(57)【要約】  ステータ（９）およびリニアディスプレーサ（３）を有する共振リニアモータ（４）を備えるリニア圧縮機であり、リニアモータ（４）が、共振ばね（２）の反対側の端部を機械的作動要素（１）と協働させた共振ばね（２）の端部のうちの１つにおいてリニアディスプレーサ（３）によって駆動される共振ばね（２）と協働する、リニア圧縮機。磁束の変動センサ（５）は共振ばね（２）と協働する。固定部（７）および可動部分（６）を備える前記磁束の変動センサ（５）であり、可動部分（６）がリニアディスプレーサ（３）と協働する端部と反対側の共振ばね（２）の端部に連結される、変動センサ。磁束の変動センサ（５）は、リニアモータ（４）のディスプレーサ（３）の変位振幅および振動周波数を決定するのに要求される唯一の手段である。この種のリニア圧縮機のストロークを制御するための対応する方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振リニアモータの共振周波数におけるストロークおよび動作を制御するシステムにして、前記リニアモータ（４）が、ステータ（９）およびディスプレーサ（３）を備え、モータ（４）が、反対側の端部を機械的作動要素（１）と協働させた端部のうちの１つにおいてリニアディスプレーサ（３）によって駆動される共振ばね（２）と協働する、システムであって、
共振ばね（２）と協働する磁束の変動センサ（５）であり、前記磁束の変動センサ（５）が固定部および可動部分によって構成され、可動部分がリニアディスプレーサ（３）と協働する端部と反対側の共振ばね（２）の端部に連結される、変動センサと、
磁束の変動センサ（５）がリニアモータ（４）のディスプレーサ（３）の変位振幅および振動周波数を決定するのに要求される唯一の手段であることを可能にするための手段とを備えることを特徴とする、システム。
【請求項２】
磁束の変動センサ（５）が、支持基部（１４）によって支持されるコイル（７）およびコイル（７）と協働する磁石（６）を備え、前記磁石（６）が、コイル（７）に誘起される電圧を発生させることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
磁束の変動センサ（５）の可動部分が、ロッド（１３）の１つの端部に一体にされた磁石（６）を備え、そのロッド（１３）の反対側の端部が、共振ばね（２）を機械的作動要素（１）に連結する締結手段（１２）に固定されることを特徴とする、請求項１および２に記載のシステム。
【請求項４】
誘起された磁束の変動センサ（５）の信号を使用することによって、機械的作動要素（１）のストロークの制御を行うことによって特徴付けられる、請求項１および２に記載のシステム。
【請求項５】
機械的作動要素（１）が、ピストンを備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
共振リニアモータの共振周波数におけるストロークおよび動作を制御するための方法にして、前記リニアモータ（４）が、ステータ（９）およびリニアディスプレーサ（３）を備え、モータ（４）が、反対側の端部を機械的作動要素（１）と協働させた端部のうちの１つにおいてリニアディスプレーサ（３）によって駆動される共振ばね（２）と協働する、制御方法であって、次のステップ、すなわち、
共振ばね（２）がリニアディスプレーサ（３）と協働する端部を１つの方向に変位させる場合にその反対側の端部が反対方向に移動するように、リニアディスプレーサ（３）が協働する共振ばね（２）の端部に前記リニアディスプレーサ（３）によって力を発生させるステップと、
その可動部分をリニアディスプレーサ（３）の反対側の端部において共振ばね（２）に連結させた磁束の変動センサ（５）から信号を受信するステップと、
リニアモータ（４）の電流の読み取りを行うステップと、
磁束の変動センサ（５）によって生成された信号による、およびリニアモータ（４）の電流信号の機械的共振周波数の動作を制御するステップと、
同時に機械的共振周波数における動作を制御するように、磁束の変動センサ（５）によって生成された信号およびリニアモータ（４）の電流信号によってリニアアクチュエータのストロークを制御するステップと
を実行することを含むことによって特徴付けられる、制御方法。
【請求項７】
磁束の変動センサ（５）の信号とリニアモータ（４）の電流信号との間の遅延の評価をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
磁束の変動センサ（５）の信号およびリニアモータ（４）の電流の遅延の評価によって、磁束の変動変化（５）の信号がリニアモータ（５）の電流の信号と同位相に位置するまで、リニアモータ（５）の電流の周波数変動が含まれることを特徴とする、請求項６および７に記載の制御方法。
【請求項９】
信号が０°または１８０°だけ遅延されるか、またはこれらの値に接近するまで、リニアモータ（５）の電流の駆動周波数の変動を含むことによって特徴付けられる、請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
調整の法則に従って、さまざまな動作周波数についてストローク情報を調整するように動作周波数の情報をフィードバックすることを特徴とする、請求項６、７、および８に記載の制御方法。
【請求項１１】
磁束の変動センサ（５）の信号とリニアモータ（４）の電流信号との間の電気位相の位相変位と関係があるデジタル信号の生成を含むことによって特徴付けられる、請求項６に記載の制御方法。
【請求項１２】
磁束の変動センサ（５）による信号とリニアモータ（４）の電流信号との間の電気位相の変位を評価するための手段を含むことを特徴とする、請求項６に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の種類の共振リニアモータの、および特に冷凍装置またはヒートポンプに使用される蒸気圧縮システムに使用されるもののストロークを制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業界で知られているように、かつ同封された図９を参照して、現時点での技術水準に属する圧縮機は、往復ピストン圧縮機が、ピストン２９の軸方向移動を通してシリンダ３０内でガスを圧縮することによって圧力を発生させ、低圧側（吸入または蒸発圧力）のガスが、吸入弁３２を通してシリンダの内部に入り、ピストン２９の移動によってシリンダ３０内で圧縮され、次いで吐出弁３３によってシリンダを離れ、高圧側（吐出または凝縮圧力）に移動することを示している。
【０００３】
共振リニア圧縮機の場合は、ピストンは、支持体３４および磁石３５（これは１つまたは複数のコイル３６によって作動され得る）により形成されるリニアアクチュエータによって駆動され、１つまたは複数のばね３８、３９が、可動部分（ピストン、支持体、および磁石）を固定部（シリンダ、ステータ４４、コイル、ヘッド３１、および構造体４５）に接続する。可動部分およびばねは、圧縮機の共振アセンブリを形成する。
【０００４】
次いで、リニアモータによって駆動される共振アセンブリは、直線往復運動を発生させる機能を有し、それにより、ガスが吐出弁を通して高圧側に吐出され得るところまで、シリンダの内側のピストンの移動が吸入弁によって導入されるガスの圧縮作用を及ぼすことになる。
【０００５】
リニア圧縮機の動作の振幅は、この工程で生じた損失を加えて、モータによって生成されたパワーと圧縮機構によって消費されたパワーとのバランスによって調整される。最大熱力学的効率および最大冷却能力を達成するために、ピストンの最大変位はストロークの端部（ヘッド）の方へ可能な最高点に近づき、それにより、圧縮行程でのガスのデッドボリュームを減少させることが必要である。
【０００６】
この工程を可能にするために、ピストンのストロークは、ストロークの端部（ヘッド３１）に関してピストンの衝撃の危険を回避するように高精度で知られていることが必要である。なぜなら、この衝撃は、音響ノイズおよび効率の低下から発生し、圧縮機の故障になり得るからである。したがって、ピストンの位置の評価／測定の誤差が高ければ高いほど、圧縮機を安全に運転させることができるように最大変位とストロークの端部との間に必要な安全係数は大きくなり、−それにより、製品の性能の低下がもたらされる。
【０００７】
しかしながら、冷凍システムの必要性がより少ないために圧縮機の冷却能力を低減することが必要である場合には、ピストン動作の最大ストロークを減少させることができ、それにより結果として圧縮機に供給されるパワーが低減され、−したがって、冷凍圧縮機の能力を制御し、可変容量を得ることができる。
【０００８】
共振リニア圧縮機のもう１つの重要な特徴は、駆動周波数である。これらのシステムは、システム質量／ばねの共振周波数において、効率が最高である条件において動作するように設計され、ここに、質量（ｍ）は、可動部分（ピストン、支持体、および磁石）の構成要素の質量の合計であり、等価ばね（ＫＴ）は、可変非線形ばねに類似した性質を有するガスの圧縮力により生成されたガススプリング（ＫＧ）を有する、システムの共振ばね（ＫＭＬ）の合計であり、これは、冷却システムの蒸発および凝縮圧力、およびまたシステムで使用されるガスに依存する。共振周波数（ｆＲ）は、下記に与えられる等式（１）および（２）から計算され得る。
【０００９】
（１）
（２）
【００１０】
運転を通して知られておらず、非線形かつ可変である−ガススプリング（ＫＧ）の部分のため、圧縮機の効率を最適化するのに必要な精度で共振周波数を計算することはできない。共振周波数を調整するもう１つの別法においては、定電流の場合に最大パワーの点になるまで、駆動周波数の変動が加えられる。この方法は、実行するのに簡単かつ容易であるが、その欠点は、共振周波数を検出するのにシステムを周期的に中断させることが必要であるということである。
【００１１】
ＦＣＥＭは変位の微分値に比例するので、システムが共振周波数で動作する場合には、モータ電流は変位と９０°位相差があり、またはモータ電流はモータの逆起電力（ＦＣＥＭ）と同位相である。この方法は、より正確であるが、電流位相および変位位相の測定またはＦＣＥＭの測定を必要とし、位置または速度のセンサの設置を必要とするという欠点がある。
【００１２】
共振リニア圧縮機の代替構造が、ブラジル特許出願第ＰＩ０６０１６４５−６号明細書に提案されており、これは、圧縮機の振動、およびまたサイズおよび重量を低減することを目的とし、この構造においては、ピストンは、圧縮機の構造に関して２つの可動部分を作り出す共振ばねによってアクチュエータに連結され、それにより、２つの可動部分を監視し制御する必要性のため機械エンジンを制御する困難性が増大する。しかしながら、また、２つの可動部分を有するこの圧縮機の場合、電流位相に対するアクチュエータ速度の位相、およびピストンの最大ストロークを監視することが必要である。
【００１３】
圧縮機のストロークを得る他の提案された解決策は、次の文献に説明されているもののような、位置センサを使用することが必要である。すなわち、
−ブラジル特許出願第ＰＩ０００１４０４−４号明細書（ＥＭＢＲＡＣＯ）−は、センサ羽根を説明しており、これは、電気接点の絶縁およびノイズの困難さという欠点を有する。
−ブラジル特許出願第ＰＩ０２０３７２４−６号明細書（ＥＭＢＲＡＣＯ）−は、バルブ台に取り付けられた誘導センサを説明しており、これは、ピストンの頂部で直接にピストン／プレート距離を測定するようにしておくものである。これは、高精度の解決策であるが、バルブ台にセンサを取り付けるためのスペースを必要とし、さらに、より高いコストおよび正確な較正を伴う。
−ブラジル特許出願第ＰＩ０３０１９６９−１号明細書（ＥＭＢＲＡＣＯ）−は、加速度計と同じように作動するＰＺＴセンサの使用を提供しており、これは、衝撃の検出に良好な感度を有するが、位置の測定にはより大きな誤差がある。
−ブラジル特許出願第ＰＩ０７０４９４７−１号明細書およびブラジル特許出願第ＰＩ０７０５０４９−６号明細書（両方ともＥＭＢＲＡＣＯ）−は、リニアアクチュエータの磁石の移動を監視するようにエンジン内部に取り付けられているコイルを提供している。これは、最大ストロークの測定の領域においてエンジンに電流の無い時間を必要とし、それによって、装置の制御の最大パワーおよび柔軟性が制限される。
−米国特許第５，８９７，２９６号明細書および日本特許第１，３３６，６６１号公報（Ｓａｎｙｏ）−は、センサ、Ａ／Ｄコンバータ、および離散／デジタル信号を用いており、その後、ピストンの最大前進位置を決定するように補間される。この解決策の場合、高度な精度を実現することができるが、測定は、対象の場所（ピストン／プレート距離）で行われず、それによって変換器の取り付け位置の許容差を考慮する必要があり、場合により較正の必要性がある。また、これは、高コストを提示するという欠点がある。
−米国特許第５，８９７，２６９号明細書（Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ）−は、位置センサによる制御を行っており、これは、場合により較正の必要性があり高コストとなることを提示している。
【００１４】
上記の解決策はすべて、１つの可動部分を備え、位置センサを使用するシステムについて開発されており、したがって、２つの可動部分を備える圧縮機には適していない。
【００１５】
位置センサを使用しない他の解決策が、文献に説明されている。すなわち、
−米国特許第５，３４２，１７６号明細書、米国特許第５，４９６，１５３号明細書、米国特許第４，６４２，５４７号明細書（Ｓｕｎｐｏｗｅｒ）、および米国特許第６，１７６，６８３号明細書、韓国登録特許第９６−７９１２５号公報、および韓国登録特許第９６−１５０６２号公報（ＬＧ）−これらは、電気方程式から速度の計算を行い、速度によって、ストロークが計算される。この方法は、圧縮機の動力学を考慮するものであり、ストロークのずれを評価しないので、正確でない。
−国際公開第０００７９６７１号（Ｆ＆Ｐ）−運転の限界が、共振周波数と蒸発温度との間の表から計算され、欠点として、この方法は、良好な精度を有さず、温度センサまたは圧力センサを必要とする。
−国際公開第０３０４４３６５号（Ｆ＆Ｐ）−運転の限界は、圧縮機の共振周波数を変えることによって、衝撃を検出することによって得られ、この方法は、最大容量において音響ノイズおよびストロークの振動を発生させるという欠点がある。
【００１６】
また、位置センサの無い上記の解決策は、１つの可動部分を備えるシステムのために設計されたもので、したがって、２つの可動部分を備える圧縮機には適していない。
【００１７】
駆動周波数の問題の解決策が、下記に示された文献に提案されている。すなわち、
−国際公開第０００７９６７１Ａ１号（Ｆ＆Ｐ）−は、共振周波数を調整するのにモータの逆起電力を検出することを用いている。この技術は、ＦＣＥＭのゼロクロスを検出するために、電流の無い最小時間を必要とするという欠点があり、したがって、電流の波形の歪みにより最大パワーおよび効率に影響を及ぼす。
−米国特許第５，８９７，２９６号明細書（Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ）−位置センサを備える制御、および電流を最小限度にする周波数の制御。この技術は、駆動周波数を調整するのに周期的にシステムを妨げることが求められるという欠点があり、−それにより、製品の性能が損なわれる場合がある。
−米国特許第６８３２８９８号明細書（Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ）−定電流の場合に最大パワーによる動作周波数の制御。この技術は、先の引用の同じ原理を用い、したがって、周期的にシステムを妨げることが求められるという同じ欠点がある。
−米国特許第５，９８０，２１１号明細書（Ｓａｎｙｏ）−センサを用いる制御、および位置についての位相による周波数の制御。この方法は、位置センサを必要とするという欠点がある。
【００１８】
要するに、現時点での技術水準においては、２つの可動部分を備える圧縮機を制御するのに２つの位置センサを使用することが必要であり、このタイプの圧縮機についてセンサの無い制御技術は開発されなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】ブラジル特許出願第ＰＩ０６０１６４５−６号明細書
【特許文献２】ブラジル特許出願第ＰＩ０００１４０４−４号明細書
【特許文献３】ブラジル特許出願第ＰＩ０２０３７２４−６号明細書
【特許文献４】ブラジル特許出願第ＰＩ０３０１９６９−１号明細書
【特許文献５】ブラジル特許出願第ＰＩ０７０４９４７−１号明細書
【特許文献６】ブラジル特許出願第ＰＩ０７０５０４９−６号明細書
【特許文献７】米国特許第５８９７２９６号明細書
【特許文献８】特許第１３３６６６１号公報
【特許文献９】米国特許第５８９７２６９号明細書
【特許文献１０】米国特許第５３４２１７６号明細書
【特許文献１１】米国特許第５４９６１５３号明細書
【特許文献１２】米国特許第４６４２５４７号明細書
【特許文献１３】米国特許第６１７６６８３号明細書
【特許文献１４】韓国登録特許第９６−７９１２５号公報
【特許文献１５】韓国登録特許第９６−１５０６２号公報
【特許文献１６】国際公開第２０００／０７９６７１号
【特許文献１７】国際公開第２００３／０４４３６５号
【特許文献１８】米国特許第６８３２８９８号明細書
【特許文献１９】米国特許第５９８０２１１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、可動部分（これは共振ばねを介してリニアディスプレーサに結合される）の動作のストロークの振幅、およびディスプレーサ（これは他の可動部分である）の動作周波数をリニアアクチュエータのモータに加えられる電流と同位相に同時に制御し、それにより機械的共振周波数でこのシステムの動作を可能にする駆動装置となるように、単一のセンサのみを使用することができる２つの可動部分を備える共振リニアアクチュエータを制御するための方法および装置を提供することである。
【００２１】
さらに、本発明の目的の１つは、−現時点での技術水準で知られている同様の技術に見い出されるように−、そのセンサがそのリニアディスプレーサの検出ではなく装置のピストンの移動の検出を行う、共振リニアアクチュエータを制御するための方法および装置を提供することであることが明らかにされるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的は、共振リニアモータの共振周波数におけるストロークおよび動作を制御するシステムであり、前記リニアモータが、ステータおよびリニアディスプレーサを備え、モータが、反対側の端部を機械的作動要素と協働させた端部のうちの１つにおいてリニアディスプレーサによって駆動される共振ばねと協働する、システムであって、共振ばねと協働する磁束の変動センサであり、磁束の変動センサが固定部および可動部分によって構成され、可動部分がリニアディスプレーサと協働する端部と反対側の共振ばねの端部に結合される、変動センサと、磁束の変動センサがリニアモータのディスプレーサの変位振幅および振動周波数を決定するのに要求される唯一の手段であることを可能にする手段と、を備えるシステムによって達成される。
【００２３】
磁束の変動センサは、支持基部によって支持されるコイルおよびコイルと協働する磁石を備え、前記磁石は、コイルに誘起電圧を発生させることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、磁束の変動センサの可動部分は、ロッドの端部のうちの１つの端部に一体にされた磁石を備え、このロッドの反対側の端部が、共振ばねを機械的作動の要素に相互接続させる締結手段に固定される。
【００２５】
また、本発明のシステムは、誘起された磁束の変動センサの信号を使用することによって、機械的作動要素のストロークの制御を行うことができ、作動要素はピストンであってもよい。
【００２６】
また、本発明は、共振リニアモータの共振周波数におけるストロークおよび動作を制御する方法を考えており、この方法は、次のステップ、すなわち、
共振ばねがリニアディスプレーサと協働する端部を１つの方向に変位させる場合にその反対側の端部が反対方向に向かって移動するように、リニアディスプレーサが協働する共振ばねの端部に前記リニアディスプレーサによって力を発生させるステップと、
その可動部分をリニアディスプレーサの反対側の端部において共振ばねに連結させた磁束の変動センサから信号を受信するステップと、
リニアモータの電流を読み取ることを行うステップと、
磁束の変動センサによって生成された信号およびリニアモータの電流の信号による機械的共振の周波数において動作を制御するステップと、
磁束の変動センサによって生成された信号およびリニアモータの電流信号によってリニアアクチュエータのストロークを制御するステップであり、同時に機械的共振周波数における動作を制御するステップと
を実行することを含んでいる。
【００２７】
この制御方法は、磁束の変動センサの信号とリニアモータの電流の信号との間の遅延の評価を含んでいる。
【００２８】
また、前記制御方法は、磁束の変動センサの信号およびリニアモータの電流の信号の遅延の評価に基づいて、磁束の変動センサの信号がリニアモータの電流の信号と同位相になるまで、−好ましくは、信号が理想的には０°または１８０°を遅延されるか、またはこれらの値に近づくまで、リニアモータの電流の駆動周波数の変動を含むことができる。
【００２９】
制御手段によって動作の周波数を変更すると、人はシステムにフィードバックし、以前のものについて新しいストローク情報に到達し、それにより振動の時間を補正することができるので、本方法はまた、調整の法則に従って、さまざまな動作周波数についてストローク情報を調整するように動作周波数の情報をフィードバックするということによって特徴付けられる。
【００３０】
また、本制御方法は、磁束の変動センサの信号とリニアモータの電流信号との間の電気位相の変位と関係があるデジタル信号の生成、または、位相の比較基準を確立するために高レートの取得およびアナログ−デジタル変換を備えるプロセッサの使用、または、磁束の変動センサからの信号とリニアモータの電流信号との間の電気位相の変位を評価するための任意の他の手段を含むことができる。
【００３１】
本発明は、図面に基づいて後でより完全に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ブラジル特許出願第ＰＩ０６０１６４５−６号明細書によるリニアアクチュエータの機械構造の例であり、対象の機械的作動の要素が、共振ばねを通してリニアディスプレーサに連結される可動部分であり、このリニアディスプレーサが、アセンブリのもう１つの可動部分である図である。
【図２】プロトコル番号ｎ°０１８１１００２１３１０によって２０１１年６月６日に出願された特許出願に提案されている磁束の変動センサの例の断面画像であり、それによって、人が図１によるリニアアクチュエータの構造の共振およびストロークの制御を行うことができる図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態により構成されたストロークおよび共振の制御システムのブロック図である。
【図４】図１に示されたリニアアクチュエータのストロークおよび共振を制御するアルゴリズムの例の図である。
【図５】磁束の変動センサの電流の信号の間の遅延を解析するための回路の実施形態の例の図である。
【図６】リニアアクチュエータのモータの電流、および同じ時間ベースにおいて共振周波数の外側で作動する磁束の変動センサの典型的な波形を示すグラフである。
【図７】リニアアクチュエータのモータの電流、および同じ時間ベースにおいて共振周波数で作動する磁束の変動センサの典型的な波形を示すグラフである。
【図８】図５に示された信号の遅延を解析するための回路の実施形態の例の性能のグラフィック例、ならびに図７に示された波形の図である。
【図９】現時点での技術水準のリニア圧縮機の断面図であり、その内部構成要素のすべてについて詳細な視覚化を可能にした図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（添付された図１に示される）このタイプの構造においては、ピストンまたは対象の機械的作動の要素１は、リニアモータ４のディスプレーサ３に連結される共振ばね２に連結され、同じ周波数で振動する２つの可動部分を形成し、移動の間に１８０°の正確な遅延またはほぼ正確な遅延を示すので−、本明細書において提案されるシステムおよび方法は、非常に有利であると分かっているブラジル特許出願第ＰＩ０６０１６４５−６号明細書で説明されるように共振リニアモータ構造に適用される場合に、新規なかつ発明の特性を有する。
【００３４】
本発明は、これが適用される構造のタイプの特性を用いて、ディスプレーサの変位の振幅および振動周波数を同時に決定する唯一の手段として（プロトコル番号０１８１１００２１３１０によって２０１１年６月６日に出願された）もう１つの特許出願に提案されているように、磁束の変動センサ５を使用し、これは有効な制御要素と解釈される。なぜなら、同時に、これはモータの可動部分にいかなる直接連結も有さない可動部分の振動の正確なストロークの制御を可能とし、したがってモータの可動部分が機械的共振の点で作動できるようになっているからである。
【００３５】
また、作動要素１に連結される磁束の変動センサ５を使用することによって解釈される本明細書において提案されている本発明の利点の１つとして、それは、同じセンサが衝撃を検出するのに使用され得るということである。なぜなら、これは衝撃が与えられる可動部分に堅固に連結されるからである。この技術は、本明細書において上記に引用された前記特許出願０１８１１００２１３１０に見られ得る。
【００３６】
磁束の変動センサ５は、実際には、直接出力として、アクチュエータシャフトの速度に比例する信号を有する。出願０１８１１００２１３１０において言及されている対象の構造は、対象の最終要素１に連結される小さな磁石６を有し、Ｆａｒａｄａｙ−Ｌｅｎｚの磁気誘導の法則によって、励磁される固定コイル７は電気信号を生成する。その振幅は３つのパラメータ、すなわち振動の持続時間、および磁石の誘導（これは固定される）、および振動振幅（これは可変である）に依存するので、知られている固定周波数で作動すると、人は、速度信号がストロークに直接比例することを理解する。
【００３７】
制御手段によって動作の周波数を変更することによって、人はシステムにフィードバックし、上記のものについて新しいストローク情報に到達し、それにより振動の時間を補正することができる。
【００３８】
また、本発明に先行する教示から、このタイプのモータの最適動作は機械的共振の点で生じることが知られており、モータ４に生成された逆起電力と同位相で循環するモータの電流がある場合には、−これは、ディスプレーサ３の位置と９０°位相差があるか、またはそれの速度と同位相であることがチェックされ得ることが知られている。
【００３９】
制御動作は、制御システム８によって行われ、したがって、形式は、この信号の振幅の測定時に、かつモータの電流の信号に合わせて同じ信号を比較すると、誘導されたものの出力信号を読み取ることである。これらの信号を読み取り、解釈することによって、制御システム８の結果は、制御システムによる駆動電流の周波数変動が、両方の信号が同位相である動作点に達する。
【００４０】
したがって、本発明によるシステムおよび制御方法は、ステータ９およびリニアディスプレーサ３から成るリニアモータ４を備える、図１によるリニアアクチュエータに適用されることが有利である。このリニアディスプレーサ３は、締結手段１０によって共振ばね２に連結される。ブラジル特許出願第ＰＩ０６０１６４５−６号明細書で開示されたように、この共振ばね２は、中央締結点２９を有し、別のタイプのばねまたは任意の他の同様な要素によって締結され得る。
【００４１】
この共振ばね２は、上記で言及した連結を通してリニアモータ４により生成された力によって移動し、その構造から、この共振ばね２の端部は、反対位相で移動する。すなわち、示された図１の方向を考慮して、モータ４がばね２を右側に押すと、反対側の端部は、左側に移動し、それと同時に図１の場合は対象の作動要素を担持し、これは、締結手段１２によって共振ばね２に取り付けられるピストン１から成る。
【００４２】
その端部に配置される磁石６の土台として役立つシャフト１３は、ピストン１に、または極度に簡単化して図１に示されているその締結要素１２に連結されるが、−これはより複雑になり得る。磁石６は、ピストン１の同じ位相で、かつベースまたは支持体１４によって支持されるコイル７に対して近位に移動し、Ｆａｒａｄａｙ−Ｌｅｎｚの磁気誘導の法則によって電圧を誘導する。
【００４３】
言及したロッド１３、磁石６、コイル７、および支持体１４を必要とするこのアセンブリはすべて、構成可能に表されており、−プロトコル番号０１８１１００２１３１０によって２０１１年６月６日に出願された特許出願の対象−を表され、図２では磁束の変動センサ５として識別され、およびこのセンサの要素は、その構成要素の理解を容易にするために既に言及した同じ符号によって識別される。
【００４４】
したがって、磁束の変動センサ５のコイル７で生成された信号は、それを結びつける磁束の変動に比例する。図６および図７においては、信号の波形が示され、それぞれ１９および２１によって示されている。信号の最大の点は、センサ５の磁石６がより高い速度を有する−結果として、ピストン１がより高い速度を有する−点であり、ゼロクロスは、上死点および下死点、すなわち共振ばね２のストロークの端部を表す。
【００４５】
図３に示された制御システム８は、同じ図に示された磁束の変動センサ５からこの信号を受信する。同じ制御システム８は、やはり図３に示された電流リニアモータ４を読み取る。また、制御システム８によって読み取られた電流信号は、図６および図７に示されている。
【００４６】
制御システム８によって受信されたこれらの２つの信号から、かつ図４に示された回路の可能な実施形態（単一ではないが）から、誘導されたセンサ信号とモータ電流の信号との間の電気位相の変位と関係があるデジタル信号を生成することができる。
【００４７】
図５を参照して、この実施形態は、たとえば、アナログレベルの変位および論理によって一義的にデジタル信号を提供するいくつかの利点がある。比較基準の間の僅かな変動により、比較信号の生成をさらに容易にするように非対称信号を生成することができる。
【００４８】
この技術と平行して、かつ位相を比較するための基準を確立する信号を直接読み取ることによって、これ以外のもの、たとえば、高レートの取得およびアナログ−デジタル変換、または専用のコンバータを備えるプロセッサの利用が用いられ得る。可能な技術は、ここで限定されず、これらはすべて同じ目的を有し、−それは２つの信号間の電気位相の変位を評価することである。
【００４９】
共振制御の方法をさらに例示すると、図６および図７は、本特許出願を正当化する特徴を有するリニアアクチュエータの動作の２つの状況を示している。図６においては、電流信号２０および流れの変動センサ１９の信号が、電気的に遅延されており、それにより同じ時間ベースにある両方の周期信号のゼロクロスが異なる時間に生じているということを識別することが容易に観察される。これは、この点において、リニアアクチュエータは、共振周波数と異なる周波数で動作しており、したがって最大効率の領域で動作していないということを意味する。
【００５０】
図７においては、同じ電流信号２０および磁束の変動センサ１９は、制御システム８の動作制御の結果として同じ電気位相になっている。制御方法の例として、かつ図５に示された回路の実施形態に基づいて、図８は、図４に示されたストロークおよび共振のアルゴリズム制御内で使用される対象の量を線図により表示している。
【００５１】
図８（およびまた図５）から、アクチュエータが共振で動作する場合にモータの電流比較器２５の出力信号４７、および同様にセンサの信号比較器２６の出力信号４６の波形を観察することができる。
【００５２】
レビュープロセスを改善する目的で、互いに対してある一定の非対称性を有するこれらの信号は、その間ずっと、論理レベルが問題となる新しいパルス信号を生成するもう１つの比較器２７によって再度比較される。これらのパルスは、制御システムのプロセッサ２８によって解析され、これは、同じ最終結果を集めようと努める。いったんこれらのパルスが集められると、そこで共振周波数が適合される。矢印４８および４９は、現象がいかに生じるかを線図により表しており、すなわち、これらが中心に集められるまで、信号のうちの１つが、互いに対して前進させられるかまたは遅延される。
【００５３】
次いで、制御システム８は、磁束の変動センサ５の信号を前進させるかまたは遅延させ、電流信号２５と同位相にこれを配置するために、所定の制御法則に従ってモータ４の駆動電流の周波数を変えるようにリニアモータ４の主要な動作を行う。
【００５４】
これは既に言及されているように、本発明は、このタイプの構造に有利であり、なぜなら磁束の変動センサ５の可変構成要素はロッド１３によって同じピストン１に堅固に連結されているので、対象の機械的作動要素、この場合はピストン１の変位を正確に制御可能だからである。
【００５５】
先に報告されたように、ストロークのこの制御は、制御システム８による磁束の変動センサ５の直接解析によって実現される。この信号の振幅は、固定周波数に対してストロークの振幅ついての間接的な情報、しかしながら、一部分および正確さを与える。信号は流れの変動に比例するので、これは、信号のピークがセンサの振動の最大速度に比例して測定されることを意味し、したがって、振動の同じ時間に対して、行程距離が増加した場合には最大速度が増加され得るだけであり、これは、ピストン４６の変位（図８を参照されたい）が増加していることを意味する。
【００５６】
しかしながら、この振幅は、周波数が変化する場合には同じストロークに応じて変動し、なぜなら、これから同じストロークまで、同じ変位を終えるのに異なる時間があるからである。ばねが弾性領域で動作するとき、したがって線形領域で動作すると、かつ、共振周波数はこれが作動する負荷および質量の構造的特徴よりもばねの構造的特徴に一層依存するので、作動が周波数の非常に小さな変動で生じると、容易に、人は、調整の法則を導き出し、この信号の正規化のための制御にフィードバックし、次いでピストンストロークに効果的に対応する大きさで動作させることができる。
【００５７】
本発明は、プロトコル０１８１１００２１３１０の特許出願のセンサを用いて、ブラジル特許出願第ＰＩ０６０１６４５−６号明細書の特許出願のタイプのリニアアクチュエータのストロークおよび共振の有効なかつ付随する制御を可能にする方法およびシステムを提供するということが、前に述べたことから結論され得る。
【００５８】
したがって、本出願のもう１つの価値は、衝撃の検出と関係があるプロトコル番号０１８１１００２１３１０によって２０１１年６月６日に出願された特許出願の利益はすべて実際の製品に効果的に適用されることができ、大きな利点として単一のセンサの使用を行うことになるということである。したがって、本特許出願、およびプロトコル０１８１１００２１３１０の特許出願の利益を用いる製品は、共振におけるストローク、動作の制御、およびプロトコル番号０１８１１００２１３１０によって２０１１年６月６日に出願された特許出願のリニアアクチュエータにおいて単一の磁束の変動センサから得られる衝撃の検出を行うことになる。
【００５９】
本発明の好ましい構造形態が示されているが、起こり得る省略、置換、および構造変更が、要求された保護の趣旨および範囲を逸脱することなく当業者によって行われ得ることが理解されるということは注目すべきである。また、同じ結果を実現するために実質的に同じ方法で同じ機能を果たす要素の組合せはすべて、本発明の範囲内にあるということが明白に述べられている。また、他の人によって説明された実施形態の要素の置換も十分に意図され、考えられている。
【００６０】
しかしながら、上記の図に基づいて与えられた説明は、本発明のシステムについての可能な実施形態のいくつかに言及するのみあり、本発明の実際の範囲は、添付の特許請求の範囲に述べられていることを理解されたい。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月8日(2013.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（９）およびディスプレーサ（３）を備えるリニアモータ（４）を有する往復圧縮機の共振周波数におけるストロークおよび動作を制御するシステムにして、モータ（４）が、共振ばねの反対側の端部を機械的作動要素（１）と協働させた共振ばねの端部のうちの１つにおいてリニアディスプレーサ（３）により駆動される共振ばね（２）と協働する、システムであって、前記システムは、
共振ばね（２）と協働する磁束変動センサ（５）であり、前記磁束の変動センサ（５）が固定部および可動部分によって構成され、可動部分がリニアディスプレーサ（３）と協働する共振ばねの端部と反対側の共振ばね（２）の端部に連結される、変動センサを備え、
磁束変動センサ（５）が、リニアモータ（４）のディスプレーサ（３）の変位振幅および振動周波数を決定するのに要求される唯一の手段であることを特徴とする、システム。
【請求項２】
磁束の変動センサ（５）が、支持基部（１４）によって支持されるコイル（７）およびコイル（７）と協働する磁石（６）を備え、前記磁石（６）が、コイル（７）に誘起される電圧を発生させることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
磁束の変動センサ（５）の可動部分が、ロッド（１３）の１つの端部に一体にされた磁石（６）を備え、そのロッド（１３）の反対側の端部が、共振ばね（２）を機械的作動要素（１）に連結する締結手段（１２）に固定されることを特徴とする、請求項１および２に記載のシステム。
【請求項４】
誘起された磁束の変動センサ（５）の信号を使用することによって、機械的作動要素（１）のストロークの制御を行うことによって特徴付けられる、請求項１および２に記載のシステム。
【請求項５】
機械的作動要素（１）が、ピストンを備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
共振リニアモータの共振周波数におけるストロークおよび動作を制御するための方法にして、前記リニアモータ（４）が、ステータ（９）およびリニアディスプレーサ（３）を備え、モータ（４）が、共振ばねの反対側の端部を機械的作動要素（１）と協働させた共振ばねの端部のうちの１つにおいてリニアディスプレーサ（３）により駆動される共振ばね（２）と協働する、制御方法であって、次のステップ、すなわち、
共振ばね（２）がリニアディスプレーサ（３）と協働する端部を１つの方向に変位させる場合にその反対側の端部が反対方向に移動するように、リニアディスプレーサ（３）が協働する共振ばね（２）の端部に前記リニアディスプレーサ（３）によって力を発生させるステップと、
その可動部分をリニアディスプレーサ（３）の反対側の端部において共振ばね（２）に連結させた磁束の変動センサ（５）から信号を受信するステップと、
リニアモータ（４）の電流の読み取りを行うステップと、
磁束の変動センサ（５）によって生成された信号による、およびリニアモータ（４）の電流信号の機械的共振周波数の動作を制御するステップと、
同時に機械的共振周波数における動作を制御するように、磁束の変動センサ（５）によって生成された信号およびリニアモータ（４）の電流信号によってリニアアクチュエータのストロークを制御するステップと
を実行することを含むことによって特徴付けられる、制御方法。
【請求項７】
磁束の変動センサ（５）の信号とリニアモータ（４）の電流信号との間の遅延の評価をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
磁束の変動センサ（５）の信号およびリニアモータ（４）の電流の遅延の評価によって、磁束の変動変化（５）の信号がリニアモータ（５）の電流の信号と同位相に位置するまで、リニアモータ（５）の電流の周波数変動が含まれることを特徴とする、請求項６および７に記載の制御方法。
【請求項９】
信号が０°または１８０°だけ遅延されるか、またはこれらの値に接近するまで、リニアモータ（５）の電流の駆動周波数の変動を含むことによって特徴付けられる、請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
調整の法則に従って、さまざまな動作周波数についてストローク情報を調整するように動作周波数の情報をフィードバックすることを特徴とする、請求項６、７、および８に記載の制御方法。
【請求項１１】
磁束の変動センサ（５）の信号とリニアモータ（４）の電流信号との間の電気位相の位相変位と関係があるデジタル信号の生成を含むことによって特徴付けられる、請求項６に記載の制御方法。
【請求項１２】
磁束の変動センサ（５）による信号とリニアモータ（４）の電流信号との間の電気位相の変位を評価するための手段を含むことを特徴とする、請求項６に記載の制御方法。
【国際調査報告】
2014527593.tif 000012
2014527593.tif 000013