JPH0965634A

JPH0965634A - リニア振動モータの制御装置

Info

Publication number: JPH0965634A
Application number: JP7219329A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Amaya; 英俊天谷; Mikihiro Yamashita; 幹弘山下; Takio Maekawa; 多喜夫前川; Toyokatsu Okamoto; 豊勝岡本; Yasuo Ibuki; 康夫伊吹
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 1997-03-07
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JP3382070B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電源である電池電圧の低下時に急停止を生じ
させることがない。【解決手段】電磁石又は永久磁石からなる固定子１
と、永久磁石又は電磁石を備えるとともにばね支持され
ている可動子２１，２２とで構成されたリニア振動モー
タの制御装置である。電磁石にパルス状電力を供給する
ことで可動子２１，２２に往復振動を行わせる制御出力
部５と、制御出力部及び電磁石の電源としての電池Ｂの
電圧を検出する電池電圧検出部５５とを備える．上記制
御出力部５は、制御出力部の最小動作電圧よりも高い所
定の電圧まで電池電圧が低下したことに伴い、電磁石へ
の電力供給をモータ停止に向けて制御する。電池電圧が
上記所定の電圧まで下がれば、たとえば徐々に振幅を小
さくしたり段階的に振幅を小さくしたりといった停止に
向けての制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータで往
復振動を生じさせるリニア振動モータ、殊に電池電源で
作動するリニア振動モータの制御回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電磁石又は永久磁石からなる固定子と、
永久磁石又は電磁石を備えるとともにばね支持されてい
る可動子とで構成されて、制御出力部によって電磁石に
パルス状電力を供給することで可動子に往復振動を行わ
せているリニア振動モータがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このものにおいて、電
源を電池としているものにおいては、電池電圧の低下に
対して次の問題を有している。すなわち、通常の直流モ
ータであれば、電池の放電経路中にモータが配設される
とともに、このモータの速度制御などを行う場合も、制
御回路によって制御されるスイッチング素子がモータに
直列に挿入されるものであり、電池電圧が制御回路の最
小動作電圧以下に低下した場合も、電池とモータとが直
結されるようにしておくことで、モータは電池電圧低下
につれて徐々に回転速度が遅くなって停止することにな
るが、制御出力部からパルス状電力を供給することで作
動しているリニア振動モータでは、電池電圧が制御出力
部の最小動作電圧より低下した場合、パルス状電力を供
給することができなくなるために、その時点で急停止す
ることになる。

【０００４】従って、電気かみそりの動力として用いて
いた場合、髭を剃っている途中で急停止することがある
とともに、このような急停止は、髭の噛み込みが生じて
使用者に痛い思いをさせてしまうほか、使用者に故障で
止まってしまったとの誤解を与えるおそれがある。本発
明はこのような点に鑑みて発明したものであって、その
目的とするところは、電源である電池電圧の低下時に急
停止を生じさせることがないリニア振動モータの制御装
置を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、電磁
石又は永久磁石からなる固定子と、永久磁石又は電磁石
を備えるとともにばね支持されている可動子とで構成さ
れたリニア振動モータの制御装置において、電磁石にパ
ルス状電力を供給することで可動子に往復振動を行わせ
る制御出力部と、制御出力部及び電磁石の電源としての
電池の電圧を検出する電池電圧検出部とを備えるととも
に、上記制御出力部は、制御出力部の最小動作電圧より
も高い所定の電圧まで電池電圧が低下したことに伴い、
電磁石への電力供給をモータ停止に向けて制御するもの
であることに特徴を有しており、電池電圧が上記所定の
電圧まで下がれば、たとえば徐々に振幅を小さくしたり
段階的に振幅を小さくしたりといった停止に向けての制
御を行うものである。

【０００６】このモータ停止に向けての制御は、電磁石
に供給するパルス電流のパルス幅の制御で行うことがで
きるほか、パルス電流の出力タイミングや、パルス電流
のピーク値の制御で行ってもよい。また、可動子の変
位、速度、加速度のうちの少なくとも一つを検出するフ
ィードバック制御用検出手段を備えて、制御出力部は該
検出手段の出力に応じて電磁石への供給電力をフィード
バック制御するものであってもよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態の一例に
ついて説明すると、まず、リニア振動モータの構造の一
例を図２及び図３に示す。このリニア振動モータは、往
復式電気かみそり用のもので、図中１は固定子、２１，
２２は可動子、３はフレームである。固定子１は、磁性
材料の焼結体や磁性材料の鉄板を積層したＥ字形ヨーク
１０と、このヨーク１０の中央片に巻回されたコイル１
１とからなるもので、ヨーク１０の両端面からは夫々ピ
ン１２が突設されている。

【０００８】上記固定子１が固着されるフレーム３は、
一対の両側板３０，３０の各端部の下部間を夫々底板３
１，３１で連結した断面Ｕ字形に構成されたもので、上
記固定子１はそのピン１２が側板３０に形成された固定
溝３２にはめ付けられて溶接やかしめによってフレーム
３に固定される。２種の可動子２１，２２は、図３に示
すように、いずれも合成樹脂製の被駆動体２３，２３の
下面に非磁性金属板からなる補強プレート２５とバック
ヨーク２６とを介して永久磁石２０を固着したもので、
可動子２１の被駆動体２３は、平面形状が口字形に構成
され、補強プレート２５とバックヨーク２６と永久磁石
２０は被駆動体２３の両側片の各下面に設けられてお
り、また両側の補強プレート２５は一体に形成されてい
る。なお、補強プレート２５は被駆動体２３にインサー
ト成形（アウトサート成形）によって一体化されてい
る。図中２４は被駆動体２３に一体に設けられるととも
に往復式電気かみそりにおける内刃が連結される連結部
である。

【０００９】そして上記両可動子２１，２２は、その両
端が前記フレーム３に板ばね４，４を介して連結され
る。ここにおける板ばね４は、金属板４’からの打ち抜
きによって形成されるとともに、フレーム３への固定部
に支持板４０が、可動子２１，２２への固定部に連結板
４３が夫々取り付けられたもので、可動子２２に連結さ
れる中央の板ばね部４１と、可動子２１に連結される左
右一対の板ばね部４２，４２とが支持板４０の部分にお
いて一体につながっており、支持板４０をフレーム３の
両端に溶接等の手段で固定し、各連結板４３を可動子２
１，２２の補強プレート２５の端部に溶接等の手段で固
定した時、両可動子２１，２２はフレーム３から吊り下
げられた形態となるとともに、平面形状が口字形の可動
子２１内に可動子２２の連結部２４が位置する。また、
可動子２１内面のばね受け部２６，２６と可動子２２の
連結部２４のばね受け部２７，２７との間には、可動子
２１，２２の往復動方向において、圧縮コイルばねから
なる対のばね部材２８，２８が配設される。

【００１０】このように構成されたリニア振動モータに
おいて、可動子２１，２２に設けられた永久磁石２０
は、前記固定子１に所定のギャップを介して上下に対向
するとともに、可動子２１，２２の往復動方向に着磁さ
れており、図１に示すように、固定子１のコイル１１に
流す電流の方向に応じて、板ばね４を撓ませつつ左右に
移動するものであり、コイル１１に流す電流をパルス状
とするとともにその電流方向を切り換えつつ、適宜なタ
イミングでコイル１１に供給することにより、可動子２
１，２２に往復振動を行わせることができる。

【００１１】なお、ここでは可動子２１に設けた永久磁
石２０の磁極の並びと、可動子２２に設けた永久磁石２
０の磁極の並びとを逆としているために、両可動子２
１，２２は位相が１８０°異なる往復振動を行う。この
時、ばね部材２８，２８が圧縮伸長されることから、図
２に示したばね系は、板ばね４とばね部材２８とによっ
て構成（厳密には磁気吸引力によるばね定数成分が更に
加わる）されている。

【００１２】ところで、このようなばね系を有する振動
系を振動させるにあたっては、振動系が有する固有振動
数に同期させて振動させること、つまり共振状態とする
ことが安定した振動の実現の点や駆動エネルギーの低減
の点で好ましいことから、このような駆動を行うため
に、ここでは磁極の並びが可動子２１，２２の往復動方
向となったセンシング用磁石２９を可動子２１に取り付
けるとともに、フレーム３に設けた取付部３４に図１に
示すセンシング用巻線からなるセンサー３９を取り付け
て、可動子２１の振動に伴ってセンサー３９に誘起され
る電流（電圧）を基に、制御出力部５がコイル１１に流
す電流のフィードバック制御を行うようにしている。

【００１３】すなわち、センサー３９に誘起される電流
の電圧は、図４に示すように、可動子２１，２２の振幅
の大きさや位置、振動の速度、振動の方向等に応じて変
化する。つまり、可動子２がその往復動の振幅の一端に
達した時、磁石２９の動きが止まって磁束の変化がなく
なるためにセンサー３９の出力は零となり、振幅中央位
置に達した時、可動子２１，２２の速度が最大となると
ともにセンサー３９の出力電圧も最大となる。従って、
最大電圧を検出すれば可動子２１，２２の最大速度を検
出することができ、上記零点を移動方向反転時点（死点
到達時点）として検出することができ、センサー３９出
力の極性から可動子２の移動方向を検出することができ
る。

【００１４】ここで、検出した可動子２１，２２の速度
から、制御出力部５は例えば負荷の増大による振幅の減
少を可動子２１，２２の速度から検出した時には、駆動
電流量（図示例では通電時間Ｔ及び最大電流値）を増加
させることで、振幅を所要の値に保つ。なお、図示例で
は、駆動電流量の制御はＰＷＭ制御によっており、電流
量は検出した速度に対して予め記憶させたパルス幅Ｔの
パルスを出力するようにしている。速度と変位と加速度
とは相関していることから、速度に変えて変位や加速度
を検出するようにしてもよい。

【００１５】また検出した移動方向に応じた方向に電流
を流すことで、駆動電流がブレーキとなってしまうよう
な事態が生じるのを防いでいる。さらに、検出した移動
方向反転時ｔ1 から所定の時間ｔのタイミングで電流を
流すことによって、可動子２１，２２の駆動をばね系の
動きを有効利用して必要な電流量を抑えている。ここに
おける時間ｔは、検出された可動子２１，２２の速度や
加速度に応じて調整される値であってもよい。

【００１６】ところで、上記フィードバック制御を行う
にあたっては、移動方向の検出及び移動方向反転時点の
検出は必ずしも必要としない。与えた駆動電流によって
可動子２の移動方向が判明していることから、次の駆動
電流の方向を順次切り換えればよく、また固有周波数に
同期させるわけであるから、所要の周期で通電を開始す
ればよいからである。しかし、これらの検出に応じた上
記制御も行うならば、過負荷がかかったことによる一時
的な停止が生じたりしても、適切な方向に電流を流すこ
とができる上に、可動子２１，２２の質量やばね系のば
ね定数の個体差によるところの固有振動数のばらつきに
対しても、駆動電流が常に適切にコイル１１に加えられ
るものであり、従って振動系は確実に固有振動数に収束
するとともに一定振幅の振動を行うものとなる。

【００１７】ここにおいて、以上の制御は電源が正常な
場合であり、電源である電池Ｂの電圧が低下した時に
は、次のような制御を行うものとしてある。すなわち、
電池電圧検出部５５を設けるとともに、この電池電圧検
出部５５で検出した電圧が図５に示すように所定の電圧
Ｖｘ（制御出力部５の最小動作電圧をＶｓとする時、電
圧Ｖｘ＞Ｖｓ）まで低下したならば、制御出力部５は図
６に示すように、ＰＷＭ制御におけるパルス幅Ｔを前述
のような振幅を一定とするためのフィードバック制御か
ら、電池電圧の低下につれてパルス幅Ｔが小さくなるフ
ィードバック制御に移行して、電池電圧が上記最小動作
電圧Ｖｓとなってしまうことによる停止に向けて、徐々
に振幅を小さくしていくのである。パルス幅Ｔの変更に
代えて、図７に示すように、タイミングｔを徐々にずら
す（長くする）ことによって、振幅が徐々に小さくなる
ようにしてもよく、パルス幅Ｔの変更とタイミングｔの
変更とを併用してもよい。さらには図８に示すように、
電流制御回路５７において、パルス駆動電流のピーク値
Ｉｃｐを電池電圧の低下に合わせて低くすることで、振
幅を徐々に小さくしてもよい。図８中の５１は制御回路
５０とによって制御出力部５を構成している駆動回路で
ある。

【００１８】このほか、図２及び図３に示すように、可
動子２１に取り付けたスリット板６０と、フレーム３に
取り付けられて上記スリット板６０に設けられた複数の
スリットを検知するフォトセンサー３８とを設けて、所
要の振幅の時に複数個のスリットの通過を検出カウント
できるようにしておき、停止に向けての制御に際して
は、カウントできるスリット数が徐々に少なくなるよう
に振幅を低下させていくようにしてもよい。なお、フィ
ードバック制御のための可動子２１，２２の動き（位
置）の検知手段は上記センサー３９やフォトセンサー３
８などに限るものではない。もっとも可動子２１，２２
の振動の妨げとなることがない非接触式のものであるこ
とが望ましい上記の往復式電気かみそり用のものにおい
ては、負荷の変動が大きいために、センサー３９を設け
てフィードバック制御しており、電池電圧の低下時の振
幅を小さくしていく時にもフィードバック制御を行って
いたが、定負荷のものにおいては、センサー３９がなく
とも所定のタイミングｔで所定のパルス幅Ｔのパルス電
流をコイル１１に供給することで安定動作させることが
できる。このようなフィードバック制御を行っていない
図９に示すようなものにおいては、電池電圧の低下に伴
い、予め定めた割合でパルス幅Ｔを小さくしていった
り、タイミングｔをずらしていったりすることで、徐々
に停止させればよい。この場合、電池電圧による制御を
スタートする時、たとえば無負荷時のパルス（定常フィ
ードバック制御の時の最小パルス）やタイミングにして
からスタートすればよりスムーズな駆動制御が可能であ
る。

【００１９】フィードバック制御を行っている場合にお
いても、振幅を小さくしていくと、センサー３９から必
要とする情報を得られなくなってしまうが、センシング
可能な最小電圧をＶｓｓとする時、図１０にで示すよ
うに、所定の電圧Ｖｘまで電池電圧が低下すれば、その
後はフィードバック無しで上述のように徐々に振幅を小
さくしていくようにしたり、に示すように、電圧Ｖｓ
ｓまではフィードバック制御を行って、その後はパルス
電流の供給を停止してしまったり、に示すように、電
圧Ｖｓｓまではフィードバック制御、それ以降はフィー
ドバック無しの制御としたりすることが考えられるとと
もに、どのパターンを用いてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明においては制御出力
部の最小動作電圧よりも高い所定の電圧まで電池電圧が
低下したことに伴い、制御出力部は電磁石への電力供給
をモータ停止に向けて制御するものであり、徐々に振幅
を小さくしたり段階的に振幅をしたりといった停止に向
けての制御を行うことで、電源である電池電圧の低下時
に急停止が生じてしまうことを防ぐために、急停止に伴
う不都合を排除することができる。

【００２１】このモータ停止に向けての制御は、電磁石
に供給するパルス電流のパルス幅の制御で行うことがで
きるほか、パルス電流の出力タイミングや、パルス電流
のピーク値の制御で行うことができ、いずれの場合もモ
ータを徐々に停止させることができる。また、可動子の
変位、速度、加速度のうちの少なくとも一つを検出する
フィードバック制御用検出手段を備えて、制御出力部は
該検出手段の出力に応じて電磁石への供給電力をフィー
ドバック制御するものである時には、安定した動作を得
られるとともに、停止に向けて制御する際もこのフィー
ドバック制御を併用することで、徐々に停止させること
を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック図であ
る。

【図２】リニア振動モータの一例の分解斜視図である。

【図３】同上の可動子の分解斜視図である。

【図４】同上の通常動作時の動作説明図である。

【図５】同上の電池電圧の放電特性の一例の説明図であ
る。

【図６】同上の停止に向けた制御時の電池電圧とパルス
幅との特性図である。

【図７】同上の停止に向けた制御時の電池電圧とタイミ
ングとの特性図である。

【図８】他例におけるブロック回路図である。

【図９】別の例のブロック図である。

【図１０】フィードバック制御の適用パターンの説明図
である。

【符号の説明】

１固定子５制御出力部２１可動子２２可動子５５電池電圧検出部Ｂ電池

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本豊勝大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者伊吹康夫大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁石又は永久磁石からなる固定子と、
永久磁石又は電磁石を備えるとともにばね支持されてい
る可動子とで構成されたリニア振動モータの制御装置で
あって、電磁石にパルス状電力を供給することで可動子
に往復振動を行わせる制御出力部と、制御出力部及び電
磁石の電源としての電池の電圧を検出する電池電圧検出
部とを備えるとともに、上記制御出力部は、制御出力部
の最小動作電圧よりも高い所定の電圧まで電池電圧が低
下したことに伴い、電磁石への電力供給をモータ停止に
向けて制御するものであることを特徴とするリニア振動
モータの制御装置。
【請求項２】制御出力部は、電磁石に供給するパルス
電流のパルス幅をモータ停止に向けて制御するものであ
ることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータの
制御装置。
【請求項３】制御出力部は、電磁石に供給するパルス
電流の出力タイミングをモータ停止に向けて制御するも
のであることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モ
ータの制御装置。
【請求項４】制御出力部は、電磁石に供給するパルス
電流のピーク値をモータ停止に向けて制御するものであ
ることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータの
制御装置。
【請求項５】可動子の変位、速度、加速度のうちの少
なくとも一つを検出するフィードバック制御用検出手段
を備えており、制御出力部は該検出手段の出力に応じて
電磁石への供給電力をフィードバック制御するものであ
ることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータの
制御装置。