專利名稱：線性壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性壓縮機(jī)，且尤其涉及一種可調(diào)整制冷量的變化率的線性壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
一般來說，馬達(dá)被設(shè)置在壓縮機(jī)中，壓縮機(jī)是一種機(jī)械裝置，其用于從諸如電機(jī)、渦輪機(jī)等電源發(fā)電裝置接收電力，并壓縮空氣、制冷劑或其他各種工作氣體來提高壓力。馬達(dá)已被廣泛地用于諸如電冰箱、空調(diào)等家用電器，并且其應(yīng)用已被擴(kuò)展到整個(gè)工業(yè)。特別地，壓縮機(jī)大致分為往復(fù)式壓縮機(jī)，其中用于吸入和排出工作氣體的壓縮空間被限定在活塞和氣缸之間，以便活塞可以在氣缸內(nèi)線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)以壓縮制冷劑；旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，其中用于吸入和排出操控氣體的壓縮空間被限定在偏心旋轉(zhuǎn)輥和氣缸之間，以便輥可以沿著氣缸的內(nèi)壁偏心地旋轉(zhuǎn)以壓縮制冷劑；以及渦盤式壓縮機(jī)，其中用于吸入和排出操控氣體的壓 縮空間被限定在繞動(dòng)渦盤和固定渦盤之間，以便繞動(dòng)渦盤可以沿著固定渦盤旋轉(zhuǎn)以壓縮制冷劑。近來，在往復(fù)式壓縮機(jī)中，線性壓縮機(jī)已經(jīng)得到了積極地發(fā)展，其不僅提高了壓縮效率而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。特別地，因?yàn)榛钊苯舆B接至線性往復(fù)式驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，所以線性壓縮機(jī)不會(huì)有由于運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換弓I起的機(jī)械損耗。圖I是常規(guī)線性壓縮機(jī)中使用的馬達(dá)控制設(shè)備的框圖。如圖I所示，馬達(dá)控制設(shè)備包括整流單元，具有二極管橋11與電容器Cl，二極管橋11對(duì)作為商用電源的AC電源進(jìn)行接收、整流及輸出，電容器Cl用于使整流后的電壓平滑；逆變器單元12，接收DC電壓，根據(jù)來自控制單元17的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換DC電壓為AC電壓，并且將該AC電壓供應(yīng)至馬達(dá)單元；馬達(dá)單元，具有馬達(dá)13和串聯(lián)連接至所述馬達(dá)13的電容器C2 ;電壓感測(cè)單元14，感測(cè)電容器Cl的兩端電壓；電流感測(cè)單元15，感測(cè)流經(jīng)馬達(dá)單元的電流；運(yùn)算單元16，根據(jù)電壓感測(cè)單元14感測(cè)的電壓和電流感測(cè)單元15感測(cè)的電流來運(yùn)算逆電動(dòng)勢(shì)(EMF);以及控制單元17，通過反映出來自運(yùn)算單元16的逆EMF與電流感測(cè)單元15所感測(cè)的電流的影響，生成控制信號(hào)。雖然基于負(fù)荷的制冷量(cooling capacity)變化特性按照慣例是由電容器C2的容量確定的，但是，改變電容器C2的容量并非易事。進(jìn)一步地，提供多個(gè)電容器并且對(duì)其選擇性地進(jìn)行連接就成本、空間和設(shè)計(jì)而言造成困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種線性壓縮機(jī)及其控制方法，該線性壓縮機(jī)可控制制冷量的變化率。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種線性壓縮機(jī)及其控制方法，該線性壓縮機(jī)可基于負(fù)荷量來調(diào)整制冷量的固有變化率。本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種線性壓縮機(jī)及其控制方法，即使需要使制冷量大于負(fù)荷，也可根據(jù)需要改變或調(diào)制制冷量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種線性壓縮機(jī)，該線性壓縮機(jī)包括固定部件，其內(nèi)具有壓縮空間；可移動(dòng)部件，在固定部件內(nèi)線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以壓縮吸入到壓縮空間內(nèi)的制冷劑；一個(gè)或更多個(gè)彈簧，設(shè)置為在可移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向上彈性支撐可移動(dòng)部件 ’馬達(dá)單元，包括連接至可移動(dòng)部件以使可移動(dòng)部件在軸線方向上線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)和串聯(lián)連接至馬達(dá)的電容器；以及 馬達(dá)控制單元，通過可移動(dòng)部件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來控制施加到馬達(dá)的AC電壓，以調(diào)整制冷量的變化率。此外，可移動(dòng)部件的沖程與施加到馬達(dá)的AC電壓的大小可以是成比例的，至少極接近可移動(dòng)部件的上止點(diǎn)。而且，馬達(dá)控制單元可以包括衰減操控單元，通過利用流經(jīng)馬達(dá)的電流使馬達(dá)的線圈的電感效應(yīng)衰減。另外，馬達(dá)控制單元可以包括整流單元，接收AC電源和輸出DC電壓；逆變器單元，接收DC電壓，根據(jù)控制信號(hào)將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并將AC電壓施加至馬達(dá)單元；電流感測(cè)單元，感測(cè)流經(jīng)馬達(dá)單元的電流；以及控制單元，對(duì)來自電流感測(cè)單元的電流進(jìn)行積分，通過積分值乘以常數(shù)1/Cr來運(yùn)算衰減電壓，生成用于產(chǎn)生與所設(shè)電壓和衰減電壓之差對(duì)應(yīng)的AC電壓的控制信號(hào)，以及將控制信號(hào)施加至逆變器單元。進(jìn)一步地，常數(shù)1/Cr可以是可變的。更進(jìn)一步地，通過改變常數(shù)1/Cr調(diào)整壓縮機(jī)的制冷量的變化率。再進(jìn)一步地，控制單元控制串聯(lián)連接至馬達(dá)的電容器的總電容。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案，提供一種用于控制線性壓縮機(jī)的方法，該線性壓縮機(jī)包括固定部件，其內(nèi)具有壓縮空間；可移動(dòng)部件，設(shè)置在固定部件內(nèi)，以壓縮吸入到壓縮空間內(nèi)的制冷劑；一個(gè)或更多個(gè)彈簧，設(shè)置為彈性支撐可移動(dòng)部件；以及馬達(dá)單元，包括連接至可移動(dòng)部件以使可移動(dòng)部件在軸線方向上進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)和串聯(lián)連接至馬達(dá)的電容器；所述方法包括第一步驟，將預(yù)設(shè)初始電壓施加至馬達(dá)；第二步驟，采用由于施加預(yù)設(shè)初始電壓而產(chǎn)生的電流來計(jì)算第一衰減電壓；第三步驟，計(jì)算第一需要電壓，所述第一需要電壓與初始電壓和第一衰減電壓之差對(duì)應(yīng)；第四步驟，將第一需要電壓施加至馬達(dá)；第五步驟，采用由于施加第一需要電壓而產(chǎn)生的電流來計(jì)算第二衰減電壓；第六步驟，計(jì)算第二需要電壓，所述第二需要電壓與初始電壓和第而衰減電壓之差對(duì)應(yīng)；以及第七步驟，將第二需要電壓施加至所述馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)線性壓縮機(jī)的馬達(dá)設(shè)置有單電容器或特定電容，也可以控制制冷量(諸如高、中和低制冷量)的變化率。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以基于負(fù)荷量簡(jiǎn)單地且快速地調(diào)整制冷量的固有變化率。而且，根據(jù)本發(fā)明，可以阻止在線性壓縮機(jī)的控制期間可能發(fā)生的沖程躍變現(xiàn)象。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，即使需要使制冷量大于負(fù)荷，也可根據(jù)需要改變或調(diào)制制冷量。


圖I是常規(guī)的線性壓縮機(jī)中使用的馬達(dá)控制設(shè)備的框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機(jī)的控制機(jī)構(gòu)的框圖。
圖3是圖2的控制單元的控制實(shí)例的電路圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機(jī)中的沖程和馬達(dá)的輸入電壓的變化的曲線圖。圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機(jī)中的制冷量和負(fù)荷的變化的曲線圖。圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機(jī)的電壓的曲線圖。
具體實(shí)施方式

以下，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖2是根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機(jī)的控制機(jī)構(gòu)的框圖，而圖3是圖2的控制單元的控制實(shí)例的電路圖。如圖2所示，線性壓縮機(jī)的控制機(jī)構(gòu)包括整流單元21，對(duì)作為商用電源的AC電源進(jìn)行接收、整流、平滑和輸出；逆變器單元22，接收DC電壓，根據(jù)來自控制單元25的控制信號(hào)將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并將AC電壓供應(yīng)至馬達(dá)23 ;馬達(dá)單元，包括串聯(lián)連接的線圈L和電容器C2 ；電流感測(cè)單元24，感測(cè)流經(jīng)馬達(dá)單元和逆變器單元22之間的電流或流經(jīng)馬達(dá)單元中線圈L的電流；控制單元25，基于通過電流感測(cè)單元24感測(cè)的電流來操控馬達(dá)施加電壓Vmotor，以將其施加至馬達(dá)23或馬達(dá)單元，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)施加至逆變器單元22 ;以及電壓感測(cè)單元26，感測(cè)來自整流單元21的DC電壓的大小。然而，在這一控制機(jī)構(gòu)中，用于將需要電壓供應(yīng)至控制單元25、電流感測(cè)單元24、電壓感測(cè)單元26等的結(jié)構(gòu)對(duì)本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的，因此這部分的描述將被省略。整流單元21是由執(zhí)行一般整流功能的二極管橋以及使整流電壓平滑的電容器Cl等組成的。整流單元21和電容器Cl可以如圖2所示分開設(shè)置，或者作為單個(gè)整流單元設(shè)置。作為用于接收DC電壓、生成AC電壓以及將該AC電壓施加至馬達(dá)23的裝置，逆變器單元22包括作為開關(guān)元件的IGBT元件、根據(jù)來自控制單元25的控制信號(hào)打開/關(guān)閉所述IGBT元件的柵極控制單元等等。逆變器單元22很容易被本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員識(shí)別，因此這部分的描述將被省略。馬達(dá)23像其他機(jī)械結(jié)構(gòu)的普通馬達(dá)一樣包括線圈L，并且電容器C2與馬達(dá)23串聯(lián)連接。此后，馬達(dá)23和電容器C2被稱為馬達(dá)單元。電流感測(cè)單元24是用于感測(cè)流經(jīng)逆變器單元22和馬達(dá)23之間的導(dǎo)線的電流或流經(jīng)馬達(dá)23的線圈L的電流的元件。電壓感測(cè)單元26是用于感測(cè)自整流單元21輸出的DC電壓或電容器Cl的兩端電壓的元件。這里，電壓感測(cè)單元26可以感測(cè)全部DC電壓或以給定比例下降的DC電壓。當(dāng)從外部信號(hào)源(external source)接收到線性壓縮機(jī)的啟動(dòng)命令或接收到AC商用電力后，控制單元25產(chǎn)生用于將預(yù)設(shè)施加電壓Vin傳遞至馬達(dá)23的控制信號(hào)，并將所述控制信號(hào)施加至逆變器單元22。因此，逆變器單元22生成與施加電壓Vin對(duì)應(yīng)的AC電壓并將所述AC電壓施加至馬達(dá)23。電流感測(cè)單元24感測(cè)從逆變器單元22流至馬達(dá)23的電流i或通過施加這種AC電壓而流經(jīng)馬達(dá)23的線圈L的電流i?？刂茊卧?5接收來自電流感測(cè)單元24的電流i并進(jìn)行如圖3所示的處理?？刂茊卧?5包括積分器25a，對(duì)來自電流感測(cè)單元24的電流i進(jìn)行積分；衰減器25b，通過積分值乘以常數(shù)1/Cr來運(yùn)算衰減電壓Vc ；以及運(yùn)算單元25c，運(yùn)算出所設(shè)的施加電壓Vin和衰減電壓Vc之差。根據(jù)線性壓縮機(jī)的控制算法使這一實(shí)施例的施加電壓Vin固定或變化，所述施加電壓Vin與常規(guī)壓縮機(jī)中的逆變器單元施加的電壓對(duì)應(yīng)。
積分器25a和衰減器25b與衰減操控單元對(duì)應(yīng)，該衰減操控單元利用流經(jīng)馬達(dá)23的電流i使馬達(dá)的線圈L的電感效應(yīng)衰減。也就是說，在這一實(shí)施例中，當(dāng)有連接至馬達(dá)23的線圈L的電容器C2時(shí),通過控制施加至馬達(dá)23的馬達(dá)施加電壓Vmotor來額外減少或維持線圈L的電感效應(yīng)。如圖3所示，施加至控制單元25的電流i已經(jīng)受到連接至馬達(dá)23的電容器C2的影響。接著，由于電流i又再次受到包括在控制單元25中的積分器25a和衰減器25b的影響，所以應(yīng)該能認(rèn)為電流流經(jīng)軟件類型的電容器Cr。因此，應(yīng)該認(rèn)為硬件類型的電容器C2和軟件類型的電容器Cr是串聯(lián)連接的。這樣，串聯(lián)連接至馬達(dá)23的電容器的總電容Ctotal是通過下列公式計(jì)算的公式I :Ctotal= (CXCvirtual)/ (C+Cvirtual)其中，C表示電容器C2的電容，而Cvirtual是常數(shù)Cr。從公式I中可以看出，Ctotal不能大于電容器C2的電容C。因此，在本控制設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電容器C2應(yīng)該具有與本壓縮機(jī)的最大可用制冷量對(duì)應(yīng)的電容。此后，控制設(shè)備應(yīng)該以這樣一種方式被操控，即通過改變Cvirtual來保持或減少電容器的總電容Ctotal,其中Cvirtual是常數(shù)Cr。例如，可以根據(jù)馬達(dá)23的線圈L的尺寸來設(shè)定電容器C2的電容，且LC諧振頻率(電容器C2和線圈L的頻率)可以被設(shè)為與壓縮機(jī)的機(jī)械諧振頻率對(duì)應(yīng)。同樣地，在運(yùn)算出馬達(dá)施加電壓Vmotor后，控制單元25生成用于控制逆變器單元22的控制信號(hào)以將運(yùn)算出的馬達(dá)施加電壓Vmotor傳遞至馬達(dá)23或馬達(dá)單元，并將控制信號(hào)施加至逆變器單元22。也就是說，控制單元25允許感測(cè)電流i被反饋至馬達(dá)施加電壓Vmotor,從而能控制馬達(dá)23的工作。在本發(fā)明中，由于逆EMF的影響被反映至電流i并反饋，其可以被忽略。此后，控制單元25根據(jù)施加電壓Vin和衰減電壓之差重復(fù)計(jì)算出馬達(dá)施加電壓Vmotor并提供馬達(dá)施加電壓Vmotor ,其中,施加電壓Vin是初始電壓,衰減電壓是通過對(duì)由施加的馬達(dá)施加電壓Vmotor (例如,通過施加電壓Vin的第一衰減電壓,通過最初計(jì)算的馬達(dá)施加電壓Vmotor的第二衰減電壓等等)產(chǎn)生的電流進(jìn)行積分而獲得的。負(fù)荷越高，作為需要電壓的馬達(dá)施加電壓Vmotor越大。在本發(fā)明中，如果作為需要電壓的馬達(dá)施加電壓VmotoH即最大值)小于DC電壓Vdc，則電流狀態(tài)被確定為低負(fù)荷或中負(fù)荷。在低負(fù)荷或中負(fù)荷情形下，逆變器單元22將大小為小于等于DC電壓Vdc的AC電壓(馬達(dá)施加電壓Vmotor)施加至馬達(dá)單元或馬達(dá)23。因此，控制單元25可以通過調(diào)整從逆變器單元22施加至馬達(dá)單元或馬達(dá)23的AC電壓的大小來保持需要的制冷量。進(jìn)一步地，通過改變來自逆變器22的馬達(dá)施加電壓Vmotor的頻率，(例如通過在高負(fù)荷增加頻率)，控制單元25可以達(dá)到像所要求一樣的高制冷量。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明在線性壓縮機(jī)中，制冷劑流入和流出經(jīng)過的入口管(inlet pipe)32a和出口管(outlet pipe)32b被設(shè)置在密封容器32的一側(cè)，氣缸34被固定地安裝在密封容器32中，活塞36被設(shè)置在氣缸34內(nèi)線性往復(fù)，以能夠在氣缸34內(nèi)壓縮被吸入壓縮空間P中的制冷劑，并且設(shè)置各種彈簧以在活塞36的運(yùn)動(dòng)方向上彈性支撐活塞36?；钊?6被設(shè)置為連接至產(chǎn)生線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的線性馬達(dá)40。雖然活塞36的固有頻率(natural frequency) fn根據(jù)負(fù)荷而變化,但是線性馬達(dá)40還會(huì)引起(induce)固有輸出變化，其根據(jù)變化的負(fù)荷改變或調(diào)制制冷量(輸出)。此外，吸入閥52被設(shè)置在與壓縮空間P接觸的活塞36的一端，而排放閥組件54被設(shè)置在與壓縮空間P接觸的氣缸34的一端。吸入閥52和排放閥組件54根據(jù)壓縮空間P內(nèi)的壓力分別自動(dòng)打開和關(guān)閉。這里，密封容器32具有彼此連結(jié)的上下殼以密封內(nèi)部，用于引入制冷劑的入口管32a和用于排出制冷劑的出口管32b被設(shè)置在密封容器32的一側(cè)，活塞36在運(yùn)動(dòng)方向上彈 性支撐以在氣缸34內(nèi)線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而線性馬達(dá)40通過框架48被連結(jié)至氣缸34的外側(cè)以構(gòu)成一組件。這個(gè)組件被設(shè)置在密封容器32的內(nèi)部底面上以通過支撐彈簧59來彈性支撐。進(jìn)一步地，給定的油被填充在密封容器32的內(nèi)部底面，抽吸油的供油裝置60被設(shè)置在組件的底端，而供油管48a被設(shè)置在組件的底側(cè)上的框架48中，從而能夠在活塞36和氣缸34之間供應(yīng)油。因此，供油裝置60由活塞36的線性往復(fù)而引起的震動(dòng)來抽油，以便油沿著供油管48a被供給至活塞36和氣缸34之間的間隙，進(jìn)而執(zhí)行冷卻功能和潤滑功能。接著，優(yōu)選地，氣缸34應(yīng)該以中空形狀形成，以便活塞36可以在一側(cè)具有壓縮空間P的氣缸34中進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且當(dāng)其一端靠近入口管32a的內(nèi)部放置時(shí)被布置為與入口管32a成直線。當(dāng)然，活塞36被設(shè)置在靠近入口管32a的氣缸34的一端以在氣缸34中進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而排放閥組件54被設(shè)置在與入口管32a相對(duì)的氣缸34的另一端。這里，排放閥組件54包括排放罩54a，設(shè)置為在氣缸34的一端側(cè)限定給定的排放空間；排放閥54b，設(shè)置為打開和關(guān)閉氣缸34接近壓縮空間P的一端；以及閥彈簧54c，在軸線方向上施加排放罩54a和排放閥54b之間的彈力，所述閥彈簧54c是一種線圈彈簧。0型圈R被固定到氣缸34的一端的內(nèi)周中，以便排放罩54a能夠緊密地附連在氣缸34的一端。此外，彎曲環(huán)狀管58被連接在排放罩54a的一側(cè)和出口管32b之間。環(huán)狀管58不僅引導(dǎo)將要被排放到外面的壓縮制冷劑，而且還防止將由于氣缸34、活塞36和線性馬達(dá)40之間的相互作用而產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞至整個(gè)密封容器32。因此，當(dāng)活塞36在氣缸34中進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果壓縮空間P內(nèi)部的壓力超過給定的排放壓力，則閥彈簧54c被壓縮以打開排放閥54b，以便沿著環(huán)狀管58和出口管32b將制冷劑從壓縮空間P徹底地排放到外面。接著，制冷劑通道36a被限定在活塞36的中心以便從入口管32a引入的制冷劑可以流經(jīng)那里，線性馬達(dá)40通過連接部件47直接連接至活塞36靠近入口管32a的一端，而吸入閥52被設(shè)置在與入口管32a相對(duì)的活塞36的另一端?；钊?6在其運(yùn)動(dòng)方向上通過各種彈簧被彈性支撐。這里，吸入閥52形成為薄板狀，在其中心部被部分切掉以打開和關(guān)閉活塞36的制冷劑通道36a，并且其一側(cè)通過螺釘被固定在活塞36的一端。因此，當(dāng)活塞36在氣缸34中線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果壓縮空間P的壓力變成等于或低于給定的吸入壓力，其中所述吸入壓力低于排出壓力，則吸入閥52被打開，以便制冷劑被吸入壓縮空間P中，如果壓縮空間P的壓力超過給定的吸入壓力，則制冷劑由于吸入閥52關(guān)閉在壓縮空間P中被壓縮。特別地，活塞36在其運(yùn)動(dòng)方向上被彈性支撐。具體地，從活塞36的靠近入口管32a的一端在徑向方向上突出的活塞凸緣36b在活塞36的運(yùn)動(dòng)方向上通過諸如線圈彈簧等機(jī)械彈簧38a和38b被彈性支撐，并且在入口管32a的相對(duì)側(cè)上的壓縮空間P中包含的制冷劑由于其自己的彈力作為氣壓彈簧來工作，因此彈性支撐活塞36。這里，機(jī)械彈簧38a和38b具有與負(fù)荷無關(guān)的恒定機(jī)械彈簧常數(shù)Km。優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)基于活塞凸緣36b，在氣缸34和固定至線性馬達(dá)40的給定支撐框架56上沿軸線方向分別 并排設(shè)置機(jī)械彈簧38a和38b。優(yōu)選地，在支撐框架56上支撐的機(jī)械彈簧38a和設(shè)置在氣缸34上的機(jī)械彈簧38b應(yīng)當(dāng)具有相同的機(jī)械彈簧常數(shù)Km。然而，氣壓彈簧具有根據(jù)負(fù)荷而變化的氣壓彈簧常數(shù)Kg。隨著周圍溫度升高，制冷劑的壓力增加，因此包含在壓縮空間P內(nèi)的氣體自身的彈力增加。因此，負(fù)荷越高，氣壓彈簧的氣壓彈簧常數(shù)Kg越大。這里，當(dāng)機(jī)械彈簧常數(shù)Km為常數(shù)時(shí)，氣壓彈簧常數(shù)Kg根據(jù)負(fù)荷而變化。因此，整個(gè)彈簧常數(shù)根據(jù)負(fù)荷而變化，并且活塞36的固有頻率fn也根據(jù)氣壓彈簧常數(shù)Kg而變化。因此，即使負(fù)荷變化了，機(jī)械彈簧常數(shù)Km和活塞36的質(zhì)量M也是恒定的，但是氣壓彈簧常數(shù)Kg是變化的，所以活塞36的固有頻率fn受到取決于負(fù)荷的氣壓彈簧常數(shù)Kg的顯著影響。當(dāng)然，負(fù)荷可以以各種方式被測(cè)量。然而，由于線性壓縮機(jī)包括用于壓縮、冷凝、蒸發(fā)和膨脹制冷劑的冷凍/空氣調(diào)節(jié)循環(huán)，負(fù)荷可以被定義為制冷劑被冷凝的冷凝壓力和制冷劑被蒸發(fā)的蒸發(fā)壓力之差，且進(jìn)一步根據(jù)平均壓力確定以提高準(zhǔn)確性，所述平均壓力為冷凝壓力和蒸發(fā)壓力的平均值。也就是說，計(jì)算負(fù)荷以與冷凝壓力、蒸發(fā)壓力和平均壓力之差成比例。負(fù)荷越高，氣壓彈簧常數(shù)Kg越大。例如，冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之差越大，負(fù)荷越高。盡管冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之差是相同的，平均壓力越高，負(fù)荷越高。計(jì)算氣壓彈簧常數(shù)Kg以便其可以根據(jù)這樣的負(fù)荷增加。線性壓縮機(jī)可以包括傳感器(壓力傳感器，溫度傳感器等)以計(jì)算負(fù)荷。這里，測(cè)量實(shí)質(zhì)上與冷凝壓力成比例的冷凝溫度和實(shí)質(zhì)上與蒸發(fā)壓力成比例的蒸發(fā)溫度，然后計(jì)算負(fù)荷以與冷凝溫度、蒸發(fā)溫度和其平均溫度之差成比例。具體地，機(jī)械彈簧常數(shù)Km和氣壓彈簧常數(shù)Kg可以借助于各種實(shí)驗(yàn)來確定。如果氣壓彈簧常數(shù)Kg相對(duì)于整個(gè)彈簧常數(shù)的比增加，活塞36的諧振頻率可以根據(jù)負(fù)荷在相對(duì)寬的范圍內(nèi)變化。線性馬達(dá)40包括內(nèi)定子42，以如下方式配置多個(gè)疊層42a在圓周方向上堆疊并通過框架48固定到氣缸34的外側(cè)；外定子44,以如下方式配置多個(gè)疊層44b在圍繞用線圈纏繞的線圈繞組主體44a的圓周方向上堆疊且通過框架48設(shè)置在氣缸34的外側(cè)，并與內(nèi)定子42具有給定間隙；以及永磁體46，放置在內(nèi)定子42和外定子44之間的間隙中并通過連接部件47連接至活塞36。線圈繞組主體44a可以被固定到內(nèi)定子42的外側(cè)。線性馬達(dá)40為如上所述的馬達(dá)23的一個(gè)實(shí)施例。圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的在線性壓縮機(jī)中的沖程和馬達(dá)的輸入電壓的變化的曲線圖。如圖5所示，在根據(jù)本發(fā)明在線性壓縮機(jī)中，即使活塞36接近上止點(diǎn)，馬達(dá)的輸入電壓也上升。因此，根據(jù)本發(fā)明的線性馬達(dá)可以在穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行制冷量的變化(調(diào)制)。也就是說，控制單元25可以控制施加至馬達(dá)23的AC電壓，以使活塞36的沖程與施加至馬達(dá)23的AC電壓的大小成比例，其中，活塞36是可移動(dòng)部件，因此通過活塞36的往復(fù)運(yùn)動(dòng)基于負(fù)荷來執(zhí)行制冷量的固有變化率。特別地，活塞36的沖程與施加至馬達(dá)23的AC電壓的大小是成比例的，至少極接 近活塞36的上止點(diǎn)，因此阻止沖程躍變現(xiàn)象。圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的在線性壓縮機(jī)中的制冷量和負(fù)荷的變化的曲線圖。在這一實(shí)施例中，假設(shè)電容器C2的電容C為21 ii F。如圖6所示，當(dāng)沒有提供軟件類型電容器Cr時(shí)，總電容Ctotal變?yōu)榈扔陔娙萜鰿2的電容C。這里，制冷量變化(調(diào)制)曲線I看起來是一個(gè)固定的制冷量變化(調(diào)制)曲線。當(dāng)總電容Ctotal為IOiiF時(shí)，獲得制冷量變化(調(diào)制)曲線II，其中制冷量被改變最大而接近負(fù)荷。當(dāng)總電容Ctotal為15 ii F時(shí)，獲得制冷量變化(調(diào)制)曲線III，其具有相對(duì)于制冷量變化(調(diào)制)曲線I和制冷量變化(調(diào)制)曲線II的近似中間的制冷量變化(調(diào)制)率。關(guān)于制冷量的變化率的調(diào)整，控制單元25存儲(chǔ)變化常數(shù)1/Cr并基于低、中和高制冷量的必要性來改變Cr或1/Cr的大小，以便其可以執(zhí)行諸如制冷量變化(調(diào)制)曲線II或III等制冷量的變化。除了基于對(duì)制冷量的必要性的控制外，例如，即使在將總電容Ctotal設(shè)定為IOyF的控制期間需要低制冷量，控制設(shè)備也可以根據(jù)具體的輸入或控制算法設(shè)定總電容Ctotal為15 ii F，因此產(chǎn)生額外的制冷量。因此，根據(jù)本發(fā)明的控制單元25可以通過改變常數(shù)1/Cr或Cr控制制冷量的變化率。也就是說，仍然參見圖6，當(dāng)控制單元25利用公式I確定具體的電容Ctotal后，Cvirtual的大小可以通過以下公式運(yùn)算公式2Cvirtual = C/(C/Ctotal-1)根據(jù)公式2,常數(shù)Cr的大小被設(shè)為與Cvirtual對(duì)應(yīng)。當(dāng)Cr改變時(shí),馬達(dá)施加電壓Vmotor和電流i之間的相位差在低負(fù)荷減少，以便更高的制冷量可以在相同的負(fù)荷被實(shí)現(xiàn)。也就是說，LC諧振頻率是通過Ctotal的值被確定的，且馬達(dá)施加電壓Vmotor和電流i的相位在一定的負(fù)荷被確定。這里，如果Ctotal改變，則使馬達(dá)施加電壓Vmotor的相位和電流i的相位發(fā)生變化，因此使整個(gè)電力發(fā)生變化。換句話說，由于制冷量增加或減少，使制冷量的固有變化率發(fā)生變化。圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機(jī)的電壓的曲線圖。如圖所示，通過從施加電壓Vin中減去衰減電壓Vc (由電流i操控)來運(yùn)算實(shí)際馬達(dá)施加電壓Vmotor。馬達(dá)施加電壓Vmotor變?yōu)榕c在單個(gè)或多個(gè)電容器被串聯(lián)連接至線圈L的電路中施加至馬達(dá)的電壓相等。因此，可以控制線性壓縮機(jī)的制冷量的變化。
雖然參考示例的實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述。然而，本發(fā)明的范圍不限于這些實(shí)施例和附圖，而由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種線性壓縮機(jī)，包括 固定部件，其內(nèi)具有壓縮空間； 可移動(dòng)部件，在所述固定部件內(nèi)線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以壓縮吸入到所述壓縮空間內(nèi)的制冷劑； 一個(gè)或更多個(gè)彈簧，設(shè)置為在所述可移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向上彈性支撐所述可移動(dòng)部件； 馬達(dá)單元，包括連接至所述可移動(dòng)部件以使所述可移動(dòng)部件在軸線方向上進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)和串聯(lián)連接至所述馬達(dá)的電容器；以及 馬達(dá)控制單元，通過所述可移動(dòng)部件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來控制施加到所述馬達(dá)的AC電壓，以調(diào)整制冷量的變化率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線性壓縮機(jī)，其中所述可移動(dòng)部件的沖程與施加到所述馬達(dá)的AC電壓的大小是成比例的，至少極接近所述可移動(dòng)部件的上止點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線性壓縮機(jī)，其中所述馬達(dá)控制單元包括衰減操控單元，通過利用流經(jīng)所述馬達(dá)的電流使所述馬達(dá)的線圈的電感效應(yīng)衰減。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線性壓縮機(jī)，其中所述馬達(dá)控制單元包括 整流單元，接收AC電源和輸出DC電壓； 逆變器單元，接收所述DC電壓，根據(jù)控制信號(hào)將所述DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并將所述AC電壓施加至所述馬達(dá)單元； 電流感測(cè)單元，感測(cè)流經(jīng)所述馬達(dá)單元的電流；以及 控制單元，對(duì)來自所述電流感測(cè)單元的電流進(jìn)行積分，通過積分值乘以常數(shù)1/Cr來運(yùn)算衰減電壓，生成用于產(chǎn)生與所設(shè)電壓和所述衰減電壓之差對(duì)應(yīng)的AC電壓的控制信號(hào)，以及將所述控制信號(hào)施加至所述逆變器單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性壓縮機(jī)，其中所述常數(shù)1/Cr是可變的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線性壓縮機(jī)，其中所述壓縮機(jī)的所述制冷量的變化率通過改變所述常數(shù)1/Cr來調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線性壓縮機(jī)，其中所述控制單元控制串聯(lián)連接至所述馬達(dá)的電容器的總電容。
8.一種用于控制線性壓縮機(jī)的方法，所述線性壓縮機(jī)包括固定部件，其內(nèi)具有壓縮空間；可移動(dòng)部件，設(shè)置在所述固定部件內(nèi)，以壓縮吸入到所述壓縮空間內(nèi)的制冷劑；一個(gè)或更多個(gè)彈簧，設(shè)置為彈性支撐所述可移動(dòng)部件；以及馬達(dá)單元，包括連接至所述可移動(dòng)部件以使所述可移動(dòng)部件在軸線方向上進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)和串聯(lián)連接至所述馬達(dá)的電容器；所述方法包括 第一步驟，將預(yù)設(shè)初始電壓施加至所述馬達(dá)； 第二步驟，采用由于施加所述預(yù)設(shè)初始電壓而產(chǎn)生的電流來計(jì)算第一衰減電壓； 第三步驟，計(jì)算第一需要電壓，所述第一需要電壓與所述初始電壓和所述第一衰減電壓之差對(duì)應(yīng)； 第四步驟，將所述第一需要電壓施加至所述馬達(dá)； 第五步驟，采用由于施加所述第一需要電壓而產(chǎn)生的電流來計(jì)算第二衰減電壓； 第六步驟，計(jì)算第二需要電壓，所述第二需要電壓與所述初始電壓和所述第二衰減電壓之差對(duì)應(yīng)；以及 第七步驟，將所述第二需要電壓施加至所述馬達(dá)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中重復(fù)執(zhí)行所述第五步驟至所述第七步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第二步驟或所述第五步驟對(duì)所述電流進(jìn)行積分，并通過積分值乘以變化常數(shù)1/Cr來運(yùn)算所述第一或第二衰減電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二步驟或所述第五步驟調(diào)整串聯(lián)連接至所述馬達(dá)的電容器的總電容。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可調(diào)整制冷量的變化率的線性壓縮機(jī)。所述線性壓縮機(jī)包括固定部件，其內(nèi)具有壓縮空間；可移動(dòng)部件，在所述固定部件內(nèi)線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以壓縮吸入到所述壓縮空間內(nèi)的制冷劑；一個(gè)或更多個(gè)彈簧，設(shè)置為在所述可移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向上彈性支撐所述可移動(dòng)部件；馬達(dá)單元，包括連接至所述可移動(dòng)部件以使所述可移動(dòng)部件在軸線方向上線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)和串聯(lián)連接至所述馬達(dá)的電容器；以及馬達(dá)控制單元，通過所述可移動(dòng)部件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來控制施加到所述馬達(dá)的AC電壓，以調(diào)整制冷量的變化率。
文檔編號(hào)F04B35/04GK102741552SQ201180000261
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者姜桂龍, 樸信炫, 許真碩, 金永杰 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社