JP2002300795A - リニア振動モータの駆動制御方法及び駆動制御装置 - Google Patents
リニア振動モータの駆動制御方法及び駆動制御装置Info
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Abstract
動子の駆動を行うことの可能な駆動制御方法及び駆動制
御装置を提供する。 【解決手段】 可動子の移動方向が反転する前の時点
で、固定子又は可動子の電磁石への電力の供給を開始す
る。
Description
磁石)からなる固定子と、永久磁石(又は電磁石)を備
えて往復振動自在に支持されている可動子とを備えるリ
ニア振動モータの駆動制御装置及び駆動制御方法に関す
るものである。
開平8−331826号公報に示すような供給電力の制
御を行っていた。すなわち、リニア振動モータは、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)を備えて往復振動自在にばね支持されている可
動子とを備え、可動子の変位または速度または加速度の
を検出する検出手段と、該検出手段の出力に応じて電磁
石の巻線への供給電力を制御する制御手段とから構成さ
れる駆動制御装置において、前記制御手段は、前記検出
手段によって検出された移動方向に応じた方向に電流を
流すことで、前記可動子の振動を妨げないように駆動制
御を行っていた。この制御においては、移動方向反転時
点から往復振動の中心点までの間を電力の供給開始タイ
ミングとすることが示されている。この駆動制御方法を
第1の駆動制御方法という。
は、可動子の動きが検出できない場合に、予め設定され
た固定周波数で可動子を駆動する駆動制御方法が開示さ
れている。なお、上記固定周波数は、可動子の動きが検
出できる場合に検出されていた周波数を用いることが示
されている。この駆動制御方法を第2の駆動制御方法と
いう。
は、電磁石を構成する巻線に発生する誘導電圧を検出す
ることによって可動子の動き(変位、速度または加速
度)を検出する方法が開示されている。この方法では、
可動子の動きに起因する誘導電圧のみを検出するために
可動子の移動方向が反転すると予測される期間において
前記巻線に電流を流さない期間(オフ期間という)を設
けている。
方法では、電磁石の巻線へ電流を供給する時間幅が小さ
い場合には、電流供給を開始するのに最適なタイミング
を選ぶことができるが、時間幅が大きい場合には、可動
子の振動に対する効率特性の点から、可動子を効率良く
駆動させることが困難である。
動子を駆動するタイミングを変更した場合等において
は、制御手段を含めたリニア振動モータ全体の共振周波
数が変化し、可動子の動きが検出できる場合に、検出さ
れていた周波数と前記共振周波数とが異なるため、効率
的な駆動が困難となる。
では、可動子の移動方向が反転すると予測される期間に
おいてオフ期間を設けているため、オフ期間中は前記巻
線に電流を流すことができず、可動子を効率良く駆動さ
せることが困難である。
ので、可動子の動きを検出しながらも、効率良く可動子
の駆動を行うことの可能な駆動制御方法及び駆動制御装
置を提供することにある。
御装置は、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)を備えて往復振動自在に支持さ
れている可動子とを備えるリニア振動モータの駆動制御
装置であって、電磁石を構成する巻線への駆動電力の供
給を制御して可動子を往復振動させる制御手段と、可動
子の変位、速度、加速度の内少なくとも1つを検出する
検出手段とを備え、前記制御手段は、検出手段での検出
結果を用いて可動子の移動方向が反転する前の時点で前
記巻線への電力の供給を開始することを特徴としてい
る。
石(又は永久磁石)からなる固定子と、永久磁石(又は
電磁石)を備えて往復振動自在に支持されている可動子
とを備えるリニア振動モータの駆動制御方法であって、
可動子の変位、速度、加速度の内少なくとも1つを検出
し、検出手段での検出結果を用いて可動子の移動方向が
反転する前の時点で、電磁石への電力の供給を開始する
ことを特徴としている。
転時点以前から電流が供給されるため、電磁石を構成す
る巻線へ流れる駆動電流は、電磁誘導により可動子の移
動方向反転時点までに急激に増加される。その結果、駆
動電流の大きさは電磁石の強さと比例するため、電磁石
が強力に磁化されることになる。そこで可動子の往復運
動、すなわち機械系共振において、効率の良いエネルギ
供給のタイミングである移動方向反転時点から往復振動
の中心点の間に電磁石が強力に磁化されるため、効率の
良い駆動制御が行われる。
1に記載の駆動制御装置であって、前記検出手段が、可
動子の振動に伴って誘導電圧を発生する誘導電圧発生手
段を備えることを特徴としている。
に、可動子の振動に伴って誘導電圧が発生されるため、
この誘導電圧を用いて可動子の変位、速度、加速度の内
少なくとも1つを検出することが可能となる。
2に記載の駆動制御装置であって、前記制御手段が、前
記誘導電圧が最大または最小となる時点から所定時間後
に、前記巻線への電力の供給を開始することを特徴とし
ている。
最大になるとき、電磁石を構成する巻線に発生する誘導
電圧は最大(一の方向への移動)または最小(逆の方向
への移動)の値をとるため、この時点から所定時間後
に、固定子又は可動子の電磁石への電力の供給が開始さ
れるため、可動子の移動方向反転時点以前から電流を供
給することが実現され、効率的に駆動制御が行われる。
2に記載の駆動制御装置であって、前記制御手段が、前
記誘導電圧が所定の電圧以下に移行する時点あるいは所
定の電圧以上に移行する時点から所定時間後に、前記巻
線への電力の供給を開始することを特徴としている。
線に発生する誘導電圧が所定の電圧以下に移行する時点
あるいは所定の電圧以上に移行する時点から所定時間後
に、固定子又は可動子の電磁石への電力の供給が開始さ
れるため、可動子の移動方向反転時点以前から電流を供
給することが実現され、効率的に駆動制御が行われる。
さらに、可動子の振幅に応じて誘導電圧が所定の電圧以
下に移行する時点あるいは所定の電圧以上に移行する時
点が異なってくるが、振幅が大きい場合には移動方向の
反転するタイミングに近づき、振幅が小さい場合にはこ
のタイミングから離れるため、電流供給開始のタイミン
グが変化し、前記所定の電圧と前記所定時間との値を適
正に設定することによって、移動方向の反転するタイミ
ングと電流供給開始のタイミングが適正に調整される。
2〜4のいずれかに記載の駆動制御装置であって、前記
検出手段が、前記誘導電圧発生手段に発生する電圧を用
いて前記誘導電圧を求める誘導電圧算出手段を備えるこ
とを特徴としている。
よって、誘導電圧発生手段に発生する電圧を用いて誘導
電圧が求められるため、この誘導電圧を用いて可動子の
変位、速度、加速度の内少なくとも1つを検出すること
が可能となる。
5に記載の駆動制御装置であって、前記誘導電圧算出手
段が、前記誘導電圧発生手段に発生される電圧と前記巻
線に流れる電流とを用いて前記誘導電圧を演算式により
算出することを特徴としている。
よって、誘導電圧発生手段に発生される電圧と電磁石を
構成する巻線に流れる電流とを用いて演算式により算出
されるため、誘導電圧発生手段に発生される電圧から誘
導電圧以外の成分(巻線に流れる電流に伴って発生する
相互誘導電圧等)が除かれ、誘導電圧を容易に求めるこ
とが可能となる。
6に記載の駆動制御装置であって、前記誘導電圧算出手
段が、前記巻線への前記誘導電圧を算出する演算式を複
数の演算式の中から前記巻線に流れる電流の状態に応じ
て選択することを特徴としている。
よって、誘導電圧を算出する演算式が予め準備されてい
る複数の演算式の中から、電磁石を構成する巻線に流れ
る電流の状態に応じて選択されるため、誘導電圧発生手
段に発生される電圧から誘導電圧以外の成分(巻線に流
れる電流に伴って発生する相互誘導電圧等)が更に正確
に除かれ、誘導電圧が更に正確に求められる。
6または7に記載の駆動制御装置であって、前記誘導電
圧算出手段が、前記巻線に流れる電流が略零である期間
中は、前記誘導電圧発生手段に発生される電圧から前記
誘導電圧を求めることを特徴としている。
よって、電磁石を構成する巻線に流れる電流が略零であ
る期間中は、誘導電圧発生手段に発生される電圧から誘
導電圧が求められ、電磁石を構成する巻線に流れる電流
が略零で無い期間中は、電磁石を構成する巻線に印加さ
れる電圧と電磁石を構成する巻線に流れる電流とを用い
て誘導電圧が演算式により算出されるため、誘導電圧が
更に正確に求められる。
5〜8のいずれかに記載の駆動制御装置であって、前記
検出手段が、前記誘導電圧を正規化する正規化手段と、
正規化された誘導電圧が予め設定された所定の電圧レベ
ルに一致したタイミングを基準タイミングとして検出す
る基準検出手段とを備え、前記制御手段が、前記基準タ
イミングに基づいて電磁石への電力の供給を行なうこと
を特徴としている。
て、誘導電圧が正規化され、基準検出手段によって、正
規化された誘導電圧が予め設定された所定の電圧レベル
に一致したタイミングが基準タイミングとして検出され
る。そして、制御手段によって、基準タイミングに基づ
いて電磁石への電力の供給が行なわれる。従って、可動
子の振動の振幅の大小に拘らず、予め設定された所定の
電圧によって規定される振動の所定の位相において基準
タイミングが検出されるため、的確なタイミングで駆動
制御が行なわれる。
項5〜9のいずれかに記載の駆動制御装置であって、前
記前記誘導電圧発生手段は、前記巻線から構成されるこ
とを特徴としている。
が、電磁石を構成する巻線から構成されるため、簡素な
構造で誘導電圧発生手段が実現される。
項2〜4のいずれかに記載の駆動制御装置であって、前
記誘導電圧発生手段が前記巻線から構成され、前記検出
手段が、可動子の変位、速度、加速度の内少なくとも1
つを用いて可動子の振幅を検出する振幅検出手段を備
え、前記制御手段が、可動子の振幅が第1の所定値以下
である場合に、可動子の移動方向が反転する前の時点
で、前記巻線への電力の供給を開始することを特徴とし
ている。
電磁石を構成する巻線から構成されるため、簡素な構造
で誘導電圧発生手段が実現される。また、振幅検出手段
によって、可動子の変位、速度、加速度の内少なくとも
1つを用いて可動子の振幅が検出され、制御手段によっ
て、可動子の振幅が第1の所定値以下である場合に、可
動子の移動方向が反転する前の時点で、電磁石を構成す
る巻線への電力の供給が開始される。当該リニア振動モ
ータが電気カミソリ等に適用される際には、可動子の振
幅を所定の範囲に制御する必要があり、可動子の振幅が
所定の振幅(第1の所定値)以下である場合には、振幅
を増大させる必要がある。この場合、可動子の移動方向
が反転する前の時点で、電磁石を構成する巻線への電力
の供給が開始されるため、電磁石を構成する巻線へ流れ
る駆動電流は、可動子の移動方向反転時点までに急激に
増加される。その結果、駆動電流の大きさは電磁石の強
さと比例するため、電磁石が強力に磁化されることにな
る。そこで可動子の往復運動、すなわち機械系共振にお
いて、効率の良いエネルギ供給のタイミングである移動
方向反転時点から往復振動の中心点の間に電磁石が強力
に磁化されるため、効率の良い駆動制御が行われ、振幅
が増大される。
項11に記載の駆動制御装置であって、前記制御手段
が、可動子の振幅が前記第1の所定値以下である場合
に、所定時間継続して、可動子の移動方向が反転する前
の時点で前記巻線への電力の供給を開始すると共に、供
給可能な最大電力を前記巻線に供給することを特徴とし
ている。
可動子の振幅が第1の所定値以下である場合に、所定時
間継続して、可動子の移動方向が反転する前の時点で電
磁石を構成する巻線への電力の供給が開始されると共
に、供給可能な最大電力が電磁石を構成する巻線に供給
される。当該リニア振動モータが電気カミソリ等に適用
される際には、可動子の振幅を所定の範囲に制御する必
要があり、可動子の振幅が所定の振幅(第1の所定値)
以下である場合には、振幅を増大させる必要がある。こ
の場合、可動子の移動方向が反転する前の時点で、電磁
石を構成する巻線への電力の供給が開始されると共に供
給可能な最大電力が電磁石を構成する巻線に供給される
ため、電磁石を構成する巻線へ流れる駆動電流は、電磁
誘導により可動子の移動方向反転時点までに更に急激に
増加される。
さと比例するため、電磁石が更に強力に磁化されること
になる。そこで可動子の往復運動、すなわち機械系共振
において、効率の良いエネルギ供給のタイミングである
移動方向反転時点から往復振動の中心点の間に電磁石が
更に強力に磁化されるため、効率の良い駆動制御が行わ
れ、振幅が迅速に増大される。なお、上記所定時間の間
に限定して供給可能な最大電力を供給することによっ
て、検出手段による可動子の変位等の検出ができない場
合であっても、振幅が過剰に増大することが防止され
る。
項2〜4のいずれかに記載の駆動制御装置であって、可
動子を強駆動にするか否かを選択する駆動選択手段を備
え、前記誘導電圧発生手段が前記巻線から構成され、前
記制御手段が、前記駆動選択手段によって強駆動が選択
された場合に、可動子の移動方向が反転する前の時点
で、前記巻線への電力の供給を開始することを特徴とし
ている。
電磁石を構成する巻線から構成されるため簡素な構造で
誘導電圧発生手段が実現される。駆動選択手段によっ
て、可動子を強駆動にするか否かが選択され、制御手段
によって、駆動選択手段により強駆動が選択された場合
に、可動子の移動方向が反転する前の時点で、電磁石を
構成する巻線への電力の供給が開始されるため、例えば
駆動選択手段がユーザの操作を受け付けて可動子を強駆
動にするか否かが選択される場合には、ユーザが所望す
る時に強駆動を選択することができ、操作性が向上され
る。
項11に記載の駆動制御装置であって、前記制御手段
が、可動子の振幅が第2の所定値以下である場合に、供
給可能な最大電力を前記巻線に供給することを特徴とし
ている。
可動子の振幅が第2の所定値以下である場合に、供給可
能な最大電力が電磁石を構成する巻線に供給されるた
め、振幅が小さい場合に更に強力に駆動されて、振幅が
更に迅速に増大される。
項11に記載の駆動制御装置であって、可動子の振幅に
基づいて前記巻線に供給する電力を段階的に変更するこ
とを特徴としている。
可動子の振幅に基づいて電磁石を構成する巻線に供給す
る電力が段階的に変更されるため、例えば、振幅が所定
の範囲にあることが望ましい場合等には、振幅が小さい
程巻線に供給する電力が段階的に増大され、使用者にと
って違和感のない(駆動条件の変化を感じない)特性の
駆動制御が行なわれる。
項11に記載の駆動制御装置であって、前記制御手段
が、可動子の振幅が第1の所定値以下である場合に、可
動子の移動方向が反転する前の時点で前記巻線への電力
の供給を開始すると共に、可動子の移動方向が反転する
後の時点で前記巻線への電力の供給を開始する場合より
も高い周波数で前記巻線に電力を供給することを特徴と
している。
可動子の振幅が第1の所定値以下である場合に、可動子
の移動方向が反転する前の時点で、電磁石を構成する巻
線への電力の供給が開始されると共に、可動子の移動方
向が反転する後の時点で巻線への電力の供給を開始する
場合よりも高い周波数で巻線に電力が供給される。一
方、可動子の移動方向が反転する前の時点で、巻線への
電力の供給が開始される場合には、可動子の移動方向が
反転する後の時点で巻線への電力の供給が開始される場
合よりも、制御系を含めた可動子の共振周波数が増加す
る。そこで、この共振周波数に対応する周波数で巻線に
電力が供給されるため、効率的な駆動が行なわれる。
項1〜16に記載の駆動制御装置であって、可動子が、
交番磁界を受けて回動すべく軸支された回転体と、前記
回転体の軸を挟んで対向する位置に取り付けられ前記回
転体の回転力が伝播されて互いに逆方向に往復移動可能
な2本の振動体とを備えることを特徴としている。
を受けて回動すべく軸支された回転体と、前記回転体の
軸を挟んで対向する位置に取り付けられ前記回転体の回
転力が伝播されて互いに逆方向に往復移動可能な2本の
振動体とを備えるため、可動子を構成する回転体が交番
磁界を受けて回動され、これに取り付けられた2本の振
動体が回転体の軸を挟んで逆方向に往復移動されるリニ
ア振動モータにおいて、可動子を構成する2本の振動体
の移動方向反転時点以前から電流が供給されるため、電
磁石を構成する巻線へ流れる駆動電流は、振動体の移動
方向反転時点までに急激に増加される。その結果、駆動
電流の大きさは電磁石の強さと比例するため、電磁石が
強力に磁化されることになる。そこで可動子を構成する
2本の振動体の往復運動、すなわち機械系共振におい
て、効率の良いエネルギ供給のタイミングである移動方
向反転時点から往復振動の中心点の間に電磁石が強力に
磁化されるため、効率の良い駆動制御が行われる。
求項2に記載の実施形態の一例)図1は、本発明の第1
実施形態のリニア振動モータ及びリニア振動モータの駆
動制御装置の構成図の一例である。リニア振動モータA
は、電磁石11を備えた固定子1と、N,S極の永久磁
石20を並列に備えた可動子2と、可動子2がバネ部材
4を介して固定子1に対して往復運動(振動)可能に連
結されると共に固定子1が設けられているフレーム3と
を備え、リニア振動モータAの駆動制御装置Bは、電磁
石11に供給する電流を制御する制御部5と、フレーム
3に固定され可動子2の変位、速度、加速度の内少なく
とも1つを検出するためのセンシング用巻線62と可動
子2に固定され磁極の並びが可動子2の往復運動の方向
と一致しているセンシング用磁石61とからなるセンサ
6(誘導電圧発生手段に相当する)と、センサ6の信号
の処理を行ない可動子2の変位、速度、加速度の内少な
くとも1つに変換する検出部7とを備えている。
れ、制御部5から電磁石11へ供給される電流の方向に
よって、N極とS極が反転するように設計されている。
可動子2の往復運動(振動)に伴って、センシング用磁
石61からの磁束であってセンシング用巻線62に鎖交
する磁束の変化に応じて、すなわち、電磁誘導によっ
て、センシング用巻線62に誘導電流(または誘導電
圧)が誘起され、該誘導電流(または誘導電圧)が検出
部7に入力され、検出部7によって、可動子2の変位、
速度、加速度の内少なくとも1つに変換され、これを用
いて制御部5は、電磁石11に電流を供給するタイミン
グ、パルス幅、電流の流れる方向を制御している。この
制御により電磁石11を磁化し、永久磁石20との間に
働く吸引力又は反発力を利用して可動子2に振動エネル
ギを付与するのである。
子2は、可動子2自体の重量と、フレーム3との接続に
用いられている復帰用の付勢部材としてのバネ部材4の
バネ定数とによって決定する機械的な共振周波数を有
し、制御部5において電力の供給を行なう場合に、この
共振周波数に合致した周波数で電流供給を行なうと効率
良く可動子を駆動(振動)させることができる。
導電圧)は、可動子2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
がその往復運動の振幅の一端に達した時(可動子2が静
止した時)、磁石61は静止して、巻線62に対する磁
石61による鎖交磁束数の変化がなくなるために、セン
サ6の誘導電流(または誘導電圧)は零となる。一方、
振幅中央位置に達した時(可動子2の移動速度が最大と
なる時)、磁石61は最大速度となり、鎖交磁束数の変
化が最大となるために、センサ6の誘導電流(または誘
導電圧)の絶対値も最大となる。つまり、一の方向に移
動しており振幅中央位置に達した時に誘導電流は最大と
なり、逆の方向にしており振幅中央位置に達した時に誘
導電流は最小となる。従って、誘導電流(または誘導電
圧)の絶対値の最大となるタイミングを検出すれば可動
子2の速度が最大となるタイミングを検出することがで
きる。また、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るため、センサ6の誘導
電流(または誘導電圧)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。センサ6は、センシング用磁
石61を、N,S極並列タイプとすることで、可動子2
の移動方向が異なる場合には異極の信号として検出でき
る。
移動方向と移動方向反転時点と位置(速度または加速
度)の全てを検出することができるセンシング用磁石2
9とセンシング用巻線62との組み合わせで構成される
センサ6を用いて、センサ6の誘導電流(または誘導電
圧)の値から速度を検出していたが、誘導電流(または
誘導電圧)が零となる点の時間間隔から速度を検出する
ようにしてもよい。上記零点は、磁石61の磁力のばら
つきや、磁石61と巻線62との間のギャップのばらつ
き等に影響されることなく確実に移動方向反転時点を検
出することができるものであり、従って、零点の時間間
隔から可動子2の速度をより正確に検出することができ
る。
説明するための波形図の一例である。(a)は可動子2
の変位を、(b)は電磁石11に供給する電流を示して
いる。リニア振動モータの可動子2は、時間と共に図1
における左右方向に移動し、縦軸に変位をとり、横軸に
時間をとると、可動子2の変位は(a)に示すように正
弦波状となる。ここでは、便宜上、+方向(例えば、図
1の右方向)と−方向(例えば、図1の左方向)へ移動
するとした場合、−方向へ移動していた可動子が+方向
へ移動方向を変えるタイミングがある。例えば、図2
(a)の左端の縦線がそのタイミングに当たる。本発明
の第1実施形態では、このタイミング以前の時点t0か
ら電力の供給を開始する。従来は、図10に示すように
移動方向が反転する時点以降の時点から電力の供給を始
めていた。ただし、図10において、(a)は可動子2
の変位を、(b)は電磁石11を構成する巻線に発生す
る誘導電圧を、(c)は電磁石11に供給する電流を示
している。
定子1の電磁石11の強さによって可動子2が受け取る
エネルギは変化する。また、エネルギを受け取るタイミ
ングによって効率が異なるため、より効率の高いタイミ
ングで電磁石11への電流を大きくし電磁石11の磁力
を強くすることが、可動子2の振幅を大きくすることに
有効である。正弦波状の振動をしている可動子2におい
ては、移動方向が反転する時点から往復振動の中心点ま
での間においてエネルギを供給する方法が効率的である
ため、このタイミングで電流が大きくなるように可動子
の移動方向が反転する前の時点から電力の供給を開始す
るのである。
給を始めた場合、電磁石11を構成する巻線は自己イン
ダクタンスを有するため、図10に示すように、電流は
急激に立ち上がらず、ノコギリ波状となる。これに対し
て、移動方向が反転する前から電力の供給を開始した場
合、可動子2の永久磁石20からの磁束の減少状態に起
因する電磁誘導によって、図2に示すように、電流は急
激に立ちあがり、それにつれて電磁石11の磁力も急激
に大きくなる。その結果、効果的に電磁石11の磁力を
強く出来るため、可動子2の移動方向とは逆向きの電磁
石11の磁力を強くすることによって、可動子2の移動
が微小時間だけ妨げられることになるものの、移動方向
が反転する以前から電力の供給を始めた方が、方向反転
時に既に電流レベルが高くなっていることからトータル
的には効率の高い駆動制御を行なうことができるのであ
る。
装置と従来の駆動制御装置との差異を説明するための波
形図の一例である。ただし、(a)は可動子2の変位
を、(b)は電磁石11を構成する巻線に発生する誘導
電圧を、(c)は駆動エネルギが可動子2の振動エネル
ギに変換される変換効率係数(変換効率係数の説明は後
述する)を、(d)は本発明の第1実施形態の駆動制御
装置を用いて電磁石11に供給される電流を、(e)は
従来の駆動制御装置を用いて電磁石11に供給される電
流を示している。前記変換効率係数の正負の符号は、電
磁石11に供給される電流の正負の符号と比較して、両
者が一致する場合は正の変換効率であり、両者が一致し
ない場合は負の変換効率であることを意味している。こ
こで、変換効率が負である状態とは、電磁石11に電流
が供給されることによって、可動子2の振動が妨げられ
ている状態である。例えば、(d)において、電流が立
ち上がる近傍においては、電磁石11に供給される電流
が正である時点で、変換効率係数が負である場合があ
り、この時には、電磁石11に電流が供給されることに
よって、可動子2の振動が妨げられていることを意味し
ている。
電磁石11に供給される電流の正負の符号とが一致する
場合には、変換効率係数が大きい程、また、電流が大き
い程、効率が良い。逆に、前記変換効率係数の正負の符
号と、電磁石11に供給される電流の正負の符号とが一
致しない場合には、変換効率係数が大きい程、また、電
流が大きい程、効率が悪い。なお、トータルの効率は、
∫(変換効率係数)×(電磁石11に供給される電流)
dtに比例する。ここで、tは時間である。図3より、
本発明の第1実施形態の駆動制御装置を用いる場合
((d)の場合)は、電流の立ち上がり初期に変換効率
係数の正負の符号と、電磁石11に供給される電流の正
負の符号とが一致しない状態となり、エネルギのロスを
生じるが、(c)に示すように反転直後のように変換効
率係数の絶対値の大きな時間に大きな電流を流すことが
できるため、トータル的には従来の駆動制御装置よりも
効率の良い駆動制御が可能となる。
定数とによって決定する機械共振周波数と、本発明の第
1実施形態の駆動制御装置とを考慮すると、図4に示す
ように片方向だけの電流を与えることによって、モータ
を駆動することも可能である。ただし、(a)は可動子
2の変位であり、(b)は電磁石11に供給する電流で
ある。
態の一例)一方、特開2001−16892号公報に開
示されているモータ巻線に発生する誘導電圧を利用して
駆動検知を行なう場合にも、本発明の駆動制御装置を適
用することが可能である。図5は、特開2001−16
892号公報に開示されているモータ巻線に発生する誘
導電圧を利用して駆動検知を行なう場合に、本発明の駆
動制御装置(第2実施形態の駆動制御装置)を適用する
場合のリニア振動モータA1及び駆動制御装置B1の構
成図の一例である。リニア振動モータA1の構成は、図
1に示した第1実施形態のリニア振動モータAと同様で
ある。駆動制御装置B1は、変位、速度、加速度の内少
なくとも1つを検出する検出部71と、可動子2の電磁
石11の巻線に供給する電流を制御する制御部51とを
備えている。ただし、検出部71が、電磁石11を構成
する巻線の両端に発生する誘導電流(または誘導電圧)
を用いて、可動子2の変位、速度、加速度の内少なくと
も1つを検出している点が異なっている。
動のための電流を供給している間は正しい検出が出来
ず、電流の流れないオフ期問を設けて、この期間内に検
出を行なっている。ところが、特開2001−1689
2号公報において開示されている制御方法は、移動方向
が反転する時点を検出し、このタイミング以降に電磁石
11への電力の供給を行うものであるため、このままの
制御方法では移動方向が反転する以前のタイミングから
電流を供給することは不可能である。
に開示されているモータ巻線に発生する誘導電圧を利用
して駆動検知を行なう場合に、本発明の駆動制御装置B
1(第2実施形態の駆動制御装置)を適用する場合の波
形図の一例である。(a)は可動子2の変位を、(b)
は電磁石11を構成する巻線に発生する誘導電圧を、
(c)は電磁石11に供給する電流を示している。この
図においては、可動子2の変位が零となる往復運動(振
動)の中心点のタイミングの前後においてオフ期問を設
定している。このタイミングは可動子2の移動速度が最
大となるため、電磁石11を構成する巻線に発生する誘
導電流(または誘導電圧)は最大または最小となる。こ
れを利用して、制御部51(図5参照)は、誘導電流
(または誘導電圧)が最大または最小となった時点から
所定時間T1が経過した時点から電力の供給を開始する
ことによって、モータの駆動を行なうものである。
(または誘導電圧)の最大、最小の検出は、電圧の検出
を繰り返し、直前の電圧との差の極性が反転したことで
判断できる。また、時間は内蔵タイマを利用すればよ
い。さらに、所定時間T1を可動子2の往復運動(振
動)の1/4周期より短い時間に設定すれば移動方向の
反転するタイミングよりも前の時点から電力の供給を開
始することができる。なお、電磁石11を構成する巻線
は、請求項2での誘導電圧発生手段に相当する。
態の一例)図7は、第3実施形態のリニア振動モータ及
びリニア振動モータの駆動制御装置の構成図の一例であ
る。第4実施形態のリニア振動モータA2及びリニア振
動モータA2の駆動制御装置B2の構成は、図5に示す
第2実施形態の構成と同様である。ただし、駆動制御装
置B2を構成する検出部72による変位、速度、加速度
の内少なくとも1つの検出の方法が駆動制御装置B1を
構成する検出部71とは異なっている。図8及び図9
は、第3実施形態の駆動制御装置B2の波形図の一例で
ある。図8は、可動子2の振幅が小さい場合であり、図
9は、可動子2の振幅が大きい場合である。ただし、図
8及び図9において、(a)は可動子2の変位を、
(b)は電磁石11を構成する巻線に発生する誘導電圧
を、(c)は電磁石11に供給する電流を示している。
電磁石11を構成する巻線に発生する誘導電圧と所定の
電圧V0とを比較して、誘導電圧が所定の電圧V0を上
回った時点を検出し、制御部52はこの時点から所定時
間T2が経過した時点から電力の供給を開始することに
よって、モータの駆動を行なうものである。
上回るタイミングが異なってくるが、振幅が大きい場合
(図9参照)には移動方向の反転するタイミングに近づ
き、振幅が小さい場合(図8参照)にはこのタイミング
から離れるため、時間T2を変更しなくても電流供給開
始のタイミングが変化する。そこで、電圧V0と時間T
2との値を適正な値に設定することによって、移動方向
の反転するタイミングと電流供給開始のタイミングを適
正に調整することが可能である。
合には、電流を供給する時間を短くし、逆に、振幅可動
子2の振幅が小さい場合には、電流を供給する時間を長
くするという制御が行なわれ、効率的な駆動制御が実現
される。一方、所定の電圧V0の値が過大である場合に
は、巻線に発生する誘導電圧が所定の電圧V0まで達し
ないこともあり、制御できなくなる可能性もある。な
お、本実施形態においては所定の電圧V0を上回るタイ
ミングを用いる場合について説明したが、所定の電圧V
0を下回るタイミングを用いる形態でもよい。
をとることができる。 (A)第1〜第3実施形態においては、固定子が永久磁
石を備え可動子が電磁石を備える場合について説明した
が、逆に可動子が永久磁石を備え固定子が電磁石を備え
る形態すなわち、電磁石(又は永久磁石)を備えた固定
子と永久磁石(又は電磁石)を備えた可動子であればよ
い。 (B)第1〜第3実施形態においては、可動子の変位、
速度、加速度の内少なくとも1つを検出するためのセン
サとしてセンシング用巻線を用いる場合について説明し
たが、近接センサとして、さらに磁気感応素子等を用い
る形態でもよいし、特開平8−331826号公報に開
示されている可動子に設けられたスリットと発光素子及
び受光素子を備えて固定子に設けられたフォトセンサと
を用いる形態でもよい。
実施形態の一例)図11は、本発明の第4実施形態のリ
ニア振動モータ及びリニア振動モータの駆動制御装置の
構成図の一例である。第4実施形態のリニア振動モータ
A5及びリニア振動モータA3の駆動制御装置B3の構
成は、第2実施形態と同様である。ただし、駆動制御装
置B3を構成する検出部73(誘導電圧検出手段、正規
化手段、基準検出手段に相当する)による変位、速度、
加速度の内少なくとも1つの検出の方法が駆動制御装置
B2を構成する検出部72とは異なっている。また、制
御部53は、可動子2の電磁石11の巻線に電流を供給
するタイミング等を制御する駆動制御部531と、駆動
制御部531の指令に基づいて可動子2の電磁石11の
巻線に電流を供給する制御出力部532とを備えてい
る。
成図の一例である。制御出力部532は、固定子1の電
磁石11を構成する巻線に直列に接続された抵抗値rの
プローブ抵抗R1と、固定子1の電磁石11を構成する
巻線に電流を供給するための電源電圧がEBの直流電源
ACEと、逆流防止用のダイオードDAD(DBD、D
CD、DDD)とスイッチDAS(DBS、DCS、D
DS)とが並列接続されて構成された4つのスイッチン
グ回路DA、DB、DC、DDとから構成されている。
ただし、ダイオードDAD、DBD、DCD及びDDD
は、略同一の特性を有するものであって、その順方向電
圧降下は電圧VFであるものとする。
ACEの正側に接続され、他端が抵抗R1の固定子1の
電磁石11を構成する巻線側ではない端子に接続されて
いる。スイッチング回路DBは、一端が直流電源ACE
の正側に接続され、他端が固定子1の電磁石11を構成
する巻線のプローブ抵抗R1側ではない端子に接続され
ている。スイッチング回路DCは、一端が直流電源AC
Eの負側に接続され、他端が抵抗R1の固定子1の電磁
石11を構成する巻線側ではない端子に接続されてい
る。スイッチング回路DDは、一端が直流電源ACEの
負側に接続され、他端が固定子1の電磁石11を構成す
る巻線の抵抗R1側ではない端子に接続されている。
1の電磁石11を構成する巻線側ではない端子の電位V
aと、プローブ抵抗R1の固定子1の電磁石11を構成
する巻線側の端子の電位Vbと、固定子1の電磁石11
を構成する巻線のプローブ抵抗R1側ではない端子の電
位Vcとを検出し、電位Va、Vb、Vcを用いて演算
によって固定子1の電磁石11を構成する巻線の両端に
発生する可動子2の振動に起因して発生する誘導電圧を
算出するものである。駆動制御部531は、スイッチン
グ回路DA、DB、DC、DDを構成するスイッチDA
S、DBS、DCS、DDSのON/OFFを制御する
ものである。
作を説明する波形図の一例である。図13の横軸は時間
であって、(O)は可動子2の位置であり、(G')は
固定子1の電磁石11を構成する巻線の両端に可動子2
の振動に起因して発生する誘導電圧であり、(A)はス
イッチDASのON/OFFであり、(B)はスイッチ
DBSのON/OFFであり、(C)はスイッチDCS
のON/OFFであり、(D)はスイッチDDSのON
/OFFであり、(E)は固定子1の電磁石11を構成
する巻線に流れる電流であり、(F)は固定子1の電磁
石11を構成する巻線の両端間の電圧であり、(G)は
検出部73によって算出された固定子1の電磁石11を
構成する巻線の両端に可動子2の振動に起因して発生す
る誘導電圧の算出値であり、(H)は(G)の誘導電圧
の算出値を正規化したものである。駆動制御部531
は、(A)〜(D)に示すタイミングでスイッチDA
S、DBS、DCS及びDDSのON/OFFを制御す
るものである。
基準電圧V01とが一致するタイミング(基準タイミン
グ)T01は、可動子2の振動の振幅の大小に拘らず、
可動子2の振動の所定の位相となる。そこで、検出部7
3にて、この基準タイミングT01を検出して、制御部
53が基準タイミングT01に基づいて電磁石11の巻
線に電流を供給することによって、的確なタイミングで
駆動制御が行なわれる。
SのON/OFFに伴って固定子1の電磁石11を構成
する巻線に流れる電流値が変化する。図14〜図17
は、巻線に流れる電流の状態を説明するための回路図で
ある。図14〜図17において、電磁石11を構成する
巻線は等価抵抗MRと等価コイルMLと等価電圧源MV
とが直列に接続された等価回路ECMで表わされてお
り、巻線を流れる電流(プローブ抵抗R1を流れる電
流)iは時間tの関数としてi(t)と表わされてい
る。
Nで、スイッチDBS及びDDSがOFFの場合(図1
3の(F)図における期間T11の場合)の回路図であ
り、図15は、スイッチDCSがONで、スイッチDA
S、DBS及びDDSがOFFの場合(図13の(F)
図における期間T12の場合)の回路図であり、図16
は、スイッチDAS〜DDSが全てOFFであって巻線
に電流が流れている場合(図13の(F)図における期
間T13の場合)の回路図であり、図17は、スイッチ
DAS〜DDSが全てOFFであって巻線に電流が流れ
ていない場合(図13の(F)図における期間T14の
場合)の回路図である。
って、電位Va、Vb、Vcを用いて固定子1の電磁石
11を構成する巻線の両端に可動子2の振動に起因して
発生する誘導電圧を算出する方法を説明する。図14に
おいて、スイッチDAS及びDCSがONで、スイッチ
DBS及びDDSがOFFであるため、電流i(t)
は、電源ACE、スイッチDAS、プローブ抵抗R1、
等価回路ECM及びスイッチDCSを経路として図の矢
印のように流れる。そこで、次式((1−1)及び(1
−2)式)が成立する。
11を構成する巻線の両端に可動子2の振動に起因して
発生する誘導電圧である。(1−1)及び(1−2)式
を用いて電流i(t)を消去すると、誘導電圧Asin
ωtは次式((2)式)で与えられる。
で、スイッチDBS、DCS及びDDSがOFFであ
り、等価コイルELに蓄積されたエネルギが残存してい
るため、電流i(t)は、ダイオードDDD、プローブ
抵抗R1、等価回路ECM及びスイッチDCSを経路と
して図の矢印のように流れる。そこで、次式((3−
1)、(3−2)及び(3−3)式)が成立する。
を用いて電流i(t)及び電位Vcを消去し、誘導電圧
Asinωtは次式((4)式)で与えられる。
が全てOFFであるが、等価コイルELに蓄積されたエ
ネルギが残存しているため、電流i(t)は、電源AC
E、ダイオードDCD、等価回路ECM、プローブ抵抗
R1及びダイオードDADを経路として電源電圧EBと
は逆の向きに図の矢印のように流れる。そこで、次式
((5−1)、(5−2)及び(5−3)式)が成立す
る。
を用いて電流i(t)及び電位Vcを消去し、誘導電圧
Asinωtは次式((6)式)で与えられる。
が全てOFFであるため、電流i(t)は、流れない。
そこで、次式((7−1)及び(7−2)式)が成立す
る。
i(t)を消去し、誘導電圧Asinωtは次式
((8)式)で与えられる。
成する巻線に流れる電流(プローブ抵抗R1に流れる電
流)i(t)に基づいて、(2)、(4)、(6)及び
(8)式を切り換えて使用して、電位Va、Vb、Vc
を用いて固定子1の電磁石11を構成する巻線の両端に
可動子2の振動に起因して発生する誘導電圧を算出する
ものである。つまり、検出部73は、電磁石11を構成
する巻線の両端に発生する電圧から、電磁石11を構成
する巻線の等価回路ECMの等価抵抗MR及び等価コイ
ルMLに発生する電圧を減算することによって、可動子
2の振動に起因して発生する誘導電圧を算出するもので
ある。
3が電磁石11を構成する巻線の両端に発生する電圧か
ら可動子2の振動に起因して発生する誘導電圧を算出す
る場合について説明したが、検出部73が電磁石11を
構成する巻線とは別に可動子2の振動に起因して誘導電
圧発生するサーチコイルを適所に配設する形態でもよ
い。この場合には、サーチコイルの両端に発生する電
圧、プローブ抵抗R1の両端に発生する電圧、電磁石1
1を構成する巻線とサーチコイルとの相互結合係数及び
可動子2を構成する永久磁石20とサーチコイルとの結
合係数を用いて、誘導電圧を算出することができる。ま
た、サーチコイルを電磁石11を構成する巻線の外周側
に配設すると、永久磁石20とサーチコイルとの結合係
数が電磁石11を構成する巻線とサーチコイルとの相互
結合係数と比例するため計算が簡略化される。
の実施形態の一例)図18は、第5実施形態のリニア振
動モータ及びリニア振動モータの駆動制御装置の構成図
の一例である。第5実施形態のリニア振動モータA4及
びリニア振動モータA4の駆動制御装置B4の構成は、
図5に示す第2実施形態の構成と同様である。ただし、
駆動制御装置B4を構成する検出部74が可動子2の振
幅を検出することと、駆動制御装置B4を構成する制御
部54が検出部74によって検出された可動子2の振幅
が第1の所定値以下である場合に可動子2の移動方向が
反転する前の時点から電磁石11を構成する巻線への電
力の供給を開始すると共に電磁石11を構成する巻線に
供給可能な最大電力を供給することとが異なっている。
するためのタイミングチャートの一例である。図の横軸
は時間であって、(a)は可動子2の振幅が第1の所定
値超である場合であり、(b)は、可動子2の振幅が第
1の所定値以下である場合である。(a)に示すよう
に、可動子2の振幅が第1の所定値超である場合には、
制御部54は可動子の移動方向が反転した後の時点から
電磁石11を構成する巻線への電力の供給を開始する。
(b)に示すように、可動子2の振幅が第1の所定値以
下である場合には、制御部54は可動子の移動方向が反
転する前の時点から電磁石11を構成する巻線への電力
の供給を開始する。
以下である場合の制御部54の動作を説明する波形図の
一例である。図の横軸は時間であって、(a)は可動子
2の変位であって、(b)は電磁石11を構成する巻線
の電流値である。(b)に示すように、制御部54は可
動子の移動方向が反転する前の時点から電磁石11を構
成する巻線への電力の供給を開始すると共に供給可能な
最大電力を供給する(この状態を強駆動という)。すな
わち、電磁石11を構成する巻線に流れている電流がゼ
ロの期間(オフ期間という)が殆どないように電力が供
給されている。
イミングチャートの一例である。図20に示すように強
駆動にする場合には、オフ期間が殆ど無いため、検出部
74によって可動子2の変位、速度、加速度の内少なく
とも1つを検出することが困難となる。そこで、図21
に示すように、制御部54は、所定の時間(ここでは、
所定のサイクル数NCに対応する期間)継続して、強駆
動にするものである。
が第1の所定値以下である場合に、強駆動し、所定のサ
イクル数NCに対応する時間経過後に、電磁石11を構
成する巻線への電力の供給を元の通常の状態に戻すもの
である。このように、所定時間の間に限定して強駆動に
することによって、検出部74による可動子2の変位等
の検出ができない場合であっても、振幅が過剰に増大す
ることが防止される。
子2の振幅が第1の所定値以下である時に、強駆動にす
る場合について説明したが、例えば、駆動制御装置が使
用者からの操作を受け付けて可動子を強駆動にするか否
かを選択する駆動選択部(駆動選択手段に相当する)を
備え、駆動選択部において強駆動が選択された時に、強
駆動にする形態でもよい。この場合には、使用者の所望
する時に強駆動にすることが可能となる。
子2の振幅が第1の所定値以下である時に強駆動を開始
し、所定のサイクル数NCに対応する時間経過後に、電
磁石11を構成する巻線への電力の供給を元の通常の状
態に戻す(強駆動を終了する)場合について説明した
が、可動子2の振幅が第1の所定値以下である時に強駆
動を開始し、可動子2の振幅が第1の所定値超となった
時に、電磁石11を構成する巻線への電力の供給を元の
通常の状態に戻す形態でもよい。この場合には、確実に
可動子2の振幅が所定の範囲内に制御される。
動する時間を制御する場合のタイミングチャートの一例
である。横軸は時間であって、(a)は駆動出力の状態
であり、(b)は可動子2の振幅である。なお、本実施
形態のように可動子2の振幅の検出を検出部74が行な
う形態でもよいし、検出部74とは別に可動子2の振幅
を検出する振幅検出手段を設ける形態でもよい。この場
合には、振幅検出手段はオフ期間に限定されず、常時振
幅を検出することが可能となるため、更に正確な制御が
行なわれる。
振幅が第1の所定値以下である時に強駆動にする形態に
ついて説明したが、可動子の振幅が第1の所定値以下で
ある時に、可動子2の移動方向が反転する前の時点で巻
線への電力の供給を開始し、可動子2の振幅が第2の所
定値以下(ここでは、(第1の所定値)>(第2の所定
値)である)である時に、供給可能な最大電力を巻線に
供給する形態でも良い。
以下である時に、供給可能な最大電力を巻線に供給する
場合のタイミングチャートの一例である。横軸は時間で
あって、(a)は振幅が第1の所定値超である場合の駆
動出力の状態であり、(b)は振幅が第1の所定値以下
であり且つ第2の所定値超である場合の駆動出力の状態
であり、(c)は振幅が第2の所定値以下である場合の
駆動出力の状態である。
超である場合は、通常の条件で駆動される。(b)に示
すように、振幅が第1の所定値以下であり且つ第2の所
定値超である場合は、可動子2の移動方向が反転する前
の時点で巻線への電力の供給が開始される。(c)に示
すように、振幅が第2の所定値以下である場合は、強駆
動となる。このように、可動子の振幅が第1の所定値以
下になると、可動子2の移動方向が反転する前の時点で
巻線への電力の供給が開始され、可動子2の振幅が第2
の所定値以下になると、供給可能な最大電力が巻線に供
給されるため、効率的な駆動制御が行なわれる。
子2の振幅が第1の所定値以下である時に強駆動にする
形態について説明したが、可動子の振幅が第1の所定値
以下である時に、可動子2の移動方向が反転する前の時
点で巻線への電力の供給を開始し、可動子2の振幅が第
2の所定値(ここでは、(第1の所定値)>(第2の所
定値)である)以下である時に、振幅が小さい程段階的
に大きい電力を巻線に供給する形態でも良い。さらに、
電力を段階的に変更すると共に電力の供給を開始するタ
イミングを効率の良好なタイミングに変更する形態でも
よい。
時に、振幅が小さい程段階的に大きい電力を巻線に供給
する場合のタイミングチャートの一例である。横軸は時
間であって、(a)は振幅が第1の所定値超である場合
の駆動出力の状態であり、(b)は振幅が第1の所定値
以下であり且つ第2の所定値超である場合の駆動出力の
状態であり、(c)は振幅が第2の所定値以下であり且
つ第3の所定値(ただし、(第2の所定値)>(第3の
所定値)である)超である場合の駆動出力の状態であ
り、(d)は振幅が第3の所定値以下であり且つ第4の
所定値(ただし、(第3の所定値)>(第4の所定値)
である)超である場合の駆動出力の状態であり、(e)
は振幅が第4の所定値以下である場合の駆動出力の状態
である。
超である場合は、通常の条件で駆動される。(b)に示
すように、振幅が第1の所定値以下であり且つ第2の所
定値超である場合は、可動子2の移動方向が反転する前
の時点で巻線への電力の供給が開始される。そして
(b)〜(e)に示すように、振幅が第2〜4の所定値
を境界として、振幅が小さい程段階的に(ここでは4段
階に)大きい電力で駆動される。なお、図中の電力P1
〜P4は、(P1<P2<P3<P4)を満たす関係に
ある。さらに、このように電力が段階的に変更されると
共に電力の供給を開始するタイミングが効率の電力に応
じて良好なタイミングに変更されている。
電磁石11を構成する巻線に供給する電力及び電力の供
給を開始するタイミングが段階的に変更されるため、使
用者にとって違和感のない(駆動条件の変化を感じな
い)特性を有し且つ効率の良好な駆動制御が行なわれ
る。
2実施形態と同様に、可動子2は、可動子2自体の重量
とフレーム3との接続に用いられている復帰用の付勢部
材としてのバネ部材4のバネ定数とによって決定する機
械的な共振周波数を有し、制御部54は、この共振周波
数に合致した周波数で電流供給を行なうものである。一
方、通常の駆動状態から強駆動の状態に変化する場合に
は、制御部54を含めたリニア振動モータA4全体の共
振周波数が変化して、変更前の共振周波数と変更後の共
振周波数とが異なるため、一定の周波数で駆動制御を行
なうと駆動効率が低下する場合がある。そこで、強駆動
にする場合のリニア振動モータA4全体の共振周波数
(f+α)を用いて、制御部54は、強駆動にする際に
はこの共振周波数に合致した周波数で電流供給を行なう
形態でもよい。
イミングチャートの一例である。図に示すように、強駆
動を行なっている期間では、共振周波数(f+α)に合
致した周波数で電流供給が行なわれ、その他の期間で
は、通常の駆動状態でのリニア振動モータA4全体の共
振周波数fに合致した周波数で電流供給が行なわれる。
このような制御を行なうと、強駆動を行なう場合にも駆
動周波数とリニア振動モータA4全体の共振周波数とが
合致した条件で駆動されるため、更に効率的な駆動が行
なわれる。
形態の一例)図26は、第6実施形態のリニア振動モー
タ及びリニア振動モータの駆動制御装置の構成図の一例
である。第6実施形態のリニア振動モータA5の駆動制
御装置B5の構成は、図7に示す第3実施形態の構成と
同様である。ただし、リニア振動モータA4は、固定子
8と可動子9とを備え、可動子9が、交番磁界を受けて
回動すべく軸支された回転体91と、回転体91の軸を
挟んで対向する位置に取り付けられ回転体91の回転力
が伝播されて互いに逆方向に往復移動可能な2本の振動
体92とを備えている。
電磁力を受けて所定の回転角の範囲で周期的に回転方向
が変化しながら回転駆動されることによって、電磁石9
1に接続された振動体92が図の左右方向に振動される
ものである。可動子9を構成する2本の振動体92の移
動方向反転時点以前から電流が供給されるため、電磁石
91を構成する巻線へ流れる駆動電流は、振動体92の
移動方向反転時点までに急激に増加される。その結果、
駆動電流の大きさは電磁石91の強さと比例するため、
電磁石91が強力に磁化されることになる。そこで可動
子9を構成する2本の振動体92の往復運動、すなわち
機械系共振において、効率の良いエネルギ供給のタイミ
ングである移動方向反転時点から往復振動の中心点の間
に電磁石91が強力に磁化されるため、効率の良い駆動
制御が行われる。
の移動方向反転時点以前から電流を供給するようにした
ので、電磁石を構成する巻線へ流れる駆動電流は、可動
子の移動方向反転時点までに急激に増加され、その結
果、駆動電流の大きさは電磁石の強さと比例するため、
電磁石が強力に磁化されることになる。このように可動
子の往復運動、すなわち機械系共振において、効率の良
いエネルギ供給のタイミングである移動方向反転時点か
ら往復振動の中心点の間に電磁石を強力に磁化すること
で、効率の良い駆動制御が実現できる。
段に、可動子の振動に伴って誘導電圧を発生する構成と
したので、この誘導電圧を用いて可動子の変位、速度、
加速度の内少なくとも1つを検出することができる。
または最小の値をとる時点から所定時間後に、固定子又
は可動子の電磁石への電力の供給を開始するようにした
ので、可動子の移動方向反転時点以前から電流を供給す
ることが実現され、効率的な駆動制御が実現できる。
る巻線に発生する誘導電圧が所定の電圧以下となる時点
あるいは所定の電圧以上となる時点から所定時間後に、
固定子又は可動子の電磁石への電力の供給が開始するよ
うにしたので、可動子の移動方向反転時点以前から電流
を供給することが実現され、効率的な駆動制御が実現で
きる。
段によって、誘導電圧発生手段に発生する電圧を用いて
誘導電圧が求められるため、この誘導電圧を用いて可動
子の変位、速度、加速度の内少なくとも1つを検出する
ことができる。
段によって、誘導電圧発生手段に発生される電圧と電磁
石を構成する巻線に流れる電流とを用いて演算式により
算出されるため、誘導電圧を容易に求めることができ
る。
段によって、誘導電圧を算出する演算式が複数の演算式
の中から電磁石を構成する巻線に流れる電流の状態に応
じて選択されるため、誘導電圧を更に正確に求めること
ができる。
段によって、電磁石を構成する巻線に流れる電流が略零
である期間中は、誘導電圧発生手段に発生される電圧か
ら誘導電圧が求められるため、誘導電圧を更に正確に求
めることができる。
振幅の大小に拘らず、予め設定された所定の電圧によっ
て規定される振動の所定の位相において基準タイミング
が検出されるため、的確なタイミングで駆動制御を行な
うことができる。
手段が、電磁石を構成する巻線から構成されるため、簡
素な構造で誘導電圧発生手段を実現することができる。
手段が電磁石を構成する巻線から構成されるため、簡素
な構造で誘導電圧発生手段を実現することができる。ま
た、可動子の振幅が第1の所定値以下である場合に、可
動子の移動方向が反転する前の時点で、電磁石を構成す
る巻線への電力の供給が開始する構成にしたので、電磁
石を構成する巻線へ流れる駆動電流は、可動子の移動方
向反転時点までに急激に増加され、その結果、駆動電流
の大きさは電磁石の強さと比例するため、電磁石が強力
に磁化されることになる。このように可動子の往復運
動、すなわち機械系共振において、効率の良いエネルギ
供給のタイミングである移動方向反転時点から往復振動
の中心点の間に電磁石を強力に磁化することで、効率の
良い駆動制御が実現でき、振幅を増大することができ
る。
が第1の所定値以下である場合に、可動子の移動方向が
反転する前の時点で、電磁石を構成する巻線への電力の
供給が開始されると共に供給可能な最大電力が電磁石を
構成する巻線に供給されるようにしたので、電磁石を構
成する巻線へ流れる駆動電流は、可動子の移動方向反転
時点までに更に急激に増加される。その結果、駆動電流
の大きさは電磁石の強さと比例するため、電磁石が更に
強力に磁化されることになる。このように可動子の往復
運動、すなわち機械系共振において、効率の良いエネル
ギ供給のタイミングである移動方向反転時点から往復振
動の中心点の間に電磁石を更に強力に磁化することで、
効率の良い駆動制御が実現でき、振幅を迅速に増大する
ことができる。なお、上記所定時間の間に限定して供給
可能な最大電力を供給することによって、検出手段によ
る可動子の変位等の検出ができない場合であっても、振
幅が過剰に増大することを防止することができる。
手段が電磁石を構成する巻線から構成されるため簡素な
構造で誘導電圧発生手段が実現される。駆動選択手段に
よって、可動子を強駆動にするか否かが選択され、制御
手段によって、駆動選択手段により強駆動が選択された
場合に、可動子の移動方向が反転する前の時点で、電磁
石を構成する巻線への電力の供給が開始されるため、例
えば駆動選択手段がユーザの操作を受け付けて可動子を
強駆動にするか否かが選択される場合には、ユーザが所
望する時に強駆動を選択することができ、操作性を向上
することができる。
って、可動子の振幅が第2の所定値以下である場合に、
供給可能な最大電力が電磁石を構成する巻線に供給され
るため、振幅が小さい場合に更に強力に駆動されて、振
幅を更に迅速に増大することができる。
って、可動子の振幅に基づいて電磁石を構成する巻線に
供給する電力が段階的に変更されるため、例えば、振幅
が所定の範囲にあることが望ましい場合等には、振幅が
小さい程巻線に供給する電力が段階的に増大され、使用
者にとって違和感のない(駆動条件の変化を感じない)
特性の駆動制御を行なうことができる。
って、可動子の振幅が第1の所定値以下である場合に、
可動子の移動方向が反転する前の時点で、電磁石を構成
する巻線への電力の供給が開始されると共に、可動子の
移動方向が反転する後の時点で巻線への電力の供給を開
始する場合よりも高い周波数で巻線に電力を供給するよ
うにしたので、効率的な駆動制御を行なうことができ
る。
番磁界を受けて回動すべく軸支された回転体と、前記回
転体の軸を挟んで対向する位置に取り付けられ前記回転
体の回転力が伝播されて互いに逆方向に往復移動可能な
2本の振動体とを備えるため、可動子を構成する回転体
が交番磁界を受けて回動され、これに取り付けられた2
本の振動体が回転体の軸を挟んで逆方向に往復移動され
るリニア振動モータにおいて、可動子を構成する2本の
振動体の移動方向反転時点以前から電流が供給されるた
め、電磁石を構成する巻線へ流れる駆動電流は、可動子
の移動方向反転時点までに急激に増加され、その結果、
駆動電流の大きさは電磁石の強さと比例するため、電磁
石が強力に磁化されることになる。このように可動子の
往復運動、すなわち機械系共振において、効率の良いエ
ネルギ供給のタイミングである移動方向反転時点から往
復振動の中心点の間に電磁石を強力に磁化することで、
効率の良い駆動制御が実現できる。
びリニア振動モータの駆動制御装置の構成図の一例であ
る。
の波形図の一例である。
の駆動制御装置との差異を説明するための波形図の一例
である。
作の波形図の一例である。
びリニア振動モータの駆動制御装置の構成図の一例であ
る。
る波形図の一例である。
びリニア振動モータの駆動制御装置の構成図の一例であ
る。
一例である。。
一例である。
例である。
及びリニア振動モータの駆動制御装置の構成図の一例で
ある。
の一例である。
回路図である。
回路図である。
回路図である。
回路図である。
ア振動モータの駆動制御装置の構成図の一例である。
ミングチャートの一例である。
合の制御部の動作を説明する波形図の一例である。
トの一例である。
制御する場合のタイミングチャートの一例である。
時に、供給可能な最大電力を巻線に供給する場合のタイ
ミングチャートの一例である。
が小さい程段階的に大きい電力を巻線に供給する場合の
タイミングチャートの一例である。
ャートの一例である。
ア振動モータの駆動制御装置の構成図の一例である。
Claims (18)
- 【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)を備えて往復振動自在に支
持されている可動子とを備えるリニア振動モータの駆動
制御装置であって、電磁石を構成する巻線への駆動電力
の供給を制御して可動子を往復振動させる制御手段と、
可動子の変位、速度、加速度の内少なくとも1つを検出
する検出手段とを備え、前記制御手段は、検出手段での
検出結果を用いて可動子の移動方向が反転する前の時点
で前記巻線への電力の供給を開始することを特徴とする
駆動制御装置。 - 【請求項2】 前記検出手段は、可動子の振動に伴って
誘導電圧を発生する誘導電圧発生手段を備えることを特
徴とする請求項1に記載の駆動制御装置。 - 【請求項3】 前記制御手段は、前記誘導電圧が最大ま
たは最小となる時点から所定時間後に、前記巻線への電
力の供給を開始することを特徴とする請求項2に記載の
駆動制御装置。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記誘導電圧が所定の
電圧以下に移行する時点あるいは所定の電圧以上に移行
する時点から所定時間後に、前記巻線への電力の供給を
開始することを特徴とする請求項2に記載の駆動制御装
置。 - 【請求項5】 前記検出手段は、前記誘導電圧発生手段
に発生する電圧を用いて前記誘導電圧を求める誘導電圧
算出手段を備えることを特徴とする請求項2〜4のいず
れかに記載の駆動制御装置。 - 【請求項6】 前記誘導電圧算出手段は、前記誘導電圧
発生手段に発生する電圧と前記巻線に流れる電流とを用
いて前記誘導電圧を演算式により算出することを特徴と
する請求項5に記載の駆動制御装置。 - 【請求項7】 前記誘導電圧算出手段は、前記誘導電圧
を算出する演算式を複数の演算式の中から前記巻線に流
れる電流の状態に応じて選択することを特徴とする請求
項6に記載の駆動制御装置。 - 【請求項8】 前記誘導電圧算出手段は、前記巻線に流
れる電流が略零である期間中は、前記誘導電圧発生手段
に発生する電圧から前記誘導電圧を求めることを特徴と
する請求項6または7に記載の駆動制御装置。 - 【請求項9】 前記検出手段は、前記誘導電圧を正規化
する正規化手段と、正規化された誘導電圧が予め設定さ
れた所定の電圧レベルに一致したタイミングを基準タイ
ミングとして検出する基準検出手段とを備え、前記制御
手段は、前記基準タイミングに基づいて電磁石への電力
の供給を行なうことを特徴とする請求項5〜8のいずれ
かに記載の駆動制御装置。 - 【請求項10】 前記誘導電圧発生手段は、前記巻線か
ら構成されることを特徴とする請求項5〜9のいずれか
に記載の駆動制御装置。 - 【請求項11】 前記誘導電圧発生手段は前記巻線から
構成され、前記検出手段は、可動子の変位、速度、加速
度の内少なくとも1つを用いて可動子の振幅を検出する
振幅検出手段を備え、前記制御手段は、可動子の振幅が
第1の所定値以下である場合に、可動子の移動方向が反
転する前の時点で、前記巻線への電力の供給を開始する
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の駆動
制御装置。 - 【請求項12】 前記制御手段は、可動子の振幅が前記
第1の所定値以下である場合に、所定時間継続して、可
動子の移動方向が反転する前の時点で前記巻線への電力
の供給を開始すると共に、供給可能な最大電力を前記巻
線に供給することを特徴とする請求項11に記載の駆動
制御装置。 - 【請求項13】 可動子を強駆動にするか否かを選択す
る駆動選択手段を備え、前記誘導電圧発生手段は前記巻
線から構成され、前記制御手段は、前記駆動選択手段に
よって強駆動が選択された場合に、可動子の移動方向が
反転する前の時点で前記巻線への電力の供給を開始する
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の駆動
制御装置。 - 【請求項14】 前記制御手段は、可動子の振幅が第2
の所定値以下である場合に、供給可能な最大電力を前記
巻線に供給することを特徴とする請求項11に記載の駆
動制御装置。 - 【請求項15】 前記制御手段は、可動子の振幅に基づ
いて前記巻線に供給する電力を段階的に変更することを
特徴とする請求11に記載の駆動制御装置。 - 【請求項16】 前記制御手段は、可動子の振幅が第1
の所定値以下である場合に、可動子の移動方向が反転す
る前の時点で前記巻線への電力の供給を開始すると共
に、可動子の移動方向が反転する後の時点で前記巻線へ
の電力の供給を開始する場合よりも高い周波数で前記巻
線に電力を供給することを特徴とする請求項11に記載
の駆動制御装置。 - 【請求項17】 可動子は、交番磁界を受けて回動すべ
く軸支された回転体と、前記回転体の軸を挟んで対向す
る位置に取り付けられ前記回転体の回転力が伝播されて
互いに逆方向に往復移動可能な2本の振動体とを備える
ことを特徴とする請求項1〜16に記載の駆動制御装
置。 - 【請求項18】 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)を備えて往復振動自在に
支持されている可動子とを備えるリニア振動モータの駆
動制御方法であって、可動子の変位、速度、加速度の内
少なくとも1つを検出し、検出手段での検出結果を用い
て可動子の移動方向が反転する前の時点で、電磁石への
電力の供給を開始することを特徴とする駆動制御方法。
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