WO2012002544A2 - リニアアクチュエータ駆動装置 - Google Patents

リニアアクチュエータ駆動装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012002544A2
WO2012002544A2 PCT/JP2011/065217 JP2011065217W WO2012002544A2 WO 2012002544 A2 WO2012002544 A2 WO 2012002544A2 JP 2011065217 W JP2011065217 W JP 2011065217W WO 2012002544 A2 WO2012002544 A2 WO 2012002544A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mover
drive command
amplitude
offset
center
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/065217
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012002544A3 (ja
Inventor
英朗 守屋
武典 本居
丈生 伊藤
Original Assignee
シンフォニアテクノロジー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シンフォニアテクノロジー株式会社 filed Critical シンフォニアテクノロジー株式会社
Priority to US13/808,041 priority Critical patent/US8912737B2/en
Priority to CN201180033076.9A priority patent/CN103038998B/zh
Priority to EP11801006.5A priority patent/EP2590318A2/en
Publication of WO2012002544A2 publication Critical patent/WO2012002544A2/ja
Publication of WO2012002544A3 publication Critical patent/WO2012002544A3/ja
Priority to HK13111078.7A priority patent/HK1183749A1/xx

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/02—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable
    • B60N2/0224—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation
    • B60N2/0244—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation with logic circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/1005—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass
    • F16F7/1011—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass by electromagnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/032—Reciprocating, oscillating or vibrating motors

Definitions

  • the present invention relates to a linear actuator drive device that reciprocates a mover, and more particularly to a linear actuator drive device that optimizes offset displacement correction when the mover is offset by its own weight and the movable range becomes narrower than the original. Is.
  • a linear actuator drive device such as a reciprocating motor is a device called a driver that electrically reciprocates a mover by energization according to a drive command.
  • a linear actuator such as a reciprocating motor
  • the reciprocating center of the mover may deviate from the center of a predetermined movable range due to its own weight when the energization is not performed, and the movable range may be narrower than the original movable range.
  • the mover cannot be reciprocated with an amplitude that requires a wider range than the narrowed movable range. There is.
  • Patent Document 1 discloses offset energization that moves the reciprocation center of the mover in a direction that eliminates the deviation between the reciprocation center of the mover and the center of the movable range.
  • an apparatus that includes an offset correction unit that corrects a drive command and performs offset energization at all times to electrically correct the offset shift of the mover.
  • Patent Documents 2 and 3 describe that the arrangement position of the permanent magnet is set so that the magnetic flux of the permanent magnet is biased when no current is supplied, or each permanent magnet.
  • An apparatus is disclosed that mechanically corrects the offset deviation by varying the strength of.
  • Patent Document 1 the conventional linear actuator driving device that electrically corrects the offset shift of the mover always performs offset energization, so that there is a problem that power efficiency is always consumed and power efficiency is impaired.
  • Patent Documents 2 and 3 in the conventional linear actuator driving device that mechanically corrects the offset deviation of the mover, a portion where the thrust obtained by energization is reduced due to the deviation of the magnetic flux is generated.
  • the size of the actuator must be increased or the energization amount must be increased as compared with the electrical offset correction.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and its purpose is to reduce the power consumption without increasing the size of the apparatus in correcting the offset deviation caused by the dead weight of the mover. It is to provide a new linear actuator driving device that realizes power saving.
  • the linear actuator drive device of the present invention includes an electromagnetic drive unit that reciprocates the mover by energizing according to a drive command, and a predetermined movable range of the mover by its own weight when no energization is performed.
  • the reciprocating center of the movable member is moved in a direction that eliminates the deviation between the reciprocating center of the movable member and the center of the movable range.
  • an offset correction unit that corrects the drive command so as to perform offset energization.
  • the offset correction unit corresponds to the amplitude value of the mover necessary for reciprocating movement according to the drive command.
  • Insufficient range of motion is not only the state in which the movable amplitude is insufficient for the amplitude value of the mover required to reciprocate according to the drive command, but also the amplitude of the mover required to reciprocate according to the drive command. Even if the value has sufficient movable amplitude, a state where there is no predetermined margin is included.
  • the movable amplitude is half the movable range.
  • the amplitude information corresponding to the amplitude value of the mover necessary for reciprocating according to the drive command is acquired, and the movable amplitude is in a state where the movable range is insufficient with respect to the amplitude value corresponding to the acquired amplitude information.
  • the drive command is corrected and offset energization is performed.
  • the offset energization can be reduced to realize power saving, and the power efficiency can be improved.
  • the apparatus since the offset deviation is electrically corrected by offset energization, the apparatus is not increased in size as in the case of mechanically correcting the offset deviation.
  • the offset correction unit acquires the frequency related to the reciprocating movement of the mover as the amplitude information, and the acquired frequency It is preferable that the amplitude value of the mover is obtained from the maximum value that the drive command can take under the frequency.
  • the offset correction unit acquires the frequency and the drive command related to the reciprocating movement of the mover as the amplitude information, and the movable control unit obtains the movable command from the acquired frequency and the value of the drive command. It is desirable to be configured to obtain child amplitude values.
  • the offset correction unit responds to the shortage of the movable amplitude determined from the amplitude value corresponding to the amplitude information, the preset movable range and the offset deviation amount. It is effective to correct the drive command so that the center of reciprocation of the mover moves.
  • the offset correction unit may correct the drive command so that the reciprocating center of the mover moves a certain distance. It is effective.
  • the offset correction unit stores in advance correction information that associates a correction amount for moving the reciprocation center of the mover by the offset energization with the amplitude information.
  • the drive command is corrected using a correction amount associated with the amplitude information in the correction information.
  • the present invention acquires amplitude information corresponding to the amplitude value of the mover necessary for reciprocating movement according to the drive command, and the mover's amplitude with respect to the amplitude value corresponding to this amplitude information is acquired.
  • Offset that moves the reciprocating center of the mover in a direction that eliminates the deviation between the center of the reciprocating movement of the mover and the center of the movable range by correcting the drive command when the movable amplitude is in the shortage of the movable range. While energization is performed, if the movable range is not insufficient, the correction of the drive command is canceled and the offset energization is stopped.
  • the offset energization is always performed regardless of whether the movable range is insufficient or not. Compared to the above, offset energization can be reduced to realize power saving and improve power efficiency. Moreover, since the offset shift of the mover is electrically corrected, there is no increase in size as in the case of mechanically correcting the offset shift. Therefore, it is possible to provide a linear actuator driving device suitable for miniaturization and power saving.
  • the block diagram which shows typically the structure of the vibration suppression system to which the linear actuator drive device which concerns on one Embodiment of this invention is applied.
  • the block diagram which shows typically the structure and function of the linear actuator drive device which concern on this embodiment.
  • the flowchart which shows the preparation procedure of the correction information used by operation
  • the figure which shows the relationship between the maximum electric current value of a drive current command, and a frequency.
  • the block diagram which shows typically the structure and function of the linear actuator drive device which concerns on other embodiment of this invention.
  • the block diagram which shows typically the structure and function of the linear actuator drive device which concern on embodiment other than the above.
  • the linear actuator driving apparatus 1 should dampen the vibration Vi1 generated at the vibration generation source gn and the canceling vibration Vi2 generated at the position pos to be damped through the vibration means 2.
  • the apparatus is applied to a vibration suppression system sy that cancels vibration at a position pos and reduces vibration at a position pos to be damped, and reciprocates the mover 23 of the linear actuator 20 used as the vibration means 2.
  • a vibration damping system sy to which the linear actuator driving device 1 of the present embodiment is applied is mounted on a vehicle such as an automobile as shown in FIG.
  • a vibration detection unit 3 such as an acceleration sensor, and a control unit 4 (also referred to as a controller) that performs vibration suppression control that causes the vibration means 2 to generate an appropriate canceling vibration Vi2 so that the vibration detected by the vibration detection unit 3 is reduced.
  • the control unit 4 receives an engine ignition pulse signal sh, which is a vibration generation source gn, and a detection signal sg from the vibration detection unit 3, and based on these signals sh, sg, cancels the cancellation vibration Vi2 to the vibration means 2.
  • the vibration control algorithm unit 4a that generates a drive command that is a command to be generated is mainly used.
  • the linear actuator drive device 1 receives the drive command Iref generated by the vibration suppression algorithm unit 4a, and supplies a current corresponding to the drive command Iref to a coil (see FIG.
  • the main component is the electromagnetic drive unit 10 that reciprocally moves the mover 23 of the linear actuator 20 by being performed in the control unit 4 (controller). Since a more specific structure and specific operation description of the electromagnetic drive unit 10 itself are known as disclosed in Patent Document 1 and the like, details are omitted.
  • the linear actuator 20 to be driven fixes a stator 22 including a permanent magnet to the vehicle body frame frm, and reciprocates in the same direction as the vibration direction to be suppressed (moves up and down on the paper surface of FIG. 2).
  • the linear actuator 20 is fixed to the vehicle body frame frm so that the direction of vibration to be suppressed of the vehicle body frame frm and the reciprocating direction (thrust force direction) of the mover 23 coincide.
  • the mover 23 is attached to the shaft 25 together with the auxiliary mass 21, and the shaft 25 is supported by the stator 22 via the leaf spring 24 so that the mover 23 and the auxiliary mass 21 can be moved in the thrust direction.
  • the linear actuator 20 and the auxiliary mass 21 constitute a dynamic vibration absorber.
  • the movable element 23 has a predetermined movable range D set by restricting the operation range by a stopper (not shown). In a state where the center Dc of the movable range D and the reciprocation center Wc of the movable element 23 coincide with each other, the movable range of the movable element 23 is maximized. However, as shown in FIG. 2,
  • the mover 23 is reciprocated with an amplitude L 2 (W 1 ⁇ 2L 2 ) that is wider (2 ⁇ L 2 ) than the narrowed movable range W 1 .
  • the movable element 23 is reciprocated in a direction that eliminates the deviation between the reciprocation center Wc of the movable element 23 and the center Dc of the movable range D.
  • An offset correction unit 11 is further provided for correcting the drive command Iref so as to perform offset energization for moving the moving center Wc.
  • the offset correction unit 11 always corrects the drive command Iref and the offset energization is always performed, the power is always consumed and the power efficiency is impaired.
  • the offset correction unit 11 acquires amplitude information corresponding to the amplitude value Lp of the mover 23 necessary for reciprocating according to the drive command Iref, and the amplitude value Lp corresponding to the acquired amplitude information is acquired.
  • movable amplitude (W 1/2) is configured to release the one carrying out the correction of the drive command Iref when the movable range starved, correction of the drive command Iref if not movable range insufficiency Te.
  • the offset correction unit 11 includes a frequency acquisition unit 12 and a drive command correction unit 13.
  • the frequency acquisition part 12 acquires the frequency f which concerns on the reciprocation of the needle
  • the amplitude information is information corresponding to the amplitude value Lp of the mover 23 necessary for reciprocating according to the drive command Iref.
  • the amplitude value Lp of the mover 23 or the amplitude value Lp of the mover 23 is used as the amplitude information. It is information indicating the element that is the basis for obtaining.
  • the amplitude value Lp of the mover 23 can be determined (calculated) based on the two parameters of the value of the drive command Iref and the frequency f related to the reciprocating movement of the mover 23.
  • the frequency of the vibration Vi2 generated by the reciprocating movement of the mover 23 and the frequency of the vibration Vi1 generated by the vibration generation source gn are the same.
  • the frequency of the vibration Vi1 generated by the vibration generation source gn is detected based on the ignition pulse signal sh of the engine which is the vibration generation source gn, and this frequency is handled as the frequency f related to the reciprocating movement of the mover 23.
  • the drive command correction unit 13 stores in advance, in the memory Me, correction information 14 that associates the correction amount Id for moving the reciprocation center Wc of the mover 23 by offset energization and the frequency f that is amplitude information.
  • the drive command Iref is corrected using the correction amount Id associated with the frequency f acquired by the frequency acquisition unit 12 in the information 14.
  • the drive command correction unit 13 acquires the corresponding correction amount Id from the correction information 14 using the frequency f acquired by the frequency acquisition unit 12 as a key, and this correction amount Id is added to the drive command Iref by the adder 13a.
  • the drive command Iref is made so that offset energization is performed to move the reciprocation center Wc of the mover 23 in a direction that eliminates the deviation between the reciprocation center Wc of the mover 23 and the center Dc of the movable range D. to correct.
  • the correction amount Id includes a distance itself for moving the reciprocation center Wc of the mover 23 and a current value as an amount for correcting the drive command. In this embodiment, the correction value Id is handled as a current value for correcting the drive command. Yes.
  • the correction information 14 is generated by executing steps S1 to S5 shown in FIG. That is, the drive command calculation step S1 for calculating the maximum drive command under a certain frequency is executed, and the amplitude value acquisition step S2 for acquiring the amplitude value of the mover from the value and frequency of the drive command is executed and acquired.
  • An insufficient distance calculating step S3 is performed to calculate an insufficient distance corresponding to the insufficient amount of the movable amplitude from the amplitude value of the movable element, the movable range and the offset shift amount set in advance, and the reciprocating center of the movable element is
  • a correction amount calculation step S4 for calculating the correction amount of the drive command for moving the shortage distance is executed, and a storage step S5 for storing the calculated correction amount and the frequency in association with each other as correction information 14 is executed.
  • the correction information 14 is generated by executing S5 as a series of processes for each frequency.
  • the drive command may be described as a drive current command using a current, but the drive command may be handled as a drive voltage command using a voltage.
  • a drive command Iref (drive current command) that is maximum under a certain frequency is calculated.
  • the maximum value of the drive current command Iref is the smallest value among the motor upper limit current Ic (maximum output value), the position upper limit current Ip (collision prevention) or the voltage upper limit current Iv (voltage saturation prevention) shown in FIG. Is adopted.
  • maximum drive command information in which the value of the drive command Iref that is maximum under a certain frequency is associated with each frequency is stored in advance, and when the frequency f is input using this information, the value of the drive command is output.
  • the function Iref (f) may be configured.
  • the motor upper limit current Ic shown in FIG. 5 can be supplied to the maximum current value that can be output by the control unit 4 (controller) shown in FIG. 2 that implements the arithmetic processing function of the present embodiment, or to the linear actuator 20 (the magnet is demagnetized). It is the smaller value of the maximum current (which is not enough) and is constant regardless of the frequency.
  • the position upper limit current Ip shown in FIG. 5 is an upper limit value of the current that does not exceed the movable range D of the mover 23 that is operated by applying a sine wave current.
  • the transfer gain up to the generated acceleration is G (f)
  • the allowable amplitude value Lmax is half the length of the movable range D
  • the frequency is f
  • ⁇ 2 ⁇ f
  • the voltage upper limit current Iv shown in FIG. 5 is an upper limit value of the current at which voltage saturation does not occur, whereas voltage saturation occurs in which the current cannot flow due to the induced voltage of the reciprocating motor when the frequency increases.
  • Z (f) FET on-resistance Rfet, power supply (battery) voltage Vbat, motor induced voltage constant Km, mover mass m, and the following equation.
  • Voltage upper limit current Iv Vbat / ⁇ Z (f) + 2Rfet + (Km 2 / m ⁇ ) ⁇ (2)
  • the amplitude value Lp of the mover 23 is calculated from the value of the drive command Iref (drive current command) and the frequency f. That is, when the motor thrust constant is kt, the peak acceleration is Ap, and the effective acceleration is a with respect to the drive command Iref (f), the following expression (3) to (6) to expression (7) is obtained. By inputting the frequency f and the drive command Iref (f) into the equation (7), the amplitude value Lp (f) of the mover is obtained.
  • Offset deviation: Lm m ⁇ g / k
  • Lc Lmax ⁇ Lm ⁇ Lp (f)
  • m is the mass of the mover
  • g the gravitational acceleration
  • k is the spring constant of the actuator.
  • correction amount Id of the drive command Iref for moving the reciprocation center Wc of the mover 23 to the shortage distance Lc is calculated.
  • the correction amount Id of the drive command Iref is calculated by the following formula.
  • Correction amount Id k ⁇ Lc / kt k represents a spring constant of a spring constituting the actuator, and kt represents a motor thrust constant.
  • the correction amount Id 1 is acquired with a simple configuration without providing a mechanism for determining whether or not the movable range is insufficient, and the drive command Iref is corrected by adding the correction amount Id 1 with the adder 13a.
  • offset energization is performed, and as shown in FIG. 3B, the center of reciprocation of the mover 23 moves upward by the shortage distance Lc 1 and becomes Wc ⁇ Wc ′, so that the movable range is W 1 ⁇ W 2.
  • Can be reciprocated with an amplitude value Lp ( L 2 ).
  • the linear actuator driving apparatus 1 includes the electromagnetic drive unit 10 that reciprocates the mover 23 by energization according to the drive command Iref, and the mover 23 in a state in which no energization is performed. If the Te shifted from the center Dc predetermined movable range D is movable range W 1 by its own weight is narrower than the movable range D, and a deviation between the center Dc of the movable range D and reciprocating the center Wc of the armature 23 And an offset correction unit 11 that corrects the drive command Iref so as to perform offset energization that moves the reciprocation center Wc of the mover 23 in the direction to be eliminated.
  • the offset correction unit 11 corresponds to the drive command Iref.
  • the amplitude information corresponding to the amplitude value Lp of the mover 23 necessary for reciprocating according to the drive command Iref is acquired, and the movable amplitude (W Since the drive command Iref is corrected and offset energization is performed when 1/2) is in the movable range shortage state, while the drive command Iref is canceled and offset energization is stopped when the movable range is not insufficient.
  • the drive command Iref is canceled and offset energization is stopped when the movable range is not insufficient.
  • the offset correction unit 11 acquires the frequency f related to the reciprocating movement of the mover 23 as amplitude information by the frequency acquisition unit 12, and the drive command Iref is taken under the acquired frequency f and frequency f. Since the amplitude value Lp of the mover 23 is obtained from the maximum value to be obtained, it is determined uniformly that the drive command Iref is maximum, and the amplitude value of the mover 23 is determined based on the frequency f of one parameter. It is possible to simplify the apparatus by configuring to obtain Lp. In particular, since the amplitude value Lp decreases as the frequency increases, the effect of reducing power consumption can be effectively achieved when the frequency is high.
  • the offset correction unit 11 depending on the shortage of the movable range W 1 determined from the movable range D and an offset deviation amount Lm is preset amplitude value Lp corresponding to the amplitude information Since the drive command Iref is corrected so that the distance Lc and the reciprocation center Wc of the mover 23 move, offset energization can be suppressed to the limit necessary to secure the movable range required for the reciprocation of the mover 23, It becomes possible to pursue further power saving.
  • the offset correction unit 11 stores in advance correction information 14 that associates the correction amount Id for moving the reciprocation center Wc of the mover 23 by offset energization with the frequency f that is amplitude information. Since the drive command Iref is corrected using the correction amount Id associated with the frequency f as the amplitude information in the correction information 14, a mechanism for calculating the amplitude value Lp and the short distance Lc of the mover 23 in real time, or the short of the movable range The offset correction unit 11 can be realized with a simple configuration while reducing the manufacturing cost by omitting a mechanism for determining whether or not the state is in a state.
  • the offset correction unit 111 includes a frequency acquisition unit 12 having the same configuration as described above and a newly provided offset correction amount calculation unit 113.
  • the offset correction amount calculation unit 113 acquires the frequency f related to the reciprocating movement of the mover 23 acquired by the frequency acquisition unit 12 as amplitude information, and the drive command generated by the vibration suppression algorithm unit 4a as amplitude information.
  • the amplitude value Lp of the mover 23 is acquired by calculation from the acquired frequency f and the value of the drive command Iref, the short distance Lc is calculated based on the acquired amplitude value Lp, and correction according to the short distance Lc
  • the drive command Iref is corrected by adding the amount Id by the adder 113a. This calculation is performed using the calculation formulas described in the amplitude value acquisition step S2, the short distance calculation step S3, and the correction amount calculation step S4. With this configuration, since the amplitude value Lp of the mover 23 is calculated based on the drive command Iref actually used for driving the actuator 20, it is assumed that the drive command is always maximum as in the present embodiment.
  • the offset correction unit 211 includes a frequency acquisition unit 12, an amplitude calculation unit 213, a determination unit 214, and a selection unit 215 that have the same configuration as described above.
  • the amplitude calculation unit 213 acquires the frequency f related to the reciprocating movement of the mover 23 acquired by the frequency acquisition unit 12 as amplitude information, and the drive command Iref generated by the vibration suppression algorithm unit 4a as amplitude information.
  • the amplitude value Lp of the mover 23 is calculated from the acquired frequency f and the value of the drive command Iref using the arithmetic expression described in the amplitude value acquisition step S2.
  • the determination unit 214 determines whether or not the movable range is insufficient (collision danger state) based on the amplitude value Lp calculated by the amplitude calculation unit 213, and inputs the determination result signal sa to the selection unit 215. Specifically, a margin of by multiplying the movable amplitude (W 1/2) (tolerance amplitude Lmax- offset deviation amount Lm) and margin factor of 0.8 was narrowed by an offset shift in the multiplier 214a The movable amplitude and the calculated amplitude value Lp are compared, and if the amplitude value Lp is larger, it is determined that the movable range is insufficient (collision danger state).
  • the movable amplitude (W 1/2) is (permissible amplitude value Lmax- offset deviation amount Lm).
  • the selection unit 215 sets the correction amount Id to 0 when the determination result signal sa is 0 (when the movable range is not insufficient), while the determination result signal sa is 1 (movable range). the case of starved), as defined correction amount Id previously fixed amount Id f, corrects the drive command Iref by adding the correction amount Id by an adder 213a.
  • the predetermined fixed amount Id f for example the offset deviation amount Lm min, is set to move the reciprocating center Wc of the movable element 23.
  • the reciprocation center Wc of the mover 23 moves by a certain distance due to the offset energization, so that it can be reliably moved with a simple configuration without requiring complicated calculations such as calculating the short distance Lc and the correction amount.
  • a range can be secured.
  • the determination unit 214 has to have a certain degree of margin to the movable amplitude as a reference for determining whether a movable range insufficiency (W 1/2), improve the reliability and safety of the device It becomes possible to make it.
  • the drive command Iref is configured by a current
  • a configuration in which the drive command is configured by a voltage is also applicable.
  • the inner type linear actuator has been described as an example, but the present invention can also be applied to an outer type linear actuator.
  • the linear actuator driving device 1 is applied to the vibration suppression system sy as the vibration means 2, but the present invention is applicable to other devices or systems for driving the linear actuator.
  • Each of the functional units shown in FIGS. 2, 6, and 7 may be realized by executing a predetermined program by a processor, and each functional unit may be configured by a dedicated circuit.
  • a position detection sensor that detects the position of the mover as amplitude information may be provided, and the amplitude value of the mover may be obtained based on the detection result of the position detection sensor.
  • the position detection sensor include a shielding sensor and a displacement sensor. If comprised in this way, since the position of a needle
  • the amplitude information corresponding to the amplitude value of the mover necessary for reciprocating according to the drive command is acquired, and the mover is obtained with respect to the amplitude value corresponding to this amplitude information.
  • the drive command is corrected to move the movable member's reciprocating center in a direction that eliminates the deviation between the movable member's reciprocating center and the center of the movable range. While the offset energization is performed, the correction of the drive command is canceled when the movable range is not insufficient, and the offset energization is stopped.
  • the offset energization is always performed regardless of whether the movable range is insufficient as in the prior art. Compared to the case, it is possible to reduce the power supply to reduce power consumption and improve power efficiency. Moreover, since the offset shift of the mover is electrically corrected, there is no increase in size as in the case of mechanically correcting the offset shift. Therefore, it is possible to provide a linear actuator driving device suitable for miniaturization and power saving.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

　可動子の自重により生じるオフセットズレを補正するにあたり、装置の大型化を伴うことなく省電力化を実現した新たなリニアアクチュエータ駆動装置を提供すべく、リニアアクチュエータ駆動装置（１）は、駆動指令（Iref）に応じた通電を行うことにより可動子（２３）を往復移動させる電磁駆動部（１０）と、通電がなされていない状態において可動子（２３）が自重により所定の移動可能範囲（Ｄ）の中心（Ｄｃ）からズレて可動範囲（Ｗ１）が移動可能範囲（Ｄ）よりも狭くなる場合に、可動子（２３）の往復動中心（Ｗｃ）と移動可能範囲（Ｄ）の中心（Ｄｃ）との偏差を無くする方向へ可動子（２３）の往復動中心（Ｗｃ）を移動させるオフセット通電をなすように駆動指令（Iref）を補正するオフセット補正部（１１）とを有している。オフセット補正部（１１）は、駆動指令（Iref）に応じて往復移動するために必要な可動子（２３）の振幅値（Ｌｐ）に対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値（Ｌｐ）に対して可動振幅（Ｗ１／２）が可動域不足状態となる場合に駆動指令（Iref）の補正を実施する一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令（Iref）の補正を解除する。

Description

リニアアクチュエータ駆動装置
　本発明は、可動子を往復移動させるリニアアクチュエータ駆動装置に係り、特に自重により可動子がオフセットズレして可動範囲が本来よりも狭くなる場合においてオフセットズレの補正を適正化したリニアアクチュエータ駆動装置に関するものである。
　レシプロモータ等のリニアアクチュエータ駆動装置は、駆動指令に応じた通電を行うことにより可動子を電気的に往復移動させるドライバとも呼ばれる装置である。レシプロモータ等のリニアアクチュエータは、通電がなされていない状態において可動子の往復動中心が自重により所定の移動可能範囲の中心からズレて可動範囲が本来の移動可能範囲よりも狭くなる場合がある。この場合、可動子及び固定子を収納する図示しないケーシング等との衝突を避けるために、狭くなった可動範囲よりも広い範囲を必要とする振幅で可動子を往復移動させることができなくなるという不具合がある。
　この問題に対処するための一つの手段として特許文献１には、可動子の往復動中心と移動可能範囲の中心との偏差を無くする方向へ可動子の往復動中心を移動させるオフセット通電をなすように駆動指令を補正するオフセット補正部を設け、常時、オフセット通電を行って電気的に可動子のオフセットズレを補正する装置が開示されている。
　また、上記問題に対処するための他の手段として特許文献２及び３には、通電がなされていない状態で永久磁石の磁束に偏りが生じるように永久磁石の配置位置を設定又は各々の永久磁石の強さを異ならせることで、機械的にオフセットズレを補正する装置が開示されている。
特開２００８－２５６１０９号公報 特開２００８－２５６１１０号公報 特開２００６－１４４６４号公報
　しかしながら、特許文献１に示すように電気的に可動子のオフセットズレを補正する従来のリニアアクチュエータ駆動装置では、オフセット通電を常時行うので、電力を常に消費して電力効率を損なうという不具合がある。
　また、特許文献２及び３に示すように機械的に可動子のオフセットズレを補正する従来のリニアアクチュエータ駆動装置では、磁束の偏りによって通電により得られる推力が低下する部位が生じるので、所望の推力を得るためには、電気的にオフセット補正するものに比べてアクチュエータを大型化するか若しくは通電量を増大させなければならない問題がある。
　本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、可動子の自重により生じるオフセットズレを補正するにあたり、装置の大型化を伴うことなく消費電力を低減させて省電力化を実現した新たなリニアアクチュエータ駆動装置を提供することである。
　本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
　すなわち、本発明のリニアアクチュエータ駆動装置は、駆動指令に応じた通電を行うことにより可動子を往復移動させる電磁駆動部と、通電がなされていない状態において前記可動子が自重により所定の移動可能範囲の中心からズレて可動範囲が前記移動可能範囲よりも狭くなる場合に、前記可動子の往復動中心と前記移動可能範囲の中心との偏差を無くする方向へ前記可動子の往復動中心を移動させるオフセット通電をなすように前記駆動指令を補正するオフセット補正部とを具備してなり、前記オフセット補正部は、前記駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値に対して可動振幅が可動域不足状態となる場合に前記駆動指令の補正を実施する一方、前記可動域不足状態でない場合に前記駆動指令の補正を解除することを特徴とする。
　可動域不足状態は、駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に可動振幅が足りない状態だけでなく、駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に可動振幅が足りる場合でも所定の余裕度がない状態が含まれる。なお、可動振幅は可動範囲の半分の長さである。
　このように、駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値に対して可動振幅が可動域不足状態となる場合に駆動指令の補正を実施してオフセット通電を行う一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令の補正を解除してオフセット通電を停止するので、従来のように可動域不足状態であるか否かに拘わらず常時オフセット通電を行う場合に比べてオフセット通電を低減して省電力化を実現し、電力効率を向上させることができる。しかも、オフセット通電によりオフセットズレを電気的に補正するものであるので、オフセットズレを機械的に補正するもののように装置の大型化を伴うことがない。
　ワンパラメータに基づき可動子の振幅値を得るようにして装置を簡素化するためには、前記オフセット補正部は、前記振幅情報として前記可動子の往復移動に係る周波数を取得し、取得した周波数と当該周波数の下で前記駆動指令が取り得る最大値とから前記可動子の振幅値を得るように構成されていることが好ましい。
　精度の高いオフセット通電を行うためには、前記オフセット補正部は、前記振幅情報として前記可動子の往復移動に係る周波数及び前記駆動指令を取得し、取得した周波数及び前記駆動指令の値から前記可動子の振幅値を得るように構成されていることが望ましい。
　より一層省電力化を追求するためには、前記オフセット補正部は、前記振幅情報に対応する振幅値と予め設定される移動可能範囲及びオフセットズレ量とから決定される可動振幅の不足分に応じた距離、前記可動子の往復動中心が移動するように前記駆動指令を補正することが有効である。
　複雑な演算を要することなく簡易な構成で確実に可動範囲を確保するためには、前記オフセット補正部は、前記可動子の往復動中心が一定距離移動するように前記駆動指令を補正することが効果的である。
　上記オフセット補正部を簡易な構成で実現するためには、前記オフセット補正部は、前記オフセット通電により可動子の往復動中心を移動させる補正量と前記振幅情報とを関連付けた補正情報を予め記憶しており、前記補正情報において前記振幅情報に関連付けられている補正量を用いて前記駆動指令を補正することが好ましい。
　本発明は、以上説明したように、駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に対応する振幅情報を取得し、この振幅情報に対応する振幅値に対して可動子の可動振幅が可動域不足状態である場合に駆動指令の補正を実施して、可動子の往復動中心と移動可能範囲の中心との偏差を無くする方向へ可動子の往復動中心を移動させるオフセット通電を行う一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令の補正を解除して、オフセット通電を停止するので、従来のように可動域不足状態であるか否かに拘わらず常時オフセット通電を行う場合に比べてオフセット通電を低減して省電力化を実現し、電力効率を向上させることが可能となる。しかも、可動子のオフセットズレを電気的に補正するものであるので、オフセットズレを機械的に補正するもののように大型化を伴うことがない。したがって、小型化及び省電力化に適したリニアアクチュエータ駆動装置を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置が適用される制振システムの構成を模式的に示す構成図。 本実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置の構成及び機能を模式的に示す構成図。 同駆動装置の動作に関する説明図。 同駆動装置の動作で用いる補正情報の作成手順を示すフローチャート。 駆動電流指令の最大電流値と周波数との関係を示す図。 本発明の他の実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置の構成及び機能を模試的に示す構成図。 上記以外の実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置の構成及び機能を模式的に示す構成図。
　以下、本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータ駆動装置を、図面を参照して説明する。
　リニアアクチュエータの駆動装置１は、図１及び図２に示すように、振動発生源ｇｎで生じる振動Ｖｉ１と加振手段２を通じて制振すべき位置ｐｏｓに発生させる相殺振動Ｖｉ２とを制振すべき位置ｐｏｓで相殺させて制振すべき位置ｐｏｓでの振動を低減する制振システムｓｙに適用され、加振手段２として用いられるリニアアクチュエータ２０の可動子２３を往復移動させる装置である。
　本実施形態のリニアアクチュエータ駆動装置１が適用される制振システムｓｙは、図１に示すように、自動車等の車両に搭載されるものであり、座席ｓｔ等の制振すべき位置ｐｏｓに設けた加速度センサ等の振動検出部３と、この振動検出部３で検出される振動が小さくなるように適切な相殺振動Ｖｉ２を加振手段２に発生させる制振制御を行う制御部４（コントローラともいう）とを有している。この制御部４は、振動発生源ｇｎであるエンジンの点火パルス信号ｓｈと振動検出部３からの検出信号ｓｇとを入力し、これらの信号ｓｈ，ｓｇに基づき加振手段２に相殺振動Ｖｉ２を発生させる指令である駆動指令を生成する制振アルゴリズム部４ａを主体としている。
　リニアアクチュエータ駆動装置１は、図２に示すように、上記の制振アルゴリズム部４ａが生成した駆動指令Irefを入力し、この駆動指令Irefに応じた通電を、リニアアクチュエータ２０を構成するコイル（図示せず）に行うことによりリニアアクチュエータ２０の可動子２３を往復移動させる電磁駆動部１０を主体とするもので、上記の制御部４（コントローラ）に設けられている。この電磁駆動部１０自体のより具体的な構造や具体的な動作説明は特許文献１等にも開示されているように公知であるため、詳細は省略する。
　駆動対象となるリニアアクチュエータ２０は、図２に示すように、永久磁石を備える固定子２２を車体フレームｆｒｍに固定し、抑制するべき振動方向と同方向の往復振動（図２の紙面で上下動）を可動子２３に行わせるようにしたインナー型のレシプロタイプのものである。ここでは、車体フレームｆｒｍの抑制するべき振動の方向と可動子２３の往復動方向（推力方向）とが一致するように、リニアアクチュエータ２０が車体フレームｆｒｍに固定される。可動子２３は補助質量２１とともに軸２５に取り付けられ、この軸２５は可動子２３及び補助質量２１を推力方向に移動可能なように板バネ２４を介して固定子２２に支持されている。リニアアクチュエータ２０と補助質量２１によって、動吸振器が構成されていることになる。
　リニアアクチュエータ２０を構成するコイル（図示せず）に交流電流（正弦波電流、矩形波電流）を流した場合、コイルに所定方向の電流が流れる状態では、磁束が、永久磁石においてＳ極からＮ極に導かれることにより、磁束ループが形成される。その結果、可動子２３は、重力に逆らう方向（上方向）に移動する。一方、コイルに対して所定方向とは逆方向の電流を流すと、可動子２３は、重力方向（下方向）に移動する。可動子２３は、交流電流によるコイルへの電流の流れの方向が交互に変化することにより以上の動作を繰り返し、固定子２２に対して軸２５の軸方向に往復動することになる。これにより、軸２５に接合されている補助質量２１が上下方向に振動することになる。このリニアアクチュエータ２０それ自体のより具体的な構造や動作説明は特許文献１等にも開示されているように公知であるため、詳細は省略する。
　図２に示すように、可動子２３は図示しないストッパによって動作範囲が規制されることにより、所定の移動可能範囲Ｄが設定されている。この移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃと可動子２３の往復動中心Ｗｃとが一致している状態では可動子２３の可動範囲が最大となる。しかし、図２に示すように、アクチュエータ２０を構成するコイルに通電がなされていない状態において可動子２３の往復動中心Ｗｃが自重により移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃから距離Ｌｍ重力方向にズレて、可動振幅（Ｗ１／２）で往復動させるために要する可動範囲Ｗ１が本来の移動可能範囲Ｄよりも狭くなる場合がある（Ｗ１＝Ｄ－２×Ｌｍ）。この場合、図３（ｂ）に示すように、狭くなった可動範囲Ｗ１よりも広い範囲（２×Ｌ２）となる振幅Ｌ２（Ｗ１＜２Ｌ２）で可動子２３を往復移動させることができなくなる不具合がある。
　そこで、この不具合を解決すべく、本実施形態では、図２に示すように、可動子２３の往復動中心Ｗｃと移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃとの偏差を無くする方向へ可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させるオフセット通電をなすように駆動指令Irefを補正するオフセット補正部１１を更に設けている。しかしながら、このオフセット補正部１１による駆動指令Irefの補正が常にされてオフセット通電が常時なされると、電力を常に消費して電力効率を損なう。そこで、このオフセット補正部１１を、駆動指令Irefに応じて往復移動するために必要な可動子２３の振幅値Ｌｐに対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値Ｌｐに対して可動振幅（Ｗ１／２）が可動域不足状態となる場合に駆動指令Irefの補正を実施する一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令Irefの補正を解除するように構成している。
　具体的構成として、図２に示すように、オフセット補正部１１は、周波数取得部１２と、駆動指令補正部１３と含んで構成されている。
　周波数取得部１２は、振幅情報として可動子２３の往復移動に係る周波数ｆを取得する。振幅情報は、駆動指令Irefに応じて往復移動するために必要な可動子２３の振幅値Ｌｐに対応する情報であり、例えば可動子２３の振幅値Ｌｐ自体や、可動子２３の振幅値Ｌｐを得るための基礎となる要素を示す情報である。可動子２３の振幅値Ｌｐを得るための基礎となる要素としては、可動子２３の往復移動に係る周波数ｆや駆動指令Irefの値が挙げられる。これは可動子２３の振幅値Ｌｐが、駆動指令Irefの値及び可動子２３の往復移動に係る周波数ｆの二つのパラメータに基づき決定（算出）可能であることによる。本実施形態では、図１及び図２に示すように、可動子２３の往復移動で発生させる振動Ｖｉ２の周波数と振動発生源ｇｎで発生する振動Ｖｉ１の周波数とが一致していることを利用して、振動発生源ｇｎであるエンジンの点火パルス信号ｓｈに基づき振動発生源ｇｎで発生する振動Ｖｉ１の周波数を検出し、この周波数を可動子２３の往復移動に係る周波数ｆとして取り扱っている。
　駆動指令補正部１３は、オフセット通電により可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させる補正量Ｉｄと振幅情報である周波数ｆとを関連付けた補正情報１４をメモリＭｅに予め記憶しており、この補正情報１４のうち周波数取得部１２で取得した周波数ｆに関連付けられている補正量Ｉｄを用いて駆動指令Irefを補正するものである。具体的には、駆動指令補正部１３は、周波数取得部１２で取得した周波数ｆをキーとして補正情報１４から該当する補正量Ｉｄを取得し、この補正量Ｉｄを駆動指令Irefに加算器１３ａで加算することで、可動子２３の往復動中心Ｗｃと移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃとの偏差を無くする方向へ可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させるオフセット通電をなすように駆動指令Irefを補正する。この補正量Ｉｄには、可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させる距離自体や駆動指令を補正する量としての電流値が挙げられるが、本実施形態では駆動指令を補正する電流値として取り扱っている。
　補正情報１４は、図４に示す各ステップＳ１～Ｓ５を実行することにより生成される。すなわち、或る周波数の下で最大となる駆動指令を算出する駆動指令算出ステップＳ１を実行し、駆動指令の値及び周波数から可動子の振幅値を取得する振幅値取得ステップＳ２を実行し、取得した可動子の振幅値と予め設定される移動可能範囲及びオフセットズレ量とから可動振幅の不足分に応じた不足距離を算出する不足距離算出ステップＳ３を実行し、可動子の往復動中心を前記不足距離移動させるための駆動指令の補正量を算出する補正量算出ステップＳ４を実行し、算出した補正量と周波数とを関連付けて補正情報１４として記憶する記憶ステップＳ５を実行し、これらステップＳ１～Ｓ５を一連の処理として周波数毎に実行することにより補正情報１４を生成する。以下、本実施形態では、電流を用いた駆動電流指令として駆動指令を説明する場合があるが、電圧を用いた駆動電圧指令として駆動指令を取り扱ってもよい。
　図４の駆動指令算出ステップＳ１では、或る周波数の下で最大となる駆動指令Iref（駆動電流指令）を算出する。この最大となる駆動電流指令Irefの値には、図５に示すモータ上限電流Ｉｃ（最大出力値）、位置上限電流Ｉｐ（衝突防止）又は電圧上限電流Ｉｖ（電圧飽和防止）のうち最も小さい値が採用される。なお、或る周波数の下で最大となる駆動指令Irefの値を周波数毎に関連付けた最大駆動指令情報を予め記憶しておき、この情報を用いて周波数ｆを入力すると駆動指令の値を出力する関数Iref（ｆ）を構成するとよい。
　図５に示すモータ上限電流Ｉｃは、本実施形態の演算処理機能を具現する図２に示す制御部４（コントローラ）において出力できる最大電流値あるいはリニアアクチュエータ２０に流すことができる（磁石が減磁しない程度の）最大電流のうちいずれか小さい方の値であり、周波数によらず一定である。
　一方、図５に示す位置上限電流Ｉｐは、正弦波電流を通電することにより動作する可動子２３が上記移動可能範囲Ｄを超えない電流の上限値であり、駆動電流指令Irefから可動子２３に発生する加速度までの伝達ゲインをＧ（ｆ）とし、許容振幅値Ｌmax（＝移動可能範囲Ｄの半分の長さ）、周波数をｆ、ω＝２πｆとすると、下記の式で示される。
位置上限電流Ｉｐ（ｆ）＝ω２Ｌmax／Ｇ（ｆ）…（１）
　一方、図５に示す電圧上限電流Ｉｖは、周波数が大きくなるとレシプロモータの誘起電圧により電流が流せなくなるという電圧飽和が生じるのに対し、電圧飽和が起きない電流の上限値であり、モータのインピーダンスをＺ（ｆ）、ＦＥＴのＯＮ抵抗をRfet、電源（バッテリ）の電圧をVbat、モータの誘起電圧定数をＫｍ、可動子の質量をｍとすると、下記の式で示される。
電圧上限電流Ｉｖ＝Vbat／｛Ｚ（ｆ）＋２Rfet＋（Ｋｍ２／ｍω）｝…（２）
　図４に示す振幅値取得ステップＳ２では、駆動指令Iref（駆動電流指令）の値と周波数ｆとから可動子２３の振幅値Ｌｐを算出する。すなわち、駆動指令Iref（ｆ）に対し、モータ推力定数をｋｔ、ピーク加速度をＡｐ、実効加速度をａとした場合に、下記の式（３）～（６）から式（７）が得られ、この式（７）に周波数ｆ及び駆動指令Iref（ｆ）を入力することによって可動子の振幅値Ｌｐ（ｆ）が得られる。
モータに発生可能な推力：Ｆ（ｆ）＝ｋｔ・Iref（ｆ）…（３）
推力：Ｆ＝ｍａ…（４）
ａ＝Ａｐ／√２…（５）
可動子の振幅値：Ｌｐ＝Ａｐ／ω２…（６）
可動子の振幅値：Ｌｐ（ｆ）＝｛√２・ｋｔ・Iref（ｆ）｝／ｍ・ω２…（７）
　図４に示す不足距離算出ステップＳ３では、可動子２３の振幅値Ｌｐ（ｆ）と予め設定される許容振幅値Ｌmax（＝移動可能範囲Ｄの半分の長さ）及びオフセットズレ量Ｌｍとから可動振幅（Ｗ１／２）の不足距離Ｌｃを算出する。
オフセットズレ量：Ｌｍ＝ｍ・ｇ／ｋ
Ｌｃ＝Ｌmax－Ｌｍ－Ｌｐ（ｆ）
ｍは可動子の質量、ｇは重力加速度、ｋはアクチュエータのバネ定数を示す。ここで、Ｌｃ＜０であれば、図３（ｂ）に示すように、駆動指令に応じた往復移動するために要する可動子２３の振幅値Ｌｐ（＝Ｌ２）に対して可動振幅（Ｗ１／２）が可動域不足状態である、すなわち必要振幅Ｌｐ（＝Ｌ２）＞可動振幅（Ｗ１／２）である場合、不足距離は｜Ｌｃ｜と算出される。一方、Ｌｃ≧０であれば、図３（ａ）に示すように、可動域不足状態ではない、すなわち必要振幅Ｌｐ（＝Ｌ１）＜可動振幅（Ｗ１／２）となる場合、不足距離Ｌｃは０と算出される。
　図４に示す補正量算出ステップＳ４では、可動子２３の往復動中心Ｗｃを上記の不足距離Ｌｃ移動させるための駆動指令Irefの補正量Ｉｄを算出する。駆動指令Irefの補正量Ｉｄは、以下の式で算出される。
補正量Ｉｄ＝ｋ・Ｌｃ／ｋｔ
ｋはアクチュエータを構成するバネのバネ定数、ｋｔはモータ推力定数を示す。
　図４に示す記憶ステップＳ５では、図２に示すように、上記で求めた各々の補正量Ｉｄ（例えばＩｄ０（＝０），Ｉｄ１（＞０））と各々の周波数ｆ（例えばｆ０，ｆ１）とを関連付けて補正情報１４として記憶する。
　上記構成のリニアアクチュエータ駆動装置の動作を説明すると、図３（ｂ）に示すように、周波数ｆ１で可動域不足状態となる場合は、図２の周波数取得部１２で取得した周波数ｆ１とこの周波数ｆ１の下で最大となる駆動指令Irefとの二つのパラメータから得られる可動子２３の振幅値Ｌｐ（＝Ｌ２）での往復動に必要な範囲が可動子２３の可動範囲Ｗ１よりも大きく、この振幅値Ｌｐ（＝Ｌ２）と移動可能範囲Ｄ及びオフセットズレ量Ｌｍから決定される可動振幅（Ｗ１／２）の不足距離ＬｃがＬｃ１（Ｌｃ１＞０）となり、これに伴い駆動指令Irefを補正する補正量ＩｄがＩｄ１（Ｉｄ１＞０）となる。そして、図２に示すように、この周波数ｆ１と補正量Ｉｄ１とを関連付けた補正情報１４を用いているので、可動子２３の振幅値Ｌｐや不足距離Ｌｃをリアルタイムに算出する機構や、可動域不足状態であるか否かを判定する機構等を設けることなく簡素な構成で補正量Ｉｄ１を取得し、この補正量Ｉｄ１を加算器１３ａで加算することで駆動指令Irefを補正し、結果、オフセット通電がなされて、図３（ｂ）に示すように、可動子２３の往復動中心が不足距離Ｌｃ１上方へ移動してＷｃ→Ｗｃ’となり、可動範囲がＷ１→Ｗ２に拡大して、振幅値Ｌｐ（＝Ｌ２）での往復移動が可能となる。
　一方、図３（ａ）に示すように、周波数ｆ０で可動域不足状態ではない場合は、図２に周波数取得部１２で取得した周波数ｆ０とこの周波数ｆ０の下で最大となる駆動指令Irefとの二つのパラメータから得られる可動子２３の振幅値Ｌｐ（＝Ｌ１）での往復動に必要な範囲が可動子２３の可動範囲Ｗ１よりも小さく、この振幅値Ｌｐ（＝Ｌ１）と移動可能範囲Ｄ及びオフセットズレ量Ｌｍから決定される可動振幅（Ｗ１／２）の不足距離Ｌｃが０となり、これに伴い駆動指令Irefを補正する補正量がＩｄ０（＝０）となる。そして、図２に示すように、補正情報１４から補正量Ｉｄ０（＝０）を取得し、この補正量Ｉｄ０（＝０）を加算器１３ａで加算するものの、補正量Ｉｄ０は０であるので、駆動指令の補正が実質的に停止され、結果、オフセット通電も停止する。
　以上のように本実施形態のリニアアクチュエータ駆動装置１は、駆動指令Irefに応じた通電を行うことにより可動子２３を往復移動させる電磁駆動部１０と、通電がなされていない状態において可動子２３が自重により所定の移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃからズレて可動範囲Ｗ１が移動可能範囲Ｄよりも狭くなる場合に、可動子２３の往復動中心Ｗｃと移動可能範囲Ｄの中心Ｄｃとの偏差を無くする方向へ可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させるオフセット通電をなすように駆動指令Irefを補正するオフセット補正部１１とを具備してなり、オフセット補正部１１は、駆動指令Irefに応じて往復移動するために必要な可動子２３の振幅値Ｌｐに対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値Ｌｐに対して可動振幅（Ｗ１／２）が可動域不足状態となる場合に駆動指令Irefの補正を実施する一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令Irefの補正を解除するように構成されている。
　このように、駆動指令Irefに応じて往復移動するために必要な可動子２３の振幅値Ｌｐに対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値Ｌｐに対して可動振幅（Ｗ１／２）が可動域不足状態となる場合に駆動指令Irefの補正を実施してオフセット通電を行う一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令Irefの補正を解除してオフセット通電を停止するので、従来のように可動域不足状態であるか否かに拘わらず常時オフセット通電を行う場合に比べてオフセット通電を低減して省電力化を実現し、電力効率を向上させることが可能となる。しかも、オフセット通電によりオフセットズレを電気的に補正するものであるので、オフセットズレを機械的に補正するもののように装置の大型化を伴うことがない。
　さらに、本実施形態では、オフセット補正部１１は、振幅情報として可動子２３の往復移動に係る周波数ｆを周波数取得部１２で取得し、取得した周波数ｆと周波数ｆの下で駆動指令Irefが取り得る最大値とから可動子２３の振幅値Ｌｐを得るように構成されているので、駆動指令Irefが最大であると画一的に決めて、ワンパラメータの周波数ｆに基づき可動子２３の振幅値Ｌｐを得るように構成して装置を簡素化することが可能となる。特に、高周波数になるほど振幅値Ｌｐが小さくなるので、高周波数であるときに消費電力を低減する効果を効果的に奏する事が可能となる。
　加えて、本実施形態では、オフセット補正部１１は、振幅情報に対応する振幅値Ｌｐと予め設定される移動可能範囲Ｄ及びオフセットズレ量Ｌｍとから決定される可動範囲Ｗ１の不足分に応じた距離Ｌｃ、可動子２３の往復動中心Ｗｃが移動するように駆動指令Irefを補正するので、可動子２３の往復動に要する可動範囲を確保するのに必要な限度までオフセット通電を抑制でき、より一層省電力化を追求することが可能となる。
　その他、本実施形態では、オフセット補正部１１は、オフセット通電により可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させる補正量Ｉｄと振幅情報たる周波数ｆとを関連付けた補正情報１４を予め記憶しており、補正情報１４において振幅情報たる周波数ｆに関連付けられている補正量Ｉｄを用いて駆動指令Irefを補正するので、可動子２３の振幅値Ｌｐや不足距離Ｌｃをリアルタイムに算出する機構や、可動域不足状態であるか否かを判定する機構等を省略して製造コストを低減させつつ、上記のオフセット補正部１１を簡易な構成で実現することが可能となる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
　例えば、本実施形態では、予め設定した補正情報１４を用いて駆動指令Irefに応じて必要となる振幅値Ｌｐや不足距離Ｌｃ、補正量Ｉｄを演算する機構を省略しているが、以下に述べるようにこれらを演算する演算部を設けてもよい。すなわち、図６に示すように、オフセット補正部１１１を、上記と同一構成である周波数取得部１２と、新たに設けたオフセット補正量演算部１１３とを含んで構成する。オフセット補正量演算部１１３は、振幅情報として上記の周波数取得部１２で取得された可動子２３の往復移動に係る周波数ｆを取得するとともに、振幅情報として制振アルゴリズム部４ａで生成された駆動指令Irefを取得し、取得した周波数ｆ及び駆動指令Irefの値から可動子２３の振幅値Ｌｐを演算により取得し、取得した振幅値Ｌｐに基づき不足距離Ｌｃを演算し、不足距離Ｌｃに応じた補正量Ｉｄを加算器１１３ａで加算することで駆動指令Irefを補正する。この演算は、上記の振幅値取得ステップＳ２、不足距離算出ステップＳ３及び補正量算出ステップＳ４で述べた各演算式を用いて演算する。このように構成すれば、実際にアクチュエータ２０の駆動に用いられる駆動指令Irefに基づき可動子２３の振幅値Ｌｐを算出するので、本実施形態のように駆動指令が常に最大であると仮定して求めた可動子の振幅値を用いるものに比べて実際の可動子の振幅値を用いた精度の高いオフセット通電を行うことが可能となる。特に、高周波数では勿論のこと低周波数において可動子の振幅値が小さい場合に消費電力を低減する効果を有効に奏する事が可能となる。
　また、上記以外の構成としては、図７に示す構成が挙げられる。すなわち、オフセット補正部２１１を、上記と同一構成である周波数取得部１２と、振幅演算部２１３と、判定部２１４と、選択部２１５とから構成する。振幅演算部２１３は、振幅情報として上記の周波数取得部１２で取得された可動子２３の往復移動に係る周波数ｆを取得するとともに、振幅情報として制振アルゴリズム部４ａで生成された駆動指令Irefを取得し、取得した周波数ｆ及び駆動指令Irefの値から上記の振幅値取得ステップＳ２で述べた演算式を用いて可動子２３の振幅値Ｌｐを算出する。判定部２１４は、振幅演算部２１３で算出された振幅値Ｌｐに基づき可動域不足状態（衝突危険状態）であるか否かを判定し、判定結果信号ｓａを選択部２１５に入力する。具体的には、オフセットズレにより狭くなった可動振幅（Ｗ１／２）（許容振幅値Ｌmax－オフセットズレ量Ｌｍ）と余裕係数０．８とを乗算器２１４ａで乗算して余裕度を持たせた可動振幅と、算出された振幅値Ｌｐとを比較して振幅値Ｌｐの方が大きい場合に可動域不足状態（衝突危険状態）と判定する。なお、可動振幅（Ｗ１／２）は（許容振幅値Ｌmax－オフセットズレ量Ｌｍ）である。選択部２１５は、判定結果信号ｓａが０である場合である場合（可動域不足状態でない場合）には、補正量Ｉｄを０とする、一方、判定結果信号ｓａが１である場合（可動域不足状態である場合）には、補正量Ｉｄを予め定められた一定量Ｉｄfとして、補正量Ｉｄを加算器２１３ａで加算することで駆動指令Irefを補正する。この予め定められた一定量Ｉｄｆは、例えばオフセットズレ量Ｌｍ分、可動子２３の往復動中心Ｗｃを移動させるように設定されている。このように構成すれば、オフセット通電により可動子２３の往復動中心Ｗｃが一定距離移動するので、不足距離Ｌｃや補正量を演算するような複雑な演算を要することなく簡易な構成で確実に可動範囲を確保することが可能となる。しかも、判定部２１４は可動域不足状態であるか否かの判定の基準となる可動振幅（Ｗ１／２）にある程度の余裕度を持たせているので、装置の信頼性及び安全性を向上させることが可能となる。
　加えて、上記で述べた実施形態では、駆動指令Irefを電流で構成した例について説明しているが、駆動指令を電圧で構成したものも同様に適用可能である。さらに、本実施形態では、インナー型のリニアアクチュエータを例に説明したが、アウター型のリニアアクチュエータにも適用可能である。また、本実施形態ではリニアアクチュエータ駆動装置１を加振手段２として制振システムｓｙに適用しているが、その他リニアアクチュエータを駆動させる装置又はシステムに適用可能である。また、図２、図６及び図７に示す各機能部は、所定のプログラムをプロセッサで実行することにより実現してもよく、各機能部を専用回路で構成してもよい。
　また、振幅情報として可動子の位置を検出する位置検出センサを設け、位置検出センサの検出結果に基づき可動子の振幅値を得るように構成してもよい。位置検出センサには、遮蔽センサや変位センサ等を用いることが挙げられる。このように構成すれば、可動子の位置を直接検出するので、複雑な演算を要することなく、より確実に且つ高精度で可動範囲を確保することが可能となる。
　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
　以上に詳述した本発明によれば、駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に対応する振幅情報を取得し、この振幅情報に対応する振幅値に対して可動子の可動振幅が可動域不足状態である場合に駆動指令の補正を実施して、可動子の往復動中心と移動可能範囲の中心との偏差を無くする方向へ可動子の往復動中心を移動させるオフセット通電を行う一方、可動域不足状態でない場合に駆動指令の補正を解除して、オフセット通電を停止するので、従来のように可動域不足状態であるか否かに拘わらず常時オフセット通電を行う場合に比べてオフセット通電を低減して省電力化を実現し、電力効率を向上させることが可能となる。しかも、可動子のオフセットズレを電気的に補正するものであるので、オフセットズレを機械的に補正するもののように大型化を伴うことがない。したがって、小型化及び省電力化に適したリニアアクチュエータ駆動装置を提供することが可能である。

Claims (6)

  1. 　駆動指令に応じた通電を行うことにより可動子を往復移動させる電磁駆動部と、
    　通電がなされていない状態において前記可動子が自重により所定の移動可能範囲の中心からズレて可動範囲が前記移動可能範囲よりも狭くなる場合に、前記可動子の往復動中心と前記移動可能範囲の中心との偏差を無くする方向へ前記可動子の往復動中心を移動させるオフセット通電をなすように前記駆動指令を補正するオフセット補正部とを具備してなり、
    　前記オフセット補正部は、前記駆動指令に応じて往復移動するために必要な可動子の振幅値に対応する振幅情報を取得し、取得した振幅情報に対応する振幅値に対して可動振幅が可動域不足状態となる場合に前記駆動指令の補正を実施する一方、前記可動域不足状態でない場合に前記駆動指令の補正を解除することを特徴とするリニアアクチュエータ駆動装置。
  2. 　前記オフセット補正部は、前記振幅情報として前記可動子の往復移動に係る周波数を取得し、取得した周波数と当該周波数の下で前記駆動指令が取り得る最大値とから前記可動子の振幅値を得るように構成されている請求項１に記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
  3. 　前記オフセット補正部は、前記振幅情報として前記可動子の往復移動に係る周波数及び前記駆動指令を取得し、取得した周波数及び前記駆動指令の値から前記可動子の振幅値を得るように構成されている請求項１に記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
  4. 　前記オフセット補正部は、前記振幅情報に対応する振幅値と予め設定される移動可能範囲及びオフセットズレ量とから決定される可動振幅の不足距離、前記可動子の往復動中心が移動するように前記駆動指令を補正する請求項１～３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
  5. 　前記オフセット補正部は、前記可動子の往復動中心が一定距離移動するように前記駆動指令を補正する請求項１～３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
  6. 　前記オフセット補正部は、前記オフセット通電により可動子の往復動中心を移動させる補正量と前記振幅情報とを関連付けた補正情報を予め記憶しており、前記補正情報において前記振幅情報に関連付けられている補正量を用いて前記駆動指令を補正する請求項１～５のいずれかに記載のリニアアクチュエータ駆動装置。
     
PCT/JP2011/065217 2010-07-02 2011-07-01 リニアアクチュエータ駆動装置 WO2012002544A2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/808,041 US8912737B2 (en) 2010-07-02 2011-07-01 Linear actuator driving device
CN201180033076.9A CN103038998B (zh) 2010-07-02 2011-07-01 直线运动驱动器驱动装置
EP11801006.5A EP2590318A2 (en) 2010-07-02 2011-07-01 Linear actuator device
HK13111078.7A HK1183749A1 (en) 2010-07-02 2013-09-27 Linear actuator device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-152431 2010-07-02
JP2010152431A JP5569195B2 (ja) 2010-07-02 2010-07-02 リニアアクチュエータ駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012002544A2 true WO2012002544A2 (ja) 2012-01-05
WO2012002544A3 WO2012002544A3 (ja) 2012-03-01

Family

ID=45402499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/065217 WO2012002544A2 (ja) 2010-07-02 2011-07-01 リニアアクチュエータ駆動装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8912737B2 (ja)
EP (1) EP2590318A2 (ja)
JP (1) JP5569195B2 (ja)
CN (1) CN103038998B (ja)
HK (1) HK1183749A1 (ja)
WO (1) WO2012002544A2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106090098A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 上海交通大学 变刚度变阻尼可调谐动力吸振器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103754678B (zh) * 2014-01-28 2017-01-04 杭州登新科技有限公司 贴片机编带进料装置及贴片机
JP6308852B2 (ja) * 2014-04-15 2018-04-11 キヤノン株式会社 駆動装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法
JP6686501B2 (ja) * 2016-02-15 2020-04-22 株式会社ジェイテクト 往復運動体の周波数検出装置及び揺動関節装置
DK3454469T3 (da) * 2017-09-12 2022-03-21 Siemens Gamesa Renewable Energy As Drejningsmoment-ripple-reduktion for en generator og vindmølle indbefattende samme
EP3845772B1 (en) * 2018-08-31 2022-10-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Vibration control device
CN111564995B (zh) * 2020-05-25 2021-11-19 华中科技大学 一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法
KR102566021B1 (ko) * 2021-03-11 2023-08-10 현대트랜시스 주식회사 차량 시트의 댐퍼 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006014464A (ja) 2004-06-24 2006-01-12 Shinko Electric Co Ltd リニアアクチュエータ
JP2008256109A (ja) 2007-04-05 2008-10-23 Shinko Electric Co Ltd 制振装置及び制振装置の制御方法
JP2008256110A (ja) 2007-04-05 2008-10-23 Shinko Electric Co Ltd 制振装置及び制振装置のオフセット補正方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH061096B2 (ja) * 1982-06-29 1994-01-05 三菱電機株式会社 振動制御装置
JPH0591833A (ja) * 1991-08-05 1993-04-16 Meiji Milk Prod Co Ltd 組合せ食品及びその製造法
JP3278069B2 (ja) * 1991-12-25 2002-04-30 カヤバ工業株式会社 電気油圧サーボ機構
DE19912269C1 (de) * 1999-03-19 2000-12-21 Ticona Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Stofftrennung
DE19918753C2 (de) * 1999-04-24 2002-02-28 Nokia Networks Oy Stromversorgungseinheit und Verfahren zum Generieren von Schutzströmen zum Schutz von metallischen Leitungen vor Korrosion
JP3750455B2 (ja) * 2000-01-14 2006-03-01 松下電工株式会社 自励発振回路
JP4016966B2 (ja) * 2004-04-13 2007-12-05 東海ゴム工業株式会社 能動型防振装置の駆動方法
JP4172414B2 (ja) * 2004-04-13 2008-10-29 東海ゴム工業株式会社 能動型防振装置の制御方法及び制御装置
JP4801938B2 (ja) * 2005-06-15 2011-10-26 東海ゴム工業株式会社 能動型防振装置
EP2080930A2 (en) * 2006-05-08 2009-07-22 Shinko Electric Co., Ltd Damping apparatus for reducing vibration of automobile body
CN103104652B (zh) 2006-12-06 2015-07-01 翔风技术有限公司 汽车减振装置
US7974769B2 (en) * 2007-08-03 2011-07-05 GM Global Technology Operations LLC Integrated open and closed-loop control method for active engine mounts
US8560129B2 (en) * 2008-05-14 2013-10-15 Sinfonia Technology Co., Ltd. Vibration control device and vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006014464A (ja) 2004-06-24 2006-01-12 Shinko Electric Co Ltd リニアアクチュエータ
JP2008256109A (ja) 2007-04-05 2008-10-23 Shinko Electric Co Ltd 制振装置及び制振装置の制御方法
JP2008256110A (ja) 2007-04-05 2008-10-23 Shinko Electric Co Ltd 制振装置及び制振装置のオフセット補正方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106090098A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 上海交通大学 变刚度变阻尼可调谐动力吸振器

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012016224A (ja) 2012-01-19
JP5569195B2 (ja) 2014-08-13
HK1183749A1 (en) 2014-01-03
CN103038998B (zh) 2015-04-22
WO2012002544A3 (ja) 2012-03-01
EP2590318A2 (en) 2013-05-08
CN103038998A (zh) 2013-04-10
US20130106319A1 (en) 2013-05-02
US8912737B2 (en) 2014-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5569195B2 (ja) リニアアクチュエータ駆動装置
US8700261B2 (en) Active damping device, vehicle, method for controlling active damping device
JP5522037B2 (ja) 制振装置および車両
KR20110003407A (ko) 자동차 차체의 진동을 저감하는 자동차용 제진장치
KR20120104971A (ko) 제진 장치, 전동 액추에이터 구동 장치 및 차량
JP5696601B2 (ja) アクティブ制振装置、アクティブ制振装置の制御方法
JP5146747B2 (ja) 制振装置及び加振指令テーブルの製造方法
JP6452290B2 (ja) 振動低減装置
JP5365508B2 (ja) 制振装置及びこれを搭載した車両
JP2006177547A (ja) 車両用振動制御装置の動吸振器構造
US10635177B2 (en) Operating unit for a vehicle
US20220103045A1 (en) Voice coil motor
JP6264952B2 (ja) 振動低減装置
KR20060058164A (ko) 반능동형 동흡진기
JP6550888B2 (ja) 振動低減装置
JP2012189657A (ja) 手振れ補正装置及び撮像装置
JP5440319B2 (ja) 電動アクチュエータ駆動装置及びこれを備えた制振装置
JP5845884B2 (ja) アクティブ制振装置
JP5353657B2 (ja) 制振装置及びこれを搭載した車両
JP6266283B2 (ja) エンジン支持装置
JP2014155421A (ja) リニアアクチュエーター
JP2012241773A (ja) リニアアクチュエータ駆動装置及び制振装置
JP2017026130A (ja) 振動低減装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180033076.9

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11801006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13808041

Country of ref document: US

Ref document number: 2011801006

Country of ref document: EP