(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトに固定され、磁力を有する可動子と、
前記可動子の周囲に配され、励磁電流が流されるコイルと、
前記シャフトの運動方向に押すばねと、
前記シャフトの変位量を検知する変位センサと、
前記変位センサからの信号を増幅する第１のアンプと、
前記変位センサからの信号を微分した信号を増幅する第２のアンプと、
前記第１および第２のアンプの出力と基本駆動電流を加算して合成電流指令を作る加算器と、
前記合成電流指令に基づいて前記励磁電流を出力する電流アンプを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記励磁電流が流されることによって発生する推力と前記シャフトの前記変位量との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項２】
運動可能な可動子と、
前記可動子の周囲に配され、励磁電流が流されるコイルと、
前記可動子の運動方向に押すばねと、
駆動電圧を検出する電圧検出部と、
前記励磁電流を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部と前記電流検出部の出力信号に基づいて前記可動子の変位を推定する変位推定部と、
前記変位推定部の出力信号を増幅する第１のアンプと、
前記変位推定部の出力信号を微分する微分器と、
前記微分器の出力信号を増幅する第２のアンプと、
前記アンプの出力と基本駆動電流を加算して合成電流指令を作る加算器と、
前記電流指令制御信号に応じて前記励磁電流を出力する電流アンプとを有し、
前記変位推定部は、（６）式によって求められる変位推定値ｘｅを出力し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記励磁電流が流されることによって発生する推力と前記変位推定値ｘｅとの比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【数１００】
0005508684.tif 000016
・・・・・（６）
ここでＫｅは速度起電力定数（Ｖｓ／ｍ）、Ｒはコイルの抵抗（Ω）、ＬはコイルのインダクタンスＬ、ｓはラプラス演算子
【請求項３】
運動可能な可動子と、
前記可動子の周囲に配され、励磁電流が流されるコイルと、
前記可動子の運動方向に押すばねと、
前記可動子の加速度量を検知する加速度センサと、
前記加速度センサの出力信号に基づいて前記励磁電流を出力する制御装置とを
有し、
前記制御装置は、
前記加速度センサからの信号を増幅する第１のアンプと、
前記加速度センサからの信号を積分した信号を増幅する第２のアンプとを有し、
前記アンプの出力と基本駆動電流を加算して合成電流指令を作る加算器と、
前記合成電流指令に基づいて前記励磁電流を出力する電流アンプを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記励磁電流が流されることによって発生する推力と前記可動子の変位との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項４】
運動可能な可動子と、
前記可動子の周囲に配され、駆動電圧が印加されるコイルと、
前記可動子の運動方向に押すばねと、
前記可動子の変位量を検知する変位センサと、
前記変位センサの出力に基づいて前記駆動電圧を発生する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記変位センサの出力に基づいて、ばね特性を示す推力を発生させる信号を出力する第１の変換部と、
前記第１の変換部の出力信号を増幅する第１のアンプと、
前記変位センサからの信号を微分した信号に基づいて、減衰力を示す推力を発生させる信号を出力する第２の変換部と、
前記第２の変換部の出力信号を増幅する第２のアンプとを有し、
前記アンプの出力と基本駆動電圧を加算して合成電圧指令を作る加算器と、
前記合成電圧指令に基づいて前記駆動電圧を出力する電圧アンプを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記駆動電圧が印加されることによって発生する推力と前記可動子の前記変位量との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１の変換部の出力は（７）式で表され、前記第２の変換部の出力は（８）式で表される請求項４に記載されたリニア振動アクチュエータ。
【数１０１】
0005508684.tif 000017
・・・・・（７）
【数１０２】
0005508684.tif 000018
・・・・・（８）
ここで、Ｒはコイルの抵抗（Ω）、ＬはコイルのインダクタンスＬ、ｓはラプラス演算子、ｘは変位、ｖｅは速度推定値
【請求項６】
運動可能な可動子と、
前記可動子の周囲に配され、駆動電圧が印加されて励磁電流が流れるコイルと、
前記可動子の運動方向に押すばねと、
前記駆動電圧を検出する電圧検出部と、
前記励磁電流を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部と前記電流検出部の出力信号に基づいて前記可動子の変位を推定する変位推定部と、
前記変位推定部の出力に基づいて、ばね特性を示す推力を発生させる信号を出力する第１の変換部と、
前記第１の変換部の出力信号を増幅する第１のアンプと、
前記変位推定部の出力信号を微分する微分器と、
前記微分器の出力信号に基づいて、減衰力を示す推力を発生させる信号を出力する第２の変換部と、
前記第２の変換部の出力を増幅する第２のアンプと、
前記アンプの出力と基本駆動電圧を加算し合成電圧指令を作る加算器と、
前記電圧指令制御信号に応じて前記駆動電圧を出力する電圧アンプとを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記駆動電圧が印加されて励磁電流が流れることによって発生する推力と前記可動子の変位を推定する前記変位推定部の出力である変位推定値との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１の変換部の出力は（９）式で表され、前記第２の変換部の出力は（１０）式で表される請求項６に記載されたリニア振動アクチュエータ。
【数１０３】
0005508684.tif 000019
・・・・・（９）
【数１０４】
0005508684.tif 000020
・・・・・（１０）
ここで、Ｒはコイルの抵抗（Ω）、ＬはコイルのインダクタンスＬ、ｓはラプラス演算子、ｘｅは（６）式で表される変位推定値、ｖｅは速度推定値
【数１０５】
0005508684.tif 000021
・・・・・（６）
ここでＫｅは速度起電力定数（Ｖｓ／ｍ）、Ｒはコイルの抵抗（Ω）、ＬはコイルのインダクタンスＬ、ｓはラプラス演算子、Ｉは前記電流検出部で検出した検出電流、Ｖは前記電圧検出部が検出した検出電圧
【請求項８】
運動可能な可動子と、
前記可動子の周囲に配され、励磁電流が流されるコイルと、
前記可動子の運動方向に押すばねと、
基本駆動電流に基づいて、変位計算値を出力する変位計算部と、
前記変位計算部の出力信号を増幅する第１のアンプと、
前記変位計算部の出力信号を微分した信号を増幅する第２のアンプとを有し、
前記アンプの出力と前記基本駆動電流を加算して合成電流指令を作る加算器と、
前記合成電流指令に応じて前記励磁電流を出力する電流アンプとを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記励磁電流が流されることによって発生する推力と前記可動子の前記変位計算値との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項９】
前記変位計算部は（１１）式によって計算した変位計算値を出力する請求項８に記載されたリニア振動アクチュエータ。
【数１０６】
0005508684.tif 000022
・・・・・（１１）
ここで、Ｋｆは推力定数（Ｎ／Ａ）、Ｋｉは電流アンプのゲイン、ｍは可動子の質量（ｋｇ）、ｓはラプラス演算子、Ｃは定数、Ｋ１は第１のアンプのゲイン、Ｋ２は第２のアンプのゲイン、Ｉｃは電流指令
【請求項１０】
運動可能な可動子と、
前記可動子の周囲に配され、駆動電圧が印加されて励磁電流が流れるコイルと、
前記可動子の運動方向に押すばねと、
基本駆動電圧に基づいて、変位計算値を出力する変位計算部と、
前記変位計算部の出力に基づいて、ばね特性を示す推力を発生させる信号を出力する第１の変換部と、
前記第１の変換部の出力信号を増幅する第１のアンプと、
前記変位計算部の出力信号を微分した信号にする微分器と、
前記微分器の出力信号に基づいて、減衰力を示す推力を発生させる信号を出力する第２の変換部と、
前記第２の変換部の出力を増幅する第２のアンプと、
前記第１と第２のアンプのうち少なくとも１方のアンプを有し、
前記アンプの出力と前記基本駆動電圧を加算し合成電圧指令を作る加算器と、
前記合成電圧指令に応じて前記駆動電圧を出力するインバータ（電圧アンプ）とを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記駆動電圧が印加されて励磁電流が流れることによって発生する推力と前記可動子の前記変位計算値との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項１１】
前記変位計算部の出力は（１２）式によって計算され、前記第１の変換部と前記第２の変換部の出力はそれぞれ（１３）式、と（１４）式によって計算される請求項１０に記載されたリニア振動アクチュエータ。
【数１０７】
0005508684.tif 000023
・・・・・（１２）
0005508684.tif 000024
・・・・・（１３）
0005508684.tif 000025
・・・・・（１４）
ここで、Ｋｆは推力定数（Ｎ／Ａ）、Ｋｉは電流アンプ２７のゲイン、ｍは可動子の質量（ｋｇ）、ｓはラプラス演算子、Ｃは定数、Ｋ１はＲｆアンプのゲイン、Ｋ２はＲｄアンプのゲイン、Ｌはインダクタンス（Ｈ）、Ｒは抵抗（Ω）、Ｖｃは電圧指令、Ｒはコイルの抵抗（Ω）、ＬはコイルのインダクタンスＬ、ｓはラプラス演算子、ｘｃは変位計算値、ｖｅは速度推定値である。
【請求項１２】
運動可能な可動子と、
前記可動子の周囲に配され、励磁電流が流されるコイルと、
前記可動子の運動方向に押すばねと、
前記可動子の変位および速度データが格納されたデータテーブルと、
前記データテーブルからの出力である前記変位データを増幅する第１のアンプと、
前記データテーブルからの出力である前記速度データを増幅する第２のアンプを有し、
前記アンプの出力と基本駆動電流を加算して合成電流指令を作る加算器と、
前記合成電流指令に応じて前記励磁電流を出力する電流アンプとを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記励磁電流が流されることによって発生する推力と前記可動子の前記変位データとの比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項１３】
運動可能な可動子と、
前記可動子の周囲に配され、駆動電圧が印加されて励磁電流が流れるコイルと、
前記可動子の運動方向に押すばねと、
前記可動子に、ばね特性および減衰力を示す推力を発生させる信号が格納されたデータテーブルと、
前記データテーブルからの出力である、前記ばね特性を示す推力を発生させる信号を増幅する第１のアンプと、
前記データテーブルからの出力である、前記減衰力を示す推力を発生させる信号を増幅する第２のアンプとを有し、
前記アンプの出力と基本駆動電圧を加算して合成電圧指令を作る加算器と、
前記合成電圧指令に応じて前記駆動電圧を出力する電圧アンプとを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記駆動電圧が印加されて励磁電流が流れることによって発生する推力と前記可動子の変位との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項１４】
シャフトと、
前記シャフトに固定され、磁力を有する可動子と、
前記可動子の周囲に配され、励磁電流が流されるコイルと、
前記シャフトの運動方向に押すばねと、
前記シャフトの変位量を検知する変位センサと、
前記変位センサからの信号に基づいて前記励磁電流を出力する制御装置と
前記シャフトに接続されたピストンと、
前記ピストンが可動するシリンダを有し、
前記シリンダには、吐出バルブと吸入バルブとを有し、
前記制御装置は、
前記変位センサからの信号を増幅する第１のアンプと、
前記変位センサからの信号を微分した信号を増幅する第２のアンプとを有し、
前記アンプの出力と基本駆動電流を加算して合成電流指令を作る加算器と、
前記合成電流指令に基づいて前記励磁電流を出力する電流アンプを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、
前記コイルに前記励磁電流が流されることによって発生する推力と前記シャフトの前記変位量との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニアコンプレッサー。
【請求項１５】
シャフトと、
前記シャフトに固定され、磁力を有する可動子と、
前記可動子の周囲に配され、励磁電流が流されるコイルと、
前記可動子の周囲に配された発電コイルと、
前記発電コイルに接続されたバッテリーと、
前記シャフトの運動方向に押すばねと、
前記シャフトの変位量を検知する変位センサと、
外部から与えられた振動の加速度と周波数を検出する加速度センサと、
前記変位センサと前記加速度センサからの信号に基づいて前記励磁電流を出力する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記変位センサからの信号と前記加速度センサからの信号に基づきゲインを決めるゲイン決定手段と
前記変位センサからの信号を前記ゲインに基づき増幅した電流指令を出力するアンプと、を有し、
前記アンプの前記ゲインを変更することで、前記コイルに前記励磁電流が流されることによって発生する推力と前記シャフトの前記変位量との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はリニア振動アクチュエータおよびリニア振動発電機の見かけの共振周波数を可変させて、効率が大きくなるように駆動または発電させる制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リニア振動アクチュエータの可動子をばねで外部に固定して、ばね−質量系の共振周波数をもつ系を構成したリニア振動アクチュエータは、パーツフィーダ、リニアコンプレッサ，携帯用電話の着信バイブレータ、制振装置などに利用されている。また、リニア振動発電機にも応用されている。リニア振動アクチュエータは駆動周波数と共振周波数とが一致しなと可動子の振幅が減少するという欠点がある。
【０００３】
リニアコンプレッサは共振周波数で駆動すると高い効率が得られる。リニアコンプレッサでは、冷媒ガスの圧縮性に温度依存性があり、冷媒ガスの温度によって共振周波数が変化する。そこで、従来技術では図２５に示したように、コンピュータ１３４の位相検出部１３５は、電圧検出装置１３７で検出された交流電源１３１の出力電圧Ｖと、電流検出装置１３３で検出された交流電源１３１からリニアコンプレッサ１３２に流れる電流Ｉとの位相差Ｄｐを検出する。そして、演算・制御部１３６は位相差Ｄｐに応じた値だけ交流電源１３１の出力電圧Ｖの周波数ｆを補正して、駆動周波数ｆをピストンの共振周波数に一致さていた（特許文献１参照）。また同様な手法が考案されている（特許文献２参照）
【特許文献１】特開平９−１１２４３８号公報
【特許文献２】特開２００５−３０００９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の方法では、駆動周波数を共振周波数に一致させているだけであり、駆動周波数を変化させた場合には効率が低下するという問題点があった。リニアコンプレッサの冷媒ガスには圧縮性があるために可動子をある一定のストローク以上で駆動する必要がある。したがって、リニアコンプレッサの出力を可変する場合には共振周波数以外の周波数で駆動する必要があり、この場合には効率が著しく低下していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するために想到されたものであり、可動子の変位に応じた駆動力を可動子に与える事で見かけのばね定数を変化させ、それによって可動子を含む系の共振周波数を見かけの共振周波数に一致させるように制御する。
【０００６】
すなわち、本発明は、
シャフトと、
前記シャフトに固定され、磁力を有する可動子と、
前記可動子の周囲に配され、励磁電流が流されるコイルと、
前記シャフトの運動方向に押すばねと、
前記シャフトの変位量を検知する変位センサと、
前記変位センサからの信号を増幅する第１のアンプと、
前記変位センサからの信号を微分した信号を増幅する第２のアンプと、
前記第１および第２のアンプの出力と基本駆動電流を加算して合成電流指令を作る加算器と、
前記合成電流指令に基づいて前記励磁電流を出力する電流アンプを有し、
前記第１および第２のアンプのゲインを変更することで、前記コイルに前記励磁電流が流されることによって発生する推力と前記シャフトの前記変位量との比である見かけのばね定数と、前記可動子の質量とから決定される前記可動子の見かけの共振周波数を調節可能としたことを特徴とするリニア振動アクチュエータを提供するものである。また、このリニア振動アクチュエータを用いたリニアコンプレッサとリニア振動発電機を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、リニア振動アクチュエータの駆動周波数に一致するように見かけの共振周波数を制御できるために、従来法と比較して高効率が得られる。また、リニア振動発電機においても常に最大出力が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（発明の実施例１）
以下本発明の実施形態について順次説明を行う。まず、最初に本発明の動作原理について図１を用いて簡単に説明する。図１は、一方を固定端に固定されたばねにおもりが付けられているばねを示している。つりあっている際のばねの長さをｘ０とする。そして、今ばねの長さがｘ１にされたとする。よく知られているように、おもりにはばねの伸びによる力が作用する。その大きさは、つりあい状態からのばねの伸びｘ＝（ｘ１−ｘ０）に比例し、方向はおもりの変位方向とは逆の方向に作用する。ばねの伸びに比例する比例定数ｋをばね定数と呼ぶ。おもりに働く力は図ではｋｘで示した。
【０００９】
ここで、おもりに対して外部からおもりの変位に比例した力Ｋ１ｘを付与したとする。すると、おもりに作用する力は、ばねの力と外部から付与された力の合成力である。今外部からの力は、ばねの力同様、おもりの変位に比例した力としているので、見かけのばね定数が変化したように見える。本発明は以上の原理に基づくものである。
【００１０】
次に本実施の形態のリニア駆動アクチュエータについて説明する。図２は、リニア振動アクチュエータ１（以下、ＬＯＡ）の構造例である。シャフト８に固定された可動子２の可動子ヨーク３の表面に永久磁石４が配置されている。また固定子５は、固定子ヨーク６とコイル７から構成されている。さらに、可動子２のシャフト８の左側は取付けブラケット９に固定された板ばね１０に、右側は負荷１１に連結されている。このような構成とすることで、ＬＯＡは、ばね定数と可動子の質量から決定される共振周波数ｆ０をもっている。
【００１１】
さらに、変位センサ１２で検出した変位ｘ１３は、制御装置１４にフィードバックされている。また、制御装置１４から励磁電流Ｉ１５がコイル７に流れて推力Ｆ１６が発生して、可動子２に加速度ａ１７および速度ｖ１８が発生して変位する。
【００１２】
図３は本発明における制御方法の制御ブロックである。可動子２の変位ｘ１３は変位センサ１２で検出されて、制御装置１４にフィードバックされている。Ｒｆアンプ１９で、変位ｘ１３にゲインＫ１（Ａ／ｍ）が乗算され、ばね特性を示す推力を発生させる制御信号Ｉｒｆが作られる。この制御信号Ｉｒｆは、加算器５２で、電流指令Ｉｃ２１と重畳される。電流指令Ｉｃ２１は、駆動電流の基本となる電流であり、基本駆動電流ともいう。ここでゲインＫ１は、Ｒｆアンプ１９に送られる共振周波数可変指令２０によって大きさが可変できるようになっている。
【００１３】
さらに、変位ｘ１３は微分器２２によって速度推定値ｖｅ２３に変換されて、Ｒｄアンプ２４で、ゲインＫ２（Ａｓ／ｍ）と乗算され、減衰力示す推力を発生させる制御信号Ｉｒｄが作られる。制御信号Ｉｒｄは電流指令Ｉｃ２１と加算される。ここでゲインＫ２は、Ｒｄアンプ２４に送られる減衰定数可変指令２５によって大きさが可変できるようになっている。これらゲインＫ１およびＫ２を変化させる共振周波数可変指令２０と減衰定数可変指令２５の由来は、特に限定されることなく、制御装置１４外で作られてもよいし、制御装置１４内で作ってもよい。
【００１４】
電流指令Ｉｃ２１と加算されたこれらの信号は合成電流指令Ｉｃ＊２６となり、インバータ（電流アンプ）２７に与られ、ゲインＫｉ倍されて励磁電流Ｉ１５となる。さらに、同図中の量記号は、Ｋｆ：推力定数（Ｎ／Ａ）、Ｆ：推力（Ｎ）、ｍ：可動子の質量（ｋｇ）、ｃ：減衰定数（Ｎｓ／ｍ）、Ｋｓ：ばね定数（Ｎ／ｍ）、ｓ：ラプラス演算子、ａ：加速度（ｍ／ｓ２）、ｖ：速度（ｍ／ｓ）である。
【００１５】
図３に示したブロック線図に基づいて、電流指令Ｉｃから変位Ｘまでの伝達関数Ｘ／Ｉｃは（１）式となる。また、共振角周波数ωと減衰係数ξは、それぞれ（２）式と（３）式となる。さらに共振周波数ｆ０’は（４）式となる。なお、本制御を行わない場合の共振周波数ｆ０は（５）式で与えられる。
【数１】
0005508684.tif 000002
【数２】
0005508684.tif 000003
【数３】
0005508684.tif 000004
【数４】
0005508684.tif 000005
【数５】
0005508684.tif 000006
【００１６】
図３においてゲインＫ１とゲインＫ２は独立して設定可能である。そこで、まず、ゲインＫ１の効果について説明する。図４はＫ２＝０の場合のＫ１をパラメータとするゲイン絶対値（Ｘ／Ｉｃ）（振幅）−駆動周波数特性である。縦軸はゲインの絶対値を表し、横軸は周波数を表す、本発明を行わない場合の共振周波数は（５）式に示したようにｆ０である。（４）式に示したようにＫ１＞０の場合には共振周波数ｆ０よりも高い共振周波数ｆ０’が得られる。逆に、Ｋ１＜０の場合には共振周波数ｆ０よりも低い共振周波数ｆ０’が得られる。すなわち、Ｋ１によって共振周波数を可変することができる。
【００１７】
次にゲインＫ２の効果について説明する。ゲインＫ１＝０の場合のＫ２をパラメータとするゲイン絶対値（Ｘ／Ｉｃ）（振幅）−駆動周波数特性を図５に示した。本発明を行わない場合と比較してＫ２＞０の場合には、共振周波数ｆ０における絶対値（Ｘ／Ｉｃ）（振幅）は小さくなり、かつ、平坦な減衰特性となる。逆にＫ２＜０の場合には絶対値（Ｘ／Ｉｃ）（振幅）は大きくなり、かつ急峻な減衰特性となる。すなわち、Ｋ２によって減衰特性を制御することができる。
【００１８】
図６は、ゲインＫ１とゲインＫ２をそれぞれ設定した場合の特性例である。同図に示したように、Ｋ１＞０でかつＫ２＞０の場合には、共振周波数が高くなり、かつ平坦な減衰特性となる。一方、Ｋ１＜０でかつＫ２＜０の場合には共振周波数が低くなり、かつ急峻な減衰特性となる。ゲインＫ１とゲインＫ２はそれぞれ独立して可変することが可能であり、ゲインＫ１によって共振周波数を、ゲインＫ２によって減衰特性を制御することができる。
【００１９】
（３）式に示したように減衰係数ξは、ゲインＫ１にも依存している。そこで、所望の共振特性を得るためには，まず（４）式を用いて所望の共振周波数ｆ０’となるようにゲインＫ１を決定して、次に（３）式を用いて所望の減衰係数ξとなるようにゲインＫ２を設定すれば良い。
【００２０】
なお、本発明は、ゲインＫ１を提供するＲｆアンプ１９とゲインＫ２を提供するＲｄアンプ２４の両者が存在する場合に限定されるものではない。すなわち、共振周波数ｆ０’だけを制御する場合にはＲｆアンプ１９（ゲインＫ１）だけを設置すればよく、また減衰係数xだけを制御する場合にはＲｄアンプ２４（ゲインＫ２）だけを設置すればよい。
【００２１】
次に、上記のリニアアクチュエータを利用したリニアコンプレッサについて説明する。図７にリニアコンプレッサ７２の構成を示す。リニア振動アクチュエータ１については、図２と同じ部分には同じ符号を付与している。可動子２の可動子ヨーク３の表面に永久磁石４が配置されている。また固定子５は、固定子ヨーク６とコイル７から構成されている。さらに、可動子２のシャフト８の左側は取付けブラケット９に固定された板ばね１０に、右側はシリンダ８２に支持されたピストン８３に連結されている。このような構成とすることで、ＬＯＡは、ばね定数と可動子の質量から決定される共振周波数ｆ０をもっている。変位センサ１２は、可動子の変位ｘ１３を検出して制御装置１４にフィードバックされている。
【００２２】
制御装置１４から出力された合成電流指令Ｉｃ＊２６は電流アンプ２７で増幅されて励磁電流Ｉ１５となる。コイル７に励磁電流Ｉ１５を流して、ガスの負荷力ＦＬ（ｘ）８６以上の推力Ｆ１６を発生させると、吐出バルブ８８が開いて圧縮ガスを吐出させる。また、励磁電流Ｉ１５の流す方向を変えると可動子２は同図の左手方向に変位して吸入バルブ８９が開いて膨張ガスを吸入することができる。これらの一連の動作によってリニアコンプレッサが実現される。
【００２３】
リニアコンプレッサの出力を可変させる、すなわち吐出ガスの流量を可変するためには、冷媒ガスに圧縮性があるために可動子２を一定のストローク以上で駆動する必要があり、共振周波数ｆ０以外の周波数で駆動することとなる。従来技術では共振周波数ｆ０以外の周波数で駆動すると効率が著しく低下していた。
【００２４】
図８は、本発明における高効率駆動方法の制御ブロックである。同図中において、Ｋｆ：推力定数（Ｎ／Ａ）、ｍ：可動子の質量（ｋｇ）、ｃ：減衰定数（Ｎｓ／ｍ）、Ｋｓ：ばね定数（Ｎ／ｍ）、ｓ：ラプラス演算子、ａ：加速度（ｍ／ｓ２）、ｖ：速度（ｍ／ｓ）である。シリンダ内の圧力による負荷力ＦＬ（ｘ）８６は、変位ｘ１３の変数となっている。可動子２の変位ｘ１３は変位センサ１２で検出されて、制御装置１４内のゲインコントローラ６４にフィードバックされている。ゲイン決定手段６５は、駆動周波数ｆ６６と変位ｘ１３に基づいてゲイン可変指令２０を出力する。電流指令Ｉｃ２１から変位ｘ１３にＲｆアンプ１９にてゲインＫが乗じられた信号が減算されて合成電流指令Ｉｃ＊２６となる。ゲイン可変信号２０によって、ゲインＫを可変させることができる。このようにすることで、駆動周波数に見かけの共振周波数を常に一致させることができて従来法よりも高効率駆動が可能となる。
【００２５】
図９は、図８に示した制御系におけるばね力（推力Ｆ１６）−変位（ｘ１３）特性である。ゲインＫがＫ＝０の場合は、板ばね１０のばね力−変位特性を意味しており、ばね定数Ｋｓで共振周波数ｆｏとなる。ゲインがＫ＞０の場合には、変位に比例する励磁電流が流れて推力Ｆが発生する。すると、ばね力（推力Ｆ）と変位ｘとの比、すなわち、見かけのばね定数Ｋｓ’が大きくなる。したがって、見かけのばね定数Ｋｓ’と可動部の質量ｍから決定される見かけの共振周波数ｆｏ’が大きくなる。逆に、ゲインがＫ＜０の場合には、見かけのばね定数Ｋｓ’が小さくなって、見かけの共振周波数ｆｏ’が小さくなる。
【００２６】
図１０はゲイン決定手段６５の処理を示すフローチャートである。まず、駆動周波数ｆを入力し（Ｓ１０２）、駆動周波数ｆと見かけの共振周波数ｆｏ’とが一致するように見かけのばね定数Ｋｓ’とゲインＫを算出して（Ｓ１０４、Ｓ１０６）、ゲイン可変指令を出力する（Ｓ１０８）。次に、変位ｘを入力し（Ｓ１１０）、可動子のストロークＳを算出して（Ｓ１１２）、ストロークが最大の場合には（Ｓ１１４）、ステップＳ１１０に戻る。ストロークＳが最大ではない場合には、ゲインＫを増減して（Ｓ１１６）、ステップＳ１０８に戻る。このようにすることで、駆動周波数ｆと見かけの共振周波数ｆｏ’とが一致するために高効率駆動が可能となる。さらに、温度に依存して冷媒ガスの圧縮性が変化、すなわち、共振周波数ｆｏが変動しても常に共振状態を維持できるために高効率化を実現できる。
【００２７】
図１１に本発明における効率特性を示した。前述したようにリニアコンプレッサの出力を変化させるためには、共振周波数ｆ０以外の周波数で駆動する必要がある。本発明を行わない場合（従来法）の効率特性は、板ばね１０のばね定数Ｋｓと可動部の質量ｍから決定される共振周波数ｆｏをもっており、共振周波数を変化させることはできなかった。このために、共振周波数ｆｏ以外の周波数で駆動すると極端にリニアコンプレッサの効率（ＬＯＡの入力電力と圧縮ガスの仕事率との比）が低下していた。しかし、前述したように本発明による駆動方法では、見かけの共振周波数ｆｏ’を駆動周波数ｆに一致させるように変化させることができる。したがって、本発明の効率特性は、従来法と比較して広範囲な駆動周波数ｆにおいて、本発明による効率特性の向上が実現される。
【００２８】
本発明例では磁石可動形ＬＯＡを例に挙げて説明した。しかし、説明に用いたＬＯＡの構造に限定されるものではなく、鉄心可動形やコイル可動形のアクチュエータとばねを組み合わせたＬＯＡであっても良い。また、ばねと揺動形アクチュエータとを組み合わせた振動アクチュエータであっても良い。さらに、電流アンプ２７は、アナログ方式やＰＷＭ方式などの電流アンプであり、いずれかに限定されるものではない。変位センサ１２は、磁気式、光学式、静電容量式などの変位センサであり、いずれかに限定されるものではない。
【００２９】
次に本発明のリニア振動アクチュエータを利用したリニア信号発電機について説明する。図１２にリニア振動発電機（ＬＯＧ）５５の構造例であり，基本的には図７に示したリニア振動アクチュエータと同様であるが、コイルは制御コイル５８と発電コイル５９から構成されている。またシャフト８にはおもり６０が取り付けられている。ＬＯＧには外部振動６３が作用しており、可動子２が変位することで発電コイル５９に速度起電力が発生して、整流回路（バッテリー）６１を通して外部に電力を供給することができる。また、変位センサ１２で検出した可動子２の変位ｘ１３と加速度センサ３４で検出した加速度ａ１７は制御装置１４にフィードバックされている。制御装置１４から出力された電流指令Ｉｃ２１は電流アンプ２７によって増幅されて励磁電流Ｉ１５となり、制御コイル５８に供給される。リニア振動アクチュエータで説明したように制御コイル５８に励磁電流Ｉ１５を流して推力を発生させることで、見かけのばね定数Ｋｓ’を可変して、見かけの共振周波数ｆｏ’を制御できる。
【００３０】
図１３はＬＯＧの制御ブロックであり、同図中においてＫｅは速度起電力定数（Ｖｓ／ｍ）である。可動子２の速度ｖとＫｅとを乗じた値が速度起電力となり、整流回路（バッテリー）６１に繋がっている。制御装置１４には、変位センサ１２で検出された変位ｘ１３と加速度センサ３４で検出された外部振動の加速度ａ１７が入力されている。変位ｘはゲインＫが乗じられて電流指令Ｉｃ２１となり、電流アンプ２７に入力される。ゲインコントローラ６８内のゲイン決定手段６９は、変位ｘ１３と加速度ａ１７に基づいてゲイン可変指令２０を出力してゲインＫの大きさを変化させることができる。図９に示したように、ゲインＫの大きさによって見かけのばね定数Ｋｓ’を可変することができる。すなわち、見かけの共振周波数ｆｏ’を制御することができる。このように制御することで、常に外部振動の周波数ｆに見かけの共振周波数ｆｏ’を一致させることができるために、最大電力の発電が可能となる。
【００３１】
図１４はゲイン決定手段６９のフローチャートである。まず、加速度ａ１７を入力し（Ｓ２０２）加速度ａの周波数ｆを算出して（Ｓ２０４）、周波数ｆと見かけの共振周波数ｆｏ’とが一致するように見かけのばね定数Ｋｓ’を算出する（Ｓ２０６）。さらにゲインＫを算出し（Ｓ２０８）てゲイン可変指令７０を出力する（Ｓ２１０）。次に、変位ｘ１３を入力し（Ｓ２１２）、可動子２のストロークＳを算出して（Ｓ２１４）、ストロークが最大の場合（Ｓ２１６）には、ステップＳ２０２に戻る。ストロークＳが最大ではない場合には、ゲインＫを増減して（Ｓ２１８）、ステップＳ２１０に戻る。このようにすることで、外部振動の周波数ｆが変化しても常に共振状態を維持できるため最大電力の発電が可能となる。
【００３２】
本発明例では磁石可動形ＬＯＧを例に挙げて説明した。しかし、説明に用いたＬＯＧの構造に限定されるものではなく、鉄心可動形やコイル可動形のアクチュエータとばねを組み合わせたＬＯＧであっても良い。また、ばねと揺動形アクチュエータとを組み合わせた振動発電機であっても良い。さらに、電流アンプ２７は、アナログ方式やＰＷＭ方式などの電流アンプであり、いずれかに限定されるものではない。変位センサ１２は、磁気式、光学式、静電容量式などの変位センサであり、いずれかに限定されるものではない。加速度センサ３４も歪ゲージ式や圧電素子式のセンサであり、いずれかに限定されるものではない。
【００３３】
（実施の形態２）
図１５は本実施の形態のリニア振動アクチュエータの制御ブロックである。励磁電流を電流検出部２８で検出した検出電流Ｉ２９が変位推定部３０に入力されている。さらに、ＬＯＡの駆動電圧を電圧検出部３１で検出した検出電圧Ｖ３２も変位推定部３０に入力されている。変位推定部３０は、検出電流Ｉ２９と検出電圧Ｖ３２に基づいて変位推定値ｘｅ３３を出力する。ＬＯＡの運動法方程式に基づいて変位推定値ｘｅ３３は速度起電力定数Ｋｅ（Ｖｓ／ｍ）、コイルの抵抗Ｒ（Ω）、コイルのインダクタンスＬ（Ｈ）を用いて（６）式のように表わされる。
【数６】
0005508684.tif 000007
【００３４】
変位推定値ｘｅ３３はゲインＫ１（Ａ／ｍ）と乗算されてばね特性を示す推力を発生させる制御信号Ｉｒｆとなり電流指令Ｉｃ２１にフィードバックされている。さらに、変位推定値ｘｅ３３は微分器２２によって速度推定値ｖｅ２３に変換され、ゲインＫ２（Ａｓ／ｍ）と乗算されて減衰力を示す推力を発生させる制御信号Ｉｒｄとなり加算器５２を介して電流指令Ｉｃ２１にフィードバックされる。
【００３５】
図１５に示した制御ブロックにおいて、Ｒｆアンプ１９のゲインＫ１とＲｄアンプ２４のゲインＫ２を可変することによって前述した図４乃至６に示した特性が得られる。本実施例では、高価な変位センサを用いなくともよい利点がある。
【００３６】
本発明は、ゲインＫ１とゲインＫ２の両者が存在する場合に限定されるものではない。すなわち、共振周波数ｆ０’だけを制御する場合にはゲインＫ１だけを設置すればよく、また減衰係数ξだけを制御する場合にはゲインＫ２だけを設置すればよい。
【００３７】
（実施の形態３）
図１６に本実施の形態に係るリニア振動アクチュエータの制御ブロックを示す。加速度センサ３４によって検出した可動子２の加速度ａ１７が制御装置１４にフィードバックされている。加速度ａ１７はＲｆアンプ１９でゲインＫ１（Ａｓ２／ｍ）と乗算されて見かけの質量を制御する制御信号Ｉｒｆとなり電流指令Ｉｃ２１に加算器５２を介してフィードバックされている。さらに、加速度ａ１７は積分器３５によって速度推定値ｖｅ２３に変換され、Ｒｄアンプ２４でゲインＫ２（Ａｓ／ｍ）と乗算されて減衰力を示す推力を発生させる制御信号Ｉｒｄとなり加算器５２を介して電流指令Ｉｃ２１にフィードバックされる。
【００３８】
図１６に示した本実施の形態の制御ブロックにおいて、ゲインＫ１とゲインＫ２を可変することによって前述した図４乃至図６に示した特性が得られる。本発明は、ゲインＫ１とゲインＫ２の両者が存在する場合に限定されるものではない。すなわち、共振周波数ｆ０’だけを制御する場合にはゲインＫ１だけを設置すればよく、また減衰係数ξだけを制御する場合にはゲインＫ２だけを設置すればよい。
【００３９】
（実施の形態４）
図１７に本実施の形態に係るリニア振動アクチュエータの制御ブロックを示す。ＬＯＡにはインバータ（電圧アンプ）３６によって駆動電圧Ｖ３７が印加されており、速度起電力Ｅ３８がフィードバックされている。さらに、変位センサ１２によって検出された変位ｘ１３が制御装置１４にフィードバックされている。
【００４０】
変位ｘ１３は、変換部Ａ３９と微分器２２に入力されている。変換部Ａ３９に入力された変位ｘ１３は、ばね特性を示す推力を発生させる信号Ｖｘ４０に変換されて、Ｒｆアンプ１９でゲインＫ１（Ａ／ｍ）と乗算され加算器５２を介して電圧指令Ｖｃ４１にフィードバックされている。電圧指令は基本駆動電圧である。一方、微分器２２に入力された変位ｘ１３は、速度推定値ｖｅ２３に変換されて、次に変換部Ｂ４２によって減衰力を示す推力を発生させる信号Ｖｄ４３となる。さらに、Ｒｄアンプ２４でゲインＫ２（Ａｓ／ｍ）と乗算され加算器５２を介して電圧指令Ｖｃ４１にフィードバックされている。ＬＯＡの運動方程式と回路方程式に基づいて変換部Ａ３９と変換部Ｂ４２は、それぞれ（７）式と（８）式で表わされる。
【数７】
0005508684.tif 000008
【数８】
0005508684.tif 000009
ここで、Ｒはコイルの抵抗（Ω）、ＬはコイルのインダクタンスＬ、ｓはラプラス演算子、ｘは変位、ｖｅは速度推定値である。
【００４１】
図１７に示した本実施の形態の制御ブロックにおいて、ゲインＫ１とゲインＫ２を可変することによって前述した図４乃至図６に示した特性が得られる。また、本発明は、ゲインＫ１とゲインＫ２の両者が存在する場合に限定されるものではない。すなわち、共振周波数ｆ０’だけを制御する場合にはゲインＫ１だけを設置すればよく、また減衰係数ξだけを制御する場合にはゲインＫ２だけを設置すればよい。
【００４２】
（実施の形態５）
図１８に本実施の形態のリニア振動アクチュエータの制御ブロックを示す。ＬＯＡはインバータ（電圧アンプ）３６で駆動され、かつ変位センサや加速度センサを用いていないために安価なシステムを構築することができる。励磁電流を電流検出部２８で検出して、検出電流Ｉ２９が変位推定部３０に入力される。さらに、ＬＯＡの駆動電圧を電圧検出部３１で検出した検出電圧Ｖ３２も変位推定部３０に入力されている。変位推定部３０は、検出電流Ｉ２９と検出電圧Ｖ３２に基づいて変位推定値ｘｅ３３を出力する。変位推定値ｘｅ３３は前述の（６）式で表わされる。
【００４３】
変位推定値ｘｅ３３は、変換部Ａ３９と微分器２２に入力されている。変換部Ａ３９に入力された変位推定値ｘｅ３３は、ばね特性を示す推力を発生させる信号Ｖｘ４０に変換されて、Ｒｆアンプ１９でゲインＫ１（Ａ／ｍ）と乗算されて加算器５２を介して電圧指令Ｖｃ４１にフィードバックされている。
【００４４】
一方、微分器２２に入力された変位推定値ｘｅ３３は、速度推定値ｖｅ２３に変換されて、次に変換部Ｂ４２によって減衰力を示す推力を発生させる信号Ｖｄ４３となる。さらに、Ｒｄアンプ２４でゲインＫ２（Ａｓ／ｍ）と乗算されて加算器５２を介して電圧指令Ｖｃ４１にフィードバックされる。変換部Ａ３９と変換部Ｂ４２は、それぞれ下述の（９）式と（１０）式で表わされる。
【数９】
0005508684.tif 000010
【数１０】
0005508684.tif 000011
ここで、Ｒはコイルの抵抗（Ω）、ＬはコイルのインダクタンスＬ、ｓはラプラス演算子、ｘｅは（６）式で求められる変位推定値、ｖｅは速度推定値である。
【００４５】
図９に示した本実施の形態の制御ブロックにおいて、ゲインＫ１とゲインＫ２を可変することによって前述した図４乃至６に示した特性が得られる。また、本発明は、ゲインＫ１とゲインＫ２の両者が存在する場合に限定されるものではない。すなわち、共振周波数ｆ０’だけを制御する場合にはゲインＫ１だけを設置すればよく、また減衰係数ξだけを制御する場合にはゲインＫ２だけを設置すればよい。
【００４６】
（実施の形態６）
図１９に本実施の形態に係るリニア振動アクチュエータの制御ブロックを示す。ＬＯＡはインバータ（電流アンプ）２７で駆動され、ＬＯＡに外乱が作用せずに安定した振動が得られる場合に特に有用である。すなわち、変位センサや加速度センサおよび駆動電圧や励磁電流などの検出部を必要としないために安価なシステムを構築することができる。電流指令Ｉｃ２１は、変位計算部Ａ４５に入力されており、変位計算値ｘｃ４６が出力されている。ＬＯＡの運動方程式に基づいて変位計算値ｘｃ４６は（１１）式で表わされる。
【数１１】
0005508684.tif 000012
ここで、Ｋｆは推力定数（Ｎ／Ａ）、Ｋｉは電流アンプ２７のゲイン、ｍは可動子の質量（ｋｇ）、ｓはラプラス演算子、Ｃは定数、Ｋ１はＲｆアンプのゲイン、Ｋ２はＲｄアンプのゲイン、Ｉｃは電流指令である。
【００４７】
変位計算値ｘｃ４６はＲｆアンプ１９でゲインＫ１（Ａ／ｍ）と乗算されてばね特性を示す推力を発生させる制御信号Ｉｒｆとなり電流指令Ｉｃ２１に加算器５２を介してフィードバックされている。さらに、変位計算値ｘｃ４６は微分器２２によって速度推定値ｖｅ２３に変換され、Ｒｄアンプ２４でゲインＫ２（Ａｓ／ｍ）と乗算されて減衰力を示す推力を発生させる制御信号となり、加算器５２を介して電流指令Ｉｃ２１にフィードバックされる。
【００４８】
図１９に示した実施例  ６の制御ブロックにおいて、ゲインＫ１とゲインＫ２を可変することによって前述した図４乃至６に示した特性が得られる。また、本発明は、ゲインＫ１とゲインＫ２の両者が存在する場合に限定されるものではない。すなわち、共振周波数ｆ０’だけを制御する場合にはゲインＫ１だけを設置すればよく、また減衰係数ξだけを制御する場合にはゲインＫ２だけを設置すればよい。
【００４９】
（実施の形態７）
図２０に本実施の形態のリニア振動アクチュエータの制御ブロックを示す。ＬＯＡはインバータ（電圧アンプ）３６で駆動されており、ＬＯＡに外乱が作用せずに安定した振動が得られる場合に特に有用である。すなわち、変位センサや加速度センサおよび駆動電圧や励磁電流などの検出部を必要としなために安価なシステムを構築することができる。電圧指令Ｖｃは、変位計算部Ｂ４７に入力されており、変位計算値ｘｃ４６が出力されている。ＬＯＡの運動方程式と回路方程式に基づいて変位計算値ｘｃ４６は（１２）式で表わされる。
【数１２】
0005508684.tif 000013
【００５０】
ここで、Ｋｆは推力定数（Ｎ／Ａ）、Ｋｉは電流アンプ２７のゲイン、ｍは可動子の質量（ｋｇ）、ｓはラプラス演算子、Ｃは定数、Ｋ１はＲｆアンプのゲイン、Ｋ２はＲｄアンプのゲイン、Ｌはインダクタンス（Ｈ）、Ｒは抵抗（Ω）、Ｖｃは電圧指令である。
【００５１】
変位計算値ｘｃ４６は変換部Ａ３９と微分器２２に入力される。変換部Ａ３９の出力である、ばね特性を示す推力を発生させる信号Ｖｘ４０は、Ｒｆアンプ１９でゲインＫ１（Ａ／ｍ）と乗算されて加算器５２を介して電圧指令Ｖｃ４１にフィードバックされている。一方、微分器２２に入力された変位計算値ｘｃ４６は速度推定値ｖｅ２３となり、さらに変換部Ｂ４２によって、減衰力を示す推力を発生させる信号Ｖｄ４３となる。次に、Ｒｄアンプ２４でゲインＫ２（Ａｓ／ｍ）と乗算されて加算器５２を介して電圧指令Ｖｃ４１にフィードバックされる。変換部Ａ３９と変換部Ｂ４２は、それぞれ下述の数１３と数１４で表される。
【数１３】
0005508684.tif 000014
【数１４】
0005508684.tif 000015
ここで、Ｒはコイルの抵抗（Ω）、ＬはコイルのインダクタンスＬ、ｓはラプラス演算子、ｘｃは変位計算値、ｖｅは速度推定値である。
【００５２】
図２０に示した本実施の形態の制御ブロックにおいて、ゲインＫ１とゲインＫ２を可変することによって前述した図４乃至６に示した特性が得られる。また、本発明は、ゲインＫ１とゲインＫ２の両者が存在する場合に限定されるものではない。すなわち、共振周波数ｆ０’だけを制御する場合にはゲインＫ１だけを設置すればよく、また減衰係数ξだけを制御する場合にはゲインＫ２だけを設置すればよい。
【００５３】
（実施の形態８）
図２１に本実施の形態にかかわるリニア振動アクチュエータの制御ブロックである。ＬＯＡはインバータ（電流アンプ）２７で駆動されており、ＬＯＡに外乱が作用せずに安定した振動が得られる場合に特に有用である。すなわち、変位センサや加速度センサおよび駆動電圧や励磁電流などの検出部を必要としないために安価なシステムを構築することができる。
【００５４】
変位および速度データテーブル４８には図２２に示したように電流指令Ｉｃ２１に対応した変位データｘｄ４９と速度データｖｄ５０が格納されている。また、各データは１周期分がｎ当分されている。さらに電流指令Ｉｃ２１対応した変位データｘｄ４９と速度データｖｄ５０が出力される。
【００５５】
変位データｘｄ４９はＲｆアンプ１９でゲインＫ１（Ａ／ｍ）と乗算されてばね特性を示す推力を発生させる制御信号Ｉｒｆとなり加算器５２を介して電流指令Ｉｃ２１にフィードバックされている。さらに、速度データｖｄ５０はＲｄアンプ２４でゲインＫ２（Ａｓ／ｍ）と乗算されて減衰力を示す推力を発生する制御信号Ｉｒｄとなり加算器５２を介して電流指令Ｉｃ２１にフィードバックされる。
【００５６】
図２１に示した本実施の形態の制御ブロックにおいて、ゲインＫ１とゲインＫ２を可変することによって前述した図４乃至６に示した特性が得られる。また、本発明は、ゲインＫ１とゲインＫ２の両者が存在する場合に限定されるものではない。すなわち、共振周波数ｆ０’だけを制御する場合にはゲインＫ１だけを設置すればよく、また減衰係数ξだけを制御する場合にはゲインＫ２だけを設置すればよい。
【００５７】
（実施の形態９）
図２３に本実施の形態に係るリニア振動アクチュエータの制御ブロックを示す。ＬＯＡはインバータ（電圧アンプ）３６で駆動されており、ＬＯＡに外乱が作用せずに安定した振動が得られる場合に特に有用である。すなわち、変位センサや加速度センサおよび駆動電圧や励磁電流などの検出部を必要としないために安価なシステムを構築することができる。
【００５８】
ばね特性および減衰力を示す推力を発生させる信号テーブル５１には図２４に示したように電圧指令Ｖｃ４１に対応したばね特性を示す推力を発生させる信号Ｖｘ４０と減衰力を示す推力を発生させる信号圧Ｖｃ４３が格納されている。また、各データは１周期分がｎ当分されている。さらに電圧指令Ｖｃ４１に対応して、ばね特性を示す推力を発生させる信号Ｖｘ４０と減衰力を示す推力を発生させる信号Ｖｄ４３が出力される。
【００５９】
ばね特性を示す推力を発生させる信号Ｖｘ４０はＲｆアンプ１９でゲインＫ１（Ｖ）と乗算されて加算器５２を介して電圧指令Ｖｃ４１にフィードバックされている。さらに、減衰力を示す推力を発生させる信号Ｖｃ４３はＲｄアンプ２４でゲインＫ２（Ｖ）と乗算されて加算器５２を介して電圧指令Ｖｃ４１にフィードバックされる。
【００６０】
図２３に示した本実施の形態の制御ブロックにおいて、ゲインＫ１とゲインＫ２を可変することによって前述した図４乃至６に示した特性が得られる。また、本発明は、ゲインＫ１とゲインＫ２の両者が存在する場合に限定されるものではない。すなわち、共振周波数ｆ０’だけを制御する場合にはゲインＫ１だけを設置すればよく、また減衰係数ξだけを制御する場合にはゲインＫ２だけを設置すればよい。
【００６１】
本発明の実施の形態１乃至９では磁石可動形ＬＯＡを例に挙げて説明した。しかし、説明に用いたＬＯＡの構造に限定されるものではなく、鉄心可動形やコイル可動形アクチュエータおよび永久磁石を内蔵しない電磁アクチュエータとばねを組み合わせたＬＯＡであっても良い。さらに、圧電アクチュエータや超磁歪アクチュエータ、静電アクチュエータであってもよい。また、ばねは、板ばねに限定されるものではなく、コイルばねや弾性体を用いたばねなどであってもよい。さらに、ばねと揺動形アクチュエータとを組み合わせた振動アクチュエータであっても良い。インバータ（電流アンプ）２７とインバータ（電圧アンプ）３６は、アナログ方式やＰＷＭ方式などの方式であって、いずれかに限定されるものではない。
【００６２】
また、変位センサ１２は、磁気式、光学式、渦電流式、差動トランス式、静電容量式などの変位センサであり、いずれかに限定されるものではない。また、加速度センサは、歪ゲージ式、半導体式、圧電式などの方式であって、いずれかに限定されるのもではない。また、微分器３２、変位変換部３０、変換部Ａ３９、変換部Ｂ４２は、プロバーでない伝達関数で示したが、適宜、フィルタを挿入してプロパーとすることで実現可能とすることができる。さらに、本実施例では変位センサ１２や加速度センサ３４を用いた実施例について説明したが、可動子２の速度を検出して、ＬＯＡの運動方程式と回路方程式に基づいて制御系を構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、パーツフィーダ、リニアコンプレッサ，携帯用電話の着信バイブレータ、制振装置などに利用することができる。また、リニア振動発電機にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるリニア振動アクチュエータの構造である。
【図３】本発明の実施の形態1における制御ブロックである。
【図４】本発明のリニア振動アクチュエータにおける共振周波数の制御効果である。
【図５】本発明のリニア振動アクチュエータにおける減衰特性の制御効果である。
【図６】本発明のリニア振動アクチュエータにおける共振周波数と減衰特性の制御効果である。
【図７】本発明のリニア振動アクチュエータを利用した円筒状リニア振動アクチュエータの構造である。
【図８】円筒状リニア振動アクチュエータにおける高効率駆動方法の制御ブロックである。
【図９】円筒状リニア振動アクチュエータにおけるばね力−変位特性である。
【図１０】円筒状リニア振動アクチュエータにおけるゲイン決定手段のフローチャートである。
【図１１】円筒状リニア振動アクチュエータにおける効率特性である。
【図１２】本発明のリニア振動アクチュエータを利用したリニア振動発電機の構造である。
【図１３】リニア振動発電機におけるリニア振動発電機の制御ブロックである。
【図１４】リニア振動発電機におけるゲイン決定手段のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態２における制御ブロックである。
【図１６】本発明の実施の形態３における制御ブロックである。
【図１７】本発明の実施の形態４における制御ブロックである。
【図１８】本発明の実施の形態５における制御ブロックである。
【図１９】本発明の実施の形態６における制御ブロックである。
【図２０】本発明の実施の形態７における制御ブロックである。
【図２１】本発明の実施の形態８における制御ブロックである。
【図２２】本発明の実施の形態８における変位データと速度データテーブルである。
【図２３】本発明の実施の形態９における制御ブロックである。
【図２４】本発明の実施の形態９におけるばね特性および減衰力を示す推力を発生させる信号テーブルである。
【図２５】従来例のブロック線図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  リニア振動アクチュエータ
２  可動子
３  可動子ヨーク
４  永久磁石
５  固定子
６  固定子ヨーク
７  コイル
８  シャフト
９  取付けブラケット
１０  板ばね
１１  負荷
１２  変位センサ
１３  変位
１４  制御装置
１５  励磁電流
１６  推力
１７  加速度
１８  速度
１９  アンプ（ゲインＫ１）
２０  共振周波数可変指令
２１  電流指令
２２  微分器
２３  速度推定値
２４  アンプ（ゲインＫ２）
２５  減衰定数可変指令
２６  合成電流指令
２７  インバータ（電流アンプ）
２８  電流検出部
２９  検出電流
３０  変位推定部
３１  電圧検出部
３２  検出電圧
３３  変位推定値
３４  加速度センサ
３５  積分器
３６  インバータ（電圧アンプ）
３７  駆動電圧
３８  速度起電力
３９  変換部Ａ
４０  ばね特性を示す推力を発生させる信号
４１  電圧指令
４２  変換部Ｂ
４３  減衰力を示す推力を発生させる信号
４４  合成電圧指令
４５  変位計算部Ａ
４６  変位計算値
４７  変位計算部Ｂ
４８  変位および速度データテーブル
４９  変位データ
５０  速度データ
５１  ばね特性および減衰力を示す推力を発生させる信号テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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