直线振动电机的控制系统 【技术领域】
本发明涉及一种电机驱动装置，并更具体地涉及用于驱动直线振动电机的电机驱动装置，此电机具有动子和支撑动子的弹簧部件。
背景技术
使用直线振动电机的常规设备包括通过机械振动来通知呼入的振动发生器，所述设备例如为手机、用于压缩和循环气体或流体的压缩机、以及往复式电动剃须刀。压缩机和电动剃须刀使用直线振动电机作为它们的驱动源。
典型的直线振动电机具有单相同步电机的结构，即，它具有包括永久磁铁的动子和通过在铁心上缠绕线圈得到的定子，并且，当AC电压作用到线圈上时动子做往复运动。
如上所述，当通过动子的往复运动产生振动时，需要较大的电磁力。然而，可通过形成弹簧振动系统而使驱动直线振动电机所需的能量最小化，所述弹簧振动系统包括动子和支撑动子的弹簧部件。即，在动子由弹簧部件支撑的直线振动电机中，包括动子的弹簧振动系统以它的自然共振频率振动，从而，可用相对较低的能量驱动直线振动电机。
对于控制直线振动电机输出的方法，在此电机中用弹簧支撑动子，可调整提供给直线振动电机地电压或电流的幅值，同时用它的共振频率驱动直线振动电机(例如，参照已公开的日本专利申请2001-193993)。
然而，在直线振动电机中，当动子的行程长度变得大于预定的允许值时，发生以下问题，如动子和电机主体之间碰撞或支撑弹簧损坏。从而，动子的行程长度受到直线振动电机结构的限制。
例如，当因动子行程长度增加而导致支撑弹簧的伸展超过预定值时，支撑弹簧发生导致损坏的塑性变形。进而，当动子的行程长度大约增加到电机主体在动子振动方向上的尺寸时，动子碰撞到电机主体的内壁，并将导致损坏。
因此，已经提出解决上述问题的用于驱动直线振动电机的装置。即，此直线振动电机驱动装置设置有检测器，如用于检测直线振动电机的动子位置的位置传感器，并且当动子的行程长度超过预定的允许值时增加直线振动电机的输出，即减小作用到直线振动电机上的电压或电流的幅值，由此避免直线振动电机因动子和电机主体之间碰撞或支撑弹簧伸展超过临界值而造成的损坏(例如，参照已公开的日本专利申请Hei.11-324911)。
然而，由于常规直线振动电机驱动装置(以下也称作电机驱动装置)以维持为弹簧振动系统共振频率的往复运动频率来驱动直线振动电机，因此，只通过动子的行程长度来调节直线振动电机的输出，其中，弹簧振动系统包括动子。结果，直线振动电机的最大输出不合乎需要地受直线振动电机结构的限制，并进一步地，直线振动电机的最大输出不合乎需要地受作用到电机驱动装置上的电源电压的限制。
首先，详细描述直线振动电机的结构对电机输出的限制。
在直线振动电机中，动子的最大行程长度只可增加到以下两个长度之间更短的一个长度，所述两个长度为直线振动电机主体在动子振动方向上的长度和与动子支撑弹簧的弹性极限相应的长度，其中，所述电机包括动子。
相应地，为了增加直线振动电机的最大输出，电机主体在动子振动方向上的尺寸应该增加，以保证动子更大的行程长度，并进一步地，应该使用具有更大弹性极限长度的弹簧作为动子支撑弹簧。可替换地，应该增加动子支撑弹簧的弹簧常数，以增加直线振动电机的共振频率。
相应地，在常规直线振动电机中，基于需要的最大输出来确定机械结构，从而，最大输出的增加不仅导致尺寸增加而且导致在最高使用频率的输出区域中电机效率降低，即电机输出与电机输入之比减小。
以直线振动电机应用于空调器压缩机的情况作为实例来描述以上问题。在此情况下，最高使用频率的输出区域不是高输出区域而是低输出区域，其中，在高输出区域中对快速供暖操作或快速制冷操作产生高电机输出，而在低输出区域中电机输出是高输出区域中电机输出的10～20％。在低输出区域中，由于动子的行程长度减小，因此电机效率降低。进而，在压缩机中，顶部间隙因活塞行程长度减小而扩大，导致工作效率降低。
其次，详细描述直线振动电机的电源电压对电机输出的限制。
在上述常规电机驱动装置中，通过间歇地向直线振动电机作用驱动电压而调整应用电压值，从而动子具有所需要的行程长度。具体而言，当直线振动电机所需的输出功率增加时，作用到直线振动电机的电压值增加，以增加动子的行程长度。
然而，当通用变换器用于电机驱动装置时，电机驱动装置不能输出其幅值大于输入DC电压的电压电平的AC电压。换句话说，即使在增加作用到直线振动电机的驱动电压的幅值以增加动子行程长度时，电机驱动装置也可只向电机驱动装置作用其幅值等于或小于输入电压的电压电平的AC电压。结果，直线振动电机的最大输出受作用到电机驱动装置上的DC电压的电压电平的限制。
在此情况下，为了增加直线振动电机的最大输出，除了减少线圈绕组数量之外没有别的选择，所述线圈是直线振动电机的定子的部件。也就是说，通过减少线圈的绕组数量，改变直线振动电机所产生的感应电压的大小，由此改变驱动电压和驱动电流之间的平衡，即改变作为驱动电流和驱动电压乘积的驱动功率。
相应地，在常规直线振动电机中，线圈的绕组数量基于所获得的最大输出而确定，从而导致在最高使用频率的输出区域中有可能降低电机效率，其中，所述线圈是直线振动电机的定子的部件。
例如，当减少电机线圈的绕组数量以增加直线振动电机的最大输出时，在最高使用频率的输出区域中，即在电机输出功率较低的输出区域中，电流量增加，这导致电机效率因电机中的铜损或铁心损耗增加、或变换器损失增加而降低。
本发明致力于解决上述问题，并且目的是提供一种电机驱动装置，该装置可在直线振动电机的驱动电压的电压电平保持恒定的状态下控制电机输出，从而有助于直线振动电机的输出控制，并且该装置不需修改直线振动电机或其电源的规格，就可增加直线振动电机的最大输出。
【发明内容】
根据本发明(权利要求1)，提供一种用于驱动直线振动电机的电机驱动装置，此电机具有可往复运动的动子和支撑动子的弹簧部件，所述装置包括电机驱动器，该电机驱动器用于向直线振动电机提供AC电压，作为驱动电压，所述电机驱动器通过调节AC电压的频率而控制直线振动电机的电机输出和动子行程中的至少一个。从而，可调节电机输出，并且直线振动电机的驱动电压保持恒定，由此，不需修改直线振动电机或其电源的规格，就可增加直线振动电机的最大输出。
进而，由于通过调节AC电压的频率而改变直线振动电机的输出或动子的行程，因此，通过改变电压控制振荡器的控制电压，可使用电压控制振荡器等作为包括在电机驱动器内的振荡器来容易地执行直线振动电机的输出控制或动子的行程控制。
根据本发明(权利要求2)，如权利要求1所述的电机驱动装置进一步包括：目标输出确定单元，该单元用于确定作为直线振动电机所需电机输出的目标输出；以及驱动频率确定单元，该单元基于已确定的目标输出而确定直线振动电机的驱动频率；并且，电机驱动器通过调节提供给直线振动电机的AC电压的频率，以使该频率等于驱动频率确定单元所确定的驱动频率，而控制电机输出。从而，不需显著改变提供给直线振动电机的AC电压的振幅电平，直线振动电机的输出就可达到目标输出。
根据本发明(权利要求3)，如权利要求2所述的电机驱动装置进一步包括输出检测单元，该单元检测直线振动电机的电机输出；并且，驱动频率确定单元确定驱动频率，以使检测电机输出和已确定目标输出之差变为零。从而，直线振动电机的输出控制变为反馈控制，其中，直线振动电机所需的电机输出是目标输出，从而，可稳定准确地执行直线振动电机的输出控制或动子的行程控制。
根据本发明(权利要求4)，如权利要求1所述的电机驱动装置进一步包括：驱动频率确定单元，该单元用于确定直线振动电机的驱动频率；以及用于检测动子位置的位置检测单元；当动子的检测位置未超过预定基准位置时，驱动频率确定单元设定驱动频率为使包括动子的弹簧振动系统达到共振状态的共振频率，并且，当动子的检测位置超过基准位置时，驱动频率确定单元设定驱动频率为比共振频率更高的频率；电机驱动器通过调节提供给直线振动电机的AC电压的频率，以使该频率等于驱动频率确定单元所确定的驱动频率，而控制动子的行程。从而，在动子行程位于允许范围之内的状态下，通过设定驱动频率为共振频率而高效率地驱动直线振动电机。而且，即使在如果以共振频率驱动直线振动电机，动子行程就会超出允许范围的高输出区域中，也可驱动直线振动电机，并且动子行程限制在允许范围内。
根据本发明(权利要求5)，在如权利要求4所述的电机驱动装置中，当动子的检测位置超过基准位置时，驱动频率确定单元把驱动频率改变为使动子的检测位置不超过基准位置的频率。从而，在如果以共振频率驱动直线振动电机，动子行程就会超出允许范围的高输出区域中，驱动频率设定为最靠近共振频率的频率，在此频率时动子行程不超出允许范围，从而，可最大效率地驱动直线振动电机，同时防止动子碰撞或支撑弹簧伸展超过其弹性极限。进而，由于在高输出区域中驱动频率设定为最靠近共振频率的频率，在此频率时动子行程不超出允许范围，因此，当直线振动电机所需的电机输出减小时，驱动频率可平滑地返回到共振频率。
根据本发明(权利要求6)，如权利要求4所述的电机驱动装置进一步包括：目标输出确定单元，该单元用于确定作为直线振动电机所需电机输出的目标输出；输出检测单元，该单元检测直线振动电机的电机输出；以及驱动电压确定单元，该单元用于确定直线振动电机的驱动电压的目标电压值，以使检测电机输出和已确定目标输出之差变为零；并且，电机驱动器调节提供给直线振动电机的AC电压的频率和电压值，以使AC电压的电压值变得等于驱动电压确定单元所确定的目标电压值，并使AC电压的频率变得等于驱动频率确定单元所确定的驱动频率。从而，直线振动电机的输出控制变为反馈控制，其中，用作为目标输出的直线振动电机所需电机输出来调节驱动电压的电压值，从而，可高准确度、稳定度和敏感度地执行直线振动电机的输出控制，同时动子行程保持在允许范围之内。
根据本发明(权利要求7)，在如权利要求4-6中任一项所述的电机驱动装置中，基于支撑动子的弹簧部件的弹性限值而确定基准位置。从而，即使在需要高电机输出时，也可产生所需的电机输出，同时把动子行程长度抑制在动子的支撑弹簧的伸展不超过弹性限值的程度上。结果，可提高直线振动电机的可靠性，并且，即使在因支撑弹簧伸展的弹性极限而不可能以共振频率驱动直线振动电机的高输出区域中，也可驱动直线振动电机。
根据本发明(权利要求8)，在如权利要求4-6中任一项所述的电机驱动装置中，基于动子可与构成直线振动电机的部件碰撞或与包括直线振动电机的设备的部件碰撞的位置而确定基准位置。从而，即使在需要高电机输出时，通过把动子行程长度抑制在动子不与直线振动电机的部件碰撞或不与包括直线振动电机的设备的部件碰撞的程度上而产生所需电机输出。结果，可提高直线振动电机的可靠性，并且，即使在因电机主体在动子振动方向上的尺寸而不可能以共振频率驱动直线振动电机的高输出区域中，也可驱动直线振动电机。
根据本发明(权利要求9)，如权利要求1所述的电机驱动装置进一步包括：驱动频率确定单元，该单元用于确定直线振动电机的驱动频率；目标输出确定单元，该单元用于确定作为直线振动电机所需电机输出的目标输出；输出检测单元，该单元检测直线振动电机的电机输出；以及驱动电压确定单元，该单元用于确定直线振动电机的驱动电压的目标电压值，以使检测电机输出和已确定目标输出之差变为零；当已确定的目标电压值未超过预定基准值时，驱动频率确定单元设定驱动频率为使包括动子的弹簧振动系统达到共振状态的共振频率，并且，当已确定的目标电压值超过基准值时，驱动频率确定单元设定驱动频率为比共振频率更高的频率；电机驱动器通过调节提供给直线振动电机的AC电压的频率和电压值，以使AC电压的电压值变得等于驱动电压确定单元所确定的目标电压值，并使AC电压的频率变得等于驱动频率确定单元所确定的驱动频率，而控制电机输出和动子行程。从而，在所需电机输出达到最大输出之前以共振频率有效地驱动直线振动电机，在最大输出时，通过电源的电压电平而限制以共振频率驱动直线振动电机。进而，在所需电机输出超过最大输出的高输出区域中，以比共振频率更高的频率驱动直线振动电机，同时不显著减小驱动效率。
进而，直线振动电机的输出控制变为反馈控制，其中，用作为目标输出的直线振动电机所需电机输出来调节驱动电压的电压值，从而，可高准确度、稳定度和敏感度地执行直线振动电机的输出控制。
根据本发明(权利要求10)，在如权利要求9所述的电机驱动装置中，基于为电机驱动器设置的DC电源的电压值而确定基准值；并且，当已确定的目标电压值超过基准值时，驱动频率确定单元把驱动频率改变为使已确定的目标电压值不超过基准值的频率。从而，在电机输出超过电源电压所限制的最大输出的高输出区域中，驱动频率设定为最靠近共振频率的频率，由此实现直线振动电机的高效驱动。进而，当直线振动电机所需的电机输出减小时，驱动频率可平滑地返回到共振频率。
根据本发明(权利要求11)，如权利要求1所述的电机驱动装置进一步包括：驱动频率确定单元，该单元用于确定直线振动电机的驱动频率； 目标输出确定单元，该单元用于确定作为直线振动电机所需电机输出的目标输出；输出检测单元，该单元检测直线振动电机的电机输出；驱动电压确定单元，该单元用于确定直线振动电机的驱动电压的目标电压值，以使检测电机输出和已确定目标输出之差变为零；以及驱动电压检测单元，该单元用于检测直线振动电机的驱动电压的实际电压值；当检测的实际电压值未超过基于提供给电机驱动器的DC电压的电压值而确定的基准值时，驱动频率确定单元设定驱动频率为使包括动子的弹簧振动系统达到共振状态的共振频率，并且，当检测的实际电压值超过基准值时，驱动频率确定单元设定驱动频率为比共振频率更高的频率；电机驱动器通过调节提供给直线振动电机的AC电压的频率和电压值，以使AC电压的电压值变得等于驱动电压确定单元所确定的目标电压值，并使AC电压的频率变得等于驱动频率确定单元所确定的驱动频率，而控制电机输出和动子行程。从而，即使在高输出区域中也可有效地驱动直线振动电机，而不受电源的电压电平的限制。
具体地，即使在实际电机输出不等于所需电机输出时，在实际电机输出达到最大输出之前，也可有效地以共振频率驱动直线振动电机，在最大输出时，通过电源的电压电平而限制以共振频率驱动直线振动电机。进而，在被共振频率驱动的直线振动电机的实际电机输出超过最大输出的高输出区域中，以比共振频率更高的频率驱动直线振动电机，而不显著减小驱动频率。而且，在高输出区域中，驱动频率设定为最靠近共振频率的频率，在此频率下产生所需的电机输出，从而，当所需电机输出减小时此驱动频率可平滑地返回到共振频率。
根据本发明(权利要求12)，提供一种配备有压缩机的空调器，所述压缩机具有汽缸和活塞，并通过活塞的往复运动而压缩汽缸中的流体，并且，所述空调器包括：使活塞往复运动的直线振动电机，该电机具有定子和动子，所述动子由弹簧支撑以便形成包括动子的弹簧振动系统；以及用于驱动直线振动电机的电机驱动单元；电机驱动单元是如权利要求1-11中任一项所述的电机驱动装置。从而，与常规旋转型电机相比，摩擦损失减少，并进一步地，在高压侧和低压侧之间制冷剂的密封性增加，由此提高压缩机的效率。而且，由于摩擦损失减少，因此，在旋转型电机中必不可少的润滑油的量可显著减少。从而，提高再利用性，并且由于溶解到油中的制冷剂的量减少，因此注入到压缩机中的制冷剂的量减少，从而有益于保护全球环境。进而，由于借助驱动频率来控制直线压缩机的性能，因此可最大性能地驱动直线压缩机，而不受其结构的限制，从而可进行在额定性能时提供最大效率的设计。结果，使用直线压缩机的空调器的尺寸减小并且效率提高。
根据本发明(权利要求13)，提供一种配备有压缩机的电冰箱，所述压缩机具有汽缸和活塞，并通过活塞的往复运动而压缩汽缸中的流体，所述电冰箱包括：使活塞往复运动的直线振动电机，该电机具有定子和动子，所述动子由弹簧支撑以便形成包括动子的弹簧振动系统；以及用于驱动直线振动电机的电机驱动单元；电机驱动单元是如权利要求1-11中任一项所述的电机驱动装置。从而，与常规旋转型电机相比，摩擦损失减少，并进一步地，在高压侧和低压侧之间制冷剂的密封性增加，由此提高压缩机的效率。而且，由于摩擦损失减少，因此，在旋转型电机中必不可少的润滑油的量可显著减少。从而，提高再利用性，并且由于溶解到油中的制冷剂的量减少，因此注入到压缩机中的制冷剂的量减少，从而有益于保护全球环境。进而，由于借助驱动频率来控制直线压缩机的性能，因此可最大性能地驱动直线压缩机，而不受其结构的限制，从而可进行在额定性能时提供最大效率的设计。结果，使用直线压缩机的电冰箱的尺寸减小并且效率提高。
根据本发明(权利要求14)，提供一种配备有压缩机的低温冷冻器，所述压缩机具有汽缸和活塞，并通过活塞的往复运动而压缩汽缸中的流体，所述低温冷冻器包括：使活塞往复运动的直线振动电机，该电机具有定子和动子，所述动子由弹簧支撑以便形成包括动子的弹簧振动系统；以及用于驱动直线振动电机的电机驱动单元；电机驱动单元是如权利要求1-11中任一项所述的电机驱动装置。从而，与常规旋转型电机相比，摩擦损失减少，并进一步地，在高压侧和低压侧之间制冷剂的密封性增加，由此提高压缩机的效率。而且，由于摩擦损失减少，因此，在旋转型电机中必不可少的润滑油的量可显著减少。从而，提高再利用性，并且由于溶解到油中的制冷剂的量减少，因此注入到压缩机中的制冷剂的量减少，从而有益于保护全球环境。进而，由于借助驱动频率来控制直线压缩机的性能，因此可最大性能地驱动直线压缩机，而不受其结构的限制，从而可进行在额定性能时提供最大效率的设计。结果，使用直线压缩机的低温冷冻器的尺寸减小并且效率提高。
根据本发明(权利要求15)，提供一种配备有压缩机的热水供应单元，所述压缩机具有汽缸和活塞，并通过活塞的往复运动而压缩汽缸中的流体，所述热水供应单元包括：使活塞往复运动的直线振动电机，该电机具有定子和动子，所述动子由弹簧支撑以便形成包括动子的弹簧振动系统；以及用于驱动直线振动电机的电机驱动单元；电机驱动单元是如权利要求1-11中任一项所述的电机驱动装置。从而，与常规旋转型电机相比，摩擦损失减少，并进一步地，在高压侧和低压侧之间制冷剂的密封性增加，由此提高压缩机的效率。而且，由于摩擦损失减少，因此，在旋转型电机中必不可少的润滑油的量可显著减少。从而，提高再利用性，并且由于溶解到油中的制冷剂的量减少，因此注入到压缩机中的制冷剂的量减少，从而有益于保护全球环境。进而，由于借助驱动频率来控制直线压缩机的性能，因此可最大性能地驱动直线压缩机，而不受其结构的限制，从而可进行在额定性能时提供最大效率的设计。结果，使用直线压缩机的热水供应单元的尺寸减小并且效率提高。
根据本发明(权利要求16)，提供一种配备有直线振动电机和电机驱动单元的手机，其中，直线振动电机用于产生振动，电机驱动单元用于驱动直线振动电机，其中，直线振动电机具有定子和动子，所述动子由弹簧支撑以便形成包括动子的弹簧振动系统；并且，电机驱动单元是如权利要求1-11中任一项所述的电机驱动装置。从而，用两个自由度，即振动数量和振幅(振动)，来向外部通知振动，因而，与使用旋转型电机产生振动的情形相比，可增加振动方案的变化。而且，由于通过调节驱动频率来控制直线振动电机的输出，因此可最大性能地驱动直线振动电机，而不受其结构的限制，由此产生更有力的振动。
【附图说明】
图1为用于解释根据本发明第一实施例的电机驱动装置的框图。
图2为用于解释根据本发明第二实施例的电机驱动装置的框图。
图3(a)-3(c)为用于解释根据本发明第三实施例的电机驱动装置的图形，其中，图3(a)为电机驱动装置的框图，图3(b)和3(c)为示出电机驱动装置的操作实例的图形。
图4(a)和4(b)为用于解释根据本发明第四实施例的电机驱动装置的图形，其中，图4(a)为电机驱动装置的框图，图4(b)为示出电机驱动装置的操作实例的图形。
图5(a)-5(c)为用于解释根据本发明第五实施例的电机驱动装置的图形，其中，图5(a)为电机驱动装置的框图，图5(b)和5(c)为示出电机驱动装置的操作实例的图形。
图6(a)和6(b)为用于解释根据第五实施例的电机驱动装置的驱动原理的图形，其中，图6(a)示出由电机驱动装置驱动的直线振动电机的等效电路，图6(b)示出等效电路的模拟动态特性。
图7(a)-7(d)为用于解释根据第五实施例的电机驱动装置的驱动原理的图形，其中，用矢量示出在驱动频率变化的情况下等效电路的各个元件的端电压、驱动电压和驱动电流之间的相位关系。
图8(a)-8(c)为用于解释根据本发明第六实施例的电机驱动装置的图形，其中，图8(a)为电机驱动装置的框图，图8(b)和8(c)为示出电机驱动装置的操作实例的图形。
图9为用于解释根据本发明第七实施例的电机驱动装置的示意图。
图10为用于解释根据本发明第八实施例的空调器的示意图。
图11为用于解释根据本发明第九实施例的电冰箱的示意图。
图12为用于解释根据本发明第十实施例的低温制冷器的示意图。
图13为用于解释根据本发明第十一实施例的热水供应单元的示意图。
图14为用于解释根据本发明第十二实施例的手机的示意图。
【具体实施方式】
以下描述本发明的实施例。
[实施例1]
图1为用于解释根据本发明第一实施例的电机驱动装置的框图。
根据第一实施例的电机驱动装置101以根据所需电机输出的驱动频率驱动直线振动电机100，其中，直线振动电机100具有定子、动子、以及支撑动子以形成包括动子的弹簧振动系统的支撑弹簧。定子包括用线圈缠绕铁心而得到的电磁铁，动子包括永久磁铁。
更具体地，电机驱动装置101包括用于确定目标输出并输出指示已确定目标输出的输出指令信号Oop的指令输出确定单元3，其中，目标输出为直线振动电机100所需的电机输出。
进一步地，电机驱动装置101包括：驱动频率确定单元2，此单元基于输出指令信号Oop而确定直线振动电机100的驱动频率，输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr；以及电机驱动器1，此器件基于驱动频率信号Ifr而向直线振动电机100施加具有预定频率的AC电压Vd，作为驱动电压。
以下详细解释构成电机驱动装置101的电机驱动器1、驱动频率确定单元2和指令输出确定单元3。
电机驱动器1从外部电源10接收具有恒定电压电平的DC电压Vp；基于驱动频率确定单元2的驱动频率信号Ifr，产生具有恒定幅值且频率等于由驱动频率确定单元2所确定的驱动频率的AC电压Vd；并向直线振动电机100施加AC电压Vd，作为驱动电压。虽然电机驱动器1输出具有恒定幅值的AC电压Vd，但是电机驱动器1也可改变输出的AC电压Vd的幅值。在此情况下，可更精密地控制直线振动电机100的输出。进而，电机驱动器1向直线振动电机100施加后述AC电压，在此AC电压上叠加有用于纠正往复运动动子的振动中心的DC电压。
更具体地，电机驱动器1可用采用晶体管的功率放大器或采用切换元件的变换器来实现。具有晶体管的功率放大器容易用音频功率放大器等所通用的电路结构来实现。而且，此功率放大器的特征在于输出电压的噪声电平较低，因为它通过平滑地增加/减小晶体管的输出而产生AC电压。另一方面，具有切换元件的变换器的特征是切换过程中的能量损耗为理想状态的零，因为ON电阻为零并且OFF电阻为无穷大，从而它可高效率地驱动直线振动电机100。
指令输出确定单元3基于直线振动电机100的操作条件和使用直线振动电机作为驱动源的设备的操作条件中的至少一个，确定作为直线振动电机100所需电机输出的目标输出。
直线振动电机100的操作条件例如取决于直线振动电机所需的性能，并且该性能随着直线振动电机的应用方式而改变。例如，当直线振动电机100应用于手机的振动发生器时，直线振动电机100所需的性能是有节奏地改变向用户通知呼入的振动的强度，其中，振动发生器通过振动而向用户通知有呼入。
另一方面，利用直线振动电机100作为驱动源的设备的操作条件随着设备的类型而改变。例如，当直线振动电机100应用于压缩机时，设备的操作条件是将被压缩的流体的压力或温度。尤其是在压缩机装入空调器中时，设备的操作条件是室内温度或室外温度。进而，当压缩机装入电冰箱中时，设备的操作条件是冰箱内的温度等。进而，当直线振动电机100应用于剃须刀时，设备的操作条件是胡须的厚度。因而，设备的操作条件是设备上载荷的条件。
驱动频率确定单元2基于输出指令信号Oop所指示的指令输出，即直线振动电机100所需的电机输出，而确定直线振动电机100的驱动频率，并接着向电机驱动器1输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr，其中，输出指令信号Oop由指令输出确定单元3确定。
对于确定驱动频率的具体方法，考虑采用表格或计算表达式的方法，其中，输出指令信号Oop所指示的指令输出的值与驱动频率的值相关。进而，指令输出的值与驱动频率的值之间的具体关系如下所示。也就是说，随着与驱动频率值相应的指令输出值越小，驱动频率的值离共振频率就越远。此关系基于以下现象：当直线振动电机的驱动频率等于共振频率时，直线振动电机所产生的电机输出变为最大，并且，随着直线振动电机的驱动频率离共振频率越远，产生的电机输出就越降低。共振频率是包括动子的弹簧振动系统处于共振状态时直线振动电机的驱动频率。
下面描述电机驱动装置101的操作。
在此第一实施例中，电机驱动装置101确定直线振动电机100产生所需电机输出时的驱动频率，并向直线振动电机100作用具有恒定幅值且频率等于已确定驱动频率的AC电压Vd，从而驱动直线振动电机100。
具体而言，在电机驱动装置101中，当从电机驱动器1输出的AC电压Vd作用到直线振动电机100以开始直线振动电机100的操作时，指令输出确定单元3基于直线振动电机100的操作条件或使用直线振动电机100作为驱动源的设备的操作条件而确定直线振动电机100所需的电机输出，并且指示已确定电机输出的输出指令信号Oop输出到驱动频率确定单元2。
接着，在驱动频率确定单元2中，基于指令输出确定单元3的输出指令信号Oop而确定直线振动电机100的驱动频率，并且向电机驱动器1输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr。
在电机驱动器1中，所产生的AC电压Vd的频率基于驱动频率信号Ifr而调整为等于驱动频率确定单元2所确定的驱动频率，并且，从电机驱动器1向直线振动电机100提供其频率等于驱动频率的振幅固定的AC电压Vd。
当直线振动电机由电机驱动器1所提供的脉冲电压驱动时，通过改变振荡器输出的脉冲信号的频率而执行AC电流的调节。当此振荡器是其中输出脉冲频率通过电压控制而改变的VCO(电压控制振荡器)时，通过调节VCO的控制电压而控制电机输出。与用特定硬件等控制从振荡器输出脉冲信号的占空因数的情况相比，此输出控制相对简单。
如上所述，根据第一实施例的电机驱动装置101设置有：指令输出确定单元3，此单元基于直线振动电机100的操作条件等而确定直线振动电机100所需的电机输出；以及驱动频率确定单元2，此单元基于指令输出确定单元3所确定的电机输出而确定直线振动电机100的驱动频率，并向直线振动电机100提供其频率等于已确定驱动频率的振幅固定的AC电压Vd。从而，通过调节作用到直线振动电机上的AC电压的频率，而控制直线振动电机100的输出，并使其振幅电平保持恒定，从而，容易执行直线振动电机的输出控制。
进而，由于根据AC电压的频率而调节直线振动电机的输出，因此，可增加直线振动电机的最大输出，而不修改直线振动电机或其电源的规格，并且直线振动电机的最大输出不受直线振动电机的结构或外部DC电源的电压电平的限制。
[实施例2]
图2为用于解释根据本发明第二实施例的电机驱动装置的框图。
根据第二实施例的电机驱动装置102驱动直线振动电机100，同时调节驱动频率以减小电机输出和所需电机输出之差，其中，直线振动电机100具有定子、动子、以及支撑动子以形成包括动子的弹簧振动系统的支撑弹簧。根据此第二实施例的直线振动电机100与第一实施例的完全相同。
更具体地，电机驱动装置102包括：指令输出确定单元3，此单元用于确定目标输出并输出指示已确定目标输出的输出指令信号Oop，其中，目标输出是直线振动电机100所需的电机输出；以及，输出检测器4，此器件用于检测直线振动电机100所产生的电机输出Omp，以输出指示所检测电机输出的输出检测信号Dop。
进一步地，电机驱动装置102包括：驱动频率确定单元2a，此单元基于输出指令信号Oop和输出检测信号Dop而确定直线振动电机100的驱动频率，输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr；以及电机驱动器1，此器件基于驱动频率信号Ifr而向直线振动电机100施加具有预定频率的驱动电压(AC电压)Vd。
以下详细描述构成电机驱动装置102的电机驱动器1、驱动频率确定单元2a、指令输出确定单元3和输出检测器4。
电机驱动器1和指令输出确定单元3与根据第一实施例的电机驱动装置101中的完全相同。
输出检测器4检测直线振动电机100所产生的电机输出Omp，以输出指示所检测电机输出的输出检测信号Dop。输出检测器4所采用的具体检测方法包括：检测直线振动电机100的操作条件和包括直线振动电机100的系统的操作条件中的至少一个；并且，基于所检测的操作条件而估计直线振动电机100产生的电机输出Omp。
驱动频率确定单元2a调节直线振动电机100的驱动频率，从而，由指令输出确定单元3确定并由输出指令信号Oop所指示的电机输出与由输出检测器4确定并由输出检测信号Dop所指示的电机输出之间的差值变为零，由此确定驱动频率。
具体而言，驱动频率确定单元2a比较指令输出和检测输出，当检测输出低于指令输出时改变驱动频率以增加检测输出，并且相反，当检测输出高于指令输出时改变驱动频率以减小检测输出。
然而，为增加检测输出而产生的驱动频率变化和为减小检测输出而产生的驱动频率变化不能唯一地确定为沿驱动频率增加方向和驱动频率减小方向之间任一方向上的改变。理由如下。根据直线振动电机100的操作条件，有以下情况：即使在驱动频率减小时也增加电机输出，以及，即使在驱动频率增加时也减小电机输出。
相应地，在此第二实施例中，驱动频率确定单元2a基于在驱动频率改变之前和之后检测的电机输出而判断上次驱动频率改变时电机输出是增加或减小，接着，基于判断结果而沿增加方向和减小方向之间的适当方向改变驱动频率，从而，检测的电机输出达到所需的电机输出。
下面解释电机驱动装置102的操作。
在此第二实施例中，电机驱动装置102驱动直线振动电机100，同时执行反馈控制，从而，直线振动电机100的电机输出与所需的电机输出匹配。
具体而言，在电机驱动装置101中，当电机驱动器1输出的AC电压Vd作用到直线振动电机100以开始直线振动电机100的操作时，与在根据第一实施例的电机驱动装置101中相同，直线振动电机100所需的电机输出由指令输出确定单元3基于直线振动电机100的操作条件或包括直线振动电机100作为驱动源的设备的操作条件确定，并且，指示已确定电机输出的输出指令信号Oop发送到驱动频率确定单元2a。
在输出检测器4中，检测直线振动电机100所产生的电机输出Omp，并且，指示所检测电机输出的输出检测信号Dop发送给驱动频率确定单元2a。
在驱动频率确定单元2a中，基于指令输出确定单元3的输出指令信号Oop和输出检测器4的输出检测信号Dop而确定直线振动电机100的驱动频率，以使检测输出与指令输出相匹配，并且，指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr输出到电机驱动器1。
更具体地，在驱动频率确定单元2a中，比较指令输出和检测输出。当检测输出低于指令输出时，改变驱动频率以增加检测输出。相反，当检测输出高于指令输出时，改变驱动频率以减小检测输出。
在电机驱动器1中，与在第一实施例中相同，基于驱动频率信号Ifr，调节所产生的AC电压Vd的频率等于由驱动频率确定单元2a所确定的驱动频率，接着，从电机驱动器1向直线振动电机100输出其频率与该驱动频率相等的振幅固定的AC电压Vd。
如上所述，根据第二实施例的电机驱动装置102设置有：指令输出确定单元3，该单元用于确定直线振动电机100所需的电机输出；输出检测器4，用于检测直线振动电机100所产生的电机输出Omp；以及驱动频率确定单元2a，该单元用于确定直线振动电机100的驱动频率，以使输出检测器4检测的电机输出与指令输出确定单元3所确定的电机输出相匹配。按如此构造的电机驱动装置102向直线振动电机100施加其频率与已确定驱动频率相等的振幅固定的AC电压Vd。从而，与在第一实施例中相同，在作用到直线振动电机上的AC电压的振幅电平保持恒定的状态下，控制直线振动电机100的输出，并进一步地，可增加直线振动电机的最大输出，而不改变直线振动电机或其电源的规格。
进而，在此第二实施例中，检测直线振动电机100的电机输出，并且调节直线振动电机100的驱动频率以使检测的电机输出与指令输出相匹配。从而，对直线振动电机100的电机输出的控制变为旨在指令输出确定单元3所确定的指令输出的反馈控制。
[实施例3]
图3(a)为用于解释根据本发明第三实施例的电机驱动装置的框图。
根据第三实施例的电机驱动装置103以基于动子位置确定的驱动频率来驱动直线振动电机100，其中，直线振动电机100具有定子、动子、以及支撑动子以形成包括动子的弹簧振动系统的支撑弹簧。此第三实施例的直线振动电机100与第一实施例的完全相同。
具体而言，电机驱动装置103包括：位置检测器5，该器件用于检测往复式动子的位置并输出指示所检测动子位置的位置检测信号Dposi；共振频率确定单元6，该单元用于输出指示直线振动电机100的共振频率的共振频率信号Dreso；驱动频率确定单元2b，该单元基于位置检测信号Dposi和共振频率信号Dreso而确定直线振动电机100的驱动频率，并输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr；以及电机驱动器1，此器件基于驱动频率信号Ifr而向直线振动电机100施加具有恒定幅值和预定频率的AC电压Vd。
以下详细描述构成电机驱动装置103的电机驱动器1、位置检测器5、共振频率确定单元6和驱动频率确定单元2b。
电机驱动器1与根据第一实施例的电机驱动装置101的完全相同。
位置检测器5检测往复式动子的位置。检测动子位置的具体方法如下。即，使用包括在直线振动电机中的位置传感器，检测当往复式动子最靠近位置传感器时的动子位置。优选地，在沿着动子振动方向的直线上，在预定位置放置位置传感器。
可替换地，通过使用位置传感器测量在动子与包括直线振动电机100的系统中的特定位置之间的距离而检测动子位置。进一步地，不使用位置传感器，而基于动子质量、支撑弹簧的弹簧常数、以及作用到直线振动电机的驱动电压和驱动电流来估计动子位置。
共振频率确定单元6输出指示共振频率的共振频率信号Dreso，作为弹簧振动系统的单一自然频率，从动子质量和弹簧常数来估计此频率。
然而，共振频率确定单元6不局限于输出指示单一自然频率的信号的单元，其中，从动子质量和弹簧常数来估计此频率。共振频率确定单元6可基于直线振动电机100的载荷条件以及动子质量和弹簧常数而确定弹簧振动系统的共振频率，由此输出指示已确定共振频率的信号。在此情况下，可利用包括共振频率与直线振动电机100的动子质量、弹簧常数和载荷条件组合之间的多个对应关系的表格等，根据操作条件而确定共振频率。由于动子质量和弹簧常数具有恒定值，因此，上述表格主要包括在表示直线振动电机多个载荷条件的参数值与在各个载荷条件下的共振频率值之间的多个对应关系。进一步地，当可忽略共振频率因直线振动电机的载荷条件变化而引起的波动时，共振频率确定单元6可输出表示共振频率的单一典型值的共振频率信号。在此情况下，不需要上述表格。
进而，当共振频率根据直线振动电机100的载荷条件而显著变化时，采用以下方法：通过调节提供给直线振动电机的AC电流的频率以满足预定条件而确定共振频率。例如，以下提出两种共振频率确定方法。
第一种共振频率确定方法利用以下原理：当动子位移的相位与提供给直线振动电机100的AC电流的相位互相偏差90°时，此供应电流的频率就是直线振动电机的共振频率。在此方法中，调节供应电流的频率以使动子位移的相位与供应电流的相位偏差90°，通过此调节所获得的频率被确定为共振频率。
第二种共振频率确定方法利用以下原理：当在作用到直线振动电机100的AC电流的振幅保持恒定的状态下作用到电机100的功率变得最大时，此供应电流的频率就是直线振动电机的共振频率。在此方法中，调节供应电流的频率以使提供功率变得最大并使供应电流的振幅保持恒定，通过此调节所获得的频率被确定为共振频率。
在由位置检测器5检测的动子位置不超过预定基准位置的可允许的行程状态下，驱动频率确定单元2b设定直线振动电机100的驱动频率为由共振频率确定单元6所确定的共振频率。另一方面，在检测位置超过预定基准位置的超行程状态下，驱动频率确定单元2b设定直线振动电机100的驱动频率为比共振频率确定单元6所确定的共振频率更高的频率。
基于支撑动子的弹簧部件的弹性极限而确定基准位置。然而，可基于动子的临界位置而确定基准位置，在此临界位置上，动子碰撞直线振动电机的部件或碰撞包括直线振动电机的设备的部件。实际上，当动子碰撞的可能性高于弹簧部件损坏的可能性时，基于临界动子位置来确定基准位置。相反，当弹簧部件损坏的可能性高于动子碰撞的可能性时，基于弹簧部件的弹性极限来确定基准位置。
下面描述电机驱动装置103的操作。
在此第三实施例中，电机驱动装置103以根据往复式动子位置的驱动频率来驱动直线振动电机100。
具体而言，在电机驱动装置103中，当从电机驱动器1向直线振动电机100提供AC电压Vd以开始直线振动电机的操作时，位置检测器5检测直线振动电机100的往复式动子的位置，并且从位置检测器5向驱动频率确定单元2b输出指示所检测动子位置的位置检测信号Dposi。
进而，从共振频率确定单元6向驱动频率确定单元2b输出指示直线振动电机100的共振频率的共振频率信号Dreso。
在驱动频率确定单元2b中，基于位置检测器5的位置检测信号Dposi和共振频率确定单元6的共振频率信号Dreso而确定直线振动电机100的驱动频率，并且，向电机驱动器1输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr。
具体地，在驱动频率确定单元2b中，当动子处于位置检测器5所检测的动子位置不超过预定基准的可允许行程状态下时，直线振动电机100的驱动频率设定为由共振频率确定单元6所确定的共振频率。另一方面，当动子处于所检测动子位置超过基准位置的超行程状态下时，直线振动电机100的驱动频率设定为高于共振频率确定单元6所确定共振频率的频率。
在电机驱动器1中，与在第一实施例中相同，基于驱动频率信号Ifr，调节所产生的AC电压Vd的频率等于由驱动频率确定单元2b确定的驱动频率，并且，从电机驱动器1向直线振动电机100输出其频率与该驱动频率相等的振幅固定的AC电压Vd。
如上所述，根据第三实施例的电机驱动装置103设置有：电机驱动器1，该器件用其频率等于已确定驱动频率的AC电压驱动直线振动电机100；以及用于检测直线振动电机100的动子位置的位置检测器5。在如此构造的电机驱动装置103中，当动子处于所检测动子位置不超过预定基准位置的可允许行程状态下时，驱动频率设定为直线振动电机的共振频率，同时，当动子处于所检测位置超过基准位置的超行程状态下时，驱动频率设定为高于共振频率的频率。从而，在即使以共振频率驱动直线振动电机，动子的行程长度也不超过允许范围的低输出区域中，以较高效率驱动直线振动电机。另一方面，在如果以共振频率驱动直线振动电机，动子的行程长度就会超过允许范围的高输出区域中，可通过改变驱动频率而使动子的行程长度限制在允许范围内。从而，可防止动子因与电机主体碰撞而引起的损坏，并且可防止动子支撑弹簧因伸展超过极限而损坏。
虽然在此第三实施例中驱动频率确定单元2b根据所检测动子位置是否超过预定基准位置而执行驱动频率的确定，但是也可用以下其它方法来执行驱动频率的确定。
<驱动频率确定方法的修改例1>
图3(b)为用于解释根据第三实施例第一修改例的使用两个基准位置的驱动频率确定方法的图形。
在此第一修改例中，驱动频率确定单元2b使用第一基准位置Pb1和第二基准位置Pb2来确定驱动频率Fx，其中，以与动子临界位置Plmt邻近的顺序来设置Pb1和Pb2。
在动子行程增加(参见图3(b)中箭头X1)的状态下，只有当行程增加到检测位置Px超过第一基准位置Pb1的程度时，驱动频率才设定为比共振频率更高的频率Fh。也就是说，当检测位置Px在第二基准位置Pb2和第一基准位置Pb1之间时，驱动频率Fx维持为共振频率Freso。另一方面，在动子行程减小(参见图3(b)中箭头Y1)的状态下，只有当行程减小到检测位置Px未达到第二基准位置Pb2的程度时，驱动频率Fx才设定为共振频率Freso。也就是说，当检测位置Px在第一基准位置Pb1和第二基准位置Pb2之间时，驱动频率Fx维持为比共振频率Freso更高的频率Fh。
如上所述，在使用两个基准位置来确定驱动频率的方法中，即使当检测位置在基准位置附近改变时，也可稳定地执行驱动频率的确定。
<驱动频率确定方法的修改例2>
图3(c)为用于解释根据第三实施例第二修改例的使用预定临界区域来取代基准位置的驱动频率确定方法的图形。
在此第二修改例中，当检测的动子位置位于在基准位置和临界位置之间的预定临界区域中时，驱动频率确定单元2b调节驱动频率以减小动子的行程。
临界区域Z1的下限位置Prb与基于临界位置而预先确定的基准位置相匹配，并且临界区域Z1的上限位置Pru距临界位置Plim预定的距离。
在驱动频率确定单元2b中，在检测位置Px因动子行程增加而进入临界区域Z1之前，驱动频率Fx维持为共振频率Freso。当检测位置Px进入临界区域Z1时，开始频率调节，以增加驱动频率，从而驱动频率偏离共振频率。当检测位置Px位于临界区域Z1中时，随着检测位置Px越靠近临界区域Z1的上限位置Pru，驱动频率Fx设定为更远离共振频率Freso的频率。当检测位置Px到达临界区域Z1的上限位置Pru时，驱动频率Fx设定为离共振频率Freso最远的最大频率Fmax。在检测位置Px与临界区域Z1相交并逼近临界位置Plim的状态下，驱动频率Fx维持为最大频率Fmax。
进而，当检测位置Px远离临界位置Plim时，在检测位置Px位于临界区域Z1中的状态下，驱动频率Fx逐渐逼近共振频率Freso。当检测位置Px远离临界位置Plim并超过临界区域Z1的下限位置Prb时，驱动频率Fx设定为共振频率Freso。
在检测位置Px位于临界区域Z1中的状态下设定驱动频率Fx使用以下表格或函数，所述表格或函数表示作为驱动频率Fx的频率值与检测位置Px到临界区域Z1下限位置Prb的距离之间的对应关系。所述函数不局限于图3(c)中所示的线性函数。它可以是高阶函数如二阶或三阶函数，其中，随着检测位置Px和临界区域Z1下限位置Prb之间的距离越长，驱动频率的增加越大。
如上所述，在使用临界区域确定驱动频率的方法中，当动子处于检测位置Px远离临界位置Plim并超过下限位置Prb的可允许行程状态下时，通过设定驱动频率Fx为共振频率Freso而以最大效率驱动直线振动电机。进而，当动子处于检测位置Px越过下限位置Prb而逼近临界位置Plim的超行程状态下时，可使驱动效率的降低最小化，同时防止动子因与直线振动电机100主体内壁碰撞而损坏，或防止动子支撑弹簧因伸展超过其极限而损坏。
<驱动频率确定方法的修改例3>
在第三实施例的第三修改例中，当动子处于检测位置Px超过基准位置的超过行程状态下时，随着检测位置Px和基准位置之间的距离越长，驱动频率确定单元2b简单地设定驱动频率Fx为比共振频率Freso更高的频率。而且，在此情形中，驱动频率的设定采用以下表格等，所述表格表示检测位置到基准位置的距离与作为驱动频率的频率值之间的对应关系。
如上所述，在根据检测位置和基准位置之间距离而确定驱动频率的方法中，动子的超行程状态可迅速而可靠地返回到可允许行程状态，而且，驱动频率确定单元2b可用相对简单的电路结构来实现。
[实施例4]
图4(a)为用于解释根据本发明第四实施例的电机驱动装置的框图。
根据第四实施例的电机驱动装置104以基于动子位置确定的驱动频率来驱动直线振动电机100，并同时调节以驱动电压作用到直线振动电机100上的AC电压的幅值，以使电机输出与所需电机输出相匹配，其中，直线振动电机100具有定子、动子、以及支撑动子以形成包括动子的弹簧振动系统的支撑弹簧。此第四实施例的直线振动电机100与第一实施例的完全相同。
更具体地，电机驱动装置104包括：输出检测器4，此器件用于检测直线振动电机100所产生的电机输出，并输出指示所检测电机输出的输出检测信号Dop；指令输出确定单元3，此单元用于确定目标输出并输出指示已确定目标输出的输出指令信号Oop，其中，目标输出是直线振动电机100所需的电机输出；以及驱动电压确定单元7，此单元基于输出检测信号Dop和输出指令信号Oop而确定作为驱动电压提供给直线振动电机100的AC电压的幅值，并输出指示已确定幅值的电压振幅信号Odv。
电机驱动装置104进一步包括：位置检测器5，该器件用于检测直线振动电机100的往复式动子的位置，并输出指示所检测动子位置的位置检测信号Dposi；以及共振频率确定单元6，该单元用于输出指示直线振动电机100的共振频率的共振频率信号Dreso。
电机驱动装置104进一步包括：驱动频率确定单元2c，该单元基于位置检测信号Dposi所指示的动子位置和共振频率信号Dreso所指示的直线振动电机共振频率而确定直线振动电机100的驱动频率，并输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr；以及电机驱动器1a，该器件用于向直线振动电机100施加AC电压Vd，此电压的频率与驱动频率信号Ifr所指示驱动频率相等并且具有电压振幅信号Odv所指示的幅值。
以下详细描述构成电机驱动装置104的电机驱动器1a以及各个单元2c和3～7。
指令输出确定单元3与根据第一实施例的电机驱动装置101中的完全相同。输出检测器4与根据第二实施例的电机驱动装置102中的完全相同。进而，位置检验器5和共振频率确定单元6与根据第三实施例的电机驱动装置103中的完全相同。
此第四实施例的电机驱动器1a从外部电源10接收具有恒定电压电平的DC电压Vp，并且，基于驱动频率信号Ifr和电压振幅信号Odv而向直线振动电机100施加AC电压Vd，其中，此电压的频率与驱动频率确定单元2c所确定的驱动频率相等，并具有驱动电压确定单元7所确定的幅值。作用到直线振动电机100上的AC电压Vd包括DC电压分量，此分量用于纠正直线振动电机100的往复式动子的振动中心位置。
进而，电机驱动器1a可通过采用晶体管的功率放大器或采用切换元件的变换器来实现。
如第一实施例所描述的，采用晶体管的功率放大器的特征在于：它的电路结构容易实现，并且它的输出电压中的噪声相对较小。进一步地，采用切换元件的变换器的特征在于：它可高效率地驱动直线振动电机100。
驱动电压确定单元7接收来自指令输出确定单元3的输出指令信号Oop和来自输出检测器4的输出检测信号Dop，并且，基于输出指令信号Oop所示指令输出的大小和输出检测信号Dop所示检测输出的大小之间的比较结果，确定直线振动电机100的驱动电压的幅值，即，从电机驱动器1a向直线振动电机100提供的AC电压Vd的幅值。
更具体地，当检测输出小于指令输出时，AC电压Vd的幅值被确定为较大值，相反，当检测输出大于指令输出时，AC电压Vd的幅值被确定为较小值。
虽然在此第四实施例中驱动电压确定单元7确定作为驱动电压施加到直线振动电机100上的AC电压的幅值，但是，它也可确定AC电压Vd的rms(均方根)值。同样在此情形中，可以获得与确定AC电压幅值的情形相同的效果。
驱动频率确定单元2c根据位置检测信号Dposi所指示的动子位置而确定直线振动电机100的驱动频率。
也就是说，当位置检测器5所检测的动子位置不超过预定基准位置时，驱动频率确定单元2c设定驱动频率为共振频率信号Dreso所指示的共振频率。另一方面，当所检测的动子位置超过预定基准位置时，驱动频率确定单元2c设定驱动频率为高于共振频率信号Dreso所指示共振频率的频率。
基于支撑动子的弹簧部件的弹性极限来确定基准位置。可替换地，基于动子的临界位置来确定基准位置，其中，在此临界位置上，动子碰撞构成直线振动电机的部件或碰撞包括直线振动电机的设备的部件。
下面描述电机驱动装置104的操作。
在此第四实施例中，电机驱动装置104驱动直线振动电机100，同时，调节作为驱动电压施加到直线振动电机100上的AC电压的幅值，以使电机输出与所需输出相匹配，并且基于动子位置而调节直线振动电机100的驱动频率。
也就是说，在电机驱动装置104中，当电机驱动器1a的输出AC电压Vd施加到直线振动电机100以开始直线振动电机100的操作时，位置检测器5检测直线振动电机100的往复式动子的位置Prm，并且，从位置检测器5向驱动频率确定单元2c输出指示所检测动子位置Prm的位置检测信号Dposi。
进一步地，从共振频率确定单元6向驱动频率确定单元2c输出指示直线振动电机100的共振频率的共振频率信号Dreso。
在驱动频率确定单元2c中，基于位置检测器5的位置检测信号Dposi和共振频率确定单元6的共振频率信号Dreso而确定直线振动电机100的驱动频率，并且向电机驱动器1a输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr。
具体而言，在驱动频率确定单元2c中，与在第三实施例的驱动频率确定单元2b中相同，当直线振动电机100的动子处于所检测位置不超过预定基准位置的可允许行程状态下时，直线振动电机100的驱动频率设定为共振频率确定单元6所确定的共振频率。另一方面，当动子处于所检测位置超过预定基准位置的超行程状态下时，直线振动电机100的驱动频率设定为比共振频率确定单元6所确定共振频率更高的频率。
进而，在输出检测器4中，检测直线振动电机100的电机输出Omp，并且指示所检测电机输出的输出检测信号Dop输出给驱动电压确定单元7。在指令输出确定单元3中，确定作为直线振动电机100所需电机输出的目标输出，并且，向驱动电压确定单元7输出指示已确定目标输出的输出指令信号Oop。
在驱动电压确定单元7中，基于输出检测信号Dop和输出指令信号Oop而确定提供给直线振动电机100的AC电压Vd的幅值，并且，向电机驱动器1a提供指示已确定幅值的电压振幅信号Odv。在确定幅值时，当检测输出Dop小于指令输出Oop时，AC电压Vd的幅值改变为较大值，相反，当检测输出Dop大于指令输出Oop时，AC电压Vd的幅值改变为较小值。
在电机驱动器1a中，基于驱动频率信号Ifr和电压振幅信号Odv而调节施加到直线振动电机100上的AC电压Vd，以使AC电压Vd的频率与驱动频率确定单元2c所确定的驱动频率相匹配，并使它的幅值与驱动电压确定单元7所确定的幅值相匹配。
如上所述，根据第四实施例的电机驱动装置104设置有用于检测动子位置的位置检测器5和用于检测直线振动电机100的电机输出的输出检测器4，并且，调节作用到直线振动电机100上的AC电压的幅值，以使电机输出与所需输出相匹配，并进一步地，基于所检测的动子位置而确定直线振动电机100的驱动频率。从而，通过调节AC电压的幅值而执行对电机输出的反馈控制，并且通过调节驱动频率而防止动子靠临界位置太近。
也就是说，通过反馈控制而把电机输出总是维持为所需输出。进一步地，在所检测动子位置未达到基准位置的可允许行程状态下，直线振动电机的驱动频率设定为共振频率，以执行直线振动电机的高效驱动。在所检测动子位置超过基准位置的超行程状态下，直线振动电机的驱动频率设定得比共振频率更高以减小动子的行程。
结果，即使在动子行程进一步增加而导致动子碰撞到直线振动电机100的内壁或者支撑动子的弹簧因其伸展超过临界伸展值而损坏的状态下，可增加直线振动电机的输出，同时避免动子和电机主体之间的此种碰撞或支撑弹簧的损坏。
换句话说，在此第四实施例中，通过在动子行程长度固定为最大可允许行程长度的状态下增加驱动频率，有可能把直线振动电机100的电机输出增加到所需输出。从而，维持动子的行程长度，以使动子位置不超过基准位置，并且，产生所需电机输出的AC电压施加到直线振动电机上，由此，以所需的电机输出驱动直线振动电机，在动子和电机主体之间不发生碰撞或支撑弹簧不发生损坏。
虽然在此第四实施例中，驱动频率确定单元2c根据所检测动子位置是否超过预定基准位置而执行驱动电压的确定，但以下其它方法也可用于驱动电压的确定。
<驱动频率确定方法的修改例1>
图4(b)为用于解释根据第四实施例第一修改例的使用两个基准位置的驱动频率确定方法的图形，此实例与图3(b)所示的实例相似。
在第一修改例中，如图4(b)所示，与第三实施例的驱动频率确定单元2b相同，驱动频率确定单元2c使用第一基准位置Pb1和第二基准位置Pb2来确定驱动频率，其中，以与动子临界位置Plim邻近的顺序来设置Pb1和Pb2。当动子的行程增加时，驱动频率确定单元2c比较动子的检测位置Px和第一基准位置Pb1，并且，当行程减小时，比较检测位置Px和第二基准位置Pb2，由此确定驱动频率。
如上所述，在使用两个基准位置来确定驱动频率的方法中，即使当检测位置在基准点附近改变时，也可稳定地执行驱动频率的确定。
<驱动频率确定方法的修改例2>
当动子的检测位置Px位于预定临界区域Z1中时(参照图3(c))，随着检测位置Px越靠近临界位置Plim，驱动频率确定单元2c设定驱动频率Fx为比共振频率更大的更高频率。
如上所述，在使用临界区域确定驱动频率的方法中，在低输出区域中驱动频率可最大化，同时，在高输出区域中可保持尽可能的高，并避免动子的碰撞或支撑弹簧的损坏。
<驱动电压振幅确定方法的修改例>
虽然在此第四实施例中，电机驱动装置104基于所检测电机输出和所需电机输出而确定施加到直线振动电机100上的驱动电压Vd的幅值，但也可基于所检测动子位置以及所检测电机输出和所需电机输出来确定驱动电压Vd的幅值。
图4(b)为用于解释根据第四实施例的驱动电压振幅确定方法的修改例的图形，示出直线振动电机的四个操作条件DS1～DS4。
在此修改例中，当所检测动子位置未超过基准位置时，驱动电压确定单元7确定AC电压Vd的幅值，以使所检测电机输出与所需电机输出相匹配。也就是说，在所检测电机输出小于所需电机输出的驱动状态DS1下，驱动电压确定单元7增加AC电压Vd的幅值，并且，在所检测电机输出大于所需电机输出的驱动状态DS2下，驱动电压确定单元7减小AC电压Vd的幅值。
进一步地，在所检测动子位置超过基准位置并且所检测电机输出小于所需电机输出的驱动状态DS3下，驱动电压确定单元7调节供应电压Vd的幅值，以使所检测动子位置在预定范围内。也就是说，当所检测位置因动子行程长度增加而有可能在预定范围之外时，驱动电压确定单元7减小供应电压Vd的幅值，并且相反，当所检测位置因动子行程长度减小而有可能在预定范围之外时，驱动电压确定单元7增加AC电压Vd的幅值。
进而，在所检测动子位置超过基准位置并且所检测电机输出大于所需电机输出的驱动状态DS4下，驱动电压确定单元7减小AC电压Vd的幅值，以使所检测电机输出与所需电机输出相匹配。
如上所述，基于所检测电机输出、所需电机输出和所检测动子位置而确定提供给直线振动电机100的电压Vd的幅值。从而，在超行程状态下，与驱动频率确定单元2c执行的电机输出控制和动子位置控制相同，驱动电压确定单元7基于检测位置而执行电机输出控制和动子位置控制，从而，驱动电压确定单元7的控制和驱动频率确定单元2c的控制可平滑可靠地执行，在这些控制之间不会发生干扰。
[实施例5]
图5(a)为用于解释根据本发明第五实施例的电机驱动装置的框图。
根据第五实施例的电机驱动装置105设置有驱动频率确定单元2d，以取代根据第四实施例的电机驱动装置104的位置检测器5和驱动频率确定单元2c，其中，驱动频率确定单元2d基于电压振幅信号Odv而确定直线振动电机100的驱动频率，其中，电压振幅信号Odv是驱动电压确定单元7的输出。电机驱动装置105的其它组件与第四实施例的电机驱动装置104的完全相同。
具体地，包括在第五实施例的电机驱动装置105中的电机驱动器1a、指令输出确定单元3、输出检测器4、共振频率确定单元6和驱动电压确定单元7与第四实施例的电机驱动装置104的完全相同。
此第五实施例的驱动频率确定单元2d根据驱动电压确定单元7的电压振幅信号Odv所指示的幅值，亦即驱动电压的幅值，是否超过预定基准位置，而确定直线振动电机100的驱动频率，其中，驱动电压幅值确定得使电机输出匹配所需输出。
也就是说，当电压振幅信号Odv所指示的幅值未超过预定的恒定基准值时，驱动频率确定单元2d设定直线振动电机100的驱动频率为由共振频率确定单元6输出的共振频率信号Dreso所指示的共振频率。另一方面，当电压振幅信号Odv所指示的幅值超过预定的恒定基准值时，驱动频率确定单元2d设定直线振动电机100的驱动频率为比共振频率信号Dreso所指示共振频率更高的特定频率。具体地，特定频率是比共振频率高出预定频率的频率。
虽然在此第五实施例中，驱动频率确定单元2d比较由驱动电压确定单元7的电压振幅信号Odv所指示的幅值和预定的恒定基准值，但是，驱动频率确定单元2d也可对幅值与输入到电机驱动器1a的DC电源的电压值进行比较，或与通过用DC电源的电压值进行预定计算得到的电压值进行比较。
下面，描述根据第五实施例的电机驱动装置105的操作。
在此第五实施例中，电机驱动装置105调节施加到直线振动电机100上的AC电压的幅值以使电机输出与所需输出相匹配，同时，以根据被调节的AC电压幅值的驱动频率来驱动直线振动电机100。
更具体地，在电机驱动装置105中，当电机驱动器1a的输出AC电压Vd施加到直线振动电机100以开始直线振动电机100的操作时，输出检测器4检测直线振动电机100所产生的电机输出，并且，指示所检测电机输出的输出检测信号Dop输出给驱动电压确定单元7。在指令输出确定单元3中，确定直线振动电机100所需的电机输出，并且，向驱动电压确定单元7输出指示已确定电机输出的输出指令信号Oop。
接着，在驱动电压确定单元7中，基于输出检测信号Dop和输出指令信号Oop而确定提供给直线振动电机100的AC电压Vd的幅值，并且，向驱动频率确定单元2d和电机驱动器1a输出指示已确定幅值的电压振幅信号Odv。
进一步地，从共振频率确定单元6向驱动频率确定单元2d输出指示直线振动电机100共振频率的共振频率信号Dreso。
在驱动频率确定单元2d中，基于驱动电压确定单元7的电压振幅信号Odv和共振频率确定单元6的共振频率信号Dreso而确定直线振动电机100的驱动频率，并且向电机驱动器1a输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr。具体而言，在驱动频率确定单元2d中，当电压振幅信号Odv所指示的幅值未超过预定的基准值时，直线振动电机100的驱动频率被确定为它的共振频率。另一方面，当所述幅值超过预定的基准值时，直线振动电机100的驱动频率被确定为比共振频率更高的频率。
在电机驱动器1a中，基于驱动频率信号Ifr和电压振幅信号Odv而调节将要施加到直线振动电机100上的AC电压Vd，以使AC电压Vd的频率与驱动频率确定单元2d所确定的驱动频率相等，并使它的幅值等于驱动电压确定单元7所确定的幅值相等。
下面，使用数学表达式和表示逻辑依据的图形来描述根据第五实施例的驱动装置105的特征。
图6(a)为示出直线振动电机的等效电路的图形。
在图6(a)中，L是作为直线振动电机组件的线圈的等效电感[H]，R为线圈的等效电阻[Ω]。进而，Vd(t)是施加到直线振动电机上的AC电压的瞬时值[V]，并且，Id(t)是提供给直线振动电机上的AC电流的瞬时值[A]。进一步地，α是直线振动电机的推力常数[N/A]，v(t)是直线振动电机的动子的速度的瞬时值[m/s]，并且α·v(t)是因直线振动电机的驱动而产生的感应电动势Vind的瞬时值[V]。
直线振动电机的推力常数α表示当单位电流[A]施加到直线振动电机上时产生的力[N]。进而，在用[N/A]表示推力常数α的单位的同时，此单位等效于[Wb/s]和[V·s/m]。
图6(a)中所示的等效电路从基尔霍夫定律得到。从等效电路得到以下公式(1)，该公式表示直线振动电机的动子的速度的瞬时值、驱动电流的瞬时值和驱动电压的瞬时值之间的关系。
α·v=V-R·I-Ldldt...(1)]]>
由于在公式(1)中使用的因数α[N/A]、R[Ω]和L[H]是对于电机唯一的常数，因此，随时间变化的变量是表示动子速度的瞬时值v(t)[m/s]的矢量v、表示驱动电压的瞬时值Vd(t)[V]的矢量V、以及表示驱动电流的瞬时值Id(t)[A]的矢量I。
图7(a)～7(d)为表示公式(1)中变量的矢量图。在图7(a)～7(d)中，动子速度的瞬时值v(t)[m/s]、作用电压的瞬时值Vd(t)[V]和驱动电流的瞬时值Id(t)[A]之间的相位关系用与各个值对应的速度矢量v、电压矢量V和电流矢量I表示。
进一步地，在图7(a)～7(d)中，通过根据供应电流Id(t)相位的矢量来示出在等效电路的各个电路元件上产生的端电压。在图中，ω是提供给直线振动电机的AC电流Id(t)的频率，α·v是表示感应电压Vind(＝α·v(t))的电压矢量，R·I是表示等效电阻的端电压R·Id(t)的电压矢量，ω·L·I是表示等效电感的端电压ω·L·Id(t)的电压矢量，并且，V0～V3是表示施加到直线振动电机上的电压Vd(t)的电压矢量。进而，φ是提供给直线振动电机的电压Vd(t)和电流Id(t)之间的相位差，β是提供给直线振动电机的电流Id(t)和感应电压Vind(＝α·v(t))之间的相位差。
直线振动电机100的动态特性通过图6(b)所示的单一自由度粘性阻尼振动系统来建模。单一自由度粘性阻尼振动系统通过在单一自由度振动系统中增加用于衰减质量M振动的阻尼器D而获得，单一自由度振动系统即为质量M由弹簧S支撑在基座B上以使它在单一方向(Y方向)上振动的振动系统。
当直线振动电机处于驱动状态下时，如图7(a)～7(d)所示，表示感应电压Vind(＝α·v(t))的电压矢量α·v、表示等效电阻的端电压R·Id(t)的电压矢量R·I、与表示等效电感的端电压ω·L·Id(t)的电压矢量ω·L·I的和等于表示作用电压Vd的电压矢量V。
进一步地，当直线振动电机处于共振状态时，直线振动电机的动子速度v(t)的相位等于移动动子的电磁力的相位。而且，在直线振动电机中，感应电压Vind(＝α·v(t))是动子速度v(t)的常数倍，并且供应电流Id(t)与移动动子的力成正比。相应地，当直线振动电机处于共振状态(电压矢量V＝V0)时，驱动电流Id(t)的相位与感应电压Vind(＝α·v(t))的相位相等(参照图7(a))。
同样地，当重复作用到直线振动电机上的励磁力(exciting force)的频率，即驱动电流Id(t)的频率，低于共振频率(电压矢量V＝V1)时，直线振动电机的动子速度v(t)的相位比移动动子的电磁力的相位，即驱动电流Id(t)的相位，滞后相位差β(参照图7(b))。相反，当励磁力的频率高于共振频率(电压矢量V＝V2)时，直线振动电机的动子速度v(t)的相位比移动动子的电磁力的相位，即驱动电流Id(t)的相位，提前相位差β(参照图7(c))。
从图7(d)可看到，通过设定将要提供给直线振动电机100的电流Id(t)的频率ω为比直线振动电机共振频率更高的适当频率，供应电流Id(t)的相位和供应电压Vd(t)的相位变得相等。此时的电压矢量V是V3(|V3|＜|V2|＜|V0|＜|V1|)。
当供应电流Id(t)的频率ω设定为比共振频率更高的频率时(参照图7(d))，与提供给直线振动电机的电流Id(t)的频率ω是直线振动电机共振频率的情形(参照图7(a))相比，施加到直线振动电机上的电压V(＝V3＜V0)减小。
相应地，当施加到直线振动电机上的AC电压Vd的幅值不因电机驱动器1a的输出电压限制而增加时，通过设定施加到直线振动电机上的AC电压的频率为比共振频率更高的适当频率，可降低施加到直线振动电机上的所需电压的幅值，同时电机输出保持恒定，从而可在更高的输出区域中驱动直线振动电机。
如上所述，根据第五实施例的电机驱动装置105设置有：指令输出确定单元3，该单元用于确定直线振动电机100所需的电机输出；输出检测器4，该器件用于直线振动电机100所产生的电机输出；以及驱动电压确定单元7，该单元基于检测电机输出和所需电机输出而确定施加到直线振动电机100上的AC电压的幅值。在如此构造的电机驱动装置105中，确定施加到直线振动电机100上的电压的幅值，以使电机输出与所需输出相匹配，并且，在已确定AC电压的幅值超过预定的恒定值之前，设定直线振动电机的驱动频率为共振频率。当所需的AC电压幅值超过预定值时，直线振动电机的驱动频率设定为比共振频率更高的频率。从而，在已确定的供应电压超过预定值之前，以最大效率驱动直线振动电机，并且，当已确定电压的幅值超过预定值时，通过调节直线振动电机的驱动频率而使供应电压的幅值降低并且电机输出保持恒定。结果，即使在因电源电压的限制而不可能以共振频率驱动直线振动电机的高输出区域中也可驱动直线振动电机。
换句话说，在第五实施例的电机驱动装置105中，直线振动电机的驱动电压的振幅保持为最大允许值，而且，其驱动频率设定为尽可能靠近共振频率的频率，从而，不降低驱动效率也可实现在以共振频率驱动时不能产生的高电机输出。
虽然在此第五实施例中，驱动频率确定单元2d根据驱动电压确定单元7所确定的驱动电压的幅值是否超过预定基准位置而确定驱动频率，但也可用以下其它方法来执行驱动频率的确定。
<驱动频率确定方法的修改例1>
图5(b)为用于解释根据第五实施例第一修改例的使用两个基准位置的驱动频率确定方法的图形。
在此第一修改例中，如图5(b)所示，驱动频率确定单元2d使用第一基准值Ab1和比第一基准值更小的第二基准值Ab2来确定驱动频率Fx。在此情况下，当动子的行程增加时(参照图5(b)中的箭头X2)，驱动频率确定单元2d比较已确定幅值Ax和第一基准值Ab1，并且，当行程减小时(参照图5(b)中的箭头Y2)，比较已确定幅值Ax和第二基准值Ab2，由此确定驱动频率Fx。在图5(b)中，Alim是已确定幅值Ax的最大值，并且确定驱动频率Fx的具体方法与如图3(b)所示的基于检测位置Px确定驱动频率Fx的方法完全相同。
如上所述，在用两个基准值确定驱动频率的方法中，即使当已确定幅值在基准值附近改变时，也可稳定地执行驱动频率的确定。
<驱动频率确定方法的修改例2>
图5(c)是用于解释根据第五实施例第二修改例的使用预定临界区域来取代基准值的驱动频率确定方法的图形。
在此第二修改例中，如图5(c)所示，当已确定幅值Ax进入在基准值Arb和临界值Alim之间设置的预定临界区域Z2中时，驱动频率确定单元2d根据已确定幅值Ax的变化而改变驱动频率Fx。
临界区域Z2的下限值Arb等于第五实施例所用的预定基准值，并且临界区域Z2的上限值Aru小于临界值Alim预定的量。进而，在临界区域Z2中，已确定幅值Ax和驱动频率Fx之间的关系是一次单调增加函数。当已确定幅值Ax小于临界区域Z2的下限值Arb时，驱动频率Fx维持为共振频率Freso。当已确定幅值Ax超过临界区域Z2的上限值Aru时，驱动频率Fx设定为离共振频率最远的最大频率Fmax。
在临界区域Z2中设定驱动频率Fx不仅可采用一次单调增加函数，也可采用以下表格或其它函数，所述表格或函数表示作为驱动频率的频率值和已确定幅值Ax与临界区域Z2下限值Arb之差的对应关系。
如上所述，在使用临界区域确定驱动频率的方法中，当已确定幅值Ax小于临界区域Z2的下限值Arb时，可最大效率地以共振频率驱动直线振动电机。另一方面，当已确定幅值Ax在临界区域Z2中时，可尽可能地抑制驱动频率的下降，同时避免动子的碰撞或动子支撑弹簧的损坏。
[实施例6]
图8(a)为用于解释根据本发明第六实施例的电机驱动装置的框图。
根据第六实施例的电机驱动装置106设置有：供应电压检测器8，该器件检测电机驱动器1a的输出AC电压Vd；以及驱动频率确定单元2e，该单元基于电机驱动器1a的检测输出电压而确定驱动频率，此单元取代根据第五实施例的电机驱动装置105中的驱动频率确定单元2d。电机驱动装置106其它组件与第五实施例的电机驱动装置105中的完全相同。
也就是说，根据第六实施例的电机驱动器1a、指令输出确定单元3、输出检测器4、共振频率确定单元6和驱动电压确定单元7与第五实施例的电机驱动装置105中的完全相同。
供应电压检测器8检测从电机驱动器1a提供给直线振动电机100的AC电压的电压值，并输出指示检测电压值的电压检测信号Ddv。电压检测信号Ddv指示电机驱动器1a的输出电压的幅值，并且有采用电阻型电势分割的检测方法作为检测幅值的具体方法。
驱动频率确定单元2e根据供应电压检测器8的电压检测信号Ddv所指示的电压值是否超过预定的恒定基准值而确定直线振动电机100的驱动频率。
更具体地，当电压检测信号Ddv所指示的电压值未超过预定基准值时，驱动频率确定单元2e设定直线振动电机的驱动频率为由共振频率确定单元6的输出信号Dreso所指示的共振频率。另一方面，当检测电压值超过预定基准值时，驱动频率确定单元2e设定直线振动电机的驱动频率为比由共振频率确定单元6的输出信号Dreso所指示的共振频率更高的频率。
虽然在此第六实施例中，驱动频率确定单元2e比较驱动电压检测器8的电压检测信号Ddv所指示的电压值和预定基准值，但是，驱动频率确定单元2e也可对电压检测信号Ddv所指示的电压值和输入到电机驱动器1a中的DC电源的电压值或用DC电源的电压值进行预定计算得到的电压值进行比较。
下面描述电机驱动装置106的操作。
在此第六实施例中，电机驱动装置106以根据其驱动电压的检测电平的驱动频率来驱动直线振动电机100，同时，调节施加到直线振动电机100上的AC电压的幅值以使电机输出与所需电机输出相匹配。
也就是说，在电机驱动装置106中，当电机驱动器1a的输出AC电压Vd施加到直线振动电机100以开始直线振动电机100的操作时，输出检测器4检测直线振动电机100所产生的电机输出Omp，并且，指示所检测电机输出的输出检测信号Dop输出给驱动电压确定单元7。在指令输出确定单元3中，确定作为直线振动电机100所需电机输出的目标输出，并且，向驱动电压确定单元7输出指示已确定目标输出的输出指令信号Oop。
接着，在驱动电压确定单元7中，基于输出检测信号Dop和输出指令信号Oop而确定直线振动电机100的驱动电压的幅值，并且，向电机驱动器1a提供指示已确定幅值的电压振幅信号Odv。
在供应电压检测器8中，检测电机驱动器1a的输出电压，即，提供给直线振动电机100的实际AC电压Vd的电压值，并且，指示检测AC电压的电压值的电压检测信号Ddv输出给驱动频率确定单元2e。
进一步地，向驱动频率确定单元2e输出指示直线振动电机100共振频率的共振频率信号Dreso。
在驱动频率确定单元2e中，基于共振频率信号Dreso和电压检测信号Ddv而确定直线振动电机100的驱动频率，并且向电机驱动器1a输出指示已确定驱动频率的驱动频率信号Ifr。
具体而言，在驱动频率确定单元2e中，当被检测供应电压的电压值未超过预定的恒定基准值时，直线振动电机100的驱动频率被确定为由共振频率确定单元6的输出所指示的共振频率。另一方面，当被检测供应电压的电压值超过预定基准值时，直线振动电机100的驱动频率被确定为比由共振频率确定单元6的输出所指示的共振频率更高的频率。
在电机驱动器1a中，基于电压振幅信号Odv和驱动频率信号Ifr而调节施加到直线振动电机上的AC电压Vd，以使其频率与驱动频率确定单元2e所确定的驱动频率相匹配，并使它的幅值变得与驱动电压确定单元7所确定的幅值相等。
如上所述，根据第六实施例的电机驱动装置106设置有：用于检测直线振动电机100的电机输出Omp的输出检测器4；以及，供应电压检测器8，该器件用于检测从电机驱动器1a提供给直线振动电机100的电压Vd的电压值，并且以根据电机驱动器1a的输出电压检测值的驱动频率驱动直线振动电机，同时调节电机驱动器1a施加到直线振动电机100上的输出电压的幅值，以使电机输出与所需电机输出相匹配。从而，在低输出区域中也能以最大效率驱动直线振动电机，同时，在高输出区域中产生比由驱动电压最大振幅所确定的最大输出更高的电机输出。
也就是说，在驱动器输出的检测值超过预定基准值之前，即使在直线振动电机的电机输出和直线振动电机所需的电机输出之间有差异，在直线振动电机的驱动频率设定为共振频率的状态下，通过根据驱动电压的幅值调节电机输出，也能以最大效率驱动直线振动电机。进一步地，当驱动器输出电压的检测电平超过预定基准值时，通过设定直线振动电机的驱动频率为比共振频率更高的频率，可以产生所需的电机输出，而不增加驱动电压的幅值。由此可在高输出区域中驱动直线振动电机，不受电源的电压电平的限制，并且使电机驱动频率的降低最小化，并进一步地，可避免动子和电机主体之间的碰撞或支撑弹簧的损坏。
进而，在驱动器输出电压的检测电平超过预定电平的状态下，根据检测电平的下降而把驱动频率改变为靠近共振频率的频率，这样，当所需电机输出减小到驱动器输出电压的检测电平变得低于预定电平的程度时，驱动频率可平滑地返回到共振频率。
虽然在此第六实施例中，驱动频率确定单元2e根据驱动电压检测器8检测的驱动电压的电压值是否超过预定基准值而执行驱动频率的确定，但也可用以下其它方法来执行驱动频率的确定。
<驱动频率确定方法的修改例1>
图8(b)为用于解释根据第六实施例第一修改例的使用两个基准值的驱动频率确定方法的图形。
在此第一修改例中，如图8(b)所示，驱动频率确定单元2e使用第一基准值Vb1和比第一基准值更小的第二基准值Vb2来确定驱动频率Fx。在此情况下，当动子的行程增加时(参照图8(b)中的箭头X3)，驱动频率确定单元2e比较检测电压值Vx和第一基准值Vb1，并且，当行程减小时(参照图8(b)中的箭头Y3)，比较检测电压值Vx和第二基准值Vb2，由此确定驱动频率Fx。在图8(b)中，Vlim是检测电压值Vx的最大值，并且，确定驱动频率Fx的具体方法与如图3(b)所示的基于检测位置Px确定驱动频率Fx的方法完全相同。
如上所述，在用两个基准值确定驱动频率的方法中，即使当检测电压值在基准值附近改变时，也可稳定地执行驱动频率的确定。
<驱动频率确定方法的修改例2>
图8(c)是用于解释根据第六实施例第二修改例的使用预定临界区域来取代基准值的驱动频率确定方法的图形。
在此第二修改例中，如图8(c)所示，当检测电压值Vx进入在基准值Vrb和临界值Vlim之间设置的预定临界区域Z3中时，驱动频率确定单元2e根据检测电压值Vx的变化而改变驱动频率Fx。
临界区域Z3的下限值Vrb等于第六实施例所用的恒定基准值，并且临界区域Z3的上限值Vru小于临界值Vlim预定的量。进而，在临界区域Z3中，检测电压值Vx和驱动频率Fx之间的关系是一次单调增加函数。当检测电压值Vx小于临界区域Z3的下限值Vrb时，驱动频率Fx维持为共振频率Freso。当检测电压值Vx超过临界区域Z3的上限值Vru时，驱动频率Fx设定为离共振频率最远的最大频率Fmax。
在临界区域Z3中设定驱动频率Fx不仅可采用一次单调增加函数，也可采用以下表格或其它函数，所述表格或函数表示作为驱动频率的频率值和检测电压值Vx与临界区域Z3下限值Vrb之差的对应关系。
如上所述，在使用临界区域来确定驱动频率的方法中，当检测电压值Vx小于临界区域Z3的下限值Vrb时，可最大效率地以共振频率驱动直线振动电机。另一方面，当检测电压值Vx在临界区域Z3中时，可使驱动效率的降低最小化，同时避免动子的碰撞或动子支撑弹簧的损坏。
[实施例7]
图9是用于解释根据本发明第七实施例的压缩机驱动装置的示意图。
根据第七实施例的压缩机驱动装置207驱动用于压缩空气、气体等的压缩机40。压缩机40的动力源是与根据第一实施例的直线振动电机100完全相同的直线振动电机46。进一步地，压缩机驱动装置207是用于驱动直线振动电机46的电机驱动装置，并且它具有与第一实施例的直线振动电机101相同的结构。根据此第七实施例的压缩机40以下称作直线压缩机，并且简单描述此直线压缩机40。
直线压缩机40具有在预定轴线上相邻的汽缸段41a和电机段41b。在汽缸段41a中，设置可沿轴向滑动支撑的活塞42。在汽缸段41a和电机段41b中设置活塞杆42a，活塞杆42a的一端固定到活塞42的后侧，并且，在活塞杆42a的另一端设置在轴向方向上向活塞杆42a作用力的支撑弹簧43。
进而，磁铁44固定到活塞杆42a上，并且电磁铁45与磁铁44相对地固定到电机段41b的一部分上，电磁铁45包括外磁轭45a和嵌入到外磁轭45a中的定子线圈45b。在此直线压缩机40中，直线振动电机46由电磁铁45和固定到活塞杆42a上的磁铁44构成。相应地，在直线压缩机40中，由于在电磁铁45和磁铁44之间产生的电磁力以及弹簧43的弹力，活塞42在它的轴向方向上往复运动。
而且，在汽缸段41a中，形成压缩室48，压缩室48是由汽缸上部分内壁47a、活塞压缩壁42b以及汽缸外围内壁47b围绕的封闭空间。在汽缸上部分内壁47a上开设进气管40a的端部，进气管40a用于从气流通路吸入低压气体Lg到压缩室48中。进一步地，在汽缸上部分内壁47a上开设排气管40b的端部，排气管40b用于从压缩室48向气流通路排出高压气体Hg。用于防止气体回流的进气阀49a和排气阀49b分别固定到进气管40a和排气管40b上。
电机驱动装置207把外部电源10的DC输出电压Vp转换为AC驱动电压Vd，并且把AC驱动电压Vd作用到直线振动电机46上。也就是说，电机驱动控制装置207包括如图1所示的电机驱动器1、驱动频率确定单元2和指令输出确定单元3。电机驱动装置207通过调节作用到直线振动电机46上的AC驱动电压Vd的频率而控制直线振动电机46所需的电机输出。
在如此构造的直线压缩机40中，通过电机驱动装置207的驱动电压间歇地作用到直线振动电机46上，活塞42在其轴向方向上往复运动，从而，重复地执行以下动作：把低压气体Lg吸入到压缩室48中，在压缩室48中压缩该气体，并从压缩室48排出压缩过的高压气体Hg。
在直线压缩机40操作的状态下，基于直线振动电机46的操作条件而确定直线振动电机46所需的电机输出，并且基于已确定的电机输出而确定直线振动电机46的驱动频率，进而，其频率等于已确定驱动频率的振幅固定的AC电压Vd作用到直线振动电机46上。
如上所述，在根据第七实施例的直线压缩机40中，通过调节作用到直线振动电机46上的AC电压，控制作为直线压缩机40动力源的直线振动电机46的电机输出。从而，不改变作用到直线振动电机上的驱动电压的电平就可控制直线压缩机40的输出，由此有利于输出控制。进一步地，由于通过驱动频率来控制直线压缩机40的输出，因此直线压缩机可最大性能地操作，而不受其结构的限制，从而，与以旋转型电机作为驱动源的压缩机相同，可执行在额定性能时提供最大驱动效率的设计。结果，实现紧凑而有效的直线压缩机。
[实施例8]
图10为用于解释根据本发明第八实施例的空调器的框图。
根据第八实施例的空调器208具有室内单元55和室外单元56，并执行制冷和供暖。空调器208包括：用于在室内单元55和室外单元56之间循环制冷剂的直线压缩机50a；以及用于驱动直线压缩机50a的压缩机驱动单元50b。压缩机50a与根据第七实施例的具有直线振动电机46的直线压缩机40完全相同。进而，压缩机驱动单元50b是把外部电源10的DC输出电压Vp转换为AC驱动电压Vd的电机驱动单元，并把AC驱动电压Vd作用到直线压缩机50a的直线振动电机上，并且它在结构上与根据第七实施例的电机驱动装置207完全相同。
更具体地，空调器208具有：用于形成制冷剂循环路径的直线压缩机50a；四通阀54；节流阀(膨胀阀)53；室内热交换器51；室外热交换器52；以及用于驱动直线振动电机的电机驱动单元50b，其中，直线振动电机作为直线压缩机50a的驱动源。
室内热交换器51构成室内单元55，同时，节流阀53、室外热交换器52、直线压缩机50a、四通阀54和电机驱动单元50b构成室外单元56。
室内热交换器51具有：用于增加热交换效率的鼓风机51a；以及用于测量热交换器51的温度或其环境温度的温度传感器51b。室外热交换器52具有：用于增加热交换效率的鼓风机52a；以及用于测量热交换器52的温度或其环境温度的温度传感器52b。
在此第八实施例中，在室内热交换器51和室外热交换器52之间的制冷剂路径中设置直线压缩机50a和四通阀54。也就是说，在此空调器208中，四通阀54在以下两种状态下切换：制冷剂沿箭头A方向流动的状态，已经过室外热交换器52的制冷剂被吸入到直线压缩机50a中，并且从直线压缩机50a排出的制冷剂提供给室内热交换器51；以及制冷剂沿箭头B方向流动的状态，已经过室内热交换器51的制冷剂被吸入到直线压缩机50a中，并且从直线压缩机50a排出的制冷剂提供给室外热交换器52。
进一步地，节流阀53具有以下两个功能：减小循环制冷剂流量的功能；以及作为自动控制制冷剂流量的阀门的功能。也就是说，在制冷剂在制冷剂循环路径中循环的状态下，节流阀53减小从冷凝器向蒸发器输出的流体制冷剂的流量，以便膨胀流体制冷剂，并且提供蒸发器所需的合适量的制冷剂。
室内热交换器51在供暖过程中作为冷凝器运行，而在制冷过程中作为蒸发器运行。室外热交换器52在供暖过程中作为蒸发器运行，而在制冷过程中作为冷凝器运行。在冷凝器中，在其中流动的高温高压制冷剂气体向吹进冷凝器中的空气传递热量，并且逐渐液化，在冷凝器出口附近得到高压流体制冷剂。这等效于制冷剂向空气散热而液化。接着，其温度和压力被节流阀53降低的流体制冷剂流入蒸发器中。当在此状态下室内空气吹入蒸发器中时，流体制冷剂从空气带走大量的热并蒸发，得到低温低压气体制冷剂。在蒸发器中损失大量热的空气作为冷空气从空调器的吹风口排出。
在根据第八实施例的空调器208中，当从电机驱动控制单元50b向直线压缩机50a提供驱动电压Vd时，制冷剂在制冷剂循环路径中循环，并且在室内单元55的热交换器51和室外单元56的热交换器52中进行热交换。也就是说，在空调器50中，通过用直线压缩机50a循环在循环路径中密封的制冷剂，在制冷剂循环路径中形成众所周知的热泵循环。由此对房间执行供暖或制冷。
例如，当空调器50执行供暖时，通过用户操作而设置四通阀54，以使制冷剂沿箭头A方向流动。在此情况下，室内热交换器51作为冷凝器运行，并且因制冷剂在制冷剂循环路径中的循环而排出热量。由此对房间供暖。
相反，当空调器50执行制冷时，通过用户操作而设置四通阀54，以使制冷剂沿箭头B方向流动。在此情况下，室内热交换器51作为蒸发器运行，并且因制冷剂在制冷剂循环路径中的循环而从环境空气吸收热量。由此对房间制冷。
在空调器208中，电机驱动单元50b基于在空调器上设定的目标温度和实际的室温和室外温度而控制直线压缩机50a的直线振动电机的输出。由此，空调器208执行舒适的制冷和供暖。
如上所述，在根据第八实施例的空调器208中，由于以直线振动电机作为动力源的直线压缩机50a用作压缩和循环制冷剂的压缩机，因此，与使用以旋转型电机作为动力源的压缩机的空调器相比，本发明压缩机中的摩擦损失降低，进而，压缩机密封高压制冷剂和低压制冷剂的密封性增强，导致压缩机效率提高。
进而，在根据第八实施例的使用直线振动电机的压缩机50a中，由于摩擦损失减少，因此润滑油的使用量明显减少，其中，润滑油在使用旋转型电机的压缩机中是必不可少的。从而，可减少需要反复利用的废油量等，并且，注入到压缩机中的制冷剂的量可以减少，因为溶解到油中的制冷剂的量减少，从而有益于保护全球环境。
进一步地，在空调器208中，由于通过调节作用到直线振动电机的AC电压的频率而控制压缩机的直线振动电机的电机输出，因此，不需改变作用到直线振动电机的驱动电压的电平，就可控制直线压缩机50a的输出，从而，有利于对空调器的性能控制。进而，由于借助驱动频率控制直线压缩机50a的输出，因此，直线压缩机可最大性能地运行，并不受其结构的限制，从而，与在第七实施例中一样，可进行在额定性能时提供最大效率的设计。结果，实现紧凑而有效的直线压缩机，进而，实现紧凑而有效的空调器。
[实施例9]
图11为用于解释根据本发明第九实施例的电冰箱的框图。
此第九实施例的电冰箱209包括直线压缩机60a、压缩机驱动单元60b、冷凝器61、蒸发器62和节流阀63。
直线压缩机60a、冷凝器61、节流阀63和蒸发器62形成制冷剂循环路径，并且，压缩机驱动单元60b是用于驱动直线振动电机的电机驱动单元，其中，直线振动电机作为直线压缩机60a的驱动源。直线压缩机60a和压缩机驱动单元60b分别与根据第七实施例的直线压缩机40和电机驱动装置207完全相同。
与根据第八实施例的空调器208的节流阀53相同，在制冷剂在制冷剂循环路径中循环的状态下，节流阀63减小从冷凝器61输出的流体制冷剂的流量，以便膨胀流体制冷剂，并且向蒸发器62提供合适量的制冷剂。
冷凝器61冷凝流入其中的高温高压制冷剂气体，并把制冷剂的热量释放给外部空气。引入到冷凝器61中的制冷剂气体向外部空气传递热量并逐渐液化，在冷凝器出口附近得到高压流体制冷剂。
蒸发器62蒸发低温制冷剂流体，以冷却电冰箱内部。蒸发器62具有用于增加热交换效率的鼓风机62a和用于检测电冰箱内部温度的温度传感器62b。
在电冰箱209中，电机驱动单元60b基于电冰箱的操作条件，即基于在电冰箱上设定的目标温度和电冰箱内部温度，而控制直线压缩机60a的直线振动电机的输出。
下面描述该操作。
在电冰箱209中，当从电机驱动单元60b向直线压缩机60a的直线振动电机提供驱动电压Vd时，直线压缩机60a工作，并且制冷剂沿箭头C方向在制冷剂循环路径中循环，从而，在冷凝器61和蒸发器62中执行热交换。因而，电冰箱的内部冷却。
具体地，制冷剂在冷凝器61中被液化，并且借助节流阀63而减小制冷剂的流量，以便膨胀制冷剂，得到低温流体制冷剂。当低温流体制冷剂输送到蒸发器62时，低温流体制冷剂被蒸发，由此冷却电冰箱内部。此时，电冰箱中的空气通过鼓风机62a而强制输送到蒸发器62，从而在蒸发器62中有效地执行热交换。
进一步地，在电冰箱209中，电机驱动单元60b基于在电冰箱209上设定的目标温度和电冰箱内部温度而控制直线压缩机60a的直线振动电机的输出。由此，电冰箱209内的温度维持在目标温度。
如上所述，在根据第九实施例的电冰箱209中，由于以直线振动电机作为动力源的直线压缩机60a用作压缩和循环制冷剂的压缩机，因此，与使用以旋转型电机作为动力源的压缩机的电冰箱相比，本发明压缩机中的摩擦损失降低，进而，用于密封压缩机中制冷剂的密封性增强，从而导致压缩机的工作效率提高。
进而，在电冰箱209中，由于压缩机中的摩擦损失减少，因此废油量(消耗的润滑油)和注入到压缩机中的制冷剂的量减少，这与第八实施例的空调器208中的相同。从而，电冰箱209有益于保护全球环境。
而且，在电冰箱209中，由于通过调节作用到直线振动电机的AC电压的频率而控制压缩机的直线振动电机的电机输出，因此，与在第八实施例中一样，不需改变直线压缩机60a的驱动电压的电平，就可控制直线压缩机60a的输出，从而，有利于对电冰箱的性能控制。进而，由于通过调节驱动频率而控制直线压缩机60a的输出，因此，直线压缩机可最大性能地运行，并不受其结构的限制，从而，与在第七实施例中一样，可进行在额定性能时提供最大效率的设计。结果，实现紧凑而有效的直线压缩机，进而，实现紧凑而有效的电冰箱。
[实施例10]
图12为用于解释根据本发明第十实施例的低温制冷器的框图。
根据第十实施例的低温制冷器210具有冷冻室(未示出)，并且以低温(低于-50℃)冷冻该室。对于被低温制冷器210冷冻的物体，有：电磁电路元件，如用作超导体元件的电阻器、线圈、磁铁；电子元件，如用于红外线传感器的低温基准部件；医疗物体，如血液和内脏；以及食品，如金枪鱼。
在低温状态下保存电子元件，通过除去热噪声而增加它们的工作效率或增加它们的敏感性。对于食品，在低温状态下保存易腐食品，有利于运输、保鲜或执行冷冻干燥。
尽管低温制冷器210的冷冻温度随应用而改变，但是它低于-50℃，并且，尤其在超导应用中，温度在0～100K(绝对温度)的较宽范围中变化。例如，在高温超导应用中，低温制冷器210的冷冻温度设定为大约50～100K，而在常温超导应用中设定为大约0～50K。进而，当低温制冷器210用于保持食品等的新鲜度时，冷冻温度设定得比-50℃低一点。
以下详细描述低温制冷器210。
低温制冷器210包括直线压缩机70a、压缩机驱动单元70b、散热器71、蓄热器72和节流阀73。
直线压缩机70a、散热器71、节流阀73和蓄热器72形成制冷剂循环路径。压缩机驱动单元70b是用于驱动和控制直线振动电机的电机驱动单元，其中，直线振动电机作为直线压缩机70a的驱动源。直线压缩机70a和电机驱动单元70b分别与根据第七实施例的直线压缩机40和电机驱动装置207完全相同。
与第八实施例的节流阀53相同，节流阀73减少从散热器71输送到蓄热器72的流体制冷剂，以便膨胀制冷剂。
与第九实施例的电冰箱209中的冷凝器61相同，散热器71冷凝流入其中的高温高压制冷剂气体，并且，把制冷剂的热量释放给外部空气。
与第九实施例的蒸发器62相同，蓄热器72蒸发低温制冷剂流体以冷却冷冻室内部，由此以低温保存物体。蓄热器72具有用于检测物体温度的温度传感器72b。蓄热器72可具有如图12所示的用于增加热交换效率的鼓风机72a。
在低温制冷器210中，电机驱动单元70b基于低温制冷器210的操作条件，即基于在低温制冷器210上设定的目标温度和将要冷冻的物体的温度，而控制直线压缩机70a的直线振动电机的输出。
在低温制冷器210中，当从电机驱动单元70b向直线压缩机70a的直线振动电机提供AC电压Vd时，直线压缩机70a工作，并且制冷剂沿箭头D方向在制冷剂循环路径中循环，从而，在散热器71和蓄热器72中执行热交换。因而，冷冻室的内部被冷却，并且室内的物体被冷冻。
也就是说，制冷剂在散热器71中被液化，并且借助节流阀73而减小制冷剂的流量，以便膨胀制冷剂，得到低温流体制冷剂。当低温流体制冷剂输送到蓄热器72时，流体制冷剂被蒸发，由此冷却冷冻室。
进而，在低温制冷器210中，电机驱动单元70b基于在低温制冷器210上设定的目标温度和将要冷冻的物体的温度而控制直线压缩机70a的直线振动电机的输出。由此，在低温制冷器210中，将要冷冻的物体的温度维持在目标温度。
如上所述，在根据第十实施例的低温制冷器210中，由于以直线振动电机作为动力源的直线压缩机70a用作压缩和循环制冷剂的压缩机，因此，与使用以旋转型电机作为动力源的压缩机的低温制冷器相比，本发明压缩机中的摩擦损失降低，并进而，用于密封压缩机中制冷剂的密封性增强，导致压缩机的工作效率提高。
进而，在低温制冷器210中，由于压缩机中的摩擦损失减少，因此废油量(消耗的润滑油)和注入到压缩机中的制冷剂的量减少，这与第八实施例的空调器208中的相同。从而，制冷器210有益于保护全球环境。
而且，在低温制冷器210中，由于通过调节作用到直线振动电机的AC电压的频率而控制压缩机的直线振动电机的输出，因此，与在第八实施例中一样，不需改变直线压缩机70a的驱动电压的电平，就可控制直线压缩机70a的输出，从而，有利于对低温制冷器210的性能控制。进而，由于通过调节驱动频率而控制直线压缩机70a的输出，因此，直线压缩机可最大性能地运行，并不受其结构的限制，从而，与在第七实施例中一样，可进行在额定性能时提供最大效率的设计。结果，实现紧凑而有效的直线压缩机，进而，实现紧凑而有效的低温制冷器。
[实施例11]
图13为用于解释根据本发明第十一实施例的热水供应单元的框图。
根据第十一实施例的热水供应单元211具有：用于对供水进行加热并排放热水的制冷循环单元81a；热水存储器81b，该器件储存从制冷循环单元81a排放的热水；以及连接单元81a和存储器81b的管道86a、86b、87a和87b。
制冷循环单元81a具有直线压缩机80a、压缩机驱动单元80b、空气-制冷剂热交换器82、节流阀83和水-制冷剂热交换器85。
直线压缩机80a、空气-制冷剂热交换器82、节流阀83和水-制冷剂热交换器85形成制冷剂循环路径。
压缩机驱动单元80b驱动直线振动电机(未示出)，其中，直线振动电机作为直线压缩机80a的驱动源。直线压缩机80a与根据第七实施例的具有直线振动电机46的直线压缩机40完全相同。进一步地，从外部电源10向压缩机驱动单元80b提供DC电压Vp，并且，单元80b在结构上与第七实施例的电机驱动装置207完全相同。下面，在此第十一实施例中，压缩机驱动单元80b称作电机驱动单元80b。
节流阀83减小从水-制冷剂热交换器85向空气-制冷剂热交换器82输送的流体制冷剂的流量，以便膨胀流体制冷剂。
水-制冷剂热交换器85是对提供给制冷循环单元81a的水进行加热的冷凝器，并具有用于检测热水温度的温度传感器85a。空气-制冷剂热交换器82是用于从环境大气吸收热量的蒸发器，并具有用于增加热交换效率的鼓风机82a和用于检测环境温度的温度传感器82b。
在图13中，参考号84代表用于沿着上述制冷剂循环路径循环制冷剂的制冷剂管道，所述制冷剂循环路径由直线压缩机80a、水-制冷剂热交换器85、节流阀83和空气-制冷剂热交换器82形成。除霜旁通管84a连接到制冷剂管道84，并且在旁通管84a的一部分上设置除霜旁通阀84b，其中，除霜旁通管84a用于向空气-制冷剂热交换器82提供从直线压缩机80a排出的制冷剂，并旁通水-制冷剂热交换器85和节流阀83。
热水存储器81b具有储存水或热水的热水存储箱88。从外部向存储箱88提供水的水供应管88c连接到存储箱88的水入口88c1，并且，从存储箱88向浴缸提供热水的热水供应管88d连接到存储箱88的热水出88d1。进而，向外部提供储存在存储箱88中的热水的热水供应管89连接到存储箱88的水出/入口88a。
存储箱88和制冷循环单元81a的水-制冷剂热交换器85通过管道86a、86b、87a和87b连接，并且在存储箱88和水-制冷剂热交换器85之间形成水循环路径。
水供应管86b是用于从存储箱88向水-制冷剂热交换器85提供水的管道，并且，此管道的端部连接到存储箱88的水出88b，同时另一端通过接头87b1而连接到水-制冷剂热交换器85的进水管87b。进一步地，在水供应管86b的端部上安装排放阀88b1，该阀用于排放储存在存储箱88中的水或热水。水供应管86a是用于从水-制冷剂热交换器85向存储箱88回水的管道，此管的一端连接到存储箱88的水出/入口88a，而另一端通过接头87a1而连接到水-制冷剂热交换器85的排放管87a。
在水-制冷剂热交换器85的进水管87b的一部分上设置泵87，泵87用于在水循环路径中循环水。
进一步地，在热水供应单元211中，电机驱动单元80b基于热水供应单元的操作条件，即基于在热水供应单元上设定的热水目标温度、从热水存储器81b向制冷循环单元81a中的水-制冷剂热交换器85提供的水的温度、以及室外温度，而控制直线压缩机80a的直线振动电机的电机输出。
下面描述该操作。
当从电机驱动单元80b向直线压缩机80a的直线振动电机(未示出)施加AC电压Vd以运行直线压缩机80a时，由直线压缩机80a压缩的高温制冷剂沿箭头E的方向循环，即它通过制冷剂管道84而提供给水-制冷剂热交换器85。进一步地，当驱动水循环路径中的泵87时，水从存储箱88提供给水-制冷剂热交换器85。
在水-制冷剂热交换器85中，在制冷剂和从存储箱88提供的水之间执行热交换，从而，热量从制冷剂转移到水。也就是说，对提供的水进行加热，并且向存储箱88提供热水。此时，通过冷凝温度传感器85a观察热水的温度。
进而，在水-制冷剂热交换器85中，通过上述热交换而冷凝制冷剂，并且通过节流阀83来减小冷凝流体制冷剂的流量，从而制冷剂膨胀并输送给空气-制冷剂热交换器82。在热水供应单元211中，空气-制冷剂热交换器82作为蒸发器。也就是说，空气-制冷剂热交换器82从鼓风机82a所输送的外部空气吸收热量，由此蒸发低温流体制冷剂。此时，通过温度传感器82b观察空气-制冷剂热交换器82的环境大气的温度。
进而，在制冷循环单元81a中，当空气-制冷剂热交换器82结霜时，除霜旁通阀84b打开，并且高温制冷剂通过除霜旁通管84a提供给空气-制冷剂热交换器82。由此对空气-制冷剂热交换器82除霜。
另一方面，从制冷循环单元81a的水-制冷剂热交换器85通过管道87a和86a向热水存储器81b提供热水，并且，提供的热水储存在存储箱88中。如果需要，存储箱88中的热水通过热水供应管89提供给外部。尤其当向浴缸提供热水时，存储箱88中的热水经过通向浴缸的热水供应管88d提供给浴缸。
进而，当储存在存储箱88中的水或热水的量变得低于预定量时，通过水供应管88c从外部提供水。
如上所述，在根据第十一实施例的热水供应单元211中，由于以直线振动电机作为动力源的直线压缩机80a用作在制冷循环单元81a中压缩和循环制冷剂的压缩机，因此，与使用以旋转型电机作为动力源的压缩机的热水供应单元相比，本发明压缩机中的摩擦损失降低，进而，用于密封压缩机中制冷剂的密封性增强，从而导致压缩机的工作效率提高。
进而，在热水供应单元211中，由于压缩机中的摩擦损失减少，因此废油量(消耗的润滑油)和注入到压缩机中的制冷剂的量减少，这与第八实施例的空调器208中的相同。从而，热水供应单元211有益于保护全球环境。
而且，在热水供应单元211中，由于通过调节作用到直线振动电机的AC电压的频率而控制压缩机的直线振动电机的输出，因此，与在第八实施例中一样，不需改变直线压缩机80a的驱动电压的电平，就可控制直线压缩机80a的输出，从而，有利于对热水供应单元211的性能控制。进而，由于通过调节驱动频率而控制直线压缩机80a的输出，因此，直线压缩机可最大性能地运行，并不受其结构的限制，从而，与在第七实施例中一样，可进行在额定性能时提供最大效率的设计。结果，实现紧凑而有效的直线压缩机，进而实现紧凑而有效的热水供应单元。
[实施例12]
图14为用于解释根据本发明第十二实施例的手机的框图。
此第十二实施例的手机212具有机械振动的振子90a和驱动振子90a的驱动单元90b。手机212通过振动来通知用户有呼入等。
振子90a设置有：重量部件93，部件93布置在壳体91中并由弹簧部件92振动支撑；固定到一部分重量部件93上的磁铁93a；以及其中嵌入线圈94a的定子94，定子94布置在壳体91中，与重量部件93的磁铁93a相对。直线振动电机95由固定到重量部件93上的磁铁93a和嵌入到定子94中的线圈94a构成。在此直线振动电机95中，由于在线圈94a和磁铁93a之间产生的电磁力以及弹簧部件92的弹性，重量部件93在弹簧部件92的伸展方向上往复运动。
驱动单元90b把包括在手机212中的电池10a的输出电压Vp转换为AC电压Vd，并向振子90a的直线振动电机95提供AC电压Vd，作为驱动电压。下面，在此第十二实施例中，驱动单元90b称作电机驱动单元90b。与根据第一实施例的电机驱动装置101相同，电机驱动单元90b具有图1所示的电机驱动器1、驱动频率确定单元2和指令输出确定单元3。进一步地，与根据第一实施例的电机驱动装置101相同，通过调节作用到直线振动电机95上的AC驱动电压Vd的频率而控制电机驱动电机95所需的电机输出。
在如此构造的手机212中，当接电话时，从电机驱动单元90b向振子90a的直线振动电机95提供电力，从而，重量部件93在弹簧部件92的伸展方向上往复运动，并且，振子90a振动。
也就是说，当AC电压Vd作用到线圈94a时，在定子94中产生AC磁场，并且磁场吸引磁铁93a，从而，磁铁93a和其上固定磁铁93a的重量部件93开始往复运动。
在振子90a工作的状态下，基于直线振动电机95的操作条件而确定直线振动电机95所需的电机输出，并且基于已确定电机输出而确定直线振动电机95的驱动频率，并进一步地，其频率等于已确定驱动频率的振幅固定的AC电压Vd作用到直线振动电机95上。从而，在手机212中，根据需要的方案而控制接收呼入时的振动的大小，并且根据用户喜爱的振动方案等向用户通知有呼入。
如上所述，在根据第十二实施例的手机212中，由于通过直线振动电机95产生机械振动，因此，与旋转型电机所产生的振动的情形相比，机械振动在两个自由度上变化，即振动数量和振幅变化，从而，通过振动向用户通知有呼入等的振子90a可设置多种振动方案。
进一步地，在第十二实施例的手机212中，由于通过调节作用到直线振动电机上的AC电压的频率而控制直线振动电机的电机输出，其中，直线振动电机是振动单元90a的动力源，因此，可在直线振动电机的驱动电压的电平保持恒定的同时控制电机输出，从而，容易控制手机的振动大小。进而，由于通过调节驱动频率而控制直线振动电机95的输出，因此，直线振动电机95以最大性能工作，而不受其结构的限制，由此产生更有力的振动。
虽然在此第十二实施例中，根据第一实施例的直线振动电机及其驱动装置分别用作手机中通知用户有呼入的振子以及它的驱动装置，但是，根据第一实施例的直线振动电机和驱动装置也可分别用作往复式电动剃须刀的动力源及其驱动装置。
而且，虽然在第七至第十二实施例中，电机驱动单元具有与第一实施例的电机驱动装置101相同的结构，但是，电机驱动单元也可具有与根据第二至第六实施例的任一电机驱动装置102～106相同的结构。
工业应用性
根据本发明的电机驱动装置基于作用到直线振动电机上的AC电流的频率，控制直线振动电机的输出和动子行程中的至少一个，从而，直线振动电机能以最大输出工作，而不受其结构的限制，从而在额定输出时得到最大效率。