JP4229909B2 - 小型電気機器の振動型電気モータ制御方法 - Google Patents
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Description
この目的は請求項1による方法によって達成される。
動作状態の線形モータでは、コントローラ8による適切な制御はコイル5に電流流れが発生し、その結果として鉄コア4に磁場が形成される。特に鉄コア4における中心梁6の前方端の領域において磁場は永久磁石9に作用し、その結果として図1に示す幾何形状ではステータ1に対し運動要素2に横方向変位を作り出す。変位の方向はコイル5に流れる電流の向きによる。電流の向きの変化も一般に含めコイル5に流れる電流を変化させることとつるまきばね12による支持を通して、運動要素2は線形振動運動状態に設定される。この振動運動の動き量の幾つかが図2に示される。
コントローラ8によるコイル5の制御は、コイル5を流れる発生電流を用いて望ましい効果を達成するために運動要素2の運動状態と同期される。更に、コイル5の磁場を介して運動要素2に供給されるエネルギーはそれぞれの要求に応じて作られる。特に運動要素2が変動する荷重に曝される場合においても出来るだけ振動振幅Aが一定に維持されるように、このエネルギーは計算される。変動する荷重はコイル5を流れる電流の対応する変動によって均衡がとられる。振動振幅Aを一定値に調整するために、振動振幅Aまたは関連する量を求める必要がある。振動振幅Aを求めるために、永久磁石9を動かすことによってコイル5に誘導される電圧Uiを使うことが可能である。永久磁石9は運動要素2の一部であることを考えると、誘起電圧Uiは運動要素2の運動状態に依存する。誘起電圧Uiと運動要素2の速度vとの関係はUi=MKvとして表現される。
f=?/(2p)=1/(2(t2-t1))
連続するゼロ交わり間の半分である時間t3では、速度vはその最大値A?に達し、その結果、次の関係式がv3=v(t3)を用いて正しく保たれる:
A=v3/?
時間t3は時間t2でゼロ交わりした後、速度v若しくは誘導電圧Uiの最初の最大値を表し、t3=t2+(t2-t1)/2によって与えられる。
コイル5のオーム抵抗による電圧降下はUR=RIによって得られる。ここで、Rはコイル5のオーム抵抗でIはコイル5を流れる電流である。
v=(UM-RI-LdI/dt)/MK
もし運動要素2の速度の最大値v3から運動要素2の振動振幅Aの簡単化した計算を更に使用するならば、コイル5を制御するための次の手法が包括的に結果としてあり得る。
I=(Ia+Ib)/2
時間に関する電流の変化量dI/dtはdI/dt=(Ib-Ia)/?tによって与えられる。ここで、?tは2つの電流測定IaとIb間の時間経過である。
Ui=UM-R*I-L*dI/dt
電流Iは付加的に接続された抵抗器(分流器)Rsの電圧降下Usから求められる。
I=Us/Rs
各2つの測定Us1とUs2を用いると、Uiは次式で与えられる。
Ui=UM-R*(Us1+Us2)/2/Rs-L*(Us2-Us1)/Rs/dt
これは次のように読み替えることが出来る:
Ui=UM-Us1*(R/Rs/2-L/Rs/dt)-Us2(R/Rs/2+L/Rs/dt)
括弧中の2つの定数表現は既知の値R、 Rs、 Lとdtから計算される。これはUiの計算を次のように変える:
Ui=UM-c1*Us1-c2*Us2
ここで、c1とc2は2つの定数である。この計算はマイクロコントローラによって非常に容易且つ速やかに実行することができる。2つの引き算と2つの掛け算を実行する必要があるのみである。割り算や微分を行う必要がない。
Claims (23)
- コイルを含む第1のモータ要素から生じて磁石を含む第2のモータ要素に作用し、第2のモータ要素を第1のモータ要素に対し相対的に振動的な動きに設定する磁場を、発達させるために、コイルに電流が少なくとも一時的に供給される小型電気機器の振動型電気モータ制御方法において、
電流がコイルに供給される瞬間に対して、第2のモータ要素に対する第1のモータ要素の動き量に関連する少なくとも1つの電気特性であって、コイルに生ずる電気特性を求めて、該求めた特性に基づいて、第2のモータ要素に対する第1のモータ要素の所望の振動振幅が実現されるようにコイルへの電流供給量が制御されることを特徴とする、小型電気機器の振動型電気モータ制御方法。 - 第2のモータ要素は、磁場を生成するか若しくは磁場に作用して、コイル内に電圧(Ui)を誘起する、請求項1に記載の方法。
- コイルの両端間全体で発達される電圧(UM)が電気特性として求められる、請求項1又は2に記載の方法。
- コイルを流れる電流が電気特性として求められる、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
- 電流が求められるべき瞬間の前にコイルを流れる電流に対する少なくとも1つの測定値と、該瞬間に後続する少なくとも1つの測定値とが求められ、該検出した測定値の平均値が算出される、請求項4に記載の方法。
- コイルを流れる電流の時間変化(dI/dt)が電気特性として求められる、請求項1〜5の何れか1項に記載の方法。
- 所定の瞬間での電流の時間変化を求めるため、該瞬間前後の電流(Ia,Ib)に対する測定値が検出され、該測定値の差が、検出間の時間差で割り算される、請求項6に記載の方法。
- 少なくとも1つの電気特性が、前記2つのモータ要素間の相対速度が最大値に達する瞬間に求められる、請求項1〜7の何れか1項に記載の方法。
- 前記相対速度の最大値に対する瞬間(t3)は、前記速度がゼロになる瞬間(t1,t2)から求められる、請求項8に記載の方法。
- 前記2つのモータ要素(1,2)間の相対速度がゼロとなる瞬間から、該モータ要素(1,2)の振動周波数が求められる、請求項1〜9の何れか1項に記載の方法。
- コイルの両端間全体で発達される電圧(UM)のゼロ交わりが、前記相対速度がゼロになる瞬間(t1,t2)とされる、請求項9又は10に記載の方法。
- 前記相対速度の最大値に対する瞬間(t3)は、最後と最後から1つ目のゼロ交わり間の時間差を求め前記最後のゼロ交わりの時間(t2)に時間差の半分を加えることによって、求める、請求項11に記載の方法。
- ゼロ交わりを求めるために、コイルの両端間全体で発達される電圧(UM)の演算符号が繰り返し検出され、ゼロ交わりが連続する検出間の演算符号の変化に基づいて検出される、請求項11又は12に記載の方法。
- ゼロ交わりの時間が、演算符号の変化に先行する最後の検出と演算符号の変化に後続する最初の検出との間の内挿により求められる、請求項13に記載の方法。
- コイルの両端間全体で発達される電圧(UM)から、モータ抵抗とモータ電流の乗算値(R×I)と、モータインダクタンスとモータ電流の時間変化の乗算値(L×dI/dt)とを引き算したものが、前記相対速度がゼロになる瞬間(t1,t2)とされる、請求項9又は10に記載の方法。
- 各電気特性は、同一の瞬間に対して求められる、請求項1〜15の何れか1項に記載の方法。
- 前記電気モータの振動的な動きを特徴付けるパラメータが、少なくとも1つの電気特性から求められる、請求項1〜16の何れか1項に記載の方法。
- 第2のモータ要素の速度は、少なくとも1つの電気特性から求められる、請求項17に記載の方法。
- 第2のモータ要素の振動振幅は、少なくとも1つの電気特性から求められる、請求項17又は18に記載の方法。
- コイルに供給される電流は、前記振動的な動きを特徴付ける求めたパラメータの、所望値からの偏差に応じて変化さされる、請求項17〜19の何れか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つの電気特性に依存してパルス幅変調される電流がコイルに供給される、請求項1〜20の何れか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つの電気特性に依存する強度の電流がコイルに供給される、請求項1〜21の何れか1項に記載の方法。
- 第1のモータ要素から生じて磁石を含む第2のモータ要素を振動状態に設定する磁場を発達させる第 1 のモータ要素のコイルと、コイルに供給する電流を制御するコントローラとを含む、振動型電気モータを有する小型電気機器であって、
コントローラは、電流がコイルに供給される瞬間に対して、第1又は第2のモータ要素の動き量に関連する少なくとも1つの電気特性であって、コイルに生ずる電気特性を検出して、前記求めた電気特性に基づいて、コイルへの電流供給量を、第2のモータ要素に対する第1のモータ要素の所望の振動振幅が実現されるように、制御するように構成されたことを特徴とする、小型電気機器の振動型電気モータ制御方法。
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