(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極と巻線とを有する電機子及び永久磁石を有する可動子が相対的に移動可能であり、
前記巻線に交流電力を出力する電力変換部を有し、
前記可動子又は前記電機子は、弾性体に接続しているリニアモータシステムであって、
前記電機子に対する前記可動子の位置を検出して出力する位置検出部、若しくは、前記電機子に対する前記可動子の位置を推定して出力する位置推定部、又は、前記巻線に流れる電流値を出力する電流検出部と、
該位置検出部若しくは該位置推定部又は該電流検出部の出力に基づいて、前記電力変換部の出力を制御する制御部と、を有し、
該制御部は、
前記位置検出部若しくは前記位置推定部又は前記電流検出部の出力に対して前記交流電力の周波数と略同一の周波数の信号が加わった場合、前記交流電力の周波数を変化させ、
前記位置検出部若しくは前記位置推定部又は前記電流検出部の出力に対して前記交流電力の周波数より実質的に大きい周波数の信号が加わった場合、前記交流電力の周波数を略同一に維持させることを特徴とするリニアモータシステム。
【請求項２】
前記制御部は、前記位置検出部若しくは前記位置推定部又は前記電流検出部の出力に対して直流信号が加わった場合、前記交流電力の周波数を略同一に維持させることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータシステム。
【請求項３】
前記制御部は、前記電機子に対する前記可動子の位置のフーリエ係数の比の逆正接を用いて、前記交流電力の周波数を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータシステム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のリニアモータシステムを備える圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、リニアモータシステム及び圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、角周波数ωの駆動電圧Ｖをリニアモータに印加し、リニアモータに発生する逆起電圧Ｅと駆動電圧Ｖとの位相差θを検出し、位相差φとして、Ｖ、ω、リニアモータの電磁コイルのインダクタンスＬ、抵抗Ｒ、Ｅおよびθに基づいて、駆動電流ＩとＥとの位相差
φ＝ｔａｎ−１[Ｖｓｉｎθ／（Ｖｃｏｓθ−Ｅ）]−ｔａｎ−１（ωＬ／Ｒ）
が実質的に０になるようにωを制御する構成を開示している（請求項１，２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４４９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、ωを制御するために用いる評価関数として位相差φを用いているところ、φは、リニアモータのコイルのインダクタンス等に依存している。しかし、インダクタンスは可動子の位相の２倍（２θ）に依存する変数である。すると、評価関数は、θおよび２θを含む形であり、高精度にωを制御することは容易ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記事情に鑑みてなされた第１の本発明は、磁極と巻線とを有する電機子及び永久磁石を有する可動子が相対的に移動可能であり、前記巻線に交流電力を出力する電力変換部を有し、前記可動子又は前記電機子は、弾性体に接続しているリニアモータシステムであって、前記電機子に対する前記可動子の位置を検出して出力する位置検出部、若しくは、前記電機子に対する前記可動子の位置を推定して出力する位置推定部、又は、前記巻線に流れる電流値を出力する電流検出部と、該位置検出部若しくは該位置推定部又は該電流検出部の出力に基づいて、前記電力変換部の出力を制御する制御部と、を有し、該制御部は、前記位置検出部若しくは前記位置推定部又は前記電流検出部の出力に対して前記交流電力の周波数と略同一の周波数の信号が加わった場合、前記交流電力の周波数を変化させ、前記位置検出部若しくは前記位置推定部又は前記電流検出部の出力に対して前記交流電力の周波数より実質的に大きい周波数の信号が加わった場合、前記交流電力の周波数を略同一に維持させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】リニアモータシステムの構成例を示す図。
【図２】電機子の構成例の斜視図。
【図３】磁極の縦断面と磁束の流れを示す模式図。
【図４】磁極歯に発生する極性の説明図。
【図５】可動子に接続した外部機構の説明図。
【図６】駆動周波数とストロークの関係の説明図。
【図７】印加電圧と電流の位相関係の説明図。
【図８】印加電圧と電流のベクトル図。
【図９】位相差検出器の構成例を示す説明図。
【図１０】駆動周波数と位相差検出器出力の関係の説明図。
【図１１】位相差検出器の第二の構成例を示す説明図。
【図１２】駆動周波数調整器１３１の構成例を示す説明図。
【図１３】電圧指令値作成器１０３の構成例を示す説明図。
【図１４】電力変換回路の構成例を示す図。
【図１５】検証時の構成例を示す説明図。
【図１６】重畳信号の例を示す説明図。
【図１７】実施例２のリニアモータシステムの構成例を示す説明図。
【図１８】実施例２の位相差検出器の構成例を示す説明図。
【図１９】実施例２の駆動周波数と位相差検出器出力の関係の説明図。
【図２０】実施例２の検証時の構成例を示す説明図。
【図２１】実施例２の重畳信号の例を示す説明図。
【図２２】密閉型圧縮機の縦断面図の例。
【図２３】実施例３のリニアモータシステムの構成例を示す説明図。
【図２４】位置推定手段の構成例を示す説明図。
【図２５】実施例３の検証時の動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、また、同様の説明は繰り返さない。
【０００９】
本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、或る構成要素が他の構成要素の一部であること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。
【実施例１】
【００１０】
本実施例では、説明の便宜のため、互いに直交する前後方向、左右方向、及び上下方向という語を用いるが、重力方向は必ずしも下方向である必要はなく、前後方向、左右方向、上下方向又はそれ以外の方向に平行にすることができる。【００１１】
＜リニアモータ駆動装置１０１＞
図１は、リニアモータシステム１００の模式図である。リニアモータシステム１００は、リニアモータ駆動装置１０１と、リニアモータ１０４とから構成される。後述するようにリニアモータ１０４は、相対移動する電機子９及び可動子６を有する。
リニアモータ駆動装置１０１は、位置検出手段１０６と、制御部１０２と、電力変換回路１０５を有する。
位置検出手段１０６は、電機子９に対する可動子６の相対位置（可動子位置）を検出する。
制御部１０２は、位置検出手段１０６の検出結果に応じて、電力変換回路１０５への出力電圧指令値、又は電力変換回路１０５を駆動するドライブ信号（パルス信号）を出力する。
詳細は後述するが、電力変換回路１０５は、直流電圧源１２０の電圧を変換して交流電圧を出力する電力変換部の一例である。なお、直流電圧源１２０に代えて直流電流源を用いても良い。【００１２】
＜リニアモータ１０４＞
図２はリニアモータ１０４の斜視図である。電機子９は空隙を介して上下方向に対向する２つの磁極７と、磁極７に巻回した巻線８とを有している。可動子６は、この空隙に配置されている。磁極７は、可動子６に対向する端面としての磁極歯７０を有している。
電機子９は、可動子６に対して前後方向の力（以下、推力という。）を付与できる。例えば、後述するように、可動子６が前後方向に往復動するように推力を制御できる。
可動子６は、上下方向にそれぞれ磁化し、前後方向に並んだ２つの平板状の永久磁石２（２ａ、２ｂ）を有している。図２では、永久磁石２ａ，２ｂは図示しているが、可動子６は図示していない。可動子６としては、例えば平板状の永久磁石２を固定した平板状のものを採用できる。可動子６は、電機子９に対して前後方向に相対移動可能である。以下、可動子６の電機子９に対する相対速度を、可動子６の速度という。
制御部１０２は、例えば、可動子６を永久磁石２ａ、２ｂが電機子９に対向する範囲で往復動させるようにドライブ信号を出力できる。【００１３】
図３は、図２のＡ−Ａ’線に沿った平面での断面図である。図３の矢印線は、２つの巻線８に電流を流したときの磁束線の一例を示している。磁束の流れの向きは、巻線８に流れる電流の向きにより逆方向になり得るため、図に示す限りではない。この磁束線により、磁極歯７０が磁化される。【００１４】
［可動子６に付与する推力］
図４は磁極歯７０の磁化により、可動子６が受ける推力を説明する図である。巻線８に流れる電流により生じる磁極歯７０の極性を、図中の磁極歯７０近傍に記した「Ｎ」、「Ｓ」で表している。図４（ａ）は、上側の磁極歯７０ａが「Ｓ」、下部の磁極歯７０ｂが「Ｎ」に磁化されることにより、可動子６が前方向に力を受ける例を示している。図４（ｂ）は上部の磁極歯７０ａが「Ｎ」、下部の磁極歯７０ｂが「Ｓ」に磁化されることにより、可動子６が後方向に力を受ける例を示している。【００１５】
このように、巻線８に電圧や電流を印加することで、２つの磁極７を含む磁気回路に磁束を供給して、対向する２つの磁極歯７０（磁極歯組）を磁化できる。電圧や電流として、例えば正弦波や矩形波（方形波）といった交流の電圧や電流を与えることで、可動子６を往復動させる推力を与えることができる。これにより可動子６の運動を制御できる。【００１６】
なお、可動子６に付与する推力は、印加する交流電流や交流電圧の振幅を変更することで変えられる。また、可動子６に付与する推力を公知の方法を用いて適切に変更することで、可動子６の変位を所望に変えられる。ここで、可動子６が往復動（例えば、図４（ａ）および（ｂ）のような磁極歯７０の磁化を順次繰り返す運動）をする場合、交流波形的に変化する可動子６の変位の変化量をストロークと呼ぶ。
磁極歯７０は磁性体であるため、永久磁石２を吸引する磁気吸引力がはたらく。本実施例では可動子６を介して２つの磁極歯７０を対向配置しているため、可動子６にはたらく磁気吸引力の合力を低減できる。【００１７】
[可動子６外部の機構]
図５は、例えば、コイルバネとしての共振バネ２３によって構成される外部機構を可動子６に接続し、そのバネ力により可動子６が戻される機構を説明する図である。共振バネ２３は、一端が中間部２４を介して可動子６に接続し、他端が基部２５に固定されている。また、共振バネ２３の延在方向と略平行に延在し、共振バネ２３を案内又は支持する側部２６が設けられている。
リニアモータ１０４を往復動させる場合、可動子６の運動方向が変わる度に、加速と減速を繰り返す。減速時は、可動子６の速度エネルギーが電気エネルギーに変換される（回生動作）が、リニアモータ１０４への配線の抵抗によって損失が生じる。一方、図５のように、可動子６に共振バネ２３（アシストバネ）を付加し、可動子６の質量とバネ定数から決まる機械的な共振周波数で、可動子６を往復動させる場合、可動子６の速度エネルギーを有効活用でき、高効率なリニアモータ駆動システムを構成することができる。共振バネ２３に代えて、公知の弾性体を用いてもよい。このように構成すると、可動子６（界磁子６）が地面に対して移動する可動子（界磁子）移動型として構成されるが、可動子６に代えて電機子９に弾性体を接続して電機子９を地面に対して移動させる電機子移動型として構成しても良い。【００１８】
図６は、交流電圧の周波数（横軸）と、可動子６のストローク（縦軸）の関係を示す図である。各周波数における交流電圧の振幅は同一である。図６から分かるように、共振周波数付近で可動子６のストロークが急峻に大きくなり、共振周波数から離れるとストロークが小さくなる特性を示す。共振周波数は、共振バネ２３のバネ定数ｋを可動子６の質量ｍで除した値の平方根で与えられるが、リニアモータ１０４の系によっては、この値は近似値となる。【００１９】
このように、共振周波数又はこの近傍の周波数の交流電圧を印加することで、大きなストローク（大きなエネルギー）で振動させることができる。つまり、可動子６の共振周波数を検出あるいは推定することが重要である。この検出あるいは推定は、例えば、バネ定数ｋや質量ｍの偏差に応じて駆動周波数を制御するために望まれる。【００２０】
[駆動時の位相関係]
図７は、リニアモータ１０４を駆動した際の、（ａ）可動子６の位置と速度、（ｂ）印加電圧波形とリニアモータ１０４に流れる電流、の時間発展の関係を示す図である。図８は、図７の交流波形をベクトルとして示した図である。可動子６の速度、印加電圧、およびモータ電流は略同位相であることがわかる。可動子６に共振バネ２３を付加し、可動子６の質量とバネ定数から決まる機械的な共振周波数で可動子６を往復動させる場合、可動子６の位置の位相は、巻線８への印加電圧Ｖ、モータ電流Ｉｍ、及び可動子６の速度の位相それぞれに対して９０度の位相差となることが知られている。すなわち、これらの何れかの関係が成立している時は、可動子６が共振周波数で駆動していると推定できる。【００２１】
例えば製造バラつき（偏差）によって可動子６の質量が想定からずれている場合や、可動子６に付加された負荷要素によって、共振バネ２３に接続される質量が変化する場合は、共振周波数が変化してしまう。このような場合においても最大ストロークを得るためには、条件によって変化する共振周波数を高精度に検出あるいは推定することが好ましい。以下、共振周波数の検出又は推定方法について説明する。【００２２】
＜制御部１０２＞
図１等を参照して制御部１０２等について説明する。制御部１０２には、位置検出手段１０６による位置検出値ｘｍを入力する。位置検出値ｘｍは、可動子６の位相の情報を含んでいる。入力された位置検出値ｘｍは、制御部１０２が生成する位相指令値θ＊と併せて位相差検出器１３０に入力されて、位相差推定値ｄｌｔθ＾が出力される。目標値である位相差指令値ｄｌｔθ＊と、位相差推定値ｄｌｔθ＾の残差が駆動周波数調整器１３１に入力される。駆動周波数調整器１３１は周波数指令値ω＊を出力する。周波数指令値ω＊に基づく印加電圧Ｖが、リニアモータ１０４へ出力される。位置検出手段１０６としては、可動子６及び電機子９の相対位置を検出する位置センサ、印加電圧Ｖやモータ電流Ｉｍ等を利用して相対位置を推定する演算部等を採用できる。以下、制御部１０２等について詳細に説明する。【００２３】
制御部１０２は、位相差検出器１３０と、位相差検出器１３０の出力ｄｌｔθ＾及び位相差指令値ｄｌｔθ＊を基に位相差推定値ｄｌｔθ＾が位相差指令値ｄｌｔθ＊に追従するように駆動周波数指令値ω＊を調整する駆動周波数調整器１３１と、駆動周波数指令値ω＊を積分して位相指令値θ＊を作成する積分器１４０と、位相指令値θ＊及び可動子６のストローク指令値ｌ＊を基に電圧指令値Ｖ＊を出力する電圧指令値作成器１０３と、電圧指令値Ｖ＊と三角波キャリア信号を比較して、電圧を出力する電力変換回路１０５を駆動するドライブ信号を出力するＰＷＭ信号生成器１３３から構成される。なお、電力変換回路１０５は、電流を出力する態様であってもよい。この場合は、電圧指令値作成器１０３に代えて電流指令値作成器を設ければよい。【００２４】
＜基準位相作成器＞
可動子６及び電機子９の相対位置ｘｍを推定することについて、位置センサを用いる場合はその出力を利用すれば良いため、適宜公知の位置センサを用いればよい。本実施例では、可動子６の位置の位相と、巻線８への印加電圧Ｖまたはモータ電流Ｉｍの位相との差から共振周波数を推定する手段について説明するが、まずは位相の基準となる基準位相（可動子６の位相）について説明する。【００２５】
本実施例の基準位相（位相指令値θ＊）は、図１の駆動周波数調整器１３１の出力である駆動周波数指令値ω＊を基準位相作成器としての積分器１４０で積分することで得る。すなわち、基準位相とは、印加電圧Ｖ（θ＊）の目標周波数に相当する駆動周波数指令値ω＊を持つ波動の、各時刻の位相θ＊である。このように本実施例では、基準位相θ＊として駆動周波数調整器１３１の駆動周波数指令値ω＊の積分を用いているが、例えば可動子６を含む振動体の機械共振周波数に被積分値を固定してもよい。【００２６】
印加電圧Ｖの位相として基準位相θ＊を用いることで、例えば、可動子６の位置を検出あるいは推定する際にも基準位相θ＊を適用できる。基準位相θ＊は、駆動周波数指令値ω＊が一定の間は、例えば、各時刻に対して［−π，π］、［０，２π］、又はこれより広い範囲を値域とするのこぎり波であったり、時刻に対して線形に増加するようにしてもよい。後述するように駆動周波数指令値ω＊が変動した場合は、これに応じてのこぎり波や線形な増加の形状が変動する（傾きが変化する）。【００２７】
もちろん、位置検出手段１０６による位置検出値ｘｍを用いて基準位相θ＊を得ても良い。位置検出値ｘｍを用いる場合は、例えば、可動子６が往復動する一周期の変位の総移動長を３６０°とし、基準位置（例えば、往復動の中間点、往復動の最大や最小の位置）からの可動子６の位置（＝変位）と、総移動長に相当する長さとの比から、基準位相θ＊を求めることができる。【００２８】
＜位相差検出器１３０＞
可動子６が往復動している場合、可動子６の位置ｘｍは周期関数となる。周期関数はフーリエ級数で表せるため、フーリエ変換式を用いて可動子６の位置ｘｍを表すと、次式のように定義できる。【００２９】
【数１】
0006591668.tif 000002
【００３０】
ここで、ｘ０は直流オフセット値、ａｎおよびｂｎはｎ次のフーリエ係数であり、次式で求められる。【００３１】
【数２】
0006591668.tif 000003
【００３２】
【数３】
0006591668.tif 000004
【００３３】
ここで、Ｔ０は基本波の周期（可動子６の往復動する周期）、つまり１次周波数（駆動周波数）の逆数である。【００３４】
可動子６を共振周波数で駆動させようと制御する場合、高次成分は重要ではなく、１次成分、つまり駆動周波数成分に注目すればよい。特に、可動子６の位置ｘｍの１次周波数成分（駆動周波数成分）の位相θが重要である。１次のフーリエ係数の逆正接により、正弦波状の印加電圧Ｖに対する可動子６の位置ｘｍの位相を次式で求めることができる。上述したように、印加電圧Ｖ（基準位相θ＊）と可動子位置ｘｍとの位相の差が９０°になるように位相差ｄｌｔθの目標値ｄｌｔθ＊を設定して制御すると良い。【００３５】
【数４】
0006591668.tif 000005
【００３６】
（４）式では、積分範囲は、−２π〜０となっている。これは、位相差検出器１３０をマイコンやＤＳＰ等の半導体集積回路等で実現する場合に、過去の情報しか取得できないためである。【００３７】
図９は、（４）式をブロック図で示した場合の説明図である。位相指令値θ＊を正弦演算器８１（入力値の正弦を出力）と余弦演算器８２（入力値の余弦を出力）それぞれに入力し、位相指令値θ＊に対する正弦および余弦を得る。正弦および余弦それぞれを可動子６の位置ｘｍと乗算した値が乗算器９２から出力される。その出力をそれぞれ積分器９４ａ，９４ｂで積分すると、正弦および余弦それぞれの１次のフーリエ係数を得る。すなわち、フーリエ展開の駆動周波数ωより高次の周波数成分を消去できるので、高次のノイズに対してロバストに構成できる。【００３８】
積分器９４ａ，９４ｂの出力を逆正接器８６に入力する。逆正接器８６は、入力された正弦および余弦成分を基に逆正接値を出力する。本実施例の逆正接器８６は、分子を積分器９４ａの出力、分母を積分器９４ｂの出力とした位相の逆正接値を出力するが、分子と分母を逆にした値を出力しても良い。図１０は、交流電圧の周波数（横軸）と、逆正接器８６の出力値（位相差ｄｌｔθ）（縦軸）の関係を示す図である。図１０から分かるように、積分器９４ａ，９４ｂの出力が同じでも，逆正接に入力する分子と分母の組み合わせによって、逆正接器８６の出力値（位相差ｄｌｔθ）が変わる。正弦及び可動子６の位置ｘｍの乗算値を分子に、余弦及び可動子６の位置ｘｍの乗算値を分母にする本実施例では、駆動周波数が共振周波数である場合、９０°が逆正接器８６から出力される。逆正接器８６から出力される値は、駆動周波数が共振周波数より高い場合は９０°より大きく、駆動周波数が共振周波数より低い場合は、９０°より小さい。これにより、基準位相θ＊に対する位相差検出器１３０への入力交流信号（本実施例では、可動子６の位置ｘｍ）の１次周波数成分の位相差ｄｌｔθを求めることができ、共振周波数の推定が可能になる。基準位相θ＊と基本周波数θとが同値となるときの位相差ｄｌｔθを目標値ｄｌｔθ＊として制御することが好ましい。つまり、逆正接器８６に入力する分子と分母の組合せによって、目標値ｄｌｔθ＊を適切に選ぶことが望ましい。【００３９】
積分器９４ａ，９４ｂは、入力（基準位相θ＊や可動子位置ｘｍ）が変化したときの収束時間が比較的大きいため、例えば後述する重畳信号としてオフセット信号を位置検出手段１０６の出力に対して加えた場合、積分器９４ａ，９４ｂの出力が収束するまでの比較的長い時間、交流電力の周波数が変化しやすい。これは、オフセット信号以外にも、駆動周波数指令値ω＊として想定される周波数よりも低い周波数についても同様に成立する。【００４０】
そこで、積分器９４ａ、９４ｂに代えて、不完全積分器を用いることができる。不完全積分器はローパスフィルタの一種で、１次遅れフィルタと同様の構成である。図１１は、図９の積分器９４ａ、９４ｂの代わりに、１次遅れフィルタ１４１で構成した場合の例である。１次遅れフィルタ１４１を用いて適当な時定数Ｔを設定することで、位相差検出の収束時間を短くすることができる。すなわち、後述する検証方法において用いる重畳信号として、オフセット信号を位置検出手段１０６の入力又は出力に対して加えた場合、交流電力の周波数が略同一に維持されやすい。すなわち、可動子位置ｘｍに外乱等が重畳しやすいシステムにおいてロバストに構成することができる。【００４１】
その他、積分器９４ａ，９４ｂ（又は不完全積分器１４１）より前段の、可動子位置ｘｍが乗算された信号が通る位置に、ハイパスフィルタ（不図示）を設けることができる。ハイパスフィルタの遮断周波数としては、駆動周波数ωの下限値未満、例えば本実施例のようなリニアモータシステムの場合、１０又は５Ｈｚ以下にすることができる。【００４２】
このように、位相差検出器１３０は、駆動周波数成分の１次のフーリエ係数の比の逆正接を用い、交流電圧指令値Ｖ＊に対する可動子位置ｘｍの位相θを求めるとき、位相差検出器１３０への入力交流信号の１次周波数成分のみに大きな感度を有する。つまり、例えば、可動子６の位置ｘｍに、直流オフセットや高次のノイズが重畳された場合においても、基準位相θ＊に対する位相差検出器１３０への入力交流信号の１次周波数成分の位相ｄｌｔθをより正確に求められる。また、ハイパスフィルタを上記のように設ける場合は、さらに駆動周波数ωより小さな周波数に対してもロバストに構成できる。【００４３】
したがって、可動子６の位置検出方法として、ノイズが重畳され易いシステム、例えばインダクタンスの可動子位置依存性が大きいシステムや、近傍に別の機器が存在するシステムを採用する場合に、特に有効な制御を実現できる。このように、高精度に共振周波数を検出あるいは推定し、高効率なリニアモータ駆動を実現することができる。【００４４】
＜駆動周波数調整器１３１＞
図１２は、駆動周波数調整器１３１の構成を説明する図である。駆動周波数調整器１３１は、位相差指令値ｄｌｔθ＊（例えば、９０°）と位相差検出器１３０で求めた位相差ｄｌｔθの差を減算器９１で求め、これに乗算器９２ｂで比例ゲインＫｐ＿ａｄｔｒを乗じて比例制御した演算結果と、乗算器９２ｃで積分ゲインＫｉ＿ａｄｔｒを乗じ、その結果を積分器９４ｃで積分する積分制御した演算結果とを加算器９０で加算し、駆動周波数指令値ω＊を出力する。【００４５】
なお、位相差指令値ｄｌｔθ＊は、上位の制御手段（本実施例では示していない）から得ても良いし、本実施例のように予め例えば９０°と設定しても良い。また、本実施例の駆動周波数調整器１３１は、比例積分制御の構成であるが、比例制御や積分制御など、他の制御構成も適用できる。【００４６】
[高効率駆動の実現]
リニアモータ１０４を可動子６の質量とバネ定数から決まる機械的な共振周波数で駆動する場合の位相差検出器１３０と駆動周波数調整器１３１の動作を説明する。【００４７】
例えば、可動子６の質量が設計値よりも大きかった場合、実際の共振周波数は、設計値よりも低くなる。つまり、可動子６の質量設計値を用いて駆動周波数の初期値を決めた場合（設計値を利用して駆動周波数指令値ω＊の初期値を決めた場合）には、実際の共振周波数よりも高い周波数で駆動することになる。この時、位相差検出器１３０で求めた位相差ｄｌｔθは、位相差指令値ｄｌｔθ＊よりも大きい値となる。そのため、駆動周波数調整器１３１は、駆動周波数指令値ω＊を減少させる制御を実行し、その結果、駆動周波数指令値ω＊が実際の共振周波数に一致する。したがって、可動子６の速度エネルギーを有効活用でき、高効率にリニアモータ１０４を駆動することができる。【００４８】
＜電圧指令値作成器１０３＞
以下、リニアモータ１０４に電圧指令値Ｖｍ＊に基づいて作成された電圧Ｖを印加して駆動する構成に関し、説明する。
図１３は、電圧指令値作成器１０３の構成を説明する図である。電圧指令値作成器１０３には位相指令値θ＊とストローク指令値ｌ＊が入力され、単相の交流電圧指令値Ｖｍ＊が出力される。詳細について以下説明する。【００４９】
前提として、本実施例では、ストローク指令値ｌ＊に基準位相θ＊の正弦（ｓｉｎθ＊）を乗じた値を、可動子６の位置指令値ｘｍ＊とする。まず、位相指令値θ＊を余弦演算器８２ｂ（入力値の余弦を出力）に入力し、位相指令値θ＊に対する余弦（ｃｏｓθ＊）を得る。この余弦とストローク指令値ｌ＊と周波数指令値ω＊とを乗算器９２ｄで乗じる。こうすることで、微分演算を行わずに可動子６の速度指令値ｖｍ＊を得ることができる。一般には、位置指令値ｘｍ＊及び速度指令値ｖｍ＊の一方を正弦、他方を余弦にすることができる。【００５０】
さらに、可動子６の速度指令値ｖｍ＊を乗算器９２ｅで誘起電圧定数Ｋｅと乗じ、単相の交流電圧指令値Ｖｍ＊を得る。
なお、電圧指令値作成器１０３には、上記以外にも公知の同期式モータの駆動電圧指令方法を適用することができる。【００５１】
＜ＰＷＭ信号作成器１３３＞
ＰＷＭ信号作成器１３３には、三角波のキャリア信号と電圧指令値Ｖｍ＊を比較することによる公知のパルス幅変調を用い、電圧指令値Ｖｍ＊に応じたドライブ信号が生成される。【００５２】
＜電力変換回路１０５＞
図１４は、電力変換回路１０５の構成を説明する図である。電力変換回路１０５は、直流電圧源１２０、シャント抵抗１２５、及びフルブリッジ回路１２６を有する。フルブリッジ回路１２６は、制御部１０２により入力されたドライブ信号に応じて直流電圧源１２０をスイッチングして、リニアモータ１０４に電圧を出力する。フルブリッジ回路１２６は４つのスイッチング素子１２２を備えており、直列接続されたスイッチング素子１２２ａ，１２２ｂを持つ第一上下アーム（以下、Ｕ相という。）と、スイッチング素子１２２ｃ，１２２ｄを持つ第二上下アーム（以下、Ｖ相という。）とを構成している。スイッチング素子１２２は、制御部１０２で生成される電圧指令値やパルス幅変調によるドライブ信号を基に、ゲートドライバ回路１２３が出力するパルス状のゲート信号（１２４ａ〜１２４ｄ）に応じてスイッチング動作できる。【００５３】
スイッチング素子１２２の導通状態（オン／オフ）を制御することにより、直流電圧源１２０の直流電圧を交流電圧に相当する電圧を巻線８に出力できる。なお、直流電圧源１２０に代えて直流電流源を用いても良い。スイッチング素子１２２としては、例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体スイッチング素子を採用できる。【００５４】
[リニアモータ１０４との結線]
電力変換回路１０５の第一上下アームのスイッチング素子１２２ａ，１２２ｂ間および第二上下アームのスイッチング素子１２２ｃ，１２２ｄ間それぞれが、リニアモータ１０４に接続されている。図１３では、上側および下側の電機子９の巻線８が並列に接続されている例を示しているが、巻線８を直列に接続することもできる。【００５５】
[電流検出手段１０７]
Ｕ相下アームとＶ相下アームには、例えばＣＴ（カレントトランス）等の電流検出手段１０７を設けることができる。これにより、リニアモータ１０４の巻線に流れるモータ電流Ｉｍを検出できる。【００５６】
電流検出手段１０７として、たとえば、ＣＴに代えて、電力変換回路１０５の下アームにシャント抵抗を付加し、シャント抵抗に流れる電流からリニアモータ１０４に流れる電流を検出する相シャント電流方式を採用できる。電流検出手段１０７に代えて又は追加して、電力変換回路１０５の直流側に付加されたシャント抵抗１２５に流れる直流電流から、電力変換回路１０５の交流側の電流を検出するシングルシャント電流検出方式を採用しても良い。シングルシャント電流検出方式は、電力変換回路１０５を構成するスイッチング素子１２２の通電状態によって、シャント抵抗１２５に流れる電流が時間的に変化することを利用している。【００５７】
［検証方法］
本実施例のリニアモータ駆動システムでは、制御部１０２はマイコン（マイクロコンピュータ）やＤＳＰなどの半導体集積回路（演算制御手段）によって構成され、ソフトウェアなどで機能を実現することが多い。制御部１０２が正しく構成されているか検証する方法について説明する。【００５８】
図１５は、位相差検出器１３０と駆動周波数調整器１３１の動作を検証する回路構成の例を説明する図である。図１５に例示するように、位置検出値ｘｍに検証者が重畳信号を加算できるように構成する。図では位置検出手段１０６の出力に対して重畳信号を加算するように構成しているが、位置検出手段１０６への入力に対して重畳信号を加算するように構成しても良い。【００５９】
この検証方法の説明では、位置検出手段１０６による位置検出値ｘｍに対して、以下で説明する重畳信号を加算した信号を制御部１０２へ入力した場合に、この信号を改めて位置検出値ｘｍとする。図１６は、この場合に重畳信号を変化させていったときの位置検出値ｘｍの変化を説明する図である。【００６０】
区間１は、位置検出手段１３０の出力に重畳信号を与えていない期間である。区間１で可動子６が対称の往復動をしている場合、可動子６の変位（位置検出手段１０６の位置検出値ｘｍ）は、往復動の中心位置をゼロとすると、正弦波状に変化する。このため、図１６の区間１では、位置検出値ｘｍとして正弦波状の波形が得られる。区間１の駆動周波数は、上述のように構成した位相差検出器１３０を用い、位相差指令値ｄｌｔθ＊を９０°とした場合は、略共振周波数に向かう。【００６１】
区間２は、位置検出手段１３０の出力への重畳信号として、直流オフセットを与えた期間である。位相差検出器１３０は、上述のように、積分器又は適当な時定数を有する不完全積分器を用いることで、入力交流信号ｘｍの１次周波数成分のみに大きな感度を有するため、区間２で位相差検出器１３０が出力する位相差は、区間１の値と変わらない。したがって、駆動周波数は、略変化しない。この際、上述したように、不完全積分器を利用する方が、収束時間が短いため好ましい。また、ハイパスフィルタを用いると、低次の周波数の信号が加わったときでも収束時間を短縮できるため好ましい。【００６２】
区間３は、位置検出手段１３０の出力への重畳信号として、駆動周波数と同じ周波数成分の信号を与えた期間である。同じ周波数成分の信号を重畳すると、制御部１０２に入力される信号（合成波形）は、位置検出手段１３０の出力に対して位相差が生じた波形となる。すなわち、制御部１０２は、位相差ｄｌｔθが指令値ｄｌｔθ＊からずれたと認識するため、駆動周波数指令値ω＊が変更される。このため、可動子６の駆動周波数が変わり、位置検出手段１０６の検出値ｘｍの周波数が変わる。図中では、駆動周波数が低下している。【００６３】
区間４は、位置検出手段１３０の出力への重畳信号として、駆動周波数よりも高次の周波数の信号を与えた期間である。位相差検出器１３０は、積分器９４又は不完全積分器１４１を有しているため、入力交流信号の１次周波数成分のみに大きな感度を有する。このため、区間４で位相差検出器１３０が出力する位相差は、区間１および２との値に略同一である。したがって、駆動周波数調整器１３１が駆動周波数を変更することで、区間４の駆動周波数は、区間１および２と同じ周波数へと変化する。高次の周波数の信号としては、例えば、可動子６に対して略共振周波数の電圧Ｖを印加している場合に、これより実質的に高い周波数、例えば１０％又は２０％以上高い周波数の信号をいうことができる。【００６４】
このように、上記のような区間１で得られる位置検出値ｘｍの定常状態の周波数と、区間２乃至４の一部又は全部の区間で得られる位置検出値ｘｍの周波数との関係を確認することで、１次のフーリエ係数を用いて駆動周波数指令値ω＊を制御する本実施例の制御を制御部１０２が実行しているかを検証できる。上記から明らかなように、本実施例のように可動子位置ｘｍのフーリエ展開式並びに基準位相θ＊の正弦及び余弦の積の積分値を用いた制御を行うことで、特に、区間１、区間３及び区間４に示すような周波数に関する特性を発揮することができる。さらに、位相差検出器１３０が不完全積分器及び／又はハイパスフィルタを備えることで、区間２に示すように、オフセット信号や低周波信号に対する特性を効果的に発揮することができる。【００６５】
なお、駆動周波数と同じ周波数成分の信号及び駆動周波数よりも高次の周波数の信号について、区間１の直後にこれらを重畳信号として加えても、区間３及び区間４と同様の波形を得ることができる。【００６６】
［ディテントが大きい場合］
リニアモータ１０６のディテント力（回転モータのリラクタンストルクに相当）が大きい場合、最大効率を得る印加電圧Ｖとモータ電流Ｉｍの位相は同位相からずれる可能性がある。このような場合は、ディテント力の影響を考慮した値に位相指令値θ＊を変更すれば、上述の効果を得ることができる。【００６７】
また、負荷が大きい場合、電機子９に磁気飽和が発生し、リニアモータ１０６のディテント力も変化する。したがって、負荷の大きさによって位相指令値θ＊を変更することにより、幅広い負荷条件においても可動子６の速度エネルギーを有効活用でき、高効率にリニアモータ１０４を駆動することができる。適切な位相指令値θ＊の値はこのように、電機子９及び可動子６の構造中の磁性体の配置等によって変動するディテント力にも依存する。すなわち、磁気飽和、モータ電流Ｉｍ、負荷、又はディテント力の一部又は全部を検出又は推定して、位相指令値θ＊を調整する位相指令値調整部を備えると好ましい。
【実施例２】
【００６８】
本実施例の構成は、下記の点を除き実施例１と同様にできる。本実施例は、可動子６の位置ｘｍを検出又は推定することに代えて、モータ電流Ｉｍを利用して共振周波数を推定する。
＜リニアモータ駆動装置２０１＞
図１７は、リニアモータシステム２００の模式図である。リニアモータシステム２００は、リニアモータ駆動装置２０１と、リニアモータ１０４から構成される。
リニアモータ駆動装置２０１は、位置推定手段２０８と、電流検出手段２０７と、制御部２０２と、位相差検出器２３０と、電力変換回路１０５を有する。【００６９】
＜位相差検出器２３０＞
図１８は、本実施例の位相差検出器２３０の構成例を示す説明図、図１９は、交流電圧の周波数（横軸）と、逆正接器８６の出力値（位相差ｄｌｔθ＾）（縦軸）の関係を示す図である。位相指令値θ＊を正弦演算器８１（入力値の正弦を出力）と余弦演算器８２（入力値の余弦を出力）それぞれに入力し、位相指令値θ＊に対する正弦および余弦を得る。正弦および余弦それぞれをモータ電流Ｉｍと乗算した値が乗算器９２から出力される。その出力をそれぞれ一次遅れフィルタ１４１ａ，１４１ｂで演算すると、正弦および余弦それぞれの１次のフーリエ係数を得る。すなわち、フーリエ展開の駆動周波数ωより高次の周波数成分を消去できるので、高次のノイズに対してロバストに構成できる。正弦演算器８１の出力の符号については、反転する演算を施している。本実施例の場合、「分子：積分器９４ｂの負値、分母：積分器９４ａ」に相当する、位相差ｄｌｔθ＾及び駆動周波数の関係が得られるが、その他の関係を採用しても良い。本実施例では、基準位相θ＊及びモータ電流Ｉｍを利用するため、位相差の目標値ｄｌｔθ＊は、例えば０°にできる。【００７０】
一次遅れフィルタ１４１ａ，１４１ｂの出力を逆正接器８６に入力する。逆正接器８６は、入力された正弦および余弦成分を基に逆正接値を出力する。本実施例の逆正接器８６は、分子を一次遅れフィルタ１４１ａの出力の負値、分母を一次遅れフィルタ１４１ｂの出力とした位相の逆正接値を出力する。もちろん、実施例１で説明したように、分子と分母を逆にした値を出力しても良い。【００７１】
図１９から分かるように、一次遅れフィルタ１４１ａ，１４１ｂの出力が同じでも，逆正接器８６に入力する分子と分母の組み合わせによって、逆正接器８６の出力値（位相差ｄｌｔθ＾）が変わる。本実施例では、駆動周波数が共振周波数である場合、０°が逆正接器８６から出力される。逆正接器８６から出力される値は、駆動周波数が共振周波数より高い場合は０°より大きく、駆動周波数が共振周波数より低い場合は、０°より小さい。これにより、基準位相θ＊に対する位相差検出器２３０への入力交流信号（本実施例では、可動子６の位置ｘｍ）の１次周波数成分の位相差ｄｌｔθ＾を求めることができ、共振周波数の推定が可能になる。【００７２】
本実施例のように、基準位相θ＊の正弦及び余弦並びにモータ電流Ｉｍの積を利用した制御を行うことも可能である。【００７３】
[検証方法]
制御部２０２が正しく構成されているか検証する方法について説明する。
図２０は、位相差検出器２３０と駆動周波数調整器１３１の動作を検証する回路構成の例を説明する図である。図２０に例示するように、モータ電流Ｉｍに検証者が重畳信号を加算できるように構成する。図では電流検出手段２０７の出力に対して重畳信号を加算するように構成しているが、電流検出手段２０７への入力に対して重畳信号を加算するように構成しても良い。【００７４】
この検証方法の説明では、電流検出手段２０７によるモータ電流値Ｉｍに対して、以下で説明する重畳信号を加算した信号を制御部２０２へ入力した場合に、この信号を改めてモータ電流Ｉｍとする。図２１は、この場合に重畳信号を変化させていったときのモータ電流値Ｉｍの変化を説明する図である。重畳信号は、擬似的な外乱等と考えることができる。【００７５】
区間１は、電流検出手段２０７の出力に重畳信号を与えていない期間である。区間１で可動子６が対称の往復動をしている場合、モータ電流Ｉｍは正弦波状に変化する。区間１の駆動周波数は、上述のように構成した位相差検出器１３０を用い、位相差指令値ｄｌｔθ＊を０°とした場合は、略共振周波数に向かう。【００７６】
区間２は、電流検出手段２０７の出力への重畳信号として、直流オフセットを与えた期間である。位相差検出器２３０は、上述のように、適当な時定数を有する不完全積分器を用いる又はハイパスフィルタを用いると、入力モータ電流Ｉｍの１次周波数成分のみに大きな感度を有するため、区間２で位相差検出器２３０が出力する位相差を、区間１の値から比較的変わらないようにできる。したがって、駆動周波数は、略変化しない。【００７７】
区間３は、電流検出手段２０７の出力への重畳信号として、駆動周波数と略同じ周波数成分の信号を与えた期間である。同じ周波数成分の信号を重畳すると、制御部２０２に入力される信号（合成波形）は、電流検出手段２０７の出力に対して位相差が生じた波形となる。すなわち、制御部２０２は、位相差ｄｌｔθ＾が指令値ｄｌｔθ＊からずれたと認識するため、駆動周波数指令値ω＊が変更される。このため、可動子６の駆動周波数が変わる。図中では、駆動周波数が低下されている。【００７８】
区間４は、電流検出手段２０７の出力への重畳信号として、駆動周波数よりも高次の周波数の信号を与えた期間である。位相差検出器２３０は、積分器９４又は不完全積分器１４１を有しているため、入力交流信号の１次周波数成分のみに大きな感度を有する。このため、区間４で位相差検出器２３０が出力する位相差は、区間１および２との値に略同一である。したがって、駆動周波数調整器１３１が駆動周波数を変更することで、区間４の駆動周波数は、区間１および２と同じ周波数へと変化する。【００７９】
このように、上記のような区間１で得られる位置検出値ｘｍの定常状態の周波数と、区間２乃至４の一部又は全部の区間で得られる位置検出値ｘｍの周波数との関係を確認することで、１次のフーリエ係数を用いて駆動周波数指令値ω＊を制御する本実施例の制御を制御部２０２が実行しているかを検証できる。
【実施例３】
【００８０】
本実施例の構成は、下記の点を除き実施例１又は２と同様にできる。本実施例は、リニアモータシステム３００を搭載した機器の一例としての密閉型圧縮機５０に関する。機器としては、往復動する振動体（可動子６）に対して、その位相θや駆動周波数ωに応じて変動する負荷を与えるもの等を用いることができる。【００８１】
＜密閉型圧縮機５０＞
図２２は、リニアモータ１０４を有する密閉型圧縮機５０の縦断面図の一例である。密閉型圧縮機５０は、圧縮要素２０と電動要素３０とが密閉容器３内に配置されたレシプロ圧縮機である。圧縮要素２０及び電動要素３０は支持ばね４９によって密閉容器３内に弾性的に支持されている。電動要素３０は、可動子６及び電機子９を含む。【００８２】
圧縮要素２０はシリンダ１ａを形成するシリンダブロック１と、シリンダブロック１の端面に組み立てられるシリンダヘッド１６と、吐出室空間を形成するヘッドカバー１７とを備えている。シリンダ１ａ内に供給された作動流体はピストン４の往復動によって圧縮され、圧縮された作動流体は圧縮機外部に連通する吐出管（不図示）へと送られる。【００８３】
可動子６の一端にはピストン４が取り付けられている。本実施例では、可動子６及びピストン４が往復動することで、作動流体を圧縮する。電動要素３０の片端には圧縮要素２０を配置してある。シリンダブロック１は、可動子６の往復動を案内するガイドロッドを前後方向に沿って有している。【００８４】
圧力容器３にリニアモータ１０４を設置する場合は、ハーメチックコネクタやハーメチックシールと呼ばれる、気密性を持ったコネクタが用いられることがある。気密性を保つためには、コネクタの数は最小限にするのが望ましい。そのため、本実施例のリニアモータシステム３００は、リニアモータ１０４に印加する電圧Ｖと、リニアモータ１０４に流れるモータ電流Ｉｍから可動子６の位置を推定し、位置推定値ｘｍ＾を基に、高精度に共振周波数を検出あるいは推定し、高効率なリニアモータ駆動を提供する。【００８５】
可動子６に共振バネ２３（図２２中では不図示）を付加し、可動子６の質量とバネ定数から決まる機械的な共振周波数で可動子６を往復動させる場合、圧縮要素２０による共振周波数への影響も考慮する必要がある。すなわち、吐出空間の圧力によって、作動流体のバネ的な作用が加わるため、共振状態となる周波数が変化する。つまり、シリンダ１ａの圧力が高い場合には、可動子６に付加された共振バネ２３のバネ定数が高いのと等価であり、共振周波数は高くなる。反対に、シリンダ１ａの圧力が低い場合には、可動子６に付加された共振バネ２３のバネ定数が支配的となり、共振周波数は、可動子６の質量とバネ定数から決まる機械的な共振周波数に近い。【００８６】
このように、リニアモータ１０４を圧縮要素２０の動力とする場合は、圧縮要素２０の条件によって共振周波数が変化してしまう。このような場合においても最大ストロークを得るためには、条件によって変化する共振周波数を高精度に検出あるいは推定することが必要である。そのため、本実施例のリニアモータシステム３００は、リニアモータ１０４に印加する電圧と、リニアモータ１０４に流れる電流から可動子６の位置を推定し、位置推定値を基に、高精度に共振周波数を検出あるいは推定し、高効率なリニアモータ駆動を実現できる。【００８７】
＜リニアモータ制御装置３０１＞
図２３は、リニアモータシステム３００の模式図である。リニアモータシステム３００は、リニアモータ制御装置３０１と、リニアモータ１０４から構成される。
リニアモータ制御装置３０１は、位置推定手段３０８と、電流検出手段３０７と、制御部３０２と、位相差検出器３３０と、電力変換回路１０５を有する。【００８８】
＜位置推定手段３０８＞
位置推定手段３０８は、可動子６の位置を推定する。例えばリニアモータ１０４に印加する電圧Ｖｍ＊と、リニアモータ１０４に流れる電流Ｉｍを利用して、例えば次式で位置推定値ｘｍ＾を求める。【００８９】
【数５】
0006591668.tif 000006
【００９０】
式中、Ｖｍ＊はリニアモータ１０４に印加する電圧指令値Ｖｍ＊である。なお、位置推定手段３０８は、可動子６に代えてピストン４の位置を推定しても良い。
図２４は、（５）式をブロック図で示した場合の説明図である。なお、位置推定手段３０８には、上記以外にも公知の同期式モータの位置推定方法を適用することができる。
このように、リニアモータ１０４に印加する電圧と、リニアモータ１０４に流れる電流とから可動子６の位置を推定し、位置推定値を基に、高精度に共振周波数を検出あるいは推定、高効率なリニアモータ駆動を提供することができる。【００９１】
［検証方法］
制御部３０２が正しく構成されているか検証する方法について説明する。
図２５は、本実施例の位相差検出器３３０および駆動周波数調整器１３１の動作説明図であり、圧縮要素２０の負荷とリニアモータ１０４の駆動周波数の時間的変化を示している。
リニアモータ１０４を駆動する際は、例えば、駆動周波数の初期値を、可動子６の質量とバネ定数から決まる機械的な共振周波数とする。リニアモータ１０４が駆動すると、作動流体が圧縮されることにより、作動流体のバネ的な動作が加わり、共振周波数は高くなる。共振周波数は、作動流体の圧縮状態に応じて動的に変化するため、可動子６の位相θが基準位相θ＊からずれる。このため、位相差ｄｌｔθと位相差指令値ｄｌｔθ＊との残差が変動する。これを受けて駆動周波数調整器１３１は、駆動周波数指令値ω＊を変動させて、変化した共振周波数（初期よりも高い周波数）に向けて、駆動周波数を調整する。【００９２】
区間１は、圧縮要素２０の負荷を漸増させる期間である。負荷の増加に伴って共振周波数が漸増するため、駆動周波数指令値ω＊が漸増し、結果として駆動周波数ωが漸増している。【００９３】
区間２は、圧縮要素２０の負荷を区間１の最終値より小さい略一定の値に保つ期間である。圧縮要素２０の負荷を下げることで、作動流体のバネ的な作用が弱まり、結果として、共振周波数は、区間１の最終値よりも低くなる。そこで、駆動周波数調整器１３１が変化した共振周波数（低い周波数）に、駆動周波数を調整する。【００９４】
区間３は、圧縮要素２０の負荷を区間１よりの最終値よりも大きい略一定の値に保つ期間である。圧縮要素２０の負荷を上げることで、作動流体のバネ的な動作が強まり、結果として、共振周波数は、区間１よりも高くなる。そのため、駆動周波数調整器１３１が変化した共振周波数（区間１よりも高い周波数）に、駆動周波数を調整する。【００９５】
以上のように、圧縮要素２０の負荷を変動させ、駆動周波数の変化を確認することで、制御部２０２が本実施例の構成を備えているか検証することができる。本実施例によれば、負荷の増減と同じ相関関係で駆動周波数を増減させることができる。すなわち、負荷に応じて増減するガスバネ定数に追従した制御を行うことができる。【００９６】
なお、圧縮要素２０の負荷は、圧力だけでなく、温度や吐出量を測定することで代用できる。すなわち、図２５の負荷の軸は、圧力、温度、吐出量として見ることができる。本実施例によれば、実施例１と同様の効果を奏することができる。【００９７】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。【００９８】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手続き等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、上記の各構成や機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現しても良い。
［他の技術的思想］  
本願は、次の技術的思想を包含する。
[付記１]  
（１）  磁極と巻線とを有する電機子及び永久磁石を有する可動子が相対的に移動可能であり、
前記巻線に交流電力を出力する電力変換部を有し、
前記可動子又は前記電機子は、弾性体及びピストンに接続し、
前記ピストンが、負荷としての流体を圧縮する圧縮機であって、
前記電機子に対する前記可動子又は前記ピストンの位置を検出して出力する位置検出部、又は、前記電機子に対する前記可動子又は前記ピストンの位置を推定して出力する位置推定部と、
該位置検出部又は該位置推定部の出力に基づいて、前記電力変換部の出力を制御する制御部と、を有し、
前記負荷の増減と同じ相関関係で前記交流電力の周波数を増減させることを特徴とする圧縮機。
（２）  上記（１）の圧縮機において、圧力、温度又は吐出量を利用して前記負荷を測定し、測定した前記負荷の増減と同じ相関関係で前記交流電力の周波数を増減させることを特徴とする圧縮機。
（３）  上記（１）の圧縮機において、前記電機子に対する前記可動子の位置のフーリエ係数の比の逆正接を用いて、前記交流電力の周波数を制御することを特徴とする圧縮機。
【符号の説明】
【００９９】
１…シリンダブロック
１ａ…シリンダ
２…永久磁石
３…密閉容器
４…ピストン
６…可動子
７…磁極
８…巻線
９…電機子
１６…シリンダヘッド
１７…ヘッドカバー
２０…圧縮要素
２３…共振ばね（アシストバネ）
３０…電動要素
５０…密閉型圧縮機
１００…リニアモータシステム
１０１…リニアモータ駆動装置
１０２…制御部
１０３…電圧指令値作成器
１０４…リニアモータ
１０５…電力変換回路
１０７，２０７…電流検出手段
１２２…スイッチング素子
１２６…フルブリッジ回路
１３０，２３０，３３０…位相差検出器
１３１…駆動周波数調整器
１３３…ＰＷＭ信号作成器
２０１，３０１…リニアモータ制御装置
【図１】
0006591668.tif 000007
【図２】
0006591668.tif 000008
【図３】
0006591668.tif 000009
【図４】
0006591668.tif 000010
【図５】
0006591668.tif 000011
【図６】
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【図７】
0006591668.tif 000013
【図８】
0006591668.tif 000014
【図９】
0006591668.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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