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JP2003125572A - 制御可能な電子機械トランスジューサ - Google Patents

制御可能な電子機械トランスジューサ

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Publication number
JP2003125572A
JP2003125572A JP2002236937A JP2002236937A JP2003125572A JP 2003125572 A JP2003125572 A JP 2003125572A JP 2002236937 A JP2002236937 A JP 2002236937A JP 2002236937 A JP2002236937 A JP 2002236937A JP 2003125572 A JP2003125572 A JP 2003125572A
Authority
JP
Japan
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electromechanical transducer
magnetic field
orbit
along
electromechanical
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002236937A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas A Froeschle
トーマス・エイ・フロエシェル
Robert L Maresca
ロバート・エル・マレスカ
James A Parison
ジェームズ・エイ・パリソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bose Corp
Original Assignee
Bose Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Bose Corp filed Critical Bose Corp
Publication of JP2003125572A publication Critical patent/JP2003125572A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で効率の高い電気機械系のトランスジ
ューサを提供する。 【解決手段】 実質的に連続する複数の巻線からなり第
２の部材を貫通する磁場を生成する第１の部材と、実質
的に連続する複数の永久磁石からなり軌道に沿った制御
可能な力を発生させる第２の部材との間で、第１の部材
と第２の部材とが相対的に摺動可能に構成する電気機械
式トランスジューサである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子機械式トランスジュ
ーサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電磁的トランスジューサを電気機
械系に組み入れてアクティブに機械的な変位を電気的エ
ネルギーに変換したりこの電気的なエネルギーを制御位
置に基いて機械系の運動制御に用いることが行われてお
り、代表的なアクティブ（能動）制御システムは、例え
ばホイールにかかる力や車両の加速度やその他の車両パ
ラメータを使用して、流体を流通させる弁の開閉時期を
決定し、これによって衝撃を吸収するようにアクチュエ
ータのピストンを作動させるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、軽量化され
高効率の電気機械式トランスジューサを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電子機
械的トランスジューサは、固定子と回転接極子とを有す
る従来の電動機から区別される第１端と第２端との間の
軌道に沿って、相対的に可動な第１及び第２要素を有す
る。この組合わせは、エネルギの過剰な消散を生じるこ
とがない。
【０００５】最適な実施例においては、制御可能な軌道
追従型の電子機械トランスジューサは、突極を有する直
線多極電動機である。
【０００６】
【実施例】図１に示す電子機械的トランスジューサは、
発電機として機能し、機械的な仕事を、バッテリを充電
するか、あるいは、電気要素を有効に付勢する、電気エ
ネルギに変換する。
【０００７】最適の実施例では、例えば永久磁石や、磁
界巻線や、インダクションによって作られる磁界構造を
用いる。トランスジューサは、機械的動力を最小にする
ように構成されるのが望ましい。例えば、突出電極を用
いることによって、移動質量を最小にしながら、所定の
電動入力を与えることができる。
【０００８】図２には、図１の電気機械式トランスジュ
ーサを応用した概略ブロック線図が示されている。直線
多極電動機３２用の電子制御器は、整流・平滑補正回路
１０２及び電力プロセッサ１０４を有している。平滑力
は、電動機に加えられる電流なしに、相対可動電動機間
の相対位置を検出する位置センサ１０６を有する。
【０００９】補正回路１０２は、反平滑補償器１１２の
出力に指令信号を加える加算器１１０を有する。補償来
１１２は、位置センサ１０６からの出力の関数となる。
位置センサ１０６の出力は、伝達波形発生器１１４を付
勢する。発生器１１４は加算器１１０の出力を受け、電
力プロセッサ１０４への３つの指令信号Ｉａ、Ｉｂ、Ｉ
ｃを出力する。電力プロセッサ１０４は、直線電動機３
２への入力を与える３つのスイッチング電流モード制御
回路を有する。
【００１０】図３は、本発明による直線多極電動機の実
施例の斜視図である。この直線多極電動機は、外側部材
１３２に関して相対的に可動な比較的小さな質量の内側
部材を有する。内側部材１３１の露出端は、非反発質量
に連結されたブッシング１３３を有する。外側部材１３
２は、ブッシング１３３の両端において反発質量に取り
付けられた支持部材１３４に、回動自在に連結される。
ダスト・カバー１３５はダストから内側部材１３１を保
護することを助ける。
【００１１】サイド・キャップ１３６（第１図参照）及
びダスト・カバー１３５の大部分は、追加の構造を詳細
に示すために除去されている。外側部材装置フレーム１
３７は、外側部材電極集合体１４１に連結される。内側
部材１３１は、多数の方形磁石１４２と、位置センサ１
０６に関連したセンサ磁石ホルダ１４３とを有する。外
側部材１３２は、コイル１４４と、直線軸受１４５とを
有する。直線軸受１４５は、軸受レール１４６、１４７
と係合する。
【００１２】図４は、図１、図３の直線電動機の斜視図
を示し、外側部材電極集合体１４１を図示するためにコ
イル１４４を取り除いてある。図５は、図１の８−８線
から見た断面図である。
【００１３】電気機械式トランスジューサとしての直線
電動機のこの実施例は、多数の特徴と利点を有する。内
側部材１３１と外側部材１３２との間の相対的な力は、
コイル内の電流の大きさと極性に関係する。直線電動機
は、反発質量と非反発質量の間の電気的に制御可能な相
対的な力の源と考えられてもよい。
【００１４】センサ磁石ホルダ１４３は、交番磁極を有
する連続永久磁石のアレーを支持するのが好ましく、内
外部材間で相対移動が生じるときに、磁束変化を検出す
るように磁気ピックアップ・ヘッドを使用することを容
易にする。グレイ・コード構成体は、基準位置に関して
内外部材間の絶対変位を表わすデジタル信号を付与す
る。
【００１５】本発明の特徴は、電動機３２が、あるとき
は発電機として機能し、非反発質量と反発質量間の相対
的な移動によって発生した機械的な仕事を、電気的なエ
ネルギに変換することにある。この電気的なエネルギ
は、巻線に接続されたスイッチング増幅器用の電源に代
表的には戻される。これらのスイッチング増幅器は、ト
ランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、又は、ＳＣＲのよう
な、制御可能な電力半導体スイッチング装置に跨がるダ
イオードを有するから、エネルギは電動機３２から分流
ダイオードを介して電源に流れ込む。この特徴は、シス
テムを作動させるために要する電力を有効に減少させ
る。
【００１６】本発明の別の特徴は、巻線を短絡させ、こ
れによって例えば受動ダンパ又は衝撃吸収器として直線
電動機３２を機能させることにある。短絡回路は、電動
機巻線に跨がる常開接点を有する、１又はそれ以上のリ
レーを作動させることによって作られる。または、スイ
ッチング回路用電源を短絡させて電流が分流ダイオード
を介して流れ、これによって磁気減衰を有効に与えるこ
とができる。
【００１７】内外部材の特徴は、中立点で支持する力が
存在するように、対称の磁心が存在することである。言
い換えると、第１及び第２部材が相対運動の軌道に平行
な面のまわりに、ほぼ対称になっている。例えば、相対
運動が直線である図示するような特別の構造について
は、第１及び第２要素は、部材の極端なボード面に接
し、かつ、相対運動の軌道に平行な面間の中間の面のま
わりにほぼ対称である。この対称構造は、相対運動の軌
道に直交する第１部材と第２部材との間の相対力を最少
にすることにより助ける。この直交力は、第１部材と第
２部材との間でその軌道に沿った方向に最大相対力以下
になっている。代表的には、この直交力は非常に小さ
く、ほぼゼロである。
【００１８】主として、永久磁石からできた内部材を作
ることは、質量を比較的小さく保ちながら、大きい力−
質量関係をつくることを助ける。多相システムの使用が
効率を改善し、即ち、機械的仕事（力×距離）対入力電
気エネルギの比較的高い比を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のトランスジューサの斜視図である。
【図２】 図１のトランスジューサのモータ制御器の概
略構成図である。
【図３】 図１のトランスジューサの斜視図である。
【図４】 図１、３のトランスジューサの斜視図である
が、固定子電極集合体が除去されている。
【図５】 図１のトランスジューサの断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エル・マレスカ アメリカ合衆国マサチューセッツ州01710, フラミンガム，ザ・マウンテイン（番地な し) (72)発明者 ジェームズ・エイ・パリソン アメリカ合衆国マサチューセッツ州01710, フラミンガム，ザ・マウンテイン（番地な し) Ｆターム(参考） 5H633 BB08 GG02 GG08 GG13 HH03 HH05 HH13 JA05 JA06 JA10

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子機械式のトランスジューサにおい
    て、 第２の部材の少なくとも一部に電子機械式に連結される
    第１の部材を有し、 前記第１の部材と前記第２の部材は間隔を置いた端部を
    有する軌道に沿って相対的に摺動可能に構成され、 前記第１の部材は、前記第２の部材を貫通する磁場を生
    成するための少なくとも一つの巻線を有し、 前記第２の部材は、前記磁場と相互作用するための少な
    くとも一つの要素を有し、 前記第１の部材と前記第２の部材は前記軌道に平行な表
    面の周りにほぼ対称をなし、 前記第１の部材は実質的に連続する複数の巻線を有し、
    前記複数の巻線は、それぞれ、前記軌道に直交する有効
    要素を有する磁場を生成するように構成され、 前記第２の部材は実質的に連続する複数の永久磁石を有
    し、前記複合の永久磁石は、前記第１の部材の磁場と反
    応して前記軌道に沿った力を生成する磁場を前記軌道に
    沿って形成するように、前記軌道に沿って交番極性を有
    する、ことを特徴とする、電子機械式のトランスジュー
    サ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子機械式のトランス
    ジューサにおいて、前記第２の部材は前記実質的に連続
    する複数の永久磁石を主として有する、前記トランスジ
    ューサ。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の電子機械式のトランス
    ジューサにおいて、前記第２の部材の質量は前記連続し
    た永久磁石の質量とほぼ同一である、前記トランスジュ
    ーサ。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の電子機械式のトランス
    ジューサにおいて、更に、位置センサを有し、前記位置
    センサは、前記第１の部材と前記第２の部材の間の前記
    軌道に沿った相対位置を表す位置信号を供給する、前記
    トランスジューサ。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の電子機械式のトランス
    ジューサにおいて、前記第２の部材は前記第１の部材の
    内側に位置する、前記トランスジューサ。
  6. 【請求項６】 請求項２に記載の電子機械式のトランス
    ジューサにおいて、前記第２の部材は前記第１の部材の
    内側に位置する、前記トランスジューサ。
  7. 【請求項７】 請求項３に記載の電子機械式のトランス
    ジューサにおいて、前記第２の部材は前記第１の部材の
    内側に位置する、前記トランスジューサ。
JP2002236937A 1989-08-31 2002-08-15 制御可能な電子機械トランスジューサ Pending JP2003125572A (ja)

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