專利名稱：電力供應(yīng)裝置和電力供應(yīng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向電動(dòng)機(jī)提供電力的電力供應(yīng)裝置和電力供應(yīng)方法，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)諸如庫裝置中的自動(dòng)換盤機(jī)之類的機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
經(jīng)常會(huì)用到其中包括傳送存儲(chǔ)介質(zhì)盒的機(jī)構(gòu)的庫裝置(libraryapparatus)。在所述庫裝置中，諸如電磁磁帶、電磁磁盤、光盤和磁光盤的存儲(chǔ)介質(zhì)盒被存儲(chǔ)在機(jī)柜(rack)中。該機(jī)構(gòu)在所述機(jī)柜和在存儲(chǔ)介質(zhì)中執(zhí)行數(shù)據(jù)的讀/寫操作的驅(qū)動(dòng)裝置之間傳送存儲(chǔ)介質(zhì)盒。
當(dāng)在機(jī)柜中指定了盒的存儲(chǔ)位置時(shí)，該機(jī)構(gòu)根據(jù)預(yù)定的移動(dòng)模式移動(dòng)，并且根據(jù)該移動(dòng)模式將電流提供給用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)。
圖4是示出了所述機(jī)構(gòu)的移動(dòng)和在電動(dòng)機(jī)中的電流流動(dòng)的關(guān)系的示意圖。當(dāng)該機(jī)構(gòu)從機(jī)柜向驅(qū)動(dòng)裝置或者從驅(qū)動(dòng)裝置向該機(jī)柜傳送盒式磁帶時(shí)，該機(jī)構(gòu)的狀態(tài)按停止?fàn)顟B(tài)、加速狀態(tài)、恒速狀態(tài)、減速狀態(tài)逐一變化，并且回到停止?fàn)顟B(tài)。
在加速狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)需要穩(wěn)定地供給電流來以固定的速率加速所述機(jī)構(gòu)的移動(dòng)。
在減速狀態(tài)下，則該電動(dòng)機(jī)作為電源單元工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。因此，從理論上講，生成了與輸入到電動(dòng)機(jī)的電流的量相同量的作為再生電流的電流。但是，實(shí)際上，因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)換損失，再生電流的量與輸入到電動(dòng)機(jī)的電流的量并不相同。
在傳統(tǒng)的庫裝置中，將再生電流轉(zhuǎn)換成要被廢棄的熱。圖5是傳統(tǒng)電力供應(yīng)系統(tǒng)的框圖。圖6是包括不間斷供電系統(tǒng)(UPS)的傳統(tǒng)電力供應(yīng)系統(tǒng)的框圖。
如圖5所示的電力供應(yīng)系統(tǒng)包括交流(AC)電源1和庫裝置2。該AC電源1向該庫裝置2提供100伏特(V)到220伏特(V)的電壓。該庫裝置2與上述庫裝置具有相同的構(gòu)造。
該庫裝置2包括電源3、驅(qū)動(dòng)電力放大電路4、換向器5、控制電路6、電動(dòng)機(jī)7、和電阻8。
該電源3從AC電源1接收電力，并且將該電力提供給驅(qū)動(dòng)電力放大電路4。該驅(qū)動(dòng)電力放大電路4放大從電源3提供的電力。
換向器5改變電流的方向以改變電動(dòng)機(jī)7的旋轉(zhuǎn)方向。控制電路6控制換向器5來改變電流的方向。
電動(dòng)機(jī)7驅(qū)動(dòng)庫裝置2中的機(jī)構(gòu)(未示出)。當(dāng)機(jī)構(gòu)在減速狀態(tài)下移動(dòng)時(shí)在電動(dòng)機(jī)7中生成再生電流。電阻8將再生電流轉(zhuǎn)化成要被廢棄的熱。
圖6中所示的系統(tǒng)還包括UPS 9。該UPS 9是其中包括用于蓄電的鉛蓄電池(lead accumulator)的不間斷供電單元。因此，即使AC電源1發(fā)生了瞬時(shí)電源故障，在鉛蓄電池中所蓄的電力也可被提供給庫裝置2，從而庫裝置2不必停止操作。
然而，在這些電力供應(yīng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)7中生成的再生電流沒有被利用，而被作為熱廢棄，從而被浪費(fèi)了。而且，如果提供UPS 9以克服瞬間電源故障則增加了電力供應(yīng)系統(tǒng)的成本。
例如，在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.H7-99740中公開了使用再生電流來克服瞬間電源故障的方法。在該技術(shù)中，電源單元包括具有大電容和高陽極電阻的第一電容器，相對(duì)小的電容和相對(duì)低的陽極電阻的第二電容器，和連接所述第一電容和第二電容的直流(DC)一直流(DC)轉(zhuǎn)換器。
在這個(gè)電源單元中，當(dāng)將電力從外部電源單元提供給第一電容器時(shí)，通過DC-DC轉(zhuǎn)換器將電力提供給所述第二電容器，然后提供給連接到所述第二電容器上的負(fù)載。
此外，當(dāng)將負(fù)載中生成的再生電力提供給所述第二電容時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器將電力提供給所述第一電容器。當(dāng)由于負(fù)載的電力消耗，所述第二電容器的電壓下降時(shí)，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器將電力提供給所述第二電容器，并且將電力提供給負(fù)載。
然而，當(dāng)該機(jī)構(gòu)繼續(xù)多次重復(fù)存儲(chǔ)介質(zhì)盒的傳送時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗電力的速度超過來自外部電源單元的電力在所述第一電容器中累積的速度。因此，在電力耗盡之前，所述第一電容器不能給所述第二電容器提供足夠的電力。
理論上講，通過使用再生電力可以獲得電動(dòng)機(jī)消耗的相同量的電力。然而，由于能量轉(zhuǎn)換損失，再生電力不能獲得相同量的電力。結(jié)果，電動(dòng)機(jī)需要來自外部的電源單元。
因此，有必要開發(fā)一種電力供應(yīng)系統(tǒng)，該電力供應(yīng)系統(tǒng)使用再生電力來減小電力消耗，并且該電力供應(yīng)系統(tǒng)即使當(dāng)電力消耗大時(shí)也能提供穩(wěn)定的電量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的至少是解決傳統(tǒng)技術(shù)中的這些問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種裝置，該裝置用于將電力提供給用于驅(qū)動(dòng)傳送存儲(chǔ)介質(zhì)盒的機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，其包括在電容器中蓄積由電動(dòng)機(jī)生成的再生電力的蓄電單元；和當(dāng)將所述電力提供給電動(dòng)機(jī)時(shí)，調(diào)整來自電源的電力供應(yīng)和來自電容器的電力供應(yīng)的比率的調(diào)整單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，該方法用于將電力提供給用于驅(qū)動(dòng)傳送存儲(chǔ)介質(zhì)盒的機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，該方法包括在電容器中蓄積由所述電動(dòng)機(jī)生成的再生電力；以及當(dāng)將所述電力提供給所述電動(dòng)機(jī)時(shí)，調(diào)整來自電源的電力供應(yīng)和來自所述電容器的電力供應(yīng)的比率。
通過結(jié)合附圖閱讀下面的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，將更好地理解本發(fā)明的上述的和其它的目的、特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)上和工業(yè)上的意義。
附圖描述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電力供應(yīng)系統(tǒng)的框圖；圖2是圖1所示的電流輸出型的升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖3是圖1所示的換向器的示意圖；
圖4是說明機(jī)構(gòu)的移動(dòng)和電動(dòng)機(jī)中的電流流動(dòng)之間的關(guān)系的示意圖；圖5是傳統(tǒng)電力供應(yīng)系統(tǒng)的框圖；圖6是包括UPS的傳統(tǒng)電力供應(yīng)系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電力供應(yīng)系統(tǒng)的框圖。該電力供應(yīng)系統(tǒng)包括AC電源10和庫裝置20。該AC電源10與圖5所示的AC電源1相同。
在庫裝置20中，將存儲(chǔ)介質(zhì)盒存儲(chǔ)在機(jī)柜(未示出)中，并且由一機(jī)構(gòu)(未示出)在機(jī)柜和驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)之間傳送這些盒。該驅(qū)動(dòng)裝置在存儲(chǔ)介質(zhì)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀/寫。
在庫裝置20中，在該機(jī)構(gòu)減速移動(dòng)期間由該機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的再生電力進(jìn)入電容器23。然后，庫裝置20調(diào)整來自AC電源10的電力供應(yīng)與來自電容器23的電力供應(yīng)的比率，并且將電力提供給驅(qū)動(dòng)該機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)28。
因此，使用再生電力從而減少了電力消耗。而且，即使電動(dòng)機(jī)28的電力消耗較大，通過使用AC電源10和電容器23這兩者，也可向電動(dòng)機(jī)28穩(wěn)定地提供電力。
庫裝置20包括電源21、開關(guān)22、電容器23、開關(guān)24、開關(guān)25、電流輸出型升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26、換向器27、電動(dòng)機(jī)28、整流器29和控制電路30。
該電源21與圖5所示的電源3相同。開關(guān)22用于開關(guān)電源21對(duì)升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26的電力供應(yīng)，提供電力供應(yīng)或不提供電力供應(yīng)?？刂齐娐?0控制開關(guān)22的接通/斷開。
電容器23通過電動(dòng)機(jī)28從整流器29接收再生電力。將該電力蓄積在建立在電容器23中的電雙層電容器(electric double-layercapacitor)中。
通過使用該電雙層電容器，可以與使用鉛蓄電池的情況一樣地蓄積再生電力，而不增加庫裝置20的成本。此外，可以不降低蓄電效率地重復(fù)蓄電和放電。而且，因?yàn)閹煅b置20不使用鉛或硫酸作為電極，因而庫裝置20是環(huán)保的，而且重量輕。
接通開關(guān)24以在電容器23中蓄積再生電力。當(dāng)將在電容器23中蓄積的電力提供給電動(dòng)機(jī)28時(shí)，接通開關(guān)25。控制電路30控制開關(guān)24和25的接通/斷開。
升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26可以提升和降低電壓。該升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26可以通過換向器27將電力提供給電動(dòng)機(jī)28。而且，該升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26通過整流器29接收在電動(dòng)機(jī)28中生成的再生電力，并且將該再生電力蓄積在電容器23中。
當(dāng)將蓄積在電容器23中的電力提供給電動(dòng)機(jī)28時(shí)，所述電容器23的輸出電壓逐漸降低。然而，需要給該機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)28提供穩(wěn)定的電流來以固定的速率來加速該機(jī)構(gòu)的移動(dòng)速度。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)28的轉(zhuǎn)數(shù)增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)28需要更高的電壓。
當(dāng)在電容器23中蓄積再生電力時(shí)，隨著電動(dòng)機(jī)28的轉(zhuǎn)數(shù)減少，電動(dòng)機(jī)28的再生電壓降低。但是，需要將穩(wěn)定的電流提供給電動(dòng)機(jī)28以有效地在電容器23中蓄電。
然而，當(dāng)以固定的電流在電容器23中蓄電時(shí)，有必要使感生電壓隨時(shí)間增加而不是隨時(shí)間降低。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26用于向電動(dòng)機(jī)28提供電力，并用于在電容器23中蓄積電動(dòng)機(jī)28中生成的再生電力。
控制電路30控制升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26以調(diào)整來自電源21的電力供應(yīng)與來自電容器23的電力供應(yīng)的比率，以向電動(dòng)機(jī)28提供電力。
具體地，控制電路30讀取預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(未示出)中的機(jī)構(gòu)的移動(dòng)模式。然后，根據(jù)該機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，控制電路30控制升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26以按最優(yōu)比例從電源21和電容器23獲取所需的電力數(shù)量，并且將該電力提供給電動(dòng)機(jī)28。
例如，當(dāng)機(jī)構(gòu)正在移動(dòng)并且移動(dòng)速度在增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)28消耗大量的電力。因此，升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26以比來自電容器23的電力更高的比例將來自電源21的電力提供給電動(dòng)機(jī)28。
當(dāng)機(jī)構(gòu)以恒定的速度移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)28沒有消耗更多的電力。因此，升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26以比來自電源21的電力更高的比例將來自電容器23的電力提供給電動(dòng)機(jī)28。
當(dāng)機(jī)構(gòu)停止時(shí)，升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26將來自電源21的電流提供給電容器23，正好補(bǔ)償由于自然放電導(dǎo)致的蓄積電力的減少。
圖2是圖1所示的升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26的電路圖。
當(dāng)同時(shí)接通晶體管40的柵極G1和晶體管41的柵極G2時(shí)，電流通過晶體管41流到地GND。
然而，如果在與線圈42中蓄積磁能時(shí)的時(shí)間常數(shù)相比足夠短的時(shí)間內(nèi)接通柵極G1和G2，則流到GND的電流損失量是可以忽略的。
利用這種現(xiàn)象，當(dāng)升高電壓(電壓Vi＜電壓Vo)時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)接通柵極G1和G2然后同時(shí)關(guān)閉。因此，在線圈42中蓄積的磁能作為反電動(dòng)勢(shì)被釋放，從而電路用作升壓電路。
另一方面，當(dāng)降低電壓(電壓Vi＞電壓Vo)時(shí)，柵極G2總是被截止，而柵極G1被接通。因此，對(duì)電力供應(yīng)執(zhí)行脈寬調(diào)制(PWM)控制。
如圖1所示的控制電路30控制柵極G1和G2的接通/截止。
升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26用作向電動(dòng)機(jī)28提供電力、在電容器23中蓄電并且升高/降低電壓的電路。因此，降低了庫裝置20的成本。
返回參照?qǐng)D1，換向器27改變電流的方向以改變電動(dòng)機(jī)28的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。圖3是圖1所示的換向器27的示意圖。
換向器27采用包括四個(gè)晶體管開關(guān)的H型橋式布局。晶體管50到53分別接通/斷開柵極G3到G6，以便改變電動(dòng)機(jī)28的旋轉(zhuǎn)方向。此外，電路放大了驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)28的電力?？刂齐娐?0控制柵極G3到G4的接通/斷開。
電動(dòng)機(jī)28驅(qū)動(dòng)庫裝置20的機(jī)構(gòu)。整流器29對(duì)電動(dòng)機(jī)28生成的再生電流進(jìn)行整流。
控制電路30控制開關(guān)22、24和25、升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26中的晶體管40、41的柵極G1，G2和換向器27中的晶體管50到53的柵極G3到G6的接通/斷開。
此外，基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的機(jī)構(gòu)的移動(dòng)模式，控制電路30控制升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26以調(diào)整來自電源21的電力和來自電容器23的電力的比率，并且通過換向器27將電力提供給電動(dòng)機(jī)28。
根據(jù)本實(shí)施例，控制電路30控制升/降壓DC-PC轉(zhuǎn)換器26以在電容器23中蓄積在電動(dòng)機(jī)28中生成的再生電力。此外，當(dāng)向電動(dòng)機(jī)28提供電力時(shí)，控制電路30控制升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26以調(diào)整來自電源21的電力和來自電容器23的電力的比率。因此，使用再生電力以減少電力消耗，即使當(dāng)電力消耗大時(shí)，也能提供穩(wěn)定的電量。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26用于蓄積和供應(yīng)電力。因此，輸出了穩(wěn)定的電流，從而電動(dòng)機(jī)28以固定的速率使該機(jī)構(gòu)加速，并且可以低成本地實(shí)現(xiàn)在其中高效地蓄積再生電力的結(jié)構(gòu)。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，控制電路30基于該機(jī)構(gòu)的預(yù)定移動(dòng)模式控制升/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器26以調(diào)整電力供應(yīng)量。因此，當(dāng)該機(jī)構(gòu)的移動(dòng)模式是可預(yù)測(cè)的時(shí)，根據(jù)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)將來自電源21的電力供應(yīng)與來自電容器23的電力供應(yīng)之間的比率調(diào)整到最優(yōu)比率。
而且，根據(jù)本實(shí)施例，在電雙層電容器中蓄積再生電力。因此，庫裝置20的成本不會(huì)象使用鉛蓄電池的情況那樣增加。而且，可以不降低蓄電效率地重復(fù)蓄積和釋放電力。此外，因?yàn)閹煅b置20不使用鉛或硫酸作為電極，所以庫裝置20是環(huán)保的而且重量輕。
本發(fā)明不限制在上述的本實(shí)施例中?？梢赃M(jìn)行各種變型而不脫離本本實(shí)施例說明的所有自動(dòng)處理可以全部或部分地手動(dòng)處理。相似地，本實(shí)施例說明的手動(dòng)處理也可以全部或部分地通過已知方法自動(dòng)地處理。
除非另行指出，可以根據(jù)需要改變處理順序、控制順序、說明書和附圖中的特定名稱。
庫裝置20的組成元件僅僅是概念性的并且不必要物理地類似于附圖所示的結(jié)構(gòu)。
例如，庫裝置20不是必須具有所示的結(jié)構(gòu)。根據(jù)負(fù)載或裝置的使用可以功能地或物理地拆開和組裝作為整體或部件的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，可以使用再生電力來減少電力消耗，同時(shí)即使當(dāng)電力消耗大時(shí)也可以提供穩(wěn)定的電量。
而且，根據(jù)本發(fā)明，電動(dòng)機(jī)可以在固定的速率使機(jī)構(gòu)加速，并且可以低成本地實(shí)現(xiàn)在其中有效地蓄積再生電力的結(jié)構(gòu)。
而且，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)模式可預(yù)測(cè)時(shí)，可以針對(duì)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)模式，將來自電源的電力供應(yīng)和來自電容器的電力供應(yīng)的比率調(diào)整為最優(yōu)比率。
此外，根據(jù)本發(fā)明，庫裝置的成本不會(huì)象使用鉛蓄電池的情況那樣增加，可以重復(fù)地蓄電和放電而不降低蓄電效率。而且，因?yàn)閹煅b置20不使用鉛或硫酸作為電極，所以庫裝置20是環(huán)保的而且重量輕。
盡管為了完全而清楚地公開，本發(fā)明是針對(duì)特定實(shí)施例描述的，但所附的權(quán)利要求并不因此受限，而應(yīng)被解釋為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所能想到的完全落入本文的基本教導(dǎo)的所有修改和替換結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于將電力提供給用于驅(qū)動(dòng)傳送存儲(chǔ)介質(zhì)盒的機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的裝置，該裝置包括蓄電單元，在電容器中蓄積由所述電動(dòng)機(jī)生成的再生電力；和調(diào)整單元，當(dāng)將所述電力提供給電動(dòng)機(jī)時(shí)，調(diào)整來自電源的電力供應(yīng)和來自所述電容器的電力供應(yīng)的比率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述蓄電單元使用電流輸出型升/降壓直流—直流轉(zhuǎn)換器以蓄積再生電流，并且所述調(diào)整單元使用所述電流輸出型升/降壓直流—直流轉(zhuǎn)換器來以調(diào)整所述比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述調(diào)整單元基于所述機(jī)構(gòu)的預(yù)定的移動(dòng)模式來調(diào)整所述比率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電容器是電雙層電容器。
5.一種將電力提供給用于驅(qū)動(dòng)傳送存儲(chǔ)介質(zhì)盒的機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的方法，該方法包括以下步驟在電容器中蓄積由電動(dòng)機(jī)生成的再生電力；當(dāng)將電力提供給電動(dòng)機(jī)時(shí)，調(diào)整來自電源的電力供應(yīng)和來自所述電容器的電力供應(yīng)的比率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述蓄積步驟包括通過使用電流輸出型升/降壓直流—直流轉(zhuǎn)換器蓄積再生電力，并且所述調(diào)整步驟包括通過使用電流輸出型升/降壓直流—直流轉(zhuǎn)換器調(diào)整所述比率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述調(diào)整步驟包括基于所述機(jī)構(gòu)的預(yù)定移動(dòng)模式來調(diào)整所述比率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述電容器是電雙層電容器。
全文摘要
電力供應(yīng)裝置和電力供應(yīng)方法。一種用于將電力提供給用于驅(qū)動(dòng)傳送存儲(chǔ)介質(zhì)盒的機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的裝置，該裝置包括在電容器中蓄積由電動(dòng)機(jī)生成的再生電力的蓄電單元；和當(dāng)將電力提供給電動(dòng)機(jī)時(shí)，調(diào)整來自電源的電力供應(yīng)和來自電容器的電力供應(yīng)的比率的調(diào)整單元。
文檔編號(hào)H02M3/04GK1841875SQ200510084070
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者村上順一 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社