(57)【要約】【課題】アクチュエータの加振力を増大できる振動低減装置を提供する。【解決手段】エンジンと車体との間を連結するロッドと、ロッドに支持された慣性マスをロッド内で所定方向に往復動させるアクチュエータと、ロッドの所定方向への変位の速度に比例した力を発生させるようアクチュエータを制御する制御手段とを備え、アクチュエータは、電源からの電流により磁界を発生させて、慣性マスを往復動させる第１コイルと、電流により磁界を発生させて、慣性マスを往復動させる第２コイルとを有し、第１コイル及び第２コイルは並列に接続されている。【選択図】  図２
2015175419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと車体との間を連結するロッドと、
前記ロッドに支持された慣性マスを前記ロッド内で所定方向に往復動させるアクチュエータと、
前記ロッドの前記所定方向への変位の速度に比例した力を発生させるよう前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、
前記アクチュエータは、
電源からの電流により磁界を発生させて、前記慣性マスを往復動させる第１コイルと、
前記電流により磁界を発生させて、前記慣性マスを往復動させる第２コイルとを有し、
前記第１コイル及び前記第２コイルは並列に接続されている
ことを特徴とする振動低減装置。
【請求項２】
請求項１記載の振動低減装置において、
前記アクチュエータは前記ロッドに固定されるシャフトを有し、
前記第１コイル及び前記第２コイルは前記シャフトの中心軸に対して対象となる位置に配置されている
ことを特徴とする振動低減装置。
【請求項３】
請求項１記載の振動低減装置において、
前記アクチュエータは前記ロッドに固定されるシャフトを有し、
前記第１コイルは第１内側コイルと第２内側コイルを有し、
前記第２コイルは第１外側コイルと第２外側コイルを有し、
前記第１コイル及び前記第２コイルは、コイルの軸心を同一とし、かつ、前記シャフトの中心軸に対して垂直方向に沿う方向を前記軸心の方向とし、
前記第１内側コイルは前記第１外側コイルの内側に配置され、
前記第２内側コイルは前記第２外側コイルの内側に配置され、
前記第１内側コイル及び前記第２内側コイルは、前記シャフトの前記中心軸に対して対象となる位置に配置され、
前記第１外側コイル及び前記第２外側コイルは、前記シャフトの前記中心軸に対して対象となる位置に配置されている
ことを特徴とする振動低減装置。
【請求項４】
請求項３記載の振動低減装置において、
前記制御手段は、
前記第２コイルに前記電流を流さず前記第１コイルに前記電流を流して前記アクチュエータを駆動させる第１駆動モードと、前記第１コイル及び前記第２コイルに前記電流を流して前記アクチュエータを駆動させる第２駆動モードとを切り替える
ことを特徴とする振動低減装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動低減装置において、
前記第１コイルの巻数と前記第２コイルの巻数は同じである
ことを特徴とする振動低減装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動低減装置において、
前記第２コイルは、前記電源から前記第２コイルに前記電流を流さない状態で、前記第１コイルで発生した前記磁界を受けて逆起電力を発生し、
前記制御手段は、
前記逆起電力を測定し、測定結果に基づき前記電流を制御する
ことを特徴とする振動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに取り付けられる第１ブッシュと、車体側に取り付けられる第２ブッシュと、これら一対のインシュレータを連結するトルクロッドと、このロッドに支持された慣性マスと、この慣性マスをロッドの軸方向に往復動させるアクチュエータと、このアクチュエータをロッドの軸方向変位の速度に比例した力を発生させるように制御する制御手段とを備えた振動低減装置において、アクチュエータは、コアと、コアに巻装されるコイルとを含み、電圧増幅回路により当該コイルに電圧を印加して電圧制御を行う振動低減装置が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の振動低減装置において、コイルが電圧増幅回路に対して直列に接続されており、アクチュエータに入力される電流が分岐することなくコイルに流れるような構成をとる場合には、コイルのインピーダンスが大きく、当該コイルに対して大きな電流を流すことができないため、アクチュエータの加振力を増大できないという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、アクチュエータの加振力を増大できる振動低減装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電源からの電流により磁界を発生させて慣性マスを往復動させる第１コイルと、当該電流により磁界を発生させて慣性マスを往復動させる第２コイルとをアクチュエータに設けて、第１コイル及び第２コイルを並列に接続することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、複数のコイルが並列に接続されているため、複数のコイルの合成インピーダンスが小さくなり、それぞれのコイルに対して大きな電流を流すことができ、アクチュエータの加振力を増大できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るアクチュエータ及びトルクロッドの断面図である。
【図２】図１のアクチュエータ、駆動回路及びバッテリのブロック図である。
【図３】図３（ａ）は電源部分とコイルの接続形態を説明するための回路図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の等価回路を示す回路図である。
【図４】図４（ａ）は、比較例における電源部分とアクチュエータ内のコイルの接続形態を説明するための回路図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の等価回路を示す回路図である。
【図５】図５（ａ）は電源部の出力電圧の終発特性を示すグラフであり、図５（ｂ）は電源部の出力電流の周波数特性を示すグラフであり、図５（ｃ）はアクチュエータの加振力の周波数特性を示すグラフである。
【図６】図１のコイルのトータルインピーダンスマップを示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る振動低減装置における、電源部分とコイルの等価回路を示す回路図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る振動低減装置における、アクチュエータ、駆動回路及びバッテリのブロック図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る振動低減装置における、アクチュエータ、駆動回路及びバッテリのブロック図である。
【図１０】図１のアクチュエータの電気等価回路である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
本発明の実施形態に係る振動低減装置は、ロッドの振動を抑制するための装置である。振動低減装置は、図１に示すように、トルクロッド２００、アクチュエータ１０、加速度センサ２１、及びコントローラ２２を備えている。アクチュエータ１０は、後述する慣性マスをトルクロッド２００に対して相対的に移動させることで、トルクロッド２００の振動を抑制する。
【００１１】
トルクロッド２００は、車体とエンジンとの間に連結されるロッドであって、エンジンから車体への伝達する振動を低減する構造を有している。トルクロッド２００は、ロッド軸部２０１と、ロッド端部２０２、２０３とを備えている。ロッド軸部２０１は、筒状に形成され、円筒状のロッド端部２０２の中心点から、円筒状のロッド端部２０３の中心点に向く方向を軸心とする。ロッド軸部２０１には、アクチュエータ１０を取り付けるための空洞が形成されている。
【００１２】
ロッド端部２０２は、ロッド軸部２０１の一端に設けられている。ロッド端部２０２は筒状に形成されており、外筒２０２ａ、内筒２０２ｂ、及び弾性体２０２ｃを備えている。外筒２０２ａ及び内筒２０２ｂは円筒状に形成されている。弾性体２０２ｃは、外筒２０２ａと内筒２０２ｂの間に介在されている。弾性体２０２ｃは、例えば弾性ゴムで形成され、減衰性をもっている。内筒２０２ｂの筒状の孔が、ボルトの挿入孔となる。そして、ロッド端部２０２は、ボルトによりエンジンに取り付けられている。
【００１３】
ロッド端部２０３は、ロッド軸部２０１の他端に設けられている。ロッド端部２０３の基本構造は、ロッド端部２０２と同様の構成であり、外筒２０３ａ、内筒２０３ｂ、及び弾性体２０３ｃを備えている。ロッド端部２０３は、ボルトにより車体に取り付けられている。
【００１４】
アクチュエータ１０がトルクロッド２００に取り付けられた状態で、トルクロッド２００は、エンジンと車体との間に取り付けられる。エンジンの振動は、主にロッド軸部２０１の軸心に沿って伝わる。このとき、アクチュエータ１０は、後述する慣性マス１１をトルクロッド２００に対して相対的に移動させる。相対的な移動方向は、ロッド軸部２０１の軸心に沿う方向である。これにより、トルクロッド２００の振動が抑制される。
【００１５】
また、エンジンの曲げ、捩れの共振振動（以下、エンジン弾性共振振動と称す）を効率よく抑制するために、トルクロッド２００は、ロッド軸部２０１の軸心に沿う方向の共振周波数（以下、ロッド共振周波数と称す）が設定されている。
【００１６】
エンジン弾性共振周波数は、エンジン弾性共振振動の共振周波数であり、一般的な車両用エンジンの場合には、２８０〜３５０Ｈｚ程度である。一方、ロッド共振周波数は、トルクロッド２００の特性により決まる剛性共振周波数であり、ロッド軸部２０１及びロッド端部２０２、２０３の質量により決まる。また、ロッド共振周波数は弾性体２０２ｃ、２０３ｃの特性にも依存する。
【００１７】
そのため、本例では、ロッド共振周波数がエンジン弾性共振周波数より低くなるように、弾性体２０２ｃ、２０３ｃの特性と、ロッド軸部２０１及びロッド端部２０２、２０３の質量、剛性等を規定している。これにより、本例は、エンジントルクを支持するトルクロッド２００において、ロッド軸部２０１の軸方向への振動を抑制でき、車両の加速時における車室内の騒音を低減できる。
【００１８】
次に、アクチュエータ１０の構成を説明する。アクチュエータ１０は、慣性マス１１と、板バネ１２と、コア１３と、コイル１４、１５と、磁石１６と、シャフト１７とを備えている。なお、アクチュエータ１０の構成は、図１に示す構成に限らず、例えばボビンなどの他の構成も備えている。
【００１９】
慣性マス１１は、アクチュエータ１０のアウタ部材（可動子）に相当し、インナ部材に対して前後方向（スラスト方向：図１のｙ方向）に相対的に往復動するように、板バネ１２を介してインナ部材に支持されている。慣性マスの移動方向は、シャフト１７の軸方向（図１のｙ方向）と同一である。慣性マス１１は、積層鋼板等を有している。
【００２０】
板バネ１２は、磁石１６と慣性マス１１との間に、慣性マス１１の移動軸方向と垂直方向（図１のｘ方向）に所定間隔をもち、それぞれ同一の軸心となるように配置され、インナ部材と慣性マス１１とを連結している。
【００２１】
コア１３、コイル１４、１５及び磁石１６が、インナ部材に相当する。コア１３は、インナコアとなる複数の板状の積層鋼板により構成されている。複数の積層鋼板の中心部には、シャフト１７を挿入するための挿入孔が設けられている。コア１３は図示しないボビンで覆われている。
【００２２】
コイル１４、１５は、ボビンを介してコア１３に巻き付けられている。コイル１４、１５は、通電により磁界を発生させて、慣性マス１１を往復動させるためのコイルであって、それぞれ独立コイルで形成されている。コイル１４及びコイル１５は、シャフト１７の中心軸（図ｙ方向に沿う軸心）に対して対象となる位置に配置されている。また、コイル１４のコイル面（図１のｙｚ面）の中心線（ｘ方向に沿う線）と、コイル１４のコイル面（図１のｙｚ面）の中心線（ｘ方向に沿う線）は同一である。また、コイル１４、１５の中心軸に沿う方向は、シャフト１７の軸心に対して垂直な方向である。
【００２３】
磁石１６は、慣性マス１１に対して所定の間隔を空けつつ、ボビンに支持されている。シャフト１７は、ロッド軸部１１の筐体内に収容されたアクチュエータ１０を、ロッド軸部１１の筐体内で支持するための部材であって、筒状に形成されている。シャフト１７は、コア１３の挿入孔に挿入されつつ、接着剤等でコア１１を固定している。またシャフト１７の端部は、例えばボルト等でトルクロッド２００に固定されている。
【００２４】
加速度センサ２１は、ロッド軸部２０１の側面に取り付けられており、トルクロッド２００の軸方向（ロッド軸部２０１の中心軸）の振動の加速度を検出する。コントローラ２２は、加速度センサ２１で検出された加速度を用いて、所定の演算式により、トルクロッド２００の軸方向への変位の速度を演算する。そして、コントローラ２２は後述する駆動回路２３を制御して、演算したトルクロッド２００の変位の速度に比例した力（加振力）を発生させる。
【００２５】
次に、図２及び図３を用いて、アクチュエータ１０のコイル１４、１５と駆動回路２３との接続形態について説明する。図２は、アクチュエータ１０、駆動回路２３及びバッテリ３１のブロック図である。図３（ａ）は、電源部分とコイル１４、１５の接続形態を説明するための回路図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の等価回路を示す回路図である。
【００２６】
駆動回路２３は、バッテリ３１から出力される電圧を交流電圧に変換しつつ、コイル１４及びコイル１５にそれぞれ変換した電圧を印加するインバータ回路である。駆動回路２３は、複数のスイッチング素子を有している。そして、コントローラ２２の制御信号に基づき、当該複数のスイッチング素子のオン、オフが切り替わることで、駆動回路２３は駆動する。駆動回路２３の出力は、複数あり、一方の出力はコイル１４に接続され、他方の出力はコイル１５に接続されている。すなわち、駆動回路２３から出力される電流は、駆動回路内で分岐され、分岐された電流のうち、一方の電流がコイル１４に流れ、他方の電流がコイル１５に流れる。
【００２７】
バッテリ３１及び駆動回路２３で構成される電源部３０と、各コイル１４、１５との接続形態は、図３（ａ）で示す回路で表される。すなわち、コイル１４とコイル１５は、電源部３０に対して、並列に接続されている。言い換えると、コイル１４の両端及びコイル１５の両端のそれぞれの一端は、配線２４を介して、電源部３０の一方の端子に接続されており、また、コイル１４の両端及びコイル１５の両端のそれぞれの他端は、配線２５を介して、電源部３０の他方の端子に接続されている。なお、図２では、配線２４、２５をそれぞれ一対の配線としているが、駆動回路２３とアクチュエータ１０との間の配線を一本の配線としつつ、アクチュエータ１０内でコイル用の接続配線を分岐させることで、電源からの入力電流が分岐してコイル１４及びコイル１５に流れるように、構成されてもよい。
【００２８】
電源部３０の出力電圧をＶｓとし、電源部３０の出力電流をＩｏ（分岐前の出力電流）とする。コイル１４のインピーダンス（Ｚ１）は、コイル線の抵抗を示すＲｃと、インダタンス（Ｌｃ）との直列回路で表される。また、コイル１５のインピーダンス（Ｚ２）についても、同様に抵抗（Ｒｃ）とインダクタンス（Ｌｃ）との直列回路で表される。なお、コイル１４、１５で発生する逆起電力は説明を容易にするため省略している。
【００２９】
コイル１４、１５の合成抵抗（Ｚ０）は、インピーダンス（Ｚ１）及びインピーダンス（Ｚ２）の並列回路から、以下の式（１）で表される。
【数１】
2015175419.tif 000003
【００３０】
そして、コイル１４、１５の巻線数を共にＮとして、コイル１４、１５のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）がＺｃで等しいとすると、合成インピーダンス（Ｚ０）は、以下の式（２）で表される。
【数２】
2015175419.tif 000004
【００３１】
ここで、比較例の振動低減装置について説明する。比較例に係る振動低減装置において、図４（ａ）は、電源部分とアクチュエータ内のコイルの接続形態を説明するための回路図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の等価回路を示す回路図である。比較例に係るアクチュエータは、コイル１４及びコイル１５を直列に接続しつつ、コイル１４、１５の全体の巻線数をＮとしている。コイル以外の構成については、本発明と同様の構成とする。
【００３２】
電源部３０とアクチュエータ内のコイルの接続形態は図４（ａ）のように表され、図４（ｂ）に示すように、接続回路は、電源部３０に一つのインピーダンス（Ｚｃ）を接続した回路になる。
【００３３】
すなわち、比較例に係るコイルの合成インピーダンスはＺｃとなる。一方、本発明に係るコイルの合成インピーダンスはＺｃ／２となり、本発明のインピーダンスは、比較例と比べて半分の大きさになっている。
【００３４】
次に、電源部３０の出力電圧、電源部３０の出力電流、及びアクチュエータ１０の加振力の周波数特性について説明する。図５（ａ）は電源部３０の出力電圧の終発特性を示すグラフであり、図５（ｂ）は電源部３０の出力電流の周波数特性を示すグラフであり、図５（ｃ）はアクチュエータ１０の加振力の周波数特性を示すグラフである。周波数はアクチュエータ１０の駆動周波数である。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、バッテリ３１から駆動回路２３に入力される電圧が、バッテリ３１の上限電圧に達するまでは、駆動回路２３の出力電圧は、周波数に比例して高くなる。周波数がｆａになると、バッテリ３１から駆動回路２３への入力電圧が、バッテリ３１の上限電圧に達し、駆動回路２３の出力電圧はＶｓとなる。そして、周波数がｆａ以上では、電源部３０の出力電圧は一定値（Ｖｓ）で推移する。
【００３６】
アクチュエータ１０のコイル１４、１５のインピーダンスは、抵抗成分（Ｒｃ）と、インダクタンス成分（ωＬｃ、ただしωは角周波数）を含んでいる。周波数が低い場合には、コイル１４、１５のインピーダンスは、抵抗成分に支配される。一方、周波数が高くなると、コイル１４、１５のインピーダンスは、抵抗成分よりも、インダクタンス成分の方に支配され、周波数に応じて大きくなる。そのため、高周波では、コイル１４、１５のインピーダンスが高くなる。
【００３７】
周波数がｆａより低い場合には、バッテリ３１から駆動回路２３に入力される電圧は上限電圧より低いため、電源部３０の出力電圧にも余裕がある。そのため、図５（ｂ）に示すように、周波数が高くなるにつれてコイル１４、１５のインピーダンスが高くなったとしても、電源部３０の出力電圧を高めることで、電源部３０の出力電流を一定値（Ｉｃ）で保つことができる。
【００３８】
一方、周波数がｆａより高い場合には、バッテリ３１から駆動回路２３に入力される電圧は上限電圧に達するため、電源部３０の出力電圧をＶｓよりも高くすることができない。そして、周波数が高くなるにつれてコイル１４、１５のインピーダンスが高くなるため、電源部３０の出力電流は、Ｉｃよりも徐々に低下する。
【００３９】
図５（ｃ）に示すように、周波数がｆａより低い場合にはアクチュエータ１０への入力電流が一定になるため、アクチュエータ１０の加振力は一定値（Ｆｃ）となる。一方、周波数がｆａより高い場合にはアクチュエータ１０への入力電流がＩｃより低くなるため、アクチュエータ１０の加振力はＦｃより小さくなる。
【００４０】
本発明及び比較例に係る電源部の特性について、電源部３０からアクチュエータ１０への出力電圧の上限値がＶｓであって、アクチュエータ１０の駆動周波数がｆａより高い場合には、図５（ａ）に示すように、周波数が高くなっても、出力電圧は一定値（Ｖｓ）で推移するものとする。
【００４１】
比較例において、電源部３０からアクチュエータ１０への出力電圧がＶｓである場合に（図４を参照）、電源部３０からアクチュエータ１０への入力電流は、Ｖｓ／Ｚｃとなり、コイルに流れる電流（Ｉｓ）もＶｓ／Ｚｃとなる。一方、本発明において、電源部３０からアクチュエータ１０への出力電圧がＶｓである場合に（図３を参照）、電源部３０からアクチュエータ１０への入力電流（Ｉ０）はＶｓ／（Ｚｃ／２）となり、比較例の倍となる。そして、コイル１４及びコイル１５にそれぞれ比較例と同じ大きさの電流（Ｉｃ）を流すことができる。そのため、本発明において、アクチュエータ１０への入力電流が比較例より高くなるため、アクチュエータ１０の加振力も高くなる。
【００４２】
また、上記のように、高周波でアクチュエータ１０を駆動させる場合には、コイルのインダクタンス成分により、インピーダンスが高くなるため、電源部３０からアクチュエータ１０への入力電流が小さくなる。そのため、比較例にように、アクチュエータのインピーダンスが高い場合には、駆動周波数を低周波から高周波することで、電流がさらに小さくなり加振力も小さくなる。すなわち、比較例のアクチュエータは、高周波領域で十分な加振力を発生することができない。一方、本発明では、低周波から高周波することで、アクチュエータ１０への入力電流が小さくなったとしても、もともとコイル１４、１５に導通可能な電流が高いため、駆動周波数を高くして、電流の高い状態を保つことができる。その結果として、本発明は、高周波域でも十分な加振力を得ることができる。
【００４３】
また、アクチュエータの加振力を高めるには、コイルの巻数を多くすることも考えられる。しかしながら、インダクタンスは巻数の二乗に比例する。そのため、比較例において、コイルの巻数を増やした場合には、特に高周波領域で、インピーダンスが高くなるため、結局は加振力を高めることができない。またコイルの巻数を増加させることは、アクチュエータ１０が大型化するため、好ましくない。
【００４４】
一方、本発明では、比較例に係るアクチュエータのコイルと同じ巻数のコイルを、コイル１４及びコイル１５にそれぞれ用いつつ、コイル１４、１５を並列に接続している。これにより、本発明は、コイル１４、１５のインピーダンスが高くなることを抑制しつつ、加振力を高めることができる。さらに、本発明は、駆動周波数が高周波領域であっても、高い加浸力を維持できる。
【００４５】
近年、エンジンのダウンサイズに伴い、Ｖ型６気筒エンジンで発生したトルクを、４気筒エンジンで発生させて、エンジンをペンデュラムで搭載する場合がある。そして、このようなエンジンでは、１気筒当たりに要求されるトルクも大きくなるため、エンジンの振動も大きくなる。本例は、車体とエンジンとの間にトルクロッド２００を連結しつつ、上記のように、ロッド共振周波数をエンジン弾性共振周波数より低くしている。そして、ロッドの共振周波数を含む帯域の振動を抑制するためには、アクチュエータ１０を駆動させることになるが、当該帯域は高周波領域となる。
【００４６】
本発明のアクチュエータは、高周波領域でも十分な加振力を発生することができる。これにより、上記の４気筒エンジンをペンデュラムに搭載しても、本発明の振動低減装置を用いることで、軽量、低コスト、及び高い静粛性を実現できる。
【００４７】
また本発明において、アクチュエータ１０は、シャフト１７の中心軸に対して対象となる位置に、コイル１４及びコイル１５を配置している。これにより、アクチュエータ１０内の空間の利用率を高めることができる。そして、一対のコイル１４、１５を同じ巻線でシャフト１７に対して対象に配置することで、１つのコイルの占める体積を減らしつつ、加振力を高めることができる。
【００４８】
また、ボビンに対してコイル１４、１５を巻き付ける際に、コイル１４及びコイル１５を同時に巻き付けることができるため、アクチュエータ１０の組み立て工程を効率化できる。
【００４９】
また本発明において、コイル１４の巻数とコイル１５の巻数は同じである。ここで、コイル１４のインピーダンス（Ｚ１）、コイル１５のインピーダンス（Ｚ２）、及びコイル１４、１５の合成インピーダンスの関係について、図６を用いて説明する。図６は、トータルインピーダンスマップを示す図である。図６において、横軸はインピーダンス（Ｚ１）であり、縦軸はインピーダンス（Ｚ２）であり、曲線状のグラフは、コイル１４、１５の合成インピーダンスを示している。
【００５０】
ある値の合成インピーダンスに対して、インピーダンス（Ｚ１）とインピーダンス（Ｚ２）は、互いに近い値をとることも（図６の領域Ａ内に相当）、インピーダンス（Ｚ１）とインピーダンス（Ｚ２）との差が大きくなるような値をとること（図６の領域Ａ以外の領域に相当）もできる。
【００５１】
インピーダンス（Ｚ１）又はインピーダンス（Ｚ２）が、図６に示す領域Ａより外側の値をとるときには、コイル１４とコイル１５との巻数の差が大きくなり、アクチュエータ１０の重量バランスがよくない。そのため、本例では、インピーダンス（Ｚ１）とコイル１５のインピーダンス（Ｚ２）が、図６に示す領域Ａ内の値となるように、コイル１４との巻数と、コイル１５の巻数を同じにしている。なお、コイル１４の巻数とコイル１５の巻数が等しいとは、巻数を厳密に等しくする必要はなく、多少の誤差も含まれる。これにより、本発明は、合成インピーダンスをなるべく小さくすることでき、高周波領域でも十分な加振力を発揮できる。また、アクチュエータ１０がスムーズに駆動できるような、重心バランスを保つことができる。
【００５２】
上記のコントローラ２２が本発明の「制御手段」に相当し、コイル１４、１５が本発明の「第１、第２コイル」に相当する。
【００５３】
《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係る振動電源装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、コイル１４、１５の巻数を、第１実施形態に係るコイル１４、１５の巻数の半分にした点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態の記載を適宜、援用する。
【００５４】
図７は、コイル１４、１５の巻数を２分の１にした場合の、電源部分とコイル１４、１５の等価回路を示す回路図である。
【００５５】
巻数が２分の１になると、インダクタンスは４分の１になる。そのため、第１実施形態に係るコイル１４、１５のインピーダンス（Ｚｃ）に対して、本例のコイル１４、１５のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）は、以下の式（３）のように、Ｚｃ／４となる。ただし、コイル１４とコイル１５のインピーダンスは等しいとする。
【数３】
2015175419.tif 000005
【００５６】
本例のコイル１４、１５の合成インピーダンス（Ｚ０）は、以下の式（４）で表される。
【数４】
2015175419.tif 000006
【００５７】
電源部３０の出力電圧をＶｓとすると、電源部３０からアクチュエータ１０への入力電流（Ｉ０）はＶｓ／（Ｚｃ／８）となり、第１実施形態で示した比較例と比べて８倍になる。そして、図７に示すように、コイル１４及びコイル１５にそれぞれ流れる電流は、比較例のコイルに流れた電流（Ｉｃ）の４倍となる。これにより、本発明において、アクチュエータ１０への入力電流がより高くなるため、本発明はアクチュエータの加振力をさらに高めることができる。
【００５８】
《第３実施形態》
本発明の他の実施形態に係る振動低減装置について説明する。図８は、アクチュエータ１０、駆動回路２３及びバッテリ３１のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、コイル１４、１５の構成が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１、第２実施形態の記載を適宜、援用する。
【００５９】
図８に示すように、コイル１４はコイル１４ａ及びコイル１４ｂにより構成され、コイル１５はコイル１５ａ及びコイル１５ｂにより構成されている。コイル１４ａは、コイル１５ａよりもシャフト１７に近い方、言い換えると、コイル１５ａの内側に配置されている。コイル１４ｂは、コイル１５ｂよりもシャフト１７に近い方、言い換えると、コイル１５ｂの内側に配置されている。また、コイル１４ａ及びコイル１４ｂは、シャフト１７の中心軸と対象となる位置に配置されている。コイル１５ａ及びコイル１５ｂは、シャフト１７の中心軸と対象となる位置に配置されている。
【００６０】
コイル１４ａはコア１３を覆うボビンに巻き付いており、コイル１５ａは、コイル１４ａの外側の位置で、コイル１４ａに巻き付いている。コイル１４ｂはコア１３を覆うボビンに巻き付いており、コイル１５ｂは、コイル１４ｂの外側の位置で、コイル１４ｂに巻き付いている。コイル１４及びコイル１５は並列に接続されている。コイル１４ａとコイル１４ｂは直列に接続され、コイル１５ａとコイル１５ｂは直列に接続されている。
【００６１】
駆動回路２３は、第１電流経路と第２電流経路とを切り替えできるように構成されている。第１電流経路は、バッテリ３１から供給される電流をコイル１４及びコイル１５に流す経路である。第２電流経路は、バッテリ３１から供給される電流をコイル１４のみに流してコイル１５に流さない経路である。電流経路は、駆動回路２３の電力変換用のスイッチング素子のオン、オフにより切り替えられてもよい。または、電流経路を切り替えるためのスイッチが駆動回路２３に設けられ、電流経路は、このスイッチのオン、オフにより切り替えられてもよい。
【００６２】
コントローラ２２は、車両の状態に応じて第１電流経路と第２電流経路を切り替える。車両の状態として、例えばエンジンに高負荷が加わった場合には、エンジンの振動が大きくなるため、コントローラ２２は、アクチュエータ１０の加振力が大きくなる高負荷モードで、アクチュエータ１０を駆動させる。高負荷モードでは、コントローラ２２は第１電流経路に設定して、バッテリ３１から供給される電流をコイル１４及びコイル１５に流す。コイル１４、１５に電流が流れた場合には、コイル１４のみに電流が流れる場合と比較して、アクチュエータの加振力が高くなる。そのため、コントローラ２２は、高負荷モードでは、第１電流経路に切り替えて、アクチュエータ１０を駆動させる。
【００６３】
一方、車両の状態として、例えばエンジンに高負荷が加わっていない場合には、エンジンの振動も小さいため、コントローラ２２は、アクチュエータ１０の加振力を抑える低負荷モードでアクチュエータ１０を駆動させる。低負荷モードでは、コントローラ２２は第１電流経路に設定して、バッテリ３１から供給される電流を、コイル１４のみに流す。コイル１４のみに電流が流れた場合には、高負荷モードと比較して、アクチュエータ１０の加振力が小さくなるが、アクチュエータ１０を駆動させるためのバッテリ１の消費電力を抑制できる。
【００６４】
上記のように、本例において、コイル１４ａはコイル１５ａの内側に配置され、コイル１４ｂはコイル１５ｂの内側に配置され、コイル１４ａ、１４ｂはシャフト１７の中心軸に対して対象となる位置に配置され、コイル１５ａ、１５ｂはシャフト１７の中心軸に対して対象となる位置に配置されている。例えば、車両の加速時、エンジン（横置きのエンジン）にピッチングが発生した場合には、トルクロッドにも同様の振動が伝わる。
【００６５】
そして、アクチュエータ１０に設けられる複数のコイル間に製造上のバラツキがある場合には、コイルの配置によっては重心のバランスが悪く、ピッチングを抑制できない可能性もある。本例では、図８に示すように、コイル１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂが配置されるため、コイルの重心をアクチュエータの中心付近とすることができる。そのため、コイル１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ間の製造上のばらつきによる重心のずれを抑制している。その結果として、本例は、アクチュエータ１０を駆動させることで、ピッキングによる振動を抑制できる。
【００６６】
また本例では、車両の状態に応じて、アクチュエータ１０を駆動するためのモード（高負荷モード、低負荷モード）を切り替えている。これにより、車両の状態に応じて、車体へ伝わる振動を効率よく抑制しつつ、バッテリ３１の消費電力も抑制できる。
【００６７】
《第４実施形態》
本発明の他の実施形態に係る振動低減装置について説明する。図９は、アクチュエータ１０、駆動回路２３、測定回路２６及びバッテリ３１のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、測定回路２６を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。
【００６８】
測定回路２６は、コイル１５で発生する逆起電力を測定するための回路であって、電圧又は電流を測定するセンサ等を有している。測定回路２６は、配線２７、２８を介してコイル１５に接続されている。一対の配線２４のうち、駆動回路２３とコイル１５とを接続する配線に、スイッチ２４ａが接続されている。配線２７は、測定回路２６とコイル１５の一端との間を接続している。配線２８は、測定回路２６とコイル１５の他端との間を接続している。配線２７にはスイッチ２７ａが接続されている。
【００６９】
コントローラ２２は、スイッチ２４ａをオンに、スイッチ２７ａをオフにすることで、駆動回路２３及び測定回路２６とコイル１４、１５との間の電流経路を第３電流経路に設定する。第３電流経路は、駆動回路２３の出力電流がコイル１４、１５に流れて駆動回路２３に戻り、測定回路２６とコイル１５との間は導通してない電流経路である。
【００７０】
また、コントローラ２２は、スイッチ２４ａをオフに、スイッチ２７ａをオンにすることで、駆動回路２３及び測定回路２６とコイル１４、１５との間の電流経路を第４電流経路に設定する。第４電流経路は、駆動回路２３の出力電流がコイル１４のみに流れて駆動回路２３に戻り、駆動回路２３の出力電流はコイル１５に流れない経路である。加えて、第４電流経路は、コイル１５で発生した逆起電力による電流が、コイル１５から測定回路２６に流れる経路である。
【００７１】
コイル１５は、コイル１４の通電により発生する磁場の発生領域内に設けられている。そのため、駆動回路２３のスイッチにより第４電流経路が設定されている場合に、駆動回路２３からコイル１４に電流が流れると、コイル１５は、コイル１４から磁界を受けることで励磁し、逆起電力によって電流を流す。そして、コイル１５の電流が測定回路２６に流れる。
【００７２】
アクチュエータ１０の状態量を測定するには、第１実施形態のように加速度センサ２１を取り付けることが考えられる。しかしながら、センサを取り付けた場合には、コストが増大し、センサの設置空間を確保する必要があった。
【００７３】
アクチュエータ１０で発生する逆起電圧と、慣性マス１１の相対速度（トルクロッド２００に対する慣性マスの相対速度）との間には比例関係があることが知られている。そのため、本例は、逆起電圧からトルクロッド２００に対するアクチュエータ１０の相対速度を得ることによりセンサレス化を実現させている。
【００７４】
次にセンサレス化の原理について、図１０を用いて説明する。図１０はアクチュエータ１０の電気等価回路を示す。なお図１０における各記号は、コイル１４に繋げたシャント抵抗の抵抗ｒ、アクチュエータ１００で発生する逆起電圧Ｅ、アクチュエータ１０への入力電圧Ｖｓ、アクチュエータ１０に加わる電圧Ｖｃ、シャント抵抗間電圧Ｖｒ、アクチュエータ１０を流れる電流Ｉｃ、コイル１４のインピーダンスＺｃをそれぞれ表す。
【００７５】
逆起電圧Ｅ（ｔ）と、慣性マスに対するコイル１４の相対速度ｄｘｒｅｌ（ｔ）／ｄｔは、逆起電力定数Ｋｂを用いると、下記式（５）のような関係が成り立つ。なお、慣性マスに対するコイル１４の相対速度ｄｘｒｅｌ（ｔ）／ｄｔは、制振対象構造物に対するアクチュエータ１０の相対速度に対応する。またｘｒｅｌ（ｔ）は、慣性マスに対するコイル１４の変位を示す。
【数５】
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【００７６】
上記式（５）において逆起電力定数Ｋｂは既知であるから、逆起電力を計測すれば、相対速度ｄｘｒｅｌ（ｔ）／ｄｔを検出できる。そのため、本例では、コイル１５を、逆起電力を計測するための専用のコイル（サーチコイル）として機能させる。そして、本例の振動低減装置は、コイル１５を用いて測定した逆起電力に基づき、コイル１４への通電を制御している。
【００７７】
以下、コイル１５をサーチコイルとして用いる場合のコントローラ２２の制御について説明する。コントローラ２２は、所定のタイミングで、アクチュエータ１０の状態量を測定するために、スイッチ２４ａをオンからオフに切り替え、スイッチ２７ａをオフからオンに切り替え、第３電流経路から第４電流経路に切り替える。コントローラ２２は駆動回路２３を制御し、バッテリ３１からコイル１４のみに電流を流す。そして、コントローラ２２は、測定回路２６のセンサにより、コイル１５の逆起電力を測定し、上記の式（５）の演算式を用いて、アクチュエータ１０の状態量（ｄｘｒｅｌ（ｔ）／ｄｔ）を演算する。
【００７８】
次にコントローラ２０は、スイッチ２４ａをオフからオンに切り替え、スイッチ２７ａをオンからオフに切り替え、第２電流経路から第１電流経路に切り替える。そして、コントローラ２０は、アクチュエータ１０の状態量に基づき、トルクロッド２００の変位の速度に比例した力（加振力）を発生させるように、駆動回路２３を制御する。
【００７９】
上記のように、本発明は、バッテリ３１からコイル１５に電流を流さない状態で、コイル１４で発生した磁界を受けてコイル１５で逆起電力を発生させる。そして、コントローラ２２は、逆起電力を測定し、測定結果に基づき、バッテリ３１からコイル１４、１５に流れる電流を制御する。これにより、本例は、加速度センサのセンサレス化を実現できる。
【００８０】
なお、本例において、スイッチ２４ａを設けることなく、駆動回路２３の回路を切り替えることで、駆動回路２３からコイル１５への電流を遮断してもよい。また、本例は、コイル１５の代わりに、コイル１４をサーチコイルとして用いてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０…アクチュエータ
１１…慣性マス
１２…板バネ
１３…コア
１４、１５…コイル
１６…磁石
２１…加速度センサ
２２…コントローラ
２３…駆動回路
３１…バッテリ
２００…トルクロッド
２０１…ロッド軸部
２０２、２０３…ロッド端部
【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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