wert der Federkonstanten ersetzt, der beim Zusammenbau berechnet wird, oder der berechnete Wert der Federkonstanten wird als Standardwert eingesetzt, indem der Wert eines aktiven Elements wie eines Widerstands kontrolliert wird.
Daher wird im Falle der Berechnung der Federkonstanten beim Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors eine komplizierte Verarbeitung zur Korrektur des Standardwertes der Federkonstanten der jeweiligen Motorantriebsvorrichtung beim Zusammenbau erforderlich. Ausserdem wird, wenn die Motorantriebsvorrichtung mit dem linearen Vibrationsmotor kombiniert wird, als Standardwert der Federkonstanten der Motorantriebsvorrichtung der berechnete Wert der Federkonstanten des linearen Vibrationsmotors angesetzt, mit dem die Antriebsvorrichtung kombiniert wird. Daher müssen der Motor und die Antriebsvorrichtung beide ausgetauscht werden, selbst wenn nur einer davon entzwei ist.
Andererseits ist die komplizierte Verarbeitung zur Korrektur des Standardwertes der Federkonstanten der Motorantriebsvorrichtung beim Zusammenbau in dem Falle nicht erforderlich, wenn die Federkonstante nach dem Zusammenbau des linearen Vibrationsmotors berechnet wird, wie in dieser ersten Ausführungsform. Weiter wird der Wert der Federkonstanten, der in der Motorantriebsvorrichtung festgehalten ist, in dem Zustand festgelegt, in dem die Antriebsvorrichtung mit dem linearen Vibrationsmotor kombiniert ist. Daher ist es möglich, die Federkonstante der Motorantriebsvorrichtung nach Austausch des defekten Gliedes festzulegen, selbst wenn vom linearen Vibrationsmotor und der Antriebsvorrichtung eines defekt ist. In anderen Worten braucht nur das defekte Glied ausgetauscht zu werden, wenn vom Motor und von der Antriebsvorrichtung eines defekt ist.
In dieser ersten Ausführungsform berechnet die Motorantriebsvorrichtung 101a die Federkonstante k des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor dem Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100, während die Motorantriebsvorrichtung 101a die Federkonstante k auch unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors berechnen kann.
In diesem Falle wird beim Betrieb des linearen Vibrationsmotors die Positionsberechnungsoperation zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung der Federkonstanten k ausgeführt, die unmittelbar nach Abschluss des vorangehenden Betriebs des linearen Vibrationsmotors berechnet worden war. Daher kann auch in diesem Falle die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung der Federkonstanten k im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors erfolgen. Dementsprechend kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung genau erhalten werden, selbst wenn sich die Federkonstante k mit der Zeit ändert.
Da in diesem Falle die Berechnung der Federkonstanten unmittelbar nach dem Ende des Betriebs des linearen Vibrationsmotors erfolgt, wird des Weiteren die Federkonstante in einem Zustand berechnet, in dem die Temperatur des Motors ungefähr die gleiche wie die tatsächliche Temperatur zu dem Zeitpunkt ist, zu dem der lineare Vibrationsmotor betrieben wird. Daher kann eine genaue Federkonstante beim Betrieb des linearen Vibrationsmotors erhalten werden, indem die Federkonstante bei einer Temperatur berechnet wird, bei der der Motor tatsächlich arbeitet, obwohl sich die Federkonstante mit der Temperatur ändert. Dementsprechend kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition mit hoher Genauigkeit erreicht werden.
Ausserdem ist es in diesem Falle möglich, die Federkonstante zu erhalten, ohne den Betrieb des linearen Vibrationsmotors zu behindern, weil die Berechnung der Federkonstanten nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors erfolgt.
In dieser ersten Ausführungsform schaltet der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101a vorübergehend in den arithmetischen Modus und danach in den Antriebsmodus, wenn das Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die Steuereinheit eingegeben wird. Der Betrieb im arithmetischen Modus und der Betrieb im Antriebsmodus können aber in Übereinstimmung mit Befehlssignalen, die durch eine Benutzeroperation erzeugt werden, voneinander unabhängig erfolgen.
[Ausführungsform Nr. 2]
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform nur darin, dass die Vorrichtung 101b die Federkonstante k, die für die Positionsberechnung verwendet wird, um die Läuferposition zu erhalten, auf der Basis einer Eigenfrequenz ω des Läufers berechnet.
Konkreter enthält die Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform anstelle der Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a in der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform eine Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b, um auf der Basis der Zeit, zu der der frei vibrierende Läufer durch einen festgelegten Punkt (die relative Position) hindurchgeht, die Eigenkreisfrequenz (Eigenwinkelgeschwindigkeit) ω des Läufers zu erfassen, sowie anstelle der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform eine Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6b, um auf der Basis der Eigenkreisfrequenz ω die Federkonstante k des Federelements zu bestimmen.
Hierunter werden der Motortreiber 1a, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position, die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b und die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6b, die Bauteile der Motorantriebsvorrichtung 101b sind, eingehender beschrieben.
Der Motortreiber 1a, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a und die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a sind mit denen in der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform identisch.
Die Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position 4b erfasst die Zeitpunkte, zu denen der Läufer durch zwei relative Positionen (eine erste und eine zweite relative Position) bezüglich einer Bezugsposition wie dem Zentrum der Vibration hindurchgeht, und gibt Zeitinformation Dpr aus, die die erfassten Zeitpunkte anzeigt.
Die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b erfasst die Eigenkreisfrequenz (Eigenwinkelgeschwindigkeit) ω des Läufers auf der Basis der erfassten Information Dpr, die von der Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position ausgegeben wird, und gibt Kreisfrequenzinformation Dω aus, die die Eigenkreisfrequenz ω anzeigt. Als ein konkretes Verfahren zur Erfassung der Eigenkreisfrequenz ω gibt es ein erstes Verfahren, bei dem der maximale Wert Mv0 der Geschwindigkeit Mv des Läufers durch den maximalen Wert Mx0 der Verschiebung Mx des Läufers geteilt wird, ein zweites Verfahren, bei dem der maximale Wert Ma0 der Beschleunigung Ma des Läufers durch den maximalen Wert Mv0 der Geschwindigkeit Mv des Läufers geteilt wird, ein drittes Verfahren, bei dem der maximale Wert Ma0 der Beschleunigung Ma des Läufers durch den maximalen Wert Mx0 der Verschiebung Mx des Läufers geteilt und die Quadratwurzel des Ergebnisses der Division erhalten wird, und dergleichen. In diesem Falle erfasst die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b die Eigenkreisfrequenz (Eigenwinkelgeschwindigkeit) ω des Läufers auf der Basis der Zeitpunkte, zu denen der Läufer durch zwei relative Positionen hindurchgeht, und die durch die Zeitinformation Dpr von der Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position angezeigt werden, gemäss dem ersten Verfahren, d.h. sie verwendet den maximalen Wert Mv0 der Geschwindigkeit Mv des Läufers und den maximalen Wert Mx0 der Verschiebung Mx.
Hierunter werden das erste bis dritte Verfahren kurz beschrieben.
Die Verschiebung Mx, die Geschwindigkeit Mv und die Beschleunigung Ma des Läufers werden durch die folgenden Gleichungen (5) bis (7) als Funktionen der Zeit t ausgedrückt: Mx = Mx0·sin(ωt) (5) Mv = Mv0·sin(ωt) (6) Ma = Ma0·sin(ωt) (7)
Da die Geschwindigkeit Mv durch Differenzierung der Verschiebung Mx erhalten wird, wird Gleichung (6) in die folgende Gleichung (8) umgewandelt. Mv = (Mx)' = Mx0·ω·cos(ωt) (8)
Da die Beschleunigung Ma durch Differenzierung der Geschwindigkeit Mv erhalten wird, wird Gleichung (7) in die folgende Gleichung (9) umgewandelt. Ma = (Mv)' = Mv0·ω·cos(ωt) (9)
Da die Beschleunigung Ma durch zweimalige Differenzierung der Verschiebung Mx erhalten wird, wird Gleichung (7) weiter in die folgende Gleichung (10) umgewandelt. Ma = ((Mx)')' = –Mx0·ω·ω·sin(ωt) (10)
Hier bedeutet ()' eine Differenzierung.
Daher ist gemäss der obigen Gleichung (8) der maximale Wert Mv0 der Geschwindigkeit Mv das Produkt des maximalen Wertes Mx0 der Verschiebung Mx und der Kreisfrequenz ω, und somit wird die Kreisfrequenz ω durch Teilen des maximalen Wertes Mv0 der Geschwindigkeit Mv des Läufers durch den maximalen Wert Mx0 der Verschiebung Mx des Läufers erhalten (erstes Verfahren).
Weiter ist gemäss Gleichung (9) der maximale Wert Ma0 der Beschleunigung Ma das Produkt des maximalen Wertes Mv0 der Geschwindigkeit Mv und der Kreisfrequenz ω, und somit wird die Kreisfrequenz ω durch Teilen des maximalen Wertes Ma0 der Beschleunigung Ma des Läufers durch den maximalen Wert Mv0 der Geschwindigkeit Mv des Läufers erhalten (zweites Verfahren).
Weiter ist gemäss Gleichung (10) der maximale Wert Ma0 der Beschleunigung Ma das Produkt des maximalen Wertes Mx0 der Verschiebung Mx und des Quadrats der Winkelgeschwindigkeit ω, und somit wird die Kreisfrequenz ω durch Teilen des maximalen Wertes Ma0 der Beschleunigung Ma des Läufers durch den maximalen Wert Mx0 der Verschiebung Mx des Läufers und Berechnung der Quadratwurzel des Ergebnisses der Teilung erhalten (drittes Verfahren).
Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6b bestimmt die Federkonstante k aus der Winkelfrequenz ω, die durch die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b erfasst wurde, und gibt die Federkonstanteninformation Dk aus, die die bestimmte Federkonstante k anzeigt. Genauer ist die arithmetische Operation zur Gewinnung der Federkonstanten k in der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6b (= ω²·m) eine Operation, bei der die Eigenfrequenz ω, die durch die von der Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b ausgegebenen Frequenzinformation Dω angezeigt wird, quadriert und die quadrierte Eigenfrequenz mit der Masse m des Läufers multipliziert wird.
Als Nächstes wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die (nicht gezeigte) Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform eingegeben wird, werden die betreffenden Bauteile 1a, 2a, 3a, 4b, 5b und 6b der Motorantriebsvorrichtung 101b in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101b wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird, wie in der ersten Ausführungsform.
Zu Beginn wird der Betrieb zur Bestimmung der Federkonstanten k des Federelements des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
Die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a funktioniert in dieser Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform in der gleichen Weise wie die Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform.
Die Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position gibt in dieser zweiten Ausführungsform die Zeitinformation Dpr aus, die die Zeitpunkte anzeigt, zu denen der frei vibrierende Läufer durch die erste relative Position hindurchgeht, sowie die Zeitpunkte, wenn der Läufer durch die zweite relative Position hindurchgeht.
Die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5b erfasst die Eigenkreisfrequenz ω des Läufers auf der Basis der Zeitinformation Dpr, die von der Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position ausgegeben wurde, und gibt die Eigenkreisfrequenzinformation Dω aus, die die Eigenkreisfrequenz ω anzeigt. Hier erfasst die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b die Kreisfrequenz ω, indem sie auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position den maximalen Wert Mv0 der Geschwindigkeit des Läufers und den maximalen Wert Mx0 der Verschiebung erhält und den maximalen Wert Mv0 der Geschwindigkeit des Läufers durch den maximalen Wert Mx0 der Verschiebung des Läufers teilt.
Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6b empfängt die Kreisfrequenzinformation Dω von der Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b und berechnet die Federkonstante k (= ω²·m), indem sie die durch die Kreisfrequenzinformation Dω angezeigte Eigenkreisfrequenz ω quadriert und die quadrierte Kreisfrequenz mit der Masse m des Läufers multipliziert, und gibt Federkonstanteninformation Dk aus, die die Federkonstante k anzeigt.
Danach schaltet der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101b vom arith metischen Modus in den Antriebsmodus.
Im Antriebsmodus funktioniert die Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101b zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 gemäss der zweiten Ausführungsform die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die den Läufer des linearen Vibrationsmotors veranlasst, frei zu vibrieren, die Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position, die die Zeitpunkte erfasst, zu denen der frei vibrierende Läufer zwei festgelegte Punkte (relative Positionen) durchläuft, und die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b, die auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position die Eigenkreisfrequenz ω des Läufers erfasst, wodurch die Federkonstante k des Federelements aus der erfassten Eigenkreisfrequenz ω bestimmt wird. Dadurch kann die Läuferposition durch die Positionsberechnung unter Verwendung der Federkonstanten k mit hoher Genauigkeit gewonnen werden, wodurch wie in der ersten Ausführungsform eine Miniaturisierung oder eine Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors realisiert wird.
Weiter wird in dieser zweiten Ausführungsform die Federkonstante k des linearen Vibrationsmotors wie in der ersten Ausführungsform unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnet. Dadurch kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung unter Verwendung der Federkonstanten k selbst dann genau gewonnen werden, wenn sich die Federkonstante k mit der Zeit ändert.
In dieser zweiten Ausführungsform berechnet die Motorantriebsvorrichtung 101b die Federkonstante k des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100, während die Motorantriebsvorrichtung 101b die Federkonstante k auch unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnen kann.
[Ausführungsform Nr. 3]
3 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung gemäss einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform nur darin, dass die Vorrichtung 101c die Federkonstante k, die in der Positionsberechnung verwendet wird, um die Läuferposition zu erhalten, auf der Basis einer Eigenvibrationsperiode T des Läufers berechnet.
Die Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform enthält nämlich anstelle der Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform eine Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c, um auf der Basis der Zeit, zu der der frei vibrierende Läufer durch einen festgelegten Punkt (die relative Position) hindurchgeht, die Eigenvibrationsperiode T des Läufers zu erfassen, sowie anstelle der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform eine Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6c, um auf der Basis der Eigenvibrationsperiode T die Federkonstante k des Federelements zu bestimmen.
Hierunter werden der Motortreiber 1a, die Läuferpositions- Berechnungseinheit 2a, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c und die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6c, die Bauteile der Motorantriebsvorrichtung 101c sind, eingehender beschrieben.
Der Motortreiber 1a, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a und die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position sind mit denen in der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform identisch.
Die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c erfasst die Eigenvibrationsperiode T des Läufers auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position und gibt die Periodeninformation Dt aus, die die Eigenvibrationsperiode T anzeigt. Konkreter erfasst die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5c auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position die Zeitdauer von einem Durchgang des Läufers durch einen festgelegten Punkt bis zum wiederholten Durchgang des Läufers in der gleichen Richtung durch den festgelegten Punkt. In anderen Worten gewinnt die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c die Eigenvibrationsperiode auf der Basis einer Zeitdauer vom Durchgang des Läufers durch eine vorgeschriebene Position relativ zum Zentrum der Vibration (gewöhnlich wird das Zentrum der Vibration des Läufers selbst gewählt) und dem wiederholten Durchgang des Läufers durch die relative Position. Hier kann die Erfassungsgenauigkeit erhöht werden, wenn die Zeitdauer, die der Läufer braucht, um sich mehrere Male hin- und herzubewegen, verwendet wird, um die Eigenvibrationsperiode zu erfassen, ohne dass die Zeitdauer verwendet wird, die der Läufer braucht, um sich einmal hin- und zurückzubewegen. Des Weiteren kann die Erfassungsgenauigkeit weiter erhöht werden, wenn bei Verwendung der Zeitdauer, die der Läufer braucht, um sich mehrere Male hin- und herzubewegen, die Anzahl der Hin- und Herbewegungen erhöht wird.
Als Verfahren zur Gewinnung der Eigenvibrationsperiode gibt es nicht nur das oben erwähnte Verfahren, direkt die Zeitdauer zu erfassen, die der Läufer braucht, um sich einmal hin- und zurückzubewegen, sondern auch ein Verfahren, bei dem die Anzahl der Durchgänge des Läufers durch einen festgelegten Punkt innerhalb einer vorgeschriebenen Zeitdauer erfasst wird, wodurch die Eigenfrequenz erfasst wird, und die Eigenvibrationsperiode aus der erfassten Eigenfrequenz berechnet wird. In diesem Falle kann die Genauigkeit der Erfassung der Eigenvibrationsperiode erhöht werden, indem die vorgeschriebene Zeitdauer, d.h. die Zeitdauer für die Messung der Anzahl von Durchgängen des Läufers durch den festgelegten Punkt verlängert wird.
Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6c bestimmt die Federkonstante k aus der Eigenvibrationsperiode T, die durch die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c erfasst wurde, und gibt Federkonstanteninformation Dk aus, die die Federkonstante k anzeigt. Konkreter ist die Operation der Berechnung der Federkonstanten k in der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6c (= 1/(T/2π)²·(1/m)) eine Operation, bei der die Eigenvibrationsperiode T durch das Zweifache des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser geteilt, das Ergebnis der Division quadriert, der quadrierte Wert mit dem reziproken Wert der Masse des Läufers multipliziert und der reziproke Wert des Ergebnisses der Multiplikation berechnet wird.
Als Nächstes wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform eingegeben wird, werden die betreffenden Bauteile 1a, 2a, 3a, 4a, 5c und 6c der Motorantriebsvorrichtung 101c in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101c wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird, wie in der ersten Ausführungsform.
Zu Beginn wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung zur Bestimmung der Federkonstanten k des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
Die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a und die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position funktionieren in der Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform in der gleichen Weise wie in der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform.
Die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c erfasst in dieser Ausführungsform die Eigenvibrationsperiode T des Läufers auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position und gibt die Periodeninformation Dt aus, die die Eigenvibrationsperiode T anzeigt. Zum Beispiel erfasst die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c die Zeitdauer von einem Durchgang des Läufers durch einen festgelegten Punkt bis zum wiederholten Durchgang des Läufers in der gleichen Richtung durch den festgelegten Punkt.
Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6c empfängt die Periodeninformation Dt von der Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c und berechnet die Federkonstante k (= 1/(T/2π)²·(1/m)) in einer Operation, in der sie die durch die Periodeninformation Dt angezeigte Eigenvibrationsperiode T durch das Zweifache des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π) teilt, das Ergebnis der Division quadriert und den quadrierten Wert mit dem reziproken Wert der Masse des Läufers multipliziert, den reziproken Wert des Ergebnisses der Multiplikation berechnet und Federkonstanteninformation Dk ausgibt, die die Federkonstante k anzeigt.
Danach schaltet der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101c vom arithmetischen Modus in den Antriebsmodus.
Im Antriebsmodus funktioniert die Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 veranlasst, frei zu vibrieren, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, um den Zeitpunkt zu erfassen, zu dem der frei vibrierende Läufer einen festgelegten Punkt (relative Position) durchläuft, und die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c, die auf der Basis der Zeitinformation Dpr, die die erfasste Zeit anzeigt, die Eigenvibrationsperiode T des Läufers erfasst, wodurch die Federkonstante k des Federelements aus der erfassten Eigenvibrationsperiode T bestimmt wird. Daher kann durch die Positionsberechnung unter Verwendung der Federkonstanten k eine sehr genaue Läuferposition gewonnen werden, wodurch wie in der ersten Ausführungsfrom eine Miniaturisierung oder eine Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors realisiert werden kann.
Weiter wird in dieser dritten Ausführungsform die Federkonstante k des linearen Vibrationsmotors 100 wie in der ersten Ausführungsform unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors berechnet. Dadurch kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung unter Verwendung der Federkonstanten k selbst dann genauer gewonnen werden, wenn sich die Federkonstante k mit der Zeit ändert.
In dieser dritten Ausführungsform berechnet die Motorantriebsvorrichtung 101c die Federkonstante k des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100, während die Motorantriebsvorrichtung 101c die Federkonstante k auch unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnen kann.
[Ausführungsform Nr. 4]
4 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung gemäss einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss der vierten Ausführungsform hat zwei Betriebsmodi für den Betrieb des linearen Vibrationsmotors. Einer der Betriebsmodi ist ein Antriebsmodus für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 mit einer Antriebsspannung oder einem Antriebsstrom, die einer erforderlichen Motorausgangsleistung entsprechen, wodurch eine Last betätigt wird, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angeschlossen ist. Der andere Betriebsmodus ist ein arithmetischer Modus, in dem die Antriebsfrequenz des linearen Vibrationsmotors 100 gesteuert wird, um eine Resonanzfrequenz zu erfassen, und auf der Basis der Resonanzfrequenz die Federkonstante k eines Federelements berechnet wird, das den Läufer hält. Im Antriebsmodus betätigt die Motorantriebsvorrichtung 101d die Last, berechnet auf der Basis der berechneten Federkonstanten k, des Antriebsstromes und der Antriebsspannung die Position des linearen Vibrationsmotors und steuert den Antrieb des linearen Vibrationsmotors in Übereinstimmung mit der berechneten Läuferposition.
Konkreter enthält die Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss der vierten Ausführungsform einen Motortreiber 1d zum Antrieb/zur Steuerung des linearen Vibrationsmotors 100 auf der Basis von Positionsinformation Dpc, die die Position Px des Läufers anzeigt, sowie eine Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a zur Ausführung einer Positionsberechnung, um die Position Px des Läufers auf der Basis der Federkonstanten k des Federelements im linearen Vibrationsmotor 100 zu berechnen.
Die Motorantriebsvorrichtung 101d enthält weiter eine Stromerfassungseinheit 9d zur Erfassung eines Antriebsstromes Cdr, der an den linearen Vibrationsmotor 100 geliefert wird, eine Spannungserfassungseinheit 10d zur Erfassung der Antriebsspannung Vdr, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, eine Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d zur Steuerung des Motortreibers 1d auf der Basis des erfassten Antriebsstromes Cdr und der erfassten Antriebsspannung Vdr und zur Erfassung einer Antriebsresonanzfrequenz f' des linearen Vibrationsmotors 100 sowie eine Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6d zur Bestimmung der Federkonstanten k des Federelements auf der Basis der erfassten Antriebsresonanzfrequenz f' und zur Ausgabe von Federkonstanteninformation Dk, die der Läuferpositions-Erfassungseinheit 2a die Federkonstante k anzeigt.
In dieser vierten Ausführungsform enthält die Motorantriebsvorrichtung 101d weiter eine (nicht gezeigte) Steuereinheit zur Steuerung der betreffenden Bauteile 1d, 2a, 6d, 9d, 10d und 11d der Motorantriebsvorrichtung 101d auf der Basis eines Befehlssignals in Übereinstimmung mit einer Benutzeroperation. Unmittelbar vor dem Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors wird für die Berechnung der Federkonstanten der arithmetische Modus durch die Steuerung der Steuereinheit vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101d, danach wird zur Betätigung der Last in den Antriebsmodus umgeschaltet.
Hierunter werden der lineare Vibrationsmotor sowie der Motortreiber 1d, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a, die Stromerfassungseinheit 9d, die Spannungserfassungseinheit 10d, die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d und die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6d, die Bauteile der Motorantriebsvorrichtung 101d sind, eingehender beschrieben.
Hier sind der lineare Vibrationsmotor 100 und die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
Der Motortreiber 1d legt die Antriebsspannung Vdr an den linearen Vibrationsmotor 100 an und steuert die Antriebsspannung Vdr. Im Antriebsmodus steuert der Motortreiber 1d die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegte Antriebsspannung so, dass die Antriebsspannung ein Niveau hat, das der Motorausgangsleistung entspricht, die vom linearen Vibrationsmotor 100 gefordert wird, während im arithmetischen Modus der Motortreiber 1d die Antriebsspannung so steuert, dass die Antriebsfrequenz des linearen Vibrationsmotors 100 in Übereinstimmung mit einem Antriebsfrequenz-Steuersignal Sfc von der Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d zur Resonanzfrequenz wird.
Wenn eine Wechselspannung als Antriebsspannung angelegt wird, kann der lineare Vibrationsmotor 100 den Läufer als ein Bauteil des linearen Vibrationsmotors 100 veranlassen, sich mit der gleichen Frequenz wie die Frequenz der angelegten Spannung hin- und herzubewegen. Wenn eine Gleichspannung als Antriebsspannung angelegt wird, tritt ein Schub des Läufers auf einem vorgeschriebenen Niveau auf.
Die Stromerfassungseinheit 9d erfasst den Antriebsstrom Cdr, der vom Motortreiber 1d an den linearen Vibrationsmotor 100 geliefert wird, d.h. sie gibt ein Stromerfassungssignal Cd aus, das in Übereinstimmung mit einem Stromüberwachungssignal Cmnt, das durch Überwachung des Antriebsstromes Cdr gewonnen wird, den Antriebsstrom anzeigt. Als konkretes Beispiel für Verfahren der Stromerfassung wird ein Verfahren, bei dem ein berührungsloser Stromfühler verwendet wird, oder ein Verfahren, bei dem ein Shunt verwendet wird, in Betracht gezogen.
Die Spannungserfassungseinheit 10d enthält einen Spannungsfühler 10d1, der die Antriebsspannung Vdr erfasst, die vom Motortreiber 1d an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, und gibt auf der Basis des Ausgangssignals (Fühlerausgangssignals) Ysns des Fühlers 10d1 ein Spannungserfassungssignal Vd aus, das die Antriebsspannung Vdr anzeigt. In diesem Falle wird ein Verfahren, bei dem der Spannungsfühler verwendet wird, als konkretes Beispiel für das Spannungserfassungsverfahren gezeigt. Als Verfahren zur Erfassung der Antriebsspannung werden aber auch ein Verfahren, bei dem die Antriebsspannung gemessen wird, indem die an den linearen Vibrationsmotor angelegte Spannung direkt einer Spannungsteilung unterworfen wird, oder ein Verfahren, bei dem die Antriebsspannung Vdr aus der Spannungsinformation abgeschätzt wird, die die Antriebsspannung Vdr anzeigt, die im Motortreiber 1d erzeugt wird, in Betracht gezogen.
Die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d erfasst die Antriebsresonanzfrequenz f' des linearen Vibrationsmotors auf der Basis des Stromerfassungssignals Cd von der Stromerfassungseinheit 9d und des Spannungserfassungssignals Vd von der Spannungserfassungseinheit 10d. Konkreter steuert die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d den Motortreiber 1d so, dass in einem Zustand, in dem die Amplitude des an den linearen Vibrationsmotor 100 gelieferten Antriebsstromes festgelegt ist, die Antriebsfrequenz des linearen Vibrationsmotors zu einer Frequenz wird, bei der die dem linearen Vibrationsmotor zugeführte Leistung maximal wird, erfasst die Antriebsresonanzfrequenz f' (hiernach auch einfach als Resonanzfrequenz bezeichnet) des linearen Vibrationsmotors auf der Basis der Antriebsfrequenz, bei der die zugeführte Leistung maximal wird, und gibt Resonanzfrequenzinformation Drf aus, die die erfasste Resonanzfrequenz f' anzeigt.
Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6d bestimmt die Federkonstante k aus der Resonanzfrequenz f', die durch die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d erfasst wurde, und gibt Federkonstanteninformation Dk aus, die die Federkonstante k anzeigt. Konkreter berechnet die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6d die Federkonstante k (= (f'·2π)²·m), indem sie die Resonanzfrequenz f' mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π) multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und den quadrierten Wert weiter mit der Masse m des Läufers multipliziert.
Ausserdem ist es wünschenswert, dass die Operation der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6d zur Bestimmung der Federkonstanten k ausgeführt wird, wenn der lineare Vibrationsmotor 100 keine Federlast hat. Konkreter gesagt, wird eine Kombination einer Federkonstanten des linearen Vibrationsmotors und einer Federkonstanten des Federelements der Last berechnet, wenn die Last ein Federelement enthält, und daher kann die genaue Federkonstante des linearen Vibrationsmotors 100 nicht gewonnen werden. In diesem Fall wird daher angenommen, dass die Operation der Berechnung der Federkonstanten im arithmetischen Modus in einem lastfreien Zustand ausgeführt wird.
Als Nächstes wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss der vierten Ausführungsform eingegeben wird, werden die betreffenden Bauteile 1d, 2a, 6d, 9d, 10d und 11d der Motorantriebsvorrichtung 101d in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101d wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird.
Zu Beginn wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung zur Bestimmung der Federkonstanten k des Federelements des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
Der Motortreiber 1d liefert in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit eine Antriebsspannung oder einen Antriebsstrom an den linearen Vibrationsmotor 100, um den linearen Vibrationsmotor 100 anzutreiben. Zu diesem Zeitpunkt erfasst die Spannungserfassungseinheit 10d die Antriebsspannung Vdr auf der Basis eines Fühlerausgangssignals Vsns vom Spannungsfühler 10d1 und gibt ein Spannungserfassungssignal Vd aus. Die Stromerfassungseinheit 9d erfasst den Antriebsstrom Cdr, der vom Motortreiber 1d an den linearen Vibrationsmotor 100 geliefert wird, und gibt ein Stromerfassungssignal Cd aus.
Die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d gibt in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal Vd von der Spannungserfassungseinheit 10d und dem Ausgangssignal Cd von der Stromerfassungseinheit 9d ein Antriebsfrequenz-Steuersignal Sfc an den Motortreiber 1d aus. Dann steuert der Motortreiber 1d die Frequenz der Antriebsspannung Vdr, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, so, dass die Antriebsfrequenz des linearen Vibrationsmotors 100 zu der Frequenz wird, bei der die dem linearen Vibrationsmotor 100 zugeführte Leistung maximal wird, und erfasst eine Resonanzfrequenz f', die die Frequenz ist, bei der die dem linearen Vibrationsmotor zugeführte Leistung maximal wird.
Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6c berechnet die Federkonstante k auf der Basis der Frequenzinformation Drf, die die durch die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d erfasste Resonanzfrequenz f' anzeigt, in einer Operation, bei der sie die Resonanzfrequenz f' mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und den quadrierten Wert weiter mit der Masse des Läufers multipliziert, und gibt Federkonstanteninformation Dk aus, die die berechnete Federkonstante anzeigt.
Danach wird der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101d vom arithmetischen Modus in den Antriebsmodus umgeschaltet.
Hiernach wird die Operation im Antriebsmodus beschrieben.
Der Motortreiber 1d legt durch eine Steuerung der (nicht gezeigten) Steuereinheit eine Wechselspannung (Antriebsspannung) Vdr an den linearen Vibrationsmotor 100 an. Dadurch wird der lineare Vibrationsmotor 100 angetrieben.
Zu diesem Zeitpunkt führt die Treiberpositions-Berechnungseinheit 2a auf der Basis des Antriebsstromes Cdr und der Antriebsspannung Vdr, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt werden, unter Verwendung der durch die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6d berechneten Federkonstanten k eine Positionsberechnung aus, um die Position des Läufers zu erhalten, und gibt Läuferpositionsinformation Dpc aus, die dem Motortreiber 1d die berechnete Läuferposition anzeigt.
Dann steuert der Motortreiber 1d auf der Basis der Positionsinformation Dpc das Niveau der Antriebsspannung Vdr, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, so, dass der sich hin- und herbewegende Läufer seine kritische Position nicht überschreitet.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss der vierten Ausführungsform zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 die Stromerfassungseinheit 9d, die den Antriebsstrom Cdr erfasst, der an den linearen Vibrationsmotors 100 angelegt wird, die Spannungserfassungseinheit 10d, die die Antriebsspannung Vdr erfasst, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, sowie die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d, die die Resonanzfrequenz f' des linearen Vibrationsmotors 100 erfasst, indem der Motortreiber 1d auf der Basis des erfassten Antriebsstromes Cdr und der erfassten Antriebsspannung Vdr gesteuert wird, wodurch auf der Basis der erfassten Resonanzfrequenz f' die Federkonstante k des Federelements bestimmt wird. Daher kann durch die Positionsberechnung unter Verwendung der Federkonstanten k die Position des Läufers mit hoher Genauigkeit erhalten werden, wodurch wie in der ersten Ausführungsfrom eine Miniaturisierung oder eine Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors realisiert werden kann.
Weiter wird in dieser vierten Ausführungsform die Federkonstante k des linearen Vibrationsmotors 100 wie in der ersten Ausführungsform unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors berechnet. Daher kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung selbst dann genau gewonnen werden, wenn sich die Federkonstante k mit der Zeit ändert.
In dieser vierten Ausführungsform berechnet die Motorantriebsvorrichtung 101d die Federkonstante k des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100, während die Motorantriebsvorrichtung 101d die Federkonstante k auch unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnen kann.
In diesem Falle wird beim Betrieb des linearen Vibrationsmotors die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung der Federkonstanten k ausgeführt, die unmittelbar nach Abschluss des vorangehenden Betriebs des linearen Vibrationsmotors berechnet worden war. Daher kann auch in diesem Falle die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition immer unter Verwendung der Federkonstanten k im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors erfolgen. Dementsprechend kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung genau erhalten werden, selbst wenn sich die Federkonstante k mit der Zeit ändert.
Da in diesem Falle die Berechnung der Federkonstanten k unmittelbar nach dem Ende des Betriebs des linearen Vibrationsmotors erfolgt, wird des Weiteren die Federkonstante in einem Zustand berechnet, in dem die Temperatur des Motors ungefähr die gleiche wie die tatsächliche Temperatur zu dem Zeitpunkt ist, zu dem der lineare Vibrationsmotor betrieben wurde. Daher kann eine genaue Federkonstante k beim Betrieb des linearen Vibrationsmotors erhalten werden, indem die Federkonstante bei einer Temperatur berechnet wird, bei der der Motor tatsächlich gearbeitet hat, obwohl sich die Federkonstante mit der Temperatur ändert. Dementsprechend kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition mit höherer Genauigkeit erreicht werden.
Ausserdem ist es in diesem Falle möglich, die Federkonstante k zu erhalten, ohne den Betrieb des linearen Vibrationsmotors zu behindern, weil die Berechnung der Federkonstanten k nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors erfolgt.
Weiter steuert in dieser vierten Ausführungsform die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d den Motortreiber 1d in einem Zustand, in dem die Amplitude des an den linearen Vibrationsmotor 100 gelieferten Antriebsstromes festgelegt ist, so, dass die Antriebsfrequenz des linearen Vibrationsmotors eine Frequenz wird, bei der die an den linearen Vibrationsmotor gelieferte Leistung maximal wird, und erfasst die Resonanzfrequenz f' des linearen Vibrationsmotors auf der Basis der Antriebsfrequenz, bei der die zugeführte Leistung maximal wird. Die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d kann die Resonanzfrequenz in einem Zustand, in dem sich der lineare Vibrationsmotor in Resonanz befindet, aber auch aus dem Phasenunterschied zwischen dem Antriebsstrom und der Antriebsspannung erkennen.
Kurz gesagt, ist der Phasenunterschied zwischen dem Antriebsstrom und der Antriebsspannung nicht immer festgelegt, sondern wird auf der Basis der Amplitude des Antriebsstromes, der Antriebsfrequenz und eines induzierten Spannungswertes (der Amplitude oder des Effektivwertes der induzierten Spannung) eindeutig bestimmt.
Dementsprechend kann die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d die Frequenz der Antriebsspannung, die vom Motortreiber 1d angelegt wird, so steuern, dass der Phasenunterschied zwischen der Antriebsspannung und dem Antriebsstrom zum Phasenunterschied im resonanten Zustand wird, der durch die Amplitude des Antriebsstromes, die Antriebsfrequenz und den induzierten Spannungswert eindeutig bestimmt ist, und die Resonanzfrequenz bei einer Frequenz der Antriebsspannung bestimmen, bei der der Phasenunterschied zwischen der Antriebsspannung und dem Antriebsstrom zu einem Phasenunterschied im resonanten Zustand wird.
Ausserdem hat in dieser vierten Ausführungsform die Motorantriebsvorrichtung 101d zwei Betriebsmodi, nämlich den Antriebsmodus und den arithmetischen Modus. Im Antriebsmodus treibt sie den linearen Vibrationsmotor 100 mit einer Antriebsspannung (oder einem Antriebsstrom) an, die einer verlangten Motorausgangsleistung entsprechen, während sie im arithmetischen Modus die Resonanzfrequenz des linearen Vibrationsmotors 100 erfasst und die Federkonstante auf der Basis der erfassten Resonanzfrequenz gewinnt. Es ist aber ebenso möglich, dass die Motorantriebsvorrichtung 101d nur einen Betriebsmodus (den Antriebsmodus) hat, um die Last des linearen Vibrationsmotors zu betätigen, in diesem Antriebsmodus die Resonanzfrequenz des linearen Vibrationsmotors erfasst, den linearen Vibrationsmotor bei der erfassten Resonanzfrequenz antreibt und die Federkonstante k auf der Basis der erfassten Resonanzfrequenz bestimmt.
[Ausführungsform Nr. 5]
5 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung gemäss einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorantriebsvorrichtung 101e hat zwei Betriebsmodi für den Betrieb des linearen Vibrationsmotors. Einer der Betriebsmodi ist ein Antriebsmodus für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 mit einer Antriebsspannung oder einem Antriebsstrom, die einer Motorausgangsleistung entsprechen, um eine Last des linearen Vibrationsmotors zu betätigen. Der andere Betriebsmodus ist ein arithmetischer Modus, in dem die Federkonstante k des Federelements des linearen Vibrationsmotors 100 berechnet und eine Beziehung Qa zwischen der Federkonstanten k und der Motortemperatur T (eine Federkonstanten-Temperatur-Funktion) abgeleitet wird. Im Antriebsmodus schätzt die Motorantriebsvorrichtung 101e auf der Basis der Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa die Federkonstante des linearen Vibrationsmotors aus der Motortemperatur Tm, berechnet unter Verwendung der geschätzten Federkonstanten k(t) die Position des Läufers und steuert den Antrieb des linearen Vibrationsmotors in Übereinstimmung mit der berechneten Läuferposition.
Der lineare Vibrationsmotor 100 ist der gleiche wie der in der ersten Ausführungsform.
Konkreter enthält die Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform einen Motortreiber 1a, um auf der Basis von Positionsinformation Dpc, die die Position Px des Läufers anzeigt, den linearen Vibrationsmotor 100 anzutreiben/zu steuern, sowie eine Läuferpositions-Berechnungseinheit 2e, um auf der Basis der Federkonstanten k(t), die im Antriebsmodus des linearen Vibrationsmotors 100 geschätzt wurde, eine Positionsberechnung der Position Px des Läufers auszuführen.
Hier ist der Motortreiber 1a mit dem in der ersten Ausführungsform identisch. Die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2e gewinnt die Position Px des Läufers durch eine Positionsberechnungsoperation zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der lineare Vibrationsmotor 100 hin- und herbewegt, wie die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a gemäss der ersten Ausführungsform. Als eine konkrete Positionsberechnungsoperation wird die Position Px des Läufers unter Verwendung der Bewegungsgleichung des linearen Vibrationsmotors 100 berechnet, wie in der ersten Ausführungsform oder im Stande der Technik beschrieben. In dieser Läuferpositions-Berechnungseinheit 2e gemäss der fünften Ausführungsform wird in der Positionsberechnung eine geschätzte Federkonstante k(t), die aus der Motortemperatur Tm geschätzt wurde, als Federkonstante verwendet.
Die Motorantriebsvorrichtung 101e enthält eine Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, um vorübergehend eine Kraft Ffv für erzwungene Vibration an den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 anzulegen, um den Läufer zu veranlassen, frei zu vibrieren, eine Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, um den Zeitpunkt zu erfassen, zu dem der Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition wie dem Zentrum der Vibration im frei vibrierenden Zustand des Läufers durchläuft, und die Zeitinformation Dpr auszugeben, die den erfassten Zeitpunkt anzeigt, und eine Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a, um auf der Basis der Zeitinformation Dpr die Eigenfrequenz fpv des Federvibrationssystems zu erfassen. Hier sind die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position und die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a identisch mit denen in der ersten Ausführungsform.
Die Motorantriebsvorrichtung 101e enthält weiter eine Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a, um aus der erfassten Eigenfrequenz fpv die Federkonstante k des Federelements zu bestimmen und Federkonstanteninformation Dk auszugeben, die die bestimmte Federkonstante k anzeigt, eine Temperaturerfassungseinheit 12e, um die Motortemperatur Tm des linearen Vibrationsmotors 100 zu erfassen und Temperaturinformation Dtm auszugeben, die die erfasste Motortemperatur Tm anzeigt, sowie eine Federkonstanten-Schätzeinheit 13e, die auf der Basis der Federkonstanteninformation Dk und der Temperaturinformation Dtm die Federkonstante des Federelements des linearen Vibrationsmotors abschätzt, der betrieben wird.
Hier umfasst die Temperaturerfassungseinheit 12e einen Temperaturfühler, der auf den linearen Vibrationsmotor 100 montiert ist, um die Motortemperatur Tm zu überwachen. Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a ist mit der der ersten Ausführungsform identisch. Konkreter bestimmt die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a die Federkonstante k, indem sie die durch die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a erfasste Eigenfrequenz fpv mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und weiter den quadrierten Wert mit der Masse des Läufers multipliziert, und gibt Federkonstanteninformation Dk aus, die die bestimmte Federkontante k anzeigt. Im arithmetischen Modus leitet die Federkonstanten-Schätzeinheit 13e auf der Basis der Federkonstanteninformation Dk und der Temperaturinformation Dtm eine Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa ab, die die Beziehung zwischen der Federkonstanten k und der Motortemperatur Tm zeigt, und im Antriebsmodus schätzt die Federkonstanten-Schätzeinheit aus der erfassten Motortemperatur Tm und unter Verwendung der Federkonstanten-Temperaturfunktion Qa die Federkonstante des im belasteten Zustand betriebenen linearen Vibrationsmotors und gibt geschätzte Federkonstanteninformation Dk(t) aus, die die geschätzte Federkonstante k(t) anzeigt. Hier leitet die Federkonstanten-Schätzeinheit 13e die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa auf der Basis des Temperaturkoeffizienten αk des Federelements ab, der das Verhältnis eines Änderung der Federkonstanten zu einer Änderung der Temperatur anzeigt. Konkreter hält die Federkonstanten-Schätzeinheit 13e den vom Federelement abhängenden Temperaturkoeffizienten αk in ihrem internen Speicher und leitet die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa aus der Federkonstanten k des Federelements, die im arithmetischen Modus durch die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a bestimmt worden ist, der Motortemperatur Tm, die im arithmetischen Modus durch die Temperaturerfassungseinheit 12e erfasst worden ist, sowie dem Temperaturkoeffizienten αk des Federelements, der im internen Speicher gehalten wird, als eine lineare Funktion ab, die die Beziehung zwischen der Federkonstanten k und der Motortemperatur Tm anzeigt.
Hier ist die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa nicht auf eine lineare Funktion beschränkt, die die Beziehung zwischen der Federkonstanten k und der Motortemperatur Tm anzeigt, sondern kann eine zweidimensionale Matrix sein, die die Beziehung zwischen der Federkonstanten k und der Motortemperatur Tm anzeigt.
Wie oben beschrieben, schätzt die Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform die Federkonstante k(t) des linearen Vibrationsmotors aus der Motortemperatur Tm im Antriebsmodus, berechnet die Läuferposition aus der geschätzten Federkonstanten k(t) und steuert den Antrieb des linearen Vibrationsmotors in Übereinstimmung mit der berechneten Läuferposition.
Als Nächstes wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform eingegeben wird, werden die betreffenden Bauteile 1a, 2e, 3a, 4a, 5a, 6a, 12e und 13e der Motorantriebsvorrichtung 101e in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101e wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird, wie in der ersten Ausführungsform.
Hiernach wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung zur Bestimmung der Federkonstanten k des Federelements des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
Die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a legt im arithmetischen Modus in Übereinstimmung mit dem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit vorübergehend eine Kraft Ffv für erzwungene Vibration an den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 an, also in einem Zustand, in dem der lineare Vibrationsmotor 100 nicht betrieben wird, wodurch der Läufer veranlasst wird, frei zu vibrieren.
Die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position erfasst den Zeitpunkt, zu dem der frei vibrierende Läufer durch einen festgelegten Punkt (die relative Position) hindurchgeht, und gibt Zeitinformation Dpr aus, die den erfassten Zeitpunkt anzeigt.
Die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a erfasst auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position die Eigenfrequenz f des Federvibrationssystems. Konkreter erfasst die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a die Anzahl von Durchgängen des frei vibrierenden Läufers durch einen festgelegten Punkt (gewöhnlich das Zentrum der Vibration des Läufers) innerhalb einer vorgeschriebenen Zeitdauer und gibt Frequenzinformation Df aus, die die Eigenfrequenz f anzeigt.
Die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a berechnet die Federkonstante k unter Verwendung der Eigenfrequenz f, die durch die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a erfasst worden ist, in einer Operation, bei der die Eigenfrequenz f mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π) multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und der quadrierte Wert weiter mit der Masse des Läufers multipliziert wird, und gibt Federkonstanteninformation Dk aus, die der Federkonstanten-Schätzeinheit 13e die Federkonstante anzeigt.
Zu diesem Zeitpunkt erfasst die Temperaturerfassungseinheit 12e die Motortemperatur Tm des linearen Vibrationsmotors 100 und gibt Temperaturinformation Dtm aus, die der Federkonstanten-Schätzeinheit 13e die erfasste Motortemperatur anzeigt.
Dann leitet die Federkonstanten-Schätzeinheit 13e auf der Basis des Temperaturkoeffizienten αk des Federelements, der in ihrem internen Speicher gehalten wird, sowie der Federkonstanteninformation Dk und der Temperaturinformation Dtm eine Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa ab, die die Beziehung zwischen der Federkonstanten k und der Motortemperatur Tm anzeigt, und hält die Daten der abgeleiteten Funktion Qa in ihrem internen Speicher.
Danach wird der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101e vom arithmetischen Modus in den Betriebsmodus geschaltet.
Hiernach wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung im Antriebsmodus beschrieben.
Wenn der Motortreiber 1a eine Wechselspannung (Antriebsspannung) Vdr an den linearen Vibrationsmotor 100 anlegt, wird der lineare Vibrationsmotor 100 angetrieben, und die Betätigung einer Last, die am dem linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, wird begonnen.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperaturinformation Dtm, die die Motortemperatur Tm anzeigt, die durch die Temperaturerfassungseinheit 12e erfasst worden ist, in die Federkonstanten-Schätzeinheit 13e eingegeben, und die Federkonstanten-Schätzeinheit 13e schätzt aus der erfassten Motortemperatur Tm auf der Basis der Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa die Federkonstante in einem Zustand, in dem der lineare Vibrationsmotor betrieben wird, und gibt geschätzte Federkonstanteninformation Dk(t), die die geschätzte Federkonstante k(t) anzeigt, an die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2e aus.
Dann führt die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2e die Positionsberechnungsoperation aus, um auf der Basis des Antriebsstromes Cdr und der Antriebsspannung Vdr, die an den Motortreiber 1a angelegt werden, und unter Verwendung der geschätzten Federkonstanten k(t), die durch die geschätzte Federkonstanteninformation Dk(t) angezeigt wird, die Position des Läufers zu gewinnen, und gibt Positionsinformation Dpc aus, die dem Motortreiber 1a die berechnete Position Px des Läufers anzeigt.
Dann steuert der Motortreiber 1a auf der Basis der Positionsinformation Dpc das Niveau der Antriebsspannung, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, so, dass der sich hin- und herbewegende Läufer nicht die kritische Position überschreitet.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 veranlasst, frei zu vibrieren, die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a, die die Eigenfrequenz f des Läufers auf der Basis des frei vibrierenden Zustands des Läufers erfasst, die Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a, die die Federkonstante k auf der Basis der erfassten Eigenfrequenz f bestimmt, und die Temperaturerfassungseinheit 12e, die die Temperatur des linearen Vibrationsmotors erfasst. Im arithmetischen Modus leitet die Motorantriebsvorrichtung dann auf der Basis des Temperaturkoeffizienten αk der Federkonstanten, der erfassten Motortemperatur Tm und der im Antriebsmodus bestimmten Federkonstanten k die Beziehung Qa zwischen der Federkonstanten k und der Motortemperatur Tm ab, während die Motorantriebsvorrichtung im Antriebsmodus die Federkonstante k(t) im Zustand der Lastbetätigung aus der Motortemperatur Tm, die im Betriebszustand erfasst worden ist, unter Verwendung der Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa abschätzt. Daher wird in dem Zustand, in dem der Motor betrieben wird, die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung der geschätzten Federkonstanten k(t) ausgeführt, die der Motortemperatur Tm entspricht, wodurch die Läuferposition im Betriebszustand des Motors mit höherer Genauigkeit gewonnen werden kann.
Dementsprechend kann die Steuerung der Position des Läufers beim Betrieb des Motors mit hoher Genauigkeit erfolgen, wodurch das Spiel zwischen dem Läufer und dem Gehäuse des linearen Vibrationsmotors weiter verringert und dadurch eine weitere Miniaturisierung oder Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors realisiert werden kann.
Da in dieser fünften Ausführungsform die Federkonstante des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors berechnet wird, ist es des Weiteren möglich, die Position des Läufers durch die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition selbst dann mit hoher Genauigkeit zu berechnen, wenn sich die Federkonstante des linearen Vibrationsmotors mit der Zeit ändert.
In dieser ersten Ausführungsform führt die Motorantriebsvorrichtung 101e die Berechnung der Federkonstanten k des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 aus, um die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa abzuleiten, und schätzt während des Betriebs die Federkonstante k(t) aus der Motortemperatur Tm unter Verwendung der Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa, die unmittelbar vor Beginn des Betriebes abgeleitet worden war. Die Motorantriebsvorrichtung 101e kann aber die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa auch ableiten, indem sie die Berechnung der Federkonstanten k des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 ausführt und während des Betriebs die Federkonstante k(t) aus der Motortemperatur Tm abschätzt, indem sie die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Q benutzt, die am Ende des vorhergehenden Betriebes abgeleitet worden war.
Des Weiteren kann die Motorantriebsvorrichtung 101e die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa auch ableiten, indem sie die Berechnung der Federkonstanten k des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar vor Beginn des Betriebes des linearen Vibrationsmotors 100 und unmittelbar nach Ende des Betriebes ausführt.
In diesem Falle ist es wünschenswert, dass die Operation zur Gewinnung der Läuferposition im. Antriebsmodus unter Verwendung des Durchschnittswertes der Federkonstanten, die aus der Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa erhalten wird, die unmittelbar vor Beginn des derzeitigen Betriebs abgeleitet worden war, und der Federkonstanten, die aus der Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa erhalten wird, die unmittelbar nach Abschluss des vorangehenden Betriebes abgeleitet worden war, ausgeführt wird.
Weiter leitet in dieser fünften Ausführungsform die Federkonstanten-Schätzeinheit 13e die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa unter Verwendung des Temperaturkoeffizienten αk des Federelements ab, der zuvor im internen Speicher gehalten worden war, wobei aber das Verfahren der Ableitung der Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa nicht auf dasjenige beschränkt ist, in dem der Temperaturkoeffizient αk des Federelements verwendet wird.
Zum Beispiel kann die Federkonstanten-Schätzeinheit 13e die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa aus den Federkonstanten bei verschiedenen Temperaturen ableiten, indem sie die Berechnung der Federkonstanten k des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 ausführt, und indem sie weiter die Berechnung der Federkonstanten k des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar nach Abschluss des Betriebes des linearen Vibrationsmotors ausführt und die Federkonstante unter Verwendung der abgeleiteten Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa beim nächsten Betrieb aus der Motortemperatur abschätzt.
Weiter kann die Federkonstanten-Schätzeinheit 13e die Federkonstanten-Temperatur-Funktion immer dann aktualisieren, wenn die Federkonstante bei einer anderen Temperatur berechnet wird.
In dieser fünften Ausführungsform bestimmt die Motorantriebsvorrichtung 101e die Federkonstante k auf der Basis der Eigenfrequenz f, wie in der ersten Ausführungsform. Die Motorantriebsvorrichtung kann aber die Federkonstante k auch auf der Basis der Eigenkreisfrequenz ω wie in der zweiten Ausführungsform oder aus der Eigenvibrationsperiode T wie in der dritten Ausführungsform bestimmen. Des Weiteren kann die Motorantriebsvorrichtung 101e die Federkonstante k wie in der vierten Ausführungsform auf der Basis der Resonanzfrequenz bestimmen, die aus der erfassten Antriebsspannung und dem erfassten Antriebsstrom erhalten wird.
[Ausführungsform Nr. 6]
6 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung gemäss einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss der sechsten Ausführungsform treibt/steuert den linearen Vibrationsmotor 100 in Übereinstimmung mit der Läuferposition wie in der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform und unterscheidet sich von der Motorantriebsvorrichtung der ersten Ausführungsform nur dadurch, dass die Vorrichtung 101f die Positionsberechnungsoperation zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung eines Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems ausführt, das das Verhältnis zwischen der Masse des Läufers und der Federkonstanten des Federelements ist.
Konkreter enthält die Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss der sechsten Ausführungsform statt der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6a der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform eine Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14f zur Bestimmung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems auf der Basis der Eigenfrequenz f des Läufers sowie anstelle der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform eine Läuferpositions-Berechnungseinheit 2f um die Operation zur Gewinnung der Läuferposition auf der Basis des bestimmten Masse/Feder-Verhältnisses rmk auszuführen.
Hierunter werden der Motortreiber 1a, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2f die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a und die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14f, die Bauteile der Motorantriebsvorrichtung 101f sind, eingehender beschrieben.
Hier sind der Motortreiber 1a, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position und die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a mit denen in der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform identisch.
Die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14f bestimmt das Masse/Feder-Verhältnis rmk aus der Eigenfrequenz f des Läufers, die von der Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a erfasst wird, und gibt die Masse/Feder-Verhältnis-Information Drmk aus, die das bestimmte Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt. Als eine konkrete Operation zur Bestimmung des Masse/Feder-Verhältnisses wird hier die Eigenfrequenz f mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π) multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und der reziproke Wert des quadrierten Wertes erhalten.
Die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2f gewinnt wie die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a die Position Px des Läufers des linearen Vibrationsmotors 100, während sich der Läufer hin- und herbewegt, in einer Operation, in der die Bewegungsgleichung des linearen Vibrationsmotors 100 verwendet wird. Die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2f gemäss der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a gemäss der ersten Ausführungsform darin, dass die Berechnungseinheit 2f in der Operation zur Berechnung der Läuferposition das Masse/Feder-Verhältnis (m/k) verwendet, das durch die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14f bestimmt wird.
Als Nächstes wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss der sechsten Ausführungsform eingegeben wird, werden die betreffenden Bauteile 1a, 2f, 3a, 4a, 5a und 14f der Motorantriebsvorrichtung 101f in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101f wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird, wie in der ersten Ausführungsform.
Zu Beginn wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung zur Bestimmung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
Die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Bestimmung der relativen Position und die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a funktionieren in der Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss der sechsten Ausführungsform in der gleichen Weise wie in der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform.
In dieser sechsten Ausführungsform berechnet die Masse/Federverhältnis-Bestimmungseinheit 14f das Masse/Feder-Verhältnis rmk (= 1(f·2π)² = m/k) auf der Basis der Frequenzinformation Df von der Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a in einer Operation, in der sie die Eigenfrequenz f, die durch die Frequenzinformation Df angezeigt wird, mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π) multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und den reziproken Wert des quadrierten Wertes berechnet, und gibt die Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk aus, die das berechnete Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt.
Danach wird der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101f vom arithmetischen Modus in den Antriebsmodus umgeschaltet.
Im Antriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss der sechsten Ausführungsform legt der Motortreiber 1a wie in der ersten Ausführungsform eine Wechselspannung (Antriebsspannung) Vdr an den linearen Vibrationsmotor 100 an, um den linearen Vibrationsmotor 100 anzutreiben.
Zu diesem Zeitpunkt führt die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2f eine Positionsberechnungsoperation aus, um auf der Basis des Antriebsstromes Cdr und der Antriebsspannung Vdr des Motortreibers 1a und unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses, das von der Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14f bestimmt wird, die Läuferposition zu gewinnen, und gibt Positionsinformation Dpc aus, die dem Motortreiber 1a die berechnete Position Px des Läufers anzeigt.
Dann steuert der Motortreiber 1a das Niveau der Antriebsspannung Vdr, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, auf der Basis der Positionsinformation Dpc so, dass der sich hin- und herbewegende Läufer nicht die kritische Position überschreitet.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss der sechsten Ausführungsform für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 veranlasst, frei zu vibrieren, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, die den Zeitpunkt erfasst, zu dem der frei vibrierende Läufer durch einen festgelegten Punkt (relative Position) hindurchgeht, und die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a, die auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Erfassungseinheit 4a die Eigenfrequenz f des Läufers erfasst, wobei das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems aus der erfassten Eigenfrequenz f bestimmt wird. Daher ist es möglich, eine sehr genaue Position des Läufers in einer Positionsberechnung zu erhalten, in der das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems verwendet wird, wodurch eine Miniaturisierung oder Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors wie in der ersten Ausführungsform realisiert werden kann.
Weiter wird in dieser sechsten Ausführungsform das Masse/Feder-Verhältnis rmk des linearen Vibrationsmotors wie in der ersten Ausführungsform unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnet. Daher wird die Positionsberechnungsoperation zur Gewinnung der Position Px des Läufers immer unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors ausgeführt. Dementsprechend kann die Läuferposition durch die Positionsberechnung unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk genauer gewonnen werden, selbst wenn sich das Masse/Feder-Verhältnis rmk mit der Zeit ändert.
In dieser sechsten Ausführungsform führt die Motorantriebsvorrichtung 101f die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 aus, die Motorantriebsvorrichtung 101f kann aber das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 auch unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 ausführen.
In diesem Falle wird während des Betriebs des linearen Vibrationsmotors die Positionsberechnung zur Berechnung der Läuferposition unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk ausgeführt, das unmittelbar nach Abschluss des voraufgegangenen Betriebs des linearen Vibrationsmotors berechnet worden war. Daher wird auch in diesem Falle die Positionsberechnungsoperation zur Gewinnung der Position des Läufers immer unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors ausgeführt. Dementsprechend kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung genau erhalten werden, selbst wenn sich das Masse/Feder-Verhältnis des Federelements des linearen Vibrationsmotors mit der Zeit ändert.
Da in diesem Falle die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors ausgeführt worden ist, wird des Weiteren das Masse/Feder-Verhältnis in einem Zustand berechnet, in dem die Temperatur des Motors ungefähr die gleiche ist wie die tatsächliche Temperatur zu einer Zeit, zu der der lineare Vibrationsmotor betrieben wird. Obwohl sich das Masse/Feder-Verhältnis mit der Temperatur ändert, kann daher ein genaues Masse/Feder-Verhältnis beim Betrieb des linearen Vibrationsmotors erhalten werden, indem das Masse/Feder-Verhältnis bei einer Temperatur berechnet wird, bei der der Motor tatsächlich betrieben wird. Dementsprechend kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden.
Da in diesem Falle die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors ausgeführt wird, ist es des Weiteren möglich, das Masse/Feder-Verhältnis zu erhalten, ohne den Betrieb des linearen Vibrationsmotors zu behindern.
[Ausführungsform Nr. 7]
7 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung gemäss einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorantriebsvorrichtung 101g gemäss der siebenten Ausführungsform treibt/ steuert den linearen Vibrationsmotor 100 wie in der Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der Läuferposition und unterscheidet sich von der Motorantriebsvorrichtung gemäss der zweiten Ausführungsform nur darin, dass die Positionsberechnungsoperation zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung eines Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors erfolgt.
Konkreter enthält die Motorantriebsvorrichtung 101g gemäss der siebenten Ausführungsform statt der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6b der Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform eine Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14g zur Bestimmung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems auf der Basis der Eigenkreisfrequenz (Winkelgeschwindigkeit) ω des Läufers und statt der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a der Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform eine Läuferpositions-Berechnungseinheit 2g zur Ausführung einer Operation zur Gewinnung der Läuferposition auf der Basis des bestimmten Masse/Feder-Verhältnisses rmk.
Hierunter werden der Motortreiber 1a, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2g, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position, die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b und die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14g, die Bauteile der Motorantriebsvorrichtung 101g sind, eingehender beschrieben.
Hier sind der Motortreiber 1a, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position und die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b mit denen in der Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform identisch. Die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2g ist mit der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2f der Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss der sechsten Ausführungsform identisch.
Die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14g bestimmt das Masse/Feder-Verhältnis rmk aus der Eigenkreisfrequenz ω, die von der Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b erfasst wird, und gibt Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk aus, die das bestimmte Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt. Als eine konkrete Operation der Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14g zur Gewinnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk (= 1/ω²) wird die Eigenkreisfrequenz ω quadriert, und der reziproke Wert des quadrierten Wertes wird erhalten.
Als Nächstes wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101g gemäss der siebenten Ausführungsform eingegeben wird, werden die betreffenden Bauteile 1a, 2g, 3a, 4b, 5b und 14g der Motorantriebsvorrichtung 101g in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101g wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird, wie in der zweiten Ausführungsform.
Zu Beginn wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung zur Bestimmung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
In der Motorantriebsvorrichtung 101g gemäss der siebenten Ausführungsform funktionieren die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position und die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b in der gleichen Weise wie die in der Motorantriebsvorrichtung 101b gemäss der zweiten Ausführungsform.
In dieser siebenten Ausführungsform berechnet die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14g das Masse/Feder-Verhältnis rmk (= 1/ω²) auf der Basis der Frequenzinformation Dω von der Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b mit einer Operation, in der die von der Frequenzinformation Dω angezeigte Eigenkreisfrequenz ω quadriert und der reziproke Wert des quadrierten Wertes berechnet wird, und gibt Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk aus, die das berechnete Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt.
Danach wird der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101g vom arithmetischen Modus in den Antriebsmodus umgeschaltet.
Im Antriebsmodus funktioniert die Motorantriebsvorrichtung 101g gemäss der siebenten Ausführungsform in der gleichen Weise wie in der zweiten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101g gemäss der siebenten Ausführungsform zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 veranlasst, frei zu vibrieren, die Einheit 4b für die Erfassung der relativen Position, die die Zeitpunkte erfasst, zu denen der frei vibrierende Läufer durch zwei festgelegte Punkte (relative Positionen) hindurchgeht, und die Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit 5b, die auf der Basis der Zeitinformation Dpr von der Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position die Eigenkreisfrequenz ω des Läufers erfasst, wobei das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems aus der erfassten Eigenkreisfrequenz ω bestimmt wird. Dadurch ist es möglich, wie in der sechsten Ausführungsform durch die Positionsberechnung, in der das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems verwendet wird, eine sehr genaue Position Px des Läufers zu erhalten und dadurch eine Miniaturisierung oder Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors zu realisieren.
Weiter wird in dieser siebenten Ausführungsform das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors wie in der sechsten Ausführungsform unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnet. Daher kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk mit hoher Genauigkeit erhalten werden, selbst wenn sich das Masse/Feder-Verhältnis rmk mit der Zeit ändert.
In dieser siebenten Ausführungsform berechnet die Motorantriebsvorrichtung 101g das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100, während aber die Motorantriebsvorrichtung 101g das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems auch unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnen kann.
[Ausführungsform Nr. 8]
8 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung gemäss einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorantriebsvorrichtung 101h gemäss der achten Ausführungsform treibt/steuert den linearen Vibrationsmotor 100 in Übereinstimmung mit der Läuferposition wie in der Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform und unterscheidet sich von der Motorantriebsvorrichtung der dritten Ausführungsform nur darin, dass die Vorrichtung 101h die Positionsberechnungsoperation zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung eines Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors ausführt.
Konkreter enthält die Motorantriebsvorrichtung 101h gemäss der achten Ausführungsform anstelle der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6c der Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform eine Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14h zur Bestimmung eines Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems auf der Basis der Eigenvibrationsperiode T des Läufers (Federvibrationssystems) sowie anstelle der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a der Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform eine Läuferpositions-Berechnungseinheit 2h, um auf der Basis des bestimmten Masse/Feder-Verhältnisses rmk eine Operation auszuführen, mit der die Position Px des Läufers erhalten wird.
Hierunter werden der Motortreiber 1a, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2h, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit für die Erfassung der relativen Position, die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c und die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14h, die Bauteile der Motorantriebsvorrichtung 101h sind, eingehender beschrieben.
Der Motortreiber 1a, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position und die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c sind die gleichen wie die in der Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform. Die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2h ist die gleiche wie die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2f der Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss der sechsten Ausführungsform.
Die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14h bestimmt aus der Eigenvibrationsperiode T des Läufers, die von der Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c erfasst wird, das Masse/Feder-Verhältnis rmk und gibt Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk aus, die das bestimmte Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt. Als eine konkrete Operation der Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14h zur Gewinnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk (= (T/2π)²) wird die Eigenvibrationsperiode T durch das Zweifache des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π) geteilt und der sich ergebende Wert wird quadriert.
Als Nächstes wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101h gemäss der achten Ausführungsform eingegeben wird, werden die betreffenden Bauteile 1a, 2h, 3a, 4a, 5c und 14h der Motorantriebsvorrichtung 101h in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus beim Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101h wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird, wie in der dritten Ausführungsform.
Zu Beginn wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung zur Bestimmung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
In der Motorantriebsvorrichtung 101h gemäss der achten Ausführungsform funktionieren die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position und die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c in der gleichen Weise wie die in der Motorantriebsvorrichtung 101c gemäss der dritten Ausführungsform.
In dieser achten Ausführungsform berechnet die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14h das Masse/Feder-Verhältnis rmk (= (T/2π)²) auf der Basis der Frequenzinformation Dt von der Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c mit einer arithmetischen Operation, in der die von der Frequenzinformation Dt angezeigte Eigenvibrationsperiode T durch das Zweifache des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser geteilt und der sich ergebende Wert quadriert wird, und gibt Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk aus, die das berechnete Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt.
Danach wird der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101h vom arithmetischen Modus in den Antriebsmodus umgeschaltet.
Im Antriebsmodus funktioniert die Motorantriebsvorrichtung 101h gemäss der achten Ausführungsform in der gleichen Weise wie in der dritten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101h gemäss der achten Ausführungsform zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 veranlasst, frei zu vibrieren, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, die den Zeitpunkt erfasst, zu dem der frei vibrierende Läufer durch einen festgelegten Punkt (relative Position) hindurchgeht, und die Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit 5c, die auf der Basis der Zeitinformation Dpr, die die erfasste Zeit anzeigt, die Eigenvibrationsperiode T des Läufers erfasst, wobei das Masse/Feder-Verhältnis rmk aus der erfassten Eigenvibrationsperiode T bestimmt wird. Dadurch ist es möglich, wie in der sechsten Ausführungsform durch die Positionsberechnung, in der das Masse/Feder-Verhältnis rmk verwendet wird, eine sehr genaue Position Px des Läufers zu erhalten und dadurch eine Miniaturisierung oder Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors zu realisieren.
Weiter wird in dieser achten Ausführungsform das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 wie in der sechsten Ausführungsform unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnet. Daher kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses mit hoher Genauigkeit erhalten werden, selbst wenn sich das Masse/Feder-Verhältnis rmk mit der Zeit ändert.
In dieser achten Ausführungsform berechnet die Motorantriebsvorrichtung 101h das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100, während aber die Motorantriebsvorrichtung 101h das Masse/Feder-Verhältnis des Federvibrationssystems auch unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnen kann.
[Ausführungsform Nr. 9]
9 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung gemäss einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorantriebsvorrichtung 101i gemäss der neunten Ausführungsform treibt/ steuert den linearen Vibrationsmotor 100. in Übereinstimmung mit der Position wie des Läufers in der Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss der vierten Ausführungsform und unterscheidet sich von der Motorantriebsvorrichtung der vierten Ausführungsform nur darin, dass die Vorrichtung 101i die Positionsberechnungsoperation zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung eines Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 ausführt.
Konkreter enthält die Motorantriebsvorrichtung 101i gemäss der neunten Ausführungsform anstelle der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6d der Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss der vierten Ausführungsform eine Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14i zur Bestimmung eines Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems auf der Basis der Resonanzvibrationsperiode f' des Federvibrationssystems, das sich in einem resonanten Zustand befindet, sowie anstelle der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2a der Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss der vierten Ausführungsform eine Läuferpositions-Berechnungseinheit 2i, um auf der Basis des bestimmten Masse/Feder-Verhältnisses rmk eine Operation zur Gewinnung der Läuferposition auszuführen.
Hierunter werden der Motortreiber 1d, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2i, die Stromerfassungseinheit 9d, die Spannungserfassungseinheit 10d, die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d und die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14i, die Bauteile der Motorantriebsvorrichtung 101i sind, eingehender beschrieben.
Der Motortreiber 1d, die Stromerfassungseinheit 9d, die Spannungserfassungseinheit 12d und die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d sind mit denen in der Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss der vierten Ausführungsform identisch. Die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2i ist mit der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2f der Motorantriebsvorrichtung 101f gemäss der sechsten Ausführungsform identisch.
Die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14i bestimmt aus der Resonanzfrequenz f', die durch die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d erfasst wird, ein Masse/Feder-Verhältnis rmk und gibt Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk aus, die das bestimmte Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt. Als eine konkrete Operation der Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14i zur Gewinnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk (= 1/(f'·2π)²) wird eine arithmetische Operation durchgeführt, in der die Resonanzfrequenz f' mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π) multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und der reziproke Wert des quadrierten Wertes wird berechnet wird.
Als Nächstes wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101i gemäss der neunten Ausführungsform eingegeben wird, werden die betreffenden Bauteile 1d, 2i, 9d, 10d, 11d und 14i der Motorantriebsvorrichtung 101i in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101i wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird.
Zu Beginn wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung zur Bestimmung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
In der Motorantriebsvorrichtung 101i gemäss der neunten Ausführungsform funktionieren der Motortreiber 1d, die Stromerfassungseinheit 9d, die Spannungserfassungseinheit 10d und die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d in der gleichen Weise wie die in der Motorantriebsvorrichtung 101d gemäss der vierten Ausführungsform.
In dieser neunten Ausführungsform berechnet die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14i das Masse/Feder-Verhältnis rmk auf der Basis der Frequenzinformation Drf, die die Resonanzfrequenz f' anzeigt, die durch die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d erfasst wird, indem sie eine arithmetische Operation ausführt, in der die Resonanzfrequenz f' mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zur Durchmesser (π) multipliziert, der sich ergebende Wert quadriert und der reziproke Wert des quadrierten Wertes berechnet wird, und gibt Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk aus, die das berechnete Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt.
Danach wird der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101i vom arithmetischen Modus in den Antriebsmodus umgeschaltet.
Im Antriebsmodus funktioniert die Motorantriebsvorrichtung 101i gemäss der neunten Ausführungsform in der gleichen Weise wie in der vierten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101i gemäss der neunten Ausführungsform zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 die Stromerfassungseinheit 9d, die den Antriebsstrom Cdr des linearen Vibrationsmotors 100 erfasst, die Spannungserfassungseinheit 10d, die die Antriebsspannung Vdr des linearen Vibrationsmotors 100 erfasst, sowie die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d, die den Motortreiber 1d auf der Basis des erfassten Antriebsstromes Cdr und der erfassten Antriebsspannung Vdr steuert und die Resonanzfrequenz f' des linearen Vibrationsmotors 100 erfasst, wobei das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems auf der Basis der erfassten Resonanzfrequenz f' bestimmt wird. Daher ist es möglich, wie in der sechsten Ausführungsform durch die Positionsberechnung, in der das Masse/Feder-Verhältnis rmk verwendet wird, eine ziemlich genaue Position Px des Läufers zu erhalten und dadurch eine Miniaturisierung oder Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors zu realisieren.
Weiter wird in dieser neunten Ausführungsform das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 wie in der sechsten Ausführungsform unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnet. Daher kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung mit hoher Genauigkeit erhalten werden, selbst wenn sich das Masse/Feder-Verhältnis rmk mit der Zeit ändert.
In dieser neunten Ausführungsform berechnet die Motorantriebsvorrichtung 101i das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors, während aber die Motorantriebsvorrichtung 101i das Masse/Feder-Verhältnis des linearen Vibrationsmotors 100 auch unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors berechnen kann.
In diesem Falle erfolgt die Positionsberechnungsoperation zur Gewinnung der Position des Läufers während des Betriebs des linearen Vibrationsmotors unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk, das unmittelbar nach Abschluss des vorangehenden Betriebs des linearen Vibrationsmotors berechnet worden war. Daher wird auch in diesem Fall die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition immer unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk im jüngsten Zustand des linearen Vibrationsmotors ausgeführt. Dementsprechend kann die Position des Läufers durch die oben erwähnte Positionsberechnung genau gewonnen werden, selbst wenn sich das Masse/Feder-Verhältnis rmk mit der Zeit ändert.
Da in diesem Falle die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors ausgeführt wird, wird des Weiteren das Masse/Feder-Verhältnis rmk in einem Zustand berechnet, in dem die Temperatur des Motors ungefähr die gleiche wie die tatsächliche Temperatur zu einer Zeit ist, zu der der lineare Vibrationsmotor betrieben wird. Obwohl sich das Masse/Feder-Verhältnis rmk mit der Temperatur ändert, ist es daher möglich, ein genaues Masse/Feder-Verhältnis rmk während des Betriebs des linearen Vibrationsmotors zu erhalten, indem das Masse/Feder-Verhältnis rmk bei einer Temperatur berechnet wird, bei der der Motor tatsächlich arbeitet. Dementsprechend kann die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition mit grösserer Genauigkeit erreicht werden.
Da in diesem Fall die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors ausgeführt wird, ist es des Weiteren möglich, das Masse/Feder-Verhältnis rmk zu erhalten, ohne den Betrieb des linearen Vibrationsmotors zu behindern.
In dieser neunten Ausführungsform steuert die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d den Motortreiber 1d in einem Zustand, in dem die Amplitude des Antriebsstromes, der dem linearen Vibrationsmotor 100 zugeführt wird, so festgelegt wird, dass die Antriebsfrequenz des linearen Vibrationsmotors zu der Frequenz wird, bei der die dem linearen Vibrationsmotor zugeführte Leistung maximal wird, und erfasst die Resonanzfrequenz f' des linearen Vibrationsmotors auf der Basis der Antriebsfrequenz, bei der die zugeführte Leistung maximal wird. Die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d kann aber wie in der vierten Ausführungsform die Resonanzfrequenz auch aus einem Phasenunterschied zwischen dem Antriebsstrom und der Antriebsspannung in einem Zustand erkennen, in dem sich der lineare Vibrationsmotor in Resonanz befindet.
Des Weiteren hat in dieser neunten Ausführungsform die Motorantriebsvorrichtung 101i zwei Betriebsmodi, nämlich den Antriebsmodus und den arithmetischen Modus. Im Antriebsmodus treibt die Vorrichtung den linearen Vibrationsmotor 100 mit einer Antriebsfrequenz, die einer verlangten Motorausgangsleistung entspricht, während sie im arithmetischen Modus den linearen Vibrationsmotor 100 in Übereinstimmung mit dem Antriebsfrequenz-Steuersignal Sfc von der Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit 11d bei der Resonanzfrequenz antreibt. Es ist aber auch möglich, dass die Motorantriebsvorrichtung 101i nur einen Betriebsmodus (Antriebsmodus) zur Betätigung der Last des linearen Vibrationsmotors hat. In diesem Antriebsmodus erfasst sie die Resonanzfrequenz des linearen Vibrationsmotors, treibt den linearen Vibrationsmotor bei der erfassten Resonanzfrequenz und bestimmt das Masse/Feder-Verhältnis rmk auf der Basis der erfassten Resonanzfrequenz, wie in der vierten Ausführungsform beschrieben.
[Ausführungsform Nr. 10]
10 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Motorantriebsvorrichtung gemäss einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorantriebsvorrichtung 101j gemäss der zehnten Ausführungsform treibt/steuert den linearen Vibrationsmotor 100 in Übereinstimmung mit der Läuferposition wie in der Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform und unterscheidet sich von der Motorantriebsvorrichtung der fünften Ausführungsform nur darin, dass die Vorrichtung 101j die Positionsberechnungsoperation zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung eines Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems ausführt.
Konkreter enthält die Motorantriebsvorrichtung 101j gemäss der zehnten Ausführungsform anstelle der Federkonstanten-Bestimmungseinheit 6e der Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform eine Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14j zur Bestimmung eines Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federvibrationssystems auf der Grundlage der Eigenfrequenz f des Federvibrationssystems, anstelle der Federkonstanten-Schätzeinheit 13e der Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform eine Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j zur Schätzung eines Masse/Feder-Verhältnisses rmk(t) des beweglichen Läufers auf der Basis des bestimmten Masse/Feder-Verhältnisses rmk und einer Motortemperatur Tm sowie anstelle der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2e der Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform eine Läuferpositions-Berechnungseinheit 2j, um auf der Basis des geschätzten Masse/Feder-Verhältnisses rmk(t) eine Operation zur Gewinnung der Position Px des Läufers auszuführen.
In anderen Worten berechnet die Motorantriebsvorrichtung 101j im arithmetischen Modus das Masse/Feder-Verhältnis rmk des Federvibrationssystems auf der Basis der Eigenfrequenz f des Federvibrationssystems und leitet aus der erfassten Motortemperatur Tm und dem berechneten Masse/Feder-Verhältnis rmk eine Masse/Feder-Verhältnis- Temperatur-Funktion Qb ab, während die Motorantriebsvorrichtung 101j im Antriebsmodus auf der Basis der Motortemperatur Tm und unter Benutzung der Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb das Masse/Feder-Verhältnis des gerade angetriebenen linearen Vibrationsmotors schätzt, die Läuferposition unter Verwendung des geschätzten Masse/Feder-Verhältnisses rmk(t) berechnet und den Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 in Übereinstimmung mit der berechneten Läuferposition steuert.
Hierunter werden der Motortreiber 1a, die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2j, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a, die Temperaturerfassungseinheit 12e, die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14j und die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j, die Bauteile der Motorantriebsvorrichtung 101j sind, eingehender beschrieben.
Der Motortreiber 1a, die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position, die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a und die Temperaturerfassungseinheit 12e sind die gleichen wie die in der Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform.
Die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14j bestimmt aus der Eigenfrequenz f, die durch die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a erfasst wird, ein Masse/Feder-Verhältnis rmk und gibt Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk aus, die das bestimmte Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt. Als eine konkrete Operation der Gewinnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk wird eine arithmetische Operation ausgeführt, in der die Eigenfrequenz f mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π) multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und der reziproke Wert des quadrierten Wertes berechnet wird.
Im arithmetischen Modus leitet die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j auf der Basis des von der Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14j bestimmten Masse/Feder-Verhältnisses rmk und der durch die Temperaturerfassungseinheit 12e erfassten Motortemperatur Tm die Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb ab, während im Antriebsmodus die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit auf der Basis der erfassten Motortemperatur Tm und unter Verwendung der abgeleiteten Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb das Masse/Feder-Verhältnis beim Betrieb des linearen Vibrationsmotors 100 abschätzt und geschätzte Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk(t) ausgibt, die das geschätzte Masse/Feder-Verhältnis rmk(t) anzeigt.
Hier kann die Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb eine lineare Funktion oder eine zweidimensionale Matrix sein, die die Beziehung zwischen dem Masse/Feder-Verhältnis rmk und der Motortemperatur Tm anzeigt.
Als Nächstes wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung beschrieben.
Wenn ein Befehlssignal, das den Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors befiehlt, durch eine Benutzeroperation in die Steuereinheit in der Motorantriebsvorrichtung 101j gemäss der zehnten Ausführungsform eingegeben wird, werden die betreffenden Bauteile 1a, 2j, 3a, 4a, 5a, 12e, 14j und 15j der Motorantriebsvorrichtung 101j in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der (nicht gezeigten) Steuereinheit so gesteuert, dass der arithmetische Modus vorübergehend zum Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101j wird und dann durch den Antriebsmodus ersetzt wird.
Zu Beginn wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung zur Bestimmung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des Federelements des linearen Vibrationsmotors 100 im arithmetischen Modus beschrieben.
In der Motorantriebsvorrichtung 101j gemäss der zehnten Ausführungsform funktionieren die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die Einheit 4a für die Erfassung der relativen Position und die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a in der gleichen Weise wie die in der Motorantriebsvorrichtung 101e gemäss der fünften Ausführungsform.
In dieser zehnten Ausführungsform berechnet die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14j dann das Masse/Feder-Verhältnis rmk unter Verwendung der durch die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 15a erfassten Eigenfrequenz f, indem eine arithmetische Operation ausgeführt wird, bei der die Eigenfrequenz f mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zur Durchmesser (π) multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und der reziproke Wert des quadrierten Wertes berechnet wird, und gibt die Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk aus, die der Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j das berechnete Masse/Feder-Verhältnis rmk anzeigt.
Zu dieser Zeit erfasst die Temperaturerfassungseinheit 12e die Temperatur Tm des linearen Vibrationsmotors 100 (die Motortemperatur) und gibt Temperaturinformation Dtm aus, die der Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j die erfasste Motortemperatur anzeigt.
Dann leitet die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j auf der Basis der Masse/Feder-Verhältnis-Information Drmk und der Temperaturinformation Dtm eine Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb ab, die die Beziehung zwischen dem Masse/Feder-Verhältnis rmk und der Motortemperatur Tm zeigt, und hält die Daten der abgeleiteten Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb in ihrem internen Speicher.
Danach wird der Betriebsmodus der Motorantriebsvorrichtung 101j vom arithmetischen Modus in den Antriebsmodus umgeschaltet.
Hierunter wird der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung im Antriebsmodus beschrieben.
Der Motortreiber 1a legt eine Wechselspannung (Antriebsspannung) Vdr an den linearen Vibrationsmotor 100 an, um den linearen Vibrationsmotor 100 anzutreiben.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperaturinformation Dtm, die die Motortemperatur Tm anzeigt, die durch die Temperaturerfassungseinheit 12e erfasst worden ist, in die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j eingegeben, und die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j schätzt das Masse/Feder-Verhältnis im Betriebszustand des linearen Vibrationsmotors auf der Basis der erfassten Motortemperatur Tm unter Verwendung der Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb und gibt geschätzte Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk(t) aus, die der Läuferpositions-Berechnungseinheit 2j das geschätzte Masse/Feder-Verhältnis rmk(t) anzeigt.
Dann führt die Läuferpositions-Berechnungseinheit 2j die Positionsberechnungsoperation aus, um auf der Basis des Antriebsstromes Cdr und der Antriebsspannung Vdr, die an den Motortreiber 1a angelegt werden, die Läuferposition zu gewinnen, wobei das geschätzte Masse/Feder-Verhältnis rmk(t) verwendet wird, das durch die von der Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 14j geschätzte Masse/Feder-Verhältnis-Information Dmk(t) angezeigt wird, und gibt Positionsinformation Dpc aus, die dem Motortreiber 1a die berechnete Position Px des Läufers anzeigt.
Dann steuert der Motortreiber 1a auf der Basis der Läuferpositionsinformation Dpc die Amplitude (das Spannungsniveau) der Antriebsspannung Vdr, die an den linearen Vibrationsmotor 100 angelegt wird, so, dass der sich hin- und herbewegende Läufer nicht die kritische Position überschreitet.
Wie oben beschrieben, enthält die Motorantriebsvorrichtung 101j gemäss der zehnten Ausführungsform zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors 100 die Läufervibrations-Erzwingungseinheit 3a, die den Läufer des linearen Vibrationsmotors 100 veranlasst, frei zu vibrieren, die Eigenfrequenz-Erfassungseinheit 5a, die auf der Basis des frei vibrierenden Zustands des Läufers die Eigenfrequenz f des Läufers erfasst, die Masse/Feder-Verhältnis-Bestimmungseinheit 14j, die auf der Basis der erfassten Eigenfrequenz f das Masse/Feder-Verhältnis rmk bestimmt, und die Temperaturerfassungseinheit 12e, die die Temperatur des linearen Vibrationsmotors erfasst. Entsprechend leitet im arithmetischen Modus die Motorantriebsvorrichtung auf der Basis des Temperaturkoeffizienten αmk des Masse/Feder-Verhältnisses, der erfassten Motortemperatur Tm und des bestimmten Masse/Feder-Verhältnisses rmk die Beziehung Qb zwischen dem Masse/Feder-Verhältnis rmk und der Motortemperatur Tm ab, während im Antriebsmodus die Motorantriebsvorrichtung aus der Motortemperatur Tm, die im Betriebszustand erfasst wird, und unter Benutzung der Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb das Masse/Feder-Verhältnis rmk(t) im Zustand der Lastbetätigung schätzt. Daher wird in dem Zustand, in dem der Motor betrieben wird, die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition unter Verwendung des geschätzten Masse/Feder-Verhältnisses rmk(t) ausgeführt, das der Motortemperatur Tm entspricht, wodurch die Läuferposition im Betriebszustand des Motors mit höherer Genauigkeit gewonnen werden kann.
Dementsprechend kann die Steuerung der Läuferposition während des Motorbetriebs mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden, wodurch der Spielraum zwischen dem Läufer und dem Gehäuse des linearen Vibrationsmotors weiter verringert und eine weitere Miniaturisierung oder Leistungserhöhung des linearen Vibrationsmotors realisiert werden kann.
Weiter wird in dieser zehnten Ausführungsform das Masse/Feder-Verhältnis rmk des linearen Vibrationsmotors 100 unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 berechnet. Daher kann die Position des Läufers durch die Positionsberechnung zur Gewinnung der Läuferposition mit hoher Genauigkeit erhalten werden, selbst wenn sich das Masse/Feder-Verhältnis rmk des linearen Vibrationsmotors mit der Zeit ändert.
In dieser zehnten Ausführungsform leitet die Motorantriebsvorrichtung 101j die Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb ab, indem sie die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 ausführt, und schätzt während des Betriebs das Masse/Feder-Verhältnis rmk(t) unter Benutzung der Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb, die unmittelbar vor Beginn des Betriebs abgeleitet worden war, aus der Motortemperatur Tm das Masse/Feder-Verhältnis rmk(t) ab. Die Motorantriebsvorrichtung 101j kann aber die Federkonstanten-Temperatur-Funktion Qa auch ableiten, indem sie die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar nach Abschluss des Betriebs des linearen Vibrationsmotors ausführt, und kann während des Betriebs das Masse/Feder-Verhältnis rmk(t) unter Benutzung der Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb, die am Ende des vorausgehenden Betriebs abgeleitet worden war, aus der Motortemperatur Tm abschätzen.
Des Weiteren kann die Motorantriebsvorrichtung 101j die Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb ableiten, indem sie die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 und unmittelbar nach Abschluss des Betriebes ausführt.
In diesem Falle ist es wünschenswert, dass die arithmetische Operation für die Gewinnung der Läuferposition im Antriebsmodus unter Verwendung eines Durchschnittswertes aus dem Masse/Feder-Verhältnis, das aus der Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb erhalten wurde, die unmittelbar vor Beginn des laufenden Betriebes abgeleitet wurde, und dem Masse/Feder-Verhältnis, das aus der Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb erhalten wurde, die unmittelbar nach Abschluss des vorausgehenden Betriebes abgeleitet worden war, ausgeführt wird.
Weiter leitet in dieser zehnten Ausführungsform die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j die Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb unter Verwendung des Temperaturkoeffizienten αmk des Masse/Feder-Verhältnisses ab, der im internen Speicher gehalten wird, aber das Verfahren zur Ableitung der Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb ist nicht auf das Verfahren beschränkt, das den Temperaturkoeffizienten αmk des Masse/Feder-Verhältnisses verwendet.
Zum Beispiel kann die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j die Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb aus den Masse/Feder-Verhältnissen bei verschiedenen Temperaturen ableiten, indem sie die Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses rmk des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar vor Beginn des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 100 ausführt und weiter die Berechnung des Masse/Feder- Verhältnisses rmk des linearen Vibrationsmotors 100 und die Erfassung der Motortemperatur Tm unmittelbar nach Abschluss des Betriebes des linearen Vibrationsmotors ausführt und das Masse/Feder-Verhältnis rmk(t) unter Benutzung der abgeleiteten Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion Qb aus der Motortemperatur beim nächsten Betrieb schätzt.
Des Weiteren kann die Masse/Feder-Verhältnis-Schätzeinheit 15j die Masse/Feder-Verhältnis-Temperatur-Funktion immer dann aktualisieren, wenn das Masse/Feder-Verhältnis rmk bei einer anderen Temperatur berechnet wird.
In dieser zehnten Ausführungsform bestimmt die Motorantriebsvorrichtung 101j das Masse/Feder-Verhältnis rmk wie in der sechsten Ausführungsform auf der Basis der Eigenfrequenz f. Die Motorantriebsvorrichtung kann aber das Masse/Feder-Verhältnis rmk auch wie in der siebenten Ausführungsform auf der Basis der Eigenkreisfrequenz ω des Federvibrationssystems bestimmen, oder sie kann das Masse/Feder-Verhältnis rmk wie in der achten Ausführungsform auf der Basis der Eigenvibrationsperiode T des Federvibrationssystems bestimmen. Weiter kann die Motorantriebsvorrichtung 101j das Masse/Feder-Verhältnis wie in der neunten Ausführungsform auf der Basis der Resonanzfrequenz bestimmen, die aus der erfassten Antriebsspannung und dem erfassten Antriebsstrom gewonnen wird.
Der lineare Vibrationsmotor und die Motorantriebsvorrichtung, die in einer der Ausführungsformen von der ersten bis zur zehnten Ausführungsform beschrieben worden sind, werden als Energiequelle in einem Verdichter oder dergleichen verwendet. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung in Geräten wie einer Klimaanlage oder einem Kühlschrank wirksam, die den linearen Vibrationsmotor innerhalb eines geschlossenen Raumes enthalten und in Umgebungen verwendet werden, wo die Temperatur und der Druck stark variieren können. Gemäss der vorliegenden Erfindung kann die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors mit hoher Genauigkeit berechnet werden, ohne dass ein Positionsfühler verwendet wird.
Hierunter werden ein Verdichter, bei dem der lineare Vibrationsmotor und die Motorantriebsvorrichtung gemäss der ersten Ausführungsform verwendet werden, sowie eine Klimaanlage, ein Kühlschrank, ein Tiefkühlschrank und eine Heisswasserversorgungseinheit, in denen der Verdichter verwendet wird, eingehend beschrieben.
[Ausführungsform Nr. 11]
13 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Verdichterantriebsvorrichtung gemäss einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Verdichterantriebsvorrichtung 211 gemäss der elften Ausführungsform treibt einen Verdichter 40, um Luft, Gas oder dergleichen zu komprimieren. Die Energiequelle des Verdichters 40 ist ein linearer Vibrationsmotor 46, der mit dem linearen Vibrationsmotor 100 gemäss der ersten Ausführungsform identisch ist. Weiter ist die Verdichterantriebsvorrichtung 211 eine Motorantriebsvorrichtung für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors 46 und besitzt den gleichen Aufbau wie die Motorantriebsvorrichtung 101a der ersten Ausführungsform. Im folgenden wird der Verdichter 40 gemäss dieser elften Ausführungsform als ein Linearverdichter bezeichnet, und dieser Linearverdichter 40 wird kurz beschrieben.
Der Linearverdichter 40 hat einen Zylinderabschnitt 41a und einen Motorabschnitt 41b, die entlang einer im Voraus bestimmten Achslinie aneinander angrenzen. Im Zylinderabschnitt 41a ist ein Kolben 42 untergebracht, der gleitend in Richtung der Achse gehalten wird. Eine Kolbenstange 42a, deren eines Ende an der Rückseite des Kolbens 42 befestigt ist, ist über den Zylinderabschnitt 41a und den Motorabschnitt 41b hinweg ausgelegt, und eine Haltefeder 43, die eine Kraft auf den Kolben 42a in Richtung der Achse ausübt, ist am anderen Ende der Kolbenstange 42a angebracht. Hier entspricht die Haltefeder 43 dem Federelement des linearen Vibrationsmotors 100 gemäss der ersten Ausführungsform.
Des Weiteren ist ein Magnet 44 an der Kolbenstange 42a befestigt, und ein Elektromagnet 45 mit einem äusseren Joch 45a und einer im äusseren Joch 45a eingebetteten Statorspule 45b ist an einem Teil des Motorabschnitts 41b befestigt, der dem Magneten 44 entgegengesetzt ist. In diesem Linearverdichter 40 besteht der lineare Vibrationsmotor 46 aus dem Elektromagneten 45 und dem an der Kolbenstange 42a befestigten Magneten 44. Entsprechend bewegt sich im Linearverdichter 40 der Kolben 42 in Richtung seiner Achse auf Grund einer zwischen dem Elektromagneten 45 und dem Magneten 44 erzeugten elektromagnetischen Kraft und der Elastizität der Feder 43 hin und her. Hier entsprechen der Kolben 42, die Kolbenstange 42a und der Magnet 44 dem Läufer des linearen Vibrationsmotor 100 gemäss der ersten Ausführungsform.
Weiter wird im Zylinderabschnitt 41a ein Kompressionsraum 48 gebildet, der ein geschlossener Raum ist, der von einer Innenwand 47a des oberen Zylinderteils, einer Kolbenkompressionswand 42b und einer peripheren Zylinderwand 47b umgeben ist. Ein Ende eines Einlassrohrs 40a zum Ansaugen eines Niederdruckgases Lg in den Kompressionsraum 48 mündet an der Innenwand 47a des oberen Zylinderteils. Weiter mündet ein Ende eines Austrittsrohres 40b für den Austritt eines Hochdruckgases Hg aus dem Kompressionsraum 48 an der Innenwand 47a des oberen Zylinderteils. Ein Einlassventil 49a und ein Austrittsventil 49b sind am Einlassrohr 40a bzw. am Austrittsrohr 40b angebracht, um einen Gasrückfluss zuverhindern.
In dem so aufgebauten Linearverdichter 40 bewegt sich der Kolben 42 in Richtung seiner Achse durch Anlegen der Antriebsspannung von der Motorantriebsvorrichtung 211 an den linearen Vibrationsmotor 46 hin und her, wodurch ein Ansaugen des Niederdruckgases Lg in den Kompressionsraum 48, eine Kompression des Gases im Kompressionsraum 48 und ein Austritt des komprimierten Hochdruckgases Hg aus dem Kompressionsraum 48 wiederholt stattfinden.
Im Linearverdichter 40 gemäss der elften Ausführungsform berechnet die Motorantriebsvorrichtung 211 die Federkonstante des Federelements im arithmetischen Modus, in dem der lineare Vibrationsmotor nicht betrieben wird, und berechnet dann die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors unter Verwendung der berechneten Federkonstanten im Betriebsmodus, in dem der lineare Vibrationsmotor betrieben wird, wie in der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform. Daher ist es möglich, die Position des Kolbens während des Betriebs des Linearverdichters 40 mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Entsprechend kann der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des Linearverdichters führt.
In dieser elften Ausführungsform ist die Motorantriebsvorrichtung als Bauteil des Verdichters 40 die gleiche wie in der ersten Ausführungsform. Die Motorantriebsvorrichtung für den Verdichter 40 kann aber eine Motorantriebsvorrichtung gemäss einer beliebigen Ausführungsform von der zweiten bis zur zehnten sein.
[Ausführungsform Nr. 12]
14 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Klimaanlage gemäss einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Klimaanlage 212 gemäss der zwölften Ausführungsform hat eine Innenraumeinheit 55 und eine Aussenraumeinheit 56 und leistet Kühlung und Heizung. Die Klimaanlage 212 umfasst einen Linearverdichter 50a für den Umlauf eines Kühlmittels zwischen der Innenraumeinheit 55 und der Aussenraumeinheit 56 sowie eine Verdichterantriebseinheit 50b zum Antrieb des Linearverdichters 50a. Der Verdichter 50a ist mit dem Linearverdichter 40 mit linearem Vibrationsmotor 46 gemäss der elften Ausführungsform identisch. Weiter ist die Verdichterantriebseinheit 50b eine Motorantriebseinheit, die die Antriebsspannung Vd an den linearen Vibrationsmotor des Linearverdichters 50a anlegt, und ist in ihrem Aufbau mit der Motorantriebsvorrichtung 211 gemäss der elften Ausführungsform identisch.
Konkreter hat die Klimaanlage 212 gemäss der zwölften Ausführungsform den Linearverdichter 50a, ein Vierwegventil 54, eine Drossel (Entspannungsventil) 53, einen Innenraum-Wärmetauscher 51, einen Aussenraum-Wärmetauscher 52, der einen Kühlmittelkreis bildet, sowie die Motorantriebseinheit 50b zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors als der Antriebsquelle des Linearverdichters 50a.
Der Innenraum-Wärmetauscher 51 stellt die Innenraumeinheit 55 dar, während die Drossel 53, der Aussenraum-Wärmetauscher 52, der Linearverdichter 50a, das Vierwegventil 54 und die Motorantriebseinheit 50b die Aussenraumeinheit 56 darstellen.
Der Innenraum-Wärmetauscher 51 hat ein Luftgebläse 51a, um den Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zu erhöhen, sowie einen Temperaturfühler 51b, um die Temperatur des Wärmetauschers 51 oder dessen Umgebungstemperatur zu messen. Der Aussenraum-Wärmetauscher 52 hat ein Luftgebläse 52a, um den Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zu erhöhen, sowie einen Temperaturfühler 52b, um die Temperatur des Wärmetauschers 52 oder dessen Umgebungstemperatur zu messen.
In dieser zwölften Ausführungsform sind der Linearverdichter 50a und das Vierwegventil 54 in den Kühlmittelpfad zwischen dem Innenraum-Wärmetauscher 51 und dem Aussenraum-Wärmetauscher 52 eingesetzt. Das heisst, dass in dieser Klimaanlage 212 das Vierwegventil 54 wie folgt zwischen zwei Zuständen schaltet: dem Zustand, in dem das Kühlmittel in Richtung des Pfeils A fliesst, das Kühlmittel, das durch den Aussenraum-Wärmetauscher 52 geflossen ist, in den Linearverdichter 50a gesaugt wird und das aus dem Linearverdichter 50a ausgestossene Kühlmittel dem Innenraum-Wärmetauscher 51 zugeführt wird, und dem Zustand, in dem das Kühlmittel in Richtung des Pfeils B fliesst, das Kühlmittel, das durch den Innenraum-Wärmetauscher 51 geflossen ist, in den Linearverdichter 50a gesaugt wird und das aus dem Linearverdichter 50a ausgestossene Kühlmittel dem Aussenraum-Wärmetauscher 52 zugeführt wird.
Weiter hat die Drossel 53 sowohl die Funktion, die Fliessgeschwindigkeit des umlaufenden Kühlmittels zu verringern, als auch die Funktion, als Ventil die Fliessgeschwindigkeit des Kühlmittels automatisch zu steuern. Und zwar verringert Drossel 53 in dem Zustand, in dem das Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf umläuft, die Fliessgeschwindigkeit des vom Verdichter zu einem Verdampfer ausgestossenen flüssigen Kühlmittels, um das flüssige Kühlmittel zu entspannen, und liefert die für den Verdampfer erforderliche, richtige Menge an Kühlmittel.
Der Innenraum-Wärmetauscher 51 arbeitet als Kondensator beim Heizen und als Verdampfer beim Kühlen. Der Aussenraum-Wärmetauscher 52 arbeitet als Verdampfer beim Heizen und als Kondensator beim Kühlen. Im Kondensator verliert das darin fliessende Kühlmittelgas hoher Temperatur und hohen Drucks Wärme an die in den Kondensator eingeblasene Luft und verflüssigt sich allmählich, was zu flüssigem Kühlmittel hohen Drucks in der Nähe des Austritts aus dem Kondensator führt. Dies ist gleichbedeutend damit, dass das Kühlmittel Wärme in die Luft abstrahlt, um sich zu verflüssigen. Weiter fliesst das flüssige Kühlmittel, dessen Temperatur und Druck durch die Drossel 53 verringert worden sind, in den Verdampfer. Wenn in diesem Zustand Luft des Innenraums in den Verdampfer geblasen wird, nimmt das flüssige Kühlmittel eine grosse Menge an Wärme von der Luft auf und verdampft, was zu einem Kühlmittelgas niedriger Temperatur und niedrigen Drucks führt. Die Luft, die eine grosse Menge Wärme im Verdampfer verloren hat, wird als kühle Luft aus der Abblasöffnung der Klimaanlage ausgestossen.
In der Klimaanlage 212 steuert die Motorantriebseinheit 50b die Ausgangsleistung des linearen Vibrationsmotors des Linearverdichters 50a auf der Basis der Betriebsbedingungen der Klimaanlage, d.h. der an der Klimaanlage eingestellten Zieltemperatur und der tatsächlichen Raum- und Aussentemperatur.
Als Nächstes wird der Betrieb der Klimaanlage beschrieben.
Wenn in der Klimaanlage 212 gemäss der zwölften Ausführungsform die Antriebsspannung Vd durch die Motorantriebssteuereinheit 50b an den Linearverdichter 50a angelegt wird, läuft das Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf um, und Wärmeaustausch erfolgt im Wärmetauscher 51 der Innenraumeinheit 55 und im Wärmetauscher 52 der Aussenraumeinheit 56. Das bedeutet, dass in der Klimaanlage 212 durch Umpumpen des im Kreis mit dem Linearverdichter 50a eingeschlossenen Kühlmittels ein wohlbekannter Wärmepumpenkreislauf im Kühlmittelkreis gebildet wird. Dadurch wird Raumheizung oder -kühlung geliefert.
Wenn die Klimaanlage 212 zum Beispiel Heizung liefert, wird das Vierwegventil 54 durch Benutzerbetätigung so eingestellt, dass das Kühlmittel in Richtung des Pfeils A fliesst. In diesem Fall arbeitet der Innenraum-Wärmetauscher 51 als Kondensator und gibt wegen des Kreislaufs von Kühlmittel im Kühlmittelkreis Wärme ab. Dadurch wird der Raum geheizt.
Wenn umgekehrt die Klimaanlage 212 Kühlung liefert, wird das Vierwegventil 54 durch Benutzerbetätigung so eingestellt, dass das Kühlmittel in Richtung des Pfeils B fliesst. In diesem Fall arbeitet der Innenraum-Wärmetauscher 51 als Verdampfer und absorbiert wegen des Kreislaufs von Kühlmittel im Kühlmittelkreis Wärme aus der Umgebungsluft. Dadurch wird der Raum gekühlt.
In der Klimaanlage 212 steuert die Motorantriebseinheit 50b die Ausgangsleistung des linearen Vibrationsmotors des Linearverdichters 50a auf der Basis der an der Klimaanlage eingestellten Zieltemperatur und der tatsächlichen Raum- und Umgebungstemperatur. Dadurch liefert die Klimaanlage 212 angenehme Kühlung und Heizung.
Wie oben beschrieben, sind in der Klimaanlage 212 gemäss der zwölften Ausführungsform die Reibungsverluste im Verdichter im Vergleich zu einer Klimaanlage, in der ein Verdichter verwendet wird, der einen Motor vom Rotationstyp als Energiequelle hat, verringert, da der Verdichter (Linearverdichter) 50a mit einem linearen Vibrationsmotor als Energiequelle als der Verdichter für die Kompression und den Umlauf eines Kühlmittels verwendet wird, und weiter ist die Möglichkeit, den Verdichter gegenüber Hochdruck-Kühlmittel und Niederdruck-Kühlmittel abzudichten, verbessert, was zu einem erhöhten Wirkungsgrad des Verdichters führt.
In dem Verdichter 50a mit linearem Vibrationsmotor gemäss der zwölften Ausführungsform kann des Weiteren die Menge an Schmieröl, das in Verdichtern mit Motoren vom Rotationstyp unabdingbar ist, bedeutend verringert werden, da Reibungsverluste verringert sind. Dadurch kann die Menge von Abfallöl, das recycelt werden muss oder dergleichen, verringert werden, und die Menge an Kühlmittel, das in den Verdichter gefüllt werden muss, kann verringert werden, weil die Menge an Kühlmittel, das sich im Öl auflöst, verringert ist, was zu einem Beitrag zur Erhaltung der globalen Umwelt führt.
In der Klimaanlage 212 gemäss der zwölften Ausführungsform berechnet des Weiteren die Motorantriebseinheit 50b die Federkonstante k des Federelements im arithmetischen Modus, in dem der lineare Vibrationsmotor nicht betrieben wird, und berechnet dann die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors unter Verwendung der berechneten Federkonstanten k im Antriebsmodus, in dem der lineare Vibrationsmotor betrieben wird, wie in der Motorantriebsvorrichtung 211 gemäss der elften Ausführungsform. Daher ist es möglich, die Position des Kolbens während des Betriebs des Linearverdichters 50a mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Dementsprechend kann der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des Linearverdichters führt, die zu einer Miniaturisierung der Klimaanlage führt.
[Ausführungsform Nr. 13]
15 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung eines Kühlschranks gemäss einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Kühlschrank 213 dieser dreizehnten Ausführungsform umfasst einen Linearverdichter 60a, eine Verdichterantriebseinheit 60b, einen Kondensator 61, einen Verdampfer 62 und eine Drossel 63.
Der Linearverdichter 60a, der Kondensator 61, die Drossel 63 und der Verdampfer 62 bilden einen Kühlmittelkreis, während die Verdichterantriebseinheit 60b eine Motorantriebseinheit zum Antrieb eines linearen Vibrationsmotors als Antriebsquelle des Linearverdichters 60a ist. Der Linearverdichter 60a und die Motorantriebseinheit 60a sind mit dem Linearverdichter 40 bzw. der Motorantriebsvorrichtung 212 gemäss der elften Ausführungsform identisch.
Wie die Drossel 53 der Klimaanlage 212 gemäss der zwölften Ausführungsform verringert die Drossel 63 die Fliessgeschwindigkeit des vom Kondensator 61 ausgestossenen flüssigen Kühlmittels, um das flüssige Kühlmittel zu entspannen, und liefert in dem Zustand, in dem das Kühlmittel im Kühlkreis umläuft, die richtige Menge an Kühlmittel an den Verdampfer 62.
Der Kondensator 61 kondensiert das darin fliessende Kühlmittelgas hoher Temperatur und hohen Drucks und gibt Wärme des Kühlmittels an die Aussenluft ab. Das in den Kondensator 61 eingeführte Kühlmittelgas verliert Wärme an die Aussenluft und verflüssigt sich allmählich, was zu einem flüssigen Kühlmittel hohen Drucks in der Nähe des Austritts aus dem Kondensator führt.
Der Verdampfer 62 verdampft die Kühlmittelflüssigkeit niedriger Temperatur, um das Innere des Kühlschranks zu kühlen. Der Verdampfer 62 hat ein Luftgebläse 62a, um den Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zu verbessern, sowie einen Temperaturfühler 62b zur Erfassung der Temperatur im Kühlschrank.
Im Kühlschrank 213 steuert die Motorantriebseinheit 60b die Ausgangsleistung des linearen Vibrationsmotors des Linearverdichters 60a auf der Basis der Betriebsbedingungen des Kühlschranks, d.h. der am Kühlschrank eingestellten Zieltemperatur und der Temperatur im Kühlschrank.
Als Nächstes wird der Betrieb beschrieben.
Wenn im Kühlschrank 213 gemäss der dreizehnten Ausführungsform eine Antriebsspannung Vd durch die Motorantriebseinheit 60b an den linearen Vibrationsmotor des Linearverdichters 60a angelegt wird, arbeitet der Linearverdichter 60a und Kühlmittel läuft in Richtung des Pfeils C im Kühlmittelkreislauf um, dabei erfolgt Wärmeaustausch im Kondensator 61 und im Verdampfer 62. So wird das innere des Kühlschranks gekühlt.
Konkret gesprochen wird das Kühlmittel im Kondensator 61 verflüssigt, und die Fliessgeschwindigkeit des Kühlmittels wird durch die Drossel 63 verringert, um das Kühlmittel zu entspannen, was zu einem flüssigen Kühlmittel niedriger Temperatur führt. Wenn das flüssige Kühlmittel niedriger Temperatur zum Verdampfer 62 geschickt wird, wird das flüssige Kühlmittel niedriger Temperatur im Verdampfer 62 verdampft, wodurch das Innere des Kühlschranks gekühlt wird. Dann wird die Luft im Kühlschrank durch das Luftgebläse 62a zwangsweise zum Verdampfer 62 geschickt, wodurch der Wärmeaustausch im Verdampfer 62 wirkungsvoll erfolgt.
Des Weiteren steuert im Kühlschrank 213 gemäss der dreizehnten Ausführungsform die Motorantriebseinheit 60b die Ausgangsleistung des linearen Vibrationsmotors des Linearverdichters 60a auf der Basis der am Kühlschrank 213 eingestellten Zieltemperatur und der Temperatur im Inneren des Kühlschranks. Dadurch wird die Temperatur im Inneren des Kühlschranks 213 beim Zielwert gehalten.
Wie oben beschrieben, sind im Kühlschrank 213 gemäss der dreizehnten Ausführungsform die Reibungsverluste im Verdichter im Vergleich zu einem Kühlschrank, in dem ein Verdichter verwendet wird, der einen Motor vom Rotationstyp als Energiequelle hat, verringert, da der Linearverdichter 60a mit einem linearen Vibrationsmotor als Energiequelle als der Verdichter für die Kompression und den Umlauf des Kühlmittels verwendet wird, und weiter ist die Möglichkeit, das Kühlmittel im Verdichter dicht einzuschliessen, verbessert, was wie bei der Klimaanlage 212 der zwölften Ausführungsform zu einem erhöhten Wirkungsgrad des Verdichterbetriebs führt.
In dem Kühlschrank 213 gemäss der dreizehnten Ausführungsform können des Weiteren die Menge an Abfallöl (verbrauchtem Schmieröl) und die Menge an Kühlmittel, das in den Verdichter gefüllt werden muss, wie in der Klimaanlage 212 der zwölften Ausführungsform verringert werden, da Reibungsverluste im Verdichter verringert sind. Daher kann der Kühlschrank 213 zur Erhaltung der globalen Umwelt beitragen.
In der Klimaanlage 213 berechnet des Weiteren die Motorantriebseinheit 60b ausserdem die Federkonstante k des Federelements im arithmetischen Modus, in dem der lineare Vibrationsmotor nicht betrieben wird, und berechnet dann die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors unter Verwendung der berechneten Federkonstanten k im Antriebsmodus, in dem der lineare Vibrationsmotor betrieben wird, wie in der Motorantriebsvorrichtung 211 gemäss der elften Ausführungsform. Daher ist es möglich, die Position des Kolbens während des Betriebs des Linearverdichters 60a mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Dementsprechend kann der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des Linearverdichters führt, die zu einer Miniaturisierung des Kühlschranks führt.
[Ausführungsform Nr. 14)
16 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung eines Tiefkühlschranks gemäss einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Tiefkühlschrank 214 gemäss der vierzehnten Ausführungsform besitzt eine (nicht gezeigte) Gefrierkammer und kühlt das Innere der Kammer auf eine kryogene Temperatur (niedriger als –50°C). Was Gegenstände anbetrifft, die durch den Tiefkühlschrank 214 eingefroren werden sollen, gibt es elektromagnetische Schaltkreiselemente wie Widerstände, Spulen und Magneten, die als supraleitende Elemente verwendet werden sollen, elektronische Elemente wie Niedertemperatur-Bezugsteile für Infrarotsensoren, medizinische Objekte wie Blut und Eingeweide sowie Nahrungsmittel wie Thunfisch.
Elektronische Elemente werden im kryogenen Zustand aufbewahrt, um ihren Betreibungswirkungsgrad zu erhöhen oder um durch Eliminieren von thermischem Rauschen ihre Empfindlichkeit zu erhöhen. Was Nahrungsmittel betrifft, so werden verderbliche Nahrungsmittel im kryogenen Zustand aufbewahrt, um den Transport zu erleichtern, Frische zu bewahren oder eine Gefriertrocknung vorzunehmen.
Obwohl die Gefriertemperatur des Tiefkühlschranks 214 mit der Anwendung variiert, ist sie niedriger als –50°C und variiert insbesondere bei Supraleitungsanwendungen über einen breiten Bereich von 0 bis 100 K (Kelvin). Zum Beispiel wird die Gefriertemperatur des Tiefkühlschranks 214 in Anwendungen bei der Hochtemperatur-Supraleitung auf etwa 50 bis 100 K eingestellt, für normale Supraleitung auf etwa 0 bis 50 K. Wenn der Tiefkühlschrank 214 des Weiteren verwendet wird, um die Frische von Nahrungsmitteln und dergleichen zu erhalten, wird die Gefriertemperatur auf etwas unter –50°C eingestellt.
Hierunter wird der Tiefkühlschrank 214 im Einzelnen beschrieben.
Der Tiefkühlschrank 214 gemäss der vierzehnten Ausführungsform umfasst einen Linearverdichter 70a, eine Verdichterantriebseinheit 70b, einen Wärmeradiator 71, einen Wärmespeicher 72 sowie eine Drossel 73.
Der Linearverdichter 70a, der Wärmeradiator 71, die Drossel 73 und der Wärmespeicher 72 bilden einen Kühlmittelkreis. Die Verdichterantriebseinheit 70b ist eine Motorantriebseinheit zum Antrieb und zur Steuerung eines linearen Vibrationsmotors als Antriebsquelle des Linearverdichters 70a. Der Linearverdichter 70a und die Motorantriebseinheit 70b sind mit dem Linearverdichter 40 bzw. der Motorantriebsvorrichtung 211 gemäss der elften Ausführungsform identisch.
Wie die Drossel 53 der zwölften Ausführungsform verringert die Drossel 73 das vom Wärmeradiator 71 zur Entspannung an den Wärmespeicher 72 geschickte flüssige Kühlmittel.
Der Wärmeradiator 71 kondensiert das darin fliessende Kühlmittelgas hoher Temperatur und hohen Drucks und gibt Wärme des Kühlmittels an die Aussenluft ab, wie der Kondensator 61 des Kühlschranks 213 der dreizehnten Ausführungsform.
Der Wärmespeicher 72 verdampft die Kühlmittelflüssigkeit niedrigen Temperatur, um das Innere des Gefrierkammer zu kühlen und dadurch die Gegenstände bei der kryogenen Temperatur zu bewahren, wie der Verdampfer 62 der dreizehnten Ausführungsform. Der Wärmespeicher 72 hat einen Temperaturfühler 72b zur Erfassung der Temperatur der Gegenstände. Der Wärmespeicher 72 kann ein Luftgebläse 72a haben, um den Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zu erhöhen, wie in 16 gezeigt.
Im Tiefkühlschrank 214 steuert die Motorantriebseinheit 70b die Ausgangsleistung des linearen Vibrationsmotors des Linearverdichters 70a auf der Basis der Betriebsbedingungen des Tiefkühlschranks 214, d.h. der am Tiefkühlschrank 214 eingestellten Zieltemperatur und der Temperatur der einzufrierenden Objekte.
Wenn im Tiefkühlschrank 214 gemäss der vierzehnten Ausführungsform eine Wechselspannung Vd von der Motorantriebseinheit 70b an den linearen Vibrationsmotor des Linearverdichters 70a geliefert wird, wird der Linearverdichter 70a betrieben, und Kühlmittel läuft im Kühlmittelkreis in Richtung des Pfeils D um, wodurch Wärmeaustausch im Wärmeradiator 71 und im Wärmespeicher 72 erfolgt. Dadurch wird das Innere der Gefrierkammer gekühlt, und die Objekte in der Kammer werden gefroren.
Kühlmittel wird nämlich im Wärmeradiator 71 verflüssigt, und die Fliessgeschwindigkeit des Kühlmittels wird zur Entspannung des Kühlmittels durch die Drossel 73 verringert, was zu einem flüssigen Kühlmittel niedriger Temperatur führt. Wenn das flüssige Kühlmittel niedriger Temperatur zum Wärmespeicher 72 geschickt wird, wird das flüssige Kühlmittel im Wärmespeicher 72 verdampft, wodurch die Gefrierkammer gekühlt wird.
Des Weiteren steuert im Tiefkühlschrank 214 die Motorantriebseinheit 70b die Ausgangsleistung des linearen Vibrationsmotors des Linearverdichters 70a auf der Basis der am Tiefkühlschrank 214 eingestellten Zieltemperatur und der Temperatur des zu gefrierenden Objekts. Dadurch wird im Tiefkühlschrank 214 die Temperatur des zu gefrierenden Objekts beim Zielwert gehalten.
Wie oben beschrieben, sind im Tiefkühlschrank 214 gemäss der vierzehnten Ausführungsform die Reibungsverluste im Verdichter im Vergleich zu einem Tiefkühlschrank, in dem ein Verdichter verwendet wird, der einen Motor vom Rotationstyp als Energiequelle hat, verringert, da der Linearverdichter 70a mit einem linearen Vibrationsmotor als Energiequelle als der Verdichter für die Kompression und den Umlauf des Kühlmittels verwendet wird, und weiter ist die Möglichkeit, das Kühlmittel im Verdichter dicht einzuschliessen, verbessert, was wie bei der Klimaanlage 212 der zwölften Ausführungsform zu einem erhöhten Wirkungsgrad des Verdichters führt.
Im Tiefkühlschrank 214 können des Weiteren die Menge an Abfallöl (verbrauchtem Schmieröl) und die Menge an Kühlmittel, das in den Verdichter gefüllt werden muss, wie in der Klimaanlage 212 der zwölften Ausführungsform verringert werden, da Reibungsverluste im Verdichter verringert sind. Daher kann der Tiefkühlschrank 214 zur Erhaltung der globalen Umwelt beitragen.
Im Tiefkühlschrank 214 berechnet ausserdem die Motorantriebseinheit 70b die Federkonstante k im arithmetischen Modus, in dem der lineare Vibrationsmotor nicht betrieben wird, und berechnet dann die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors unter Verwendung der berechneten Federkonstanten k im Antriebsmodus, in dem der lineare Vibrationsmotor betrieben wird, wie in der Motorantriebsvorrichtung 211 gemäss der elften Ausführungsform. Daher ist es möglich, die Position des Kolbens während des Betriebs des Linearverdichters 70a mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Dementsprechend kann der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des Linearverdichters führt, die zu einer Miniaturisierung des Tiefkühlschranks führt.
[Ausführungsform Nr. 15]
17 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Heisswasserversorgungseinheit gemäss einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Heisswasserversorgungseinheit 215 gemäss der fünfzehnten Ausführungsform hat eine Kühlkreiseinheit 81a zum Erhitzen des zugeführten Wassers und zur Abgabe von heissem Wasser, einen Heisswasserspeicher 81b, in dem das von der Kühlkreiseinheit 81a abgegebene Wasser gespeichert wird, sowie Rohre 86a, 86b, 87a und 87b, die die Einheit 81a mit dem Speicher 81b verbinden.
Die Kühlkreiseinheit 81a besitzt einen Linearverdichter 80a, eine Verdichterantriebseinheit 80b, einen Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82, eine Drossel 83 und einen Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85.
Der Linearverdichter 80a, der Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82, die Drossel 83 und der Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 bilden einen Kühlmittelkreis.
Die Verdichterantriebseinheit 80b treibt einen (nicht gezeigten) linearen Vibrationsmotor als Antriebsquelle des Linearverdichters 80a. Der Linearverdichter 80a ist mit dem Linearverdichter 40 mit linearem Vibrationsmotor 46 gemäss der elften Ausführungsform identisch. Weiter ist die Verdichterantriebseinheit 80b im Aufbau mit der Motorantriebsvorrichtung 211 der elften Ausführungsform identisch.
Wie in der Drossel 53 der Klimaanlage 212 gemäss der zwölften Ausführungsform verringert die Drossel 83 die Fliessgeschwindigkeit des zur Entspannung vom Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 zum Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82 geschickten flüssigen Kühlmittels.
Der Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 ist ein Kondensator zur Erhitzung des an die Kühlkreiseinheit 81a gelieferten Wassers und hat einen Temperaturfühler 85a, um die Temperatur des erhitzten Wassers zu erfassen. Der Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82 ist ein Verdampfer zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft und hat ein Luftgebläse 82a, um den Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zu erhöhen, sowie einen Temperaturfühler 82b, um die Umgebungstemperatur zu erfassen.
In 17 bedeutet die Bezugszahl 84 ein Kühlmittelrohr für den Umlauf des Kühlmittels entlang des Kühlmittelkreises, der durch den Linearverdichter 80a, den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85, die Drossel 83 und den Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82 gebildet wird. Ein Abtau-Bypassrohr 84a für die Überführung des vom Linearverdichter 80a ausgestossenen Kühlmittels zum Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82, das den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 und die Drossel 83 umgeht, ist mit dem Kühlmittelrohr 84 verbunden, und ein Abtau-Bypassventil 84b ist in einem Abschnitt des Bypassrohrs 84a angeordnet.
Der Heisswasserspeicher 81b hat einen Heisswasserspeichertank 88 zur Speicherung von Wasser oder heissem Wasser. Ein Wasserzuleitungsrohr 88c für die Zufuhr von Wasser von ausserhalb zum Speichertank 88 ist mit einem Wassereinlassstutzen 88c1 des Speichertanks 88 verbunden, und ein Heisswasserzuleitungsrohr 88d für die Lieferung von Heisswasser aus dem Speichertank 88 zu einer Badewanne ist mit einem Heisswasserablassstutzen 88d1 des Speichertanks 88 verbunden. Weiter ist ein Heisswasserzuleitungsrohr 89 für die Lieferung des im Speichertank 88 gespeicherten Wassers nach ausserhalb mit einem Wassereintritts-/-austrittsstutzen 88a des Speichertanks 88 verbunden.
Der Speichertank 88 und der Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 der Kühlkreiseinheit 81a sind durch Rohre 86a, 86b, 87a und 87b verbunden, und ein Wasserkreis wird zwischen dem Speichertank 88 und dem Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 gebildet.
Das Wasserzuleitungsrohr 86b ist ein Rohr für die Lieferung von Wasser aus dem Speichertank 88 zum Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85, und ein Ende dieses Rohrs ist mit einem Wasseraustrittsstutzen 88b des Speichertanks 88 verbunden, während das andere Ende über eine Dichtung 87b1 mit dem Wassereintrittsrohr 87b des Wasser-Kühlmittel-Wärmetauschers 85 verbunden ist. Weiter ist ein Ablassventil 88b1 für die Abgabe von im Speichertank 88 gespeichertem Wasser oder heissem Wasser an einem Ende des Wasserzuleitungsrohres 86b angebracht. Das Wasserzuleitungsrohr 86a ist ein Rohr für die Rückführung des Wassers vom Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 zum Speichertank 88, und ein Ende dieses Rohres ist mit dem Wassereintritts-/-austrittsstutzen 88a des Speichertanks 88 verbunden, während das andere Ende über eine Dichtung 87a1 mit einem Austrittsrohr 87a des Wasser-Kühlmittel-Wärmetauschers 85 verbunden ist.
Eine Pumpe 87 zum Umpumpen des Wassers im Wasserkreis ist in einem Abschnitt des Wassereintrittsrohres 87b des Wasser-Kühlmittel-Wärmetauschers 85 angeordnet.
Weiter bestimmt in der Heisswasserversorgungseinheit 215 die Motorantriebseinheit 80b auf der Basis der Betriebsbedingungen der Heisswasserversorgungseinheit, d.h. der Zieltemperatur des heissen Wassers, die an der Heisswasserversorgungseinheit eingestellt ist, der Temperatur des vom Heisswasserspeicher 81b an den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 der Kühlkreiseinheit 81a gelieferten Wassers und der Aussentemperatur die Motorausgangsleistung, die für den linearen Vibrationsmotor des Linearverdichters 80a gebraucht wird.
Als Nächstes wird der Betrieb beschrieben.
Wenn eine Wechselspannung Vd von der Motorantriebseinheit 80b an den (nicht gezeigten) linearen Vibrationsmotor des Linearverdichters 80a angelegt wird, um den Linearverdichter 80a zu betreiben, fliesst das durch den Linearverdichter 80a komprimierte Kühlmittel hoher Temperatur in Richtung des Pfeils E, d.h. durch das Kühlmittelrohr 84, um dem Wasser-Kühlmittel- Wärmetauscher 85 zugeführt zu werden. Wenn die Pumpe 87 im Wasserkreis angetrieben wird, wird des Weiteren Wasser vom Speichertank 88 zum Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 geliefert.
Im Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 erfolgt Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem vom Speichertank 88 gelieferten Wasser, wodurch Wärme vom Kühlmittel zum Wasser fliesst. Das bedeutet, dass das zugeführte Wasser aufgeheizt wird, und das aufgeheizte Wasser wird an den Speichertank 88 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur des erhitzten Wassers durch den Kondensationstemperaturfühler 85a beobachtet.
Weiter wird das Kühlmittel im Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 durch den oben erwähnten Wärmeaustausch kondensiert, und die Fliessgeschwindigkeit des kondensierten flüssigen Kühlmittels wird durch die Drossel 83 verringert, wodurch das Kühlmittel entspannt und zum Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82 geschickt wird. In der Heisswasserversorgungseinheit 215 dient der Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82 als ein Verdampfer. Das bedeutet, dass der Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82 Wärme von der Aussenluft aufnimmt, die durch ein Luftgebläse 82b herangebracht wird, wodurch das flüssige Kühlmittel niedriger Temperatur verdampft. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur der Umgebungsluft des Luft-Kühlmittel-Wärmetauschers 82 durch den Temperaturfühler 82b beobachtet.
Wenn des Weiteren in der Kühlkreiseinheit 81a der Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82 vereist ist, öffnet sich das Abtau-Bypassventil 84b, und Kühlmittel hoher Temperatur wird durch die Abtau-Bypassleitung 84a an den Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82 geliefert. Dadurch wird der Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 82 abgetaut.
Andererseits wird das heisse Wasser vom Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 der Kühlkreiseinheit 81a durch die Rohre 87a und 86a an den Heisswasserspeicher 81b geliefert, und das gelieferte heisse Wasser wird im Speichertank 88 gespeichert. Das heisse Wasser im Speichertank 88 wird wie erforderlich durch das Heisswasserrohr 89 nach aussen geliefert. Wenn das heisse Wasser in eine Badewanne geliefert wird, wird das heisse Wasser im Speichertank 88 insbesondere durch ein Heisswasserrohr 88d für die Badewanne in die Badewanne geliefert.
Wenn des Weiteren die im Speichertank 88 gespeicherte Menge des Wassers oder heissen Wassers unter eine vorbestimmte Menge absinkt, wird Wasser von aussen durch die Wasserzuleitung 88c zugeführt.
Des Weiteren bestimmt in der Heisswasserversorgungseinheit 215 die Motorantriebseinheit 80b die Motorausgangsleistung, die auf der Basis der Zieltemperatur des Heisswassers, die an der Heisswasserversorgungseinheit 215 eingestellt ist, sowie der Temperatur des an den Wasser-Kühlmittel-Wärmetauscher 85 geschickten Wassers und der Aussentemperatur für den linearen Vibrationsmotor des Linearverdichters 80a gebraucht wird. Dadurch liefert die Heisswasserversorgungseinheit 215 das heisse Wasser bei der Zieltemperatur.
Wie oben beschrieben, sind in der Heisswasserversorgungseinheit 215 gemäss der fünfzehnten Ausführungsform die Reibungsverluste im Verdichter im Vergleich zu einer Heisswasserversorgungseinheit, in der ein Verdichter verwendet wird, der einen Motor vom Rotationstyp als Energiequelle hat, verringert, da der Linearverdichter 80a mit einem linearen Vibrationsmotor als Energiequelle als der Verdichter für die Kompression und den Umlauf des Kühlmittels in der Kühlkreiseinheit 81a verwendet wird, und weiter ist die Möglichkeit, das Kühlmittel im Verdichter dicht einzuschliessen, verbessert, was wie bei der Klimaanlage 212 der zwölften Ausführungsform zu einem erhöhten Arbeitswirkungsgrad des Verdichters führt.
In der Heisswasserversorgungseinheit 215 können des Weiteren die Menge an Abfallöl (verbrauchtem Schmieröl) und die Menge an Kühlmittel, das in den Verdichter gefüllt werden muss, wie in der Klimaanlage 212 der zwölften Ausführungsform verringert werden, da Reibungsverluste im Verdichter verringert sind. Daher kann die Heisswasserversorgungseinheit 215 zur Erhaltung der globalen Umwelt beitragen.
In der Heisswasserversorgungseinheit 215 berechnet ausserdem die Motorantriebseinheit 80b die Federkonstante k im arithmetischen Modus, in dem der lineare Vibrationsmotor nicht betrieben wird, und berechnet dann die Position des Läufers des linearen Vibrationsmotors unter Verwendung der berechneten Federkonstanten k im Antriebsmodus, in dem der lineare Vibrationsmotor betrieben wird, wie in der Motorantriebsvorrichtung 211 gemäss der elften Ausführungsform. Daher ist es möglich, die Position des Kolbens während des Betriebs des Linearverdichters 80a mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
Dementsprechend kann der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des Linearverdichters führt, die zu einer Miniaturisierung der Heisswasserversorgungseinheit führt.
Die Motorantriebsvorrichtung für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors, der als eine Energiequelle der Klimaanlage, des Kühlschranks, des Tiefkühlschranks und der Heisswasserversorgungseinheit verwendet wird, kann eine Motorantriebsvorrichtung nach einer beliebigen Ausführungsform von der zweiten bis zur zehnten sein.
[Ausführungsform Nr. 16]
18 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung eines Handys gemäss einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Handy 216 dieser sechzehnten Ausführungsform besitzt einen Vibrator 90a, der mechanisch vibriert, sowie eine Antriebseinheit 90b zum Antrieb des Vibrators 90a. Das Handy 216 signalisiert dem Benutzer ein ankommendes Gespräch oder dergleichen durch Vibration.
Der Vibrator 90a ist mit einem Gewichtselement 93 versehen, das in eine Hülle 91 eingesetzt ist und von einem Federelement 92, einem an einem Abschnitt des Gewichtselements 93 befestigten Magneten 93a und einem Stator, in den eine Spule 94a eingebettet ist, vibrierbar gehalten wird, wobei der Stator 94 so in die Hülle 91 eingesetzt ist, das er zum Magneten 93a des Gewichtsgliedes 93 entgegengesetzt ist. Ein linearer Vibrationsmotor 95 besteht aus dem am Gewichtselement 93 befestigten Magneten 93a und der in den Stator 94 eingebetteten Spule 94a. Das Gewichtselement 93 und der Magnet 93a stellen den Läufer des linearen Vibrationsmotors 95 dar. In diesem linearen Vibrationsmotor 95 bewegt sich das Gewichtselement 93 auf Grund einer zwischen der Spule 94a und dem Magneten 93a erzeugten elektromagnetischen Kraft und der Elastizität des Federelements 92 in der Richtung der Dehnung des Federelements 92 hin und her.
In der Antriebseinheit 90b gemäss der sechzehnten Ausführungsform wird eine (nicht gezeigte) Batterie verwendet, die als Energiequelle in das Handy 216 eingebaut ist und den linearen Vibrationsmotor 95 des Vibrators 90a antreibt, und sie ist in ihrem Aufbau mit der Motorantriebsvorrichtung 101a der ersten Ausführungsform identisch.
In dem so aufgebauten Handy 216 wird bei Empfang eines Gesprächs Energie von der Motorantriebseinheit 90b an den linearen Vibrationsmotor 95 des Vibrators 90a geliefert, wodurch sich das Gewichtselement 93 in der Dehnungsrichtung des Federelements 92 hin- und herbewegt und der Vibrator 90a vibriert.
Wenn die Wechselspannung Vd an die Spule 94a angelegt wird, wird nämlich ein magnetisches Wechselfeld im Stator 94 erzeugt, und das magnetische Feld zieht den Magneten 93a an, wodurch der Magnet 93a und das Gewichtselement 93, an dem der Magnet 93a befestigt ist, beginnen, sich hin- und herzubewegen.
Da in dem Handy 216 gemäss der sechzehnten Ausführungsform mechanische Vibration durch den linearen Vibrationsmotor 95 erzeugt wird, wie oben beschrieben, kann die mechanische Vibration gegenüber dem Fall, in dem die Vibration durch einen Motor vom Rotationstyp erzeugt wird, mit zwei Freiheitsgraden variiert werden, nämlich der Anzahl von Vibrationen und der Amplitude, so dass der Vibrator 91, der dem Benutzer ein ankommendes Gespräch oder dergleichen durch Vibration meldet, mit einer Vielzahl von Vibrationsmustern versehen werden kann.
Des Weiteren berechnet im Handy 216 der sechzehnten Ausführungsform die Motorantriebseinheit 90b die Federkonstante k im arithmetischen Modus, in dem der lineare Vibrationsmotor nicht betrieben wird, und berechnet dann die Position des Läufers unter Verwendung der berechneten Federkonstanten k im Antriebsmodus, in dem der lineare Vibrationsmotor betrieben wird, wie in der Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform. Daher ist es möglich, die Position des Läufers während des Betriebs des linearen Vibrationsmotors 95 mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Dementsprechend kann der Spielraum zwischen dem Läufer und der Hülle verringert werden, was zu einer Miniaturisierung des linearen Vibrationsmotors führt, die zu einer Miniaturisierung des Handys führt.
Während in der sechzehnten Ausführungsform die Motorantriebsvorrichtung 101a gemäss der ersten Ausführungsform als die Motorantriebseinheit 90b verwendet wird, kann des Weiteren jede der Motorantriebsvorrichtungen 101b bis 101j gemäss der zweiten bis zehnten Ausführungsform als Motorantriebseinheit 90b verwendet werden.
Während in dieser sechzehnten Ausführungsform der lineare Vibrationsmotor und dessen Antriebsvorrichtung gemäss der ersten Ausführungsform als ein Vibrator, um dem Benutzer durch Vibrationen ein im Handy ankommendes Gespräch zu melden, bzw. als dessen Antriebsvorrichtung verwendet werden, können der lineare Vibrationsmotor und die Antriebsvorrichtung gemäss der ersten Ausführungsform als Energiequelle in einem elektrischen Rasierapparat vom oszillierenden Typ bzw. dessen Antriebsvorrichtung verwendet werden. Weiter kann jede der Motorantriebsvorrichtungen 101b bis 101j als eine Antriebseinheit des elektrischen Rasierapparats vom oszillierenden Typ verwendet werden.

Claims

Linearer Vibrationsmotor (100), umfassend eine Motorantriebsvorrichtung (101a bis 101e) für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors, der einen hin- und herbeweglichen Läufer sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101a bis 101e) einschliesst: eine Läufervibrations-Erzwingungseinheit (3a, 1d), um den Läufer in Eigenvibration zu versetzen, eine Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit, um auf der Basis des Eigenvibrationszustands des Läufers einen Eigenvibrationsparameter zu gewinnen, der die Eigenvibration des Läufers angibt; eine Federkonstante-Bestimmungseinheit (6a bis 6d), um unter Verwendung des gewonnenen Eigenvibrationsparameters die Federkonstante des Federelements zu bestimmen; und eine Läuferpositions-Berechnungseinheit (2a, 2e), um unter Verwendung der Federkonstanten, die durch die Federkonstanten-Bestimmungseinheit bestimmt worden ist, die Position des Läufers zu berechnen.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit einschliesst: eine Zeiterfassungseinheit (4a), um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenfrequenz-Erfassungseinheit (5a), um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenfrequenz als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und wobei die Federkonstanten-Bestimmungseinheit (2a) die Federkonstante durch Multiplikation der erfassten Eigenfrequenz mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π), Quadrieren des Ergebnisses der Multiplikation und Multiplikation des quadrierten Wertes mit der Masse des Läufers berechnet.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit einschliesst: eine Zeiterfassungseinheit (4b), um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit (5b), um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenkreisfrequenz als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Federkonstanten-Bestimmungseinheit (6b) die Federkonstante durch Quadrieren der erfassten Eigenkreisfrequenz und Multiplikation der quadrierten Eigenkreisfrequenz mit der Masse des Läufers berechnet.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit einschliesst: eine Zeiterfassungseinheit (4a), um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit (5c), um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenvibrationsperiode als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Federkonstanten-Bestimmungseinheit (6c) die Federkonstante durch Dividieren der erfassten Eigenvibrationsperiode durch das Zweifache des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser, Quadrieren des Ergebnisses der Division, Multiplikation des quadrierten Wertes mit der reziproken Masse des Läufers und Berechnung des reziproken Ergebnisses der Multiplikation berechnet.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101d) weiter einschliesst: einen Motortreiber (1d), um an den linearen Vibrationsmotor (100) eine Antriebsspannung anzulegen; eine Stromerfassungseinheit (9d), um den Strom zu erfassen, der vom Motortreiber an den linearen Vibrationsmotor geliefert wird; eine Spannungserfassungseinheit (10d), um die Spannung zu erfassen, die vom Motortreiber an den linearen Vibrationsmotor angelegt wird; eine Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit (11d), um aus dem erfassten Strom und der erfassten Spannung die Resonanzfrequenz des linearen Vibrationsmotors als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; dadurch gekennzeichnet, dass der Motortreiber (1d), die Stromerfassungseinheit (9d), die Spannungserfassungseinheit (10d) und die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit (11d) die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit bilden; die Federkonstanten-Bestimmungseinheit (6d) so eingerichtet ist, dass sie die Federkonstante des Federelements bestimmt, indem sie die durch die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit erfasste Resonanzfrequenz mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und den quadrierten Wert mit der Masse des Läufers multipliziert; und die Läuferpositions-Berechnungseinheit (2a) so eingerichtet ist, dass sie die Position des Läufers unter Verwendung der durch die Federkonstanten-Bestimmungseinheit bestimmten Federkonstanten berechnet.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeiterfassungseinheit (4a, 4b) die Zeit erfasst, zu der der frei vibrierende Läufer die vorgeschriebene Position relativ zur Bezugsposition der Vibration durchläuft, indem sie eine induzierte Spannung verwendet, die auf Grund der freien Vibration des Läufers an einer Spule des linearen Vibrationsmotors auftritt.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufervibrations-Erzwingungseinheit (3a) mechanisch eine Kraft an den Läufer anlegt, so dass der Läufer frei vibriert.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufervibrations-Erzwingungseinheit (3a) den an den linearen Vibrationsmotor gelieferten Strom vorübergehend ausschaltet, so dass der Läufer frei vibriert.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufervibrations-Erzwingungseinheit (3a) eine an den linearen Vibrationsmotor angeschlossene Last abkoppelt, so dass der Läufer frei vibriert.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101a bis 101e) einschliesst: eine Steuereinheit, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um die Federkonstante des Federelements zu berechnen, wobei die Steuereinheit vor Beginn der Betätigung der Last den Betriebsmodus vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Federkonstanten-Berechnungseinheit (6a bis 6d) die Federkonstante vor Beginn der Betätigung der Last im arithmetischen Modus berechnet und die Läuferpositions-Berechnungseinheit (2a, 2e) die Position des Läufers im Antriebsmodus berechnet, indem sie die Federkonstante verwendet, die vor Beginn der Betätigung der Last berechnet worden ist.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101a bis 101e) einschliesst: eine Steuereinheit, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um die Federkonstante des Federelements zu berechnen, wobei die Steuereinheit nach Abschluss der Betätigung der Last den Betriebsmodus vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Federkonstanten-Berechnungseinheit (6a bis 6d) die Federkonstante nach Abschluss der Betätigung der Last im arithmetischen Modus berechnet und die Läuferpositions-Berechnungseinheit (2a, 2e) die Position des Läufers im Antriebsmodus berechnet, indem sie die Federkonstante verwendet, die in einem kürzlich geschalteten arithmetischen Modus berechnet worden ist.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101e) einschliesst: eine Steuereinheit, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um die Federkonstante des Federelements zu berechnen, eine Temperaturerfassungseinheit (12e), um die Temperatur des linearen Vibrationsmotors zu erfassen; und eine Federkonstanten-Schätzeinheit (13e), um die Federkonstante im Zustand der Lastbetätigung abzuschätzen, wobei die Steuereinheit den Betriebsmodus zumindest entweder vor Beginn der Betätigung der Last oder nach Abschluss der Betätigung der Last vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Federkonstanten-Schätzeinheit (13e), die im arithmetischen Modus auf der Basis der berechneten Federkonstanten und der durch die Temperaturerfassungseinheit erfassten Temperatur bei Berechnung der Federkonstanten eine Beziehung zwischen der Temperatur des linearen Vibrationsmotors und der Federkonstanten ableitet und im Antriebsmodus die Federkonstante auf der Basis der durch die Temperaturerfassungseinheit erfassten Temperatur im Zustand der Lastbetätigung abschätzt, indem sie die abgeleitete Beziehung zwischen der Temperatur und der Federkonstanten verwendet, und wobei die Läuferpositions-Berechnungseinheit (2e) die Position des Läufers im Antriebsmodus unter Verwendung der geschätzten Federkonstanten berechnet.
Linearer Vibrationsmotor (100), eine Motorantriebsvorrichtung (101f bis 101j) für den Antrieb des linearen Vibrationsmotors umfassend, die einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101f bis 101j) einschliesst: eine Läufervibrations-Erzwingungseinheit (3a, 1d), um den Läufer in Eigenvibration zu versetzen; eine Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit, um auf der Basis des Eigenvibrationszustandes des Läufers einen Eigenvibrationsparameter zu gewinnen, der die Eigenvibration des Läufers angibt; eine Masse/Feder-Verhältnisbestimmungseinheit (14f bis 14j), um unter Verwendung des gewonnenen Eigenvibrationsparameters das Masse/Feder-Verhältnis zu bestimmen, das ein Verhältnis zwischen der Masse des Läufers und der Federkonstanten des Federelements ist; und eine Läuferpositions-Berechnungseinheit (2f bis 2j), um unter Verwendung des Masse/Feder-Verhältnisses, das durch die Masse/Feder-Verhältnisbestimmungseinheit bestimmt worden ist, die Position des Läufers zu berechnen.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit einschliesst: eine Zeiterfassungseinheit (4a), um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenfrequenz-Erfassungseinheit (5a), um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenfrequenz als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Masse/Feder-Verhältnisbestimmungseinheit (14f) das Masse/Feder-Verhältnis durch Multiplikation der erfassten Eigenfrequenz mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (π), Quadrieren des Ergebnisses der Multiplikation und Berechnung des reziproken quadrierten Wertes berechnet.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit einschliesst: eine Zeiterfassungseinheit (4b), um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenkreisfrequenz-Erfassungseinheit (5b), um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenkreisfrequenz als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Masse/Feder-Verhältnisbestimmungseinheit (14g) das Masse/Feder-Verhältnis durch Quadrieren der erfassten Eigenkreisfrequenz und Berechnung der reziproken quadrierten Eigenkreisfrequenz berechnet.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit einschliesst: eine Zeiterfassungseinheit (4a), um die Zeit zu erfassen, zu der der frei vibrierende Läufer eine vorgeschriebene Position relativ zu einer Bezugsposition der Vibration durchläuft; und eine Eigenvibrationsperioden-Erfassungseinheit (5c), um auf der Basis eines Ausgangssignals der Zeiterfassungseinheit die Eigenvibrationsperiode als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; und die Masse/Feder-Verhältnisbestimmungseinheit (14h) das Masse/Feder-Verhältnis durch Dividieren der erfassten Eigenvibrationsperiode durch das Zweifache des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser und Quadrieren des Ergebnisses der Division berechnet.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101i) weiter einschliesst: einen Motortreiber (1d), um an den linearen Vibrationsmotor eine Antriebsspannung anzulegen; eine Stromerfassungseinheit (9d), um den Strom zu erfassen, der vom Motortreiber an den linearen Vibrationsmotor geliefert wird; eine Spannungserfassungseinheit (10d), um die Spannung zu erfassen, die vom Motortreiber an den linearen Vibrationsmotor angelegt wird; eine Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit (11d), um aus dem erfassten Strom und der erfassten Spannung die Resonanzfrequenz des linearen Vibrationsmotors als den Eigenvibrationsparameter des Läufers zu erfassen; dadurch gekennzeichnet, dass der Motortreiber (1d), die Stromerfassungseinheit (9d), die Spannungserfassungseinheit (10d) und die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit (11d) die Vibrationsparameter-Gewinnungseinheit bilden; die Masse/Feder-Verhältnisbestimmungseinheit (14i) so eingerichtet ist, dass sie das Masse/Feder-Verhältnis bestimmt, indem sie die durch die Resonanzfrequenz-Erfassungseinheit erfasste Resonanzfrequenz mit dem Zweifachen des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser multipliziert, das Ergebnis der Multiplikation quadriert und den reziproken quadrierten Wert berechnet: und die Läuferpositions-Berechnungseinheit (2i) so eingerichtet ist, dass sie die Position des Läufers unter Verwendung des durch die Masse/Feder-Verhältnisbestimmungseinheit (14i) bestimmten Masse/Feder-Verhältnisses berechnet.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeiterfassungseinheit (4a, 4b) die Zeit erfasst, zu der der frei vibrierende Läufer die vorgeschriebene Position relativ zur Bezugsposition der Vibration durchläuft, indem sie eine induzierte Spannung verwendet, die auf Grund der freien Vibration des Läufers an einer Spule des linearen Vibrationsmotors auftritt.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufervibrations-Erzwingungseinheit (3a) mechanisch eine Kraft an den Läufer anlegt, so dass der Läufer frei vibriert.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufervibrations-Erzwingungseinheit (3a) den an den linearen Vibrationsmotor gelieferten Strom vorübergehend ausschaltet, so dass der Läufer frei vibriert.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufervibrations-Erzwingungseinheit (3a) eine an den linearen Vibrationsmotor angeschlossene Last abkoppelt, so dass der Läufer frei vibriert.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101f bis 101j) einschliesst: eine Steuereinheit, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um das Masse/Feder-Verhältnis zu berechnen, wobei die Steuereinheit vor Beginn der Betätigung der Last den Betriebsmodus vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Masse/Feder-Verhältnisbestimmungseinheit (14f bis 14j) das Masse/Feder-Verhältnis vor Beginn der Betätigung der Last im arithmetischen Modus bestimmt und die Läuferpositions-Berechnungseinheit (2f bis 2j) die Position des Läufers im Antriebsmodus berechnet, indem sie das Masse/Feder-Verhältnis verwendet, das vor Beginn der Betätigung der Last berechnet worden ist.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101f bis 101j) einschliesst: eine Steuereinheit, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schalten, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um das Masse/Feder-Verhältnis zu berechnen, wobei die Steuereinheit nach Abschluss der Betätigung der Last den Betriebsmodus vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Masse/Feder-Verhältnisbestimmungseinheit (14f bis 14j) das Masse/Feder-Verhältnis nach Abschluss der Betätigung der Last im arithmetischen Modus bestimmt und die Läuferpositions-Berechnungseinheit (2f bis 2j) die Position des Läufers im Antriebsmodus berechnet, indem sie das Masse/Feder-Verhältnis verwendet, das in einem kürzlich geschalteten arithmetischen Modus berechnet worden ist.
Linearer Vibrationsmotor (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsvorrichtung (101j) einschliesst: eine Steuereinheit, um den Betriebsmodus entweder in einen Antriebsmodus zu schallen, um den linearen Vibrationsmotor zur Betätigung einer Last anzutreiben, die an den linearen Vibrationsmotor angeschlossen ist, oder in einen arithmetischen Modus, um das Masse/Feder-Verhältnis zu berechnen, eine Temperaturerfassungseinheit (12e), um die Temperatur des linearen Vibrationsmotors zu erfassen; und eine Masse/Feder-Verhältnisschätzeinheit (15j), um das Masse/Feder-Verhältnis im Zustand der Lastbetätigung abzuschätzen, wobei die Steuereinheit den Betriebsmodus zumindest entweder vor Beginn der Betätigung der Last oder nach Abschluss der Betätigung der Last vorübergehend in den arithmetischen Modus schaltet, die Masse/Feder-Verhältnisschätzeinheit (15j) im arithmetischen Modus auf der Basis des berechneten Masse/Feder-Verhältnisses und der durch die Temperaturerfassungseinheit erfassten Temperatur bei Berechnung des Masse/Feder-Verhältnisses eine Beziehung zwischen der Temperatur des linearen Vibrationsmotors und dem Masse/Feder-Verhältnis ableitet und im Antriebsmodus das Masse/Feder-Verhältnis auf der Basis der durch die Temperaturerfassungseinheit erfassten Temperatur im Zustand der Lastbetätigung abschätzt, indem sie die abgeleitete Beziehung zwischen der Temperatur und dem Masse/Feder-Verhältnis verwendet, und die Läuferpositions-Berechnungseinheit (2j) die Position des Läufers im Antriebsmodus unter Verwendung des geschätzten Masse/Feder-Verhältnisses berechnet.
Klimaanlage (212), mit einem Verdichter (50a) versehen, der einen Zylinder und einen Kolben besitzt und durch Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Flüssigkeit im Zylinder komprimiert, einschliessend: einen linearen Vibrationsmotor, um den Kolben hin- und herzubewegen, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; eine Motorantriebsvorrichtung, um den linearen Vibrationsmotor anzutreiben; und wobei der lineare Vibrationsmotor ein linearer Vibrationsmotor ist, wie er in einem der Ansprüche 1, 5, 13 und 17 definiert ist.
Kühlschrank (213), mit einem Verdichter (60a) versehen, der einen Zylinder und einen Kolben besitzt und durch Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Flüssigkeit im Zylinder komprimiert, einschliessend: einen linearen Vibrationsmotor, um den Kolben hin- und herzubewegen, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; eine Motorantriebsvorrichtung, um den linearen Vibrationsmotor anzutreiben; und wobei der lineare Vibrationsmotor ein linearer Vibrationsmotor ist, wie er in einem der Ansprüche 1, 5, 13 und 17 definiert ist.
Tiefkühlschrank (214), mit einem Verdichter (70a) versehen, der einen Zylinder und einen Kolben besitzt und durch Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Flüssigkeit im Zylinder komprimiert, einschliessend: einen linearen Vibrationsmotor, um den Kolben hin- und herzubewegen, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; eine Motorantriebsvorrichtung, um den linearen Vibrationsmotor anzutreiben; und wobei der lineare Vibrationsmotor ein linearer Vibrationsmotor ist, wie er in einem der Ansprüche 1, 5, 13 und 17 definiert ist.
Heisswasserversorgungseinheit (215), mit einem Verdichter (80a) versehen, der einen Zylinder und einen Kolben besitzt und durch Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Flüssigkeit im Zylinder komprimiert, einschliessend: einen linearen Vibrationsmotor, um den Kolben hin- und herzubewegen, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; eine Motorantriebsvorrichtung, um den linearen Vibrationsmotor anzutreiben; und wobei der lineare Vibrationsmotor ein linearer Vibrationsmotor ist, wie er in einem der Ansprüche 1, 5, 13 und 17 definiert ist.
Mobiltelefon (216), mit einem linearen Vibrationsmotor (95) zur Erzeugung der Vibration und mit einer Motorantriebsvorrichtung (94b) zum Antrieb des linearen Vibrationsmotors versehen, einschliessend: den linearen Vibrationsmotor, der einen Läufer, der hin- und herbeweglich ist, sowie ein Federelement besitzt, das den Läufer hält; und wobei der lineare Vibrationsmotor ein linearer Vibrationsmotor ist, wie er in einem der Ansprüche 1, 5, 13 und 17 definiert ist.