TW201329348A - 用來控制一諧振線性馬達在諧振頻率之衝程及操作之系統及方法 - Google Patents

用來控制一諧振線性馬達在諧振頻率之衝程及操作之系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201329348A
TW201329348A TW101130027A TW101130027A TW201329348A TW 201329348 A TW201329348 A TW 201329348A TW 101130027 A TW101130027 A TW 101130027A TW 101130027 A TW101130027 A TW 101130027A TW 201329348 A TW201329348 A TW 201329348A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
linear
magnetic flux
signal
linear motor
flux change
Prior art date
Application number
TW101130027A
Other languages
English (en)
Inventor
Silva Douglas Pereira Da
Paulo Sergio Dainez
Rene Adriano Weise
Original Assignee
Whirlpool Sa
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Whirlpool Sa filed Critical Whirlpool Sa
Publication of TW201329348A publication Critical patent/TW201329348A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/032Reciprocating, oscillating or vibrating motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F04B35/045Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06Control using electricity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06Control using electricity
    • F04B49/065Control using electricity and making use of computers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00Pump parameters
    • F04B2201/02Piston parameters
    • F04B2201/0206Length of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/04Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0401Current
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/04Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0403Magnetic flux
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/04Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0404Frequency of the electric current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Abstract

本發明係關於一種用於控制一諧振線性馬達之衝程之系統及方法,其經發展以允許一單個磁通量變化感測器(5)控制藉由一諧振彈簧(2)耦接至一位移器(3)之一可移動零件之振幅操作及該位移器(3)之操作頻率二者,造成允許該系統以設備之機械諧振頻率操作之一驅動。

Description

用來控制一諧振線性馬達在諧振頻率之衝程及操作之系統及方法
本發明係關於一種用於控制任何類型(並且尤其製冷設備或熱泵中使用之蒸汽壓縮系統中使用之該等類型)之一諧振線性馬達之衝程的系統及方法。
如此項技術中已知並且參考封閉之圖9,圖解說明一種附接至最先進技術之壓縮機,往復活塞壓縮機透過一活塞29之軸向移動藉由壓縮一氣缸30內之一氣體產生壓力,並且低壓力側(吸入或蒸發壓力)之氣體透過一吸入閥32進入該氣缸內,在該氣缸30內藉由活塞29之移動壓縮並且接著藉由一排放閥33離開該氣缸,移動至高壓力側(排放或縮合壓力)。
在諧振線性壓縮機之情況下,活塞藉由由一支撐件34及磁鐵35(其等可藉由一或多個線圈36致動)形成之一線性致動器驅動,並且一或多個彈簧38、39連接可移動零件(活塞、支撐件及磁鐵)至固定零件(氣缸、定子44、線圈、頭31及建構45)。該等可移動零件及該等彈簧形成該壓縮機之諧振總成。
接著,藉由線性馬達驅動之該諧振總成具有發展一線性往復運動之功能,引起該氣缸內側之活塞之移動以行使藉由吸入閥容納之氣體之一壓縮動作,直至其可透過該排放閥排放至高壓力側之點。
該線性壓縮機之操作之振幅係藉由由該馬達產生之功率 與由壓縮機制消耗之功率之間之平衡加上此程序中產生之損失而調節。為達到最大熱動力效率及最大冷卻能力,需要活塞之最大位移趨近至衝程之末端(頭)之可能最大值,因此降低壓縮程序中之氣體的靜滯體積。
為能使此程序,需要活塞之衝程已知具有大精確度以避免活塞與衝程末端(頭31)之衝擊的風險,因為此衝擊可自音響噪音及效率之損失產生使壓縮機故障。因此,活塞位置之估計/測量中之誤差越高,最大位移與衝程末端之間需要之安全係數將越大,以使得可能安全地操作該壓縮機,導致產品效能損失。
然而,若歸因於製冷系統之較少需求需要降低該壓縮機之冷卻能力,則可能降低活塞操作之最大衝程,其因此降低供應至壓縮機之功率,因此可能控制製冷壓縮機之性能,得到一可變化能力。
諧振線性壓縮機之另一重要特性係驅動頻率。此等系統係經設計以操作在系統質量/彈簧之諧振頻率、效率最大之一條件,其中該質量(m)係可移動零件(活塞、支撐件及磁鐵)之組件之質量和,並且等效彈簧(KT)係該系統之諧振彈簧(KML)之和,該系統具有藉由氣體之壓縮力產生之氣體彈簧(KG),其具有相似於一可變化並且非線性彈簧之一行為,其依靠該冷卻系統亦及該系統中使用之氣體之蒸發及縮合壓力。諧振頻率(fR)可自下文給出之方程式(1)及(2)計算:K T =K ML +K G (1)
歸因於氣體彈簧(KG)之部分(於操作自始至終未知、非線性並且可變化),不可能計算具有優化該壓縮機之效率需要之精度的諧振頻率。在調整諧振頻率之另一替代方式中,在驅動頻率中施加一變化直至其在一恆定電流之最大功率之點中。此方法簡單並且容易實施,但是其缺陷係需要定期中斷該系統以偵測諧振頻率之事實。
當該系統以諧振頻率操作時,該馬達電流與位移正交或者該馬達電流與該馬達之反電動勢(FCEM)同相位,因為FCEM成比例於位移之導數。此方法更精確,但是其要求電流相位及位移相位或FCEM之測量,具有要求位置或速度感測器之裝入之缺點。
諧振線性壓縮機之一替代構建在專利申請案PI 0601645-6中提出,其宗旨係降低該壓縮機之振動亦及大小及重量,其中在此構建中,該活塞藉由諧振彈簧連接至該致動器,產生與壓縮機建構相關之兩個可移動零件,藉此歸因於監控及控制兩個可移動零件之要求提高控制機械引擎之困難。然而,亦對於具有兩個可移動零件之此壓縮機,需要監控與電流相位相關之致動器速度相位及該活塞之最大衝程。
為得到壓縮機之衝程之其他提出之解決方案涉及使用諸如下列文件中描述之該等之位置感測器:
.PI 0001404-4(EMBRACO)-描述一感測器葉輪,其具有電接觸之絕緣及噪音之困難之缺點;
.PI 0203724-6(EMBRACO)-描述安裝在閥板上之一感應感測器,其允許直接在該活塞之頂部上測量距離活塞/盤。其係高精度之一解決方案,但是要求用於在該閥板中裝入感測器之一空間,且此外具有一較高成本及精確校準。
.PI 0301969-1(EMBRACO)-提供相似於一加速度器而操作之PZT感測器之使用;其具有用於衝擊之偵測之一好敏感性,但是其具有位置之測量中之一更大誤差;
.PI 0704947-1及0705049-6(EMBRACO之二者)-提供裝入引擎內側之一線圈以監控該線性致動器之磁鐵之移動;其需求在最大衝程之測量區域中之該引擎中無電流的一時間,其藉此限制設備之控制之最大功率及靈活性。
.US 5,897,296及JP 1,336,661(Sanyo)-使用感測器、A/D轉換器及離散/數位信號、並且隨後內插以判定活塞之最大向前位置。憑藉此解決方案,可能達到一高程度之精確度,但是測量非在關注之部位(距離活塞/盤)處做出,藉此存在考慮傳感器之安裝位置之容限之需求及校準之可能需求。其亦具有存在一高成本之缺點;
.US 5,897,269(Matsushita)-憑藉位置感測器執行控制,其存在對於校準之可能需求及高成本。
已經發展用於具有一可移動零件並且使用位置感測器的一系統之所有上文解決方案,並且因此不適合用於具有兩個可移動零件之壓縮機。
不使用位置感測器之其他解決方案在文件中描述:
.US 5,342,176、US 5,496,153、US 4,642,547(Sunpower)及US 6,176,683、KR 96-79125及KR 96-15062(LG)-其等自電方程式實行速度計算,並且憑藉速度計算衝程;此方法非精確的,因為其考慮壓縮機之動力學並且不估計衝程之偏移;
.WO 00079671(F&P)-自諧振頻率與蒸發溫度之間之一表計算操作限制;作為一缺點,此方法不具有好精度並且要求一溫度或壓力感測器。
.WO 03044365(F&P)-藉由偵測衝擊、藉由變化壓縮機之諧振頻率得到操作限制,此方法具有在最大能力處產生音響噪音及衝程之振盪的缺點。
無位置感測器之上文解決方案亦經設計以用於具有一可移動零件的一系統,並且因此不適合用於具有兩個可移動零件之壓縮機。
驅動頻率之問題之解決方案在下文指示之文件中建議;
.WO 00079671A1(F&P)-使用偵測馬達之反電動勢以調整諧振頻率。此技術具有需求無電流之一最小時間以偵測FCEM之零交點之缺點;因此藉由電流波形中之變形影響最大功率及效率。
.US 5,897,296(Matsushita)-憑藉位置感測器控制並且控制頻率以最小化電流。此技術具有要求定期干擾系統以調整驅動頻率之缺點(其可減少產品效能)。
.US 6832898(Matsushita)-藉由用於一恒定電流之最大功率控制操作頻率。此技術使用先前引用之相同原理,所 以具有要求定期干擾系統之相同缺點。
.US 5,980,211(Sanyo)-憑藉感測器控制並且藉由關於位置之相位控制頻率。此方法具有需求一位置感測器之缺點。
簡而言之,在最先進技術中需要使用兩個位置感測器以控制具有兩個可移動零件之壓縮機,並且未發展用於此類型壓縮機之無感測器之控制技術。
因此此發明之一目的係提供一種用於控制具有兩個可移動零件之一諧振線性致動器的方法及裝置,其使得可能使用僅一單個感測器以與施加至該線性致動器之馬達之電流同相之而同時控制一可移動零件(其經由一諧振彈簧耦接至一線性位移器)之操作衝程之振幅及位移器(其係另一可移動零件)的操作頻率,造成使此系統能以機械諧振頻率操作的一驅動。
另外,應闡明的係本發明之目的之一者係提供一種用於控制一諧振線性致動器之方法及器具,該諧振線性致動器之感測器執行設備之活塞(並且非其之線性位移器)之移動的偵測,因為其以最先進技術中已知之相似技術發生。
上文目的係藉由控制一諧振線性馬達在諧振頻率的衝程及操作之一系統達到,並且該線性馬達包括一定子及一線性位移器,該馬達與一諧振彈簧協作,該諧振彈簧藉由在該等末端之一末端處之線性位移器驅動,該末端之相對末端與機械致動元件協作,該系統包括:與諧振彈簧協作之 一磁通量變化感測器,其中該磁通量變化感測器包括一固定零件及一可移動零件;及一可移動部分耦接至相反於與該線性位移器之協作末端之諧振彈簧之末端;及構件,其允許一磁通量變化感測器為判定線性馬達之一位移器之位移振幅及振盪頻率要求的唯一構件。
較佳地,磁通量變化感測器包括藉由一支撐件基座支撐之一線圈,及與該線圈協作之一磁鐵,並且該磁鐵在該線圈中產生一感應電壓。
亦根據本發明之一較佳實施例,磁通量變化感測器之可移動零件包括結合至一桿之諸末端之一末端的一磁鐵,該末端之相反末端固定至一緊固構件,其內連接該諧振彈簧至機械致動之元件。
本發明之系統亦可藉由使用感應磁通量變化感測器之信號執行機械操作元件之衝程控制,並且該致動元件可係一活塞。
本發明亦涵蓋一種控制一諧振線性馬達在諧振頻率之衝程及操作之方法,其包括執行下列步驟:- 在該線性位移器與其協作之諧振彈簧之末端上藉由線性位移器產生一力,使得當該諧振彈簧與線性位移器協作之末端在一方向上位移時,其之相反末端朝向相反方向移動;- 自一磁通量變化感測器接收信號,該感測器之可移動零件耦接至在該線性位移器之相反末端處之諧振彈簧;- 執行該線性馬達之電流之讀取; - 自藉由磁通量變化感測器產生之信號及該線性馬達之電流信號在機械諧振之頻率控制操作;- 自藉由磁通量變化感測器產生之信號及該線性馬達之電流信號控制線性致動器之衝程,同時在機械諧振之頻率控制操作;此控制方法包括磁通量變化感測器之信號與該線性馬達之電流信號之間之延遲之一評估。
該控制方法(基於磁通量變化感測器與該線性馬達之電流之信號之延遲之評估)亦可包括該線性馬達之電流之驅動頻率中之變化,直至磁通量變化感測器之信號變得與該線性馬達之電流信號同相位,較佳地,直至該等信號理想地經延遲0或180度,或近乎此等值。
此方法之特徵亦在於以下事實:根據調整之一定律,其回饋資訊至該操作頻率以為各種操作頻率調整衝程資訊,因為藉由控制構件更改操作頻率,各人可回饋該系統並且取得有關先前者之一新衝程資訊,改正振盪之時間。
該控制方法亦可包括產生一數位信號,其係關於磁通量變化感測器信號與該線性馬達之電流信號之間之電相位之位移;或者使用諸處理器,其等具有一高速率之採集及類比-數位轉換以建立該等相位之比較參考;或者用於評估來自一磁通量變化感測器之信號與該線性馬達之電流信號之間之電相位之位移的任何其他構件。
以下將基於圖式更完全描述本發明。
當施加至如專利申請案PI 0601645-6中描述之一諧振線性馬達構建時,本文提出之系統及方法具有經證明為非常有利的新穎及發明之特徵,因為在此類型之構建(所附之圖1中展示)中,關注之機械致動之活塞或者元件1耦接至一諧振彈簧2,其耦接至線性馬達4之位移器3,形成在相同頻率振盪之兩個可移動零件,展示移動之間準確延遲180°或幾乎準確為180°。
本發明使用如持有人之另一專利申請案(2011年6月6日申請,草案號碼018110021310)中提出作為同時判定位移器之位移之振幅及振盪頻率的唯一構件的一磁通量變化感測器5,其使用其施加之該類型構建之特徵,其變換為一有效控制元件,因為同時其允許控制無至該馬達之可移動零件之任何直接耦接之一可移動零件的振盪之準確衝程,並且因此允許該馬達之可移動零件在機械諧振之點操作。
亦作為藉由使用耦接至該致動元件1之該通量變化感測器5變換之本文提出之發明之諸優點之一者,其係相同感測器亦可用於偵測衝擊,因為其剛性地耦接至經衝擊之可移動零件。此說明書中之上文引用之該專利申請案018110021310中可見此技術。
事實上,磁通量變化感測器5具有作為直接輸出之成比例於該致動器軸速度之一信號。申請案018110021310中提到之關注之構建具有一小磁鐵6,其耦接至關注之最終元件1及一固定線圈7,其透過磁感應法拉第-楞次定律經激勵以製造一電信號。以一已知固定頻率操作,各人可得速 度信號直接成比例於衝程,因為其振幅依靠三個參數:振盪之持續時間,及磁鐵(其係固定)之感應,及振盪振幅(其係可變化)。
藉由由控制構件更改操作之頻率,各人可回饋該系統並且取得有關上文之一新衝程資訊,改正振盪之時間。
亦自先於本發明之教示,已知此類型馬達之最佳操作在機械諧振之點發生,並且其可當存在與該馬達4中產生之反電動勢同相位循環之馬達電流時檢查,該馬達4與位移器3之位置正交或與其速度同相位。
該控制致動係藉由一控制系統8執行,並且因此策略係在此信號之振幅測量中,及在比較時間上之相同信號與該馬達電流信號時,讀取感應之輸出信號。藉由讀取並且解譯此等信號,控制系統8之結果係藉由該控制系統對操作之點之驅動電流的頻率變化,其中二信號同相位。
根據本發明之系統及控制方法因此有利地施加至根據圖1之一線性致動器,包括一線性馬達4,其繼而由一定子9及一線性位移器3組成。此線性位移器3藉由一緊固構件10耦接至一諧振彈簧2。如專利申請案PI 0601645-6中揭示之此諧振彈簧2具有一中央緊固點29,並且可藉由另一類型彈簧或任何其他相似元件緊固。
此諧振彈簧2自藉由該線性馬達4產生透過上文提到之耦接之力並且自其建構移動,此諧振彈簧2之末端同相位相反移動。即,當該馬達4推動該彈簧2至右時,考慮到圖1展示之方向,相反末端(其運載具有圖1情況中之關注致動 元件)移動至左,該致動元件包括藉由該緊固構件12附接至該諧振彈簧2之一活塞1。
用作用於一磁鐵6之基底之一軸13(在其末端處分配該磁鐡)耦接至該活塞1或者至圖1中簡單展示之該活塞之緊固元件12(然而其可更複雜)。該磁鐵6以該活塞1之相同相位並且臨近至藉由一基座或支撐件14支撐之一線圈7移動,藉由法拉第-楞次感應定律感應一電壓。
涉及提到之該桿13、磁鐵6、線圈7及支撐件14之所有此總成係以一可能構建方式在圖2中代表(且係2011年6月6日申請之草案號碼018110021310之專利申請案之目的)、識別為磁通量變化感測器5,並且此感測器之元件係藉由已經提到之相同參考數字識別以促進其構成元件之瞭解。
因此,通量變化感測器5之線圈7處產生之信號成比例於級聯其之磁通量變化。在圖6及圖7中展示信號之波形,各自藉由19及21指示。信號之最大值點係該感測器5之磁鐵6具有一更高速度(因此,該活塞1具有一更高速度)之點,並且零交點代表上及下靜滯點,即該諧振彈簧2之衝程之末端。
圖3中展示之控制系統8接收來自相同圖中圖解說明之磁通量變化感測器5之此信號。該相同控制系統8讀取亦在圖3中展示之該線性馬達4的電流。藉由該控制系統8讀取之電流信號亦在圖6及圖7中展示。
自藉由該控制系統8接收之此等兩個信號,及自圖4中展示之電路之一可能實施例(但非單一),可能產生一數位信 號,其與感應感測器信號與馬達電流之信號之間之電相位的位移相關。
參考圖5,此實施例具有一些優點,例如藉由類比位準及一邏輯位準之位移明確地提供數位信號。該等比較參考之間之一微小變化容許造出不對稱信號以進一步促進比較信號之產生。
平行於此技術,可使用其他,例如,利用諸處理器,其等具有一高速率之採集及類比至數位轉換或專用轉換器,並且自該等信號之直接讀取建立用於比較相位之參考。此處不限制可能技術並且所有其等具有相同目標,即評估該兩個信號之間之電相位的位移。
進一步舉例說明諧振控制之方法,圖6及圖7展示具有印證本專利申請案之特性之線性致動器的兩個操作情形。在圖6中,容易觀測到電流信號20及流變化感測器19之信號經電延遲,識別在相同時基之定期信號二者之零交點在不同時間發生。此意謂在此點該線性致動器以不同於該諧振頻率之頻率操作,並且因此不在最大效率之區域中操作。
在圖7中,由於該控制系統8之動作控制,該等相同電流信號20及通量變化感測器19以電相位存在。作為該控制方法之一實例,並且基於圖5中展示之電路之實施例,圖8以圖形顯示在圖4中展示之衝程及諧振之演算法控制內使用的關注之量。
當該致動器在諧振操作時,自圖8(及亦圖5)可能觀測到該馬達之電流比較器25之輸出信號47及相似地該感測器26 之信號比較器之輸出信號46的波形。
為改良審查程序之目標,具有與彼此之某些不對稱性之此等信號係藉由另一比較器27隨時再一次比較,產生一新脈衝信號,其中與邏輯位準有關係。此等脈衝係藉由該控制系統之一處理器28分析,其試圖集中相同結束結果。一旦此等脈衝集中,則符合諧振頻率。箭頭48及49以圖形代表該現象如何發生,即該等信號之一者相對於另一者提早或延遲直至其等中央。
接著,該控制系統8具有該線性馬達4中之主要動作以根據一預判定控制定律變化該馬達4之驅動電流頻率以提早或延遲通量變化感測器5之信號,並且將其安排為與該電流信號25同相位。
如已經提到,在此類型構建中本發明係有利的,因為其允許精確地控制關注之機械致動元件(在此情況中,一活塞1)之位移,因為通量變化感測器5之可變化組件藉由一桿13剛性地耦接至該相同活塞1。
如先前報告之衝程之此控制係藉由該控制系統8藉由通量變化感測器5之直接分析達到。此信號之振幅給出一間接資訊,但是用於一固定頻率之衝程之振幅之比例及準確性。因為該信號成比例於流之變化,此意謂該信號之峰經測量成比例於感測器之振盪之最大速度;因此對於相同時間之振盪,該最大速度僅可在運行距離提高之情況下提高,其意謂活塞之位移46(見圖8)已提高。
然而,在頻率變化之情況下,依據相同衝程,此振幅係可變化的,因為自其對相同衝程將具有一不同時間以完成一相同位移。因為該彈簧在一彈性操作區域(所以線性)操作,及啟動憑藉非常小之頻率變化發生,因為與其致動之負載及質量相比,該諧振頻率更依靠彈簧之構建特徵,各人可容易地衍生對此信號之一標準化之控制之調整及回饋之一定律,並且接著憑藉有效地對應於該活塞衝程之一量值操作。
可自前述總結出本發明提供一種方法及系統,其允許使用草案018110021310之專利申請案之感測器之專利申請案PI 0601645-6之類型之一線性致動器之衝程及諧振的有效及伴隨控制。
因此,此發明之另一好處係以下事實:關於衝擊偵測之2011年6月6日申請之草案號碼018110021310之專利申請案之所有益處可有效地施加至一實際產品並且將具有如一單個感測器之使用之大優點。因此,使用此專利申請案及草案018110021310之專利申請案之益處的一產品將具有於2011年6月6日申請之草案號碼018110021310之專利申請案之一線性致動器處在諧振之衝程、操作之控制及自一單個通量變化感測器得到之衝擊的偵測。
值得注意的係雖然已經展示本發明之較佳構建形式,瞭解到熟悉標的物之一技術人員可做出最後省略、替換及構建***替,而不脫離要求之保護之精神及範疇。亦明顯陳述的係為達到相同結果以實質上相同方式執行相同功能之 元件的所有組合係在本發明之範疇內。亦完全期望並且涵蓋其他者描述之一實施例之元件之替換。
然而,應注意的係基於上文之圖給出之描述僅係指用於本發明之系統之可能實施例之一些者,並且本發明之實際範疇係在隨附申請專利範圍中列出。
1‧‧‧致動元件/最終元件/活塞
2‧‧‧諧振彈簧
3‧‧‧位移器
4‧‧‧線性馬達
5‧‧‧磁通量變化感測器/通量變化感測器
6‧‧‧磁鐵
7‧‧‧線圈
8‧‧‧控制系統
9‧‧‧定子
10‧‧‧緊固構件
12‧‧‧緊固構件/緊固元件
13‧‧‧桿/軸
14‧‧‧基座/支撐件/支撐件基座
19‧‧‧流變化感測器/磁通量變化感測器
20‧‧‧電流信號
25‧‧‧電流比較器
26‧‧‧感測器
27‧‧‧比較器
28‧‧‧處理器
29‧‧‧活塞/中央緊固點
30‧‧‧氣缸
31‧‧‧頭
32‧‧‧吸入閥
33‧‧‧排放閥
34‧‧‧支撐件
35‧‧‧磁鐵
36‧‧‧線圈
38‧‧‧彈簧
39‧‧‧彈簧
44‧‧‧定子
45‧‧‧建構
46‧‧‧輸出信號/活塞之位移
47‧‧‧輸出信號
圖1係根據專利申請案PI 0601645-6之一線性致動器之一機械構建之一實例,其中關注之機械致動之元件係一可移動零件,其透過一諧振彈簧耦接至一線性位移器(其係總成之另一可移動零件)。
圖2係如2011年6月6日申請之草案號碼n° 018110021310之專利申請案中提出之磁通量變化感測器之一實例的一剖面影像,並且藉由其各人可控制根據圖1之一線性致動器之一構建的諧振及衝程。
圖3係根據本發明之一較佳實施例構建之衝程及諧振之控制系統的一方塊圖。
圖4係控制如圖1中展示之一線性致動器之衝程及諧振之一演算法的一實例。
圖5係用於分析磁通量變化感測器之電流信號之間之延遲的一電路之實施例的一實例。
圖6係圖解說明在相同時基中在該諧振頻率外側操作之線性致動器之馬達及磁通量變化感測器的電流的典型波形的一圖形。
圖7係圖解說明在相同時基中在諧振頻率操作之線性致 動器之馬達及磁通量變化感測器的電流的典型波形的一圖形。
圖8係圖5中展示之用於分析信號延遲之電路之實施例之實例的效能連同圖7中展示之波形的圖形實例。
圖9係最先進技術之一線性壓縮機之一橫截面,其允許所有其內部組件之詳細可視化。
4‧‧‧線性馬達
5‧‧‧磁通量變化感測器/通量變化感測器
8‧‧‧控制系統

Claims (12)

  1. 一種控制一諧振線性馬達在諧振頻率之衝程及操作之系統,該線性馬達(4)包括一定子(9)及一位移器(3),該馬達(4)與一諧振彈簧(2)協作,該諧振彈簧在該等諸末端之一末端處藉由該線性位移器(3)驅動,該末端之該相反末端與機械致動元件(1)協作,其特徵在於該系統包括:一磁通量變化感測器(5),其與該諧振彈簧(2)協作並且該磁通量變化感測器(5)包括一固定零件及一可移動零件,該可移動部分耦接至相反於與該線性位移器(3)協作之該末端之該諧振彈簧(2)之該末端,及構件,其用於允許一磁通量變化感測器(5)為判定線性馬達(4)之一位移器(3)之該位移振幅及該振盪頻率要求的該唯一構件。
  2. 如請求項1之系統,其中該磁通量變化感測器(5)包括藉由一支撐件基座(14)支撐之一線圈(7)及與該線圈(7)協作之一磁鐵(6),其中該磁鐵(6)在該線圈(7)中產生感應之一電壓。
  3. 如請求項1及2之系統,其中該磁通量變化感測器(5)之該可移動零件包括整合至一桿(13)之一末端之一磁鐵(6),該桿(13)之相反末端固定至一緊固構件(12),其連接該諧振彈簧(2)至該機械致動元件(1)。
  4. 如請求項1及2之系統,其中藉由使用感應之該磁通量變化感測器(5)之該信號執行該機械致動元件(1)之該衝程之控制。
  5. 如請求項1至4之任一項之系統,其中該機械致動元件(1)包括一活塞。
  6. 一種用於控制一諧振線性馬達在該諧振頻率之衝程及操作的方法,該線性馬達(4)包括一定子(9)及一線性位移器(3),該馬達(4)與一彈簧諧振(2)協作,該諧振彈簧在該等諸末端之一末端處藉由該線性位移器(3)驅動,該末端之該相反末端與機械致動元件(1)協作,其特徵在於包括該等下列步驟之該效能:藉由該線性位移器(3)在該線性位移器(3)與其協作之該諧振彈簧(2)之該末端上產生一力,使得當該諧振彈簧(2)與該線性位移器(3)協作之該末端在一方向上位移時,其之相反末端在該相反方向上移動;接收來自一磁通量變化感測器(5)之該信號,該感測器之可移動零件耦接至在該線性位移器(3)之該相反末端處之該諧振彈簧(2);執行該線性馬達(4)之該電流之讀取;控制來自藉由該磁通量變化感測器(5)產生之該信號及該線性馬達(4)之該電流信號之機械諧振頻率之該操作;自藉由該磁通量變化感測器(5)產生之該信號及該線性馬達(4)之該電流信號控制該線性致動器之該衝程,同時在機械諧振之頻率控制操作。
  7. 如請求項6之控制方法,其中其進一步包括該磁通量變化感測器(5)之該信號與該線性馬達(4)之該電流信號之間之該延遲的一評估。
  8. 如請求項6及7之控制方法,其中自該磁通量變化感測器(5)及該線性馬達(4)之該電流之該等信號之該延遲之該評估包括該線性馬達(5)之該電流之該頻率變化,直至磁通量(5)之該變化更改之該信號與該線性馬達(5)之電流之該信號在同相位。
  9. 如請求項8之控制方法,其中其包括在該線性馬達(5)之該電流之該驅動頻率中之該變化,直至該等信號延遲達0或180度,或者接近此等值。
  10. 如請求項6、7及8之控制方法,其中根據調整之一定律,其回饋該操作頻率之資訊以調整用於各種操作頻率之該衝程資訊。
  11. 如請求項6之控制方法,其中其包括與該磁通量變化感測器(5)之該信號與該線性馬達(4)之該電流信號之間之電相位之該相位位移相關的一數位信號的該產生。
  12. 如請求項6之控制方法,其中其包括用於評估來自一磁通量變化感測器(5)之該信號與該線性馬達(4)之該電流信號之間之電相位之該位移的構件。
TW101130027A 2011-08-19 2012-08-17 用來控制一諧振線性馬達在諧振頻率之衝程及操作之系統及方法 TW201329348A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI1103776A BRPI1103776B1 (pt) 2011-08-19 2011-08-19 sistema e método de controle de curso e operação em frequência de ressonância de um motor linear rossonante

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201329348A true TW201329348A (zh) 2013-07-16

Family

ID=46980657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101130027A TW201329348A (zh) 2011-08-19 2012-08-17 用來控制一諧振線性馬達在諧振頻率之衝程及操作之系統及方法

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9306486B2 (zh)
EP (1) EP2745013B1 (zh)
JP (1) JP2014527593A (zh)
KR (1) KR20140053273A (zh)
CN (1) CN103827489B (zh)
AR (1) AR087592A1 (zh)
BR (1) BRPI1103776B1 (zh)
ES (1) ES2606556T3 (zh)
SG (1) SG2014013668A (zh)
TW (1) TW201329348A (zh)
WO (1) WO2013026115A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI678879B (zh) * 2018-11-27 2019-12-01 財團法人工業技術研究院 超音波線性致動裝置

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI1103355A2 (pt) * 2011-07-04 2013-07-23 Whirlpool Sa dispositivo adaptador para compressor linear, e compressor provido do referido dispositivo
BRPI1103647A2 (pt) * 2011-07-07 2013-07-02 Whirlpool Sa disposiÇço entre componentes de compressor linear
BRPI1103447A2 (pt) * 2011-07-19 2013-07-09 Whirlpool Sa feixe de molas para compressor e compressor provido de feixe de molas
BRPI1104172A2 (pt) * 2011-08-31 2015-10-13 Whirlpool Sa compressor linear baseado em mecanismo oscilatório ressonante
KR102115247B1 (ko) * 2013-12-19 2020-05-26 엘지전자 주식회사 리니어 압축기 제어 장치 및 제어 방법
US9322401B2 (en) * 2014-02-10 2016-04-26 General Electric Company Linear compressor
US9506460B2 (en) * 2014-02-10 2016-11-29 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Linear compressor
US9429150B2 (en) * 2014-02-10 2016-08-30 Haier US Appliances Solutions, Inc. Linear compressor
US9518572B2 (en) * 2014-02-10 2016-12-13 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Linear compressor
TW201607216A (zh) * 2014-08-14 2016-02-16 Lin mao ming 直線式磁阻馬達、引擎及電動機
CN104948442B (zh) * 2015-05-04 2017-04-12 浙江大学 间接测量线性压缩机电机比推力和机械阻尼系数的方法
JP6965048B2 (ja) * 2017-07-06 2021-11-10 日立Astemo株式会社 リニアモータシステム
CN108167508A (zh) * 2017-12-25 2018-06-15 保定市新华石化设备制造有限公司 电液阀门紧急关断装置
US20190385421A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 Immersion Corporation Systems and Methods for Controlling Actuator Drive Signals for Improving Transient Response Characteristics
CN108983097B (zh) * 2018-07-27 2021-01-22 北京天诚同创电气有限公司 电机共振检测***和检测方法
CN112994396B (zh) * 2021-02-03 2022-09-30 佛山市华道超精科技有限公司 一种高频往复精密位移装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4642547A (en) 1985-08-19 1987-02-10 Sunpower, Inc. Adaptive regulation system for a linear alternator driven by a free-piston stirling engine
US5342176A (en) 1993-04-05 1994-08-30 Sunpower, Inc. Method and apparatus for measuring piston position in a free piston compressor
JPH09137781A (ja) 1995-11-15 1997-05-27 Matsushita Refrig Co Ltd 振動型圧縮機
US5980211A (en) 1996-04-22 1999-11-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Circuit arrangement for driving a reciprocating piston in a cylinder of a linear compressor for generating compressed gas with a linear motor
US5772355A (en) 1996-12-19 1998-06-30 Precision Optics Corporation Quick attach/release adapter mechanism
JP3469779B2 (ja) 1998-05-22 2003-11-25 三洋電機株式会社 リニアモータ駆動往復機構の制御装置
DE19918930B4 (de) 1999-04-26 2006-04-27 Lg Electronics Inc. Leistungssteuervorrichtung für einen Linearkompressor und ebensolches Verfahren
AR030393A1 (es) 1999-06-21 2003-08-20 Fisher & Paykel Motor lineal electrico
BR0001404A (pt) 2000-03-23 2001-11-13 Brasil Compressores Sa Sensor de posição e compressor
JP3869632B2 (ja) * 2000-06-30 2007-01-17 三洋電機株式会社 リニアコンプレッサの駆動制御装置
JP3791402B2 (ja) * 2001-01-26 2006-06-28 松下電工株式会社 リニア振動モータの駆動制御方法及び駆動制御装置
NZ515578A (en) 2001-11-20 2004-03-26 Fisher & Paykel Appliances Ltd Reduction of power to free piston linear motor to reduce piston overshoot
JP2003176788A (ja) 2001-12-10 2003-06-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd リニアコンプレッサの駆動装置
BR0203724B1 (pt) 2002-09-12 2011-08-09 bomba de fluidos e placa de transferência de fluidos e sensor indutivo para bomba de fluidos.
BR0301969A (pt) 2003-05-22 2005-03-15 Brasil Compressores Sa Conjunto sensor, bomba de fluidos e refrigerador
JP2005256796A (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 Sharp Corp リニア圧縮機およびスターリング冷凍機
BRPI0601645B1 (pt) 2006-04-18 2018-06-05 Whirlpool S.A. Compressor linear
US7621475B2 (en) 2006-12-21 2009-11-24 Whirlpool Corporation Mechanism for shaving ice in a refrigeration appliance
BRPI0704947B1 (pt) * 2007-12-28 2018-07-17 Whirlpool Sa conjunto de pistão e cilindro acionado por motor linear com sistema de reconhecimento de posição de cilindro e compressor de motor linear
JP2009240047A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Panasonic Electric Works Co Ltd 電磁アクチュエータの駆動方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI678879B (zh) * 2018-11-27 2019-12-01 財團法人工業技術研究院 超音波線性致動裝置
US11043907B2 (en) 2018-11-27 2021-06-22 Industrial Technology Research Institute Ultrasonic linear actuation device utilizing standing wave oscillations for actuation

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140053273A (ko) 2014-05-07
ES2606556T3 (es) 2017-03-24
EP2745013B1 (en) 2016-09-14
SG2014013668A (en) 2014-10-30
US20140340003A1 (en) 2014-11-20
EP2745013A1 (en) 2014-06-25
WO2013026115A4 (en) 2013-04-04
US9306486B2 (en) 2016-04-05
BRPI1103776A2 (pt) 2013-07-30
CN103827489A (zh) 2014-05-28
AR087592A1 (es) 2014-04-03
CN103827489B (zh) 2016-08-24
BRPI1103776B1 (pt) 2018-12-04
WO2013026115A1 (en) 2013-02-28
JP2014527593A (ja) 2014-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201329348A (zh) 用來控制一諧振線性馬達在諧振頻率之衝程及操作之系統及方法
JP5873075B2 (ja) 共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御システム、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法および共鳴リニアコンプレッサ
KR100202290B1 (ko) 가스 또는 증기 압축기를 제어하기 위한 방법 및 장치
JP4580268B2 (ja) フリーピストンの位置計測装置およびフリーピストンの制御装置
JP6591954B2 (ja) 共振リニアコンプレッサーの制御方法と冷却システムに適用される共振リニアコンプレッサーの電子制御システム
CN100529393C (zh) 自由活塞式线性压缩机的电动机和电动机冲程控制方法
US20040119434A1 (en) System and method for monitoring and control
JP2013531764A6 (ja) 共振リニアコンプレッサーの制御方法と冷却システムに適用される共振リニアコンプレッサーの電子制御システム
Liang et al. Piston position sensing and control in a linear compressor using a search coil
RU2008136734A (ru) Способ регулирования линейного привода или линейного компрессора, а также регулируемый линейный привод или линейный компрессор
KR20040075781A (ko) 모터 구동 장치, 공기 조화기, 냉장고, 극저온 냉동기,급탕기 및 휴대 전화
CN102879142B (zh) 电机效率测量装置及方法
Bijanzad et al. Development of a new moving magnet linear compressor. Part A: Design and modeling
JP6516844B2 (ja) 電磁アクチュエータを有している低温クーラーまたは他のシステムにおける逆起電力(emf)ポジション検出のための方法および装置
JP3469779B2 (ja) リニアモータ駆動往復機構の制御装置
JP5018357B2 (ja) リニア圧縮装置およびその制御方法
JP4703243B2 (ja) リニアモータ制御システムおよびスターリング冷凍システム
JP2008196320A (ja) リニア圧縮機の制御方法
KR100314043B1 (ko) 선형압축기의 모터 역기전력 상수 보상 방법
Zhao et al. REVIEW OF POSITION ESTIMATION FOR LINEAR SWITCHED RELUCTANCE MOTOR
Peng et al. Determination of TDC using digital correlation method for linear compressor
JP2005009353A (ja) スターリング機関