JP6803715B2 - Equipment and compressors with movers connected to elastic bodies - Google Patents
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Description
本発明は、弾性体に接続した可動子を備える機器及び圧縮機に関する。 The present invention relates to a device and a compressor including a mover connected to an elastic body.
弾性体の共振周波数を利用してモータの往復動を実現する技術として、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には、可動子をばね支持したリニア振動モータについて、リニア振動モータの動作状態に基づいて駆動電流の基準となる第１の交流電流の交流電流波形を作成する電流波形生成部、リニア振動モータに供給される駆動電流を検出する電流検出部、及び電流検出部の出力である第２の交流電流波形との差分が小さくなるよう制御する制御部を備えるモータ駆動制御装置が開示されている。制御部は、駆動電流がリニア振動モータの共振駆動周波数となるよう調整する旨記載されている。
The technique described in
しかしながら、特許文献１に記載される技術においては、駆動電流をリニア振動モータの共振駆動周波数に調整する制御方式を用いている。そのため、駆動電流の周波数をリニア振動モータの共振駆動周波数に近付けていく過程において、共振駆動周波数の急変により、可動子の振動振幅が急変する現象が起こり得る。これにより、可動子の振動振幅の制御が困難となり、ピストンがシリンダヘッドに衝突する虞が生じ得る。
そこで、本発明は、可動子の振動振幅の急変を抑制可能な、弾性体に接続した可動子を備える機器及び圧縮機を提供する。
However, in the technique described in
Therefore, the present invention provides a device and a compressor provided with a mover connected to an elastic body, which can suppress a sudden change in the vibration amplitude of the mover.
上記課題を解決するために本発明は、弾性体に接続した可動子と、該可動子の往復動に伴い流体が圧縮及び膨張する室と、を有し、巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、前記可動子を略共振駆動点で駆動させる共振駆動ステップを実行した後に、前記交番電流の周波数を増加させる周波数遷移ステップと、前記交番電流の実効値を減少させる電流更新ステップと、前記交番電流の周波数を低下させて新たな共振周波数に近づける周波数更新ステップと、を実行することを特徴とする。
また、本発明は、弾性体に接続した可動子と、該可動子の往復動に伴い流体が圧縮及び膨張する室と、を有し、巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、前記可動子を略共振駆動点で駆動させる共振駆動ステップを実行した後に、前記交番電流の実効値を増大させる電流更新ステップと、該電流更新ステップの後に行われ、前記交番電流の周波数を減少させる周波数更新ステップと、を実行することを特徴とする。
In order to solve the above problems , the present invention has a mover connected to an elastic body and a chamber in which the fluid is compressed and expanded due to the reciprocating movement of the mover, and uses an alternating current flowing through the winding. A device including a motor for reciprocating the mover, the frequency transition step for increasing the frequency of the alternating current after executing the resonance drive step for driving the mover at a substantially resonance drive point, and the alternating current. It is characterized by executing a current update step of reducing the effective value of the alternating current and a frequency update step of lowering the frequency of the alternating current to bring it closer to a new resonance frequency .
Further, the present invention has a mover connected to an elastic body and a chamber in which the fluid is compressed and expanded due to the reciprocating movement of the mover, and the mover is reciprocated by using an alternating current flowing through a winding. A device including a moving motor, in which a current update step for increasing the effective value of the alternating current and a current update step after the current update step are executed after the resonance drive step for driving the mover at a substantially resonance drive point is executed. It is characterized by performing a frequency update step of reducing the frequency of the alternating current .
本発明によれば、可動子の振動振幅の急変を抑制可能な、弾性体に接続した可動子を備える機器及び圧縮機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。
According to the present invention, it is possible to provide an apparatus and a compressor provided with a mover connected to an elastic body, which can suppress a sudden change in the vibration amplitude of the mover.
Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
以下、本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ説明する。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、一の構成要素が複数の部材から成ること、複数の構成要素が一の部材から成ること、或る構成要素が別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すること、などを許容する。
Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Similar components are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
The various components of the present invention do not necessarily have to be independent of each other, and one component is composed of a plurality of members, a plurality of components are composed of one member, and a certain component is different. It is allowed that a part of one component overlaps with a part of another component.
（圧縮機１の構造）
図１は、本発明の一実施例に係る実施例１の圧縮機１の軸方向における縦断面図である。圧縮機１は、電機子２、及び、例えば平板形状の永久磁石３ａを有する可動子３を備える。
(Structure of compressor 1)
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the
電機子２は、磁極４、磁極４それぞれに巻回される巻線６、及びブリッジ７を有する。磁極４は、例えば、積層した電磁鋼板からなり、供給部の一例である巻線６に交番電流を通電することにより、可動子３の永久磁石３ａを往復運動させる電磁力を発生させることができるよう構成されている。図１に示す圧縮機１は、その一例として、可動子３の軸方向（鉛直方向）に対し、その両側に空隙を介して可動子３を挟むよう対向配置される対をなす磁極４を二組有し、これら二組の対をなす磁極４は軸方向（鉛直方向）に沿ってブリッジ７により規定される間隔にて離間している。二組の対をなす磁極４に捲回される巻線６へ交番電流を制御装置５により通電することにより、永久磁石３ａが各対をなす磁極４に交互に引き付けられることで、可動子３が往復運動する。なお、以下では、可動子３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３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３が往復運動する構成としても良い。
The
可動子３は、平板形状の永久磁石３ａを有し、一端がピストン１２に固定され、他端が共振バネ１４に接続されている。永久磁石３ａの形状や個数は、適用する装置に応じて適宜設計でき、平板形状に限定されるものではない。例えば、可動子３を円筒形状或は円柱形状とし、永久磁石３ａを可動子３の外周面に複数枚配置する構成としても良い。
電機子２及び可動子３の相対往復運動の方向において、可動子３の一端側にはピストン１２が接続されている。このため、可動子３の往復運動に伴って、シリンダブロック１１のシリンダ１１ａ内において、ピストン１１２がシリンダブロック１１の内面と摺動しつつ往復動可能である。シリンダ１１ａ内のピストン１２、シリンダブロック１１の内面及びシリンダヘッド１３で囲まれた領域は、流体が圧縮及び膨張される圧縮室となる。
The
A
シリンダブロック１１の端面には、ピストン１２の端面に対向するシリンダヘッド１３が接続しており、ピストン１２の往復運動に伴って、シリンダ１１ａ内のガスは圧縮、吐出を繰り返す。そのための構成としてシリンダヘッド１３には、シリンダ１１ａ内へ流入するガスが通過する吸入穴（図示せず）と、シリンダ１１ａ外へ流出するガスが通過する吐出穴（図示せず）が設けられており、これら吸入穴及び吐出穴には逆止弁が設けられている。
A
電機子２及び可動子３の相対往復運動の方向において、可動子３の他端側には共振ばね１４が接続されており、可動子３の往復運動に伴って共振ばね１４による復元力が可動子３に作用するよう構成されている。可動子３が鉛直方向（軸方向）に往復運動する場合、可動子３を含む往復運動する物体の質量及び共振ばね１４のばね定数などで定まる共振周波数に一致した往復運動であれば、圧縮機１としてのエネルギー効率を高く維持することができる。
In the direction of the relative reciprocating motion of the
本実施例では、電機子２が鉛直方向（軸方向）において静止し、可動子３が鉛直方向（軸方向）に沿って往復運動する構成を示すが、これに限られるものでは無い。例えば、電機子２が鉛直方向（軸方向）に沿って往復運動し、可動子３が鉛直方向（軸方向）において静止する構成としても良く、また、電機子２及び可動子３が互いに異なる速度で鉛直方向（軸方向）に沿って往復運動する構成としても良い。何れの場合においても、鉛直方向（軸方向）に沿って移動する物体に共振ばね１４の一端を接続することが好ましい。
In this embodiment, the
（制御装置５の構成）
図２は、図１に示す制御装置５のブロック図である。図２に示すように、制御装置５は、目標電流値決定部５１、目標周波数決定部５２、電流更新部５３、駆動周波数制御部５４、タイミング制御部５５、インバータ制御部５６、及びインバータ５７を備える。制御装置５の動作の詳細については後述するが、ここでは概略を説明する。目標電流値決定部５１は、目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔを決定し、目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔを、目標周波数決定部５２、電流更新部５３、及び駆動周波数制御部５４へ出力する。目標周波数決定部５２は、目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔにおける共振周波数又は共振周波数以上となる目標周波数ωｔａｒｇｅｔを決定し、目標周波数ωｔａｒｇｅｔを駆動周波数制御部５４へ出力する。電流更新部５３は、入力される目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔ及び現在の電流値Ｉｔに基づき、タイミング制御部５５からの信号により、電流値をインバータ制御部５６へ出力する。また、駆動周波数制御部５４は、入力される目標周波数ωｔａｒｇｅｔ、現在の周波数ωt、及びピストン１２のストローク量に基づき、タイミング制御部５５からの信号により、駆動周波数をインバータ制御部５６へ出力する。インバータ制御部５６は、インバータ５７を制御し、インバータ５７によって二組の対をなす磁極４に捲回される巻線６へ交番電流が通電される。
(Configuration of control device 5)
FIG. 2 is a block diagram of the control device 5 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the control device 5 includes a target current
（共振周波数）
以下では、圧縮機１の動作状態が無負荷の定常運転状態の場合、有負荷の定常運転状態の場合、非定常運転状態の場合のそれぞれについて、共振ばね１４の一端に接続される物体である可動子３の共振周波数がどのように決定されるかを説明する。その後、効果的に共振制御を行うに際し、圧縮機１の駆動周波数をどのように制御することが好ましいかを説明する。
(Resonance frequency)
In the following, the operating state of the
［無負荷且つ定常運転状態の場合］
次に圧縮機１の駆動方法について説明する。可動子３に作用する主な力として、巻線６に交番電流を通電することで発生する電磁加振力Ｆｅｌｅｃ、共振ばね１４による復元力Ｆｓｐｒｉｎｇ、シリンダ１１ａ内外のガスの差圧によるガス圧縮力Ｆｇａｓが挙げられる。
ガス圧縮力Ｆｇａｓを無視する場合、すなわち、圧縮機１として負荷の無い運転条件（無負荷条件）においては、可動子３の質量Ｍ及び共振ばね１１４のばね定数Ｋｓにより定まる共振周波数が電磁加振力Ｆｅｌｅｃの周波数と一致したときに共振状態となる。このとき、他の駆動周波数と比較して小さい電磁加振力Ｆｅｌｅｃ、すなわち、実効値の小さな交番電流にて可動子３を往復運動させることが可能となる。電磁加振力Ｆｅｌｅｃの周波数は、巻線６に印加する交番電流の周波数によって操作することができる。
[In the case of no load and steady operation]
Next, the driving method of the
When the gas compressive force Fgas is ignored, that is, under operating conditions where there is no load as the compressor 1 (no load condition), the resonance frequency determined by the mass M of the
無負荷時の共振周波数ωｎは、減衰係数が無視できるほど小さい場合、次式（１）で与えられる。 The resonance frequency ωn at no load is given by the following equation (1) when the attenuation coefficient is so small that it can be ignored.
なお、定常運転状態とは、可動子３の振動振幅及び振動周波数が所定時間以上略一定に、例えば、５秒間以上略一定に保たれた状態をいうことができる。また、ばね定数Ｋｓは、ばね以外の弾性体を用いる場合においては、この弾性体が単位長さ変形した場合の復元力の大きさと置き換えることができる。
The steady operation state can mean a state in which the vibration amplitude and vibration frequency of the
［有負荷且つ定常運転状態の場合］
ガス圧縮力Ｆｇａｓを考える場合、ガス圧縮力Ｆｇａｓに含まれるガスばね成分Ｆｒによって、共振周波数は無負荷条件の場合の値から乖離する。ガスばね成分Ｆｒとは、ガス圧縮力Ｆｇａｓのうち、可動子３の振動振幅に比例する復元力の成分を指す。ガスばね成分Ｆｒはピストン１２のストローク方向の移動量をＸとすると、次式（２）で与えられる。
[In the case of load and steady operation]
When considering the gas compressive force Fgas, the resonance frequency deviates from the value under the no-load condition due to the gas spring component Fr contained in the gas compressive force Fgas. The gas spring component Fr refers to a component of the restoring force proportional to the vibration amplitude of the
右辺Ｘの係数はガスばね定数Ｋｇａｓであり、ガスの吐出圧力や吸入圧力、シリンダ径やガスの物性によって変化する。ここでガス圧縮力Ｆｇａｓについて詳細に説明する。 The coefficient on the right side X is the gas spring constant Kgas, which changes depending on the gas discharge pressure, suction pressure, cylinder diameter, and gas physical properties. Here, the gas compressive force Fgas will be described in detail.
ガス圧縮力Ｆｇａｓは、シリンダ１１ａ内外の差圧とシリンダ１１ａの横断面の面積（鉛直方向に対し垂直な面における断面積）との積により定まる。ここでは、シリンダ１１ａ外が吸入圧力であるとする。図３は、図１に示す圧縮機１の定常運転状態におけるガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴図である。すなわち、シリンダ１１ａ内においてガスの吸入と吐出を繰り返す定常運転状態でのガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴である。図３において、横軸はピストン１２のストローク方向の移動量Ｘであり、上死点方向を正の向きとしている。縦軸はガス圧縮力Ｆｇａｓである。このガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴は、圧縮機１の動作の順に、「吸入工程」、「圧縮工程」、「吐出工程」、及び「膨張工程」の４つの工程に分類することができる。
The gas compressive force Fgas is determined by the product of the differential pressure inside and outside the cylinder 11a and the area of the cross section of the cylinder 11a (the cross-sectional area on the plane perpendicular to the vertical direction). Here, it is assumed that the suction pressure is outside the cylinder 11a. FIG. 3 is a historical diagram of the gas compressive force Fgas in the steady operation state of the
「吸入工程」は、シリンダ１１ａ内にガスが吸入される工程であり、圧縮機１としての負荷は小さい。「圧縮工程」は、シリンダ１１ａ内のガスを吐出圧力にまで圧縮する工程であり、負荷が増大する区間となる。「吐出工程」は、圧縮されたシリンダ１１ａ内のガスを吐出する工程である。「膨張工程」は、上死点にあるピストン１２が下死点に向けて移動する工程であり、負荷が減少する区間となる。
The "suction step" is a step in which gas is sucked into the cylinder 11a, and the load on the
ここで、ガスばね定数Ｋｇａｓについて考える。ガスばね定数Ｋｇａｓは、上述の式（２）に示す通り、ガス圧縮力Ｆｇａｓをピストン１２のストローク方向の移動量Ｘで微分した値である。そのため、「吸入工程」及び「吐出工程」では値は小さなものとなり、工程中に、圧力損失における負荷脈動がなければ略ゼロとなる。一方、「圧縮工程」及び「膨張工程」はそれぞれ、ピストン１２の鉛直方向（軸方向）に沿った移動に伴い負荷がそれぞれ増大及び減少する区間であるため、ガスばね定数Ｋｇａｓが比較的大きな値となる。このようにガスばね定数Ｋｇａｓはピストン１２が一往復する間に変動する周期変数となる。
Here, consider the gas spring constant Kgas. As shown in the above equation (2), the gas spring constant Kgas is a value obtained by differentiating the gas compressive force Fgas with the amount of movement X of the
このように、ガス圧縮負荷が存在する場合における共振周波数ωＬは、減衰力の効果を無視する場合、上述の式（１）に示す無負荷時の共振周波数ωｎに、ガスばね定数Ｋｇａｓの影響を加味する次式（３）で表すことができる。 As described above, the resonance frequency ωL in the presence of the gas compression load has the influence of the gas spring constant Kgas on the resonance frequency ωn at no load shown in the above equation (1) when the effect of the damping force is ignored. It can be expressed by the following equation (3) to be added.
ガスばね定数Ｋｇａｓはピストン１２の位置に応じて変化する変数のため、共振周波数ωLもピストン１１２の位置に応じて変化する変数となる。そのため、厳密にピストン１２を共振させるには、電磁加振力Ｆｅｌｅｃの周波数をピストン１２の位置に応じて変化させる必要があるが、例えば、概略的にピストン１２を共振させるべく、電磁加振力Ｆｅｌｅｃの周波数ωａｖｅを次式（４）のように設定しても良い。
Since the gas spring constant Kgas is a variable that changes according to the position of the
式（４）中、平均ガスばね定数Ｋａｖｅは、ピストン１２が一往復する時間に亘るガスばね定数Ｋｇａｓの平均値である。図３に示したガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴が変わらない条件（吐出圧力、吸入圧力、ピストン１２のストローク量が一定の条件）では、平均ガスばね定数Ｋａｖｅは一定値をとるため、周波数ωａｖｅは一定値となる。平均ガスばね定数Ｋａｖｅの算出法の一例は後述する。
In the formula (4), the average gas spring constant Kave is an average value of the gas spring constant Kgas over the time for the
［非定常運転状態の場合］
次に圧縮機１の駆動状態を変化させる場合について考える。或る負荷が働いている場合のサイクル（以下、状態１と称する）で圧縮機１が駆動している状態において、ガス吐出流量を増加させるために、ピストン１２のストローク量を増加させて別の状態に遷移（以下、状態２と称する）させることを想定する。すなわち、状態１から状態２に遷移する非定常運転状態での共振周波数がどのように決定されるかを説明する。
[Unsteady state]
Next, consider the case where the driving state of the
まず、可動子３の指令振動振幅をＹ、動作時における圧縮機１の吐出圧力と吸入圧力の差をΔＰ、ピストン１２のガス圧力の受圧面積をＡとする。指令振動振幅Ｙは、実際のピストン１２の往復運動長さ（ピストンストローク）として考えることもできる。図４は、図１に示す圧縮機１の非定常運転状態におけるガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴図である。ガス圧縮力Ｆｇａｓの最大値は上死点で得られるが、具体的な値は、吐出圧力と吸入圧力の差ΔＰとピストン１２のガス圧力の受圧面積Ａとの積で与えられる。ただしこの値は、吐出圧力と吸入圧力の脈動成分を除いた平均的な値である。また、図４中の一点鎖線は、ガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴線においてピストン１２の下死点の状態点と上死点の状態点とを繋いだ線分であり、ガス圧縮履歴の平均勾配を与えるものと考えられる。
First, let Y be the command vibration amplitude of the
平均ガスばね定数Ｋａｖｅは、ピストン１２が一往復する間のガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴線のＸ（ピストンのストローク方向の移動量）に関する微分値を平均したものだが、その近似として、図４中の一点鎖線にて示す線分の勾配を採用することができる。一点鎖線にて示す線分の勾配はΔＰ×Ａ／Ｙである。ガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴線が略平行四辺形を形成するときに、平均ガスばね定数Ｋａｖｅが一点鎖線にて示す線分の勾配と一致すると近似する。すると、この状態における共振周波数は次式（５）とすることができる。
The average gas spring constant Kave is the average of the differential values related to X (movement amount in the stroke direction of the piston) of the history line of the gas compressive force Fgas during one reciprocation of the
可動子３の指令振動振幅Ｙは、可動子３の位置を測定する位置センサを用いて求めても良いが、巻線６に印加される電流又は電圧の実効値から求めても良い。また、ΔＰは、圧縮室となるシリンダ１１ａ内の圧力を測定する圧力センサを設けることで測定することができるが、制御装置５に設けられる図示しないメモリに予め記憶させても良い。具体的には、圧縮機１については一般的に、巻線６への電流の実効値を定めればΔＰが一意的に定まるため、予め各実効値とΔＰとの対応関係を実測などで求め、制御装置５のメモリ（図示せず）に格納する。そして、巻線６への電流の実効値に対応するΔＰを、メモリ（図示せず）に格納される、各実効値とΔＰとの対応関係から抽出する構成とすることができる。
The command vibration amplitude Y of the
（ピストンのストロークと共振周波数との関係）
［ストロークを変化させる場合］
図５は、図１に示す圧縮機１のピストン１２のストローク量を変更したときのガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴図である。図５では、或る状態（状態１）と、状態１からピストン１２のストローク量を増加させた状態（状態２）とのガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴を示している。ここではまず、状態１から状態２に遷移するものとして説明する。巻線６に印加する交番電流又は交番電圧の実効値を増大させて電磁加振力Ｆｅｌｅｃを大きくすれば、ピストン１２のストローク量を増加させることができる。ピストン１２のストローク量変更時における、圧縮機１の吐出圧力及び吸入圧力の変化は、ピストン１２のストローク量の変化に要する時間スケールで考えると、無視できるほど小さい。そのため、電磁加振力Ｆｅｌｅｃの変化に伴い、即座にサイクルが状態２に遷移する。図５において点線がピストン１２のストローク量変更前の状態（状態１）、実線がピストン１２のストローク量変更後の状態（状態２）のガス圧縮力Ｆｇａｓの履歴線である。ピストン１２のストローク量のみを変更するとしたため、吐出圧力と吸入圧力は変化せず、ガス圧縮力Ｆｇａｓの最大値は変わらない。一方、ピストン１２のストローク量が増大するため、「吸入工程」と「吐出工程」に要する時間が長くなる。
(Relationship between piston stroke and resonance frequency)
[When changing the stroke]
FIG. 5 is a historical diagram of the gas compressive force Fgas when the stroke amount of the
これら二つの工程におけるガスばね定数Ｋｇａｓは小さな値をとるため、これら二つの工程が長くなったことにより、平均ガスばね定数Ｋａｖｅは低下する。つまり、ピストン１２のストローク量を増大させると共振周波数が低下する。すなわち、ピストン１２を共振駆動させるためには、ピストン１２のストローク量の増大と共に電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωａｖｅを小さくする必要がある。以上から、ピストン１２のストローク量を増加させる場合は、巻線６に印加する交番電流又は交番電圧の実効値（振幅）を増大させた後に、交流磁界の周波数ωａｖｅを小さくすることが望ましい。なお、交流磁界の周波数ωａｖｅを小さくする態様としては、瞬時的に小さくさせても良いし、連続的に小さくさせても良い。交流磁界の周波数ωａｖｅを連続的に小さくさせるときは、その減少速度を漸減させても良い。また、交番電流又は交番電圧の実効値を増大させる前又は直前に、交流磁界の周波数ωａｖｅを小さくさせても良い。
Since the gas spring constant Kgas in these two steps takes a small value, the average gas spring constant Kave decreases as these two steps become longer. That is, when the stroke amount of the
一方、ピストン１２のストローク量を減少させる場合、すなわち、印加電流値を小さくする場合、「吸入工程」と「吐出工程」に要する時間が短くなるため、共振周波数は増大する。しかし、ピストン１２を共振駆動させるために、ピストン１２のストローク量の減少と共に電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωａｖｅを大きくすると、加振周波数ωｅが共振周波数より低周波側に位置し易くなってしまい、ピストン１２のストローク量の急変を招来し易い。このため、加振周波数ωｅの制御方法を検討する必要がある。
On the other hand, when the stroke amount of the
以上の知見を用いてさらに検討する。図６は、図１に示す圧縮機１のピストン１２のストローク量の周波数特性図である。図６では、巻線６に通電する交番電流の実効値（振幅）を一定とする条件の下で、各駆動周波数における最大ピストンストローク量Ｘｍａｘを結んだ解曲線を３つ示している。図6において、横軸は電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωe、縦軸はピストン１２の最大ストローク量Ｘｍａｘである。図６では、印加電流が大（鎖線）、中（点線）、小（実線）の３つの場合の概略図を示している。ここでは、印加電流が大の場合を状態２、印加電流が小の場合を状態１とする。
Further examination will be made using the above findings. FIG. 6 is a frequency characteristic diagram of the stroke amount of the
まず、解曲線の形状について検討する。交番電流の実効値を一定とする条件で駆動周波数を変化させた場合、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωeが共振周波数（共振駆動点）と一致する点で、ピストン１２のストローク量は最大となる。すなわち、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅが共振周波数に近づくにつれ、最大ピストンストローク量Ｘｍａｘは大きくなる。そのため、電流値が一定という条件下における解曲線は共振周波数でピークを持った山型（上に凸）となる。
また、或る解曲線（或る実効電流値）において、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを、共振周波数より低い側から共振周波数（共振駆動点）に近づけると、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅが共振周波数（共振駆動点）に近づくことに伴いピストン１２のストローク量の増大と、ピストン１２のストローク量の増大に伴う共振周波数の低下とが同時に進行するため、解曲線の傾きが大きくなる。一方、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを、共振周波数（共振駆動点）より高い側から共振周波数（共振駆動点）に近づけると、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅが共振周波数（共振駆動点）に近づくことに伴ってピストン１２のストローク量が増大するところ、ピストン１２のストローク量の増大に伴って共振周波数が低下するため、解曲線の傾きは比較的小さくなる。そのため、共振周波数よりも低周波側においては、わずかな電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数の違いによってピストン１２のストローク量が急変するから、共振周波数に近づけるに際しては、高周波側から低下させていくことが好ましい。
First, the shape of the solution curve will be examined. When the drive frequency is changed under the condition that the effective value of the alternating current is constant, the stroke amount of the
Further, when the frequency ωe of the electromagnetic excitation force Feel (AC magnetic field) is brought closer to the resonance frequency (resonance drive point) from the side lower than the resonance frequency in a certain solution curve (a certain effective current value), the electromagnetic excitation force is obtained. As the Feel (AC magnetic field) frequency ωe approaches the resonance frequency (resonance drive point), the stroke amount of the
一方、上述のように、ピストン１２のストローク量の変動に伴いガスばね定数Ｋｇａｓが変動する。ピストン１２のストローク量が大きくなると、ガスばね定数Ｋｇａｓの平均値Ｋａｖｅは低下するから、共振周波数も低下する。すなわち、印加電流が大きくなることでピストン１２のストローク量が増すと、共振周波数が低下する。このため、印加電流が大きい解曲線ほど、共振駆動点（共振周波数）が低周波側に存在する。なお、何れの印加電流値であっても、負荷が存在する系の共振周波数（共振駆動点）が無負荷時の共振周波数（共振駆動点）より大きくなることは、上述した式（１）、式（３）〜式（５）より読み取ることができる。
On the other hand, as described above, the gas spring constant Kgas fluctuates as the stroke amount of the
次に、このような解曲線の特性を考慮しつつ、圧縮機１の制御方法について検討する。例えば、本実施例における制御は、ピストン１２のストローク量（流量）の変化が必要な場合もそうでない場合も、次の様にすることができる。
まず、制御装置５を構成する目標電流値決定部５１（図２）がターゲットとする目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔを決定すると共に、目標周波数決定部５２が目標周波数ωｔａｒｇｅｔを決定する（ターゲット電流決定ステップ）。目標周波数ωｔａｒｇｅｔは、目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔにおける共振周波数又は共振周波数以上となることが好ましい。この値は、ピストン１２のストローク量の変更が必要であれば、目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔは現在の電流値Ｉｔと異なる値となり、ピストン１２のストローク量の変更が必要でなければ目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔとして現在の電流値Ｉｔと同値にできる。なお、通常、圧縮機１は、現在の電流値Ｉｔにおける共振周波数（共振駆動点）で駆動するように制御される。このため、前提として、現在の電流値Ｉｔにおける共振周波数（共振駆動点）で圧縮機１が駆動していると仮定して、適切な制御を考える。
Next, the control method of the
First, the target current value determination unit 51 (FIG. 2) constituting the control device 5 determines the target current value Target, and the target
次に、制御装置５を構成する駆動周波数制御部５４（図２）は、現在の周波数ωtが目標周波数ωｔａｒｇｅｔ以上又は超となるように、加振周波数をωtから遷移させる又は維持する（周波数遷移ステップ）。すなわち、周波数遷移ステップでは、加振周波数が目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔにおける共振周波数以上又は超になるように制御する。 Next, the drive frequency control unit 54 (FIG. 2) constituting the control device 5 shifts or maintains the excitation frequency from ωt so that the current frequency ωt is equal to or higher than the target frequency ωtaget (frequency transition). Step). That is, in the frequency transition step, the excitation frequency is controlled so as to be equal to or higher than the resonance frequency in the target current value Ittaget.
周波数遷移ステップと同時又は直後若しくは後（遷移の前又は直前でも良い）、電流更新部５３は、電流値を現在の電流値Ｉｔから目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔに変更する（電流更新ステップ）。周波数遷移ステップと電流更新ステップのタイミングは、タイミング制御部５５により制御される。なお、周波数遷移ステップと電流更新ステップのタイミングは、ピストン１２のストローク量の急変が抑制できる範囲で適宜設定して良いが、好ましくは、周波数遷移ステップの直後又は後に電流更新ステップを行うと、ピストン１２のストローク量の急変、例えば急増、を効果的に抑制できる。ここで、「制御Ａの直前」とは、例えば、制御Ａが行われる３，２，又は１秒前以内をいうと考えても良い。また、「制御Ａの直後」とは、例えば、制御Ａが行われてから３，２，又は１秒以内をいうと考えても良い。
At the same time as, immediately after, or after the frequency transition step (may be before or immediately before the transition), the
そして、制御装置５を構成する駆動周波数制御部５４は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを変化、例えば減少、させて共振周波数に一致させていく（周波数更新ステップ）。上述のように、周波数遷移ステップでは、目標周波数決定部５２が目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔにおける共振周波数以上となるように目標周波数ωｔａｒｇｅｔを設定して、駆動周波数制御部５４が電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）を目標周波数ωｔａｒｇｅｔに向けて遷移させるが、共振周波数の高精度な推定が困難な場合もあるため、必ずしも目標周波数ωｔａｒｇｅｔが共振周波数に一致又は共振周波数以上になるとは限らず、共振周波数未満にもなり得る。しかし、例えば、上述の式（１）、式（３）、式（４）又は式（５）、好ましくは式（３）乃至（５）、さらに好ましくは式（５）を用いてこれら式における周波数以上になるように、目標周波数決定部５２が目標周波数ωｔａｒｇｅｔを設定することで、共振周波数以上にし易くなる。これらの式で得られる周波数の、例えば、１００％以上、１０２％以上又は１０５％以上の値を用いると、目標周波数ωｔａｒｇｅｔが共振周波数以上になることを保障し易くなる。例えばそのような場合、周波数更新ステップでは、駆動周波数制御部５４が電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを減少させて共振周波数に一致させていくことができる。なお、仮に、周波数遷移ステップ及び電流更新ステップを行った直後、又は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを減少させるように周波数更新ステップを実行していった結果、ピストン１２のストローク量の急変を駆動周波数制御部５４が検知した場合は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを増加させる例外処理を行っても良い。このときの電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅの増加量は、先立って行われた周波数遷移ステップの実行後の周波数より大きい値にする。このときの電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅの更新速度（単位時間当たりの増加／減少量）は、周波数遷移ステップにおける遷移速度より遅いことが好ましい。また、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅの更新は、連続的に変化させても良いし、離散的に変化させてから適当な時間略維持することを繰り返しても良い。周波数遷移ステップは、ピストン１２のストローク量の急変を回避すべく行うものであり、共振周波数そのものを探索する必要はないため、即座に遷移させることが好ましく、周波数更新ステップでは、共振周波数を探索すべく、周波数を比較的緩やかに遷移させることが好ましいためである。なお、周波数遷移ステップの結果によっては、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを増加させなければ共振駆動に至らない場合が考えられるが、共振周波数の探索は種々公知の方法を用いることができる。
Then, the drive
この方法について、通常、目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔにおける共振周波数は、公差等の事情により、推定精度に限界がある。しかし、上述したように、共振駆動点（共振周波数）の座標については、圧縮機１を駆動させる電流値に基づき推定可能である。例えば、現在の電流値Ｉｔ≦目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔの関係が成り立つときは、周波数遷移ステップにおいて、目標周波数ωｔａｒｇｅｔを現在の周波数ωtと略同値又はそれ以上の値にすると、電流更新ステップ後にピストン１２のストローク量が急変することを抑制できることが分かる。また、共振周波数が低周波側に遷移することから、或る程度の範囲ならば、周波数遷移ステップ後の加振周波数を、周波数遷移ステップ前の加振周波数より小さくすることが許容される。
Regarding this method, the resonance frequency at the target current value Ittaget usually has a limit in estimation accuracy due to circumstances such as tolerances. However, as described above, the coordinates of the resonance drive point (resonance frequency) can be estimated based on the current value that drives the
また、現在の電流値Ｉｔ≧目標電流値Ｉｔａｒｇｅｔの関係が成り立つときは、周波数遷移ステップにおいて、目標周波数ωｔａｒｇｅｔを現在の周波数ωtより大きい値にするべきであると分かる。共振周波数が高周波側に遷移することから、或る程度以上、周波数遷移ステップ後の加振周波数を、周波数遷移ステップ前の加振周波数より大きくしなければ、ピストン１２のストローク量の急変を抑制しにくいことがわかる。
Further, when the relationship of the current current value It ≥ the target current value Ittage holds, it is understood that the target frequency ωtaget should be set to a value larger than the current frequency ωt in the frequency transition step. Since the resonance frequency transitions to the high frequency side, the sudden change in the stroke amount of the
このことから、電流値の変更前の値及び変更後の値の差（Ｉｔ―Ｉｔａｒｇｅｔ）と、加振周波数の遷移後の値及び遷移前の値の差（ωｔａｒｇｅｔ―ωｔ）と、の間に、正の相関が成立するように制御することが好ましい。さらに好ましくは、（Ｉｔ―Ｉｔａｒｇｅｔ）＜０が成り立つ場合、（ωｔａｒｇｅｔ―ωｔ）＜０が成り立つように制御し、（Ｉｔ―Ｉｔａｒｇｅｔ）＞０が成り立つ場合、（ωｔａｒｇｅｔ―ωｔ）＞０が成り立つように制御することが好ましい。 From this, between the difference between the value before and the value after the change of the current value (It-Ittaget) and the difference between the value after the transition of the excitation frequency and the value before the transition (ωtaget-ωt). , It is preferable to control so that a positive correlation is established. More preferably, when (It-Ittage) <0 holds, control is made so that (ωtaget-ωt) <0 holds, and when (It-Taget)> 0 holds, (ωtaget-ωt)> 0 holds. It is preferable to control to.
電流値を大きい値に変更する（Ｉｔ―Ｉｔａｒｇｅｔ＜０）と、共振周波数は低周波側に遷移するため、周波数遷移ステップにおける加振周波数は、遷移後の値が遷移前の値以下にされることが許容される（ωｔａｒｇｅｔ―ωｔ）＜０を許容）。
また、電流値を小さい値に変更する（Ｉｔ―Ｉｔａｒｇｅｔ＞０）と、共振周波数は高周波側に遷移するため、周波数遷移ステップにおける加振周波数は、遷移後の値が遷移前の値より大きい値にされることが好ましい（ωｔａｒｇｅｔ―ωｔ）＞０）。このように制御することで、例えば、電流更新ステップ後の加振周波数が、共振周波数より大きい値になり易くなる。
When the current value is changed to a large value (It-Ittage <0), the resonance frequency shifts to the low frequency side, so that the vibration frequency in the frequency transition step is set to the value before the transition to be less than the value before the transition. Is allowed (ωtaget-ωt) <0 is allowed).
Further, when the current value is changed to a small value (It-ITtage> 0), the resonance frequency shifts to the high frequency side, so that the vibration frequency in the frequency transition step is a value after the transition is larger than the value before the transition. (Ωtaget-ωt)> 0). By controlling in this way, for example, the excitation frequency after the current update step tends to be larger than the resonance frequency.
なお、（Ｉｔ―Ｉｔａｒｇｅｔ）の正負に拘らず正の相間を持たせても良いし、例えば、定数Ａについて、（Ｉｔ―Ｉｔａｒｇｅｔ）＞Ａの場合に限定して正の相関を持たせても良いし、（Ｉｔ―Ｉｔａｒｇｅｔ）＜Ａの場合に限定して正の相関を持たせても良い。Ａとしては、例えば０でもよいし、その他の実数でも良い。また、Ａを時間的に変化する値にしてもよい。 It should be noted that a positive phase may be provided regardless of whether (It-Ittage) is positive or negative, or for example, a constant A may be provided with a positive correlation only when (It-Itaget)> A. Alternatively, a positive correlation may be provided only in the case of (It-Itaget) <A. As A, for example, 0 may be used, or any other real number may be used. Further, A may be set to a value that changes with time.
以下、さらに詳細に説明する。
［ストローク量を大きくする場合について］
電流更新ステップ後の電流値に対応する解曲線における共振周波数（共振駆動点）より低周波側にある状態から電流値を大きくさせると、ピストン１２のストローク量が急変する。一方で、電流値を大きくするとピストン１２のストロークが伸長するため、共振周波数が低周波側に遷移する。このため、電流値を増加させる電流更新ステップ直前以降の電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅは、電流更新ステップ前の電流値に対応する共振周波数近傍、特に低周波側の近傍にすることが好ましい。こうすると、電流更新ステップ直後の電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）が共振周波数に近くなり易い上、ピストン１２のストローク量の変動量を比較的抑制できる。例えば、電流更新ステップの前若しくは直前又は直後に周波数更新ステップを実行することができる。さらにその後、周波数更新ステップで電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを低下させれば、ピストン１２のストローク量の急変を抑制できる。
Hereinafter, it will be described in more detail.
[When increasing the stroke amount]
When the current value is increased from the state where the current value is lower than the resonance frequency (resonance drive point) in the solution curve corresponding to the current value after the current update step, the stroke amount of the
［ストローク量を小さくする場合について］
次に、圧縮機１のガス吐出流量を減少させるために、ピストン１２のストローク量を減少させることについて詳細に説明する。すなわち、状態２から状態１に遷移する場合を考える。図７は、図１に示す圧縮機１の動作を説明する周波数特性図である。図７では、状態１及び状態２の間を遷移する圧縮機１の周波数制御の概要を示している。図６と同様、横軸は電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅ、縦軸はピストン１１の最大ストローク量Ｘｍａｘである。ピストン１２のストローク量を減少させる方法としては、例えば巻線６に通電する交番電流の実効値を小さくすることが挙げられる。破線の解曲線がピストン１２のストローク量減少前の状態（状態２）であり、実線の解曲線がピストン１２のストローク量減少後の状態（状態１）である。
[When reducing the stroke amount]
Next, in order to reduce the gas discharge flow rate of the
いま、状態２において共振駆動点Ｂにて動作しているとする。このとき、電流更新ステップを実行して電流値を小さくすると、解曲線は状態１へと遷移して、共振駆動点は高周波側に移動する。そのため、図中の点線矢印のように、電流値をわずかに小さくしただけで、ピストン１２のストローク量が大幅に減少してしまう。状態変化後（電流値を減少させる電流更新ステップ後）の共振駆動点Ａよりも低周波側の領域は、僅かな電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数や印加電流実効値の変化によってピストン１２のストローク量が急変する領域であるため、制御が容易ではない。そのため、この周波数領域において電流更新ステップ（ピストン１２のストローク量の制御）を実行した場合、制御が追いつかずにピストン１２がシリンダヘッド１３に衝突するおそれが生じる。
このため、電流値を減少させる電流更新ステップの直前又は直後（好ましくは直前）、周波数遷移ステップを実行することで、共振駆動点Ｂより大きい値に電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを設定する。周波数遷移ステップ後の加振周波数は、電流更新ステップ後の電流値に対応する共振周波数又はこの近傍、特に共振周波数超が好ましい。なお、上述のように、例えば、電流値の減少量と、電流値を減少させる直前又は直後の駆動周波数の増加量とが正の相間を持つように制御することができる。
Now, it is assumed that the unit is operating at the resonance drive point B in the
Therefore, by executing the frequency transition step immediately before or immediately after the current update step for reducing the current value (preferably immediately before), the frequency ωe of the electromagnetic excitation force Feel (AC magnetic field) is set to a value larger than the resonance drive point B. To set. The excitation frequency after the frequency transition step is preferably the resonance frequency corresponding to the current value after the current update step or its vicinity, particularly above the resonance frequency. As described above, for example, the amount of decrease in the current value and the amount of increase in the drive frequency immediately before or after the decrease in the current value can be controlled to have a positive phase.
［ステップの順番等］
本実施例の圧縮機１は、まず、制御装置５を構成する目標電流値決定部５１が、目標電流Ｉｔａｒｇｅｔを決定する制御（ターゲット電流決定ステップ）を行い、さらに駆動周波数制御部５４が、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを増加させる制御（周波数遷移ステップ）を行った後に、電流更新部５３が、印加電流の実効値を低下させる制御（電流更新ステップ）を行い、さらにその後、駆動周波数制御部５４が、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを減少させる制御（周波数更新ステップ）を行う。例えば、周波数遷移ステップにおいて、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを、現在の（周波数遷移ステップ前の）印加電流の実効値に対応する共振駆動点Ｂよりも高周波側、好ましくは遷移後の状態の共振駆動点Ａよりも高周波側の値にとってから、電流更新ステップを実行して印加電流の実効値を低下させる。その後、周波数更新ステップを実行して電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを低下させて、共振駆動点Ａに近付ける。こうすることで、何れのステップにおいても、共振周波数より低周波側で圧縮機１を駆動させることを抑制できるため、ピストン１２のストローク量の制御を高精度に行うことができる。
[Step order, etc.]
In the
また、本実施例の圧縮機１は、共振駆動点又はこの近傍で駆動している場合に印加電流の実効値を増加させる制御を行うときは、周波数遷移ステップとして、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを、周波数遷移ステップ前の共振駆動点又はこの近傍、好ましくは共振周波数超に維持させる制御を行っても良い。そして、電流更新ステップ後に周波数更新ステップを実行して、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを低下させる。例えば、図７において、状態１から状態２に遷移させる場合を考えると、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを現在の印加電流の実効値に対応する共振駆動点Ａに略維持して、電流更新ステップが行われるまで効果的な駆動を行う。その後、印加電流の実効値を増加させるべき状況に至ったら、実効値を増加させる。その後、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを低下させて、共振駆動点Ｂに近付ける。こうすることで、共振状態を長く維持しつつ、共振周波数より低周波側で圧縮機１を駆動させることを抑制できるため、ピストンストロークの制御を高精度に行うことができる。
Further, when the
ここで、非定常運転状態の場合も考慮した共振周波数が式（５）で与えられることから、周波数遷移ステップにおける指令値ω０（目標周波数ωｔａｒｇｅｔ）が次式（６）を満たすように設定することができる。Ｙは、電流更新ステップ後に対応する値を用いることができる。 Here, since the resonance frequency in consideration of the unsteady operation state is given by the equation (5), the command value ω0 (target frequency ωtarget) in the frequency transition step should be set so as to satisfy the following equation (6). Can be done. The corresponding value can be used for Y after the current update step.
このようにすることで、ピストン１２のストローク量が急変する領域を回避することができ、ピストン１２がシリンダヘッド１３に衝突することを抑制できる。
By doing so, it is possible to avoid a region where the stroke amount of the
なお、圧縮機１の負荷が小さい場合等は、式（１）のように近似した周波数を利用して、式（７）のように指令値ω０（目標周波数ωｔａｒｇｅｔ）を設定しても良い。負荷に接続する実際の機器、例えば圧縮機１では、ガスばねなどによる影響が存在するため、指令値ω０（目標周波数ωｔａｒｇｅｔ）は√（Ｋｓ/Ｍ）超とするのが好ましい。
When the load of the
また、定常運転状態の場合等は、式（３）のように近似した周波数を利用して、式（８）、式（９）のように指令値ω０（目標周波数ωｔａｒｇｅｔ）を設定しても良い。 Further, in the case of a steady operation state, etc., the command value ω0 (target frequency ωtarget) may be set as in the equations (8) and (9) by using the frequency approximated as in the equation (3). good.
（制御フローチャート）
図８は、図１に示す圧縮機１について、電流実効値を低下させる場合の制御装置５の動作フローを示すフローチャートである。圧縮機１が、或る電流実効値Ｉｔ、或る駆動周波数ωｔで駆動している状態（状態１）に注目する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１００は、圧縮機１を略共振駆動点で駆動させる共振駆動ステップであると好ましい。すなわち、或る駆動周波数ωｔは、或る電流実効値Ｉｔに対応する共振周波数以外の値でも良いが、共振周波数であることが好ましい。
(Control flowchart)
FIG. 8 is a flowchart showing an operation flow of the control device 5 when the current effective value is lowered for the
この状態（状態１）から、電流実効値を低下させて別の状態（状態２）に遷移する場合の制御について説明する。まず、圧縮機１は、例えば、圧縮室による流体の吐出流量を減少させるべきと判断すると、ステップＳ１０２では、制御装置５を構成する目標電流値決定部５１は、現在の電流実効値Ｉｔより小さな電流実効値Ｉ０を目標電流Ｉｔａｒｇｅｔとして決定する（ターゲット電流決定ステップ）。そして、目標周波数決定部５２は、目標電流Ｉｔａｒｇｅｔとして決定された電流実効値Ｉ０に対応する共振周波数を演算し、目標周波数ωｔａｒｇｅｔを決定する（ターゲット周波数決定ステップ）。ここで、目標周波数ωｔａｒｇｅｔは、例えば、上述の式（３）、式（４）又は式（５）のωＬ又はωａｖｅとして求めることができる。
The control when the current effective value is lowered to transition to another state (state 2) from this state (state 1) will be described. First, when the
ここで、現在の電流実効値Ｉｔ＞Ｉ０（目標電流Ｉｔａｒｇｅｔ）であるため、電流更新ステップ後の共振周波数は増大することに留意する。圧縮機１は通常、共振駆動点で動作するように制御される（共振駆動ステップ）ため、初期の駆動周波数ωｔは、現在の電流実効値Ｉｔにおける共振周波数近傍であることが多い。すなわち、演算されたＩ０（目標電流Ｉｔａｒｇｅｔ）の解曲線における共振周波数は、初期の駆動周波数ωｔより大きくなり易い。よって、後述するステップＳ１０３では、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを増加させることが多い。
Here, it should be noted that since the current effective current value It> I0 (target current Ittaget), the resonance frequency after the current update step increases. Since the
次にステップＳ１０３では、制御装置５を構成する駆動周波数制御部５４は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを、ステップＳ１０２で求めた電流実効値Ｉ０に対応する共振周波数（目標周波数ωｔａｒｇｅｔ）以上又は超に設定する（周波数遷移ステップ）。すなわち、上述の式（８）又は式（９）のω０を電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅに置換した関係式が成り立つようにする。この際、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅは、初期の駆動周波数ωｔから瞬時的に遷移させることが好ましい。すなわち、後述するステップＳ１０５の低下速度よりも大きい速度で電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを移動させることが好ましい。
Next, in step S103, the drive
次にステップＳ１０４では、電流更新部５３は、インバータ制御部５６及びインバータ５７を介して巻線６へ印加される電流の実効値を現在の電流実効値Ｉｔより小さい電流実効値Ｉ０に変更する（電流更新ステップ）。
その後、ステップＳ１０５では、駆動周波数制御部５４は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを低下させインバータ制御部５６へ出力する（周波数更新ステップ）。この際、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅは、目標周波数ωｔａｒｇｅｔを下回っても良い。電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを低下させていって、電流実効値Ｉ０に対応する共振周波数に到達したら、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを維持する。なお、共振周波数に達したことは、種々公知の方法で判定できる。また、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωeを低下させていった結果、ピストン１２のストローク量の急変を検知した場合は、駆動周波数制御部５４は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを増加させる例外処理を行うことができる。
Next, in step S104, the
After that, in step S105, the drive
このように制御することで、電流実効値を低下させる際の制御性を好適に維持することができる。なお、電流実効値に代えて電圧実効値を採用しても同様に制御することができる。また、上述の電流更新部５３及び駆動周波数制御部５４による処理の実行タイミングは、タイミング制御部５５により制御される。
By controlling in this way, controllability when lowering the effective current value can be suitably maintained. It should be noted that the same control can be performed even if the voltage effective value is adopted instead of the current effective value. Further, the execution timing of the processing by the
図９は、図１に示す圧縮機１について、電流実効値を増加させる場合の制御装置５の動作フローを示すフローチャートである。圧縮機１が、或る電流実効値Ｉｔ、或る駆動周波数ωtで駆動している状態（状態１）に注目する（ステップＳ２０１）。或る駆動周波数ωｔは、或る電流実効値Ｉｔに対応する共振周波数以外の値でも良いが、共振周波数であることが好ましい。ここでは、或る駆動周波数ωtが或る電流実効値Ｉｔに対応する共振周波数に略一致する場合を想定して説明する。
FIG. 9 is a flowchart showing an operation flow of the control device 5 when increasing the current effective value for the
この状態（状態１）から、電流実効値を増加させて別の状態（状態２）に遷移する場合の制御について説明する。まず、圧縮機１は、例えば、圧縮室による流体の吐出流量を増加させるべきと判断すると、ステップＳ１０２では、制御装置５を構成する目標電流値決定部５１は、現在の電流実効値Ｉｔより大きな電流実効値Ｉ０を目標電流Ｉｔａｒｇｅｔとして決定する（ターゲット電流決定ステップ）。そして、目標周波数決定部５２は、目標電流Ｉｔａｒｇｅｔとして決定された電流実効値Ｉ０に対応する共振周波数を演算し、目標周波数ωｔａｒｇｅｔを決定する（ターゲット周波数決定ステップ）。ここで、目標周波数ωｔａｒｇｅｔは、例えば、上述の式（３）、式（４）又は式（５）のωＬ又はωａｖｅとして求めることができる。
The control when the current effective value is increased from this state (state 1) to another state (state 2) will be described. First, when the
次にステップＳ１０３では、制御装置５を構成する駆動周波数制御部５４は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを、ステップＳ１０２で求めた電流実効値Ｉ０に対応する共振周波数（目標周波数ωｔａｒｇｅｔ）以上又は超で、且つ初期の駆動周波数ωｔ以下又は未満となるような目標周波数ωｔａｒｇｅｔに遷移させる（周波数遷移ステップ）。なお、初期の駆動周波数ωtが現在の電流実効値Ｉｔにおける共振周波数から乖離している場合もあるため、初期の駆動周波数ωt以下又は未満という条件は、除外しても良い。また、目標周波数ωｔａｒｇｅｔへは、後述するステップＳ２０５（周波数更新ステップ）の低下速度よりも大きい速度で遷移することが好ましい。目標周波数ωｔａｒｇｅｔの具体的な設定方法としては、上述したように、正の相関を用いた算出方法でも良いし、目標電流Ｉｔａｒｇｅｔとして決定された電流実効値Ｉ０における共振周波数を推定して算出しても良い。
Next, in step S103, the drive
次にステップＳ２０４では、電流更新部５３は、インバータ制御部５６及びインバータ５７を介して巻線６へ印加される電流の実効値を現在の電流実効値Ｉｔより大きい電流実効値Ｉ０に変更する（電流更新ステップ）。
その後、ステップＳ２０５では、駆動周波数制御部５４は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを低下させインバータ制御部５６へ出力する（周波数更新ステップ）。この際、駆動周波数制御部５４は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）のの周波数ωｅを低下させて、電流実効値Ｉ０に対応する共振周波数に近づける。電流実効値Ｉ０に対応する共振周波数に到達したら、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを維持する。
Next, in step S204, the
After that, in step S205, the drive
このように制御することで、電流実効値を増加させる際の制御性を好適に維持することができる。なお、電流実効値に代えて電圧の実効値を制御する方法でも同様の効果を奏することができる。 By controlling in this way, controllability when increasing the current effective value can be suitably maintained. The same effect can be obtained by a method of controlling the effective value of the voltage instead of the effective current value.
なお、本実施例では、弾性体に接続した可動子を備える機器の一例として圧縮機１を説明したがこれに限られるものでは無い。例えば、弾性体に接続した可動子を備えるモータを搭載したその他の機器にも同様に本実施例の構成要素や制御方法を適用可能である。また、弾性体に接続した可動子を備えるモータ単体としても用いることができる。弾性体に接続した可動子を備えるモータやこれを搭載した機器としては、圧縮機１の圧縮室のように、負荷、好ましくは変動する負荷に接続しているものが良い。
また、本実施例に示した圧縮機１は、凝縮器又は蒸発器として機能する熱交換器を備える空気調和器において、冷媒を圧送するための圧縮機に適用できる。また、エアサスペンションにおいて車高を調整するために圧縮空気を供給する圧縮機、更には、凝縮器及び蒸発器を有する冷蔵庫において、液冷媒を圧送する圧縮機にも適用可能である。
In this embodiment, the
Further, the
以上の通り、本実施例によれば、可動子の振動振幅の急変を抑制可能な、弾性体に接続した可動子を備える機器及び圧縮機を提供することが可能となる。
また、本実施例によれば、電流実効値を低下させる際の制御性を好適に維持することができると共に、電流実効値を増加させる際の制御性を好適に維持することも可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an apparatus and a compressor provided with a mover connected to an elastic body, which can suppress a sudden change in the vibration amplitude of the mover.
Further, according to this embodiment, it is possible to suitably maintain the controllability when decreasing the current effective value, and it is also possible to suitably maintain the controllability when increasing the current effective value.
図１０は、本発明の他の実施例に係る実施例２の圧縮機の動作を説明する周波数特性図である。本実施例では、印加電流の実効値が略一定である下で、可動子３の駆動周波数ωtが共振周波数よりも低周波数である場合における制御を行う点が、上述の実施例１と異なる。図１に示した圧縮機１の構成、図２に示した制御装置の構成などは実施例１と同様である。
FIG. 10 is a frequency characteristic diagram illustrating the operation of the compressor of the second embodiment according to another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the above-described first embodiment in that control is performed when the drive frequency ωt of the
図１０に示すように、本実施例では、例えば、印加電流の実効値が略一定である下で、可動子３の駆動周波数ωtが共振周波数よりも低周波数である場合（図１０中、駆動点Ｃ）における制御に関するものである。駆動周波数が駆動点Ｃにある状態で、印加電流の実効値を保ったまま共振動作させるために電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数（加振周波数）ωｅを共振周波数に近付けた場合（図１０中、点線矢印）、実施例１で説明した現象と同様の理由により、ピストン１２のストローク量が急激に変化するため、ピストン１２のストローク量の制御が困難になる。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, for example, when the effective value of the applied current is substantially constant and the drive frequency ωt of the
本実施例では、まず、駆動中の電流値Ｉｔにおける共振周波数を推定等する共振周波数推定ステップを行い、さらに、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを共振駆動点よりも高周波側に増加させる周波数遷移ステップを実行した後に、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを共振駆動点に近付ける周波数更新ステップを行う（図１０中、実線矢印）。なお、共振周波数推定ステップは、実際に演算することで共振周波数を算出又は推定しても良いし、予め理論値などを制御装置５（図２）のメモリ（図示せず）に格納又は外部記憶装置に格納し、それを読み出すことで共振周波数を得ても良い。 In this embodiment, first, a resonance frequency estimation step such as estimating the resonance frequency at the current value It during driving is performed, and further, the frequency ωe of the electromagnetic excitation force Felek (alternating magnetic field) is set to a higher frequency side than the resonance driving point. After executing the frequency transition step to increase the frequency, a frequency update step is performed in which the frequency ωe of the electromagnetic exciting force Feel (alternating magnetic field) is brought closer to the resonance drive point (solid line arrow in FIG. 10). In the resonance frequency estimation step, the resonance frequency may be calculated or estimated by actually calculating the resonance frequency, and the theoretical value or the like may be stored or externally stored in the memory (not shown) of the control device 5 (FIG. 2) in advance. The resonance frequency may be obtained by storing it in a device and reading it.
このように、共振駆動点より低い駆動点Ｃから共振駆動点より高い周波数に遷移すると、駆動点Ｃから共振駆動点に向かって周波数を増加させるよりも、最大ピストンストローク量Ｘｍａｘの差が小さくなる。すなわち、共振に至るまでのピストン１２のストローク量の変化量が小さいために、容易にピストン１２のストローク量の制御ができるようになり、ピストン１２がシリンダヘッド１３に衝突することを抑制できる。
In this way, when the frequency is changed from the drive point C lower than the resonance drive point to the frequency higher than the resonance drive point, the difference in the maximum piston stroke amount Xmax becomes smaller than increasing the frequency from the drive point C toward the resonance drive point. .. That is, since the amount of change in the stroke amount of the
図１１は、本実施例の制御装置５の動作フローを示すフローチャートである。本フローチャートは、印加電流Ｉｔを略一定とした状態における制御に係る。圧縮機１が、或る電流実効値Ｉｔ、或る駆動周波数ωｔで駆動している状態（状態１）に注目する（ステップＳ３０１）。或る駆動周波数ωｔは、或る電流実効値Ｉｔに対応する共振周波数以外の値である。
FIG. 11 is a flowchart showing an operation flow of the control device 5 of this embodiment. This flowchart relates to control in a state where the applied current It is substantially constant. Attention is paid to a state (state 1) in which the
この状態（状態１）から、ステップ３０２では、制御装置５を構成する目標周波数決定部５２は、電流実効値Ｉｔに対応する共振周波数を演算により求める（共振周波数推定ステップ）。次にステップＳ３０３では、制御装置５を構成する駆動周波数制御部５４は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを、ステップＳ３０２で求めた電流実効値Ｉ０に対応する共振周波数以上又は超、且つ、無負荷時の共振周波数超に遷移させる（周波数遷移ステップ）。すなわち、上述した式（８）又は式（９）、且つ、式（７）の関係式が成立する値ω０を目標周波数ωｔａｒｇｅｔとして設定する。ステップＳ３０２で求めた値に基づいて決定すれば、通常、共振周波数以上の値が得られるが、何らかの誤差等によって異常値が出る場合に備えて、無負荷時の共振周波数超という条件を課している。
From this state (state 1), in step 302, the target
その後、ステップＳ３０４では、制御装置５を構成する駆動周波数制御部５４は、電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅを低下させる（周波数更新ステップ）。なお、上述したように、式（７）そのものよりも、式（７）の等号不成立の関係式が好ましい。実施例１同様、周波数遷移ステップにおける電磁加振力Ｆｅｌｅｃ（交流磁界）の周波数ωｅの移動速度は、高周波側から共振周波数に向けて低下する周波数更新ステップにおける、周波数ωｅの移動速度よりも大きいことが好ましい。
After that, in step S304, the drive
このように制御することで、電流実効値を維持させる際の制御性を好適に維持することができる。なお、電流実効値に代えて電圧の実効値を採用しても同様の効果を奏することができる。 By controlling in this way, the controllability when maintaining the effective current value can be suitably maintained. The same effect can be obtained by adopting the effective value of voltage instead of the effective current value.
以上の通り、本実施例によれば、実施例１の効果に加え、仮に、可動子３の駆動周波数ωtが共振周波数よりも低周波数である場合であっても、電流実効値を維持させる際の制御性を好適に維持することができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, when the current effective value is maintained even if the drive frequency ωt of the
上述の実施例１又は実施例２に掲げた制御は、変動する負荷に接続した、弾性体に接続した可動子を備えるモータ等についても同様に成り立ち、圧縮機以外の機器にも同様の制御を適用できる。また、無負荷又は一定の有負荷のモータ等についても同様に成り立ち、圧縮機以外の機器にも同様の制御を適用できる。例示した圧縮機は、圧縮される流体を負荷とする、本明細書での開示に係る技術的思想を適用し得る機器の一例に過ぎない。本明細書の記載から明らかなように、モータは、例えば、弾性体に接続した可動子を往復振動させるものである。
その他、本明細書での開示に係るそれぞれの発明は、それぞれの発明の技術的思想に変更のない範囲で、種々公知の機器に適用できる。また、掲げた不等式においては、等号の成立及び不成立は、数値計算精度の観点から、変更してもよい。例えば、不等号「≦」を不等号「＜」に置換してもよい。また、電流値等については、文脈において支障のない限り、実効値を指すものと解釈することができる。
The control described in the first or second embodiment described above is similarly applicable to a motor or the like having a mover connected to an elastic body connected to a fluctuating load, and the same control is applied to equipment other than the compressor. Applicable. The same applies to motors with no load or constant load, and the same control can be applied to devices other than compressors. The illustrated compressor is merely an example of a device to which the technical concept disclosed herein is applied, loaded with a compressed fluid. As is clear from the description of the present specification, the motor reciprocates, for example, a mover connected to an elastic body.
In addition, each of the inventions disclosed in the present specification can be applied to various known devices as long as the technical idea of each invention is not changed. Further, in the listed inequalities, the establishment and non-establishment of the equal sign may be changed from the viewpoint of numerical calculation accuracy. For example, the inequality sign “≦” may be replaced with the inequality sign “<”. In addition, the current value and the like can be interpreted as referring to the effective value as long as there is no problem in the context.
［他の技術的思想］
本願は、次の技術的思想を包含する。
[Other technical ideas]
The present application includes the following technical ideas.
［付記１］
一端が弾性体に接続される可動子と、磁極に捲回される巻線に交番電流を印加し前記可動子を往復運動させる機器であって、
前記交番電流の周波数を増加させ実効値を減少させる、又は、前記交番電流の実効値を増加させ周波数を減少させるよう制御する制御装置を備えることを特徴とする弾性体に接続した可動子を備える機器。
[Appendix 1]
A device in which an alternating current is applied to a mover whose end is connected to an elastic body and a winding wound around a magnetic pole to reciprocate the mover.
A mover connected to an elastic body is provided, comprising a control device for controlling the frequency of the alternating current to be increased and the effective value to be decreased, or the effective value of the alternating current to be increased and the frequency to be decreased. machine.
［付記２］
前記制御装置は、前記交番電流の周波数を増加させる場合、共振周波数以上の周波数に設定した後、共振周波数となるまで前記周波数を低下させることを特徴とする付記１に記載の弾性体に接続した可動子を備える機器。
[Appendix 2]
The control device is connected to the elastic body according to
［付記３］
前記制御装置は、少なくとも、
前記交番電流の周波数を増加又は減少させるよう制御する駆動周波数制御部と、
前記交番電流の実効値を減少又は増加させるよう制御する電流更新部と、
前記駆動周波数制御部及び前記電流更新部の動作タイミングを制御するタイミング制御部と、を備えることを特徴とする付記１又は付記２に記載の弾性体に接続した可動子を備える機器。
[Appendix 3]
The control device is at least
A drive frequency control unit that controls to increase or decrease the frequency of the alternating current,
A current updater that controls to decrease or increase the effective value of the alternating current,
An apparatus including a mover connected to an elastic body according to
［付記４］
前記タイミング制御部は、前記駆動周波数制御部により前記交番電流の周波数を増加した後に、前記電流更新部により前記交番電流の実効値を減少させ、更に、前記駆動周波数制御部により前記交番電流の周波数を減少するよう制御することを特徴とする付記３に記載の弾性体に接続した可動子を備える機器。
[Appendix 4]
The timing control unit increases the frequency of the alternating current by the drive frequency control unit, then decreases the effective value of the alternating current by the current update unit, and further, the frequency of the alternating current by the drive frequency control unit. A device including a mover connected to an elastic body according to
［付記５］
前記駆動周波数制御部は現在の交番電流の実効値よりも小さい目標実効値に対応する共振周波数以上の周波数に設定し、前記電流更新部が前記目標実効値となるよう前記交番電流の実効値を低下させた後、前記駆動周波数制御部が前記目標実効値に対応する共振周波数まで周波数を減少させる制御を実行することを特徴とする付記３に記載の弾性体に接続した可動子を備える機器。
[Appendix 5]
The drive frequency control unit is set to a frequency equal to or higher than the resonance frequency corresponding to the target effective value smaller than the current effective value of the alternating current, and the effective value of the alternating current is set so that the current updating unit becomes the target effective value. A device including a mover connected to an elastic body according to
［付記６］
前記駆動周波数制御部は現在の交番電流の実効値よりも大きい目標実効値に対応する共振周波数以上の周波数に設定し、前記電流更新部が前記目標実効値となるよう前記交番電流の実効値を増加した後、前記駆動周波数制御部が前記目標実効値に対応する共振周波数まで周波数を減少させる制御を実行することを特徴とする付記３に記載の弾性体に接続した可動子を備える機器。
[Appendix 6]
The drive frequency control unit is set to a frequency equal to or higher than the resonance frequency corresponding to a target effective value larger than the current effective value of the alternating current, and the effective value of the alternating current is set so that the current updating unit becomes the target effective value. A device including a mover connected to an elastic body according to
［付記７］
前記駆動周波数制御部は、現在の交番電流の周波数が共振周波数よりも低周波数である場合、現在の交番電流の実効値に対応する共振周波数以上に前記周波数を設定した後、前記現在の交番電流の実効値に対応する共振周波数まで周波数を減少させる制御を実行することを特徴とする付記３に記載の弾性体に接続した可動子を備える機器。
[Appendix 7]
When the frequency of the current alternating current is lower than the resonance frequency, the drive frequency control unit sets the frequency to be equal to or higher than the resonance frequency corresponding to the effective value of the current alternating current, and then the current alternating current. A device including a mover connected to an elastic body according to
［付記８］
一端が弾性体に接続され他端がピストンに接続される可動子と、磁極に捲回される巻線に交番電流を印加し前記可動子を往復運動させることにより前記ピストンをシリンダ内で摺動しつつ往復運動させる圧縮機であって、
前記交番電流の周波数を増加させ実効値を減少させる、又は、前記交番電流の実効値を増加させ周波数を減少させるよう制御する制御装置を備えることを特徴とする圧縮機。
[Appendix 8]
The piston slides in the cylinder by reciprocating the mover by applying an alternating current to the mover, one end of which is connected to the elastic body and the other end of which is connected to the piston, and the winding wound around the magnetic pole. It is a compressor that reciprocates while doing
A compressor comprising a control device that controls to increase the frequency of the alternating current and decrease the effective value, or to increase the effective value of the alternating current and decrease the frequency.
［付記９］
前記制御装置は、前記交番電流の周波数を増加させる場合、共振周波数以上の周波数に設定した後、共振周波数となるまで前記周波数を低下させることを特徴とする付記８に記載の圧縮機。
[Appendix 9]
The compressor according to Appendix 8, wherein when the frequency of the alternating current is increased, the control device sets the frequency to a frequency equal to or higher than the resonance frequency and then decreases the frequency until the frequency reaches the resonance frequency.
［付記１０］
前記制御装置は、少なくとも、
前記交番電流の周波数を増加又は減少させるよう制御する駆動周波数制御部と、
前記交番電流の実効値を減少又は増加させるよう制御する電流更新部と、
前記駆動周波数制御部及び前記電流更新部の動作タイミングを制御するタイミング制御部と、を備えることを特徴とする付記８又は付記９に記載の圧縮機。
[Appendix 10]
The control device is at least
A drive frequency control unit that controls to increase or decrease the frequency of the alternating current,
A current updater that controls to decrease or increase the effective value of the alternating current,
The compressor according to Appendix 8 or Appendix 9, further comprising a drive frequency control unit and a timing control unit that controls the operation timing of the current update unit.
［付記１１］
前記タイミング制御部は、前記駆動周波数制御部により前記交番電流の周波数を増加した後に、前記電流更新部により前記交番電流の実効値を減少させ、更に、前記駆動周波数制御部により前記交番電流の周波数を減少するよう制御することを特徴とする付記１０に記載の圧縮機。
[Appendix 11]
The timing control unit increases the frequency of the alternating current by the drive frequency control unit, then decreases the effective value of the alternating current by the current update unit, and further, the frequency of the alternating current by the drive frequency control unit. The compressor according to Appendix 10, wherein the compressor is controlled so as to reduce the amount of electric current.
［付記１２］
前記駆動周波数制御部は現在の交番電流の実効値よりも小さい目標実効値に対応する共振周波数以上の周波数に設定し、前記電流更新部が前記目標実効値となるよう前記交番電流の実効値を低下させた後、前記駆動周波数制御部が前記目標実効値に対応する共振周波数まで周波数を減少させる制御を実行することを特徴とする付記１０に記載の圧縮機。
[Appendix 12]
The drive frequency control unit is set to a frequency equal to or higher than the resonance frequency corresponding to the target effective value smaller than the current effective value of the alternating current, and the effective value of the alternating current is set so that the current updating unit becomes the target effective value. The compressor according to Appendix 10, wherein the drive frequency control unit executes control to reduce the frequency to a resonance frequency corresponding to the target effective value after the reduction.
［付記１３］
前記駆動周波数制御部は現在の交番電流の実効値よりも大きい目標実効値に対応する共振周波数以上の周波数に設定し、前記電流更新部が前記目標実効値となるよう前記交番電流の実効値を増加した後、前記駆動周波数制御部が前記目標実効値に対応する共振周波数まで周波数を減少させる制御を実行することを特徴とする付記１０に記載の圧縮機。
[Appendix 13]
The drive frequency control unit is set to a frequency equal to or higher than the resonance frequency corresponding to a target effective value larger than the current effective value of the alternating current, and the effective value of the alternating current is set so that the current updating unit becomes the target effective value. The compressor according to Appendix 10, wherein the drive frequency control unit executes control to reduce the frequency to a resonance frequency corresponding to the target effective value after the increase.
［付記１４］
前記駆動周波数制御部は、現在の交番電流の周波数が共振周波数よりも低周波数である場合、現在の交番電流の実効値に対応する共振周波数以上に前記周波数を設定した後、前記現在の交番電流の実効値に対応する共振周波数まで周波数を減少させる制御を実行することを特徴とする付記１０に記載の圧縮機。
[Appendix 14]
When the frequency of the current alternating current is lower than the resonance frequency, the drive frequency control unit sets the frequency to be equal to or higher than the resonance frequency corresponding to the effective value of the current alternating current, and then the current alternating current. The compressor according to Appendix 10, wherein the control is performed to reduce the frequency to the resonance frequency corresponding to the effective value of.
［付記１５］
弾性体に接続した可動子を有し、
交番電流を巻線に印加することで発する交流磁界で前記可動子を往復動させるモータ又はモータを備える機器であって、
以下の（１）及び（２）の実行後に（３）の制御を行い、
以下の（４）及び（５）の実行後に（６）の制御を行い、並びに／又は、
以下の（７）、（８）及び（９）の制御を、この順で行う、ことを特徴とするモータ又は機器。
（１）前記交番電流の周波数を増加させる。
（２）前記交番電流の実効値を低下させる。
（３）前記交番電流の周波数を低下させる。
（４）前記交番電流の周波数を略維持又は低下させる。
（５）前記交番電流の実効値を増加させる。
（６）前記交番電流の周波数を低下させる。
（７）前記交番電流の実効値に基づいて、或る周波数を演算する。
（８）前記交番電流の周波数を前記（７）で求めた周波数以上又は超に設定する。
（９）前記交番電流の周波数を低下させる。
（１）乃至（３）の制御によれば、交番電流の実効値を低下させる際の可動子のストロークの急変を抑制できる。（４）乃至（６）の制御によれば、交番電流の実効値を増加させる際の可動子のストロークの急変を抑制できる。（７）乃至（９）の制御によれば、交番電流の実効値を維持した状態で共振周波数を探索する際の可動子のストロークの急変を抑制できる。
[Appendix 15]
Has a mover connected to an elastic body,
A device including a motor or a motor that reciprocates the mover with an alternating magnetic field generated by applying an alternating current to the winding.
After executing the following (1) and (2), control (3) is performed.
After executing the following (4) and (5), the control of (6) is performed, and / or
A motor or device characterized in that the following controls (7), (8) and (9) are performed in this order.
(1) The frequency of the alternating current is increased.
(2) Decrease the effective value of the alternating current.
(3) The frequency of the alternating current is lowered.
(4) The frequency of the alternating current is substantially maintained or lowered.
(5) Increase the effective value of the alternating current.
(6) The frequency of the alternating current is lowered.
(7) A certain frequency is calculated based on the effective value of the alternating current.
(8) The frequency of the alternating current is set to be equal to or higher than the frequency obtained in (7).
(9) The frequency of the alternating current is lowered.
According to the control of (1) to (3), it is possible to suppress a sudden change in the stroke of the mover when the effective value of the alternating current is lowered. According to the controls (4) to (6), it is possible to suppress a sudden change in the stroke of the mover when increasing the effective value of the alternating current. According to the control of (7) to (9), it is possible to suppress a sudden change in the stroke of the mover when searching for the resonance frequency while maintaining the effective value of the alternating current.
［付記１６］
弾性体に接続した可動子を有し、
交番電流を巻線に印加することで発する交流磁界で前記可動子を往復動させるモータ又はモータを備える機器であって、
以下の（１）の後に（２）制御を行い、及び／又は、
以下の（４）の後に（５）の制御を行うことを特徴とするモータ又は機器。
[Appendix 16]
Has a mover connected to an elastic body,
A device including a motor or a motor that reciprocates the mover with an alternating magnetic field generated by applying an alternating current to the winding.
After the following (1), perform (2) control and / or
A motor or device characterized in that the control of (5) is performed after the following (4).
［付記１７］
弾性体及びピストンに接続した可動子と、
前記ピストンの運動により流体が圧縮される圧縮室と、
前記可動子に交流磁界を与える供給部と、を備える圧縮機であって、
前記弾性体の単位長さ変形した場合の復元力をｋ、前記可動子の質量をｍとしたとき、前記供給部は、供給する交流磁界の周波数を、√（ｋ／ｍ）超にした後低下させることを特徴とする圧縮機。
付記３によれば、ピストンストロークの急変を抑制しようとする際に、設定すべき交流磁界の周波数の下限値を効果的に定めることができる。
［付記１８−１］
弾性体に接続した可動子を有し、
巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、
前記交番電流の周波数を増加させる周波数遷移ステップと、
前記交番電流の実効値を減少させる電流更新ステップと、
を実行することを特徴とする機器。
付記１８−１によれば、可動子のストロークの急変を抑制できる。
[Appendix 17]
Movables connected to elastic bodies and pistons,
A compression chamber in which the fluid is compressed by the movement of the piston,
A compressor including a supply unit that applies an alternating magnetic field to the mover.
When the restoring force when the unit length of the elastic body is deformed is k and the mass of the mover is m, the supply unit sets the frequency of the alternating magnetic field to be supplied to more than √ (k / m). A compressor characterized by lowering.
According to
[Appendix 18-1]
Has a mover connected to an elastic body,
A device including a motor that reciprocates the mover using an alternating current flowing through a winding.
A frequency transition step that increases the frequency of the alternating current,
A current update step that reduces the effective value of the alternating current, and
A device characterized by running.
According to Appendix 18-1, sudden changes in the stroke of the mover can be suppressed.
［付記１８−２］
前記電流更新ステップの前に、前記可動子を略共振駆動点で駆動させる共振駆動ステップを実行し、
前記周波数遷移ステップの後に、前記交番電流の周波数を変化させる周波数更新ステップを実行し、
該周波数更新ステップにおける周波数の変化の速さは、前記周波数遷移ステップにおける周波数の変化の速さよりも小さいことを特徴とする付記１８−１に記載の機器。
[Appendix 18-2]
Prior to the current update step, a resonance drive step of driving the mover at a substantially resonant drive point is performed.
After the frequency transition step, a frequency update step for changing the frequency of the alternating current is executed.
The device according to Appendix 18-1, wherein the speed of frequency change in the frequency update step is smaller than the speed of frequency change in the frequency transition step.
［付記１８−３］
前記周波数更新ステップでは、前記交番電流の周波数を減少させ、
前記電流更新ステップの後に、前記周波数遷移ステップを実行することを特徴とする付記１８−２に記載の機器。
[Appendix 18-3]
In the frequency update step, the frequency of the alternating current is reduced.
The device according to Appendix 18-2, wherein the frequency transition step is executed after the current update step.
［付記１８−４］
弾性体に接続した可動子を有し、
巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、
前記交番電流の実効値を増大させる電流更新ステップと、
該電流更新ステップの後に行われ、前記交番電流の周波数を減少させる周波数更新ステップと、を実行することを特徴とする機器。
[Appendix 18-4]
Has a mover connected to an elastic body,
A device including a motor that reciprocates the mover using an alternating current flowing through a winding.
A current update step that increases the effective value of the alternating current, and
An apparatus characterized by performing a frequency update step, which is performed after the current update step and reduces the frequency of the alternating current.
［付記１８−５］
前記交番電流の周波数を変化させる周波数遷移ステップを実行し、
該周波数遷移ステップ後の周波数値ωｔａｒｇｅｔから該周波数遷移ステップ前の周波数値ωtを引いた値は、前記電流更新ステップ前の電流値Ｉｔから前記電流更新ステップ後の電流値Ｉｔａｒｇｅｔを引いた値に対して正の相関を有することを特徴とする付記１８−１乃至１８−４何れか一項に記載の機器。
[Appendix 18-5]
A frequency transition step that changes the frequency of the alternating current is performed.
The value obtained by subtracting the frequency value ωt before the frequency transition step from the frequency value ωtaget after the frequency transition step is the value obtained by subtracting the current value Ittage after the current update step from the current value It before the current update step. The device according to any one of Appendix 18-1 to 18-4, which has a positive correlation.
［付記１８−６］
弾性体に接続した可動子を有し、
巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータであって、
前記交番電流の周波数を増大させる周波数遷移ステップと、
前記交番電流の周波数を減少させる周波数更新ステップと、をこの順で実行し、
前記周波数更新ステップにおける周波数の減少速さは、前記周波数遷移ステップにおける周波数の増大速さよりも小さいことを特徴とするモータ。
[Appendix 18-6]
Has a mover connected to an elastic body,
A motor that reciprocates the mover using an alternating current flowing through the winding.
A frequency transition step that increases the frequency of the alternating current,
The frequency update step of reducing the frequency of the alternating current and the frequency update step are executed in this order.
A motor characterized in that the rate of decrease in frequency in the frequency update step is smaller than the rate of increase in frequency in the frequency transition step.
１・・・圧縮機
２・・・電機子
３・・・可動子
３ａ・・・永久磁石
４・・・磁極
５・・・制御装置
６・・・巻線（供給部）
７・・・ブリッジ
１１・・・シリンダブロック
１１ａ・・・シリンダ
１２・・・ピストン
１３・・・シリンダヘッド
１４・・・共振ばね
５１・・・目標電流値決定部
５２・・・目標周波数決定部
５３・・・電流更新部
５４・・・駆動周波数制御部
５５・・・タイミング制御部
５６・・・インバータ制御部
５７・・・インバータ
1 ...
7 ... Bridge 11 ... Cylinder block 11a ...
Claims (12)
該可動子の往復動に伴い流体が圧縮及び膨張する室と、を有し、
巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、
前記可動子を略共振駆動点で駆動させる共振駆動ステップを実行した後に、
前記交番電流の周波数を増加させる周波数遷移ステップと、
前記交番電流の実効値を減少させる電流更新ステップと、
前記交番電流の周波数を低下させて新たな共振周波数に近づける周波数更新ステップと、
を実行することを特徴とする機器。 A mover connected to an elastic body and
It has a chamber in which the fluid is compressed and expanded as the mover reciprocates .
A device including a motor that reciprocates the mover using an alternating current flowing through a winding.
After executing the resonance drive step of driving the mover at a substantially resonance drive point,
A frequency transition step that increases the frequency of the alternating current,
A current update step that reduces the effective value of the alternating current, and
The frequency update step of lowering the frequency of the alternating current to bring it closer to the new resonance frequency,
A device characterized by running.
該可動子の往復動に伴い流体が圧縮及び膨張する室と、を有し、
巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、
前記交番電流の周波数を増加させる周波数遷移ステップと、
前記交番電流の実効値を減少させる電流更新ステップと、
を実行し、
前記周波数遷移ステップ及び前記電流更新ステップの前に、前記可動子を略共振駆動点で駆動させる共振駆動ステップを実行し、
前記周波数遷移ステップ及び前記電流更新ステップの後に、前記交番電流の周波数を変化させる周波数更新ステップを実行し、
該周波数更新ステップにおける周波数の変化の速さは、前記周波数遷移ステップにおける周波数の変化の速さよりも低いことを特徴とする機器。 A mover connected to an elastic body and
It has a chamber in which the fluid is compressed and expanded as the mover reciprocates.
A device including a motor that reciprocates the mover using an alternating current flowing through a winding.
A frequency transition step that increases the frequency of the alternating current,
A current update step that reduces the effective value of the alternating current, and
And run
Prior to the frequency transition step and the current update step, a resonance drive step for driving the mover at a substantially resonance drive point is executed.
After the frequency transition step and the current update step, a frequency update step for changing the frequency of the alternating current is executed.
Rate of change of frequency in the frequency update step, equipment you being lower than the rate of change of frequency in the frequency transition step.
前記周波数遷移ステップの後に、前記電流更新ステップを実行することを特徴とする請求項３に記載の機器。 In the frequency update step, the frequency of the alternating current is reduced.
The device according to claim 3, wherein the current update step is executed after the frequency transition step.
該可動子の往復動に伴い流体が圧縮及び膨張する室と、を有し、
巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、
前記可動子を略共振駆動点で駆動させる共振駆動ステップを実行した後に、
前記交番電流の実効値を増大させる電流更新ステップと、
該電流更新ステップの後に行われ、前記交番電流の周波数を減少させる周波数更新ステップと、
を実行することを特徴とする機器。 A mover connected to an elastic body and
It has a chamber in which the fluid is compressed and expanded as the mover reciprocates .
A device including a motor that reciprocates the mover using an alternating current flowing through a winding.
After executing the resonance drive step of driving the mover at a substantially resonance drive point,
A current update step that increases the effective value of the alternating current, and
A frequency update step that is performed after the current update step to reduce the frequency of the alternating current,
A device characterized by running.
但し、Ｋｓは前記弾性体が単位長さ変形した場合の復元力、Ｍは前記可動子の質量。 The device according to claim 7 , wherein in the frequency update step, the frequency of the alternating current is maintained above √ (Ks / M).
However, Ks is the restoring force when the elastic body is deformed by a unit length, and M is the mass of the mover.
該周波数遷移ステップ後の周波数値ωｔａｒｇｅｔから該周波数遷移ステップ前の周波数値ωtを引いた値は、前記電流更新ステップ前の電流値Ｉｔから前記電流更新ステップ後の電流値Ｉｔａｒｇｅｔを引いた値に対して正の相関を有することを特徴とする請求項１乃至８何れか一項に記載の機器。 A frequency transition step that changes the frequency of the alternating current is performed.
The value obtained by subtracting the frequency value ωt before the frequency transition step from the frequency value ωtaget after the frequency transition step is the value obtained by subtracting the current value Ittage after the current update step from the current value It before the current update step. The device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the device has a positive correlation.
該可動子の往復動に伴い流体が圧縮及び膨張する室と、を有し、It has a chamber in which the fluid is compressed and expanded as the mover reciprocates.
巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、A device including a motor that reciprocates the mover using an alternating current flowing through a winding.
前記可動子が略共振周波数で駆動している状態から、前記交番電流の周波数が増加しかつ前記交番電流の実効値が減少した後、前記交番電流の周波数が減少しながら新たな共振周波数に向かう機器。From the state in which the mover is driven at a substantially resonance frequency, the frequency of the alternating current increases and the effective value of the alternating current decreases, and then the frequency of the alternating current decreases toward a new resonance frequency. machine.
該可動子の往復動に伴い流体が圧縮及び膨張する室と、を有し、It has a chamber in which the fluid is compressed and expanded as the mover reciprocates.
巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、A device including a motor that reciprocates the mover using an alternating current flowing through a winding.
前記可動子が略共振周波数で駆動している状態から、前記交番電流の実効値が増大した後、前記交番電流の周波数が減少しながら新たな共振周波数に向かう機器。A device that moves from a state in which the mover is driven at a substantially resonance frequency to a new resonance frequency while the effective value of the alternating current increases and then the frequency of the alternating current decreases.
該可動子に接続したピストンと、
該ピストンの往復動に伴い流体が圧縮及び膨張する室と、を有し、
巻線に流す交番電流を用いて前記可動子を往復動させるモータを備える機器であって、
前記可動子を略共振駆動点で駆動させる共振駆動ステップを実行した後に、
前記交番電流の周波数を増加させる周波数遷移ステップと、
前記交番電流の実効値を減少させるストローク量減少ステップと、を実行し、
前記周波数遷移ステップ及び前記ストローク量減少ステップの後に、前記交番電流の周波数を変化させる周波数更新ステップを実行する機器としての圧縮機であって、
前記周波数遷移ステップ及び／又は前記周波数更新ステップでは、前記交番電流の周波数ω０は、次の式（６）及び／又は式（９）を満たすことを特徴とする圧縮機。
The piston connected to the mover and
It has a chamber in which the fluid compresses and expands as the piston reciprocates.
A device including a motor that reciprocates the mover using an alternating current flowing through a winding.
After executing the resonance drive step of driving the mover at a substantially resonance drive point,
A frequency transition step that increases the frequency of the alternating current,
The stroke amount reduction step of reducing the effective value of the alternating current is executed.
A compressor as a device that executes a frequency update step for changing the frequency of the alternating current after the frequency transition step and the stroke amount reduction step .
A compressor characterized in that, in the frequency transition step and / or the frequency update step, the frequency ω0 of the alternating current satisfies the following equations (6) and / or equations (9).
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