JP2016533144A5

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Publication number: JP2016533144A5
Application number: JP2016518195A
Authority: JP
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2034-09-09

Description

この実施例の二重巻線型推力補償システムの状態微分方程式系に対して解を求め、得たのは、副巻線抵抗及び駆動回路電圧が以下の条件を満たす場合、

式１.２
うち，
Ｕ_ｄｃ１は、第１の左ブリッジアーム、第１の右ブリッジアーム、即ち、第１の直流電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ２１は、第２の左ブリッジアーム、即ち、第２の直流電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ２２は、第２の右ブリッジアーム、即ち、第３の直流電圧源の電圧値、
Ｒ_１は主巻線抵抗、
Ｒ_２は副巻線抵抗、
Ｌ_１は主巻線インダクタンス、
Ｌ_２は副巻線インダクタンス、
Ｍは主巻線と副巻線との間の相互インダクタンス、
Ｋ_ｆ１は主巻線推力係数、
Ｋ_ｆ２は副巻線推力係数、
Ｄはデュアル電源駆動回路スイッチング素子デューティ比である。

その際、本実施例における主巻線及び副巻線の駆動回路における被制御電圧源の電圧値及び副巻線抵抗値は、以下の方式に従って設計することができる。

（式１.３）
うち、Ｕ_ｄｃ１１は主巻線駆動回路左ブリッジアーム被制御電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ１２は主巻線駆動回路右ブリッジアーム被制御電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ２１は副巻線駆動回路左ブリッジアーム被制御電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ２２は副巻線駆動回路右ブリッジアーム被制御電圧源の電圧値、
Ｒ_１は主巻線抵抗、
Ｒ_２は副巻線抵抗、
Ｌ_１は主巻線インダクタンス、
Ｌ_２は副巻線インダクタンス、
Ｍは主巻線と副巻線との間の相互インダクタンス、
Ｋ_ｆ１は主巻線推力係数、
Ｋ_ｆ２は副巻線推力係数、
Ｆ_ｍａｘは１つのスイッチングサイクルにおいてサーボシステムが必要な最大の正の平均推力、
Ｆ_ｍｉｎは１つのスイッチングサイクルにおいてサーボシステムが必要な最大の負の平均推力、
Ｄ_ｍａｘはスイッチのデッドゾーンを考える条件において主巻線デュアル電源フルブリッジ駆動回路の最大デューティ比、
Ｄ_ｍｉｎはスイッチのデッドゾーンを考える条件において主巻線デュアル電源フルブリッジ駆動回路の最小デューティ比、
αは主巻線出力推力を十分にシステム推力の要求を満たせるために用意しておいた余裕係数であり、ただし、０<α<１。
シミュレーション実験によって理論分析の正確性及び合理性を検証し、実施例１シミュレーション実験のと同様のボイスコイルモータ及びスイッチ信号スイッチング周波数を採用する場合、システムの出力推力シミュレーション波形は図２１の示す通りである。

Claims

各ペアの主巻線の間に配置される副巻線を有するボイスコイルモータを駆動するための二重巻線型ボイスコイルモータ推力補償システムであって、前記ボイスコイルモータの前記主巻線と前記副巻線の出力推力合力を一定に保持させるように、前記ボイスコイルモータのメイン作業巻線である前記主巻線は、前記ボイスコイルモータ駆動システムの作業中に必要な出力電磁推力を提供し、補償巻線である前記副巻線は、前記主巻線と反対する推力変動を提供して前記主巻線の推力変動を補償し、
前記システムは、
直列に接続する第１のＦＥＴ及び第４のＦＥＴからなる第１の左ブリッジアーム、及び直列に接続する第２のＦＥＴ及び第３のＦＥＴからなる第１の右ブリッジアームを備え、前記ボイスコイルモータの前記主巻線に接続する第１のＨ形フルブリッジ駆動回路と、
第１の左ブリッジアーム、第１の右ブリッジアームのＦＥＴに制御信号を提供するための第１のＰＷＭ制御部と、
同時に第１の左ブリッジアーム及び第１の右ブリッジアームへ電源を供給する第１の直流電圧源と、
直列に接続する第５のＦＥＴ及び第８のＦＥＴからなる第２の左ブリッジアーム、直列に接続する第６のＦＥＴ及び第７のＦＥＴからなる第２の右ブリッジアームを備え、前記ボイスコイルモータの前記副巻線に接続する第２のＨ形フルブリッジ駆動回路と、
第２の左ブリッジアーム、第２の右ブリッジアームのＦＥＴに制御信号を提供するための第２のＰＷＭ制御部と
前記第２の左ブリッジアームに電源を供給する第２の直流電圧源と、
その同時に前記第２の右ブリッジアームに電源を供給する第３の直流電圧源と、を備え、うち、第２の直流電圧源及び第３の直流電圧源は、下記の通り配置され、

うち、Ｕ_ｄｃ１は、第１の左ブリッジアーム、第１の右ブリッジアーム、即ち、第１の直流電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ２１は、第２の左ブリッジアーム、即ち、第２の直流電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ２２は、第２の右ブリッジアーム、即ち、第３の直流電圧源の電圧値、
Ｒ_１は主巻線抵抗、
Ｒ_２は副巻線抵抗、
Ｌ_１は主巻線インダクタンス、
Ｌ_２は副巻線インダクタンス、
Ｍは主巻線と副巻線との間の相互インダクタンス、
Ｋ_ｆ１は主巻線推力係数、
Ｋ_ｆ２は副巻線推力係数、
Ｄはデュアル電源駆動回路スイッチング素子デューティ比であることを特徴とする二重巻線型ボイスコイルモータ推力補償システム。
請求項１において、前記第２の直流電圧源及び第３の直流電圧源は、Ｂｕｃｋ直流チョッパー回路、Ｂｏｏｓｔ直流チョッパー回路、またはＢｕｃｋ-Ｂｏｏｓｔチョッパー回路によって獲得することを特徴とする二重巻線型ボイスコイルモータ推力補償システム。
請求項１又は２において、前記ボイスコイルモータの前記主巻線、前記副巻線の巻付形式は、レイヤー構造式又は充填式であることを特徴とする二重巻線型ボイスコイルモータモジュール。
請求項３において、前記副巻線が２層の前記主巻線の間に囲まれ、内側の前記主巻線が巻線支柱の外層を包囲すること、又は前記副巻線が上下２層の前記主巻線の間に囲まれ、巻線支柱が上から下へ上層主巻線、副巻線及び下層主巻線を通すことを特徴と二重巻線型ボイスコイルモータモジュール。
請求項１又は２において、モータの、主巻線、副巻線及び支柱からなる一次巻線は、エポキシ接着剤によって一次支持板内に密封され、一次支持板は、一次支持台によって支持され、二次磁石鋼は、ヨーク板を介して二次支持機構に接続されることを特徴とする二重巻線型ボイスコイルモータモジュール。
各ペアの主巻線の間に配置される副巻線を有するボイスコイルモータを駆動するための
二重巻線型ボイスコイルモータ推力補償システムであって、前記ボイスコイルモータの前記主巻線と前記副巻線の出力推力の合力を一定に保持させるように、前記ボイスコイルモータのメイン作業巻線である前記主巻線は、前記ボイスコイルモータ駆動システムの作業中に必要な出力電磁推力を提供し、補償巻線である前記副巻線は、前記主巻線と反対する推力変動を提供して前記主巻線の推力変動を補償し、
前記システムは、
直列に接続する第１のＦＥＴ及び第４のＦＥＴからなる第１の左ブリッジアーム、及び直列に接続する第２のＦＥＴ及び第３のＦＥＴからなる第１の右ブリッジアームを備え、前記ボイスコイルモータの前記主巻線に接続する第１のＨ形フルブリッジ駆動回路と、
第１の左ブリッジアーム、第１の右ブリッジアームのＦＥＴに制御信号を提供するための第１のＰＷＭ制御部と、
前記第１の左ブリッジアームへ電源を供給する第１の直流電圧源と、
前記第１の右ブリッジアームへ電源を供給する第４の直流電圧源と、
直列に接続する第５のＦＥＴ及び第８のＦＥＴからなる第２の左ブリッジアーム、直列に接続する第６のＦＥＴ及び第７のＦＥＴからなる第２の右ブリッジアームを備え、前記ボイスコイルモータの前記副巻線に接続する第２のＨ形フルブリッジ駆動回路と、
第２の左ブリッジアーム、第２の右ブリッジアームのＦＥＴに制御信号を提供するための第２のＰＷＭ制御部と
前記第２の左ブリッジアームに電源を供給する第２の直流電圧源と、
その同時に前記第２の右ブリッジアームに電源を供給する第３の直流電圧源と、を備え、
うち、第１の直流電圧源、第２の直流電圧源、第３の直流電圧源及び第４の直流電圧源は、下記の通り配置され、

うち、
Ｕ_ｄｃ１１は第１の左ブリッジアーム、即ち、第１の直流電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ１２は第１の右ブリッジアーム、即ち、第４の直流電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ２１は、第２の左ブリッジアーム、即ち、第２の直流電圧源の電圧値、
Ｕ_ｄｃ２２は、第２の右ブリッジアーム、即ち、第３の直流電圧源の電圧値、
Ｒ_１は主巻線抵抗、
Ｒ_２は副巻線抵抗、
Ｌ_１は主巻線インダクタンス、
Ｌ_２は副巻線インダクタンス、
Ｍは主巻線と副巻線との間の相互インダクタンス、
Ｋ_ｆ１は主巻線推力係数、
Ｋ_ｆ２は副巻線推力係数、
Ｆ_ｍａｘは１つのスイッチングサイクルにおいてサーボシステムが必要な最大の正の平均推力、
Ｆ_ｍｉｎは１つのスイッチングサイクルにおいてサーボシステムが必要な最大の負の平均推力、
Ｄ_ｍａｘはスイッチのデッドゾーンを考える主巻線デュアル電源フルブリッジ駆動回路の最大デューティ比、
Ｄ_ｍｉｎはスイッチのデッドゾーンを考える主巻線デュアル電源フルブリッジ駆動回路の最小デューティ比、
αは主巻線出力推力に十分にシステム推力の要求を満たせるために用意しておいた余裕係数であり、ただし、０<α<１であることを特徴とする二重巻線型ボイスコイルモータ推力補償システム。
請求項６において、前記第１の直流電圧源、第２の直流電圧源、第３の直流電圧源及び第４の直流電圧源は、Ｂｕｃｋ直流チョッパー回路、Ｂｏｏｓｔ直流チョッパー回路又はＢｕｃｋ-Ｂｏｏｓｔチョッパー回路によって獲得することを特徴とする二重巻線型ボイスコイルモータ推力補償システム。
請求項６又は７において、前記ボイスコイルモータの前記主巻線、前記副巻線の巻付形式は、レイヤー構造式又は充填式であることを特徴とする二重巻線型ボイスコイルモータモジュール。
請求項８において、前記副巻線が２層の前記主巻線の間に囲まれ、内側の前記主巻線が巻線支柱の外層を包囲すること、又は前記副巻線が上下２層の前記主巻線の間に囲まれ、巻線支柱が上から下へ上層主巻線、副巻線及び下層主巻線を通すことを特徴と二重巻線型ボイスコイルモータモジュール。
請求項６又は７において、モータの、主巻線、副巻線及び支柱からなる一次巻線は、エポキシ接着剤によって一次支持板内に密封され、一次支持板は、一次支持台によって支持され、二次磁石鋼は、ヨーク板を介して二次支持機構に接続されることを特徴とする二重巻線型ボイスコイルモータモジュール。