本發(fā)明涉及壓縮機(jī)，尤其涉及一種可調(diào)氣缸容積的直線壓縮機(jī)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，制冷設(shè)備中使用的壓縮機(jī)有旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種，現(xiàn)有技術(shù)中的直線壓縮機(jī)通常包括外殼、定子、主線圈、動(dòng)子、活塞、氣缸、后擋板和彈簧等部件組成；其中，動(dòng)子上設(shè)置有磁體，磁體插在定子形成的磁場(chǎng)空間中，定子中置有主線圈，活塞的一端連接在動(dòng)子上，活塞的頭部可滑動(dòng)的設(shè)置在氣缸的內(nèi)腔中，外殼上還設(shè)置有吸氣筒。中國(guó)專利號(hào)2009100769408公開了一種線性壓縮機(jī)變?nèi)萘空{(diào)節(jié)的定余隙裝置，采用執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)排氣塞的位置來改變氣缸的容積。但是，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用直線電機(jī)、氣缸或油缸等器件，安裝在氣缸的前端，導(dǎo)致氣缸部分的結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且組裝難度較大；并且，長(zhǎng)時(shí)間使用后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)受活塞沖擊容易損壞，導(dǎo)致可靠性較低。如何設(shè)計(jì)一種可靠性高的直線壓縮機(jī)是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種可調(diào)氣缸容積的直線壓縮機(jī)及其控制方法，實(shí)現(xiàn)提高直線壓縮機(jī)的可靠性。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種可調(diào)氣缸容積的直線壓縮機(jī)，包括外殼，以及設(shè)置在所述外殼中的定子、主線圈、活塞、氣缸、動(dòng)子、彈簧和后擋板，所述動(dòng)子上設(shè)置有永磁體，其特征在于，所述動(dòng)子上還設(shè)置有副線圈，所述副線圈用于選擇性的疊加或抵消所述主線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
進(jìn)一步的，所述副線圈和所述永磁體緊鄰并排布置。
進(jìn)一步的，所述外殼上設(shè)置有供電端子，所述供電端子通過線纜與所述副線圈連接。
進(jìn)一步的，所述線纜沿所述動(dòng)子布置。
進(jìn)一步的，所述線纜從所述動(dòng)子引出并沿在所述彈簧的螺旋方向布置。
進(jìn)一步的，所述線纜從所述動(dòng)子引出并穿過所述后擋板。
本發(fā)明還提供一種直線壓縮機(jī)的控制方法，采用上述可調(diào)氣缸容積的直線壓縮機(jī)，具體控制方法包括：
步驟一、上死點(diǎn)檢測(cè)：直線壓縮機(jī)通電啟動(dòng)后，當(dāng)直線壓縮機(jī)處于上死點(diǎn)狀態(tài)下，檢測(cè)直線壓縮機(jī)的初始功率p0；
步驟二、氣缸容積調(diào)節(jié)：當(dāng)直線壓縮機(jī)的實(shí)時(shí)功率pt>p0時(shí)，副線圈通電以產(chǎn)生與主線圈磁力線方向相反的磁力線；當(dāng)直線壓縮機(jī)的實(shí)時(shí)功率pt<p0時(shí)，副線圈通電以產(chǎn)生與主線圈磁力線方向相同的磁力線。
本發(fā)明還提供一種直線壓縮機(jī)的控制方法，采用上述可調(diào)氣缸容積的直線壓縮機(jī)，具體控制方法包括：
步驟一、上死點(diǎn)檢測(cè)：直線壓縮機(jī)通電啟動(dòng)后，當(dāng)直線壓縮機(jī)處于上死點(diǎn)狀態(tài)下，檢測(cè)直線壓縮機(jī)的活塞的初始行程x0；
步驟二、氣缸容積調(diào)節(jié)：當(dāng)活塞的實(shí)時(shí)行程xt>x0時(shí)，副線圈通電以產(chǎn)生與主線圈磁力線方向相反的磁力線；當(dāng)活塞的實(shí)時(shí)行程xt<x0時(shí)，副線圈通電以產(chǎn)生與主線圈磁力線方向相同的磁力線。
本發(fā)明提供的直線壓縮機(jī)，通過動(dòng)子上的副線圈通入不同方向的電流，副線圈通電后能夠形成不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)方向的磁場(chǎng)，副線圈和主線圈的磁力線相互疊加或抵消，改變永磁體所在磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，便可以影響永磁體所受的電磁力，從而可以改變動(dòng)子的移動(dòng)行程，當(dāng)需要減小容積滿足小負(fù)載要求的情況下，通過副線圈可以減小動(dòng)子的后退量，從而使得活塞的返程行程縮小，保持活塞在達(dá)到tdc位置運(yùn)行，起到余隙最小的目的；反之，當(dāng)需要增大容積滿足大負(fù)載要求的情況下，通過副線圈可以增大動(dòng)子的后退量，從而使得活塞的返程行程變大，保持活塞在達(dá)到tdc位置運(yùn)行，起到余隙最小的目的，而副線圈不需要安裝在氣缸中，通過改變磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)氣缸的容積，可以提高直線壓縮機(jī)的使用可靠性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明直線壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
如圖1所示，本實(shí)施例直線壓縮機(jī)，包括外殼1、以及設(shè)置在所述外殼1中的活塞2、氣缸3、定子4、主線圈6、動(dòng)子7、彈簧81和后擋板8，活塞2的頭部21能夠在氣缸3中滑動(dòng)，氣缸3上設(shè)置有排氣閥片31，活塞2固定在動(dòng)子7上，動(dòng)子7上設(shè)置有永磁體5，彈簧81通過后擋板8定位，動(dòng)子7連接彈簧81，主線圈6安裝在定子4上，上述內(nèi)容是常規(guī)直線壓縮機(jī)的配置結(jié)構(gòu)形式，本實(shí)施例氣缸可調(diào)氣缸容積的直線壓縮機(jī)對(duì)相關(guān)部件的具體安裝方式不做限制。為了方便可靠的調(diào)節(jié)壓縮機(jī)中氣缸3的容積，所述動(dòng)子7上還設(shè)置有副線圈9，所述副線圈9用于選擇性的疊加或抵消所述主線圈6產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
具體而言，本實(shí)施例直線壓縮機(jī)通過副線圈9產(chǎn)生的磁場(chǎng)來疊加或抵消主線圈6產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而可以改變永磁體5所在磁場(chǎng)的整體磁場(chǎng)強(qiáng)度，而由于永磁體5所在磁場(chǎng)強(qiáng)度不同，使得永磁體5的受力大小不同，從而可以間接的調(diào)節(jié)動(dòng)子4處于力平衡狀態(tài)的位置，而動(dòng)子4處于力平衡狀態(tài)下的位置不同，使得該狀態(tài)下活塞2在氣缸3中的位置不同，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)氣缸3的容積。舉例說明：當(dāng)負(fù)載比較小的時(shí)候，通過改變電流方向，使副線圈9產(chǎn)生的磁力線方向與主線圈6的磁力線方向相反，這樣，通過副線圈9便可以抵消減弱主線圈6產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使得永磁體5的受力變小，從而使活塞2在運(yùn)動(dòng)中的后退量減小，保持活塞2在達(dá)到tdc位置運(yùn)行，起到余隙最小的目的；當(dāng)負(fù)載比較大的時(shí)候，通過改變電流方向，使副線圈9產(chǎn)生的磁力線方向與主線圈6的磁力線方向相同，這樣，通過副線圈9便可以疊加增強(qiáng)主線圈6產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使得永磁體5的受力變大，從而使活塞2在運(yùn)動(dòng)中的后退量增加，保持制冷系統(tǒng)對(duì)大冷量的需求，即增加了氣缸3容積，同時(shí)也保持活塞2在達(dá)到tdc位置運(yùn)行，提高效率的目的。
其中，副線圈9和所述永磁體5緊鄰并排布置在動(dòng)子7上，而為便于給副線圈9供電，外殼1上設(shè)置有供電端子91，所述供電端子91通過線纜92與所述副線圈9連接。而由于副線圈9跟隨動(dòng)子7一同移動(dòng)，則為了提高可靠性，線纜92沿所述動(dòng)子7布置，線纜92從所述動(dòng)子7引出并沿在所述彈簧81的螺旋方向布置，或者，所述線纜92從所述動(dòng)子引出的部分形成螺旋狀并穿過所述后擋板8與供電端子91連接。
而在實(shí)際控制過程中，對(duì)上死點(diǎn)的位置與功率或行程進(jìn)行比對(duì)，利用功率或行程的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)氣缸的容積，具體如下：
采用功率進(jìn)行對(duì)比，具體控制方法包括：
步驟一、上死點(diǎn)檢測(cè)：直線壓縮機(jī)通電啟動(dòng)后，當(dāng)直線壓縮機(jī)處于上死點(diǎn)狀態(tài)下，檢測(cè)直線壓縮機(jī)的初始功率p0或活塞的初始行程x0。具體的，上死點(diǎn)的檢測(cè)為逐漸增大線性壓縮機(jī)的功率p，在功率p增大的過程中，線性壓縮機(jī)的共振頻率f也隨之變化，當(dāng)共振頻率f的變化趨勢(shì)發(fā)生改變時(shí)，則此狀態(tài)下的線性壓縮機(jī)達(dá)到上死點(diǎn)狀態(tài)，記錄上死點(diǎn)狀態(tài)下直線壓縮機(jī)的初始功率p0，其中，當(dāng)線性壓縮機(jī)的共振頻率隨功率的變化率df/dp＝0時(shí)，則此狀態(tài)下的線性壓縮機(jī)達(dá)到上死點(diǎn)狀態(tài)；或者，當(dāng)線性壓縮機(jī)的共振頻率對(duì)功率二次求導(dǎo)值出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)，則此狀態(tài)下的線性壓縮機(jī)達(dá)到上死點(diǎn)狀態(tài)。通過分析在功率增加的過程中，共振頻率的變化來找上死點(diǎn)，不需要依賴電流或電壓的檢測(cè)，即可找到上死點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，同時(shí)，也無需在線性壓縮機(jī)中額外增加傳感器檢測(cè)活塞的位置，利用線性壓縮機(jī)在共振頻率下運(yùn)行，在功率增加的過程中，活塞的行程逐漸增大，而相對(duì)應(yīng)的共振頻率呈縮小趨勢(shì)，隨著功率的繼續(xù)增加，當(dāng)活塞達(dá)到上死點(diǎn)位置時(shí)，共振頻率將發(fā)生突變，共振頻率的值將突然增大，依次來精確的判斷線性壓縮機(jī)的上死點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，在準(zhǔn)確的找到上死點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率后，便可以控制線性壓縮機(jī)在上死點(diǎn)附近運(yùn)行以保證線性壓縮機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)無需增加傳感器便可以準(zhǔn)確的檢測(cè)線性壓縮機(jī)的上死點(diǎn)，以提高線性壓縮機(jī)的運(yùn)行效率和可靠性。
步驟二、氣缸容積調(diào)節(jié)：當(dāng)直線壓縮機(jī)的實(shí)時(shí)功率pt>p0時(shí)，副線圈通電以產(chǎn)生與主線圈磁力線方向相反的磁力線；當(dāng)直線壓縮機(jī)的實(shí)時(shí)功率pt<p0時(shí)，副線圈通電以產(chǎn)生與主線圈磁力線方向相同的磁力線。
采用行程進(jìn)行對(duì)比，具體控制方法包括：
步驟一、上死點(diǎn)檢測(cè)：直線壓縮機(jī)通電啟動(dòng)后，當(dāng)直線壓縮機(jī)處于上死點(diǎn)狀態(tài)下，檢測(cè)直線壓縮機(jī)的活塞的初始行程x0。具體的，逐漸增大或縮小直線壓縮機(jī)的活塞行程x，在活塞行程x增大或縮小的過程中，直線壓縮機(jī)的共振頻率f也隨之變化，當(dāng)共振頻率f的變化趨勢(shì)發(fā)生改變時(shí)，則此狀態(tài)下的直線壓縮機(jī)達(dá)到上死點(diǎn)狀態(tài)，記錄上死點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，活塞的初始行程x0。其中，當(dāng)直線壓縮機(jī)的共振頻率隨活塞行程的變化率df/dx＝0時(shí)，則此狀態(tài)下的直線壓縮機(jī)達(dá)到上死點(diǎn)狀態(tài)；或者，當(dāng)直線壓縮機(jī)的共振頻率對(duì)活塞行程二次求導(dǎo)值出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)，則此狀態(tài)下的直線壓縮機(jī)達(dá)到上死點(diǎn)狀態(tài)。而活塞行程x滿足如下公式：
步驟二、氣缸容積調(diào)節(jié)：當(dāng)活塞的實(shí)時(shí)行程xt>x0時(shí)，副線圈通電以產(chǎn)生與主線圈磁力線方向相反的磁力線；當(dāng)活塞的實(shí)時(shí)行程xt<x0時(shí)，副線圈通電以產(chǎn)生與主線圈磁力線方向相同的磁力線。
本發(fā)明提供的直線壓縮機(jī)，通過動(dòng)子上的副線圈通入不同方向的電流，副線圈通電后能夠形成不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)方向的磁場(chǎng)，副線圈和主線圈的磁力線相互疊加或抵消，改變永磁體所在磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，便可以影響永磁體所受的電磁力，從而可以改變動(dòng)子的移動(dòng)行程，當(dāng)需要減小容積滿足小負(fù)載要求的情況下，通過副線圈可以減小動(dòng)子的后退量，從而使得活塞的返程行程縮小，保持活塞在達(dá)到tdc位置運(yùn)行，起到余隙最小的目的；反之，當(dāng)需要增大容積滿足大負(fù)載要求的情況下，通過副線圈可以增大動(dòng)子的后退量，從而使得活塞的返程行程變大，保持活塞在達(dá)到tdc位置運(yùn)行，起到余隙最小的目的，而副線圈不需要安裝在氣缸中，通過改變磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)氣缸的容積，可以提高直線壓縮機(jī)的使用可靠性。
最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。