(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、
上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、
上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、
上記可動子の位置を検出する位置検出部とを備え、
上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、
上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数を、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記可動子のストロークを制御する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ駆動装置において、
上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合、上記駆動周波数を、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超えない周波数に変更する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載のモータ駆動装置において、
上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、
上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、
上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、
上記モータドライバは、
上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ駆動装置において、
上記基準位置は、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ駆動装置において、
上記基準位置は、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する位置に基づいて定められている、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項６】
往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、
上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、
上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、
上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、
上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、
上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、
上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が、予め定められた基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、
上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項６記載のモータ駆動装置において、
上記基準値は、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められており、
上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超えない周波数に変更する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項８】
往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、
上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、
上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、
上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、
上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、
上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部と、
上記リニア振動モータの駆動電圧の実際の電圧値を検出する駆動電圧検出部とを備え、
上記駆動周波数決定部は、上記検出された実際の電圧値が、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められている基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された実際の電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、
上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項９】
シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた空気調和機であって、
固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、
該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
該モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項１０】
シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた冷蔵庫であって、
固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、
該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
該モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項１１】
シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた極低温冷凍機であって、
固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、
該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
該モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする極低温冷凍機。
【請求項１２】
シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた給湯器であって、
固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、
該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、
該モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする給湯器。
【請求項１３】
振動を発生するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備えた携帯電話であって、
上記リニア振動モータは、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持したものであり、
上記モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、
ことを特徴とする携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置に関し、特に、可動子及びこれを支持するバネ部材を有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からリニア振動モータを用いた機器には、携帯電話などの、機械的振動によって着信を伝える振動発生器や、気体もしくは液体を圧縮循環させる圧縮機あるいは往復式電気かみそりがあり、圧縮機や往復式電気かみそりでは、その駆動源に上記リニア振動モータが用いられている。
【０００３】
リニア振動モータの代表的なものは、単相同期モータの構造、つまり永久磁石からなる可動子と、鉄心にコイルを巻回してなる固定子とを有し、上記コイルへの交流電圧の印加により可動子が往復運動するものである。
【０００４】
このように可動子の往復運動により振動を発生させる場合、強い電磁力が必要であるが、リニア振動モータでは、可動子をバネ部材により支持して該可動子を含むバネ振動系を形成することにより、その駆動に必要なエネルギーを小さく抑えることができる。つまり、上記可動子をバネ部材により支持したリニア振動モータでは、可動子を含むバネ振動系をその固有の共振周波数で振動させることにより、リニア振動モータを小さいエネルギーで駆動可能である。
【０００５】
また、このような可動子をバネ支持したリニア振動モータの出力を制御する方法には、リニア振動モータをその共振周波数で駆動しつつ、リニア振動モータに印加する電圧もしくは電流の振幅値を調整する方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
ところが、リニア振動モータでは、可動子のストローク長が一定の許容値以上に大きくなると、可動子とモータ筐体との衝突や支持バネの破損といった問題が生ずることから、可動子のストローク長が、リニア振動モータの構造により制限されることとなる。
【０００７】
例えば、支持バネは、その伸びが可動子のストローク長の増大により一定値以上になると、塑性変形を起こして破壊してしまう。また、可動子は、そのストローク長が、モータ筐体の可動子振動方向の寸法程度に大きくなると、モータ筐体の内壁などに衝突して破壊してしまう。
【０００８】
そこで、リニア振動モータを駆動する駆動装置において、リニア振動モータの可動子の位置を検知する位置センサなどの検出部を備え、可動子のストローク長が一定の許容値以上に大きくなると、リニア振動モータの出力を抑制し、つまりリニア振動モータへの印加電圧もしくは印加電流の振幅値を減少させ、これにより、可動子がモータ筐体等と衝突したり、支持バネが限界値以上に伸びたりして、リニア振動モータが破壊するのを防止するものが開示されている（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１９３９９３号（第１図）
【特許文献２】
特開平１１−３２４９１１号公報（第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のリニア振動モータの駆動装置（以下、モータ駆動装置ともいう。）は、リニア振動モータを、その可動子の往復運動の周波数を、可動子を含むバネ振動系の共振周波数に保持して駆動するため、リニア振動モータの出力の調整は、可動子のストローク長のみによって行われる。その結果、リニア振動モータの最大出力が、リニア振動モータの構造によって制限されてしまうという問題、さらに、リニア振動モータの最大出力が、モータ駆動装置に入力される電源電圧により制限されてしまうという問題がある。
【００１１】
まず、リニア振動モータの構造によるモータ出力の制限について詳しく説明する。
リニア振動モータでは、可動子の最大ストローク長は、可動子を収容するリニア振動モータの筐体の、可動子振動方向の長さ、及び可動子を支持するバネの弾性限界に相当する長さのうちの短い方の長さまでしか、大きくすることができない。
【００１２】
従って、リニア振動モータの最大出力を高めるには、可動子のストローク長を大きく確保できるよう、リニア振動モータの筐体の、可動子振動方向の寸法を長くし、さらに、可動子を支持するバネをその弾性限界長の長いものとするといった対策を講じるか、もしくは、可動子を支持するバネのバネ定数を大きくして、リニア振動モータの共振周波数を大きくするといった対策を講じるしか方法がない。
【００１３】
このようなことから、従来のリニア振動モータでは、必要とされる最大出力を基準にして、機械的な構成が決定されており、このため、最大出力を高めると、寸法が大きくなるだけではなく、最も使用頻度の高い出力域でのモータ効率、つまりモータ入力に対するモータ出力の比率が低下する可能性があるという課題があった。
【００１４】
例えば、リニア振動モータが空気調和機（以下、エアコンともいう。）の圧縮機に適用されている場合を例にあげて、具体的に説明すると、最も使用頻度の高い出力域は、急速暖房運転や急速冷房運転などが行われる、高いモータ出力を発生する高出力領域ではなく、モータ出力が、上記のような高出力領域でのモータ出力の１０〜２０パーセント程度である低出力領域である。このような低出力領域では、可動子のストローク幅が小さくなるため、モータ効率は低下する。また、圧縮機では、ピストンのストローク幅の減少により、トップクリアランスが広がって、仕事率が低下することとなる。
【００１５】
次に、リニア振動モータの電源電圧によるモータ出力の制限について詳しく説明する。
上述した従来のモータ駆動装置では、リニア振動モータへの駆動電圧の断続的な印加により、可動子が所望のストローク長となるよう印加電圧の電圧値を調節している。具体的には、リニア振動モータに要求される出力が増加した場合、可動子のストローク長が増加するよう、リニア振動モータへの印加電圧の電圧値を上昇させている。
【００１６】
但し、上記モータ駆動装置に一般的なインバータが用いられている場合、該モータ駆動装置は、入力される直流電圧の電圧レベルよりその振幅値が大きい交流電圧を出力することができない。言い換えると、リニア振動モータに印加する駆動電圧の振幅値を大きくして、可動子のストローク長を大きくしようとしても、モータ駆動装置は、振幅値が入力電圧の電圧レベル以下である交流電圧しかリニア振動モータに印加するとができない。この結果、リニア振動モータの最大出力が、モータ駆動装置に入力される直流電圧の電圧レベルにより制限されることとなる。
【００１７】
この場合、リニア振動モータの最大出力を大きくするには、リニア振動モータの固定子を構成するコイルの巻き数を減らすしか方法がない。つまり、リニア振動モータの固定子を構成するコイルの巻き数を減らすことにより、リニア振動モータが発生する誘起電圧の大きさが変化して、駆動電圧と駆動電流のバランス、つまり駆動電流と駆動電圧の積である駆動電力が変更されることとなる。
【００１８】
このようなことから、従来のリニア振動モータでは、要求される最大出力を基準にして、リニア振動モータの固定子を構成するコイルの巻き数が決定されることとなり、最も使用頻度の高い出力域でのモータ効率が低下する可能性があるという課題があった。
【００１９】
例えば、リニア振動モータの最大出力が増大するよう、モータコイルの巻き数を減らした場合、最も使用頻度の高い出力域、つまりモータ出力が低い出力領域での電流量が増大することとなり、結果的に、モータでの銅損及び鉄損やインバータでの損失の増大によってモータ効率が低下することとなる。
【００２０】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑みてなされたもので、リニア振動モータの駆動電圧の電圧レベルを一定に保持した状態でモータ出力を調整することができ、これにより、リニア振動モータの出力制御を容易に行うことができ、また、リニア振動モータの最大出力を、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく大きくすることができるモータ駆動装置を得ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この発明（請求項１）に係るモータ駆動装置は、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記可動子の位置を検出する位置検出部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数を、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするものである。
【００２５】
この発明（請求項２）は、請求項１記載のモータ駆動装置において、上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合、上記駆動周波数を、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超えない周波数に変更する、ことを特徴とするものである。
【００２６】
この発明（請求項３）は、請求項１記載のモータ駆動装置において、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整する、ことを特徴とするものである。
【００２７】
この発明（請求項４）は、請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ駆動装置において、上記基準位置は、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている、ことを特徴とするものである。
【００２８】
この発明（請求項５）は、請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ駆動装置において、上記基準位置は、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する位置に基づいて定められている、ことを特徴とするものである。
【００２９】
この発明（請求項６）に係るモータ駆動装置は、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が、予め定められた基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするものである。
【００３０】
この発明（請求項７）は、請求項６記載のモータ駆動装置において、上記基準値は、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められており、上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超えない周波数に変更する、ことを特徴とするものである。
【００３１】
この発明（請求項８）に係るモータ駆動装置は、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部と、上記リニア振動モータの駆動電圧の実際の電圧値を検出する駆動電圧検出部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記検出された実際の電圧値が、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められている基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された実際の電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするものである。
【００３２】
この発明（請求項９）に係る空気調和機は、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた空気調和機であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、該モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【００３３】
この発明（請求項１０）に係る冷蔵庫は、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた冷蔵庫であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、該モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【００３４】
この発明（請求項１１）に係る極低温冷凍機は、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた極低温冷凍機であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、該モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【００３５】
この発明（請求項１２）に係る給湯器は、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの往復運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた給湯器であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを往復運動させるリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備え、該モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【００３６】
この発明（請求項１３）に係る携帯電話は、振動を発生するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動するモータ駆動装置とを備えた携帯電話であって、上記リニア振動モータは、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持したものであり、上記モータ駆動装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動装置である、ことを特徴とするものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態１のモータ駆動装置１０１は、固定子及び可動子と、該可動子を含むバネ振動系が形成されるよう該可動子を支持する支持バネとを有するリニア振動モータ１００を、要求されるモータ出力に応じた駆動周波数で駆動するものである。ここで、上記固定子は鉄心にコイルを巻回してなる電磁石から構成されており、上記可動子は永久磁石から構成されている。
【００３８】
すなわち、このモータ駆動装置１０１は、上記リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力である目標出力を決定し、該決定された目標出力を示す出力指令信号Ｏopを出力する指令出力決定部３を有している。
【００３９】
また、モータ駆動装置１０１は、該リニア振動モータ１００の駆動周波数を上記出力指令信号Ｏopに基づいて決定し、決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrを出力する駆動周波数決定部２と、該駆動周波数信号Ｉfrに基づいて所定の周波数を有する交流電圧Ｖｄを駆動電圧としてリニア振動モータ１００に印加するモータドライバ１とを有している。
【００４０】
以下、上記モータ駆動装置１０１を構成するモータドライバ１、駆動周波数決定部２、及び指令出力決定部３について詳しく説明する。
モータドライバ１は、外部の電源１０から一定の電圧レベルを有する直流電圧Ｖｐを受け、駆動周波数決定部２からの駆動周波数信号Ｉfrに基づいて、該駆動周波数決定部２により決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄを発生し、該交流電圧Ｖｄを駆動電圧としてリニア振動モータ１００に印加するものである。なお、ここでは、モータドライバ１は、一定の振幅値を有する交流電圧Ｖｄを出力するものであるが、このモータドライバ１は、出力する交流電圧Ｖｄの振幅値を変更可能なものであってもよい。この場合、リニア振動モータ１００の出力をさらに細かく制御することが可能となる。さらに、上記モータドライバ１は、リニア振動モータ１００の、往復運動を行う可動子の振動中心を補正するための直流電圧を重畳した交流電圧を、上記リニア振動モータに印加するものでもよい。
【００４１】
上記モータドライバ１は、具体的には、トランジスタを用いた電力増幅器、又はスイッチング素子を用いたインバータにより実現することができる。ここで、トランジスタを用いた電力増幅器は、一般にオーディオのパワーアンプなどで用いられる回路構成を用いて容易に実現可能である。しかも、この電力増幅器は、交流電圧をトランジスタ出力の滑らかな増減により発生するため、その出力電圧のノイズが小さいという特徴を有している。一方、スイッチング素子を用いたインバータは、スイッチング素子ではオン抵抗がゼロ、オフ抵抗が無限大であることから、スイッチング動作でのエネルギーロスが理想的にはゼロとなり、高効率でリニア振動モータ１００を駆動できるという特徴を有している。
【００４２】
指令出力決定部３は、リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力である目標出力を、リニア振動モータ１００の運転状態、及び該リニア振動モータを駆動源として利用する機器の運転状態のうちの、少なくとも一方の運転状態に基づいて決定するものである。
【００４３】
ここで、上記リニア振動モータ１００の運転状態は、例えば、リニア振動モータに求められる能力によるものであり、該リニア振動モータの適用の形態により種々のものがある。例えば、リニア振動モータ１００を、携帯電話の、振動により着信を知らせる振動発生器に適用した場合には、上記リニア振動モータに要求される能力は、着信をユーザに知らせる振動の強弱をリズミカルに変更するといったものである。
【００４４】
また、リニア振動モータ１００を駆動源として利用する機器の運転状態は、該機器の種類により種々のものがある。例えば、リニア振動モータ１００を圧縮機に適用した場合、機器の運転状態は、圧縮される流体の圧力、温度といったものである。特にこの圧縮機がエアコンに搭載されたものである場合、上記機器の運転状態は、室内の温度や室外の温度である。また、上記圧縮機が冷蔵庫に搭載されたものである場合、上記機器の運転状態は庫内温度などである。さらに、リニア振動モータ１００を髭剃り機に適用した場合は、上記機器の運転状態はひげの濃さということになる。このように機器の運転状態は、機器にかかる負荷の状態などである。
【００４５】
駆動周波数決定部２は、上記出力指令信号Ｏopが示す指令出力、つまり、上記指令出力決定部３により決定された、リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力に基づいて、リニア振動モータ１００の駆動周波数を決定し、該決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrを上記モータドライバ１に出力するものである。
【００４６】
ここで、上記駆動周波数の具体的な決定方法には、上記出力指令信号Ｏopが示す指令出力の値と駆動周波数の値とを対応付けるデーブルや計算式を用いる方法が考えられる。また、上記指令出力の値と駆動周波数の値との具体例な対応関係には、例えば、駆動周波数の値が、これに対応付けられる指令出力の値が小さいものほど、共振周波数からより離れた周波数の値となっているものが挙げられる。このような対応関係は、リニア振動モータの駆動周波数が共振周波数と一致したとき、リニア振動モータで発生されるモータ出力が最大となり、リニア振動モータの駆動周波数が共振周波数から離れるにつれて、上記発生されるモータ出力が低下するという現象に基づくものである。なお、ここで共振周波数は、可動子を含むバネ振動系が共振状態となるリニア振動モータの駆動周波数である。
【００４７】
次に動作について説明する。
本実施の形態１では、モータ駆動装置１０１は、リニア振動モータ１００が所望のモータ出力を発生する駆動周波数を決定し、リニア振動モータ１００に、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄを印加して、該リニア振動モータ１００を駆動する。
【００４８】
すなわち、上記モータ駆動装置１０１では、モータドライバ１から出力される交流電圧Ｖｄがリニア振動モータ１００に印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、指令出力決定部３では、リニア振動モータ１００の運転状態、あるいはリニア振動モータを駆動源として搭載した機器の運転状態に基づいて、リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力を示す出力指令信号Ｏopが駆動周波数決定部２に出力される。
【００４９】
すると、駆動周波数決定部２では、上記指令出力決定部３からの出力指令信号Ｏopに基づいて、リニア振動モータ１００の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrが上記モータドライバ１に出力される。
【００５０】
モータドライバ１では、上記駆動周波数信号Ｉfrに基づいて、発生する交流電圧Ｖｄの周波数が、上記駆動周波数決定部２により決定された駆動周波数と一致するよう調整され、該駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄが、モータドライバ１からリニア振動モータ１００に出力される。
【００５１】
ここで、リニア振動モータがモータドライバ１から供給されるパルス電圧により駆動されている場合、上記交流電流の調整は、発振器から出力されるパルス信号の周波数の変更により行われる。この発振器が、電圧制御により出力パルスの周波数が変化するＶＣＯ（voltage-controlled oscillator）である場合、モータ出力はＶＣＯの制御電圧の調整により制御されることとなる。この出力制御は、モータ出力を発振器から出力されるパルス信号のデューティー比を専用のハードウエアなどにより制御する場合に比べると、簡単なものである。
【００５２】
このように本実施の形態１のモータ駆動装置１０１では、リニア振動モータ１００の運転状態などに基づいて、リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力を決定する指令出力決定部３と、上記リニア振動モータ１００の駆動周波数を、上記指令出力決定部３により決定されたモータ出力に基づいて決定する駆動周波数決定部２とを備え、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄをリニア振動モータ１００に印加するので、リニア振動モータの出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数の調整により、その振幅レベルを一定に保持した状態で制御することができ、これにより、リニア振動モータの出力制御を容易に行うことができる。
【００５３】
また、リニア振動モータの出力を、上記交流電圧の周波数により調整可能であるため、リニア振動モータの最大出力を、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく大きくすることができ、リニア振動モータの最大出力がリニア振動モータの構造、あるいは外部直流電源の電圧レベルにより制約を受けることもない。
【００５４】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態２のモータ駆動装置１０２は、固定子及び可動子と、該可動子を含むバネ振動系が形成されるよう該可動子を支持する支持バネとを有するリニア振動モータ１００を、そのモータ出力と要求されるモータ出力との差分が小さくなるよう駆動周波数を調整しつつ駆動するものである。なお、この実施の形態２のリニア振動モータ１００は、実施の形態１のものと同一である。
【００５５】
すなわち、このモータ駆動装置１０２は、上記リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力である目標出力を決定し、決定された目標出力を示す出力指令信号Ｏopを出力する指令出力決定部３と、リニア振動モータ１００が発生するモータ出力Ｏmpを検出し、該検出したモータ出力を示す出力検出信号Ｄopを出力する出力検出部４とを有している。
【００５６】
また、モータ駆動装置１０２は、上記出力指令信号Ｏop及び出力検出信号Ｄopに基づいて、該リニア振動モータ１００の駆動周波数を決定し、決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrを出力する駆動周波数決定部２ａと、該駆動周波数信号Ｉfrに基づいて所定の周波数を有する交流電圧Ｖｄをリニア振動モータ１００に印加するモータドライバ１とを有している。
【００５７】
以下、上記モータ駆動装置１０２を構成するモータドライバ１、駆動周波数決定部２ａ、指令出力決定部３、及び出力検出部４について詳しく説明する。
ここで、モータドライバ１及び指令出力検出部３は、上記実施の形態１のモータ駆動装置１０１におけるものと同一のものである。
【００５８】
そして、出力検出部４は、リニア振動モータ１００で発生されるモータ出力Ｏmpを検出し、該推定したモータ出力を示す出力検出信号Ｄopを出力するものである。該出力検出部４での具体的な検出方法としては、リニア振動モータ１００の運転状態、又はリニア振動モータ１００が組み込まれているシステムの運転状態のうちの、少なくとも一つの運転状態を検出し、該検出した運転状態に基づいて、リニア振動モータ１００で発生されるモータ出力Ｏmpを推測する方法がある。
【００５９】
駆動周波数決定部２ａは、上記出力指令信号Ｏopが示す、上記指令出力決定部３により決定されたモータ出力と、出力検出信号Ｄopが示す、上記出力検出部４により検出されたモータ出力との差がゼロとなるよう、リニア振動モータ１００の駆動周波数を調整して決定するものである。
【００６０】
具体的には、駆動周波数決定部２ａは、上記指令出力と検出出力との出力比較処理を行い、この出力比較処理の結果、検出出力が指令出力より低ければ、検出出力が増加するよう上記駆動周波数を変化させ、逆に、検出出力が指令出力より高ければ、検出出力が減少するよう駆動周波数を変化させる周波数調整を行うものである。
【００６１】
但し、検出出力が増大する駆動周波数の変化、及び検出出力が減少する駆動周波数の変化は、駆動周波数の増加方向及び減少方向のいずれかの方向の変化に一意に決められない。これは、リニア振動モータ１００の運転状態により、駆動周波数を減少してもモータ出力が増大する場合や、駆動周波数を増大してもモータ出力が減少する場合があるためである。
【００６２】
そこで、この実施の形態２では、上記駆動周波数決定部２ａは、駆動周波数を変化させる際には、前回、駆動周波数を変化させたときにモータ出力が増加したかもしくは減少したかを、駆動周波数の変化前後に検出されたモータ出力に基づいて判定し、該判定結果に基づいて、検出されたモータ出力が所要のモータ出力に近づくよう、駆動周波数を増加方向あるいは減少方向のうちの適切な方向に変化させる。
【００６３】
次に動作について説明する。
本実施の形態２では、モータ駆動装置１０２は、リニア振動モータ１００のモータ出力を、要求されるモータ出力に一致するようフィードバック制御しつつ、上記リニア振動モータを駆動する。
【００６４】
すなわち、このモータ駆動装置１０２では、モータドライバ１から出力される交流電圧Ｖｄがリニア振動モータ１００へ印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、指令出力決定部３では、実施の形態１のモータ駆動装置１０１と同様、リニア振動モータ１００の運転状態、あるいはリニア振動モータを駆動源として搭載した機器の運転状態に基づいて、リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力を示す出力指令信号Ｏopが駆動周波数決定部２ａに出力される。
【００６５】
また、出力検出部４では、リニア振動モータ１００が発生するモータ出力Ｏmpが検出され、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Ｄopが駆動周波数決定部２ａに出力される。
【００６６】
すると、駆動周波数決定部２ａでは、上記指令出力決定部３からの出力指令信号Ｏop及び出力検出部４からの出力検出信号Ｄopに基づいて、上記検出出力が指令出力に一致するよう、リニア振動モータ１００の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrが上記モータドライバ１に出力される。
【００６７】
具体的には、駆動周波数決定部２ａでは、上記指令出力と検出出力とが比較される。そして、該両出力の比較の結果、検出出力が指令出力より低ければ、検出出力が増加するよう上記駆動周波数を変化させ、逆に、検出出力が指令出力より高ければ、検出出力が減少するよう駆動周波数を変化させる周波数調整が行われる。
【００６８】
そして、モータドライバ１では、実施の形態１と同様、上記駆動周波数信号Ｉfrに基づいて、発生する交流電圧Ｖｄの周波数が、上記駆動周波数決定部２ａにより決定された駆動周波数と一致するよう調整され、該駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄが、モータドライバ１からリニア振動モータ１００に出力される。
【００６９】
このように本実施の形態２のモータ駆動装置１０２では、リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力を決定する指令出力決定部３と、リニア振動モータ１００が発生するモータ出力Ｏmpを検出する出力検出部４と、出力検出部４により検出されたモータ出力が、上記指令出力決定部３により決定されたモータ出力に一致するよう、該リニア振動モータ１００の駆動周波数を決定する駆動周波数決定部２ａとを備え、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄをリニア振動モータ１００に印加するので、実施の形態１と同様、リニア振動モータの出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の振幅レベルを一定に保持した状態で調整することができ、また、リニア振動モータの最大出力を、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく大きくすることができる。
【００７０】
さらに、この実施の形態２では、リニア振動モータの発生するモータ出力を検出し、該検出されたモータ出力が指令出力に一致するよう、リニア振動モータ１００の駆動周波数を調整するので、上記リニア振動モータに対するモータ出力の制御は、指令出力決定部３により決定された指令出力を目標とするフィードバック制御となり、リニア振動モータに対する安定かつ高精度な出力制御が可能となるという効果もある。
【００７１】
（実施の形態３）
図３(a)は、本発明の実施の形態３によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態３のモータ駆動装置１０３は、固定子及び可動子と、該可動子を含むバネ振動系が形成されるよう該可動子を支持する支持バネとを有するリニア振動モータ１００を、上記可動子の位置に基づいて決定される駆動周波数で駆動するものである。なお、この実施の形態３のリニア振動モータ１００は、実施の形態１のものと同一である。
【００７２】
すなわち、このモータ駆動装置１０３は、上記リニア振動モータ１００の、往復運動を行う可動子の位置を検出し、該検出した可動子の位置を示す位置検出信号Ｄposiを出力する位置検出部５と、リニア振動モータ１００の共振周波数を示す共振周波数信号Ｄresoを出力する共振周波数決定部６と、該リニア振動モータ１００の駆動周波数を、上記位置検出信号Ｄposi及び共振周波数信号Ｄresoに基づいて決定し、決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrを出力する駆動周波数決定部２ｂと、該駆動周波数信号Ｉfrに基づいて所定の周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄをリニア振動モータ１００に印加するモータドライバ１とから構成されている。
【００７３】
以下、上記モータ駆動装置１０３を構成するモータドライバ１、位置検出部５、共振周波数決定部６、及び駆動周波数決定部２ｂについて詳しく説明する。
ここで、モータドライバ１は、実施の形態１のモータ駆動装置１０１におけるものと同一のものである。
【００７４】
そして、位置検出部５は、往復運動する可動子の位置を検出するものである。可動子の位置を検出する具体的方法には、例えば、リニア振動モータ内に配置された位置センサを用いて、往復運動する可動子が位置センサに最も近づいた時の可動子の位置を検出する方法がある。ここで、上記位置センサは、例えば、可動子の振動方向に沿った直線上の所定位置に配置されている。
【００７５】
また、可動子の位置検出の方法は、上記のように可動子が位置センサに最も近づいたときの可動子の位置を検出する方法に限らず、例えば、リニア振動モータ１００が組み込まれているシステム内の特定の位置と可動子との距離を位置センサにより測定して、可動子の位置を検出する方法もある。さらに、位置センサを用いないで可動子の位置を検出する方法としては、可動子の質量、支持バネのバネ定数、リニア振動モータに印加する駆動電圧及び駆動電流に基づいて、可動子の位置を推定する方法がある。
【００７６】
共振周波数決定部６は、ここでは、リニア振動モータの可動子の質量及びバネ定数から推測される、上記バネ振動系の１つの固有振動数である共振周波数を示す共振周波数信号Ｄresoを出力するものである。
【００７７】
但し、上記共振周波数決定部６は、可動子の質量及びバネ定数から推測される１つの固有周波数を示す信号を出力するものに限らず、例えば、可動子の質量及びバネ定数だけでなく、リニア振動モータ１００の負荷状態に基づいて、上記バネ振動系の共振周波数を決定し、該決定された共振周波数を示す信号を出力するものであってもよい。この場合、可動子の質量、バネ定数、及びリニア振動モータ１００の負荷状態の組と共振周波数との対応を複数含むテーブルなどを利用して、運転状態に応じて共振周波数を決定する方法がある。ここで、可動子の質量とバネ定数は一定の値を有するものであるため、上記テーブルは、具体的には、リニア振動モータの複数の負荷状態を示すパラメータの値と、該個々の負荷状態での共振周波数の値とを対応付けるものとなる。また、リニア振動モータの負荷状態の変化に応じた共振周波数の変動が無視できる場合には、上記共振周波数決定部６は、共振周波数の１つの代表値を示す共振周波数信号を出力するものであってもよく、この場合は、負荷状態を示すパラメータの値と共振周波数の値を対応付けるテーブルは不要である。
【００７８】
また、リニア振動モータ１００の負荷状態によって大きく共振周波数が変化する場合には、以下のように、リニア振動モータに供給される交流電流の周波数を一定の条件を満たすよう調整して決定する共振周波数決定方法が用いられる。例えば、以下の２つの共振周波数決定方法が考えられる。
【００７９】
まず、第１の共振周波数決定方法は、可動子の変位の位相とリニア振動モータ１００に供給する交流電流の位相とが９０°ずれるときの該供給電流の周波数が、リニア振動モータの共振周波数であることを利用する方法である。この方法は、可動子の変位の位相と上記供給電流の位相とが９０°ずれるよう、該供給電流の周波数を調整し、該調整により得られた周波数を共振周波数として決定するものである。
【００８０】
第２の共振周波数決定方法は、リニア振動モータ１００に供給する交流電流（供給電流）の振幅値を一定とした状態で、該モータに供給する電力が最大となるときの供給電流の周波数が、リニア振動モータの共振周波数であることを利用する方法である。この方法は、該供給電流の振幅値を一定とした状態で、供給電力が最大となるよう供給電流の周波数を変化させて調整し、該調整により得られた周波数を共振周波数として決定するものである。
【００８１】
駆動周波数決定部２ｂは、具体的には、位置検出部５により検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない許容ストローク状態では、リニア振動モータ１００の駆動周波数を、共振周波数決定部６により決定された共振周波数に設定し、一方、上記検出位置が、上記基準位置を超えるオーバーストローク状態では、上記リニア振動モータ１００の駆動周波数を、共振周波数決定部６により決定された共振周波数より高い周波数に設定するものである。
【００８２】
ここで、上記基準位置は、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている。但し、上記基準位置は、バネ部材の弾性限界値に基づく位置に限らず、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する可動子の限界位置に基づいて定めてもよい。実際は、可動子衝突の可能性が、バネ破壊の可能性より高いときは、上記基準位置は、上記限界位置に基づいて定められ、逆に上記バネ破壊の可能性の方が高い場合には、上記基準位置は、バネ部材の弾性限界値に基づいて定められる。
【００８３】
次に動作について説明する。
本実施の形態３では、モータ駆動装置１０３は、リニア振動モータ１００を、往復運動する可動子の位置に応じた駆動周波数で駆動する。
【００８４】
すなわち、このモータ駆動装置１０３では、モータドライバ１から交流電圧Ｖｄがリニア振動モータ１００へ印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、位置検出部５により、リニア振動モータ１００の、往復運動を行う可動子の位置が検出され、該検出された可動子の位置を示す位置検出信号Ｄposiが該位置検出部５から駆動周波数決定部２ｂに出力される。
【００８５】
また、共振周波数決定部６からは、リニア振動モータ１００の共振周波数を示す共振周波数信号Ｄresoが駆動周波数決定部２ｂに出力される。
【００８６】
すると、駆動周波数決定部２ｂでは、上記位置検出部５からの位置検出信号Ｄposi及び共振周波数決定部６からの共振周波数信号Ｄresoに基づいて、リニア振動モータ１００の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrが上記モータドライバ１に出力される。
【００８７】
具体的には、駆動周波数決定部２ｂでは、位置検出部５により検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない許容ストローク状態では、リニア振動モータ１００の駆動周波数が、共振周波数決定部６により決定された共振周波数に設定される。一方、上記検出位置が上記基準位置を超えるオーバーストローク状態では、上記リニア振動モータ１００の駆動周波数が、共振周波数決定部６により決定された共振周波数より高い周波数に設定される。
【００８８】
そして、モータドライバ１では、実施の形態１と同様、上記駆動周波数信号Ｉfrに基づいて、発生する交流電圧Ｖｄの周波数が、上記駆動周波数決定部２ｂにより決定された駆動周波数と一致するよう調整され、該駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄが、モータドライバ１からリニア振動モータ１００に出力される。
【００８９】
このように本実施の形態３のモータ駆動装置１０３では、リニア振動モータ１００を、決定された駆動周波数と一致した周波数の交流電圧により駆動するモータドライバ１と、リニア振動モータ１００の可動子の位置を検出する位置検出部５とを備え、該検出位置が基準位置を超えない許容ストローク状態では、上記駆動周波数をリニア振動モータの共振周波数に設定し、上記検出位置が上記基準位置を超えるオーバーストローク状態では、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に設定するので、リニア振動モータを共振周波数で駆動しても可動子のストローク長が許容範囲を超えない低出力領域では、リニア振動モータを高い効率でもって駆動することができる。また、リニア振動モータを共振周波数で駆動すると可動子のストローク長が許容範囲を超えるような高出力領域では、駆動周波数の変更により可動子のストローク長を許容範囲内に抑えることができ、これにより、可動子がモータ筐体と衝突して破損したり、可動子を支持する支持バネが限界以上に伸びて破壊したりするのを回避することができる。
【００９０】
なお、上記実施の形態３では、上記駆動周波数決定部２ｂは、駆動周波数の決定を、検出された可動子の位置が、予め定められている基準位置を超えているか否かに応じて行うものとしたが、これは以下の方法を用いることもできる。
【００９１】
＜駆動周波数の決定方法の変形例１＞
図３(b)は、実施の形態３の駆動周波数の決定方法において、２つの基準位置を用いた例を説明する図である。
この変形例１では、駆動周波数決定部２ｂは、図３(b)に示すように、上記駆動周波数Ｆｘの決定に、可動子の限界位置Ｐlitから近い順に設定された第１の基準位置Ｐb1及び第２の基準位置Ｐb2を用いる。
【００９２】
そして、可動子のストロークが増加している状態（図３(b)中の矢印Ｘ１参照）では、該ストロークが、上記検出位置Pｘが第１の基準位置Ｐb1を超える程度に増大した場合のみ、駆動周波数が、共振周波数より高い周波数Ｆｈに設定される。つまり、上記検出位置Ｐｘが第２の基準位置Ｐb2と第１の基準位置Ｐb1との間にある場合は、駆動周波数Ｆｘが共振周波数Ｆresoのまま維持される。一方、可動子のストロークが減少している状態（図３(b)中の矢印Ｙ１参照）では、上記ストロークが、上記検出位置Ｐｘが第２の基準位置Ｐb2に達しない程度に減少した場合のみ、駆動周波数Ｆｘが共振周波数Ｆresoに設定される。つまり、上記検出位置Ｐｘが第１の基準位置Ｐb1と第２の基準位置Ｐb2の間にある場合は、駆動周波数Ｆｘが、共振周波数Ｆresoより高い周波数Ｆｈのまま維持される。
【００９３】
このように２つの基準位置を用いて駆動周波数を決定する方法では、検出位置が基準位置付近で変化する場合でも、駆動周波数の決定を安定に行うことが可能となる。
【００９４】
＜駆動周波数の決定方法の変形例２＞
図３(c)は、実施の形態３の駆動周波数の決定方法において、基準位置に代わる一定範囲を危険ゾーンとして用いる例を説明する図である。
この変形例２では、上記駆動周波数決定部２ｂは、検出された可動子の位置が、基準位置と限界位置との間に予め定められている一定の危険ゾーン内にあるとき、該可動子のストロークが小さくなるよう上記駆動周波数を調整する。
【００９５】
ここで、上記危険ゾーンＺ１の下限位置Ｐrbは、上記実施の形態３の、限界位置に基づいて定められた基準位置と一致しており、上記危険ゾーンＺ１の上限位置Ｐruは限界位置Ｐlimから一定距離離れた位置となっている。
【００９６】
駆動周波数決定部２ｂでは、可動子のストロークが大きくなって、上記検出位置Ｐｘが上記危険ゾーンＺ１に入るまでは、駆動周波数Ｆｘが共振周波数Ｆresoに保持されている。そして、上記検出位置Ｐｘが上記危険ゾーンＺ１に入ると、上記駆動周波数を、共振周波数から外れるよう増大させる周波数調整が開始される。上記検出位置Ｐｘが危険ゾーンＺ１内に位置する間は、検出位置Ｐｘが危険ゾーンＺ１の上限位置Ｐruに近づくほど、駆動周波数Ｆｘが、該共振周波数Ｆresoからより離れた周波数に設定される。さらに、上記検出位置Ｐｘが危険ゾーンＺ１の上限位置Ｐruに達すると、駆動周波数Ｆｘが、該共振周波数Ｆresoから最も離れた、最大の周波数Ｆmaxに設定される。なお、検出位置Ｐｘが危険ゾーンＺ１を超えて限界位置Ｐlimに近づく状態では、駆動周波数Ｆｘは、最大の周波数Ｆmaxに維持される。
【００９７】
また、上記検出位置が限界位置Ｐlimから遠ざかっていくときには、上記検出位置Ｐｘが危険ゾーンＺ１内に入っている状態では、設定される駆動周波数Ｆｘが徐々に共振周波数Ｆresoに近づくこととなる。そして、上記検出位置Ｐｘが危険ゾーンＺ１の下限位置Ｐrb以上に限界位置Ｐlimから遠ざかると、駆動周波数Ｆｘが共振周波数Ｆresoに設定される。
【００９８】
ここで、上記検出位置Ｐｘが危険ゾーンＺ１内に入っている状態での駆動周波数Ｆｘの設定には、上記検出位置Ｐｘと上記危険ゾーンＺ１の下限位置Ｐrbとの距離の大きさと、駆動周波数Ｆｘとして用いられる周波数の値との対応を示すテーブルや関数などが用いられる。なお、該関数は、図３(c)に示すような線形関数に限らず、検出位置Ｐｘと上記危険ゾーンＺ１の下限位置Ｐrbとの距離が大きいほど、駆動周波数の増加量が大きくなる二次，三次などの高次の関数でもよい。
【００９９】
このように危険ゾーンを用いて駆動周波数を決定する方法では、検出位置Ｐｘが上記下限位置Ｐrbより限界位置Ｐlimから遠い許容ストローク状態では、駆動周波数Ｆｘを共振周波数Ｆresoとすることにより最高効率でリニア振動モータを駆動することができる。また、検出位置Ｐｘが上記下限位置Ｐrbを超えて限界位置Ｐlimに近づいているオーバーストローク状態では、可動子がリニア振動モータ１００の筐体内壁と衝突する、もしくは可動子の支持バネがその限界値以上に伸びて破壊するのを回避しつつ、駆動効率の低下を小さく抑えることができる。
【０１００】
＜駆動周波数の決定方法の変形例３＞
この変形例３では、駆動周波数決定部２ｂは、単に、上記検出位置が上記基準位置を超えているオーバーストローク状態では、上記検出位置Ｐｘと上記基準位置との距離が大きいほど、駆動周波数Ｆｘを共振周波数Ｆresoに比べてより高い周波数に設定するようにしたものである。この場合も、駆動周波数の設定には、上記検出位置と上記基準位置との距離の大きさと、駆動周波数として用いられる周波数の値との対応を示すテーブルなどが用いられる。
【０１０１】
このように検出位置が基準位置を超えた程度に応じて駆動周波数を決定する方法では、可動子のオーバーストローク状態を、素早くしかも確実に許容ストローク状態に復帰させることができ、しかも駆動周波数決定部２ｂを比較的簡単な回路構成にすることができる。
【０１０２】
（実施の形態４）
図４(a)は、本発明の実施の形態４によるモータ駆動装置を説明するためのブロックである。
【０１０３】
この実施の形態４のモータ駆動装置１０４は、固定子及び可動子と、該可動子を含むバネ振動系が形成されるよう該可動子を支持する支持バネとを有するリニア振動モータ１００を、上記可動子の位置に基づいて決定される駆動周波数で駆動しつつ、該リニア振動モータへ駆動電圧として印加する交流電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力と一致するよう調整するものである。なお、この実施の形態４のリニア振動モータ１００は、実施の形態１のものと同一である。
【０１０４】
すなわち、このモータ駆動装置１０４は、上記リニア振動モータ１００が発生するモータ出力を検出し、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Ｄopを出力する出力検出部４と、上記リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力である目標出力を決定し、該決定した目標出力を示す出力指令信号Ｏopを出力する指令出力決定部３と、出力検出信号Ｄop及び出力指令信号Ｏopに基づいて、リニア振動モータ１００に駆動電圧として供給する交流電圧の振幅値を決定し、該決定した振幅値を示す電圧振幅値信号Ｏdvを出力する駆動電圧決定部７とを有している。
【０１０５】
モータ駆動装置１０４は、リニア振動モータ１００の、往復運動を行う可動子の位置を検出し、該検出した可動子の位置を示す位置検出信号Ｄposiを出力する位置検出部５と、リニア振動モータ１００の共振周波数を示す共振周波数信号Ｄresoを出力する共振周波数決定部６とを有している。
【０１０６】
モータ駆動装置１０４は、上記位置検出信号Ｄposiが示す可動子の位置、及び上記共振周波数信号Ｄresoが示すリニア振動モータの共振周波数に基づいて、上記リニア振動モータ１００の駆動周波数を決定し、該決定した駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrを出力する駆動周波数決定部２ｃと、駆動周波数信号Ｉfrが示す駆動周波数と一致した周波数を有し、かつ電圧振幅値信号Ｏdvが示す振幅値を有する交流電圧Ｖｄをリニア振動モータ１００に印加するモータドライバ１ａとを有している。
【０１０７】
以下、上記モータ駆動装置１０４を構成するモータドライバ１ａ及び各部２ｃ、３〜７について詳しく説明する。
上記指令出力検出部３は、実施の形態１のモータ駆動装置１０１のものと同一である。上記出力検出部４は、実施の形態２のモータ駆動装置１０２のものと同一である。また、上記位置検出部５及び共振周波数決定部６は、実施の形態３のモータ駆動装置１０３のものと同一である。
【０１０８】
そして、本実施の形態４のモータドライバ１ａは、外部電源１０から一定の電圧レベルを有する直流電圧Ｖｐを受け、上記駆動周波数信号Ｉfr及び電圧振幅値信号Ｏdvに基づいて、駆動周波数決定部２ｃにより決定された駆動周波数と一致した周波数を有し、かつ、駆動電圧決定部７により決定された振幅値を有する交流電圧Ｖｄを、上記リニア振動モータ１００に印加するものである。なお、上記リニア振動モータ１００に印加する交流電圧Ｖｄは、リニア振動モータ１００の往復運動する可動子の振動中心位置を補正する直流電圧成分を含むものであってもよい。
また、上記モータドライバ１ａは、具体的には、トランジスタを用いた電力増幅器、又はスイッチング素子を用いたインバータにより実現することができる。
【０１０９】
なお、実施の形態１で説明した通り、トランジスタを用いた電力増幅器は、その回路構成を容易に実現可能であり、しかもその出力電圧のノイズが小さいという特徴を有しており、また、スイッチング素子を用いたインバータは、高効率でリニア振動モータ１００を駆動できるという特徴を有している。
【０１１０】
駆動電圧決定部７は、上記指令出力決定部３からの出力指令信号Ｏop及び出力検出部４からの出力検出信号Ｄopを受け、該出力指令信号Ｏopが示す指令出力の大きさと、上記出力検出信号Ｄopが示す検出出力の大きさとの大小関係に応じて、リニア振動モータ１００の駆動電圧の振幅値、つまりモータドライバ１ａがリニア振動モータ１００に供給する交流電圧Ｖｄの振幅値を決定するものである。
【０１１１】
ここでの具体的な振幅値の決定方法は、検出出力の値が、指令出力の値より小さければ、上記交流電圧Ｖｄの振幅値をより大きな値に決定し、逆に、検出出力の値が、指令出力の値より大きければ、上記交流電圧Ｖｄの振幅値をより小さい値に決定するというものである。
【０１１２】
なお、この実施の形態４では、駆動電圧決定部７は、リニア振動モータ１００に駆動電圧として供給する交流電流の振幅値を決定するものとしているが、駆動電圧決定部７は、上記駆動電圧である交流電流Ｖｄの実効値を決定するものであってもよく、この場合も、上記交流電流の振幅値を決定する場合と同様の効果が得られる。
駆動周波数決定部２ｃは、上記位置検出信号Ｄposiが示す可動子の位置に応じて、リニア振動モータ１００の駆動周波数を決定するものである。
【０１１３】
つまり、上記駆動周波数決定部２ｃは、位置検出部５により検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えていない場合は、駆動周波数を、上記共振周波数信号Ｄresoが示す共振周波数に設定し、一方、位置検出部５により検出された可動子の位置が、上記基準位置を超えている場合は、駆動周波数を、上記共振周波数信号Ｄresoが示す共振周波数より高い周波数に設定するものである。
【０１１４】
ここで、上記基準位置は、実施の形態３と同様、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている。但し、上記基準位置は、バネ部材の弾性限界値に基づく位置に限らず、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する可動子の限界位置に基づいて定められていてもよい。
【０１１５】
次に動作について説明する。
本実施の形態４では、モータ駆動装置１０４は、リニア振動モータ１００を駆動しつつ、リニア振動モータへ駆動電圧として印加する交流電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力に一致するよう調整するとともに、リニア振動モータ１００の駆動周波数を可動子の位置に基づいて調整する。
【０１１６】
すなわち、このモータ駆動装置１０４では、モータドライバ１ａの出力交流電圧Ｖｄがリニア振動モータ１００に印加されて、リニア振動モータの運転が開始されると、位置検出部５により、リニア振動モータ１００の、往復運動する可動子の位置Ｐrmが検出され、該検出された可動子の位置Ｐrmを示す位置検出信号Ｄposiが該位置検出部５から駆動周波数決定部２ｃに出力される。
【０１１７】
また、共振周波数決定部６からは、リニア振動モータ１００の共振周波数を示す共振周波数信号Ｄresoが駆動周波数決定部２ｃに出力される。
すると、駆動周波数決定部２ｃでは、上記位置検出部５からの位置検出信号Ｄposi及び共振周波数決定部６からの共振周波数信号Ｄresoに基づいて、リニア振動モータ１００の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrが上記モータドライバ１ａに出力される。
【０１１８】
具体的には、駆動周波数決定部２ｃでは、上記実施の形態３の駆動周波数決定部２ｂと同様、検出位置が予め定められた基準位置を超えていない許容ストローク状態では、リニア振動モータ１００の駆動周波数が、共振周波数決定部６により決定された共振周波数に設定され、上記検出位置が上記基準位置を超えているオーバーストローク状態では、上記リニア振動モータ１００の駆動周波数が、共振周波数決定部６により決定された共振周波数より高い周波数に設定される。
【０１１９】
また、出力検出部４では、上記リニア振動モータ１００が発生するモータ出力Ｏmpが検出され、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Ｄopが駆動電圧決定部７に出力される。指令出力決定部３では、上記リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力である目標出力が決定され、該決定された目標出力を示す出力指令信号Ｏopが駆動電圧決定部７に出力される。
【０１２０】
すると、駆動電圧決定部７では、出力検出信号Ｄop及び出力指令信号Ｏopに基づいて、リニア振動モータ１００に供給される交流電圧Ｖｄの振幅値が決定され、該決定された振幅値を示す電圧振幅値信号Ｏdvが上記モータドライバ１ａに供給される。ここで、上記振幅値を決定する際には、上記検出出力Ｄopが上記指令出力Ｏopより小さければ、上記交流電圧Ｖｄの振幅値がより大きな値に変更され、逆に、検出出力Ｄopが上記指令出力Ｏopより大きければ、上記交流電圧Ｖｄの振幅値がより小さい値に変更される。
【０１２１】
そして、モータドライバ１ａでは、周波数指示信号Ｉfr及び電圧振幅値信号Ｏdvに基づいて、リニア振動モータ１００に印加する交流電圧Ｖｄが、その周波数が上記駆動周波数決定部２ｃにより決定された駆動周波数と一致し、かつその振幅値が駆動電圧決定部７により決定された振幅値となるよう調整される。
【０１２２】
このように本実施の形態４のモータ駆動装置１０４では、可動子の位置を検出する位置検出部５と、リニア振動モータ１００のモータ出力を検出する出力検出部４とを備え、リニア振動モータ１００に印加する交流電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力に一致するよう調整し、かつ上記リニア振動モータ１００の駆動周波数を、検出された可動子の位置に基づいて決定するので、上記交流電圧の振幅値調整によりモータ出力のフィードバック制御が行われ、上記駆動周波数の調整により、可動子が限界位置に近づき過ぎるのが回避される。
【０１２３】
つまり、モータ出力は、そのフィードバック制御により常に、要求される出力に保持されることとなる。また、検出された可動子の位置が、基準位置まで達していない許容ストローク状態では、リニア振動モータの駆動周波数を共振周波数に設定して、リニア振動モータの高効率駆動を行い、可動子の検出位置が、上記基準位置を超えているオーバーストローク状態では、リニア振動モータの駆動周波数を、共振周波数より高い周波数に設定して、可動子のストロークを減少させることが可能となる。
【０１２４】
この結果、可動子のストロークをそれ以上大きくすると、可動子がリニア振動モータ１００の筐体内壁と衝突する、もしくは可動子を支持するバネが限界伸び値以上に伸びて破壊する可能性がある状態でも、可動子とモータ筐体との衝突もしくは支持バネの破壊を回避しつつ、リニア振動モータの出力を増加させることが可能となる。
【０１２５】
言い換えると、本実施の形態４では、可動子のストローク長を許容される最大ストローク長に固定した状態で、駆動周波数の増大により、リニア振動モータ１００のモータ出力を、要求される出力まで増大させることが可能である。これにより、リニア振動モータには、可動子のストローク長を可動子の位置が基準位置を超えないよう保持し、かつ要求されるモータ出力を発生する交流電圧を印加することにより、リニア振動モータを、要求されるモータ出力で、可動子とモータ筐体との衝突や支持バネの破壊を招くことなく駆動することができる。
【０１２６】
なお、上記実施の形態４では、上記駆動周波数決定部２ｃは、駆動周波数の決定を、検出された可動子の位置が、予め定められている基準位置を超えているか否かに応じて行うものとしたが、これは以下の方法を用いることもできる。
【０１２７】
＜駆動周波数の決定方法の変形例１＞
図４(b)は、実施の形態４の駆動周波数の決定方法において、図３(b)の例と同様、２つの基準位置を用いた例を説明する図である。
この変形例１では、上記駆動周波数決定部２ｃは、図４(b)に示すように、駆動周波数の決定に、実施の形態３の駆動周波数決定部２ｂと同様、可動子の限界位置Ｐlimから近い順に設定された第１の基準位置Ｐb1及び第２の基準位置Ｐb2を用いる。そして、駆動周波数決定部２ｃは、上記ストロークが増加している状態では、検出された可動子の位置Ｐｘを第１の基準位置Ｐb1と比較し、ストロークが減少している状態では、検出位置を第２の基準位置Ｐb2と比較して、決定する。
【０１２８】
このように２つの基準位置を用いて駆動周波数を決定する方法では、検出位置が基準位置付近で変化する場合でも、駆動周波数の決定を安定に行うことが可能となる。
【０１２９】
＜駆動周波数の決定方法の変形例２＞
また、上記駆動周波数決定部２ｃは、図３(c)の例と同様、検出された可動子の位置Ｐｘが、予め定められている一定の危険ゾーンＺ１（図３(c)参照）に入った場合、上記駆動周波数Ｆｘを、検出位置Ｐｘが限界位置Ｐlimに近づくほど、共振周波数より大きい、より高い周波数に設定するものであってもよい。
【０１３０】
このように危険ゾーンを用いる駆動周波数を決定する方法では、低出力領域では駆動効率を最高とし、高出力領域では、可動子の衝突や支持バネの破損を回避しつつ、駆動効率をできるだけ高く保持することができる。
【０１３１】
＜駆動電圧振幅値の決定方法の変形例＞
上記実施の形態４では、モータ駆動装置１０４は、リニア振動モータ１００に供給される駆動電圧Ｖｄの振幅値を、検出されたモータ出力と要求されるモータ出力とに基づいて決定するものとしているが、リニア振動モータの駆動電圧Ｖｄの振幅値は、検出されたモータ出力及び要求されるモータ出力だけでなく、検出された可動子の位置にも基づいて決定するようにしてもよい。
【０１３２】
図４(b)は、駆動電圧振幅値の決定方法の変形例を説明する図であり、リニア振動モータの４つの動作状態ＤＳ１〜ＤＳ４を示している。
この変形例では、駆動電圧決定部７は、検出された可動子の位置が上記基準位置を超えていない場合は、検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力に一致するよう、交流電圧Ｖｄの振幅値を決定する。つまり、検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力より小さい状態ＤＳ１では、交流電圧Ｖｄの振幅値を増大させ、検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力より大きい状態ＤＳ２では、交流電圧Ｖｄの振幅値を減少させる。
【０１３３】
また、検出された可動子の位置が、上記基準位置を超えており、かつ検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力より小さい状態ＤＳ３では、駆動電圧決定部７は、検出された可動子の位置が一定の範囲内の位置となるよう、供給電圧Ｖｄの振幅値を調節する。つまり、可動子のストローク長の増大により上記検出位置が上記一定範囲をはみ出しそうになれば、供給電圧Ｖｄの振幅値を減少させ、逆に、可動子のストローク長の減少により上記検出位置が上記一定の範囲をはみ出しそうになれば、交流電圧Ｖｄの振幅値を増加させる。
【０１３４】
さらに、検出された可動子の位置が上記基準位置を超えており、かつ検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力より大きい状態ＤＳ４では、駆動電圧決定部７は、検出されたモータ出力が、要求されるモータ出力に一致するよう、交流電圧Ｖｄの振幅値を減少させる。
【０１３５】
このようにリニア振動モータ１００への印加電圧Ｖｄの振幅値を、検出されたモータ出力、要求されるモータ出力、及び検出された可動子の位置に基づいて決定する方法を用いることにより、オーバーストローク状態では、駆動電圧決定部７によるモータの出力制御及び可動子の位置制御が、駆動周波数制御部２ｃによるモータの出力制御及び可動子の位置制御と同様、上記検出位置に基づいて行われることとなり、駆動電圧決定部７による制御と駆動周波数制御部２ｃによる制御とを、該両制御の干渉を招くことなくスムーズかつ安定に行うことができる。
【０１３６】
（実施の形態５）
図５(a)は、本発明の実施の形態５によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態５のモータ駆動装置１０５は、実施の形態４のモータ駆動装置１０４の位置検出部５及び駆動周波数決定部２ｃに代えて、駆動電圧決定部７の出力である電圧振幅値信号Ｏdvに基づいてリニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部２ｄを備えたものである。このモータ駆動装置１０５のその他の構成は、実施の形態４のモータ駆動装置１０４と同一である。
【０１３７】
すなわち、本実施の形態５のモータ駆動装置１０５の、モータドライバ１ａ、指令出力検出部３、出力検出部４、共振周波数決定部６、及び駆動周波数決定部７は、実施の形態４のモータ駆動装置１０４のものと同一である。
【０１３８】
そして、本実施の形態５の駆動周波数決定部２ｄは、駆動電圧決定部７からの電圧振幅値信号Ｏdvが示す振幅値、言い換えると、モータ出力が要求される出力に一致するよう決定した駆動電圧の振幅値が、一定の基準値を超えているか否かに応じて、リニア振動モータ１００の駆動周波数を決定するものである。
【０１３９】
つまり、駆動周波数決定部２ｄは、電圧振幅値信号Ｏdvが示す振幅値が、定められた一定の基準値を超えていない場合は、リニア振動モータ１００の駆動周波数を、共振周波数決定部６からの共振周波数信号Ｄresoが示す共振周波数に設定し、一方、電圧振幅値信号Ｏdvが示す振幅値が、定められた一定の基準値を超えている場合は、リニア振動モータ１００の駆動周波数を、共振周波数決定部６からの共振周波数信号Ｄresoが示す共振周波数より高い所定の周波数に設定するものである。具体的には、ここで、上記所定の周波数は、あらかじめ決められた周波数だけ上記共振周波数より高い周波数である。
【０１４０】
なお、本実施の形態５では、駆動周波数決定部２ｄは、駆動電圧決定部７からの電圧振幅値信号Ｏdvが示す振幅値を、予め設定されている一定の基準値と比較するものとしているが、駆動周波数決定部２ｄは、駆動電圧決定部７からの電圧振幅値信号Ｏdvが示す振幅値を、モータドライバ１ａに入力される直流電源の電圧値、あるいは該直流電源の電圧値を用いた所定の計算により求められる電圧値と比較するものであってもよい。
【０１４１】
次に動作について説明する。
本実施の形態５では、モータ駆動装置１０５は、上記リニア振動モータ１００に印加する交流電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力に一致するよう調整しつつ、該リニア振動モータ１００を、該調整された交流電圧の振幅値に応じた駆動周波数で駆動する。
【０１４２】
すなわち、このモータ駆動装置１０５では、モータドライバ１ａの出力交流電圧Ｖｄがリニア振動モータ１００に印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、出力検出部４では、上記リニア振動モータ１００が発生するモータ出力が検出され、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Ｄopが駆動電圧決定部７に出力される。指令出力決定部３では、上記リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力を示す出力指令信号Ｏopが駆動電圧決定部７に出力される。
【０１４３】
すると、駆動電圧決定部７では、出力検出信号Ｄop及び出力指令信号Ｏopに基づいて、リニア振動モータ１００に供給する交流電圧の振幅値が決定され、該決定された振幅値を示す電圧振幅値信号Ｏdvが駆動周波数決定部２ｄ及びモータドライバ１ａに供給される。
【０１４４】
また、共振周波数決定部６からは、リニア振動モータ１００の共振周波数を示す共振周波数信号Ｄresoが駆動周波数決定部２ｄに出力される。
駆動周波数決定部２ｄでは、上記駆動電圧決定部７からの電圧振幅値信号Ｏdv及び共振周波数決定部６からの共振周波数信号Ｄresoに基づいて、リニア振動モータ１００の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrが上記モータドライバ１ａに出力される。具体的には、駆動周波数決定部２ｄでは、電圧振幅値信号Ｏdvが示す振幅値が、定められた一定の基準値を超えていない場合は、リニア振動モータ１００の駆動周波数がその共振周波数に決定され、一方、電圧振幅値信号Ｏdvが示す振幅値が、定められた一定の基準値を超えている場合は、リニア振動モータ１００の駆動周波数がその共振周波数より高い所定周波数に決定される。
【０１４５】
そして、モータドライバ１ａでは、周波数指示信号Ｉfr及び電圧振幅値信号Ｏdvに基づいて、リニア振動モータ１００に印加する交流電圧Ｖｄが、その周波数が上記駆動周波数決定部２ｄにより決定された駆動周波数と一致し、かつその振幅値が駆動電圧決定部７により決定された振幅値となるよう調整される。
【０１４６】
次に、本実施の形態５のモータ駆動装置１０５の特徴について、理論的な根拠を示す数式及び図面を用いて説明する。
図６(a)はリニア振動モータの等価回路を示す図である。
図中、Ｌは、リニア振動モータを構成する巻線の等価インダクタンス［Ｈ］であり、Ｒは、上記巻線の等価抵抗［Ω］である。また、Ｖd(t)はリニア振動モータに印加される交流電圧の瞬時値［Ｖ］であり、Ｉd(t)はリニア振動モータに供給される交流電流の瞬時値［Ａ］である。αは、リニア振動モータの推力定数［Ｎ／Ａ］、ｖ(t)はリニア振動モータの可動子の速度の瞬時値［ｍ／ｓ］であり、α・ｖ(t)は、リニア振動モータの駆動により生じる誘導起電圧Ｖindの瞬時値［Ｖ］である。
【０１４７】
ここで、リニア振動モータの推力定数αは、リニア振動モータに単位電流［Ａ］を流したときに生じる力［Ｎ］を示している。また、推力定数αの単位は［Ｎ／Ａ］により表しているが、この単位は、［Ｗｂ／ｓ］、［Ｖ・ｓ／ｍ］と同等である。
【０１４８】
図６(a)に示す等価回路はキルヒホッフの法則から導出されるものである。この等価回路から、リニア振動モータの可動子の速度の瞬時値、駆動電流の瞬時値、駆動電圧の瞬時値の関係を示す式（１）が、以下の通り導かれる。
【数１】
0003540314.tif 000002
式（１）で用いられている係数α［Ｎ／Ａ］、Ｒ［Ω］、Ｌ［Ｈ］はモータ固有の定数であるため、時間的に変化する変数は、可動子の速度の瞬時値ｖ(t)［ｍ／ｓ］を示すベクトルｖ、駆動電圧の瞬時値Ｖd(t)［Ｖ］を示すベクトルV、及び駆動電流の瞬時値Ｉd(t)［Ａ］を示すベクトルIである。
【０１４９】
図７(a)〜図７(d)は、式（１）における変数を示すベクトル図である。これらの図７(a)〜図７(d)では、速度の瞬時値ｖ(t)［ｍ／ｓ］、駆動電圧の瞬時値Ｖd(t)［Ｖ］、及び駆動電流の瞬時値Ｉd(t)［Ａ］の位相関係が、それぞれの値に対応する速度ベクトルｖ、電圧ベクトルＶ、及び電流ベクトルＩを用いて示されている。
【０１５０】
また、図７(a)〜図７(d)では、駆動電流Ｉd(t)の位相を基準に、上記等価回路の各回路要素にて生じる端子電圧がベクトルで示されている。なお、図中、ωは、リニア振動モータに供給する交流電流Ｉd(t)の周波数、α・ｖは、誘起電圧Ｖind（＝α×ｖ(t)）を示す電圧ベクトル、Ｒ・Ｉは等価抵抗の端子電圧Ｒ・Ｉd(t)を示す電圧ベクトル、ω・Ｌ・Ｉは等価インダクタンスの端子電圧ω・L・Ｉd(t)を示す電圧ベクトル、Ｖ０〜Ｖ３はリニア振動モータに印加する電圧（Ｖd(t)）を示す電圧ベクトルである。また、φはリニア振動モータに供給する電圧Ｖd(t)と電流Ｉd(t)の位相差であり、βはリニア振動モータに供給する電流Ｉd(t)と、誘起電圧Ｖind（＝α・ｖ(t)）との位相差である。
【０１５１】
リニア振動モータ１００の力学的特性は、図６(b)に示す１自由度粘性減衰振動系でモデル化される。なお、１自由度粘性減衰振動系は、１自由度振動系、つまり質量Ｍが１方向（Ｙ方向）に振動可能となるようバネＳで基部Ｂに対して支持された振動系に、上記質量の振動を減衰させるダンパＤを付加してなるものである。
【０１５２】
そして、リニア振動モータの駆動状態では、図７(a)〜図７(d)に示すように、誘起電圧Ｖind（＝α・ｖ(t)）を示す電圧ベクトルα・ｖと、等価抵抗の端子電圧Ｒ・Ｉd(t)を示す電圧ベクトルＲ・Ｉと、等価インダクタンスの端子電圧ω・Ｌ・Ｉd(t)を示す電圧ベクトルω・Ｌ・Ｉとの和は、印加電圧Ｖdを示す電圧ベクトルＶと等しくなる。
【０１５３】
また、リニア振動モータが共振状態にあるときは、リニア振動モータ１００の可動子の速度ｖ(t)と、可動子を動かす電磁力との位相が等しい。また、リニア振動モータでは、誘起電圧Ｖind（＝α・ｖ(t)）は、可動子の速度ｖ(t)の定数倍であり、さらに供給する電流Ｉd(t)と可動子を動かす力とは比例関係にある。従って、リニア振動モータの共振状態であるとき（電圧ベクトルＶ＝Ｖ０）、駆動電流Ｉd(t)の位相と誘起電圧Ｖind（＝α・ｖ(t)）の位相が等しくなる（図７(a)参照）。
【０１５４】
同様に、リニア振動モータに繰返し印加される加振力の周波数、つまり駆動電流Ｉd(t)の周波数が共振周波数より低い場合（電圧ベクトルＶ＝Ｖ１）は、リニア振動モータの可動子の速度ｖ(t)の位相が、可動子を動かす電磁力の位相（駆動電流Ｉd(t)の位相）より位相差βだけ遅れ（図７(b)参照）、逆に、上記加振力の周波数が共振周波数より高い場合（電圧ベクトルＶ＝Ｖ２）は、リニア振動モータの可動子の速度ｖ(t)の位相が、可動子を動かす電磁力の位相、つまり駆動電流Ｉd(t)の位相より位相差βだけ進む（図７(c)参照）。
【０１５５】
そこで、図７(d)から分かるように、リニア振動モータ１００に供給する電流Ｉd(t)の周波数ωをリニア振動モータの共振周波数より高い適当な周波数に選ぶことにより、供給電流Ｉd(t)の位相と供給電圧Ｖd(t)の位相とが等しくなる。このときの電圧ベクトルＶはＶ３（｜Ｖ３｜＜｜Ｖ２｜＜｜Ｖ０｜＜｜Ｖ１｜）となる。
【０１５６】
このように供給電流Ｉd(t)の周波数ωを共振周波数より高い周波数とした場合（図７(d)参照）、リニア振動モータへの供給電流Ｉd(t)の周波数ωが、リニア振動モータの共振周波数である場合（図７(a)参照）に比べて、リニア振動モータへの印加電圧Ｖ（＝V３＜V０）が小さくなる。
【０１５７】
従って、モータドライバ１ａの出力電圧の限界により、リニア振動モータに印加する交流電圧Ｖｄの振幅値を大きくすることができない場合、リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数を共振周波数より高い妥当な周波数に設定することにより、要求される印加電圧の振幅値を、モータ出力を一定に保持した状態で下げることができ、これにより、リニア振動モータをより高い出力域で駆動することが可能となる。
【０１５８】
このように本実施の形態５のモータ駆動装置１０５では、リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力を決定する指令出力決定部３と、リニア振動モータ１００が発生するモータ出力を検出する出力検出部４と、該検出されたモータ出力及び要求されるモータ出力に基づいて、リニア振動モータ１００に印加する交流電圧の振幅値を決定する駆動電圧決定部７とを備え、リニア振動モータ１００への印加電圧の振幅値を、モータ出力が、要求される出力に一致するよう決定するとともに、上記決定された印加電圧の振幅値が定められた一定値を超えるまでは、リニア振動モータの駆動周波数を共振周波数とし、上記交流電圧の要求される振幅値が一定値を超えたとき、リニア振動モータの駆動周波数を、共振周波数より高い周波数に設定するので、上記決定された印加電圧の振幅値が一定値を超えるまでは、リニア振動モータを最高の効率で駆動することができ、上記決定された印加電圧の振幅値が一定値を超えたときには、リニア振動モータの駆動周波数の調整により、モータ出力を一定に保持しつつ、供給電圧の振幅値を減少させることができる。この結果、電源電圧の制限によりリニア振動モータの共振周波数での駆動が不可能な高出力領域でも、リニア振動モータを駆動することができる。
【０１５９】
言い換えると、本実施の形態５のモータ駆動装置１０５では、リニア振動モータの駆動電圧の振幅を許容される最大振幅に保持し、しかもその駆動周波数をできるだけ共振周波数に近い周波数に設定することにより、駆動効率をできるだけ低下させることなく、共振周波数での駆動では発生不可能な高いモータ出力を発生することができる。
【０１６０】
なお、上記実施の形態５では、上記駆動周波数決定部２ｄは、駆動周波数の決定を、駆動電圧決定部７により決定された駆動電圧の振幅値が、一定の基準値を超えているか否かに応じて行うものとしたが、これは以下の方法を用いることもできる。
【０１６１】
＜駆動周波数の決定方法の変形例１＞
図５(b)は、実施の形態５の駆動周波数の決定方法において、２つの基準値を用いた例を説明する図である。
この変形例１では、駆動周波数決定部２ｄは、図５(b)に示すように、駆動周波数Ｆｘの決定に、第１の基準値Ａb1とこれより小さい第２の基準値Ａb2を用いる。そして、駆動周波数決定部２ｄは、上記ストロークが増加している状態（図５(b)中の矢印Ｘ２参照）では、上記決定振幅値Ａｘを第１の基準値Ａb1と比較し、ストロークが減少している状態（図５(b)中の矢印Y２参照）では、決定振幅値Ａｘを第２の基準値Ａb2と比較して、上記駆動周波数Ｆｘを決定する。なお、図５(b)中、Ａlimは、決定振幅値Ａｘの最大値であり、具体的な駆動周波数Ｆｘの決定方法は、図３(b)で示す、駆動周波数Ｆｘを検出位置Ｐｘに基づいて決定する方法と同じである。
【０１６２】
このように２つの基準値を用いて駆動周波数を決定する方法では、決定振幅値が基準値付近で変化する場合でも、駆動周波数の決定を安定に行うことが可能となる。
【０１６３】
＜駆動周波数の決定方法の変形例２＞
図５(c)は、上記実施の形態５の駆動周波数の決定方法において、基準値に代わる一定範囲を危険ゾーンとして用いた例を説明する図である。
この変形例２では、上記駆動周波数決定部２ｄは、図５(c)に示すように、上記駆動周波数Ｆｘを、上記決定振幅値Ａｘが、基準値Ａrbと限界値Alimとの間に予め定められている一定の危険ゾーンＺ２内に入った場合、決定された振幅値Ａｘに応じて上記駆動周波数Ｆｘを変化させる。
【０１６４】
ここで、上記危険ゾーンＺ２の下限値Ａrbは、上記実施の形態５で用いた一定の基準値と一致しており、上記危険ゾーンＺ２の上限値Ａruは限界値Ａlimから一定量だけ小さい値となっている。また、上記危険ゾーンＺ２では、上記決定振幅値Ａｘと駆動周波数Ｆｘとの関係は、一次単調増加関数となっている。上記決定振幅値Ａｘが上記危険ゾーンＺ２の下限値Ａrbより小さいとき、駆動周波数Ｆｘが共振周波数Ｆresoに保持され、また、上記決定振幅値Ａｘが危険ゾーンＺ２の上限値Ａruを超えると、駆動周波数Ｆｘは、該共振周波数から最も離れた、最大の周波数Ｆmaxに設定される。
【０１６５】
なお、上記危険ゾーンＺ２での駆動周波数Ｆｘの設定には、上記のような一次単調増加関数に限らず、上記決定振幅値Ａｘと上記危険ゾーンＺ２の下限値Ａrbとの差分の大きさと、駆動周波数として用いられる周波数の値との対応を示すテーブルや他の関数などが用いられる。
【０１６６】
このように危険ゾーンを用いて駆動周波数を決定する方法では、決定振幅値Ａｘが危険ゾーンＺ２の下限値Ａrbより小さいときには、リニア振動モータを共振周波数で最も効率よく駆動することができ、また、決定振幅値Ａｘが危険ゾーンＺ２内にあるときには、可動子の衝突や可動子の支持バネの破損を回避しつつ、駆動効率の低下をできるだけ抑えることができる。
【０１６７】
（実施の形態６）
図８(a)は、本発明の実施の形態６によるモータ駆動装置を説明するためのブロック図である。
この実施の形態６のモータ駆動装置１０６は、実施の形態５のモータ駆動装置１０５の駆動周波数決定部２ｄに代えて、モータドライバ１ａの出力交流電圧Ｖｄを検出する供給電圧検出部８と、該検出されたモータドライバ１ａの出力電圧に基づいて駆動周波数を決定する駆動周波数決定部２ｅとを備えたものである。この実施の形態６のモータ駆動装置１０６のその他の構成は、実施の形態５のモータ駆動装置１０５のものと同一である。
【０１６８】
すなわち、本実施の形態６のモータ駆動装置１０６の、モータドライバ１ａ、指令出力検出部３、出力検出部４、共振周波数決定部６、及び駆動周波数決定部７は、実施の形態５のモータ駆動装置１０５のものと同一である。
【０１６９】
そして、供給電圧検出部８は、モータドライバ１ａがリニア振動モータ１００に供給する交流電圧の電圧値を検出し、該検出した電圧値を示す電圧検出信号Ｄdvを出力するものである。ここでは、電圧検出信号Ｄdvは、モータドライバ１ａの出力電圧の振幅値を示しており、この振幅値の具体的な検出方法には、抵抗分圧による検出方法がある。
【０１７０】
駆動周波数決定部２ｅは、供給電圧検出部８からの電圧検出信号Ｄdvが示す電圧値が、予め設定されている基準値を超えているか否かに応じて、リニア振動モータ１００の駆動周波数を決定するものである。
【０１７１】
つまり、駆動周波数決定部２ｅは、上記電圧検出信号Ｄdvが示す電圧値が、定められた一定の基準値を超えていない場合は、上記リニア振動モータの駆動周波数を、共振周波数決定部６の出力信号Ｄresoが示す共振周波数に設定し、一方、上記検出された電圧値が、定められた一定の基準値を超えている場合は、リニア振動モータ１００の駆動周波数を、共振周波数決定部６の出力信号Ｄresoが示す共振周波数より高い周波数に決定するものである。
【０１７２】
なお、本実施の形態６では、駆動周波数決定部２ｅは、駆動電圧検出部８からの電圧検出信号Ｄdvが示す電圧値を、予め設定されている一定の基準値と比較するものとしているが、駆動周波数決定部２ｅは、駆動電圧検出部８からの電圧検出信号Ｄdvが示す電圧値を、モータドライバ１ａに入力される直流電源の電圧値、あるいは該直流電源の電圧値を用いた所定の計算により求められる電圧値と比較するものであってもよい。
【０１７３】
次に動作について説明する。
本実施の形態６では、モータ駆動装置１０６は、リニア振動モータ１００に印加する交流電圧の振幅値を、該モータ出力が、要求されるモータ出力に一致するよう調整しつつ、上記リニア振動モータ１００を、その駆動電圧の検出レベルに応じた駆動周波数で駆動する。
【０１７４】
すなわち、このモータ駆動装置１０６では、モータドライバ１ａの出力交流電圧Ｖｄがリニア振動モータ１００に印加され、リニア振動モータの運転が開始されると、出力検出部４では、上記リニア振動モータ１００が発生するモータ出力Ｏmpが検出され、該検出されたモータ出力を示す出力検出信号Ｄopが駆動電圧決定部７に出力される。指令出力決定部３では、上記リニア振動モータ１００に要求されるモータ出力である目標出力が決定され、該決定された目標出力を示す出力指令信号Ｏopが駆動電圧決定部７に出力される。
【０１７５】
すると、駆動電圧決定部７では、出力検出信号Ｄop及び出力指令信号Ｏopに基づいて、リニア振動モータ１００の駆動電圧の振幅値が決定され、該決定された振幅値を示す電圧振幅値信号Ｏdvがモータドライバ１ａに供給される。
【０１７６】
供給電圧検出部８では、上記モータドライバ１ａの出力電圧、つまりリニア振動モータ１００に供給される実際の交流電圧Ｖｄの電圧値が検出され、検出された交流電圧の電圧値を示す電圧検出信号Ｄdvが上記駆動周波数決定部２ｅに出力される。
また、共振周波数決定部６からは、リニア振動モータ１００の共振周波数を示す共振周波数信号Ｄresoが駆動周波数決定部２ｅに出力される。
【０１７７】
すると、駆動周波数決定部２ｅでは、上記共振周波数信号Ｄreso及び電圧検出出力Ｄdvに基づいて、リニア振動モータ１００の駆動周波数が決定され、該決定された駆動周波数を示す駆動周波数信号Ｉfrが上記モータドライバ１ａに出力される。
【０１７８】
具体的には、駆動周波数決定部２ｅでは、検出された印加電圧の電圧値が、定められた一定の基準値を超えていない場合は、上記リニア振動モータの駆動周波数が、上記共振周波数決定部の出力が示す共振周波数に決定され、一方、上記検出された印加電圧の電圧値が、定められた一定の基準値を超えている場合は、リニア振動モータ１００の駆動周波数が、上記共振周波数決定部６の出力が示す共振周波数より高い周波数に決定される。
【０１７９】
そして、モータドライバ１ａでは、電圧振幅値信号Ｏdv及び周波数指示信号Ｉfrに基づいて、リニア振動モータに印加する交流電圧Ｖｄが、その周波数が上記駆動周波数決定部２ｅにより決定された駆動周波数と一致し、かつその振幅値が駆動電圧決定部７により決定された振幅値となるよう調整される。
【０１８０】
このように本実施の形態６のモータ駆動装置１０６では、リニア振動モータ１００のモータ出力Ｏmpを検出する出力検出部４と、モータドライバ１ａからリニア振動モータ１００への印加電圧Ｖｄの電圧値を検出する供給電圧検出部８とを備え、上記リニア振動モータ１００に印加されるモータドライバの出力電圧の振幅値を、モータ出力が、要求されるモータ出力に一致するよう調整しつつ、リニア振動モータを、上記モータドライバの出力電圧の検出値に応じた駆動周波数で駆動するので、低出力領域では、最大効率でリニア振動モータを駆動し、高出力領域では、駆動電圧の最大振幅により決まる最大出力以上のモータ出力を発生することができる。
【０１８１】
つまり、ドライバの出力交流電圧の検出値が一定の基準値を超えるまでは、リニア振動モータのモータ出力と、リニア振動モータに要求されるモータ出力とに差がある場合でも、リニア振動モータの駆動周波数を共振周波数に設定した状態で、モータ出力を駆動電圧の振幅値により調整して、リニア振動モータを最大効率でもって駆動することができる。また、上記ドライバ出力電圧の検出レベルが一定レベルを超えたときには、駆動電圧の振幅値を増大せずに、リニア振動モータの駆動周波数を共振周波数より高くして、要求されるモータ出力を発生することができる。これにより、リニア振動モータを、電源の電圧レベルの制約を受けることなく、しかもモータ駆動効率の低下を極力抑えつつ、高出力領域で駆動することができ、また、可動子とモータ筐体との衝突や支持バネの破損を起こりにくくすることもできる。
【０１８２】
さらに、上記ドライバ出力電圧の検出レベルが一定レベルを超えている状態では、検出レベルの減少に応じて、駆動周波数を共振周波数に近い周波数に変更するようにすれば、要求されるモータ出力が、ドライバ出力電圧の検出レベルが一定レベル以下となる程度に減少した場合には、駆動周波数をスムーズに共振周波数に戻すことができる。
【０１８３】
なお、上記実施の形態６では、上記駆動周波数決定部２ｅは、駆動周波数の決定を、駆動電圧検出部８により検出された駆動電圧の電圧値（検出電圧値）が、一定の基準値を超えているか否かに応じて行うものとしたが、これは以下の方法を用いることもできる。
【０１８４】
＜駆動周波数の決定方法の変形例１＞
図８(b)は、実施の形態６の駆動周波数の決定方法において、２つの基準値を用いた例を説明する図である。
この変形例１では、駆動周波数決定部２ｅは、図８(b)に示すように、駆動周波数Ｆｘの決定に、第１の基準値Ｖb1とこれより小さい第２の基準値Ｖb2を用いる。そして、駆動周波数決定部２ｅは、上記ストロークが増加している状態（図８(b)中の矢印Ｘ３参照）では、上記検出電圧値Ｖｘを第１の基準値Ｖb1と比較し、ストロークが減少している状態（図８(b)中の矢印Ｙ３参照）では、検出電圧値Ｖｘを第２の基準値Ｖb2と比較して、上記駆動周波数を決定する。なお、図８(b)中、Ｖlimは、検出電圧値Ｖｘの最大値であり、具体的な駆動周波数Ｆｘの決定方法は、図３(b)で示す、駆動周波数Ｆｘを検出位置Ｐｘに基づいて決定する方法と同じである。
【０１８５】
このように２つの基準値を用いて駆動周波数を決定する方法では、上記検出電圧値が基準値付近で変化する場合でも、駆動周波数の決定を安定に行うことが可能となる。
【０１８６】
＜駆動周波数の決定方法の変形例２＞
図８(c)は、上記実施の形態６の駆動周波数の決定方法において、基準値に代わる一定範囲を危険ゾーンとして用いた例を説明する図である。
この変形例２では、駆動周波数決定部２ｅは、図８(c)に示すように、上記駆動周波数Ｆｘを、上記検出電圧値Ｖｘが、基準値Ｖrbと限界値Ｖlimとの間に予め定められている一定の危険ゾーンＺ３内に入った場合、検出電圧値Ｖｘの変化に応じて上記駆動周波数Ｆｘを変化させる。
【０１８７】
ここで、上記危険ゾーンＺ３の下限値Ｖrbは、上記実施の形態６で用いた一定の基準値と一致しており、上記危険ゾーンＺ３の上限値Ｖruは限界値Ｖlimから一定量だけ小さい値となっている。また、上記危険ゾーンＺ３では、上記検出電圧値Ｖｘと駆動周波数Ｆｘとの関係は、一次単調増加関数となっている。上記電圧検出値Ｖｘが上記危険ゾーンＺ３の下限値Ｖｂ２より小さいとき、駆動周波数Ｆｘが共振周波数Ｆresoに保持され、また、上記電圧検出値Ｖｘが危険ゾーンＺ３の上限値Ｖruを超えると、駆動周波数Ｆｘは、該共振周波数から最も離れた、最大の周波数Ｆmaxに設定される。
【０１８８】
なお、上記危険ゾーンＺ３での駆動周波数の設定には、上記一次単調増加関数に限らず、上記電圧検出値Ｖｘと上記危険ゾーンＺ３の下限値Ｖrbとの差分と、駆動周波数として用いられる周波数の値との対応を示すテーブルやその他の関数などが用いられる。
【０１８９】
このように危険ゾーンを用いて駆動周波数を決定する方法では、電圧検出値Ｖｘが危険ゾーンＺ３の下限値Ｖrbより小さいときには、リニア振動モータを共振周波数で最も効率よく駆動することができ、また、電圧検出値Ｖｘが危険ゾーンＺ３内にあるときには、可動子の衝突や可動子の支持バネの破損を回避しつつ、駆動効率の低下をできるだけ抑えることができる。
【０１９０】
（実施の形態７）
図９は、本発明の実施の形態７による圧縮機駆動装置を説明する模式図である。
この実施の形態７の圧縮機駆動装置２０７は、空気やガスなどを圧縮する圧縮機４０を駆動するものである。ここで、該圧縮機４０の動力源は、リニア振動モータ４６であり、これは実施の形態１のリニア振動モータ１００と同じものである。また、上記圧縮機駆動装置２０７は、該リニア振動モータ４６を駆動するモータ駆動装置であり、実施の形態１のモータ駆動装置１０１と同じ構成を有している。なお、以下、この実施の形態７の圧縮機４０はリニア圧縮機と呼び、このリニア圧縮機４０について簡単に説明する。
【０１９１】
このリニア圧縮機４０は、所定の軸線に沿って並ぶシリンダ部４１ａと、モータ部４１ｂとを有している。該シリンダ部４１ａ内には、上記軸線方向に沿って摺動自在に支持されたピストン４２が配置されている。シリンダ部４１ａとモータ部４１ｂとにまたがって、その一端がピストン４２の背面側に固定されたピストンロッド４２ａが配置され、ピストンロッド４２ａの他端側には、該ピストンロッド４２ａを軸線方向に付勢する支持ばね４３が設けられている。
【０１９２】
また、上記ピストンロッド４２ａには、マグネット４４が取り付けられており、上記モータ部４１ｂの、マグネット４４に対向する部分には、アウターヨーク４５ａとこれに埋設されたステータコイル４５ｂとからなる電磁石４５が取り付けられている。このリニア圧縮機４０では、電磁石４５と、上記ピストンロッド４２ａに取り付けられたマグネット４４とによりリニア振動モータ４６が構成されている。従って、このリニア圧縮機４０では、この電磁石４５とマグネット４４との間で発生する電磁力及び上記ばね４３の弾性力により、上記ピストン４２がその軸線方向に沿って往復運動する。
【０１９３】
さらに、シリンダ部４１ａ内には、シリンダ上部内面４７ａ、ピストン圧縮面４２ｂ、及びシリンダ周壁面４１ｂにより囲まれた密閉空間である圧縮室４８が形成されている。シリンダ上部内面４７ａには、ガス側流通路から圧縮室４８に低圧ガスＬｇを吸入するためのガス側吸入管４０ａの一端が開口している。また、上記シリンダ上部内面４７ａには、上記圧縮室４８からガス側流通路へ高圧ガスＨｇを吐出するための吐出管４０ｂの一端が開口している。上記吸入管４０ａ及び吐出管４０ｂには、ガスの逆流を防止する吸入弁４９ａ及び吐出弁４９ｂが取り付けられている。
【０１９４】
そして、この実施の形態７のモータ駆動装置２０７は、外部電源１０の直流出力電圧Ｖｐを交流駆動電圧Ｖｄに変換して、この圧縮機４０のリニア振動モータ４６に供給するものである。つまり、モータ駆動装置２０７は、実施の形態１のものと同様、図１に示すように、モータドライバ１，駆動周波数決定部２，及び指令出力決定部３を有している。このモータ駆動装置２０７は、リニア振動モータ４６に要求されるモータ出力を、リニア振動モータ４６に印加する交流駆動電圧Ｖｄの周波数を調整して制御する。
【０１９５】
このような構成のリニア圧縮機４０では、モータ駆動装置２０７からリニア振動モータ４６への駆動電圧の断続的な印加により、ピストン４２がその軸線方向に往復動し、圧縮室４８への低圧ガスＬｇの吸入、圧縮室４８でのガスの圧縮、及び圧縮された高圧ガスＨｇの圧縮室４８からの排出が繰り返し行われる。
【０１９６】
そして、リニア圧縮機４０の動作状態では、リニア振動モータ４６の運転状態に基づいてリニア振動モータ４６に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力に基づいてリニア振動モータ４６の駆動周波数が決定され、さらに、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄがリニア振動モータ４６に印加される。
【０１９７】
このように本実施の形態７のリニア圧縮機４０では、その動力源であるリニア振動モータ４６のモータ出力を、リニア振動モータ４６に印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、リニア圧縮機４０の出力を、そのリニア振動モータに印加する駆動電圧のレベルを変えずに制御でき、その出力制御が簡単になる。また、リニア圧縮機４０の出力を駆動周波数により制御するので、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は、その構造上の制約を受けることなく最大能力で運転可能となり、定格能力での駆動効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ高効率なリニア圧縮機を実現できる。
【０１９８】
（実施の形態８）
図１０は本発明の実施の形態８による空気調和機を説明するブロック図である。
この実施の形態８の空気調和機２０８は、室内機５５及び室外機５６を有し、冷暖房を行う空気調和機である。この空気調和機２０８は、冷媒を室内機５５と室外機５６の間で循環させるリニア圧縮機５０ａと、該リニア圧縮機５０ａを駆動する圧縮機駆動装置５０ｂとを有している。ここで、上記圧縮機５０ａは、上記実施の形態４の、リニア振動モータ４６を有するリニア圧縮機４０と同一のものである。また、圧縮機駆動装置５０ｂは、外部電源１０の直流出力電圧Ｖｐを交流駆動電圧Ｖｄに変換して、該リニア圧縮機５０ａのリニア振動モータに印加するモータ駆動部で、実施の形態４のモータ駆動装置２０７と同一の構成を有している。
【０１９９】
以下詳述すると、実施の形態８の空気調和機２０８は、冷媒循環経路を形成するリニア圧縮機５０ａ，四方弁５４，絞り装置（膨張弁）５３，室内側熱交換器５１及び室外側熱交換器５２を有するとともに、該リニア圧縮機５０ａの駆動源であるリニア振動モータを駆動するモータ駆動部５０ｂを有している。
【０２００】
ここで、室内側熱交換器５１は上記室内機５５を構成しており、絞り装置５３，室外側熱交換器５２，リニア圧縮機５０ａ，四方弁５４及びモータ駆動部５０ｂは上記室外機５２を構成している。
【０２０１】
上記室内側熱交換器５１は、熱交換の能力を上げるための送風機５１ａと、該熱交換器５１の温度もしくはその周辺温度を測定する温度センサ５１ｂとを有している。上記室外側熱交換器５２は、熱交換の能力を上げるための送風機５２ａと、該熱交換器５２の温度もしくはその周辺温度を測定する温度センサ５２ｂとを有している。
【０２０２】
そして、この実施の形態８では、上記室内側熱交換器５１と室外側熱交換器５２との間の冷媒経路には、リニア圧縮機５０ａ及び四方弁５４が配置されている。つまりこの空気調和機２０８は、冷媒が矢印Ａの方向に流れ、室外側熱交換器５２を通過した冷媒がリニア圧縮機５０ａに吸入され、該リニア圧縮機５０ａから吐出された冷媒が室内側熱交換器５１へ供給される状態と、冷媒が矢印Ｂの方向に流れ、室内側熱交換器５１を通過した冷媒がリニア圧縮機５０ａに吸入され、リニア圧縮機５０ａから吐出された冷媒が室外側熱交換器５２へ供給される状態とが、上記四方弁５４により切り替えられるものである。
【０２０３】
また、上記絞り装置５３は、循環する冷媒の流量を絞る絞り作用と、冷媒の流量を自動調整する弁の作用とをあわせ持つものである。つまり、絞り装置５３は、冷媒が冷媒循環経路を循環している状態で、凝縮器から蒸発器へ送り出された液冷媒の流量を絞って該液冷媒を膨張させるとともに、蒸発器に必要とされる量の冷媒を過不足なく供給するものである。
【０２０４】
なお、上記室内側熱交換器５１は暖房運転では凝縮器として、冷房運転では蒸発器として動作するものであり、上記室外側熱交換器５２は、暖房運転では蒸発器として、冷房運転では凝縮器として動作するものである。凝縮器では、内部を流れる高温高圧の冷媒ガスは、送り込まれる空気により熱を奪われて徐々に液化し、凝縮器の出口付近では高圧の液冷媒となる。これは、冷媒が大気中に熱を放熱して液化することと等しい。また、蒸発器には絞り装置５３で低温低圧となった液冷媒が流れ込む。この状態で蒸発器に部屋の空気が送り込まれると、液冷媒は空気から大量の熱を奪って蒸発し、低温低圧のガス冷媒に変化する。蒸発器にて大量の熱を奪われた空気は空調機の吹きだし口から冷風となって放出される。
【０２０５】
そして、この空気調和機２０８では、モータ駆動部５０ｂは、空気調和機の運転状態、つまり空気調和機に対して設定された目標温度、実際の室温及び外気温に基づいて、リニア圧縮機５０ａのリニア振動モータの出力を制御する。
【０２０６】
次に動作について説明する。
この実施の形態８の空気調和機２０８では、モータ駆動部５０ｂからリニア圧縮機５０ａに駆動電圧Ｖｄが印加されると、冷媒循環経路内で冷媒が循環し、室内機５５の熱交換器５１及び室外機５６の熱交換器５２にて熱交換が行われる。つまり、上記空気調和機２０８では、冷媒の循環閉路に封入された冷媒をリニア圧縮機５０ａにより循環させることにより、冷媒の循環閉路内に周知のヒートポンプサイクルが形成される。これにより、室内の暖房あるいは冷房が行われる。
【０２０７】
例えば、空気調和機２０８の暖房運転を行う場合、ユーザの操作により、上記四方弁５４は、冷媒が矢印Ａで示す方向に流れるよう設定される。この場合、室内側熱交換器５１は凝縮器として動作し、上記冷媒循環経路での冷媒の循環により熱を放出する。これにより室内が暖められる。
【０２０８】
逆に、空気調和機２０８の冷房運転を行う場合、ユーザの操作により、上記四方弁５４は、冷媒が矢印Ｂで示す方向に流れるよう設定される。この場合、室内側熱交換器５１は蒸発器として動作し、上記冷媒循環経路での冷媒の循環により周辺空気の熱を吸収する。これにより室内が冷やされる。
【０２０９】
ここで、空気調和機２０８では、モータ駆動部５０ｂにより、空気調和機に対して設定された目標温度、実際の室温及び外気温に基づいて、リニア圧縮機５０ａのリニア振動モータの出力が制御される。これにより、空気調和機２０８では、快適な冷暖房が行われる。
【０２１０】
このように本実施の形態８の空気調和機２０８では、冷媒の圧縮及び循環を行う圧縮機には、リニア振動モータを動力源とする圧縮機（リニア圧縮機）５０ａを用いているので、回転型モータを動力源とする圧縮機を用いた空気調和機に比べて、圧縮機での摩擦損が低減し、さらには圧縮機の、高圧冷媒と低圧冷媒とをシールするシール性が高まることとなり、圧縮機効率の向上を図ることができる。
【０２１１】
さらに、本実施の形態８のリニア振動モータを用いた圧縮機５０ａでは、摩擦損が低減されることから、回転型モータを用いた圧縮機で必要不可欠であった潤滑用オイルの使用量を大幅に低減することができる。これにより、リサイクル処理などが必要なる廃油の発生量を少なく抑えることができるだけでなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから圧縮機に充填する冷媒量を削減することができ、これにより地球環境の保全にも貢献することができる。
【０２１２】
また、本実施の形態８の空気調和機２０８では、圧縮機のリニア振動モータのモータ出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、リニア圧縮機５０ａの出力を、そのリニア振動モータに印加する駆動電圧のレベルを変えずに制御することができ、空気調和機の能力制御が簡単になる。また、リニア圧縮機５０ａの出力を駆動周波数により制御するので、上記実施の形態７と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ効率のよいリニア圧縮機を、さらには小型で効率のよい空気調和機を実現できる。
【０２１３】
（実施の形態９）
図１１は本発明の実施の形態９による冷蔵庫を説明するブロック図である。
この実施の形態９の冷蔵庫２０９は、リニア圧縮機６０ａ，圧縮機駆動装置６０ｂ，凝縮器６１，冷蔵室蒸発器６２，及び絞り装置６３から構成されている。
【０２１４】
ここで、リニア圧縮機６０ａ，凝縮器６１，絞り装置６３，及び冷蔵室蒸発器６２は、冷媒循環経路を形成するものであり、圧縮機駆動装置６０ｂは、上記リニア圧縮機６０ａの駆動源であるリニア振動モータを駆動するモータ駆動部である。なお、上記リニア圧縮機６０ａ及びモータ駆動部６０ｂはそれぞれ、上記実施の形態７のリニア圧縮機４０及びモータ駆動装置２０７と同一のものである。
【０２１５】
絞り装置６３は、上記実施の形態８の空気調和機２０８の絞り装置５３と同様、冷媒が冷媒循環経路を循環している状態で、凝縮器６１から送り出された液冷媒の流量を絞って該液冷媒を膨張させるとともに、冷蔵室蒸発器６２に、必要とされる量の冷媒を過不足なく供給するものである。
【０２１６】
凝縮器６１は、内部を流れる高温高圧の冷媒ガスを凝縮させて、冷媒の熱を外気に放出するものである。該凝縮器６１に送り込まれた冷媒ガスは、外気により熱を奪われて徐々に液化し、凝縮器の出口付近では高圧の液冷媒となる。
【０２１７】
冷蔵室蒸発器６２は、低温の冷媒液を蒸発させて冷蔵庫内の冷却を行うものである。この冷蔵室蒸発器６２は、熱交換の効率を上げるための送風機６２ａと、庫内の温度を検出する温度センサ６２ｂとを有している。
【０２１８】
そして、この冷蔵庫２０９では、モータ駆動部６０ｂは、冷蔵庫の運転状態、つまり冷蔵庫に対して設定された目標温度、及び冷蔵庫内の温度に基づいて、リニア圧縮機６０ａのリニア振動モータの出力を制御する。
【０２１９】
次に動作について説明する。
この実施の形態９の冷蔵庫２０９では、モータ駆動部６０ｂからリニア圧縮機６０ａのリニア振動モータに駆動電圧Ｖｄが印加されると、リニア圧縮機６０ａが駆動して冷媒循環経路内で冷媒が矢印Ｃの方向に循環し、凝縮器６１及び冷蔵室蒸発器６２にて熱交換が行われる。これにより、冷蔵庫内が冷却される。
【０２２０】
つまり、凝縮器６１で液状となった冷媒は、絞り装置６３にてその流量が絞られることにより膨張して、低温の冷媒液となる。そして、冷蔵室蒸発器６２へ低温の液冷媒が送り込まれると、冷蔵室蒸発器６２では、低温の冷媒液が蒸発して、冷蔵庫内の冷却が行われる。このとき、冷蔵室蒸発器６２には、送風機６２ａにより強制的に冷蔵室内の空気が送り込まれており、冷蔵室蒸発器６２では、効率よく熱交換が行われる。
【０２２１】
また、この実施の形態９の冷蔵庫２０９では、モータ駆動部６０ｂにより、該冷蔵庫２０９に対して設定された目標温度及び冷蔵庫内の室温に基づいて、リニア圧縮機６０ａのリニア振動モータの出力が制御される。これにより、冷蔵庫２０９では、冷蔵庫内の温度が目標温度に維持される。
【０２２２】
このように本実施の形態９の冷蔵庫２０９では、冷媒の圧縮及び循環を行う圧縮機には、リニア振動モータを動力源とするリニア圧縮機６０ａを用いているので、実施の形態８の空気調和機２０８と同様、回転型モータを駆動源とする圧縮機に比べて、圧縮機での摩擦損が低減し、さらには圧縮機の冷媒をシールするシール性が向上して、圧縮機の動作効率を高めることができる。
【０２２３】
さらに、本実施の形態９の冷蔵庫２０９では、圧縮機での摩擦損が低減できることから、上記実施の形態８の空気調和機２０８と同様に、使用済み潤滑オイルである廃油の発生量や圧縮機に充填する冷媒の量が削減されることとなる。このため、地球環境の保全に貢献することができるという効果もある。
【０２２４】
また、本実施の形態９の冷蔵庫２０９では、圧縮機のリニア振動モータのモータ出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、実施の形態８と同様、リニア圧縮機６０ａの出力をその駆動電圧のレベルを変えずに制御することができ、冷蔵庫の能力制御が簡単となる。また、リニア圧縮機６０ａの出力を駆動周波数の調整により制御するので、実施の形態７と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ高効率のリニア圧縮機を、さらには小型で高効率の冷蔵庫を実現できる。
【０２２５】
（実施の形態１０）
図１２は本発明の実施の形態１０による極低温冷凍機を説明するブロック図である。
この実施の形態１０の極低温冷凍機２１０は、冷凍室（図示せず）を有し、該冷凍室内部を極低温状態（−５０°Ｃ以下）となるよう冷却するものである。この極低温冷凍機２１０を用いて冷却する冷却対象物には、超電導素子として用いる抵抗，コイル，磁石などの電気磁気回路素子、赤外線センサ用の低温参照部などの電子部品、血液や内臓といった医療用のもの、さらに、冷凍マグロなど冷凍食品がある。
【０２２６】
電子部品を極低温状態にするのは、動作効率アップ，あるいは熱雑音の除去による感度アップのためであり、食料品などでは、生鮮食品を輸送したり、鮮度維持や乾燥を行ったりするためである。
【０２２７】
また、冷凍温度は用途により異なるが、−５０度以下、特に、超伝導の用途などでは０〜１００Ｋ（ケルビン）の広い範囲にわたっている。例えば、この極低温冷凍機の冷却温度は、高温超電導の用途では、５０から１００Ｋ程度に、通常の超電導の用途では、０〜５０Ｋ程度の極低温状態に設定される。また、食品などの生鮮維持に用いられる場合は、この極低温冷凍装置の冷却温度は−５０°Ｃ弱に設定される。
【０２２８】
以下、具体的に説明する。
この実施の形態１０の極低温冷凍機２１０は、リニア圧縮機７０ａ，圧縮機駆動装置７０ｂ，放熱器７１，蓄冷器７２，及び絞り装置７３から構成されている。
ここで、リニア圧縮機７０ａ，放熱器７１，絞り装置７３，及び蓄冷器７２は、冷媒循環経路を形成する。圧縮機駆動装置７０ｂは、上記リニア圧縮機７０ａの駆動源であるリニア振動モータを駆動制御するモータ駆動部である。なお、上記リニア圧縮機７０ａ及びモータ駆動部７０ｂはそれぞれ、上記実施の形態７のリニア圧縮機４０及びモータ駆動装置２０７と同一のものである。
【０２２９】
絞り装置７３は、上記実施の形態８の絞り装置５３と同様、放熱器７１から蓄冷器７２へ送り出された液冷媒を絞り膨張させる装置である。
放熱器７１は、上記実施の形態９の冷蔵庫２０９の凝縮器６１と同様、内部を流れる高温高圧の冷媒ガスを凝縮させて、冷媒の熱を外気に放出するものである。
蓄冷器７２は、上記実施の形態９の冷蔵室蒸発器６２と同様、低温の冷媒液を蒸発させて冷凍室内の冷却を行い、冷却対象物を極低温状態とするものであり、冷却対象物の温度を検出する温度センサ７２ｂを備えている。なお、蓄冷器７２は、図１２に示すように、熱交換の効率を上げるための送風機７２ａを有するものであってもよい。
【０２３０】
そして、この極低温冷凍機２１０では、モータ駆動部７０ｂは、極低温冷凍機の運転状態、つまり極低温冷凍機に対して設定された目標温度、及び冷凍対象物の温度に基づいて、リニア圧縮機７０ａのリニア振動モータの出力を制御する。
【０２３１】
この実施の形態１０の極低温冷凍機２１０では、モータ駆動部７０ｂからリニア圧縮機７０ａのリニア振動モータに交流電圧Ｖｄが印加されると、リニア圧縮機７０ａが駆動して冷媒循環経路内で冷媒が矢印Ｄの方向に循環し、放熱器７１及び蓄冷器７２にて熱交換が行われる。これにより、冷凍室内の冷却が行われ、その内部の冷却対象物が冷却される。
【０２３２】
つまり、放熱器７１で液状となった冷媒は、絞り装置７３にてその流量が絞られることにより膨張して、低温の冷媒液となる。そして、蓄冷器７２へ低温の液冷媒が送り込まれると、蓄冷器７２では、低温の冷媒液が蒸発して、冷凍室の冷却が行われる。
【０２３３】
また、この実施の形態１０の極低温冷凍機２１０では、モータ駆動部７０ｂにより、該極低温冷凍機２１０に対して設定された目標温度及び冷凍対象物の温度に基づいて、リニア圧縮機７０ａのリニア振動モータの出力が制御される。これにより、極低温冷凍機２１０では、冷凍対象物の温度が目標温度に維持される。
【０２３４】
このように本実施の形態１０の極低温冷凍機２１０では、冷媒の圧縮及び循環を行う圧縮機には、リニア振動モータを動力源とするリニア圧縮機７０ａを用いているので、実施の形態８の空気調和機２０８と同様、回転型モータを駆動源とする圧縮機に比べて、圧縮機での摩擦損が低減し、さらには圧縮機の冷媒をシールするシール性が向上して、圧縮機の動作効率を高めることができる。
【０２３５】
さらに、本実施の形態１０の極低温冷凍機２１０では、圧縮機での摩擦損が低減できることから、上記実施の形態８の空気調和機２０８と同様に、使用済み潤滑オイルである廃油の発生量や圧縮機に充填する冷媒量が削減されることとなる。このため、地球環境の保全に貢献することができるという効果もある。
【０２３６】
また、本実施の形態１０の極低温冷凍機２１０では、圧縮機のリニア振動モータの出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、実施の形態８と同様、リニア圧縮機７０ａの出力をその駆動電圧のレベルを変えずに制御することができ、極低温冷凍機２１０の能力制御が簡単になる。また、リニア圧縮機７０ａの出力を駆動周波数の調整により制御するので、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ高効率のリニア圧縮機を、さらには小型で高効率の極低温冷凍機を実現できる。
【０２３７】
（実施の形態１１）
図１３は本発明の実施の形態１１による給湯器を説明するブロック図である。この実施の形態１１の給湯器２１１は、供給された水を加熱して温水を排出する冷凍サイクル装置８１ａと、冷凍サイクル装置８１ａから排出された温水を貯める貯湯槽８１ｂと、これらを連結する水配管８６ａ，８６ｂ，８７ａ，及び８７ｂとを有している。
【０２３８】
上記冷凍サイクル装置８１ａは、リニア圧縮機８０ａ，圧縮機駆動装置８０ｂ，空気熱交換器８２，絞り装置８３，及び水熱交換器８５を有している。
ここで、リニア圧縮機８０ａ，空気熱交換器８２，絞り装置８３，及び水熱交換器８５は、冷媒循環経路を形成している。
圧縮機駆動装置８０ｂは、上記リニア圧縮機８０ａの駆動源であるリニア振動モータ（図示せず）を駆動するものである。なお、上記リニア圧縮機８０ａは、上記実施の形態７の、リニア振動モータ４６を有するリニア圧縮機４０と同一のものである。また、圧縮機駆動装置８０ｂは、外部電源１０から直流電圧Ｖｐが供給されるもので、実施の形態７のモータ駆動装置２０７と同一の構成を有しており、以下この実施の形態１１では、モータ駆動部８０ｂという。
【０２３９】
絞り装置８３は、上記実施の形態８の空気調和機２０８の絞り装置５３と同様、水熱交換器８５から空気熱交換器８２へ送り出された液冷媒の流量を絞って、該液冷媒を膨張させるものである。
【０２４０】
水熱交換器８５は、冷凍サイクル装置８１ａに供給された水を加熱する凝縮器であり、加熱された水の温度を検出する温度センサ８５ａを有している。空気熱交換器８２は、周辺雰囲気から熱を吸収する蒸発器であり、熱交換の能力を上げるための送風機８２ａと、該周辺温度を検出する温度センサ８２ｂとを有している。
【０２４１】
なお、図中、８４は、上記冷媒を、リニア圧縮機８０ａ，水熱交換器８５，絞り装置８３，及び空気熱交換器８２により形成される冷媒循環経路に沿って循環させる冷媒配管である。該冷媒配管８４には、リニア圧縮機８０ａから吐出された冷媒を、水熱交換器８５及び絞り装置８３をバイパスして空気熱交換器８２に供給する除霜バイパス管８４ａが接続されており、該バイパス管８４ａの一部には除霜バイパス弁８４ｂが設けられている。
【０２４２】
上記貯湯槽８１ｂは、水あるいは温水を貯める貯湯タンク８８を有している。該貯湯タンク８８の受水口８８c1には、該貯湯タンク８８内へ水を外部から供給する給水配管８８ｃが接続され、上記貯湯タンク８８の湯出口８８d1には、該貯湯タンク８８から浴槽へ湯を供給する浴槽給湯管８８ｄが接続されている。また、上記貯湯タンク８８の水出入口８８ａには、該タンク８８に貯められた湯を外部に供給する給湯管８９が接続されている。
【０２４３】
上記貯湯タンク８８と冷凍サイクル装置８１ａの水熱交換器８５とは、配管８６ａ，８６ｂ，８７ａ，及び８７ｂにより接続されており、貯湯タンク８８と水熱交換器８５との間には水の循環路が形成されている。
【０２４４】
ここで、水配管８６ｂは、水を貯湯タンク８８から水熱交換器８５へ供給する配管であり、その一端は、貯湯タンク８８の水出口８８ｂに接続され、その他端は、ジョイント部分８７b1を介して、水熱交換器８５の入水側配管８７ｂに接続されている。また、この水配管８６ｂの一端側には、貯湯タンク８８内の水あるいは温水を排出するための排水弁８８b1が取り付けられている。上記水配管８６ａは、水を水熱交換器８５から貯湯タンク８８へ戻す配管であり、その一端は、貯湯タンク８８の水出入口８８ａに接続され、その他端は、ジョイント部分８７a1を介して水熱交換器８５の排出側配管８７ａに接続されている。
そして、水熱交換器８５の入水側配管８７ｂの一部には、上記水循環路内で水を循環させるポンプ８７が設けられている。
【０２４５】
さらに、この給湯器２１１では、モータ駆動部８０ｂは、給湯器の運転状態、つまり給湯器に対して設定された温水の目標温度、貯湯層８１ｂから冷凍サイクル装置８１ａの水熱交換器８５ａに供給される水の温度、及び外気温に基づいて、リニア圧縮機８０ａのリニア振動モータに要求されるモータ出力を決定する。
【０２４６】
次に動作について説明する。
リニア圧縮機８０ａのリニア振動モータ（図示せず）にモータ駆動部８０ｂから交流電圧Ｖｄが印加され、リニア圧縮機８０ａが駆動すると、リニア圧縮機８０ａにより圧縮された高温冷媒は、矢印Ｅが示す方向に循環し、つまり冷媒配管８４を通り、水熱交換器８５に供給される。また、水循環路のポンプ８７が駆動すると、貯湯タンク８８から水が水熱交換器８５に供給される。
【０２４７】
すると、水熱交換器８５では、冷媒と貯湯タンク８８から供給された水との間で熱交換が行われ、熱が冷媒から水へ移動する。つまり供給された水が加熱され、加熱された水は、貯湯タンク８８へ供給される。このとき、加熱された水の温度は凝縮温度センサ８５ａにて監視されている。
【０２４８】
また、水熱交換器８５では、冷媒は上記熱交換により凝縮し、凝縮した液冷媒は、その流量が絞り装置８３により絞られることにより膨張し、空気熱交換器８２に送り込まれる。この給湯器２１１では、該空気熱交換器８２は、蒸発器として働く。つまり、該空気熱交換器８２は、送風機８２ｂにより送り込まれた外気から熱を吸収し、低温の冷媒液を蒸発させる。このとき、上記空気熱交換器８２の周辺雰囲気の温度は温度センサ８２ｂにより監視されている。
【０２４９】
また、冷凍サイクル装置８１ａでは、空気熱交換器８２に霜がついた場合は、除霜バイパス弁８４ｂが開き、高温の冷媒が除霜バイパス路８４ａを介して空気熱交換器８２に供給される。これにより空気熱交換器８２の除霜が行われる。
【０２５０】
一方、貯湯槽８１ｂには、冷凍サイクル装置８１ａの水熱交換器８５から温水が配管８７ａ及び８６ａを介して供給され、供給された温水が貯湯タンク８８に貯められる。貯湯タンク８８内の温水は、必要に応じて、給湯管８９を通して外部に供給される。特に、浴槽へ給湯する場合は、貯湯タンク内の温水は浴槽用給湯管８８ｄを通して浴槽に供給される。
【０２５１】
また、貯湯タンク８８内の水あるいは温水の貯蓄量が一定量以下となった場合には、外部から給水管８８ｃを介して水が補給される。
そして、この実施の形態１１の給湯器２１１では、モータ駆動部８０ｂにより、該給湯器２１１に対して設定された温水の目標温度、水熱交換機８５ａに供給される水の温度、及び外気温に基づいて、リニア圧縮機８０ａのリニア振動モータの出力が制御される。これにより、給湯器２１１では、目標温度の温水の供給が行われる。
【０２５２】
このように本実施の形態１１の給湯器２１１では、冷凍サイクル装置８１ａにて冷媒の圧縮及び循環を行う圧縮機には、リニア振動モータを動力源とするリニア圧縮機８０ａを用いているので、実施の形態８の空気調和機２０８と同様、回転型モータを動力源とする圧縮機に比べて、圧縮機での摩擦損が低減し、さらには圧縮機の冷媒をシールするシール性が向上して、圧縮機の動作効率を高めることができる。
【０２５３】
さらに、本実施の形態１１の給湯器２１１では、圧縮機での摩擦損が低減できることから、上記実施の形態８の空気調和機２０８と同様に、使用済み潤滑オイルである廃油の発生量や圧縮機に充填される冷媒の量が削減されることとなる。このため、地球環境の保全に貢献することができるという効果もある。
【０２５４】
また、本実施の形態１１の給湯器２１１では、圧縮機のリニア振動モータの出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、実施の形態８と同様、リニア圧縮機８０ａの出力をその駆動電圧のレベルを変えずに制御することができ、給湯器２１１の能力制御が簡単になる。また、リニア圧縮機８０ａの出力を駆動周波数の調整により制御するので、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、小型でかつ高効率のリニア圧縮機を、さらには小型で高効率の給湯器を実現できる。
【０２５５】
（実施の形態１２）
図１４は本発明の実施の形態１２による携帯電話を説明するブロック図である。
この実施の形態１２の携帯電話２１２は、機械的に振動する振動器９０ａと、該振動部９０ａを駆動する駆動装置９０ｂとを有し、着信等を振動によりユーザに伝えるものである。
【０２５６】
ここで、上記振動器９０ａは、そのケース９１内に配置され、バネ部材９２により振動可能に支持された重り部材９３と、該重り部材９３に一部に固着されたマグネット９３ａと、上記ケース９１内に上記重り部材９３のマグネット９３ａに対向するよう配置され、コイル９４ａが埋め込まれたステータ９４とを有している。そして、上記重り部材９３に取り付けられたマグネット９３ａと、上記ステータ９４に埋め込まれたコイル９４ａとから、リニア振動モータ９５が構成されている。このリニア振動モータ９５では、このコイル９４ａとマグネット９３ａとの間で発生する電磁力及び上記ばね部材９２の弾性力により、上記重り部材９３がバネ部材９２の伸縮方向に沿って往復運動する。
【０２５７】
そして、この実施の形態１２の駆動装置９０ｂは、携帯電話２１２に搭載されたバッテリー１０ａの出力電圧Ｖｐを交流電圧Ｖｄに変換し、該交流電圧Ｖｄを上記振動器９０ａのリニア振動モータ９５に駆動電圧として供給するものであり、以下この実施の形態１２ではモータ駆動部９０ｂという。このモータ駆動部９０ｂは、実施の形態１のモータ駆動装置１０１と同様、図１に示す、モータドライバ１，駆動周波数決定部２，及び指令出力決定部３を有している。また、このモータ駆動制御部９０ｂは、実施の形態１のモータ駆動装置１０１と同様、リニア振動モータ９５に要求されるモータ出力を、リニア振動モータ９５に印加する交流駆動電圧Ｖｄの周波数を調整して制御する。
【０２５８】
このような構成の携帯電話２１２では、着信時には、モータ駆動制御部９０ｂから振動器９０ａのリニア振動モータ９５への通電により、重り部材９３がバネ部材９２の伸縮方向に往復動し、振動器９０ａが振動する。
【０２５９】
つまり、コイル９４ａに交流電圧Ｖｄが印加されると、ステータ９４には交流の磁界が発生し、この磁界にマグネット９３ａが引き付けられ、マグネット９３ａと、マグネット９３ａが固着されている重り部材９３が往復運動を開始する。
【０２６０】
そして、振動部９０ａの動作状態で、リニア振動モータ９５の運転状態に基づいてリニア振動モータ９５に要求されるモータ出力が決定され、該決定されたモータ出力に基づいてリニア振動モータ９５の駆動周波数が決定され、さらに、該決定された駆動周波数と一致した周波数を有する振幅値一定の交流電圧Ｖｄがリニア振動モータ９５に印加される。これにより、携帯電話２１２では、着信時の振動の大きさが、要求されるパターン通りに制御され、ユーザの好みなどに応じたパターンの振動により着信がユーザに伝えられる。
【０２６１】
このように本実施の形態１２の携帯電話２１２では、機械的な振動をリニア振動モータ９５により発生するので、回転型モータにより振動を発生させる場合に比べて、機械的な振動を、振動数と振幅の大きさという２つの自由度でもって変化させることができ、振動により着信等をユーザに知らせる振動器９１を、振動のバリエーションの多彩なものとできる。
【０２６２】
また、本実施の形態１２の携帯電話２１２では、振動部９０ａの動力源であるリニア振動モータのモータ出力を、リニア振動モータに印加する交流電圧の周波数を調整して制御するので、リニア振動モータの駆動電圧のレベルを一定に保持した状態で、モータ出力の調整が可能となり、携帯電話の振動の大きさ制御が簡単になる。また、リニア振動モータ９５の出力を駆動周波数の調整により制御するので、該リニア振動モータ９５は構造上の制約を受けずに最大能力で運転でき、より強力な振動を発生することができる。
【０２６３】
なお、上記実施の形態１２では、実施の形態１のリニア振動モータ及びその駆動装置を、携帯電話における着信を振動により知らせる振動器及びその駆動制御部として用いた場合を示したが、実施の形態１のリニア振動モータ及びその駆動装置は、往復式電気かみそりの動力源及びその駆動部として用いることができることは言うまでもない。
【０２６４】
さらに、上記実施の形態７〜１２では、モータ駆動部は、実施の形態１のモータ駆動装置１０１と同一の構成を有しているが、実施の形態７〜１２のモータ駆動部は、実施の形態２ないし６のモータ駆動装置１０１ないし１０６と同一の構成を有するものでもよい。
【０２６９】
【発明の効果】
本発明（請求項１）に係るモータ駆動装置によれば、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記可動子の位置を検出する位置検出部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が、予め定められた基準位置を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数を、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするので、リニア振動モータの駆動電圧を一定に保持した状態で、モータ出力を調整することが可能となり、これにより、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく、リニア振動モータの最大出力を大きくすることができる効果がある。
また、リニア振動モータの可動子のストロークを、該交流電圧の周波数の調整により変更するので、可動子のストロークが許容範囲内である状態では、リニア振動モータを、その駆動周波数を共振周波数として高効率で駆動することができ、しかも、リニア振動モータを共振周波数で駆動すると可動子のストロークが許容範囲を超える高出力領域でも、可動子のストロークを許容範囲内に抑えて、リニア振動モータを駆動することができ、さらには、モータドライバに搭載する発振器として電圧制御発振器などを用いることにより、リニア振動モータの可動子のストローク制御を、該電圧制御発振器の制御電圧の変更により容易に行うことができるという効果がある。
【０２７０】
本発明（請求項２）によれば、請求項１記載のモータ駆動装置において、上記駆動周波数決定部は、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超える場合、上記駆動周波数を、上記検出された可動子の位置が上記基準位置を超えない周波数に変更する、ことを特徴とするので、リニア振動モータを共振周波数で駆動すると可動子のストロークが許容範囲を超える高出力領域では、駆動周波数を、可動子のストロークが許容範囲を超えない、最も共振周波数に近い周波数とすることによって、可動子が衝突したり支持バネの弾性限界以上に伸びたりするのを回避しつつ、リニア振動モータを最高効率で駆動することができる効果がある。しかも、上記高出力領域では、駆動周波数が、可動子のストロークが許容範囲を超えない、最も共振周波数に近い周波数に設定されているため、リニア振動モータに要求されるモータ出力が減少した場合には、駆動周波数をスムーズに共振周波数に戻すことができる効果もある。
【０２７１】
本発明（請求項３）によれば、請求項１記載のモータ駆動装置において、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整する、ことを特徴とするので、上記リニア振動モータの出力制御は、リニア振動モータに要求されるモータ出力を目標出力として駆動電圧の電圧値を調整するフィードバック制御となり、これにより、可動子のストロークを許容範囲内に抑えつつ、リニア振動モータの出力制御を、高精度かつ安定に、しかも応答性よく行うことができるという効果がある。
【０２７２】
本発明（請求項４）によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ駆動装置において、上記基準位置は、上記可動子を支持するバネ部材の弾性限界値に基づいて定められている、ことを特徴とするので、高いモータ出力が要求された場合でも、可動子のストローク長を、可動子の支持バネの伸び幅が弾性限界値を超えない程度に抑えて、要求されたモータ出力を発生することができる。この結果、リニア振動モータの信頼性を向上できるだけではなく、リニア振動モータの共振周波数での駆動が、上記支持バネの伸び幅が弾性限界から不可能な高出力領域でも、リニア振動モータを駆動することができる。
【０２７３】
本発明（請求項５）によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ駆動装置において、上記基準位置は、上記可動子が、上記リニア振動モータを構成する部品、もしくは、上記リニア振動モータを内蔵する機器の部品と衝突する位置に基づいて定められている、ことを特徴とするので、高いモータ出力が要求された場合でも、可動子のストローク長を、可動子がリニア振動モータの構成部品やリニア振動モータが組み込まれている構成部品と衝突しない程度に抑えて、要求されたモータ出力を発生することができる。この結果、リニア振動モータの信頼性を向上できるだけではなく、リニア振動モータの共振周波数での駆動が、モータ筐体の可動子振動方向の寸法から不可能な高出力領域でも、リニア振動モータを駆動することができる。
【０２７４】
本発明（請求項６）に係るモータ駆動装置によれば、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が、予め定められた基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が、上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするので、リニア振動モータの駆動電圧を一定に保持した状態で、モータ出力を調整することが可能となり、これにより、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく、リニア振動モータの最大出力を大きくすることができる効果がある。
また、リニア振動モータの出力及び可動子のストロークを、該交流電圧の周波数の調整により変更するので、要求されるモータ出力が、共振周波数でのリニア振動モータの駆動が電源の電圧レベルにより制限される最大出力に達するまでは、リニア振動モータを共振周波数でもって高効率に駆動し、要求されるモータ出力が上記最大出力を超える高出力領域では、リニア振動モータを、その共振周波数より高い周波数でもって、駆動効率を大きく低下させることなく駆動することができ、さらには、モータドライバに搭載する発振器として電圧制御発振器などを用いることにより、リニア振動モータの出力制御及び可動子のストローク制御を、該電圧制御発振器の制御電圧の変更により容易に行うことができるという効果がある。
【０２７５】
また、上記リニア振動モータの出力制御は、リニア振動モータに要求されるモータ出力を目標出力として駆動電圧の電圧値を調整するフィードバック制御となり、これにより、リニア振動モータの出力制御を、高精度かつ安定に、しかも応答性よく行うことができるという効果もある。
【０２７６】
本発明（請求項７）によれば、請求項６記載のモータ駆動装置において、上記基準値は、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められており、上記駆動周波数決定部は、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記決定された目標電圧値が上記基準値を超えない周波数に変更する、ことを特徴とするので、電源電圧により制限される最大出力を超える高出力領域では、駆動周波数を最も共振周波数に近い周波数とすることによって、リニア振動モータの高効率駆動が可能となり、さらにリニア振動モータが必要とされるモータ出力が減少した場合には駆動周波数をスムーズに共振周波数に戻すことができる効果がある。
【０２７７】
本発明（請求項８）によれば、往復運動可能に設けられた可動子と、該可動子を支持するバネ部材とを有するリニア振動モータを駆動するモータ駆動装置であって、上記リニア振動モータに駆動電圧として交流電圧を供給するモータドライバと、上記リニア振動モータの駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、上記リニア振動モータに要求されるモータ出力である目標出力を決定する目標出力決定部と、上記リニア振動モータのモータ出力を検出する出力検出部と、上記検出されたモータ出力と上記決定された目標出力との差分がゼロとなるよう、上記リニア振動モータの駆動電圧の目標電圧値を決定する駆動電圧決定部と、上記リニア振動モータの駆動電圧の実際の電圧値を検出する駆動電圧検出部とを備え、上記駆動周波数決定部は、上記検出された実際の電圧値が、上記モータドライバに供給される直流電源の電圧値に基づいて定められている基準値を超えない場合は、上記駆動周波数を、上記可動子を含むバネ振動系が共振状態となる共振周波数に決定し、上記検出された実際の電圧値が上記基準値を超える場合は、上記駆動周波数を、上記共振周波数より高い周波数に決定し、上記モータドライバは、上記リニア振動モータに供給する交流電圧の周波数及び電圧値を、該交流電圧の電圧値が、上記駆動電圧決定部により決定された目標電圧値となり、かつ上記交流電圧の周波数が上記駆動周波数決定部により決定された駆動周波数と一致するよう調整して、上記モータ出力及び可動子のストロークを制御する、ことを特徴とするので、リニア振動モータの駆動電圧を一定に保持した状態で、モータ出力を調整することが可能となり、これにより、リニア振動モータやその電源の仕様変更を行うことなく、リニア振動モータの最大出力を大きくすることができる効果がある。
また、リニア振動モータの出力及び可動子のストロークを、該交流電圧の周波数の調整により変更するので、電源の電圧レベルの制約を受けることなく、高出力領域でも効率よくリニア振動モータを駆動することができ、さらには、モータドライバに搭載する発振器として電圧制御発振器などを用いることにより、リニア振動モータの出力制御及び可動子のストローク制御を、該電圧制御発振器の制御電圧の変更により容易に行うことができるという効果がある。
【０２７８】
つまり、実際のモータ出力が、要求されるモータ出力に一致していなくても、実際のモータ出力が、共振周波数でのリニア振動モータの駆動が電源の電圧レベルにより制限される最大出力に達するまでは、リニア振動モータを共振周波数でもって高効率に駆動することができる効果がある。また、共振周波数で駆動されるリニア振動モータの実際のモータ出力が上記最大出力を超える高出力領域では、リニア振動モータを、その共振周波数より高い周波数でもって、駆動効率を大きく低下させることなく駆動することができる効果がある。さらに、上記高出力領域では、駆動周波数は、要求されるモータ出力を発生可能な最も共振周波数に近い周波数に設定することにより、要求されるモータ出力が減少した場合には、駆動周波数をスムーズに共振周波数に戻すことができる効果がある。
【０２７９】
本発明（請求項９）に係る空気調和機によれば、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた空気調和機であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを駆動するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備え、該モータ駆動制御装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、従来の回転型モータに比べて、摩擦損が低減でき、さらには冷媒の高圧と低圧とのシール性が上昇し圧縮機効率が上昇する。さらに、摩擦損が低減できることから、回転型モータでは必要不可欠であった潤滑用オイルを大幅に低減することができ、リサイクル性が高まるだけではなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから、圧縮機に充填する冷媒量を削減でき、地球環境の保全にも貢献できる。また、リニア圧縮機の能力を駆動周波数により制御することから、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、リニア圧縮機を用いた空気調和機の小型化及び高効率化を図ることができる。
【０２８０】
本発明（請求項１０）に係る冷蔵庫によれば、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた冷蔵庫であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを駆動するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備え、該モータ駆動制御装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、従来の回転型モータに比べて、摩擦損が低減でき、さらには冷媒の高圧と低圧とのシール性が上昇し圧縮機効率が上昇する。さらに、摩擦損が低減できることから、回転型モータでは必要不可欠であった潤滑用オイルを大幅に低減することができ、リサイクル性が高まるだけではなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから、圧縮機に充填する冷媒量を削減でき、地球環境の保全にも貢献できる。また、リニア圧縮機の能力を駆動周波数により制御することから、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、リニア圧縮機を用いた冷蔵庫の小型化及び高効率化を図ることができる。
【０２８１】
本発明（請求項１１）に係る極低温冷凍機によれば、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた極低温冷凍機であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを駆動するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備え、該モータ駆動制御装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、従来の回転型モータに比べて、摩擦損が低減でき、さらには冷媒の高圧と低圧とのシール性が上昇し圧縮機効率が上昇する。さらに、摩擦損が低減できることから、回転型モータでは必要不可欠であった潤滑用オイルを大幅に低減することができ、リサイクル性が高まるだけではなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから、圧縮機に充填する冷媒量を削減でき、地球環境の保全にも貢献できる。また、リニア圧縮機の能力を駆動周波数により制御することから、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、リニア圧縮機を用いた極低温冷凍機の小型化及び高効率化を図ることができる。
【０２８２】
本発明（請求項１２）に係る給湯器によれば、シリンダ及びピストンを有し、該ピストンの運動によりシリンダ内の流体を圧縮する圧縮機を備えた給湯器であって、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持した、上記ピストンを駆動するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備え、該モータ駆動制御装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、従来の回転型モータに比べて、摩擦損が低減でき、さらには冷媒の高圧と低圧とのシール性が上昇し圧縮機効率が上昇する。さらに、摩擦損が低減できることから、回転型モータでは必要不可欠であった潤滑用オイルを大幅に低減することができ、リサイクル性が高まるだけではなく、オイルに溶け込む冷媒量が減ることから、圧縮機に充填する冷媒量を削減でき、地球環境の保全にも貢献できる。また、リニア圧縮機の能力を駆動周波数により制御することから、回転型モータを駆動源とする圧縮機と同様、該リニア圧縮機は構造上の制約を受けずに最大能力で運転可能となり、しかも定格能力での効率を最大とするような設計を行うことができる。この結果、リニア圧縮機を用いた給湯器の小型化及び高効率化を図ることができる。
【０２８３】
本発明（請求項１３）に係る携帯電話によれば、振動を発生するリニア振動モータと、該リニア振動モータを駆動制御するモータ駆動制御装置とを備えた携帯電話であって、上記リニア振動モータは、固定子及び可動子を有し、該可動子を含むばね振動系が形成されるよう該可動子をばね支持したものであり、上記モータ駆動制御装置は、請求項１から８のいずれかに記載のモータ駆動制御装置である、ことを特徴とするので、振動数と振幅（振動）の大きさという２つの自由度で振動を外部に伝えることができ、このため、従来の回転型モータを用いて振動を発生する場合に比べて、振動のバリエーションの多彩なものとできる。さらに、リニア振動モータの出力を駆動周波数の調整により制御するので、該リニア振動モータは構造上の制約を受けずに最大能力で運転でき、より強力な振動を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるモータ駆動装置を説明するブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２によるモータ駆動装置を説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３によるモータ駆動装置を説明する図であり、図(a)は該モータ駆動装置のブロック図、図(b)及び図(c)は、それぞれ該モータ駆動装置の動作の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態４によるモータ駆動装置を説明する図であり、図(a)は該モータ駆動装置のブロック図、図(b)は、該モータ駆動装置の動作の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態５によるモータ駆動装置を説明する図であり、図(a)は該モータ駆動装置のブロック図、図(b)及び図(c)は、それぞれ該モータ駆動装置の動作の一例を示す図である。
【図６】上記実施の形態５のモータ駆動装置の駆動原理を説明するための図であり、該モータ駆動装置により駆動されるリニア振動モータの等価回路（図(a)）、及びそのモデル化された力学的特性（図(b)）を示している。
【図７】上記実施の形態５のモータ駆動装置の駆動原理を説明するための図であり、図(a)〜図(d)は、駆動周波数が異なる場合の、上記等価回路の各要素の端子電圧、駆動電圧、及び駆動電流の位相関係をベクトルで示している。
【図８】本発明の実施の形態６によるモータ駆動装置を説明する図であり、図(a)は該モータ駆動装置のブロック図、図(b)及び図(c)は、それぞれ該モータ駆動装置の動作の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態７のモータ駆動装置２０７を説明する模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態８による空気調和機２０８を説明する模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態９による冷蔵庫２０９を説明する模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態１０による極低温冷凍機２１０を説明する模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態１１による給湯器２１１を説明する模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態１２による携帯電話２１２を説明する模式図である。
【符号の説明】
１，１ａ  モータドライバ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ  駆動周波数決定部
３  指令出力決定部（目標出力決定部）
４  出力検出部
５  位置検出部
６  共振周波数決定部
７  駆動電圧決定部
８  駆動電圧検出部
４０，５０ａ，６０ａ，７０ａ，８０ａ  リニア圧縮機
４１ａ  シリンダ部
４１ｂ  モータ部
４２  ピストン
４３，９２  支持ばね
４４  マグネット
４５  電磁石
４６，９５，１００  リニア振動モータ
５０ｂ，６０ｂ，７０ｂ，８０ｂ，９０ｂ  モータ駆動制御部
５１  室内側熱交換器
５１ｂ，５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ，８２ｂ，８５ａ  温度センサ
５２  室外側熱交換器
５３，６３，７３，８３  絞り装置
５４  四方弁
５５  室内機
５６  室外機
６１  凝縮器
６２  冷蔵室蒸発器
７１  放熱器
７２  蓄冷器
８１ａ  冷凍サイクル装置
８１ｂ  貯湯槽
８２  空気熱交換器
８５  水熱交換器
８７  ポンプ
８８  貯湯タンク
９０ａ  振動器
９１  ケース
９３  重り部材
９３ａ  マグネット
９４  ステータ
９４ａ  コイル
１００  リニア振動モータ
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，２０７  モータ駆動装置
２０８  空気調和機
２０９  冷蔵庫
２１０  極低温冷凍機
２１１  給湯器
２１２  携帯電話
α  リニア振動モータの推力定数
Ｄposi  位置検出信号
Ｄreso  共振周波数信号
Ｄdv  電圧検出信号
Ｄop  出力検出信号
Ｈｇ  高圧ガス
Ｉd  駆動電流
Ｉd(t)  駆動電流の瞬時値
Ｉfr  駆動周波数信号
Ｌ  巻線の等価インダクタンス
Ｌｇ  低圧ガス
Ｏmp  モータ出力
Ｏop  出力指令信号
Ｏdv  電圧振幅値信号
Ｐrm  可動子の位置
Ｒ  巻線の等価抵抗
Ｖd  駆動電圧
Ｖd(t)  駆動電圧の瞬時値
ｖ(t)  可動子の速度の瞬時値
【図１】
0003540314.tif 000003
【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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