JP2019017175A - Linear motor system - Google Patents

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Abstract

To provide a linear motor system capable of avoiding collision of a movable element without a need for a sensor for detecting collision.SOLUTION: A linear motor system 100 comprises a linear motor 104 having a movable element 6 at least connected with a coil 8 applied with an AC voltage and an elastic body 23, and has a linear motor drive device 101 that detects variation in amplitude of an AC current flowing in the coil 8, and detects that the movable element 6 goes beyond the maximum displacement in a case where the detected amplitude becomes larger than a predetermined value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リニアモータシステムに係り、特に、弾性体を接続させた可動子を有するリニアモータを備えるリニアモータシステムに関する。   The present invention relates to a linear motor system, and more particularly to a linear motor system including a linear motor having a mover to which an elastic body is connected.

リニアモータにてピストンを往復運動させる、所謂リニア圧縮機として例えば特許文献1に記載される技術が知られている。特許文献1では、往復動形のピストン、ピストンを駆動するリニアモータ、及び所要冷力に従ってピストンのストロークの大きさが異なるようにリニアモータを制御するモータ制御部を有するリニア圧縮機が開示されている。特許文献1に記載されるリニア圧縮機は、ピストンが衝突近接位置を通過するか否かを検出する衝突近接感知部を備え、衝突近接点のリターン時間が冷力別の所定の許容時間により、リニアモータの推力を変更するものである。   For example, a technique described in Patent Document 1 is known as a so-called linear compressor in which a piston is reciprocated by a linear motor. Patent Document 1 discloses a reciprocating piston, a linear motor that drives the piston, and a linear compressor that has a motor control unit that controls the linear motor so that the stroke of the piston differs according to the required cooling force. Yes. The linear compressor described in Patent Document 1 includes a collision proximity sensing unit that detects whether or not the piston passes the collision proximity position, and the return time of the collision proximity point is determined according to a predetermined allowable time for each cooling power. The thrust of the linear motor is changed.

特開2005−195026号公報JP 2005-195026 A

しかしながら特許文献1に記載される衝突近接感知部は、ピストンの位置を感知するため、レーザ或いは光センサ等のセンサを有する必要があり、配線が煩雑になり省スペース化を実現することは困難となる。
そこで、本発明は、衝突を検知するセンサを要することなく、可動子の衝突を回避可能なリニアモータシステムを提供する。
However, the collision proximity detection unit described in Patent Document 1 needs to have a sensor such as a laser or an optical sensor in order to detect the position of the piston, and wiring is complicated and it is difficult to realize space saving. Become.
Therefore, the present invention provides a linear motor system that can avoid the collision of the mover without requiring a sensor for detecting the collision.

上記課題を解決するため、本発明に係るリニアモータシステムは、少なとも交流電圧が印加される巻線及び弾性体が接続する可動子を有するリニアモータを備え、前記巻線に流れる交流電流の振幅の変動を検出し、検出される振幅が所定値を超えた場合、前記可動子が最大変位を超えたと検知するリニアモータ駆動装置を有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a linear motor system according to the present invention includes a linear motor having at least a winding to which an AC voltage is applied and a mover to which an elastic body is connected, and an amplitude of an AC current flowing through the winding. And a linear motor driving device that detects that the movable element has exceeded a maximum displacement when the detected amplitude exceeds a predetermined value.

本発明によれば、衝突を検知するセンサを要することなく、可動子の衝突を回避可能なリニアモータシステムを提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the linear motor system which can avoid the collision of a needle | mover, without requiring the sensor which detects a collision.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の一実施例に係る実施例1のリニアモータシステムの全体概略構成図である。1 is an overall schematic configuration diagram of a linear motor system according to a first embodiment of the present invention. 電機子の構成例の斜視図である。It is a perspective view of the structural example of an armature. 磁極の縦断面と磁束の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the longitudinal cross-section of a magnetic pole, and the flow of magnetic flux. 磁極歯に発生する極性の説明図である。It is explanatory drawing of the polarity which generate | occur | produces in a magnetic pole tooth. 可動子に接続される外部機構の説明図である。It is explanatory drawing of the external mechanism connected to a needle | mover. 図1に示すリニアモータ駆動装置の制御部を構成する電圧指令値作成器の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the voltage command value preparation device which comprises the control part of the linear motor drive device shown in FIG. 図1に示すリニアモータ駆動装置を構成する電力変換回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the power converter circuit which comprises the linear motor drive device shown in FIG. リニアモータを構成する可動子がストロークを制限するスットパーに衝突した際の電流波形例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of an electric current waveform when the needle | mover which comprises a linear motor collides with the stop which restrict | limits a stroke. 図1に示すリニアモータ駆動装置の制御部を構成する低周波成分検出器の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the low frequency component detector which comprises the control part of the linear motor drive device shown in FIG. 図1に示すリニアモータ駆動装置の制御部を構成する衝突判定器の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the collision determination device which comprises the control part of the linear motor drive device shown in FIG. 衝突及び衝突回避時における各種値の時間変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time change of the various values at the time of a collision and collision avoidance. 本発明の他の実施例に係る実施例2の密閉型圧縮機の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the hermetic compressor of Example 2 which concerns on the other Example of this invention. 実施例2のリニアモータシステムの全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of the linear motor system of Example 2. 図13に示すリニアモータ駆動装置の制御部を構成する衝突判定器の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the collision determination device which comprises the control part of the linear motor drive device shown in FIG.

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、重複する説明を省略する。
本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、或る構成要素が他の構成要素の一部であること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Similar components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
The various components of the present invention do not necessarily have to be independent of each other. A plurality of components are formed as a single member, and a single component is formed of a plurality of members. It is allowed that a certain component is a part of another component, a part of a certain component overlaps a part of another component, and the like.

本実施例では、説明の便宜上、互いに直交する前後方向、左右方向、及び上下方向という語を用いるが、重力方向は必ずしも下方向に平行である必要はなく、前後方向、左右方向、上下方向又はそれ以外の方向に平行にすることができる。   In this embodiment, for convenience of explanation, the terms front-rear direction, left-right direction, and up-down direction that are orthogonal to each other are used, but the gravitational direction is not necessarily parallel to the lower direction. It can be parallel to other directions.

<リニアモータシステム100>
図1は、本発明の一実施例に係る実施例1のリニアモータシステムの全体概略構成図である。リニアモータシステム100は、リニアモータ駆動装置101及びリニアモータ104から構成される。後述するようにリニアモータ104は、相対移動する電機子9及び可動子6を有する。
本実施例では、可動子6が鉛直方向に移動するが、電機子9及び可動子6(界磁子)が相対移動すれば良く、電機子9が鉛直方向に移動する態様でも良い。なお、以下では、可動子6が鉛直方向に往復運動する場合を一例として説明するが、往復運動の方向は鉛直方向に限られるものではない。例えば、可動子6が水平方向に往復運動するよう構成しても良く、また、鉛直方向に対し任意の角度を有する方向に可動子6が往復運動する構成としても良い。また、これらは、電機子9につても同様である。
制御部102は、電流検出器107の検出結果に応じて、電力変換回路105への出力電圧指令値、又は電力変換回路105を駆動するドライブ信号(パルス信号)を出力する。制御部102の詳細は後述する。
詳細は後述するが、電力変換回路105は、直流電圧源120(図21)の電圧を変換して交流電圧を出力する電力変換部の一例である。なお、直流電圧源120に代えて直流電流源を用いても良い。
<Linear motor system 100>
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a linear motor system according to a first embodiment of the present invention. The linear motor system 100 includes a linear motor driving device 101 and a linear motor 104. As will be described later, the linear motor 104 has an armature 9 and a mover 6 that move relative to each other.
In this embodiment, the mover 6 moves in the vertical direction, but the armature 9 and the mover 6 (field element) may move relative to each other, and the armature 9 may move in the vertical direction. In the following, the case where the movable element 6 reciprocates in the vertical direction will be described as an example, but the direction of reciprocation is not limited to the vertical direction. For example, the movable element 6 may be configured to reciprocate in the horizontal direction, or the movable element 6 may be configured to reciprocate in a direction having an arbitrary angle with respect to the vertical direction. The same applies to the armature 9.
The control unit 102 outputs an output voltage command value to the power conversion circuit 105 or a drive signal (pulse signal) for driving the power conversion circuit 105 according to the detection result of the current detector 107. Details of the control unit 102 will be described later.
Although details will be described later, the power conversion circuit 105 is an example of a power conversion unit that converts the voltage of the DC voltage source 120 (FIG. 21) and outputs an AC voltage. Note that a DC current source may be used instead of the DC voltage source 120.

<リニアモータ104>
図2はリニアモータ104の斜視図(電機子の構成例の斜視図)である。本実施例のリニアモータ104は、電機子9に対して、永久磁石2(2a,2b)が並んだ方向(前後方向)に相対移動可能な可動子6を有する。電機子9は空隙を介して上下方向に対向する2つの磁極7と、磁極7に捲回された巻線8とを有している。可動子6は、この空隙に配置されている。磁極7は、可動子6に対向する端面としての磁極歯70(ティースとも称される)を有している。
電機子9は、可動子6に対して前後方向の力(以下、推力と称する)を付与できる。例えば、後述するように、可動子6が前後方向に往復運動するように推力を制御できる。
可動子6は、上下方向に磁化した2つの平板状の永久磁石2(2a,2b)を有している。後側の永久磁石2a及び前側の永久磁石2bは、互いに反対方向に磁化されている。本実施例では、後側の永久磁石2aは上側にN極を有し、前側の永久磁石2bは上側にS極を有している。図2では、永久磁石2a,2bは図示しているが、可動子6は図示していない。可動子6としては、例えば、平板状の永久磁石2を固定した平板状のものを採用できる。
制御部102は、可動子6を永久磁石2a,2bが電機子9に対向する範囲で往復運動させるようにドライブ信号を出力する。
<Linear motor 104>
FIG. 2 is a perspective view of the linear motor 104 (a perspective view of a configuration example of the armature). The linear motor 104 of the present embodiment has a mover 6 that can move relative to the armature 9 in the direction (front-rear direction) in which the permanent magnets 2 (2a, 2b) are arranged. The armature 9 has two magnetic poles 7 that face each other in the vertical direction through a gap, and a winding 8 wound around the magnetic pole 7. The mover 6 is disposed in this gap. The magnetic pole 7 has magnetic pole teeth 70 (also referred to as teeth) as end faces facing the mover 6.
The armature 9 can apply a force in the front-rear direction (hereinafter referred to as thrust) to the mover 6. For example, as will be described later, the thrust can be controlled so that the mover 6 reciprocates in the front-rear direction.
The mover 6 includes two flat permanent magnets 2 (2a, 2b) magnetized in the vertical direction. The rear permanent magnet 2a and the front permanent magnet 2b are magnetized in opposite directions. In this embodiment, the rear permanent magnet 2a has an N pole on the upper side, and the front permanent magnet 2b has an S pole on the upper side. In FIG. 2, the permanent magnets 2a and 2b are shown, but the mover 6 is not shown. As the mover 6, for example, a flat plate with a flat permanent magnet 2 fixed can be adopted.
The control unit 102 outputs a drive signal so that the mover 6 reciprocates in a range where the permanent magnets 2 a and 2 b face the armature 9.

図3は、図2のA−A’線に沿った平面での断面図である(A―A’断面矢視図)。図3に示すように、磁極7及びヨーク7eは、例えば鉄などの磁性体で一体的に形成され、磁気回路を構成している。図3の矢印線は、2つの巻線8に電流を流したときの磁束線の一例を示している。磁束の流れの向きは、巻線8に流れる電流の向きにより逆方向になり得るため、図に示す限りではない。この磁束線により、磁極歯70が磁化される。   FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2 (A-A ′ cross-sectional view). As shown in FIG. 3, the magnetic pole 7 and the yoke 7e are integrally formed of a magnetic material such as iron to constitute a magnetic circuit. The arrow lines in FIG. 3 show an example of magnetic flux lines when current is passed through the two windings 8. The direction of the flow of magnetic flux is not limited to that shown in the figure because it can be reversed depending on the direction of the current flowing through the winding 8. The magnetic pole teeth 70 are magnetized by the magnetic flux lines.

[可動子6に付与する推力]
図4は磁極歯70の磁化により、可動子6が受ける推力を説明する図である。巻線8に流れる電流により生じる磁極歯70の極性を、図中の磁極歯70近傍に付した「N」、「S」で表している。また、図4において白抜き矢印は巻線8を流れる電流の向きを示している。図4の左図は、巻線8を流れる電流により、上側の磁極歯70aが「S」、下部の磁極歯70bが「N」に磁化されることにより、可動子6が前方向に力を受け、可動子6が前に移動した例を示している。図4の右図は、巻線8を流れる電流により、上部の磁極歯70aが「N」、下部の磁極歯70bが「S」に磁化されることにより、可動子6が後ろ方向に力を受け、可動子6が後ろに移動した例を示している。
[Thrust applied to the mover 6]
FIG. 4 is a diagram for explaining the thrust received by the mover 6 due to the magnetization of the magnetic pole teeth 70. The polarities of the magnetic pole teeth 70 generated by the current flowing in the winding 8 are represented by “N” and “S” attached in the vicinity of the magnetic pole teeth 70 in the drawing. Further, in FIG. 4, the white arrow indicates the direction of the current flowing through the winding 8. The left diagram of FIG. 4 shows that the upper magnetic pole tooth 70a is magnetized to “S” and the lower magnetic pole tooth 70b is magnetized to “N” by the current flowing through the winding 8, so that the movable element 6 exerts a force in the forward direction. An example is shown in which the mover 6 has moved forward. The right diagram in FIG. 4 shows that the upper magnetic pole tooth 70a is magnetized to “N” and the lower magnetic pole tooth 70b is magnetized to “S” by the current flowing through the winding 8, so that the movable element 6 exerts a force in the backward direction. In this example, the mover 6 is moved backward.

このように、巻線8に電圧や電流を印加することで、2つの磁極7を含む磁気回路に磁束を供給して、対向する2つの磁極歯70(磁極歯組)を磁化できる。電圧や電流として、例えば正弦波や矩形波(方形波)といった交流の電圧や電流を与えることで、可動子6を往復運動させる推力を与えることができる。これにより可動子6の運動を制御できる。   In this way, by applying a voltage or current to the winding 8, magnetic flux is supplied to the magnetic circuit including the two magnetic poles 7, and the two opposing magnetic pole teeth 70 (magnetic pole teeth set) can be magnetized. By applying an alternating voltage or current such as a sine wave or rectangular wave (square wave) as the voltage or current, a thrust for reciprocating the mover 6 can be applied. Thereby, the movement of the mover 6 can be controlled.

なお、可動子6に付与する推力は、印加する交流電流や交流電圧の振幅を変更することで変えられる。また、可動子6に付与する推力を既知の方法を用いて適切に変更することで、可動子6の変位を所望に変えられる。ここで、可動子6が往復運動(例えば、図4の左図及び右図のような磁極歯70の磁化を順次繰り返すことで可動子6に生じる運動)をする場合、交流波形的に変化する可動子6の変位の変化量をストロークと呼ぶ。
磁極歯70は磁性体であるため、永久磁石2を吸引する磁気吸引力が作用する。本実施例では可動子6を挟むよう間隙を介して2つの磁極歯70を対向配置しているため、可動子6に作用する磁気吸引力の合力を低減できる。
Note that the thrust applied to the mover 6 can be changed by changing the amplitude of the applied alternating current or alternating voltage. Moreover, the displacement of the mover 6 can be changed as desired by appropriately changing the thrust applied to the mover 6 using a known method. Here, when the mover 6 reciprocates (for example, a movement that occurs in the mover 6 by sequentially repeating the magnetization of the magnetic pole teeth 70 as shown in the left and right diagrams of FIG. 4), it changes in an alternating waveform. The amount of change in the displacement of the mover 6 is called a stroke.
Since the magnetic pole teeth 70 are magnetic bodies, a magnetic attractive force that attracts the permanent magnet 2 acts. In the present embodiment, since the two magnetic pole teeth 70 are opposed to each other with a gap so as to sandwich the mover 6, the resultant magnetic attraction force acting on the mover 6 can be reduced.

回転モータの回転運動を直線運動に変換する場合、その変換機構として、例えばクランクシャフトが用いられる。クランクシャフトを有する場合、直線運動ストロークは機械的に制限される。一方、リニアモータの可動子6は機械的に制限されない。そのため、可動子6のストロークが所定値を超えてしまう可能性がある。そこで、本実施例に係るリニアモータシステム100を構成するリニアモータ駆動装置101は、ストロークが所定値を超えたことを検出する構成を備える。   When converting the rotary motion of the rotary motor into a linear motion, for example, a crankshaft is used as the conversion mechanism. With a crankshaft, the linear motion stroke is mechanically limited. On the other hand, the mover 6 of the linear motor is not mechanically limited. Therefore, the stroke of the mover 6 may exceed a predetermined value. Therefore, the linear motor driving device 101 constituting the linear motor system 100 according to the present embodiment has a configuration for detecting that the stroke exceeds a predetermined value.

[可動子6外部の機構]
図5は、可動子6に接続される外部機構の説明図であり、例えば、コイルバネである共振バネ23(アシストバネ)によって構成される外部機構を可動子6の一端に接続し、そのバネ力により可動子6が戻される機構を説明する図である。共振バネ23は、一端が中間部24を介して可動子6に接続し、他端が基部25に固定されている。また、共振バネ23の延在方向と略平行に延在し、共振バネ23を案内又は支持する側部26が設けられている。リニアモータ104を往復運動させる場合、可動子6の運動方向が変わる度に、加速と減速を繰り返す。減速時は、可動子6の速度エネルギーが電気エネルギーに変換される(回生動作)が、リニアモータ104への配線の抵抗によって損失が生じる。一方、図5のように、可動子6に共振バネ23(アシストバネ)を付加し、可動子6の質量とバネ定数から決まる機械的な共振周波数で、可動子6を往復運動させる場合、可動子6の速度エネルギーを有効活用でき、高効率なリニアモータ駆動システムを構成することができる。共振バネ23に代えて、例えば、板バネ、或は、適度なヤング率を有しコイルバネを用いた場合と同様に伸縮するゴム等の弾性体を用いても良い。このように構成すると、可動子6(界磁子6)が鉛直方向に移動する可動子(界磁子)移動型として構成されるが、可動子6に代えて電機子9に弾性体を接続して電機子9を鉛直方向に移動させる電機子移動型として構成しても良い。
[Mechanism outside the mover 6]
FIG. 5 is an explanatory diagram of an external mechanism connected to the mover 6. For example, an external mechanism constituted by a resonance spring 23 (assist spring) that is a coil spring is connected to one end of the mover 6, and its spring force It is a figure explaining the mechanism in which the needle | mover 6 is returned by FIG. One end of the resonance spring 23 is connected to the mover 6 via the intermediate portion 24, and the other end is fixed to the base portion 25. Further, a side portion 26 that extends substantially parallel to the extending direction of the resonance spring 23 and guides or supports the resonance spring 23 is provided. When the linear motor 104 is reciprocated, acceleration and deceleration are repeated each time the moving direction of the mover 6 changes. During deceleration, the velocity energy of the mover 6 is converted into electrical energy (regenerative operation), but loss occurs due to the resistance of the wiring to the linear motor 104. On the other hand, as shown in FIG. 5, when a resonance spring 23 (assist spring) is added to the mover 6 and the mover 6 is reciprocated at a mechanical resonance frequency determined from the mass of the mover 6 and the spring constant, the mover 6 is movable. The speed energy of the child 6 can be effectively used, and a highly efficient linear motor drive system can be configured. Instead of the resonance spring 23, for example, a leaf spring or an elastic body such as rubber having an appropriate Young's modulus and expanding and contracting similarly to the case of using a coil spring may be used. With this configuration, the movable element 6 (field element 6) is configured as a movable element (field element) moving type that moves in the vertical direction, but an elastic body is connected to the armature 9 instead of the movable element 6. The armature 9 may be configured as an armature moving type that moves the armature 9 in the vertical direction.

例えば、可動子6のストロークが過大となった場合、共振バネ23が縮みすぎて互いが接触したり、可動子6がストロークを制限するストッパー(図示せず)に衝突したりすることで、振動や騒音の原因となる。そのため、ストロークが所定値を超えたことを検出することが望ましい。   For example, when the stroke of the mover 6 becomes excessive, the resonance springs 23 are contracted too much and contact each other, or the mover 6 collides with a stopper (not shown) that limits the stroke, thereby vibrating. Cause noise. Therefore, it is desirable to detect that the stroke has exceeded a predetermined value.

<制御部102の概要>
図1に示すように、制御部102は、電流検出器107による電流検出値Imを入力し低周波成分の振幅値を出力する低周波成分検出器130、低周波成分検出器130からの低周波成分の振幅値に基づき衝突判定を行い後述する衝突判定信号を出力する衝突判定器131、上位の制御器(図示せず)などより入力されるストローク指令値l及び衝突判定器131を入力しこれらに基づきリニアモータ104に印加する電圧指令値Vmを出力する電圧指令値作成器133、及び、入力される電圧指令値Vmに基づき電力変換回路105を駆動するドライブ信号を出力するPWM信号作成器134と、を備える。
以下、制御部102を構成する上述の各部の構成及び動作につき説明する。
<Outline of Control Unit 102>
As shown in FIG. 1, the control unit 102 receives a current detection value Im from the current detector 107 and outputs a low-frequency component amplitude value. The low-frequency component detector 130 outputs a low-frequency component amplitude value. A collision determination unit 131 that performs a collision determination based on the amplitude value of the component and outputs a collision determination signal, which will be described later, and a stroke command value l * and a collision determination unit 131 input from a host controller (not shown) are input. Based on these, a voltage command value generator 133 that outputs a voltage command value Vm * to be applied to the linear motor 104, and a PWM signal that outputs a drive signal that drives the power conversion circuit 105 based on the input voltage command value Vm *. And a creator 134.
Hereinafter, the configuration and operation of each of the above-described units constituting the control unit 102 will be described.

<電圧指令値作成器103>
図6は、図1に示すリニアモータ駆動装置101の制御部102を構成する電圧指令値作成器133の構成例を示す説明図である。電圧指令値作成器133には、上位の制御器(図示せず)などより入力されるストローク指令値l及び後述する衝突判定信号に基づき、単相の交流電圧指令値Vmを出力する。ここで、ストローク指令値l或いは周波数数指令値ωのいずれか、または両方を変更することにより、リニアモータ104に印加する電圧指令値Vmを調整することができる。すなわち、印加電圧の振幅及び周波数を調整することで、駆動周波数ωを共振周波数に制御することやストロークを制御することが可能となる。
図6に示すように、まず、電圧指令値作成器133で予め設定した周波数指令値ω或いは、他の制御器(図示せず)などから入力される周波数指令値ωを積分して位相指令値θを積分器140で作成する。次に、位相指令値θを余弦演算器82b(入力値の余弦を出力)に入力し、位相指令値θに対する余弦(cosθ)を得る。この余弦(cosθ)とストローク指令値lとを乗算器92aで乗じる。こうすることで、微分演算を行わずに可動子6の速度指令値vmを得ることができる。一般には、位置指令値xm及び速度指令値vmの一方を正弦、他方を余弦にすることができる。なお、組み合わせによっては、負号を付加する必要がある。
<Voltage command value generator 103>
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the voltage command value generator 133 that configures the control unit 102 of the linear motor driving apparatus 101 illustrated in FIG. 1. The voltage command value generator 133 outputs a single-phase AC voltage command value Vm * based on a stroke command value l * input from a host controller (not shown) or the like and a collision determination signal described later. Here, the voltage command value Vm * applied to the linear motor 104 can be adjusted by changing either or both of the stroke command value l * and the frequency command value ω * . That is, by adjusting the amplitude and frequency of the applied voltage, the drive frequency ω can be controlled to the resonance frequency and the stroke can be controlled.
6, first, the frequency command value omega * or preset by the voltage command value generator 133, another controller integrates the frequency command value input (not shown) or the like omega * phase The command value θ * is created by the integrator 140. Next, the phase command value θ * is input to the cosine calculator 82b (the cosine of the input value is output) to obtain the cosine (cos θ * ) with respect to the phase command value θ * . The cosine (cos θ * ) and the stroke command value l * are multiplied by a multiplier 92a. By doing so, it is possible to obtain the speed command value vm * of the mover 6 without performing a differentiation operation. In general, one of the position command value xm * and the speed command value vm * can be a sine and the other can be a cosine. Depending on the combination, it is necessary to add a negative sign.

さらに、可動子6の速度指令値vmを乗算器92bで誘起電圧定数Keと乗じ、単相の交流電圧指令値Vmを得る。
なお、電圧指令値作成器133には、上記以外にも既知の同期式モータの駆動電圧指令方法を適用することができる。また、例えば周波数指令値ωを、可動子6を含む振動体の機械共振周波数に固定しても良い。
また、ストローク指令切替器150につては後述する。
Further, the speed command value vm * of the mover 6 is multiplied by the induced voltage constant Ke * by the multiplier 92b to obtain a single-phase AC voltage command value Vm * .
In addition to the above, a known synchronous motor drive voltage command method can be applied to the voltage command value generator 133. Further, for example, the frequency command value ω * may be fixed to the mechanical resonance frequency of the vibrating body including the mover 6.
The stroke command switch 150 will be described later.

<PWM信号作成器133>
図1に示すリニアモータ駆動装置101の制御部102を構成するPWM信号作成器134には、三角波のキャリア信号と電圧指令値作成器133より出力される電圧指令値Vmを比較することによる既知のパルス幅変調を用い、電圧指令値Vmに応じたドライブ信号が生成され、生成されたドライブ信号は電力変換回路105へ出力される。
<PWM signal generator 133>
The PWM signal generator 134 constituting the control unit 102 of the linear motor driving apparatus 101 shown in FIG. 1 is known by comparing the triangular wave carrier signal with the voltage command value Vm * output from the voltage command value generator 133. Drive signal corresponding to the voltage command value Vm * is generated, and the generated drive signal is output to the power conversion circuit 105.

<電力変換回路105>
図7は、図1に示すリニアモータ駆動装置101を構成する電力変換回路105の構成例を示す図である。フルブリッジ回路126は、制御部102により入力されたドライブ信号に応じて直流電圧源120をスイッチングして、リニアモータ104に電圧を出力する。フルブリッジ回路126は4つのスイッチング素子122を備えており、直列接続されたスイッチング素子122a,122bを持つ第一上下アーム(以下、U相と称する)と、スイッチング素子122c,122dを持つ第二上下アーム(以下、V相と称する)と、を構成している。スイッチング素子122は、制御部102で生成される電圧指令値Vmやパルス幅変調によるドライブ信号に基づき、ゲートドライバ回路123が出力するパルス状のゲート信号(124a〜124d)に応じてスイッチング動作できる。
スイッチング素子122の導通状態(オン/オフ)を制御することにより、直流電圧源120の直流電圧を交流電圧に相当する電圧を巻線8に出力できる。なお、直流電圧源120に代えて直流電流源を用いても良い。スイッチング素子122としては、例えば、IGBTやMOS−FETなどの半導体スイッチング素子を採用できる。
<Power conversion circuit 105>
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the power conversion circuit 105 included in the linear motor driving apparatus 101 illustrated in FIG. The full bridge circuit 126 switches the DC voltage source 120 according to the drive signal input by the control unit 102 and outputs a voltage to the linear motor 104. The full bridge circuit 126 includes four switching elements 122, a first upper and lower arm (hereinafter referred to as U phase) having switching elements 122a and 122b connected in series, and a second upper and lower arm having switching elements 122c and 122d. And an arm (hereinafter referred to as a V phase). The switching element 122 can perform a switching operation in accordance with a pulsed gate signal (124a to 124d) output from the gate driver circuit 123 based on a voltage command value Vm * generated by the control unit 102 or a drive signal by pulse width modulation. .
By controlling the conduction state (ON / OFF) of the switching element 122, a voltage corresponding to the AC voltage of the DC voltage source 120 can be output to the winding 8. Note that a DC current source may be used instead of the DC voltage source 120. As the switching element 122, for example, a semiconductor switching element such as IGBT or MOS-FET can be employed.

[リニアモータ104との結線]
電力変換回路105の第一上下アームのスイッチング素子122a,122b間および第二上下アームのスイッチング素子122c,122d間それぞれが、リニアモータ104に接続されている。図7では、上側及び下側の電機子9の巻線8が並列に接続されている例を示しているが、巻線8を直列に接続することもできる。
[Connection with linear motor 104]
The linear motor 104 is connected between the switching elements 122 a and 122 b of the first upper and lower arms and between the switching elements 122 c and 122 d of the second upper and lower arms of the power conversion circuit 105. Although FIG. 7 shows an example in which the windings 8 of the upper and lower armatures 9 are connected in parallel, the windings 8 can also be connected in series.

<電流検出器107>
U相下アームとV相下アームには、例えばCT(カレントトランス)等の電流検出器107を設けることができる。これにより、リニアモータ104の巻線8に流れる電流Imを検出できる。
電流検出器107として、例えば、CTに代えて、電力変換回路105の下アームにシャント抵抗125を付加し、シャント抵抗125に流れる電流からリニアモータ104に流れる電流を検出する相シャント電流方式を採用できる。電流検出器107に代えて又は追加して、電力変換回路105の直流側に付加されたシャント抵抗125に流れる直流電流から、電力変換回路105の交流側の電流を検出するシングルシャント電流検出方式を採用しても良い。シングルシャント電流検出方式は、電力変換回路105を構成するスイッチング素子122の通電状態によって、シャント抵抗125に流れる電流が時間的に変化することを利用している。
<Current detector 107>
For example, a current detector 107 such as a CT (current transformer) can be provided on the U-phase lower arm and the V-phase lower arm. Thereby, the current Im flowing through the winding 8 of the linear motor 104 can be detected.
As the current detector 107, for example, instead of CT, a phase shunt current method is adopted in which a shunt resistor 125 is added to the lower arm of the power conversion circuit 105 and a current flowing through the linear motor 104 is detected from a current flowing through the shunt resistor 125. it can. In place of or in addition to the current detector 107, a single shunt current detection method for detecting the current on the AC side of the power conversion circuit 105 from the DC current flowing in the shunt resistor 125 added to the DC side of the power conversion circuit 105. It may be adopted. The single shunt current detection method utilizes the fact that the current flowing through the shunt resistor 125 changes with time depending on the energization state of the switching element 122 constituting the power conversion circuit 105.

[衝突時の電流波形]
図8は、リニアモータ104を構成する可動子6がストロークを制限するスットパーに衝突した際の電流波形例の説明図である。図8では横軸を時間、縦軸をモータ電流とし、モータ電流の時間変化を示している。なお、図8の上図は電気機械時定数が短い場合のモータ電流の波形を示しており、図8の下図は電気機械時定数が長い場合のモータ電流の波形を示している。図8の上図に示されるように、負荷系を含めた電気機械時定数が短い場合においては、衝突時のモータ電流の電流波形は振幅が大小交互に現れる。これは次のように説明できる。可動子6がストッパーに衝突すると、可動子6の速度が低下するため、誘起電圧は減少する。そのため、印加電圧が過多となり電流振幅が増加する。本実施例の可動子6は往復運動しているため、やがては逆方向に移動する。この時、可動子6の位置と印加電圧の位相関係がズレ、推力が減少する。そのため、次の周期ではストロークが所定値に収まり、モータ電流の電流振幅は元に戻る。その後、可動子6の位置と印加電圧の位相関係のズレが解消され、再度、可動子がストッパーに衝突する。
[Current waveform at the time of collision]
FIG. 8 is an explanatory diagram of an example of a current waveform when the mover 6 constituting the linear motor 104 collides with a stopper that restricts the stroke. In FIG. 8, time is plotted on the horizontal axis and motor current is plotted on the vertical axis, and the time variation of the motor current is shown. The upper diagram in FIG. 8 shows the motor current waveform when the electric machine time constant is short, and the lower diagram in FIG. 8 shows the motor current waveform when the electric machine time constant is long. As shown in the upper diagram of FIG. 8, when the electric machine time constant including the load system is short, the amplitude of the current waveform of the motor current at the time of collision appears alternately. This can be explained as follows. When the mover 6 collides with the stopper, the speed of the mover 6 decreases, and the induced voltage decreases. Therefore, the applied voltage becomes excessive and the current amplitude increases. Since the mover 6 of this embodiment reciprocates, it eventually moves in the opposite direction. At this time, the phase relationship between the position of the mover 6 and the applied voltage is shifted, and the thrust is reduced. Therefore, in the next cycle, the stroke falls within a predetermined value, and the current amplitude of the motor current returns. Thereafter, the phase relationship between the position of the mover 6 and the applied voltage is eliminated, and the mover collides with the stopper again.

一方、図8の下図に示すように、負荷系を含めた電気機械時定数が長い場合においては、可動子6の位置と印加電圧の位相関係のズレが収束するまでに時間を要する。そのため、モータ電流の電流振幅の変動は、図8の上図より低い周波数となる。
図8の上図に示すように、電気機械時定数が短い場合には、可動子6がストッパーに衝突している際のモータ電流の電流波形は、振幅が大小交互になる。振幅が大小交互になっているということは、駆動周波数の1/2の周波数と見做すことができる。換言すれば、駆動周期は2倍と見做すことができる。一方、図8の上図に示すように、電気機械時定数が長い場合には、駆動周波数の1/2よりも低い周波数と見做すことができる。図8の下図の例は、駆動周波数の1/3の周波数と見做せる。換言すれば、駆動周期は3倍と見做すことができる。本実施例では、駆動周波数の1/2の周波数又は駆動周波数の1/2より低い周波数成分の電流波形を特定することで、ストロークが所定値を超えたことを検出する。なお、予め衝突時の電流波形を取得しておけば、どの周波数成分を取得すればよいか分かる。また、本実施例では、駆動周波数の1/2及び駆動周波数の1/3の一例として示したがこれに限られるものではない。例えば、駆動波数の1/4など予め衝突時の電流波形を取得することで適宜設定することができる。換言すれば駆動周期のN倍(N≧2)の周波数成分の巻線8に流れる電流(モータ電流)を検出することで、ストロークが所定値を超えたことを検出できる。
On the other hand, as shown in the lower diagram of FIG. 8, when the electromechanical time constant including the load system is long, it takes time until the deviation of the phase relationship between the position of the movable element 6 and the applied voltage converges. Therefore, the fluctuation of the current amplitude of the motor current is lower than that in the upper diagram of FIG.
As shown in the upper diagram of FIG. 8, when the electric machine time constant is short, the amplitude of the current waveform of the motor current when the mover 6 collides with the stopper is alternately large and small. The fact that the amplitudes are alternately large and small can be regarded as a half of the drive frequency. In other words, the driving cycle can be regarded as being doubled. On the other hand, as shown in the upper diagram of FIG. 8, when the electric machine time constant is long, it can be regarded as a frequency lower than ½ of the drive frequency. The example in the lower diagram of FIG. 8 can be regarded as a frequency that is 1/3 of the drive frequency. In other words, it can be considered that the driving period is three times. In the present embodiment, it is detected that the stroke exceeds a predetermined value by specifying a current waveform having a frequency component that is ½ of the driving frequency or a frequency component that is lower than ½ of the driving frequency. If the current waveform at the time of collision is acquired in advance, it can be understood which frequency component should be acquired. In this embodiment, the drive frequency is shown as an example of 1/2 of the drive frequency and 1/3 of the drive frequency, but the present invention is not limited to this. For example, it can be appropriately set by acquiring a current waveform at the time of collision such as ¼ of the driving wave number in advance. In other words, it is possible to detect that the stroke exceeds a predetermined value by detecting the current (motor current) flowing through the winding 8 having a frequency component of N times (N ≧ 2) the driving cycle.

<低周波成分検出器130>
図9は、図1に示すリニアモータ駆動装置101の制御部102を構成する低周波成分検出器130の構成例を示す説明図である。なお、図9では、一例として、衝突時の電流波形が上述の図8の上図に示す負荷系を含めた電気機械時定数が短い場合について説明する。そのため、駆動周波数の1/2(駆動周期の2倍)の周波数成分の電流波形を特定する構成である。特定する周波数を変更する場合は、後述する分周期156の係数を適宜変更すれば良い。
<Low frequency component detector 130>
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the low-frequency component detector 130 included in the control unit 102 of the linear motor driving apparatus 101 illustrated in FIG. In addition, in FIG. 9, the case where the electric machine time constant including the load system shown in the upper figure of the above-mentioned FIG. Therefore, the current waveform of the frequency component that is 1/2 of the drive frequency (twice the drive cycle) is specified. When the frequency to be specified is changed, a coefficient of a division period 156 described later may be changed as appropriate.

まず、電圧指令値作成器133で予め設定した周波数指令値ω或いは、他の制御器(図示せず)などから得られる周波数指令値ωを分周期156にて1/2倍し、積分して位相指令値θ2を積分器140aで作成する。
次に、位相指令値θ2を正弦演算器81c(入力値の正弦を出力)及び余弦演算器82c(入力値の余弦を出力)に入力し、それぞれ位相指令値θ2に対する正弦(sinθ2)及び余弦(cosθ2)を得る。こ正弦(sinθ2)と電流検出値Imとを乗算器92cで乗じると共に、余弦(cosθ2)と電流検出値Imとを乗算器92dで乗じる。それらの結果をLPF(低域通過フィルタ)157a,157bで、LPF(ローパスフィルタ)の遮断周波数以下の値を得る。なお、これらLPF(低域通過フィルタ)157a,157bは、1次遅れフィルタ或いは2次遅れフィルタと同様に後れを有する。
First, the frequency command value omega * or preset by the voltage command value generator 133, another controller (not shown) is multiplied by 1/2 by the frequency command value omega * the frequency divider 156 obtained from such, integration Then, the phase command value θ2 * is created by the integrator 140a.
Next, the phase command value θ2 * is input to the sine calculator 81c (outputs the sine of the input value) and the cosine calculator 82c (outputs the cosine of the input value), and the sine (sin θ2 * ) with respect to the phase command value θ2 * , respectively. And cosine (cos θ2 * ). The sine (sin θ2 * ) and the current detection value Im are multiplied by a multiplier 92c, and the cosine (cos θ2 * ) and the current detection value Im are multiplied by a multiplier 92d. These results are obtained by LPFs (low-pass filters) 157a and 157b, which are lower than the cutoff frequency of the LPF (low-pass filter). Note that these LPFs (low-pass filters) 157a and 157b have a delay similar to the first-order lag filter or the second-order lag filter.

さらに、乗算器92eおよび乗算器92fと、加算器90と、平方根演算器96とを用いて、LPF157a及びLPF157bの出力値の二乗和平方根を取り、電流振幅を得る。
こうすることで、所望の周波数成分(ここでは、駆動周波数の1/2の周波数成分)の電流振幅(Im_1/2)を得ることができる。
Further, using the multiplier 92e and the multiplier 92f, the adder 90, and the square root calculator 96, the square sum of squares of the output values of the LPF 157a and the LPF 157b is taken to obtain the current amplitude.
By doing so, it is possible to obtain a current amplitude (Im_1 / 2) of a desired frequency component (here, a frequency component that is ½ of the drive frequency).

もし、可動子6がストロークを制限するストッパー等に衝突していて、電流波形が図8の上図のように、振幅が大小交互に現れている場合、平方根演算器96から出力される1/2周波数電流振幅(Im_1/2)が検出される。なお、リニアモータ104に流れる電流の振幅に変動がない場合は、平方根演算器96の出力はゼロ近傍となる。   If the mover 6 collides with a stopper or the like that limits the stroke, and the current waveform has alternating amplitudes as shown in the upper diagram of FIG. A two-frequency current amplitude (Im_1 / 2) is detected. When there is no change in the amplitude of the current flowing through the linear motor 104, the output of the square root calculator 96 is near zero.

<衝突判定器131>
図10は、図1に示すリニアモータ駆動装置101の制御部102を構成する衝突判定器131の構成例を示す説明図である。図10に示すように、衝突判定器131が有する判定器164は、上述の低周波成分検出器130より入力された電流振幅(Im_1/2)が所定値A以下の場合、ローレベル信号(デジタル出力の場合は、例えば、“0”)を衝突判定信号として出力し、所定値Aよりも大きい場合、ハイレベル信号(デジタル出力の場合は、例えば、“1”)を衝突判定信号として出力する。
例えば、判定値(所定値A)を経過時間に応じて変更する構成、或いは上位の制御器(図示せず)から変更する構成としても良い。また、判定値(所定値A)にヒステリシス幅を設けることにより、ストロークが所定値を超えた判定タイミングと、ストロークが所定値以下になった判定タイミングを変えることができる。これにより、誤検知を防ぐことができる。これは例えば、電流検出値にノイズが多く含まれる場合に特に有効である。
<Collision detector 131>
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the collision determination unit 131 included in the control unit 102 of the linear motor driving apparatus 101 illustrated in FIG. As shown in FIG. 10, when the current amplitude (Im_1 / 2) input from the low frequency component detector 130 is equal to or less than a predetermined value A, the determination unit 164 included in the collision determination unit 131 is a low level signal (digital In the case of output, for example, “0”) is output as a collision determination signal, and when it is larger than the predetermined value A, a high level signal (for example, “1” in the case of digital output) is output as a collision determination signal. .
For example, the determination value (predetermined value A) may be changed according to the elapsed time, or may be changed from an upper controller (not shown). Further, by providing a hysteresis width to the determination value (predetermined value A), it is possible to change the determination timing when the stroke exceeds the predetermined value and the determination timing when the stroke becomes equal to or less than the predetermined value. Thereby, erroneous detection can be prevented. This is particularly effective, for example, when the current detection value includes a lot of noise.

[衝突判定時の動作]
図11は、衝突及び衝突回避時における各種値の時間変化を示す説明図である。以下ではリニアモータ駆動装置101の制御部102を構成する電圧指令値作成器133の構成例を示す図6及び図11を用いて、衝突判定時の一連の動作について説明する。図11では上から順に、モータ電流の時間変化(電流波形)、可動子6のストロークの時間変化、電圧/電流の位相差の時間変化、低周波成分電流振幅の時間変化、衝突判定信号の状態変化、及び電圧振幅の時間変化を示している。なお、図11では、一例として、衝突時のモータ電流の電流波形が上述の図8の上図に示す負荷系を含めた電気機械時定数が短い場合について説明する。すなわち、駆動周波数の1/2(駆動周期の2倍)の周波数成分の電流波形を特定する場合を一例として示している。
[Operation at collision judgment]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing temporal changes of various values at the time of collision and collision avoidance. Hereinafter, a series of operations at the time of collision determination will be described with reference to FIGS. 6 and 11 showing a configuration example of the voltage command value generator 133 constituting the control unit 102 of the linear motor driving apparatus 101. FIG. In FIG. 11, in order from the top, the time change of the motor current (current waveform), the time change of the stroke of the mover 6, the time change of the voltage / current phase difference, the time change of the low frequency component current amplitude, the state of the collision determination signal The change and the time change of the voltage amplitude are shown. In FIG. 11, as an example, a case where the current waveform of the motor current at the time of the collision has a short electric machine time constant including the load system shown in the upper diagram of FIG. 8 will be described. That is, the case where the current waveform of the frequency component of 1/2 of the drive frequency (twice the drive cycle) is specified is shown as an example.

通常動作状態においては、電流検出器107より検出されるモータ電流及び可動子6のストロークの時間変化は、ほぼ同位相で一定の振幅を有する正弦波状の波形となっている。電圧/電流の位相差はゼロであり、低周波成分検出器130より出力される低周波成分電流振幅はゼロ近傍であり、衝突判定器131より出力される衝突判定信号はローレベル信号(L)であり、電圧指令値作成器133より出力される電圧指令値Vmの電圧振幅は一定である。 In the normal operation state, the time change of the motor current detected by the current detector 107 and the stroke of the mover 6 is a sinusoidal waveform having substantially the same phase and a constant amplitude. The voltage / current phase difference is zero, the low frequency component current amplitude output from the low frequency component detector 130 is near zero, and the collision determination signal output from the collision detector 131 is a low level signal (L). The voltage amplitude of the voltage command value Vm * output from the voltage command value generator 133 is constant.

可動子6がストッパーに衝突すると、モータ電流の振幅が増加し、通常動作状態におけるモータ電流の振幅よりも図11に示すように振幅差分増加する。また、可動子6がストッパーに衝突することにより、可動子6の速度が低下するため誘起電圧は減少し、印加電圧が過多となり電流振幅が増加することにより、電圧/電流の位相差が急峻に増加する。その後、可動子6は往復運動しているため、やがては逆方向に移動し、電圧/電流の位相差は徐々に減少し次の周期ではゼロとなる。図11に示す例では、これらの波形の変化が交互に3回繰り返されている。なお、この期間中、低周波成分検出器130より出力される低周波成分電流振幅は、上述のように低周波成分検出器130を構成するLPF(低域通過フィルタ)157a,157bは遅れを有することから、波形は徐々に増加する波形となる。なお、ここで低周波成分検出器130より出力される低周波成分電流振幅は、駆動周波数の1/2の周波数成分の電流振幅(Im_1/2)が出力されている。   When the mover 6 collides with the stopper, the amplitude of the motor current increases, and the amplitude difference increases as shown in FIG. 11 rather than the amplitude of the motor current in the normal operation state. In addition, when the mover 6 collides with the stopper, the speed of the mover 6 decreases, so that the induced voltage decreases, the applied voltage becomes excessive, the current amplitude increases, and the voltage / current phase difference becomes steep. To increase. After that, since the movable element 6 reciprocates, it eventually moves in the opposite direction, and the voltage / current phase difference gradually decreases and becomes zero in the next cycle. In the example shown in FIG. 11, these waveform changes are alternately repeated three times. During this period, the low-frequency component current amplitude output from the low-frequency component detector 130 has a delay in the LPFs (low-pass filters) 157a and 157b constituting the low-frequency component detector 130 as described above. Therefore, the waveform becomes a gradually increasing waveform. Here, the low-frequency component current amplitude output from the low-frequency component detector 130 is a current amplitude (Im_1 / 2) of a frequency component that is ½ of the drive frequency.

上述のように、衝突判定器131は、低周波成分検出器130より入力される周波数成分の電流振幅(Im_1/2)、すなわち、図11に低周波成分電流振幅値が所定値Aを超えたことを検出すると衝突判定信号としてハイレベル信号(H)を出力する。電圧指令値作成器133は、衝突判定器131より衝突判定信号としてハイレベル信号(H)を入力すると、図6に示すように電圧指令値作成器133を構成するストローク指令切替器150は、A側からB側に切り替る。すると、減算器91にてストローク指令値lからストローク減算値Δlだけ減少した値がストローク指令値lとなる。このストローク指令値lからストローク減算値Δlだけ減少した値がストローク指令値lと余弦(cosθ)とを乗算器92aで乗じる。さらに、可動子6の速度指令値vmを乗算器92bで誘起電圧定数Keと乗じ、単相の交流電圧指令値Vmを出力する。すなわち、図11の電圧振幅の時間変化に示されるように、モータに印加する電圧の振幅が減少し、衝突回避動作となる。 As described above, the collision determination unit 131 has the current amplitude (Im_1 / 2) of the frequency component input from the low frequency component detector 130, that is, the low frequency component current amplitude value exceeds the predetermined value A in FIG. When this is detected, a high level signal (H) is output as a collision determination signal. When the voltage command value generator 133 receives a high level signal (H) as a collision determination signal from the collision determiner 131, the stroke command switch 150 that constitutes the voltage command value generator 133 as shown in FIG. Switch from side to side B. Then, the value decreased from stroke command value l * by a stroke subtraction value .DELTA.l * by the subtractor 91 becomes the stroke command value l *. A value obtained by reducing the stroke command value l * by the stroke subtraction value Δl * is multiplied by the stroke command value l * and the cosine (cos θ * ) by the multiplier 92a. Further, the speed command value vm * of the mover 6 is multiplied by the induced voltage constant Ke * by the multiplier 92b to output a single-phase AC voltage command value Vm * . That is, as shown in the time variation of the voltage amplitude in FIG. 11, the amplitude of the voltage applied to the motor decreases, and a collision avoidance operation is performed.

上述の衝突回避動作後、低周波成分検出器130より入力される周波数成分の電流振幅(Im_1/2)が所定値Cに到達すると、衝突判定器131は衝突判定信号としてローレベル信号(L)を電圧指令値作成器133へ出力する。そして、図11に示すように、上述の通常動作状態に復帰する。   When the current amplitude (Im_1 / 2) of the frequency component input from the low frequency component detector 130 reaches the predetermined value C after the collision avoidance operation described above, the collision determiner 131 uses the low level signal (L) as the collision determination signal. Is output to the voltage command value generator 133. Then, as shown in FIG. 11, the normal operation state is restored.

以上の通り本実施例によれば、衝突を検知するセンサを要することなく、可動子の衝突を回避可能なリニアモータシステムを提供することが可能となる。
また、本実施例の構成を用いれば、ストロークが所定値を超えたことを検出可能なリニアモータシステムの省配線化及び小型化が実現できる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a linear motor system that can avoid the collision of the mover without requiring a sensor for detecting the collision.
Further, if the configuration of this embodiment is used, it is possible to reduce the wiring and reduce the size of the linear motor system that can detect that the stroke exceeds a predetermined value.

本実施例の構成は、下記の点を除き実施例1と同様にできる。本実施例は、後述するリニアモータシステム200を搭載した機器の一例としての密閉型圧縮機50に関する。   The configuration of the present embodiment can be the same as that of the first embodiment except for the following points. The present embodiment relates to a hermetic compressor 50 as an example of a device on which a linear motor system 200 described later is mounted.

<密閉型圧縮機50>
図12、本発明の他の実施例に係る実施例2の密閉型圧縮機の縦断面図であり、リニアモータ104を有する密閉型圧縮機50の縦断面図の一例である。密閉型圧縮機50は、圧縮要素20と電動要素30とが密閉容器3内に配置されたレシプロ圧縮機である。圧縮要素20及び電動要素30は支持ばね49によって密閉容器3内に弾性的に支持されている。電動要素30は、可動子6及び電機子9を含む。
圧縮要素20、はシリンダ1aを形成するシリンダブロック1と、シリンダブロック1の端面に組み立てられるシリンダヘッド16と、吐出室空間を形成するヘッドカバー17とを備えている。シリンダ1a内に供給された作動流体はピストン4の往復動によって圧縮され、圧縮された作動流体は圧縮機外部に連通する吐出管(図示せず)へと送られる。なお、作動流体は、例えば、空気や冷凍サイクルの冷媒などを採用できる。
<Sealed compressor 50>
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor of Example 2 according to another embodiment of the present invention, and is an example of a longitudinal sectional view of a hermetic compressor 50 having a linear motor 104. The hermetic compressor 50 is a reciprocating compressor in which the compression element 20 and the electric element 30 are arranged in the hermetic container 3. The compression element 20 and the electric element 30 are elastically supported in the sealed container 3 by a support spring 49. The electric element 30 includes a mover 6 and an armature 9.
The compression element 20 includes a cylinder block 1 that forms a cylinder 1a, a cylinder head 16 that is assembled to an end face of the cylinder block 1, and a head cover 17 that forms a discharge chamber space. The working fluid supplied into the cylinder 1a is compressed by the reciprocating motion of the piston 4, and the compressed working fluid is sent to a discharge pipe (not shown) communicating with the outside of the compressor. For example, air or a refrigerant of a refrigeration cycle can be adopted as the working fluid.

可動子6の一端にはピストン4が取り付けられている。本実施例では、可動子6及びピストン4が往復運動することで、作動流体を圧縮及び膨張させる。この圧縮及び膨張に要する仕事等が変動する負荷に相当する。電動要素30の片端には圧縮要素20を配置してある。シリンダブロック1は、可動子6の往復運動を案内するガイドロッドを前後方向に沿って有している。
密閉容器3にリニアモータ104を設置する場合は、ハーメチックコネクタやハーメチックシールと呼ばれる、気密性を持ったコネクタが用いられることがある。気密性を保つためには、コネクタの数は最小限にするのが望ましい。
A piston 4 is attached to one end of the mover 6. In this embodiment, the movable body 6 and the piston 4 reciprocate to compress and expand the working fluid. This corresponds to a load in which work required for compression and expansion fluctuates. A compression element 20 is disposed at one end of the electric element 30. The cylinder block 1 has a guide rod that guides the reciprocating motion of the mover 6 along the front-rear direction.
When the linear motor 104 is installed in the hermetic container 3, an airtight connector called a hermetic connector or a hermetic seal may be used. In order to maintain airtightness, it is desirable to minimize the number of connectors.

可動子6に共振バネ23(図12中では図示せず)を付加し、可動子6の質量とバネ定数から決まる機械的な共振周波数で可動子6を往復運動させる場合、圧縮要素20による共振周波数への影響も考慮する必要がある。すなわち、圧縮要素20の吸込圧力や吐出空間の圧力によって、作動流体のバネ的な作用が加わるため、共振状態となる周波数が変化する。すなわち、シリンダ1aの圧力が高い場合には、可動子6に付加された共振バネ23のバネ定数が高いのと等価であり、共振周波数は高くなる。反対に、シリンダ1aの圧力が低い場合には、可動子6に付加された共振バネ23のバネ定数が支配的となり、共振周波数は、可動子6の質量とバネ定数から決まる機械的な共振周波数に近い。   When a resonance spring 23 (not shown in FIG. 12) is added to the mover 6 and the mover 6 is reciprocated at a mechanical resonance frequency determined by the mass of the mover 6 and the spring constant, resonance by the compression element 20 is performed. It is necessary to consider the influence on the frequency. That is, since the spring action of the working fluid is applied by the suction pressure of the compression element 20 and the pressure of the discharge space, the frequency at which the resonance state is reached changes. That is, when the pressure of the cylinder 1a is high, it is equivalent to a high spring constant of the resonance spring 23 added to the mover 6, and the resonance frequency becomes high. On the contrary, when the pressure of the cylinder 1a is low, the spring constant of the resonance spring 23 added to the mover 6 becomes dominant, and the resonance frequency is a mechanical resonance frequency determined from the mass of the mover 6 and the spring constant. Close to.

ピストン4は可動子6及び共振バネ23を介して基部25に固定されているが、ストロークは機械的に制限されていない。そのため、想定以上に可動子6のストロークが大きくなると、ピストン4がシリンダヘッド16に衝突する虞がある。或いは、ピストン4のシリンダ1aと反対側や可動子6が、例えば、リニアモータ104の磁極7や巻線8に衝突する虞がある。ピストン4がシリンダヘッド16に衝突すると、騒音となるだけでなく、最悪の場合、ピストン4やシリンダヘッド16が破損し得る。そのため、起動時等の過渡時においても適切にストロークを制御することが望ましく、衝突した場合にはそれを検知する必要がある。   The piston 4 is fixed to the base 25 via the mover 6 and the resonance spring 23, but the stroke is not mechanically limited. Therefore, if the stroke of the mover 6 becomes larger than expected, the piston 4 may collide with the cylinder head 16. Alternatively, the side opposite to the cylinder 1a of the piston 4 or the mover 6 may collide with the magnetic pole 7 or the winding 8 of the linear motor 104, for example. When the piston 4 collides with the cylinder head 16, it not only makes noise, but in the worst case, the piston 4 and the cylinder head 16 may be damaged. Therefore, it is desirable to appropriately control the stroke even during a transition such as startup, and it is necessary to detect it in the event of a collision.

リニアモータ104を圧縮要素20の動力とする場合は、圧縮要素20の条件によって共振周波数が変化してしまう。これにより、たとえ同じ電圧をリニアモータ104に印加してもストロークが変化してしまうため、幅広い負荷条件においてもピストン4や可動子6が何処に衝突したのを検知することが必要である。そのため、本実施例のリニアモータシステム200は、リニアモータ104に流れる交流電流の振幅の変動を検出し、振幅変動が所定値を超えた場合、可動子6の最大変位を超えたと検知することで、省配線化及び省スペース化を図り、且つ高効率なリニアモータ駆動を実現できる。   When the linear motor 104 is used as the power of the compression element 20, the resonance frequency changes depending on the condition of the compression element 20. Thus, even if the same voltage is applied to the linear motor 104, the stroke changes. Therefore, it is necessary to detect where the piston 4 and the movable element 6 collide even under a wide range of load conditions. Therefore, the linear motor system 200 of the present embodiment detects the fluctuation of the amplitude of the alternating current flowing through the linear motor 104, and detects that the maximum displacement of the mover 6 has been exceeded when the amplitude fluctuation exceeds a predetermined value. In addition, wiring and space can be saved, and highly efficient linear motor drive can be realized.

<リニアモータシステム200>
図13は、本実施例のリニアモータシステム200の全体概略構成図である。リニアモータシステム200は、リニアモータ駆動装置201及びリニアモータ104から構成される。
リニアモータ駆動装置201は、電力変換回路105、電流検出器106、及び制御部202を備える。制御部202は、低周波数成分検出器130、衝突判定器131a、電圧指令値作成器133、及びPWM信号作成器134を有する。
密閉型圧縮機50を駆動する場合、吸込圧と吐出圧が変化する。特に、起動時は圧力の変化の割合が大きいため、衝突判定器131aが誤検知する虞があるという課題がある。 そこで、本実施例では、判定値(所定値)を経過時間或いは負荷条件によって切り替える構成としている。
<Linear motor system 200>
FIG. 13 is an overall schematic configuration diagram of the linear motor system 200 of the present embodiment. The linear motor system 200 includes a linear motor driving device 201 and a linear motor 104.
The linear motor driving device 201 includes a power conversion circuit 105, a current detector 106, and a control unit 202. The control unit 202 includes a low frequency component detector 130, a collision determiner 131 a, a voltage command value generator 133, and a PWM signal generator 134.
When the hermetic compressor 50 is driven, the suction pressure and the discharge pressure change. In particular, since the rate of change in pressure is large at the time of startup, there is a problem that the collision determination device 131a may be erroneously detected. Therefore, in this embodiment, the determination value (predetermined value) is switched according to the elapsed time or the load condition.

図14は、図13に示すリニアモータ駆動装置201の制御部202を構成する衝突判定器131aの構成例を示す説明図である。図14に示すように、衝突判定器131aは、2つの判定器164a及び判定器164b、積分器94、及び係数器159を備える。衝突判定器131が有する判定器164aは、低周波成分検出器130より入力された他例えば電流振幅(Im_1/2)が所定値A以下の場合、ローレベル信号(デジタル出力の場合は、例えば、“0”)を出力し、所定値Aよりも大きい場合、ハイレベル信号(デジタル出力の場合は、例えば、“1”)を出力する。判定器164aからの出力は、係数器159にて係数K_collを乗じた値とされ、更に積分器94にて積分される。
積分器94の出力は、判定器164bへ入力される。判定器164bは積分器94からの出力が所定値B(判定値)を超えた場合、ハイレベル信号(デジタル出力の場合は、例えば、“1”)を衝突判定信号として出力し、所定値B以下の場合、ローレベル信号(デジタル出力の場合は、例えば、“0”)を衝突判定信号として出力する。
これにより、所望の周波数成分の電流振幅が、所定の期間、判定値(所定値)を超えた場合に、ストロークが所定値を超えたことを検出することができる。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the collision determination unit 131a included in the control unit 202 of the linear motor driving apparatus 201 illustrated in FIG. As illustrated in FIG. 14, the collision determination unit 131a includes two determination units 164a and 164b, an integrator 94, and a coefficient unit 159. The determination unit 164a included in the collision determination unit 131 is a low level signal (in the case of a digital output, for example, when the current amplitude (Im_1 / 2) is not more than a predetermined value A, for example, input from the low frequency component detector 130. "0") is output, and when it is larger than the predetermined value A, a high level signal (for example, "1" in the case of digital output) is output. The output from the determiner 164a is a value obtained by multiplying the coefficient K_coll by the coefficient unit 159, and further integrated by the integrator 94.
The output of the integrator 94 is input to the determiner 164b. When the output from the integrator 94 exceeds a predetermined value B (determination value), the determiner 164b outputs a high level signal (for example, “1” in the case of digital output) as a collision determination signal. In the following cases, a low level signal (for example, “0” in the case of digital output) is output as a collision determination signal.
Thereby, when the current amplitude of a desired frequency component exceeds a determination value (predetermined value) for a predetermined period, it can be detected that the stroke has exceeded a predetermined value.

以上の通り本実施例によれば、密閉型圧縮機50において、ストロークが所定値を超えたことを検出するリニアモータシステム200を適用することで、省配線化及び小型化を実現することが可能となる。動作中に判定値(所定値)を変更、或いは判定値(所定値)にヒステリシスを設けることにより、誤検知を少なくでき、安定な駆動を実現できるリニアモータシステムを提供することができる。
また、経過時間や、リニアモータ104の負荷(例えば、圧力要素20の吸込圧力と吐出圧力の差に比例する)に応じて、判定値(所定値)を適切に切り替えることにより、無負荷(圧力要素20の吸込圧力と吐出圧力が均圧状態)から重負荷といった、幅広い負荷条件においても適切に衝突検知を行うことが可能なリニアモータシステムを提供することができる。
また、本実施例に示した圧縮機は、エアサスペンションにおいて車高を調整するために作動流体を圧縮する圧縮機に適用できる。
As described above, according to the present embodiment, in the hermetic compressor 50, by applying the linear motor system 200 that detects that the stroke exceeds a predetermined value, it is possible to realize wiring saving and miniaturization. It becomes. By changing the determination value (predetermined value) during operation, or by providing hysteresis to the determination value (predetermined value), it is possible to provide a linear motor system that can reduce erroneous detection and realize stable driving.
Further, by appropriately switching the determination value (predetermined value) according to the elapsed time and the load of the linear motor 104 (eg, proportional to the difference between the suction pressure and the discharge pressure of the pressure element 20), no load (pressure It is possible to provide a linear motor system capable of appropriately detecting a collision even under a wide range of load conditions, such as a condition where the suction pressure and discharge pressure of the element 20 are equalized) to a heavy load.
Further, the compressor shown in the present embodiment can be applied to a compressor that compresses a working fluid in order to adjust the vehicle height in an air suspension.

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手続き等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、上記の各構成や機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現しても良い。
電力変換回路105は、電流を出力する態様であってもよい。この場合は、電圧指令値作成器103に代えて電流指令値作成器を設ければよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing procedures, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
The power conversion circuit 105 may be configured to output current. In this case, a current command value generator may be provided instead of the voltage command value generator 103.

1…シリンダブロック
1a…シリンダ
2…永久磁石
3…密閉容器
4…ピストン
6…可動子
7…磁極
8…巻線
9…電機子
16…シリンダヘッド
17…ヘッドカバー
20…圧縮要素
23…共振バネ(アシストバネ)
30…電動要素
50…密閉型圧縮機
100,200…リニアモータシステム
101,201…リニアモータ駆動装置
102,202…制御部
104…リニアモータ
105…電力変換回路
106,107…電流検出器
126…フルブリッジ回路
130…低周波成分検出器
131,131a…衝突判定器
133…電圧指令値作成器
134…PWM信号作成器
140…積分器
150…ストローク指令切替器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder block 1a ... Cylinder 2 ... Permanent magnet 3 ... Sealed container 4 ... Piston 6 ... Movable element 7 ... Magnetic pole 8 ... Winding 9 ... Armature 16 ... Cylinder head 17 ... Head cover 20 ... Compression element 23 ... Resonant spring (assist Spring)
30 ... Electric element 50 ... Hermetic compressor 100, 200 ... Linear motor system 101, 201 ... Linear motor driving device 102, 202 ... Control unit 104 ... Linear motor 105 ... Power conversion circuit 106, 107 ... Current detector 126 ... Full Bridge circuit 130 ... Low frequency component detector 131, 131a ... Collision determiner 133 ... Voltage command value generator 134 ... PWM signal generator 140 ... Integrator 150 ... Stroke command switch

Claims (14)

少なとも交流電圧が印加される巻線及び弾性体が接続する可動子を有するリニアモータを備え、
前記巻線に流れる交流電流の振幅の変動を検出し、検出される振幅が所定値を超えた場合、前記可動子が最大変位を超えたと検知するリニアモータ駆動装置を有することを特徴とするリニアモータシステム。
A linear motor having at least a winding to which an AC voltage is applied and a mover to which an elastic body is connected;
A linear motor drive device that detects a change in amplitude of an alternating current flowing through the winding and detects that the movable element has exceeded a maximum displacement when the detected amplitude exceeds a predetermined value. Motor system.
請求項1に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記リニアモータ駆動装置は、
前記巻線に流れる交流電流を入力し、駆動周波数より低い周波数成分の電流振幅を検出する低周波成分検出器と、
前記低周波成分検出器により検出された電流振幅が所定値を超えた場合、前記可動子が最大変位を超えたと検知する衝突判定器と、を有することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 1,
The linear motor driving device is:
A low frequency component detector for inputting an alternating current flowing in the winding and detecting a current amplitude of a frequency component lower than the driving frequency;
A linear motor system, comprising: a collision determination unit that detects that the mover has exceeded a maximum displacement when a current amplitude detected by the low frequency component detector exceeds a predetermined value.
請求項2に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記低周波成分検出器は、前記巻線に流れる交流電流の振幅の周期毎の変動を検出し、
前記衝突判定器は、前記低周波成分検出器により検出された前記振幅が所定値を超えた場合、前記可動子が最大変位を超えたと検知することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 2,
The low-frequency component detector detects fluctuations in the period of the amplitude of the alternating current flowing in the winding;
When the amplitude detected by the low frequency component detector exceeds a predetermined value, the collision determination unit detects that the mover has exceeded a maximum displacement.
請求項2に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記低周波成分検出器は、駆動周波数の1/2以下の周波数成分の前記巻線に流れる電流の電流振幅を検出し、
前記衝突判定器は、前記低周波成分検出器により検出された前記電流振幅が所定値を超えた場合、前記可動子が最大変位を超えたと検知することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 2,
The low frequency component detector detects a current amplitude of a current flowing through the winding having a frequency component equal to or less than ½ of a driving frequency,
When the current amplitude detected by the low frequency component detector exceeds a predetermined value, the collision determination unit detects that the mover has exceeded a maximum displacement.
請求項2に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記低周波成分検出器は、駆動周波数の1/2以下の周波数成分の前記巻線に流れる電流の電流振幅を検出し、
前記衝突判定器は、前記低周波成分検出器により検出された前記電流振幅が所定値を所定期間超えた場合、前記可動子が最大変位を超えたと検知することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 2,
The low frequency component detector detects a current amplitude of a current flowing through the winding having a frequency component equal to or less than ½ of a driving frequency,
When the current amplitude detected by the low frequency component detector exceeds a predetermined value for a predetermined period, the collision determination unit detects that the mover has exceeded a maximum displacement.
請求項2に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記低周波成分検出器は、駆動周期のN倍(N≧2)の周波数成分の前記巻線に流れる電流の電流振幅を検出し、
前記衝突判定器は、前記低周波成分検出器により検出された前記電流振幅が所定値を超えた場合、前記可動子が最大変位を超えたと検知することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 2,
The low frequency component detector detects a current amplitude of a current flowing through the winding having a frequency component of N times (N ≧ 2) of a driving cycle,
When the current amplitude detected by the low frequency component detector exceeds a predetermined value, the collision determination unit detects that the mover has exceeded a maximum displacement.
請求項2に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記低周波成分検出器は、駆動周期のN倍(N≧2)の周波数成分の前記巻線に流れる電流の電流振幅を検出し、
前記衝突判定器は、前記低周波成分検出器により検出された前記電流振幅が所定値を所定期間超えた場合、前記可動子が最大変位を超えたと検知することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 2,
The low frequency component detector detects a current amplitude of a current flowing through the winding having a frequency component of N times (N ≧ 2) of a driving cycle,
When the current amplitude detected by the low frequency component detector exceeds a predetermined value for a predetermined period, the collision determination unit detects that the mover has exceeded a maximum displacement.
請求項4又は請求項6に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記衝突判定器は、経過時間又は負荷条件に基づき、前記所定値を変更することを特徴とするリニアモータシステム。
In the linear motor system according to claim 4 or 6,
The linear motor system, wherein the collision determination device changes the predetermined value based on an elapsed time or a load condition.
請求項8に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記リニアモータ駆動装置は、
前記衝突判定器により前記可動子が最大変位を超えたと検知された場合、前記巻線に印加する電圧を変更するための電圧指令値を出力する電圧指令値作成器を有することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 8,
The linear motor driving device is:
A linear voltage characterized by having a voltage command value generator for outputting a voltage command value for changing a voltage applied to the winding when the mover detects that the movable element has exceeded a maximum displacement by the collision determiner. Motor system.
請求項8に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記リニアモータ駆動装置は、
前記衝突判定器により前記可動子が最大変位を超えたと検知された場合、前記巻線に印加する電圧を減少させるための電圧指令値を出力する電圧指令値作成器を有することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 8,
The linear motor driving device is:
A linear voltage characterized by having a voltage command value generator for outputting a voltage command value for decreasing the voltage applied to the winding when the movable element detects that the movable element has exceeded a maximum displacement by the collision determiner. Motor system.
請求項9に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記衝突判定器は、
前記低周波成分検出器により検出された前記電流振幅が前記所定値以下の場合、ローレベル信号を衝突判定信号として前記電圧指令値作成器へ出力し、
前記低周波成分検出器により検出された前記電流振幅が前記所定値を超える場合、ハイレベル信号を衝突判定信号として前記電圧指令値作成器へ出力することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 9, wherein
The collision determiner is
When the current amplitude detected by the low frequency component detector is less than or equal to the predetermined value, a low level signal is output to the voltage command value generator as a collision determination signal,
When the current amplitude detected by the low frequency component detector exceeds the predetermined value, a high level signal is output to the voltage command value generator as a collision determination signal.
請求項10に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記衝突判定器は、
前記低周波成分検出器により検出された前記電流振幅が前記所定値以下の場合、ローレベル信号を衝突判定信号として前記電圧指令値作成器へ出力し、
前記低周波成分検出器により検出された前記電流振幅が前記所定値を超える場合、ハイレベル信号を衝突判定信号として前記電圧指令値作成器へ出力することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 10,
The collision determiner is
When the current amplitude detected by the low frequency component detector is less than or equal to the predetermined value, a low level signal is output to the voltage command value generator as a collision determination signal,
When the current amplitude detected by the low frequency component detector exceeds the predetermined value, a high level signal is output to the voltage command value generator as a collision determination signal.
請求項11に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記電圧指令値作成器は、
予め設定或いは外部より入力される周波数指令値を積分して位相指令値を求める積分器と、
前記位相指令値に対する余弦を求める余弦演算器と、
前記可動子の変位の変化量であるストロークのストローク指令値と、前記ストローク指令値から所定のストローク減算値を減じた値のうちいずれか一方を選択するストローク指令切替器と、
前記余弦演算器の出力と、前記ストローク指令値又は前記ストローク指令値から所定のストローク減算値を減じた値とを乗ずる乗算器と、を備え、
前記ストローク指令切替器は、前記衝突判定信号がローレベル信号の場合、前記ストローク指令値を選択し、前記衝突判定信号がハイレベル信号の場合、前記ストローク指令値から所定のストローク減算値を減じた値を選択することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 11,
The voltage command value generator is
An integrator for obtaining a phase command value by integrating a frequency command value set in advance or input from the outside;
A cosine calculator for obtaining a cosine for the phase command value;
A stroke command switch for selecting one of a stroke command value of a stroke which is a change amount of the displacement of the mover and a value obtained by subtracting a predetermined stroke subtraction value from the stroke command value;
A multiplier that multiplies the output of the cosine calculator and the stroke command value or a value obtained by subtracting a predetermined stroke subtraction value from the stroke command value;
The stroke command switch selects the stroke command value when the collision determination signal is a low level signal, and subtracts a predetermined stroke subtraction value from the stroke command value when the collision determination signal is a high level signal. A linear motor system characterized by selecting a value.
請求項12に記載のリニアモータシステムにおいて、
前記電圧指令値作成器は、
予め設定或いは外部より入力される周波数指令値を積分して位相指令値を求める積分器と、
前記位相指令値に対する余弦を求める余弦演算器と、
前記可動子の変位の変化量であるストロークのストローク指令値と、前記ストローク指令値から所定のストローク減算値を減じた値のうちいずれか一方を選択するストローク指令切替器と、
前記余弦演算器の出力と、前記ストローク指令値又は前記ストローク指令値から所定のストローク減算値を減じた値とを乗ずる乗算器と、を備え、
前記ストローク指令切替器は、前記衝突判定信号がローレベル信号の場合、前記ストローク指令値を選択し、前記衝突判定信号がハイレベル信号の場合、前記ストローク指令値から所定のストローク減算値を減じた値を選択することを特徴とするリニアモータシステム。
The linear motor system according to claim 12, wherein
The voltage command value generator is
An integrator for obtaining a phase command value by integrating a frequency command value set in advance or input from the outside;
A cosine calculator for obtaining a cosine for the phase command value;
A stroke command switch for selecting one of a stroke command value of a stroke which is a change amount of the displacement of the mover and a value obtained by subtracting a predetermined stroke subtraction value from the stroke command value;
A multiplier that multiplies the output of the cosine calculator and the stroke command value or a value obtained by subtracting a predetermined stroke subtraction value from the stroke command value;
The stroke command switch selects the stroke command value when the collision determination signal is a low level signal, and subtracts a predetermined stroke subtraction value from the stroke command value when the collision determination signal is a high level signal. A linear motor system characterized by selecting a value.
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