KR20030081409A - 기계 전기식 모터의 에너지 회복 - Google Patents

기계 전기식 모터의 에너지 회복 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 방법에 있어서, 기계 전기식 모터내의 모터 페이즈(10A, 10B)의 충전 및 방전은 전압원 및 모터 페이즈(10A, 10B)의 용량성 부하 사이의 소전압 차이로 수행된다. 이것은 한번에 하나씩 전압원(36)을 직렬로 연결함으로써 달성된다. 방전 동작으로부터의 에너지는 후속 충전 동작에 사용되도록 저장된다. 본 발명에 따른 장치에서, 전압원(36)은 용량성 또는 유도성 전압 스텝-업 또는 스텝-다운 회로, 예컨대 전하-펌핑에 의해 제공된다. 바람직하게도, 스위치(34)는 충전 및 방전을 제어한다. 바람직한 실시예에서, 한 쪽 모터 페이즈(10A)의 커패시턴스는 다른 쪽 모터 페이즈(10B)의 방전으로부터 생기는 전하를 저장하는데 사용된다.

Description

기계 전기식 모터의 에너지 회복{ENERGY RECOVERY IN ELECTROMECHANICAL MOTORS}
정밀한 위치 결정을 제어할 수 있는 소형 모터가 필요한 다수의 응용 예가 존재한다. 이러한 응용 예 중에서, 카메라, 전화 및 휴대용 컴퓨터와 같은 휴대용 장치는 저전력 소비, 저 중량 및 가격에 대한 추가적인 요구를 갖는다.
기계적 스텝의 반복을 사용하는 기계 전기식 모터, 예컨대 압전 모터는 이러한 응용 예에서 잠재적인 후보이다. 현재의 단점 중 하나는 구동 전자 장치의 에너지 손실로 인한 저효율이다. 이전의 솔루션은 적어도 이론적으로 일정한 에너지 절약 가능성을 제공하는 압전 구성요소에 기계 공진을 포함했다. 정밀한 위치 결정 및 특히 선형 모터에 대해, 공진 모터는 이상적이지 못하고 예컨대 관성 또는 준-정적 구동 메카니즘이 바람직하다. 전력 손실을 감소시키도록 전기 공진을 사용하는 것이 가능하지만, 이것은 파형의 형상을 최적화시키고 스텝의프랙션(fractions)에 배치시키는 가능성을 감소시킨다. 준-정적 기계 스테핑을 제어할 수 있는 모터는 지금까지 어떠한 에너지 절약 용량도 갖지 않는 파형 발생기로 구동된다.
압전 모터와 같은 기계 전기식 모터는 인가된 전압에 따라 형상을 변화시키는 부분을 포함하는 다수의 구동 요소를 갖는다. 전기적인 관점으로부터, 구동 요소 부분을 포함하는 모터 페이즈는 용량성이고, 이러한 커패시터를 구동시키는 일반적인 솔루션은 증폭 회로를 사용하는 것이다. 기본적으로, 아날로그 제어 신호는 적절한 충전/방전 전압을 모터 페이즈에 제공하는 증폭기에 대한 입력 신호로 사용된다. 모터 페이즈를 충전할 때, 모든 전류는 증폭기의 에너지원으로부터 발생된다. 0에서 에너지원의 전압까지 모터 페이즈를 충전하는 동안, 증폭기 및 커넥터내의 에너지 손실이 적어도 1/2CU2인 것으로 확실히 지시되며, C는 모터 페이즈의 커패시턴스이고 U는 에너지원 전압이다. 모터 페이즈를 접지로 완전히 방전시킬 때, 1/2CU2의 다른 손실이 경험된다. 이것은 충전-방전 사이클 각각에서 적어도 1/2CU2의 전체 에너지 양이 손실된다는 것을 의미한다. 기계 전기식 모터의 동작 주파수가 일반적으로 kHz 범위에 있기 때문에, 전체 에너지 소비가 커진다. 대부분의 손실은 장치의 전자 부품에서 열로 변환되므로, 구동 전자 장치는 비교적 큰 볼륨을 일반적으로 필요로 한다. 물론, 이것은 소형 장치에 불리하다. 게다가, 배터리 구동 장치에서, 큰 손실로 인해 동작 시간이 감소된다.
손실량을 줄이는 하나의 방법은 모터 페이즈의 동작 전압 및/또는 커패시턴스를 감소시키는 것이다. 그러나, 이것은 불리한 방법으로 모터 페이즈의 성능에 분명히 영향을 준다.
용량성 로드(load)를 갖는 모터 또는 다른 액추에이터에 대해 구동 회로의 에너지 손실을 감소시키는 수 개의 솔루션이 제공된다(참조문헌 [1] 및 [2] 참조). 에너지 전달 동안 유도성 구성요소가 에너지를 저장하는데 사용되는 것은 이러한 솔루션에 공통적이다. 유도성 구성요소에 기초된 에너지 절약이 갖는 단점은 무시할 수 없는 볼륨의 저손실 인덕터, 및 충전과 방전 동안 개선된 제어 알고리즘을 필요로 한다는 것이다. 모터 및 구동 전자 장치의 전체 볼륨이 최소로 되는 것이 필요한 응용 예에서, 어떠한 외부 구성요소를 갖지 않거나 또는 극히 작은 외부 구성요소를 갖는 솔루션이 소망된다. 게다가, 복잡한 제어 알고리즘은 가격 및 물리적 크기 둘 다를 증가시키는 제어 전자 장치를 특히 필요로 한다.
참조문헌 [3]에는 압전 모터를 구동시키는 인덕터의 유용성이 제공되어 있다. 방전 동작 동안, 스위치는 인덕터에서 전류를 형성하기 위해 시간 주기 동안 차단된다. 그 다음, 스위치를 개방함으로써, 상기 전류가 전원 장치로 향하게 되며, 이것에 의해 유도된 전압을 인덕터에서 사용한다. 불행하게도, 스위치 제어 타이밍은 전적으로 간단한 것이 아니고 효율적인 인덕터가 오히려 부피가 크다. 실제로, 이러한 인덕터-기반 디자인은 소형 압전 모터의 사용에 아직 채택되지 않고 있다.
참조문헌 [4]에는 큰 용량성 로드를 구동시키는 증폭기가 개시되어 있다. 자기변형 또는 압전 재료로 된 액추에이터를 구동시키기 위해, 다수의 독립 전원을구비한 구동 회로가 사용된다. 용량성 액추에이터의 에너지가 더 작은 전압 스텝에 제공되기 때문에, 동일하게 구분된 전압 레벨 n이 사용되는 경우, 에너지 손실은 충전/방전 동안 1/n의 인자에 의해 감소된다. 2개의 제안된 솔루션이 제공된다. 하나의 솔루션은 서로의 상부에 접속되어 공급되는 개별적인 소전력에 기초된다. 다른 솔루션은 하나의 공통 전원을 갖는 것이고 직렬 연결 커패시터에 의해 더 작은 전압 스텝을 제공하는 것이다. 전자의 실시예에서, 많은 전압 공급은 큰 볼륨 및 고비용을 수반하며, 이것은 특히 소형 시스템에 수용될 수 없다. 후자의 케이스에서, 고전압을 갖는 전원이 요구된다. 따라서, 이것은 사용되는 많은 구성요소가 소형 시스템에서 불리해질 수 있는 크기로 되어야 한다는 것을 의미한다. 게다가, 액추에이터에 의해 수행되는 어떤 손실 또는 레이버(labour)는 커패시터를 충전함으로써 보상되어야 한다. 따라서, 이러한 에너지는 각각의 스텝에 의해 제공되는 것이 아니라, 주 전압에 의해 오히려 직접 제공된다.
종래의 소형 기계 전기식 모터의 일반적인 문제점은 값싼 장비를 사용하여 에너지 절약 전압 공급 회로를 얻는 것이었다.
본 발명은 일반적으로 용량성 모터/액추에이터 페이즈(phases)를 갖는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터의 구동 및 제어에 관한 것이고, 일반적으로 이러한 모터 또는 액추에이터의 전력 소비를 감소시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 트랜지스터-기반 종래 기술에 따른 모터 페이즈에 대한 전형적인 구동 유닛의 회로도이며;
도 2는 3개의 직렬 연결 전원 장치를 갖는 구동 유닛의 회로도이며;
도 3은 하나의 전원 장치로부터 공급된 4개의 전압원을 갖는 구동 유닛의 회로도이며;
도 4a는 본 발명에 따른 5개의 이산 전압 스텝을 갖는 다이오드-기반 충전 펌핑 구동 유닛에 대한 실시예의 회로도이며;
도 4b는 본 발명에 따른 2개의 모터 페이즈를 구동시키기 위해 5개의 전압원을 갖는 다이오드-기반 충전 펌핑 구동 유닛에 대한 실시예의 회로도이며;
도 5는 도 4의 실시예에 사용된 전압 펄스를 나타내는 다이어그램이며;
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명에 따른 6개의 전압원을 갖는 커패시터-기반 전압 스텝-업 구동 유닛의 실시예를 도시하며;
도 7은 본 발명에 유용한 단방향 바이폴러 트랜지스터 스위치를 나타내는 회로도이며;
도 8은 본 발명에 유용한 양방향 바이폴러 트랜지스터 스위치를 나타내는 회로도이며;
도 9는 도 7 및 도 8에 따른 스위치로 수행되고 도 4b에 도시된 것과 유사한 실시예를 나타내는 회로도이며;
도 10은 스테퍼 모터 드라이버와 함께 여기서 사용되고 고유 전류 제한을 갖는 스위치를 나타내는 회로도이며;
도 11은 모터 페이즈의 직렬 연결을 나타내는 회로도이고;
도 12는 본 발명에 따른 방법의 기본 스텝을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 일반적인 목적은 용량성 모터 페이즈를 갖는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터의 구동 전자 장치에서 에너지 손실을 감소시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 구동 전자 장치의 볼륨을 감소시키는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 기계 전기식 모터의 구동 전자 장치에 덜 비싼 제어 수단을 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 전원 장치의 전압을 초과하는동작 전압을 모터 페이즈에 제공하는 것이다.
상술한 목적들은 첨부된 특허 청구의 범위에 따른 방법 및 장치에 의해 달성된다. 일반적으로 말하면, 기계 전기식 모터내의 모터 페이즈의 충전 및 방전은 전압원 및 용량성 로드 사이의 작은 전압 차이로 수행된다. 방전 동작으로부터의 에너지는 후속 충전 동작에 사용되도록 저장된다. 전압원은 저-전압 에너지원, 바람직하게는 용량성 전압 스텝-업/스텝-다운 회로, 예컨대 충전-펌핑에 기초된 다이오드로 제공되는 전압을 스테핑하거나 또는 상승시키기 위해 제공되는 한편, 스위치는 충전 및 방전의 경우를 제어한다.
본 발명이 갖는 하나의 장점은 에너지 손실이 트랜지스터-기반 종래 장치에 대해 적은 양의 손실로 감소된다는 것이다. 다른 장점은 구동 전자 장치의 볼륨이 현재 매우 소형이라는 것이다. 또 다른 장점은 모터가 저전압 전원 장치에 의해 구동될 수 있다는 것이다.
다른 목적 및 장점을 함께 갖는 본 발명은 첨부 도면과 함께 다음의 설명을 참조함으로써 가장 좋게 이해될 수 있다.
본 발명에서, "모터 페이즈"는 동일한 전압 신호에 의해 함께 구동되는 하나 이상의 기계 전기식 구동 요소 부분으로 언급된다. 용량성 모터 페이즈는 2개의 단자를 가지며, 이 중 한 쪽 단자는 달리 정해지지 않는 경우 접지에 연결되고 다른 쪽 단자는 전압 조정에 종속된다. 때때로, 용어 "모터 페이즈"는 조정 단자로만 언급된다. 용어 "모터 페이즈"는 순전한 "모터"에 해당되지 않는 액추에이터 장치에 동등하게 사용된다.
본 발명은 기계 전기식 모터에 의해 예시되지만, 용량성 "모터 페이즈"로 동작되는 임의의 액추에이터 시스템에 적용될 수 있다.
도 1은 트랜지스터-기반 종래 기술에 따른 모터 페이즈(10)를 구동시키는데 사용되는 전형적인 구동 유닛(12)을 도시한다. 구동 유닛(12)은 저전압 전원 장치(U논리)로 구동되는 집적 회로(22)를 포함한다. 집적 회로(22)는 디지털 신호를 데이터 버스(21)를 통해 디지털-아날로그 컨버터에 제공한다. 그 후, 아날로그 전압은 디지털-아날로그 컨버터(20)에서 증폭 회로(16)까지 전송되어, 출력 단자(14)의 전압을 모터 페이즈(10)로 조정한다.
모터 페이즈를 충전할 때, 전하는 증폭 회로(16)에서 모터 페이즈(10)까지 흐른다. 에너지 손실은 이러한 충전 동안 나타난다. 이 전하는 기본적으로 전압(U)의 전원(18)으로부터 회복되기 때문에, 전체 구동 유닛내의 손실은 모터 페이즈의 전압 및 전원 전압(U) 사이의 차이에 의존한다. 통상의 증폭기는 증폭기를 통한 전압 강하가 요구된 출력 전압으로 나타나는 그러한 방법으로 저항을 조정하도록 고려될 수 있다. 그 다음, 증폭기내의 전력 손실은 간단히 전압 강하 곱하기 전류이다. 이것은 종래 기술에 따른 임의의 트랜지스터-기반 전압 레귤레이터를 사용하고있다. 이러한 공개에서, 상기 에너지 손실은 충전 트랜스퍼 동안 저항 전압 강하로부터의 에너지 손실로 불려진다.
모터 페이즈를 방전할 때, 모터 페이즈(10)의 전하는 접지로 전도된다. 모터 페이즈(10)가 U*의 전압으로 충전되는 경우, 모터 페이즈(1)에 저장된 에너지는 1/2CU*2와 같게 된다. 에너지 회복 특징이 없는 경우, 이러한 에너지는 모터 페이즈가 방전되는 동안 손실된다.
충전 및 방전에 따른 전기 손실이 감소될 수 있다. 이러한 에너지 절약의 중요한 구성요소는 모터 페이즈가 방전될 때 이의 에너지 중 적어도 일부가 후속 또는 동시 충전 동작 동안 전하를 공급하는데 사용될 수 있는 그러한 방법으로 전하가 전하 싱크로 가게 되어야 한다는 것이다. 상술한 바와 같이, 에너지 회복은 인덕터-기반 전하-펌핑을 사용하여 또는 작은 전압 차이로 충전 및 방전을 사용하여 행해질 수 있다. 후자의 선택은 이하에 설명되는 바와 같이 유리한 특징을 갖는다. 전하 싱크가 모터 페이즈 전압보다 단지 약간 더 작은 전압을 갖게 함으로써, 저항 전압 강하로부터의 에너지 손실이 상당히 감소된다. 전하 싱크 전압을 점차 감소시킴으로써, 모터 페이즈는 전체가 방전될 수 있다. 동일한 방법으로, 모터 페이즈의 재충전 동안, 모터 페이즈 및 전압원 사이의 전압 차는 모든 단계에서 낮게 유지되어야 한다.
전압원 및 모터 페이즈의 용량성 로드 사이의 작은 차이를 얻는 하나의 방법은 참조문헌 [4]에서와 같이 모터 페이즈를 사이클링할 때 본래 독립적인 직렬 전압원을 사용하는 것이다. 상술한 바와 같이, 트랜지스터-조정 전압은 유용하지 않지만, 기계 전기식 모터 드라이버에 대한 요구를 이행하는 직렬 전압을 달성하기 위해 일부 다른 솔루션이 존재한다.
동일하게 구분된 다수의 전압원 n을 포함하는 전하 싱크가 방전 동안 사용되고 모터 페이즈가 이러한 전압 사이의 턴(turns)에 의해 스위치되는 경우, 에너지 손실은 1/n 곱하기 1/2CU*2이다. 레벨의 수가 크면 클수록, 에너지 손실이 더 작아진다.
유사하게도, 충전 동작 동안, 모터 페이즈는 모터 페이즈보다 단지 약간 더 큰 전압을 갖는 전압으로부터 충전되는 것이 바람직하다. 충전 동안의 에너지 손실은 상술한 바와 같이 동일한 방법으로 동일하게 구분된 전압 레벨이 사용되는 경우 1/n의 인자에 의해 감소된다.
이상적인 경우에, 상기 감소는 증가되는 전압 레벨의 수에 따라 점점 더 커지게 된다. 그러나, 실제로, 전압 레벨들 사이의 스위칭은 일정한 에너지 손실과 관련되어 있고, 이것은 유용한 전압 스텝의 수를 제한하게 된다.
간단한 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 이러한 회로에서, 구동 유닛(30)은 같은 차동 전압(U)을 제공하는 3개의 개별적인 전원 장치(32A, 32B 및 32C)를 포함한다. 이 전원 장치들은 직렬로 연결되고, 제 1 전원 장치(32A)의 부 단자는 접지에 연결된다. 스위치(34)에는 4개의 선택가능한 전압원 단자(36A, 36B, 36C 및 36D)가 제공된다. 구동 유닛(30)의 출력 단자(38)는 스위치(34)에 의해 전압원 단자(36A-D) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 모터 페이즈(10)는 구동 유닛 출력 단자(38) 및 접지 사이에 연결된다.
참조문헌 [4]의 회로와 유사한 다른 회로가 도 3에 도시되어 있다. 여기서, 저항기 및 제너 다이오드는 전압 분배를 제공하는데 사용되고, 커패시터는 각 전압에 전하 저장을 제공하는데 사용된다. 모터 페이즈는 여기서 도면의 복잡성을 감소시키기 위해 생략될 수 있다. 구동 유닛(30)은 출력 전압(U)을 갖는 하나의 단일 전원 장치(40)를 포함한다. 이러한 전압은 모터 페이즈에 의해 요구되는 전체 전압을 제공하도록 충분히 커야 한다. 4개의 저항기(R3-R6)는 전원 장치(40)를 통해 직렬로 연결된다. 커패시터(C1-C4) 및 제너 다이오드(Z1-Z4)는 저항기(R3-R6) 각각과 병렬 연결된다. 통상적으로, Z1이 생략될 수 있다. 스위치(34)는 이러한 회로에서 5개의 선택가능한 전압원 단자(36)를 구비하고, 전원 장치의 전극 및 각 저항기(R3-R6)에 연결된다. 저항기(R3-R6)가 동일한 값을 갖는 경우, 정격 단자 전압(U0, U4, U5, U6, U7)은 각각 0, 1/4U, 1/2U, 3/4U 및 U와 같아진다.
정격 전압에서, 제너 다이오드는 전도되지 않는 것이 중요하다. 방전 동작 동안, 중간 전압은 에너지를 저장하기 위해 다소 증가되어야 한다. 따라서, 저항기의 값은 사이클 시간 스케일에 관해 전압을 조정하는 것이 중요하지 않도록 충분히 커야 하거나, 또는 제너 다이오드가 비활성화되어야 한다. 그러나, 중간 전압에서 모터의 상당한 에너지 손실이 있는 경우(또는 워크가 모터에 의해 전달되는 경우), 저항기를 통해, 및 전압이 충분히 강하되는 경우 제너 다이오드를 통해 중간 전압의 상당한 지원이 필요해진다.
이러한 상황에서, 우수한 트랜지스터-기반 종래 기술일지라도, 여전히 본 발명에 따라 다른 개선이 이루어질 수 있다. 본 발명에 있어서, 중간 전압은 일차 저전압의 전압 스테핑에 의해 달성된다. 저전압원의 저전압으로 시작함으로써 및 다른 중간 전압을 제공하도록 이러한 전압을 연속적으로 상승시킴으로써, 다수의 장점이 달성된다. 주요 장점은 저전압 전원 장치만이 요구된다는 것이며, 이것은 상기 장치에 대해 볼륨 및 비용을 감소시킨다. 또한, 임의의 중간 스텝에서 나타나는 에너지 손실은 고전압 전하를 사용함으로써 더 많은 에너지를 손실시키는 것없이 보상될 수 있다. 종래에, 스텝-업 기술은 단일 고전압을 달성하는데 일반적으로 사용되었다. 그러나, 본 발명에서, 전압원을 공급하기 위해 부분 스텝이 또한 사용되기 때문에, 즉 스텝-업 기술의 사용으로 인해 현저한 상승 효과를 갖기 때문에, 스텝-업 기술은 보다 더 효율적인 방법으로 사용된다. 유도성 또는 용량성 전하 트랜스퍼 메카니즘, 예컨대 다이오드 기반 전하-펌핑을 사용하여 이용가능한 수 개의 스텝-업/스텝-다운 기술이 존재한다.
도 4a에는 본 발명에 따른 구동 유닛(30)이 도시되어 있으며, 여기서 전압원 단자는 다이오드-커패시터-기반 전하 펌핑에 의해 지원된다. 9개의 다이오드(D1-D9)는 직렬로 연결되고, 동일한 방향을 향한다. 제 1 다이오드(D1)의 애노드는 전압(U)의 전원 장치(42)에 연결되고, 다이오드(D1-D9)는 전원 장치로부터 떨어져 향하게 된다. 모든 다이오드(D1-D9) 사이에 및 직렬 다이오드의 상부에, 커패시터(C10-C18)의 일 측이 연결된다. 각 커패시터의 타 측은 저전압 신호원에연결된다. 모든 제 2 커패시터(C10, C12, C14, C16 및 C18)는 전압 신호(Ua)를 제공하는 제 1 저전압 신호원(44)에 연결되고, 나머지 커패시터(C11, C13, C15, C17)는 전압 신호(Ub)를 제공하는 제 2 저전압 신호원(46)에 연결된다. 접지 단자 외에, 5개의 전압원 단자(36)는 개별적인 다이오드(D10-D14)를 통해 커패시터(C10, C12, C14, C16 및 C18)의 일 측들 중 각각의 측에 연결된다. 다이오드(D10-D14)는 전류가 전압원 단자(36)로 흐르도록 향하게 된다. 전압원 단자(36)는 바람직하게도 같은 값의 저항기(R8-R11)에 의해 상호 직결 연결되고, 그 값에 반인 저항기(R7)는 접지에 인접한 전압원 단자 및 정 전원 장치(42)의 정 단자 사이에 연결된다. 커패시터(C5-C9)는 각각의 전압원 단자 및 접지 사이에 연결된다.
도 5에는 전압 신호원(42 및 44)로부터의 전형적인 전압 신호가 도시되어 있다. 제 1 전압 신호원(42)은 이러한 실시예에서 구형파 전압 신호를 제공하고, U의 진폭을 갖는다. 제 2 전압 신호원(44)은 유사한 신호를 제공하지만, 반전되어 있다. 제 1 전압 신호원(42)이 높아질 때, 제 2 전압 신호원(44)이 낮아지고, 그 역도 마찬가지다.
도 5의 전압 신호를 도 4a의 회로에 인가함으로써, 당업자는 전하-펌핑 기능이 달성되는 것을 실현시킨다. 제 1 전압 신호(Ua)가 높아지고 제 2 전압 신호(Ub)가 낮아질 때, 전류는 제 1 전압 신호원(42)에서 제 2 전압 신호원(44)까지 흐른다. 다이오드(D2, D4, D6, D8 및 D10-D14)는 전류를 전도시켜서, 커패시터(C5-C9)내에 전하를 형성시킨다. 그 대신에, 제 2 전압 신호(Ub)가 높게 스위칭되고 제 1전압 신호(Ua)가 낮게 스위칭될 때, 전류는 제 2 전압 신호원(44)에서 제 1 전압 신호원(42)까지 흐른다. 현재, 다이오드(D2, D4, D6, 및 D8)는 제한되고 그 대신에 다이오드(D1, D3, D5, D7 및 D9)는 전류를 전도시킨다.
정상 상태에서, 더 많은 전하가 펌핑될 수 없을 때, 제 1 전하-펌핑 커패시터(C10)의 일측에서의 포텐셜은 U에서 2U까지 변화되며, C10의 타측에 관한 구동 신호(Ua)가 낮은지 또는 높은지에 의존한다. 그러므로, 전압원 단자(U8)에서의 포텐셜은 2U이다. 제 2 전하-펌핑 커패시터(C11)의 구동 신호(Ub)가 낮아질 때, 이러한 커패시터의 일측에서의 포텐셜은 가장 낮은 포인트에 있게 된다. 이러한 순간에, C10에서의 포텐셜은 2U가 되어, 이것은 C11의 가장 낮은 포텐셜이 되며, 이것에 의해 구동 신호(Ub)가 높아질 때 3U가 되도록 C11의 높은 포텐셜을 규정한다. 회로를 통해 이러한 추론을 확장하는 경우, 이것은 전압원 단자에서의 포텐셜이 U0=0, U8=2U, U9=4U, U10=6U, U11=8U 및 U12=10U이 되는 것으로 추론될 수 있다. 다이오드에서의 전압 강하로 인해, 실제 포텐셜이 다소 더 낮아진다. 여전히, 저전압 강하 다이오드를 사용하는 경우, 이러한 전하 펌프의 효율은 3.6 V만큼 낮게 공급될 때 심지어 만족스러워진다.
모터 페이즈를 사이클링할 때, 가장 높은 전압원 단자는 방전 동안 리펀드(refund)를 얻지 못하며, 이것은 대부분의 에너지 소비가 다음으로 가장 높은 전압 레벨에서 가장 높은 전압 레벨까지 충전 동작과 관련되는 이유이다.
도 4a의 스케치에서, 전압원 단자는 모든 제 2 전하-펌핑 커패시터로부터 시작된다. 본래, 모든 전하-펌핑 커패시티에 대해 전압원 단자를 삽입하지 않는 중요한 이유가 존재하지 않는다. 이것은 소망하는 레벨의 수 및 전원 장치 전압에 의해 제공되는 전압 스페이싱(spacing)에 대한 문제이다.
스위치(34)의 동작은 이전의 설명과 유사하다.
다른 유사한 솔루션은 도 4b에 도시되어 있다. 구동 유닛(30)은 몇 개를 제외하고 도 4a의 것과 유사하다. 각 전압원 단자(36)의 용량성 버퍼링은 상부 전압원 단자(U12)를 제외하고 제거된다. 따라서, 나머지 전압원 단자(36)는 용량적으로 비-버퍼링되고 적어도 직접적이지 않은 것으로 고려될 수 있다. 또한, 저항기(R7-R11)(도 4a)가 제거된다. 그 대신에, 다이오드(D15)는 전압원 단자(U8) 및 포인트 사이에 및 다이오드(D2) 및 다이오드(D3) 사이에 연결된다. 다이오드(D16-D18)는 유사한 방법으로 전압원 단자(U9-U11)에 연결된다. 가장 높은 전압(U12)을 갖는 전압원 단자는 커패시터(C9)와 여전히 버퍼링된다. 이러한 전압원 단자는 제너 다이오드(Z5)를 통해 전압 공급 장치(U)에 또한 연결되고, 가장 높은 레벨의 최대 전압을 규정한다. 이러한 실시예는 전하가 개별적인 전압원 단자로부터 또한 펌핑될 수 있다는 장점을 갖는다. 방전 동안 모터 페이즈로부터의 전하가 적당히 다루어질 수 있기 때문에, 각 전압원 단자에 직접 연결된 커패시터가 불필요하다. 또한, 전압을 안정화시키는 직렬 연결 저항기(도 4a)가 생략될 수 있다. 이것은 회로의 볼륨을 감소시키는 한편, 에너지 절약 성능은 어떤 환경에서도 적당해질 수 있다.
기계 전기식 모터는 일반적으로 하나 이상의 모터 페이즈를 갖는다. 이러한 페이즈는 상호 불일치하여 종종 구동된다. 이것은 한 쪽 모터 페이즈의 충전 동작이 다른 쪽 모터 페이즈의 방전 동작과 매우 잘 일치한다는 것을 의미한다. 도 4b로부터 시작하여, 트랜지스터-기반 종래 기술 성능과 비교되는 에너지 효율이 수행된다. 2개의 모터 페이즈(10A 및 10B)이 고려되며, 여기서 10A는 접지 레벨로부터 완전히 재충전될 수 있고 10B는 가장 높은 레벨로부터 완전히 방전될 수 있다. 스위치(34)는 이러한 실시예에서 이중 스위치, 즉 2개의 독립적인 출력 단자를 갖는 단자이다. 이러한 출력 단자 각각은 한 쪽 모터 페이즈에 연결된다.
제 1 스텝에서, 모터 페이즈(10A)는 전압원 단자(U11)에 연결되는 반면, 모터 페이즈(10B)는 전압원 단자(U8)에 연결된다. 10A는 이것에 의해 하나의 레벨로 방전되고, 에너지는 모든 에너지를 접지로 덤핑하는 것보다 더 효율적인 상부 레벨로 다시 펌핑된다. 모터 페이즈(10B)는 저전압 전원 장치로부터의 전하-펌핑을 사용하여 제 1 레벨로 충전되며, 이것은 종래 기술에 따른 상부 레벨로부터의 전하를 취하는 것보다 훨씬 더 좋다. U8의 전압이 트랜지스터-조정 전압인 경우, 고유 저항 강하는 U8 및 트랜지스터 공급 전압(U12) 사이의 차이이며, 이것은 약 4배의 U8 전압이다.
제 2 스텝에서, 모터 페이즈(10A)는 전압원 단자(U10)에 연결되는 반면, 모터 페이즈(10B)는 전압원 단자(U9)에 연결된다. 에너지 고찰은 제 1 스텝과 유사하다. 제 3 스텝에서, 모터 페이즈(10A)는 전압원 단자(U9)에 연결되는 반면, 모터 페이즈(10B)는 전압원 단자(U10)에 연결된다. 이러한 상황에서, 더 많은 에너지를상부 레벨로 펌핑하는 것이 사용되지 않는다. 왜냐하면 이것은 제어 다이오드를 통해서만 소비되기 때문이다. 다행히, 전하는 모터 페이즈(10A)가 전압원의 부분, 즉 전하 도너이고 모터 페이즈(10B)가 전압 싱크의 부분, 즉 전하 어셉터이도록 모터 페이즈(10A)에서 모터 페이즈(10B)까지 현재 펌핑되고 있다. 전하 도너 및 어셉터 사이의 전압 차가 작고, 전하 트랜스퍼 동안 관련 저항 강하는 트랜지스터-기반 종래 기술을 사용하여 페이즈의 대응하는 개별적인 전압 조정에 대한 것보다 훨씬 더 낮아진다.
제 4 스텝에서, 모터 페이즈(10A)는 전압원 단자(U8)에 연결되는 반면, 모터 페이즈(10B)는 전압원 단자(U11)에 연결된다. 에너지 고찰은 제 3 스텝과 유사하다. 최종 스텝에서, 모터 페이즈(10A)는 접지되는 반면, 모터 페이즈(10B)는 상부 레벨에 연결된다. U11에서 상부 레벨까지 모터 페이즈(10B)를 충전할 때, 제 1 및 제 2 스텝에 저장된 에너지는 이러한 단계에서 상부 레벨로의 다른 전하-펌핑에 대한 요구를 제거한다. 이것은 도 4a의 실시예와 완전히 다르며, 여기서 이러한 최종 스텝은 전하-펌핑에만 관련된 단계이고, 전원 장치로부터 전하를 모든 통로(5개의 레벨을 통해)로 펌핑함으로써 재저장되도록 상부 레벨을 필요로 한다. 각 스텝에서 전하가 통과되는 레벨의 전체 수를 카운트하는 경우, 도 4b의 실시예는 상술한 충전/방전 동작 동안 도 4a의 실시예보다 약 2배의 에너지를 소비하는 것으로 기대된다. 실제 소비는 지금 설명된 것보다 다소 더 낮으며, 이것은 도 4b의 전압원 단자가 덜 버퍼링된다는 사실로 인한 것이므로, 이의 전압을 로드로 조정하고, 단자 및 로드 사이의 저항 전압 강하를 최소로 한다.
그 대신에, 단자 및 로드의 전압은 이 때 전하-펌핑 동안 함께 점차적으로 변화된다.
요약하면, 도 4b의 실시예의 성능은 전압원의 부분으로서 모터 페이즈에 의존하고, 도 4b의 실시예의 소형 설계는 도 4a의 실시예가 다소 더 적은 에너지를 필요로 할지라도 이 때 중요해질 수 있다. 게다가, 이러한 솔루션은 이하에 더 설명되는 바와 같이 바이폴러 스위치의 소형 완성에 상당히 적당하다.
다른 전압 스테핑 기술은 도 6a-6c의 실시예에 의해 예시된다. 도 6a에는 제 1 모드의 동작에 대한 연결들이 도시되어 있다. 5개의 커패시터(C19-C23)는 전원 장치(48)에 연결된다. 단일 커패시터(C19-C23) 각각의 전압은 이 때 U와 또한 같다. 도 6b에는 제 2 모드의 동작에 대한 연결들이 도시되어 있다. 여기서, 5개의 커패시터(C19-C23)는 그 대신에 전원 장치의 상부에서 직렬 연결된다. 전압원 단자(36)는 이상적인 경우에 U0=0, U13=U, U14=2U, U15=3U, U16=4U, U17=5U 및 U18=6U의 전압을 제공하는 각 커패시터에 연결된다.
도 6a 및 6b에 도시된 회로의 변형은 다른 방법으로 실현하는 것이 가능하다. 스위치-기반 실시예는 도 6c에 도시되어 있다. 각 커패시터의 정 단자는 각 다이오드(D23-D27)를 통해 전원 장치에 연결된다. 커패시터의 부 전압 단자는 각 스위치(S1-S4)에 의해 접지로 스위칭될 수 있는 반면, 다른 4개의 스위치(S6-S9)는 각 커패시터의 저전압 단부 및 이웃하는 것들 중 하나의 고전압 단부 사이에 제공된다. 이러한 방법으로, 도 6a 및 6b의 도면 사이에서 용이한 스위칭이 달성된다.스위치(S6-S9 및 S11)를 개방함으로써 및 스위치(S0-S4)를 차단함으로써, 도 6c의 도면은 도 6a의 도면과 같아진다. 스위치(S0-S4)를 개방함으로써 및 스위치(S6-S9 및 S11)를 차단함으로써, 도 6c의 도면은 도 6b의 도면과 전기적으로 같아진다. 전하를 다시 전원 장치로 트랜스퍼할 필요가 있는 경우, 다이오드(D23-D27)는 스위치에 의해 대체되어야 한다.
상술한 실시예에는 각 모터 페이즈를 소망하는 전압 단자로 향하게 하는 스위치가 존재한다. 이러한 스위치는 일반적으로 FET 또는 CMOS 스위치이다. 그러나, 바이폴러 트랜지스터 스위치가 또한 사용될 수 있다.
도 7에는 단방향 스위치의 원리가 도시되어 있다. pnp 바이폴러 트랜지스터(T1)는 이의 이미터를 통해 전압 단자(UX)에 연결된다. 트랜지스터(T1)의 컬렉터는 다이오드(30)를 통해 모터 페이즈(10)에 연결된다. 트랜지스터(T1)의 베이스는 npn 바이폴러 트랜지스터(T2)의 컬렉터에 연결된다. 트랜지스터(T2)의 베이스는 논리 제어 유닛(60)에 연결되고, 이미터는 저항기(R20)을 통해 접지된다. 논리 제어 유닛(60)으로부터의 신호가 작을 때, 트랜지스터(T2)를 통한 전류 흐름이 방지되어, 어떠한 전류도 전압 단자(UX)에서 모터 페이즈(10)까지 흐를 수 없다. 논리 제어 뉴닛(60)으로부터의 신호가 높을 때, 트랜지스터(T2)가 전도되고 트랜지스터(T1)도 전도된다. 따라서, 전류는 모터 페이즈(10)로 흐른다. 다이오드(D30)는 모터 페이즈(10)의 전압이 전압 단자(UX)에서의 전압보다 더 높을 때 트랜지스터(T1)의 반대 극성을 보호하는데 사용된다. 명백히, D30은 UX가 시스템에서 가장 높은 전압인 경우 필요하지 않다.
도 8에서, 단방향 스위치가 양방향 스위치를 얻도록 결합된다. 2개의 pnp 트랜지스터(T1A 및 T1B) 및 개별적인 컬렉터 다이오드(D31, D32)는 양 방향으로 전도될 수 있도록 배열된다. 트랜지스터(T1A 및 T1B)의 베이스를 단독으로 구동시키는 것 대신에, 이 베이스는 다이오드(D33, D34)를 통해 동일한 npn 트랜지스터(T2)의 컬렉터에 연결된다. 게다가, 이러한 다이오드(D33, D34)는 반대 극성을 보호하기 위한 것이다. 이해될 수 있는 바와 같이, 바이폴러 스위치는 저전압 논리 제어 유닛(60)으로부터 용이하게 제어된다.
이러한 형태의 양방향 바이폴러 스위치는 저렴하고 예컨대 도 4a 및 4b에 도시된 실시예를 제어하는데 상당히 적당하다. 도 9에서, 4개의 스위치 소자(S24-S27)는 도 4b의 회로에서 수행된다. 도 4b의 다이오드(D10-D13) 및 다이오드(D15-D18)는 스위치 회로에 통합되고 다이오드(D31 및 D32) 각각에 대응한다. 게다가, 도 7에 따른 단방향 스위치(S28)는 가장 높은 전압을 위해 또한 통합되고, 단일 트랜지스터(T9) 및 저항기(R30)는 접지 스위치에 사용된다. 스위치의 모든 출력은 상호 연결되어, 제어되도록 모터 페이즈에 연결된다.
더구나, 모터 요소의 전압을 더 부드럽게 변화시키기 위해, 전류 제한을 바이폴러 스위치에 통합하는 것이 상당히 용이하다. 이것은 예컨대 저항기 및 조정 트랜지스터를 삽입함으로써 수행된다. 저항기의 값은 전류 제한에 도달될 때 저항기에 걸쳐 0.6 V 강하를 제공하도록 선택되고, 조정 트랜지스터는 이 때 스위치 트랜지스터의 베이스 전류를 제한하기 시작한다. 다이오드는 전압원의 유효 전압을감소시키기 때문에, 스위치내의 저항기는 전하 트랜스퍼가 발생되는 곳에서만 속도에 영향을 주고, 소정의 전하 트랜스퍼에 대한 에너지 소비에 영향을 주지 않는다.
도 10은 기계 전기식 모터를 구동시키는 서브젝트에 적절한 전류 제한 스위치의 응용 예를 제공한다. 이러한 경우에, 스테퍼 모터 드라이버로부터의 4개의 출력(Q11, Q12, Q13, Q14)은 스위치 제어뿐만 아니라 고전압원에 사용된다. 스위치 유닛(S20)은 트랜지스터(T3-T6), 3개의 저항기(R21-R23) 및 2개의 다이오드(D35-D36)를 포함한다. R21은 이러한 실시예에서 59 Ω의 값을 갖고 R22 및 R23은 330kΩ의 값을 갖는다. Q11이 낮고 Q12가 높은 경우, 트랜지스터(T6)가 전도되고 부착된 모터 페이즈(10A)의 전압은 소정의 전류, 이 경우에 10 ㎃로 제공되는 비율로 감소된다. 저항(R21)을 통한 10 ㎃ 전류에서, R21에 걸친 전압 강하는 T5가 전도되게 한다. T5는 이러한 제한을 초과하여 전도될 수 없는 T6으로부터 베이스 전류를 효과적으로 스틸(steel)한다. 그 대신에, Q11이 높고 Q12가 낮은 경우, 유사한 상황이 T3 및 T4를 사용하여 발생하고, 부착된 모터 요소가 10 ㎃의 비율로 충전된다. Q11 및 Q12 둘 다 높은 경우, 스위치 회로(S20)로부터의 출력 임피던스가 높아지며, 즉 모터 페이즈의 전압이 전원에 접속되지 않게 된다. 이것은 이하에 설명되는 바와 같이 사용자가 높고 낮은 곳 어딘가에 전압을 위치시키고자 하는 경우 유리하다.
도 10에는 동일한 스테퍼 모터 드라이버(62)에 접속된 다른 3개의 스위칭 회로(S21-S23) 및 개별적인 모터 페이즈(10B-10D)가 도시되어 있다. 모터 페이즈는 저항기(R24-R27)에 의해 상호 연결된다. 따라서, 각 모터 페이즈의 부동점은 2개의인접한 모터 페이즈의 전압에 의해 규정되어, 스테퍼 모터 드라이버(62)의 정규 동작에 최대 전압의 반을 제공한다.
이전 논의 중 일부에서, 한 쪽 모터 페이즈가 충전될 때, 다른 쪽 모터 페이즈는 2개의 페이즈 전압의 합이 최대 전압과 같게 언제든지 유지되도록 동시에 재충전된다. 이것은 해당 기계 전기식 모터에 대해 오히려 일반적인 선택의 동작이고, 지금까지 스케치가 접지로 참조된 각 페이즈에 제공되었을 지라도, 선택적인 배치는 직렬로 2개의 모터 페이즈를 연결하는 것이고, 최대 전압으로 2개의 페이즈 중 하나를 참조하도록 선택하는 것이다. 이러한 배열은 도 11에 도시되어 있고, 전압 조정이 쉽도록 모터 단자의 수를 효과적으로 감소시킨다. 모터 요소의 수가 4개 이상인 경우에, 모터 케이블의 수는 이러한 배열에 의해 또한 감소된다.
도 12에는 본 발명에 따른 방법의 기본적인 개념을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 이 절차는 스텝 100에서 시작된다. 스텝 102에서, 저전압이 제공된다. 이러한 저전압은 스텝 104에서 한 세트의 전압원을 형성하도록 상승된다. 가장 높은 전압원 및 가장 낮은 전압원 사이의 전압 차는 최초 저전압에 적어도 2배이다. 나머지 방법은 기본적으로 2개의 주요 스텝, 즉 충전 스텝 106 및 방전 스텝 108을 포함한다. 충전 스텝 106 및 방전 스텝 108 둘 다 한번에 하나씩 모터 페이즈 및 한 세트의 전압원 사이에서 전하 트랜스퍼를 수행하는 단계를 포함한다.
이 절차는 스텝 110에서 종료된다. 파선 112로 지시된 바와 같이, 이 스텝들 중 어느 하나는 요청되는 대로 반복된다.
때때로, 소정의 전압에 대한 것보다는 오히려 모터 페이즈를 특정 전하로 충전하는 것이 바람직하다. 이것은 때때로 전류-제어 사이클리으로 불려진다. 에너지 절약을 고려하는 경우, 이것은 매우 동일하고, 이 문헌에 기재된 발명이 여전히 사용될 수 있다. 단지 기본적인 차이는 최종 전압이 사전에 공지되어 있지 않고 스위치 제어 논리가 더 복잡하다는 것이다. 게다가, 느린 동작에서, 이러한 모터는 많은 전력을 소비하지 않으므로, 사용자는 저속에서 정밀한 위치 결정에 대해 종래의 트랜지스터-조정 기술을 고려할 수 있는 한편, 고속에서 모터를 돌리기 위해 본 발명을 사용한다. 또한, 종래의 기술을 본 발명의 실시예와 결합하는 것이 가능하며, 예컨대 본 발명에 따른 전압원에 의해 종래의 최종 증폭기를 충족시키는 것이 가능하다.
당업자는 본 발명의 다양한 수정 및 변화가 첨부된 청구의 범위에 의해 정의된 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
참조문헌
[1] "Trends and Challenges in New Piezoelectric Actuator Applications(review)", K. Spanner and W.W. Wolny, ACTUATOR 96, 5th International Conference on New Actuators, 26-28 June 1996, Bremen, Germany, pp.140-146.
[2] "Modelling of Piezoactuators and a Newly Developed Control Unit for Inside-automotive Applications", T. Vetter and H.C. Reuss, ACTUATOR 96, 5th International Conference on New Actuators, 26-28 June 1998, Bremen, Germany,pp.187-192.
[3] "New Approach to a Switching Amplifier for Piezoelectric Actuators" by H. Janocha and C. Stiebel, in ACTUATOR 98, 6th International Conference on New Actuators, 17-19 June 1998, Bremen, Germany, pp.189-192.
[4] US 5,264,752

Claims (15)

  1. 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D)를 구비한 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터를 구동하는 방법에 있어서, 상기 방법은 한 번에 하나씩 상기 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D) 및 한 세트의 전압원(36; 36A-D) 사이에서 전하 트랜스퍼를 수행함으로써 상기 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D)를 충전 및 방전하는 스텝의 반복을 포함하는데,
    상기 한 세트의 전압원(36; 36A-D)내의 전압원은 용량성 전압 스테핑-업에 의해 지원되는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터를 구동하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용량성 스테핑-업은 다이오드-기반 전하-펌핑에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터를 구동하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방전 단계에서 방출된 적어도 일부의 에너지를 전기적으로 저장하는 스텝; 및
    충전 단계에서 적어도 일부의 상기 저장된 에너지를 사용하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터를 구동하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전하 트랜스퍼 모두는 본래 전체 충전 또는 방전 동작 각각 동안 상기 모터 페이즈(10, 10A-10D)의 전체 전압 변화와 비교되는 경우 낮은 저항 전압 강하를 갖는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터를 구동하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압원은 실질적으로 정 전압원(36; 36A-D)인 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터를 구동하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압원의 일부로서 기계 전기식 모터의 다른 모터 페이즈(10, 10A-10D)를 사용하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터를 구동하는 방법.
  7. 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D)를 구비한 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터용 구동 장치에 있어서, 상기 구동 장치는
    상기 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D)를 충전하는 충전/방전 수단을 포함하며, 상기 충전/방전 수단은
    한 세트의 전압원(36; 36A-D), 및
    한번에 하나씩 상기 전압원(36; 36A-D)을 상기 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D)에 연결시키는 스위칭 수단(34; S24-S28)을 차례로 포함하는데,
    상기 충전/방전 수단은 상기 전압원(36; 36A-D)을 지원하거나 또는 이 전압원 자체인 용량성 전압 스텝-업 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터용 구동 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 용량성 전압 스텝-업 소자는 다이오드 기반 전하 펌프를 차례로 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터용 구동 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 충전/방전 수단은 상기 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D)의 방전 동안 방출된 적어도 일부의 에너지를 전기적으로 저장하기 위한 및 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D)를 충전하는 적어도 일부의 상기 저장된 에너지를 사용하기 위한 에너지 저장 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터용 구동 장치.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2 이상의 상기 전압원(36; 36A-D)은 모든 스텝에서 접지 위쪽으로 다른 크기의 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터용 구동 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전압원(36; 36A-D)은 실질적으로 정 전압원인 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터용 구동 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전압원(36; 36A-D)은 용량적으로 버퍼링되는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터용 구동 장치.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전압원(36; 36A-D)은 용량적으로 버퍼링되지 않는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터용 구동 장치.
  14. 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계 전기식 모터의 제 2 용량성 모터 페이즈(10A-10D)는 적어도 일부의 상기 전압원(36; 36A-D)인 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터용 구동 장치.
  15. 다수의 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D) 및 구동 장치를 포함하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터에 있어서, 상기 구동 장치는
    상기 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D)를 충전하는 충전/방전 수단을 포함하며, 상기 충전/방전 수단은
    한 세트의 전압원(36; 36A-D), 및
    한번에 하나씩 상기 전압원(36; 36A-D)을 상기 용량성 모터 페이즈(10, 10A-10D)에 연결시키는 스위칭 수단(34; S24-S28)을 차례로 포함하는데,
    상기 충전/방전 수단은 상기 전압원(36; 36A-D)을 지원하거나 또는 이 전압원 자체인 용량성 전압 스텝-업 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 전기식 모터 또는 다른 액추에이터.
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