(57)【要約】【課題】  簡単な構成でローコストで高性能に吸引力制御を行うことができる共振型振動装置を提供する。【解決手段】  電磁石１の吸引力とバネの復元力とを利用した共振型振動装置において、電磁石１の可動コアと固定コアのギャップ磁束を検出するために電磁石１に配置したサーチコイル４と、サーチコイル４で検出したコイル電圧から電磁石１の吸引力と振幅を演算する電磁石の特性演算装置６と、吸引力から演算した電流値により電磁石のコイルの電流を制御するパルス幅変調装置とを備えている。【選択図】  図３
2005087808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石の吸引力とバネの復元力とを利用した共振型振動装置において、
電磁石の可動コアと固定コアのギャップ磁束を検出するために電磁石に配置したサーチコイルと、
サーチコイルで検出したコイル電圧から電磁石の吸引力と振幅を演算する電磁石の特性演算装置と、
前記吸引力から演算した電流値により電磁石のコイルの電流を制御するパルス幅変調装置とを備えたことを特徴とする共振型振動装置。
【請求項２】
振動体のｘ方向およびｙ方向に直角に一対の電磁石が配置され、各電磁石にはサーチコイルが配置されていることを特徴とする請求項１記載の共振型振動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁石の吸引力とバネの復元力とを利用した共振型振動装置に関し、特に電磁石の吸引力をサーチコイルの電圧から演算して高性能に吸引力制御を行うことができる共振型振動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁石の吸引力とバネの復元力による振動を利用した共振型振動装置を振動センサ（加速度、速度）を使用して共振を制御する方式が特許文献１に記載されている。
【０００３】
図６に示す従来の自励共振型振動装置は、電磁石２１の吸引力とバネ２３の復元力とを利用した振動装置において、振動体２２の加速度を検出して絶対値演算２５し加速度指令に負帰還する加速度センサ２４と、加速度指令と加速度センサ２４によって検出された加速度との偏差２６をＰＩ演算２７及び平方根演算２８して電流指令振幅を得る演算手段と、加速度センサ２４によって検出された加速度を積分３０して得られた振動速度の位相と演算手段で得られた電流指令振幅との積３２に基づいて電磁石２１に電流を供給する電流制御パワーアンプ３３とを備えることにより、電磁石２１の振動の加速度を制御するものである。
【特許文献１】特開平１１−１３９５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の共振制御方式は、磁束制御が不能のため、磁石面を叩き、運転制御不能になるという問題があった。また、電磁石のギャップを検出するセンサにより吸引力を制御しようとすると、センサが高価となるために実施できないのが現状である。
【０００５】
そこで、本発明は、電磁石の吸引力とバネの復元力とを利用した共振型振動装置において、簡単な構成によりローコストで高性能に吸引力制御を行うことができる共振型振動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電磁石の吸引力とバネの復元力とを利用した共振型振動装置において、電磁石の可動コアと固定コアのギャップ磁束を検出するために電磁石に配置したサーチコイルと、サーチコイルで検出したコイル電圧から電磁石の吸引力と振幅を演算して電磁石の吸引力指令を求める吸引力演算装置と、前記吸引力から演算した電流値により電磁石のコイルの電流を制御するパルス幅変調装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、電磁石にギャップ磁束を検出するサーチコイルを配置することにより、振動装置の吸引力制御を、ローコストで高性能に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１（ａ）および（ｂ）はサーチコイルの巻き付け個所を示す図である。図１において、振動装置を加振する電磁石には、ギャップ磁束を検出し得る個所にサーチコイルを配置し、例えば、（ａ）に示す可動コア、固定コアあるいは（ｂ）に示す固定コアの間のいずれかに配置できる。サーチコイルの巻き数（ｎｃ）と主コイル（Ｎ巻き）の巻き数の割合（ｎｃ／Ｎ）は約１％とする。
【００１０】
図２（ａ）は電流制御パワーアンプ（ＰＷＭ）と電磁石との関係を示す図、（ｂ）は電磁石の磁気回路を示す図である。図２において、サーチコイルによるコイル電圧Ｅｃとギャップ磁束Φｇ、ギャップ長χｇとの関係は、次のとおりとなる。
【００１１】
｜Ｅｃ｜ ≒｛χｅ／（χｅ＋２χｇ）｝×（ｎｃ／Ｎ）×ＥＤＣ
Φｇ＝（１／ｎｃ）∫Ｅｃｄｔ
χｇ ≒（χｅ／２）｛（Ｅｄｃ／｜Ｅｃ｜）×（ｎｃ／Ｎ）−１｝
以上の式からサーチコイルによるコイル電圧Ｅｃからギャップ磁束Φｇ、ギャップ長χｇを演算することができる。
【実施例１】
【００１２】
図３は本発明の吸引力制御の一実施例を示すブロック図である。図３において１は電磁石、２は振動体、３はバネ、４はサーチコイル、５はＰＷＭ電流制御装置、６は電磁石の特性演算装置、７は共振周波数正弦波発信器、８は減算器、９は乗算器、１０は減算器である。
【００１３】
サーチコイル４で検出したサーチコイル電圧Ｅｃから特性演算装置６により求めた振幅｜χｄ｜を振幅指令χｓに対して減算器８で負帰還し、その誤差Δχを増幅し、これに共振周波数正弦波発信器７の共振周波数を乗算器９で乗算して電磁石の吸引力指令Ｆｓを発生させる。
【００１４】
一方、サーチコイル電圧Ｅｃから特性演算装置６で求めた吸引力Ｆｄを電磁石の吸引力指令Ｆｓに対して減算器１０で負帰還し、その誤差ΔＦを増幅し、その出力の値からＰＷＭ電流制御装置５により電磁石に供給する電流を制御する。
【００１５】
図４は制御システムの具体例を示すブロック図である。図４において、電磁石のギャップ磁束Φｇから（ｎｃ／Ｎ）Ｓによりサーチコイル電圧Ｅｃを求める。（ｎｃ／Ｎ）は約１％である。なお、ギャップ磁束Φｇの自乗が吸引力Ｆに対応し、１／（ｍＳ２＋ＣＳ＋Ｋ）による変位χが存在する。
【００１６】
振動変位χｄを求めるために、サーチコイル電圧Ｅｃから絶対値演算器ＡＢＳで得た絶対値｜Ｅｃ｜をバンドパスフィルタＢＰＦに通電して振動変位χｄの波形を得る。この 振動変位χｄから絶対値演算器ＡＢＳで得た振幅｜χｄ｜を振幅指令χｓに対し減算器に負帰還し、その誤差Δχを振幅制御補償器ＰχＩＤで増幅する。
【００１７】
振幅制御補償器ＰχＩＤの出力値に電圧制御２相発振器ＯＳＣからの共振周波数ω＝（Ｋ／ｍ）１／２の正弦波ｓｉｎωｔを乗算器で乗算し、この値を電磁石の吸引力指令Ｆｓとする。
【００１８】
振幅χｄは、共振時に余弦波形ｃｏｓωｔになっているから、Δｆ＝ｓｉｎωｔ×ｃｏｓωｔ＝０となって、ω＝ω０＝（Ｋ／ｍ０）１／２が保持される。 
しかし、振動装置の負荷（ｋｇ）の荷重ｍが変化し、ｍ＝ｍ０＋Δｍとなると、ω＝（Ｋ／（ｍ０＋Δｍ））１／２となって、その位相が遅れ、ｃｏｓ（ωｔ＋α）となる。したがって、Δｆ＝ｓｉｎωｔ×ｃｏｓ（ωｔ＋α）＝−ｓｉｎα・ｓｉｎ２ωｔ＜０となって電圧制御２相発振器ＯＳＣの出力周波数は、ω＝ω０−Δｆとなって低下し、負荷が変化しても負荷時の共振周波数に追随して発振動作することになる（なお、これは一般に位相固定制御として公知である）。
【００１９】
吸引力制御ループは、サーチコイル電圧Ｅｃを積分して得たギャップ磁束に対応する検出値Φｄを乗算器で二乗したΦｄ２が吸引力に対応するＦｄとなり、このＦｄをＦｓに対して減算器１０で負帰還し、その誤差ΔＦを制御補償器ＰＦで増幅し、その出力の値を電流指令Ｉｓとする。
【００２０】
電流制御ループは、公知のパルス幅変調電流制御装置ＰＷＭを使用する。ＰＷＭでは、電流検出値Ｉｄを電流指令Ｉｓに減算器で負帰還し、その誤差ΔＩを電流制御補償器ＰＩで増幅し、これに約１０ｋＨｚの三角波キャリヤ周波数を加算器で加算してその零電位を比較器ＣＯＭで判別し、パワートランジスタのスイッチＯＮ．ＯＦＦ指令信号にする。
【００２１】
その結果、キャリヤ周波数でパルス幅変調された電圧Ｅが電磁石に与えられ、高速応答の電流制御が行われて高性能の吸引力制御ができる。
【実施例２】
【００２２】
図５は本発明による共振型円振動装置の原理を説明する図である。図５において、振動体２のχ方向およびＹ方向に電磁石１が配置され、電磁石１に対応してバネ３が配置されている。各電磁石１にはサーチコイル４が配置される。各電磁石は、サーチコイル４によりサーチ電圧を検出してｘ方向の吸引力を制御するχ方向制御器、ｙ方向の吸引力を制御するｙ方向制御器を有する。
【００２３】
力のベクトルは、
Ｆ＝（Ｆχ２＋Ｆｙ２）１／２θ
∠θ＝ｔａｎ−１（Ｆｙ／Ｆχ）＝ｔａｎ−１（ｓｉｎωｔ／ｃｏｓωｔ）＝ωｔ
となる。
【００２４】
各電磁石はサーチコイル電圧を検出演算してｘ方向制御器、ｙ方向制御器により実施例１又は実施例２と同様にして制御される。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本実施例は、円振動粉砕ミル、分級ふるい機などに応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】サーチコイルの巻き付け個所を示す図である。
【図２】（ａ）は電流制御パワーアンプ（ＰＷＭ）と電磁石との関係を示す図、（ｂ）は電磁石の磁気回路を示す図である。
【図３】本発明の吸引力制御の一実施例を示すブロック図である。
【図４】制御システムの具体例を示すブロック図である。
【図５】本発明による共振型円振動装置の原理を説明する図である。
【図６】従来の自励共振型振動装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：電磁石
２：振動体
３：バネ
４：サーチコイル
５：ＰＷＭ電流制御装置
６：電磁石の特性演算装置
７：共振周波数正弦波発信器
８：減算器
９：乗算器
１０：減算器
【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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