專利名稱：直線往復(fù)電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直線往復(fù)電動機(jī)，特別是涉及具有在變化負(fù)載條件下把往復(fù)振幅保持在恒定值上的反饋控制的直線往復(fù)電動機(jī)。
歐洲專利公開公報(bào)EP349077公開了一種用于干式理發(fā)推子的直線往復(fù)電動機(jī)，使可動切刀相對于固定切刀往復(fù)運(yùn)動。該直線電動機(jī)包括一電磁體作為定子和一永磁體作為振動子以驅(qū)動可動切刀。電磁體由固定頻率的電流供電以驅(qū)動振動子。當(dāng)振動子或可動切刀在理發(fā)期間受到重載時(shí)，可動切刀只能通過輕微的沖擊而移動，這減小了往復(fù)運(yùn)動的振幅，降低了可動切刀的速度，由此而降低了理發(fā)的鋒利度甚至于不能理發(fā)。在美國專利申請第08/413,201號所涉及的另一種直線電動機(jī)實(shí)現(xiàn)了在負(fù)載狀況變化時(shí)保持的往復(fù)振幅的反饋控制。該控制試圖在一適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻以可控制的量饋入電能以便于在最小功率需求下保持往復(fù)運(yùn)動的連續(xù)。即，在振動子通過反向點(diǎn)后需要短時(shí)內(nèi)使驅(qū)動力施加到振動子上。因而，該反向點(diǎn)將被認(rèn)為是確定給振動子施加驅(qū)動力的驅(qū)動點(diǎn)。使用一個(gè)線圈傳感器來監(jiān)測往復(fù)運(yùn)動并由于反向點(diǎn)被認(rèn)為是電壓的過零點(diǎn)而輸出正弦電壓。但是，線圈傳感器很可能會受到在直線電動機(jī)固有的電磁體附近所產(chǎn)生的外磁場的作用，而不能給出正確代表實(shí)際往復(fù)運(yùn)動的精確輸出，這就使其難于始終如一地給出精確的反向點(diǎn)和驅(qū)動點(diǎn)。其結(jié)果，就不能在所需時(shí)刻施加驅(qū)動力。進(jìn)而，有可能驅(qū)動點(diǎn)極大偏離所要求的點(diǎn)達(dá)到保護(hù)這樣的程度，由于給振動子施加驅(qū)動力使其以與振動子正在運(yùn)動的方向相反的方向移動，而導(dǎo)致不可控制的往復(fù)運(yùn)動。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種直線往復(fù)電動機(jī)，能夠保證在負(fù)載變化條件下保持恒定往復(fù)振幅的協(xié)調(diào)和有效的反饋控制。根據(jù)本發(fā)明的直線往復(fù)電動機(jī)包括可動支承在基架上并承載一個(gè)永磁體的直線振動子；和固定在基架上并設(shè)有電磁體的定子。該電磁體由電源供電以同永磁體相配合而產(chǎn)生使振動子以一直線方向相對于定子移動的電磁驅(qū)動力。設(shè)置一個(gè)彈簧以提供使振動子進(jìn)行反向直線運(yùn)動的回復(fù)力，由此給振動子提供直線往復(fù)運(yùn)動。包括一傳感器以監(jiān)測振動子的直線運(yùn)動并輸出代表該直線運(yùn)動的信號。同該傳感器相配合還包括一反向點(diǎn)檢測器，根據(jù)來自傳感器的信號，確定振動子的右和左反向點(diǎn)。進(jìn)而設(shè)置一速度檢測器，根據(jù)來自傳感器的信號，取得振動子的瞬時(shí)速度。一控制器在右和左驅(qū)動點(diǎn)上以變化的量給電磁體供電，上述右、左驅(qū)動點(diǎn)分別接著右和左反向點(diǎn)而確定，上述變化的量用于把振動子的往復(fù)振幅得持在恒定值上。該傳感器包括一光敏器件，其輸出一組脈沖，該脈沖是在振動子每次通過其往復(fù)中心時(shí)發(fā)生。反向點(diǎn)檢測器根據(jù)兩個(gè)以前脈沖間的時(shí)間區(qū)間確定反向點(diǎn)。光敏器件可以監(jiān)測振動子的往復(fù)循環(huán)，而不會受到為了驅(qū)動振動子而在電磁體附近產(chǎn)生的磁場的影響，從而提供精確確定右和左向點(diǎn)以及驅(qū)動點(diǎn)的基礎(chǔ)。因此，可以在最佳時(shí)刻即驅(qū)動點(diǎn)上提供驅(qū)動力，該最佳時(shí)刻保證精確和可靠的反饋控制以在負(fù)載變化條件下給出恒定的往復(fù)振幅。
先于緊跟著振動子到達(dá)往復(fù)中心處的點(diǎn)來確定每個(gè)右或左驅(qū)動點(diǎn)。這樣確定的驅(qū)動點(diǎn)通過試驗(yàn)而找出以有效地使維持往復(fù)運(yùn)動的功率需求最小。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，反向點(diǎn)檢測器確定4個(gè)連續(xù)脈沖的第一個(gè)和第二個(gè)之間的右側(cè)往復(fù)時(shí)間區(qū)間并確定4個(gè)連續(xù)脈沖的第二個(gè)和第三個(gè)之間的左側(cè)往復(fù)區(qū)間。右側(cè)往復(fù)時(shí)間區(qū)間對應(yīng)于振動子在往復(fù)運(yùn)動中心的右側(cè)區(qū)域移動時(shí)的振動子的二分之一周期，而左側(cè)往復(fù)時(shí)間區(qū)間對應(yīng)于振動子在往復(fù)運(yùn)動中心的左側(cè)區(qū)域內(nèi)移動時(shí)的振動子的后半周期。反向點(diǎn)檢測器把右反向點(diǎn)確定為從第三脈沖延遲二分之一的上述所確定的右側(cè)往復(fù)時(shí)間區(qū)間并且把左反向點(diǎn)確定為從第四脈沖延遲二分之一的上述所確定的左側(cè)往復(fù)時(shí)間區(qū)間。這樣，就能分別確定右和左反向點(diǎn)以分別很好地反映每半個(gè)周期中的運(yùn)動，由此能夠使反饋控制同實(shí)際往復(fù)運(yùn)動更協(xié)調(diào)。尤其是，即使當(dāng)真正的往復(fù)運(yùn)動中心與來自光敏器件的輸出脈沖之間存在偏差時(shí)，該偏差也能由上述方案很好校正，以給出可靠的右和左反向點(diǎn)以及驅(qū)動點(diǎn)。
當(dāng)光敏器件的輸出脈沖能以與往復(fù)運(yùn)動中心嚴(yán)格一致地產(chǎn)生時(shí)，其足以以下列方式確定反向點(diǎn)。基準(zhǔn)往復(fù)時(shí)間周期被反向點(diǎn)檢測器確定為三個(gè)連續(xù)脈沖的第一個(gè)和第二個(gè)之間的區(qū)間，從而對應(yīng)于振動子的二分之一周期。反向點(diǎn)檢測器把右反向點(diǎn)確定為從第二脈沖延遲二分之一基準(zhǔn)往復(fù)時(shí)間區(qū)間并把左反向點(diǎn)確定為從第三脈沖延遲二分之一基準(zhǔn)往復(fù)時(shí)間區(qū)間。
驅(qū)動力在每半個(gè)周期內(nèi)以相反方向被加給振動子以使每半個(gè)周期中的反饋控制實(shí)現(xiàn)平滑往復(fù)運(yùn)動。即，控制器周期性地發(fā)生第一和二驅(qū)動脈沖以便于以交替改變振動子運(yùn)動方向的方向給電磁體饋電。由此，控制器給出代表隨后產(chǎn)生的第一和第二驅(qū)動脈沖之一的方向標(biāo)志。包括一輔助傳感器以監(jiān)測振動子的往復(fù)運(yùn)動并提供代表它的輸出。與該輔助傳感器相關(guān)聯(lián)的是一方向檢測器，從輔助傳感器的輸出檢測振動子的運(yùn)動方向?？刂破靼ㄒ话踩雷o(hù)電路，它僅在由方向檢測器所檢測的運(yùn)動方向成為與由方向標(biāo)志所給出的方向相一致之后允許產(chǎn)生第一或第二驅(qū)動脈沖。由該安全防護(hù)電路來消除以與振動子正在運(yùn)動的方向相反的方向施加驅(qū)動力的可能性。當(dāng)振動子因某個(gè)原因被制動時(shí)才會反常出現(xiàn)這種矛盾。當(dāng)其出現(xiàn)時(shí)，振動子的實(shí)際反向點(diǎn)被從根據(jù)光敏器件的輸出所確定的所需反向點(diǎn)延遲，以使在振動子通過實(shí)際反向點(diǎn)之前以相反的方向而不是所需的方向錯(cuò)誤地施加驅(qū)動力，由此導(dǎo)致不可控的往復(fù)運(yùn)動。在這種狀態(tài)下，安全電路禁止驅(qū)動力施加給振動子直至振動子通過實(shí)際反向點(diǎn)為止，由此能夠以正確的方向施加驅(qū)動力，從而可靠地恢復(fù)往復(fù)運(yùn)動。
當(dāng)振動子非正常停止或因重載引起停止時(shí)，制動器電路動作以為了安全而停止電動機(jī)的工作。為此，制動器電路開始從該反向點(diǎn)計(jì)數(shù)持續(xù)時(shí)間，并且每次當(dāng)所檢測的運(yùn)動方向成為與方向標(biāo)志相一致時(shí)使持續(xù)時(shí)間復(fù)位到零。當(dāng)這樣計(jì)數(shù)的持續(xù)時(shí)間超過一臨界點(diǎn)時(shí)，制動器電路停止饋電以斷開電動機(jī)。
輔助傳感器可以包括一繞組和一個(gè)裝在振動子上的傳感器磁體。該繞組響應(yīng)振動子的運(yùn)動而產(chǎn)生代表變化的運(yùn)動方向的正弦波電壓。
本發(fā)明的這些以及其他的目的和優(yōu)點(diǎn)將通過本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合附圖的說明而得到了解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的直線往復(fù)電動機(jī)的示意圖；圖2是適合于在干式理發(fā)推子中使用的直線往復(fù)電動相的分解透視圖；圖3是該電動機(jī)的振動子的分解透視圖；圖4是表示電動機(jī)的電路的方框圖；圖5和6是表示用于電動機(jī)的反饋控制的一個(gè)方案的時(shí)序圖；圖6是表示電動機(jī)的反饋控制的另一個(gè)方案的時(shí)序圖。
圖1從原理上表示包括定子10和振動子30的直線往復(fù)電動機(jī)的基本構(gòu)形。定子10被安裝在基架11上并且包括一電磁體20，該電磁體20帶有一個(gè)繞在固定在基架11的軛21的鐵心22上的繞組24。連接一驅(qū)動25，為了電動機(jī)的控制以下述方法用可控制的量給電磁體20提供交流電流。振動子30由彈簧31支承在基架11上，能以一直線方向相對于定子10移動，在振動子30的下端面和軛21的上端面之間具有小的固定的間隙。永磁體32裝在振動子30上，永磁體32被磁化成具有沿著振動30的直線運(yùn)動方向布置的相反極性的端面。該永磁體30確定了振動子30的下端面并同電磁體20相配合以接收使振動子30移動的電磁驅(qū)動力。彈簧31同電動機(jī)的磁性柔度的水平分量相配合以給具有固有頻率的振動子30提供一往復(fù)運(yùn)動系統(tǒng)。
圖2和3表示適合于在干式理發(fā)推子中使用的電動機(jī)的一個(gè)例子。電磁體20通過軛21上的螺栓26同基架11下端的槽16的扣合而固定懸掛在基架11上?；?1支承一對相反運(yùn)動的振動子30A和30B，每個(gè)振動子30A和30B都具有接頭39A和39B，用于使同外切力(未表示)剪切配合的內(nèi)切刀(未表示)往復(fù)運(yùn)動以進(jìn)行剪切。振動子30A和30B分別通過簧片31A和31B懸掛到基架11上，以分別可相對于電磁體20移動?；善?1A和31B被固定在對著機(jī)架11的相對上端的其上端上和對著振動子30A和30B的相對下端的其下端上，以使振動子30A和30B可以在機(jī)架11的相對側(cè)壁12之間移動。振動子30A和30B都具有與電磁體20的上極端面相對的永磁體32A和32B。如圖3所示，振動子30A和30B包括塑料的載架33A和33B，載架33A和33B分別具有整體鑄在內(nèi)部的金屬構(gòu)架34A和34B，金屬構(gòu)架34A和34B給振動子提供堅(jiān)固性，并且分別形成同簧片31A和31B的連接部35A和35B。一個(gè)載架33A以矩形開孔框架的形式置入另一載架33B，該載架33B是通過插入在載架33B的中心柱37與矩形載架33A的相對側(cè)壁之間的圈簧36而設(shè)置的，圈簧36同相對應(yīng)的簧片31A和31B相配合以提供恢復(fù)力，該恢復(fù)力抵銷由電磁體20周明性地產(chǎn)生建立往復(fù)運(yùn)動系統(tǒng)的磁性驅(qū)動力。載架33A和33B由轉(zhuǎn)動支承在基架11上的聯(lián)桿38聯(lián)結(jié)起來，以使振動子30A和30B以相反方向同步地往復(fù)運(yùn)動。
下面對反饋控制進(jìn)行討論，它包括在電動機(jī)中的反饋控制，在負(fù)載條件變化時(shí)盡可能地保持振動子30的恒定往復(fù)振幅。通過光敏器件40和線圈傳感器50的結(jié)合來不斷監(jiān)測振動子的往復(fù)運(yùn)動。光敏器件40被夾持在基架11上并且同固定在載架33A即振動30A上的傳感器板42配合以輸出表示振動子的往復(fù)運(yùn)動中心和速度的信號。傳感器板42具有一個(gè)裂口43并位于光敏器件40的溝槽41中，以使該裂口43每次橫過溝槽中的光路時(shí)，光敏器件40響應(yīng)而發(fā)出一個(gè)脈沖。光敏器件40被布置成當(dāng)裂口43即5振動子30每次通過其往復(fù)運(yùn)動中心時(shí)輸出脈沖。因此，能夠在脈沖輸出時(shí)由定時(shí)檢測出振動子30的往復(fù)運(yùn)動中心，而且也能由脈沖的寬度檢測出振動子的速度。線圈傳感器50包括一傳感器繞組51，其對著光敏器件40被嵌入基架11的開孔17中，并同放在振動子30A的中心的傳感器磁體52相配合，以在振動子30往復(fù)運(yùn)動時(shí)給出正弦波電壓信號。來自線圈傳感50的輸出電壓則代表振動子30正在運(yùn)動中的瞬時(shí)方向?？梢允褂没魻栃?yīng)器件來代替?zhèn)鞲衅骼@組以給出同樣的正弦波輸出。
下面參照圖4和5來描述反饋控制的細(xì)節(jié)。設(shè)置控制器60來實(shí)現(xiàn)根據(jù)來自光敏器件40和線圈傳感器50的輸出以改變由電源61通過變換器63給電磁體20供電的反饋控制，以便于保持恒定的往復(fù)運(yùn)動振幅?？刂破?0同一個(gè)脈寬調(diào)制器(PWM)62和變換器63相連接，以改變供電的驅(qū)動脈沖的脈寬并交替變化饋入電磁體20的電流方向。在電動機(jī)起動之后，反饋控制在短時(shí)間內(nèi)就進(jìn)入工作狀態(tài)。在電動機(jī)起動時(shí)，鑒于振動子30的固有頻率，控制器60允許以計(jì)算出的固定定時(shí)發(fā)出幾個(gè)固定脈寬的初始驅(qū)動脈沖，直到當(dāng)達(dá)到預(yù)定往復(fù)運(yùn)動振幅時(shí)振動子30達(dá)到穩(wěn)定振蕩為止。此后，控制器60開始負(fù)責(zé)在往復(fù)運(yùn)動的每半周確定供電的正確驅(qū)動點(diǎn)以及改變供電時(shí)間即驅(qū)動脈沖的脈寬，以保持恒定往復(fù)運(yùn)動振幅。通過模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)供電的驅(qū)動點(diǎn)最好是在振動子通過其右和左反向點(diǎn)后立刻進(jìn)行。因而驅(qū)動點(diǎn)可被確定為從右和左反向點(diǎn)PR和PL延遲一固定的短時(shí)時(shí)間TX。根據(jù)來自光敏器件40的輸出來確定反向點(diǎn)。
在穩(wěn)定振蕩期間，光器件40輸出一串脈沖，如圖5所示，該脈沖是以振動子30通過往復(fù)運(yùn)動中心時(shí)具有對應(yīng)于振動子30的瞬時(shí)速度的脈寬的定時(shí)而產(chǎn)生的。光敏器件40的輸出被饋入反向點(diǎn)檢測器45，其從所檢測到的領(lǐng)前的脈沖預(yù)料下一個(gè)反向點(diǎn)。為了確定下一個(gè)右反向點(diǎn)PR，三個(gè)以前的脈沖(1)至(3)送到檢測器45中以給出三個(gè)以前的脈沖的第一和第二之間的右側(cè)往復(fù)時(shí)間TR區(qū)間。該右側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間TR代表振動子30在往復(fù)運(yùn)動中心的右側(cè)區(qū)域中移動時(shí)振動子的二分一區(qū)間。從而確定右反向點(diǎn)PR從第三脈沖(3)延遲二分之一的右側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間TR/2。用相同方式通過提取三個(gè)以前的脈沖(2)至(4)以給出三個(gè)以前脈沖的第二和第三之間的左側(cè)往復(fù)時(shí)間區(qū)間TL以代表振動子在往復(fù)中心的左側(cè)區(qū)域中移動時(shí)的振動子的后半周，而由檢測器45確定下一個(gè)左反向點(diǎn)PL。則左反向點(diǎn)PL被確定為從第三脈沖(4)延遲二分之一的左側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間周期TL/2。根據(jù)這樣獲得的右和左點(diǎn)PR和PL，控制器60把施加驅(qū)動脈沖的后續(xù)驅(qū)動點(diǎn)DP確定為從此延遲固定時(shí)間TX。
在穩(wěn)定振蕩期間，光敏器件42的輸出被饋入檢測振動子30通過往復(fù)中心的瞬時(shí)速度速度檢測器46，作為來自光敏器件42的脈寬TS的函數(shù)。所檢測的速度輸入控制器60，該控制器60以一反饋方式依次改變給電磁體20供電的驅(qū)動脈沖的寬度以便于保持恒定往復(fù)運(yùn)動振幅。為了進(jìn)行與振動子30的運(yùn)動方向相一致地變化供電的協(xié)調(diào)的反饋控制，對振動子以給定方向移動的電流量的補(bǔ)償是以振動子在相同方向上移動的檢測速度為基礎(chǔ)的。即，當(dāng)振動子30正在左移時(shí)，反饋控制是根據(jù)振動子從右向左移動或反之的檢測速度來進(jìn)行的。
對于根據(jù)右側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間TR和左側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間TL來單獨(dú)確定右和左反向點(diǎn)的上述方案，即使當(dāng)光敏器件40的輸出脈沖不是準(zhǔn)確地同振動子的振動中心相一致時(shí)，也能精確地確定反向點(diǎn)，例如，當(dāng)往復(fù)運(yùn)動中心的傳感板42的裂口43偏離中心或從光敏器件40的光路偏離時(shí)，由此而使光敏器件在偏離往復(fù)運(yùn)動的時(shí)刻輸出脈沖。也能精確地確定反向點(diǎn)。
為了交替地改變饋入電磁休20的電流極性，設(shè)置控制器60以產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。即，控制器60分別輸出第一(右)和第二(左)驅(qū)動脈沖以使振動子30右移和左移。但是，在控制器60中最好包括安全保護(hù)裝置以檢測振動子的瞬時(shí)運(yùn)動方向，產(chǎn)生正確的驅(qū)動脈沖而把驅(qū)動力以與振動子正在運(yùn)動的相同方向加給振動子30。這對于即使當(dāng)受到外力而以延長振蕩周期過分超出變化范圍的這種方式妨礙往復(fù)運(yùn)動時(shí)，仍保持往復(fù)運(yùn)動是特別有利的。當(dāng)遇到這類非正常狀況時(shí)，控制將產(chǎn)生以相反方向施加的驅(qū)動力，由此而不能保持往復(fù)運(yùn)動。為了避免該問題并給出往復(fù)運(yùn)動的協(xié)調(diào)恢復(fù)，在控制器60中最好包括安全防護(hù)電路70，以檢驗(yàn)施加下一個(gè)驅(qū)動力使振動子30移動的方向和振動子30的實(shí)際運(yùn)動方向。設(shè)置方向檢測器55以從線圈傳感器50的正弦輸出電壓給出振動子30的實(shí)際運(yùn)動方向。控制器60產(chǎn)生一個(gè)方向標(biāo)志，代表為了驅(qū)動力的連續(xù)施加而將要發(fā)出的第一(右)和第二(左)驅(qū)動脈沖之一。安全防護(hù)電路70讓控制器60僅在由方向檢測器55所檢測的運(yùn)動方向成為與由方向標(biāo)志所給定的方向相一致之后才產(chǎn)生第一(右)或第二(左)驅(qū)動脈沖。
下面參照圖5的右側(cè)來明安全防護(hù)電路70的工作。當(dāng)一個(gè)重載在點(diǎn)H以延長振蕩周斯的方向被施加時(shí)，來自線圈傳感器50的電壓輸出則相應(yīng)被調(diào)整為具有一個(gè)延長的周期。即使在該非正常狀態(tài)下，當(dāng)振動子30被正常預(yù)測從左到右改變其方向(如虛線所示)時(shí)而不是當(dāng)振動子30實(shí)際上仍向左移(如實(shí)線所示)時(shí)，控制器60)就會響應(yīng)而在預(yù)測驅(qū)動點(diǎn)DP產(chǎn)生右驅(qū)動脈沖。但是，在此時(shí)，安全防護(hù)電路70檢驗(yàn)實(shí)際運(yùn)動方向。即左與方向標(biāo)志即右，并禁止控制器60給出右驅(qū)動脈沖直到方向檢測器55發(fā)出代表實(shí)際運(yùn)動方向從左變到右的輸出為止。為可靠地從線圈感器50的輸出確定方向的改變，把檢測器設(shè)置成在線圈傳感器50的輸出電壓過零后的短時(shí)間TO內(nèi)證實(shí)方向的變化。在該方式下，即使在振動子受到重載時(shí)也能在正確時(shí)刻施加驅(qū)動力以恢復(fù)往復(fù)運(yùn)動。
控制器還可以包括一制動器電路71，當(dāng)振動子30在重載下失速時(shí)，即當(dāng)超過來自最后預(yù)測反向點(diǎn)PR′或PL′的預(yù)定臨界時(shí)間期間沒有產(chǎn)生驅(qū)動脈沖時(shí)，停止供給電功率，也就是，超過來自預(yù)測反向點(diǎn)PR′或PL′的預(yù)定時(shí)間期間仍未從線圈傳感器50的輸出得到振動子30的方向變化。制動器電路71從預(yù)測反向點(diǎn)PR′或PL′開始計(jì)數(shù)時(shí)間區(qū)間TS，并在每次所檢測的運(yùn)動方向變?yōu)榕c方向標(biāo)志一致時(shí)將其置零。當(dāng)該計(jì)數(shù)的時(shí)間區(qū)間TD超過臨界時(shí)間期間時(shí)，制動器電路71使控制器60停止電磁給體20供電，由此停止電動機(jī)的工作。
在上述實(shí)施例中，為了對來自光敏器件的輸出脈沖與振動子30的實(shí)際往復(fù)運(yùn)動中心之間的偏差進(jìn)行校正，分別由以前的右側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間TR和左側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間TL來確定右和左反向點(diǎn)PR和PL。但是，在光敏器件40可以同振動子30上的傳感器板42的裂口43正確對中時(shí)，如圖6所示，就可以由來自光敏器件的以前的兩個(gè)輸出脈沖簡單地確定出右和左的反向點(diǎn)。即，取以前的脈沖來給出共同的往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間TC，以使下一個(gè)反向點(diǎn)PR和PL被確定為從最后脈沖延遲二分之一的時(shí)間區(qū)間TC/2。在此情況下，使用所檢測的瞬時(shí)速度作為脈寬TS的函數(shù)來改變給電磁體連續(xù)供電的時(shí)間，以保持恒定的往復(fù)運(yùn)動振幅。
在上述實(shí)施例中，由振動子30的檢測速度來計(jì)算反饋量。但是，同樣可以為了相同的反饋目的用振動子的加速度。在這種意義說明書和權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語＂速度＂包括＂加速度＂的含義。進(jìn)而可以在不背離本發(fā)明的范圍的情況下給振動子和定子設(shè)置電磁體和永磁體。
權(quán)利要求
1.一種直線往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)，包括一直線振動子，可動地支承在基架上并承載一永磁體；一定子，固定在所述基架上并具有一電磁體，所述電磁體接受電功率以同永磁體相配合而產(chǎn)生使所述振動子以相對于所述定子的直線方向運(yùn)動的電磁驅(qū)動力；彈簧裝置，給所述振動子施加一恢復(fù)力以使直線運(yùn)動反向，由此給所述振動子提供一直線往復(fù)運(yùn)動；傳感器裝置，用于檢測振動子的直線運(yùn)動以提供代表其的信號；一反向點(diǎn)檢測器，根據(jù)來自所述傳感器裝置的信號確定所述振動子的右和左反向點(diǎn)；一速度檢測器，根據(jù)來自所述傳感器裝置的信號，獲得所述振動子的瞬時(shí)速度；一控制器，在對所述右和左反向點(diǎn)分別及時(shí)后續(xù)所確定的右和左驅(qū)動點(diǎn)上并以變化的量給所述電磁體供電，以把振動子的往復(fù)振動振幅保持為恒定，其特征在于，所述傳感器裝置包括一光敏器件，輸出一串在每次所述振動子通過其往復(fù)運(yùn)動中心時(shí)產(chǎn)生的脈沖，并且所述反向點(diǎn)檢測器根據(jù)兩個(gè)以前的脈沖之間的時(shí)間區(qū)間來確定所述反向點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)，其中每個(gè)所述右和左驅(qū)動點(diǎn)被確定為先于緊接著所述振動子到達(dá)往復(fù)運(yùn)動的中心時(shí)的點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)，其中，所述反向點(diǎn)檢測器確定4個(gè)連續(xù)脈沖的第一和第二之間的右測往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間并確定所述4個(gè)連續(xù)脈沖的第二和第三之間的左側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間，所述右側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間對應(yīng)于所述振動子在往復(fù)運(yùn)動中心的右側(cè)區(qū)域中運(yùn)動時(shí)的振動子的二分之一周期，所述左側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間對應(yīng)于所述振動子在往復(fù)運(yùn)動中心的左側(cè)區(qū)域運(yùn)動時(shí)的振動子的后半周期；其中，所述反向點(diǎn)檢測器把所述右反向點(diǎn)確定為從所所述第三脈沖延遲所述右側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間的二分之一并把所述左反向點(diǎn)確定為從第四脈沖延遲所述左側(cè)往復(fù)運(yùn)動時(shí)間區(qū)間的二分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)，其中，所述反向點(diǎn)檢測器確定三個(gè)連續(xù)脈沖的第一和第二之間的基準(zhǔn)往復(fù)時(shí)間區(qū)間，所述基準(zhǔn)往復(fù)時(shí)間區(qū)間對應(yīng)于振動子的二分之一周期并且其中，所述反向點(diǎn)檢測器把所述右反向點(diǎn)確定為從所述第二脈沖延遲所述基準(zhǔn)往復(fù)時(shí)間區(qū)間的二分之一并把所述左反向點(diǎn)確定為從所述第三脈沖延遲所述基準(zhǔn)往復(fù)時(shí)間區(qū)間的二分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)，其中，所述控制器周期性地產(chǎn)生第一和第二驅(qū)動脈沖，用于以交替改變所述振動子運(yùn)動方向的方向給電磁體饋電；所述控制器產(chǎn)生一方向標(biāo)志，標(biāo)志代表其后將要產(chǎn)生的的第一和第二驅(qū)動脈沖中的一個(gè)；所述電動機(jī)包括輔助檢測裝置，該裝置監(jiān)測振動子的往復(fù)運(yùn)動以提供代表其的輸出；設(shè)置一方向檢測器以從所述輔助檢測裝置的輸出檢測振動子的變化的運(yùn)動方向；所述控制器包括一安全防護(hù)電路，其僅在由所述方向檢測器所檢測的運(yùn)動方向變成與由所述方向標(biāo)志所給出的方向相一致時(shí)才允許發(fā)出第一或第二驅(qū)動脈沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直線往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)，其中，所述控制器包括一制動器電路，其從反向點(diǎn)開始計(jì)數(shù)時(shí)間區(qū)間并且每次在所檢測的運(yùn)動方向變?yōu)橥较驑?biāo)志一致時(shí)將時(shí)間區(qū)間置零，并且當(dāng)時(shí)間區(qū)間超出預(yù)定臨界限度時(shí)停止供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直線往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)，其中，所述輔助檢測裝置包括一安裝到所述基架上的繞組和一裝載在所述振動子上的傳感器磁體，所述繞組產(chǎn)生一正弦波信號，其代表響應(yīng)于振動子的運(yùn)動的所述變化的運(yùn)動方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直線往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)，其中，所述輔助檢測裝置包括一安裝到所述基架上的霍爾效應(yīng)器件和一裝載在所述振動子上的傳感器磁體，所述霍爾效應(yīng)器件產(chǎn)生一正弦波信號，其代表響應(yīng)于振動子的運(yùn)動的所述變化的運(yùn)動方向。
全文摘要
一種直線往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)，能夠發(fā)出在負(fù)載變化的條件保持恒定的往復(fù)運(yùn)動振幅的協(xié)調(diào)和有效的反饋控制。它包括一載有永磁體的振動子和一具有電磁體的定子。電磁體被供電以在相對于定子的直線方向上產(chǎn)生使振動子移動的電磁驅(qū)動力。設(shè)置一彈簧以給振動子提供恢復(fù)力，使振動子直線往復(fù)運(yùn)動。光敏器件能夠監(jiān)測振動子的往復(fù)運(yùn)動周期而不受由電磁體產(chǎn)生的用以驅(qū)動的振動子的磁場的影響，以能夠保持振動子的恒定往復(fù)運(yùn)動振幅的變化的量給電磁體供電。則其提供了一個(gè)可靠的基礎(chǔ)以精確確定反向點(diǎn)的及驅(qū)動點(diǎn)。因此，以在最佳時(shí)刻施加驅(qū)動力以精確和可靠地進(jìn)行反饋控制。
文檔編號H02K33/06GK1150716SQ9611039
公開日1997年5月28日 申請日期1996年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月31日
發(fā)明者本橋良, 棚橋正雄, 天谷英俊, 前川多喜夫, 岡本豐勝, 伊吹康夫, 克洛德·烏代, 丹尼爾·普魯達(dá)姆 申請人:松下電工株式會社