有朝向頭端的第一表面16和朝向曲柄端的第二表面18。本說(shuō)明書(shū)中所用的“頭端”是指距離驅(qū)動(dòng)組件最遠(yuǎn)的壓縮組件的一端。本說(shuō)明書(shū)中所用的“曲柄端”是指距離驅(qū)動(dòng)組件最近的壓縮組件的一端?；钊?2和氣缸14 一起共同限定第一可變體積壓縮室和第二可變體積壓縮室(20、22)，每個(gè)壓縮室(20、22)選擇性地通過(guò)多個(gè)入口(24、26)與氣體供應(yīng)系統(tǒng)(未圖示)氣動(dòng)連通。每個(gè)壓縮室(20、22)選擇性地通過(guò)多個(gè)出口(28、30)與氣體配送/輸送系統(tǒng)(未圖示)氣動(dòng)連通。壓縮室10還包括電磁驅(qū)動(dòng)裝置32，驅(qū)動(dòng)裝置32具有定子34和芯子36。連接桿38將傳動(dòng)芯子36附接到活塞12?；钊?2、連接桿38和芯子36共同包括可平移組件40，所述可平移組件被配置成以可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式沿平移軸42受驅(qū)動(dòng)。
[0032]本說(shuō)明書(shū)中的附圖約定，具有45度井號(hào)的元件/組件相對(duì)于不具有此類(lèi)標(biāo)識(shí)的元件/組件而言固定。因此，如圖1和圖2所示，定子34和氣缸(外殼)14相對(duì)于可平移組件40固定。致動(dòng)之后，定子34和芯子36協(xié)作，以向平移組件40施加軸向力，從而使組件40沿軸42平移。驅(qū)動(dòng)裝置32經(jīng)配置以使軸向力可逆，從而使可平移組件40沿軸42來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0033]本說(shuō)明書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)“下死點(diǎn)”是指定活塞置于壓縮組件內(nèi)與驅(qū)動(dòng)組件鄰接的一端上的位置安排。本說(shuō)明書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)“上死點(diǎn)”是指定活塞置于壓縮組件內(nèi)與驅(qū)動(dòng)組件相對(duì)的一端上的位置安排。本說(shuō)明書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)“往復(fù)運(yùn)動(dòng)”是指可平移組件沿平移軸驅(qū)動(dòng)活塞向頭?而、然后向曲柄?而移動(dòng)的連續(xù)父替運(yùn)動(dòng)。
[0034]圖1示出了置于下死點(diǎn)的活塞12。圖2示出了置于上死點(diǎn)的活塞12。要將活塞12從圖1中所示的下死點(diǎn)位置向圖2中所示的上死點(diǎn)位置移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置32向組件40施加頭?而方向的力44。力44沿軸42驅(qū)動(dòng)組件40，從而將活塞12向壓縮組件的頭纟而移動(dòng)，從圖1中所示的位置向圖2中所示的位置移動(dòng)。
[0035]活塞12從下死點(diǎn)向上死點(diǎn)平移期間，第一活塞表面16向氣體占據(jù)的腔室20施加力，從而壓縮氣體。同時(shí)，活塞12的平移還增大腔室22的體積。如圖2中的流動(dòng)箭頭46所示，活塞12壓縮的氣體從腔室20流入氣體配送/輸送系統(tǒng)(未圖示)中。類(lèi)似地，如圖2中的流動(dòng)箭頭48所示，要壓縮的氣體從氣體供應(yīng)系統(tǒng)(未圖示)流入腔室22中。活塞隨后減速、在上死點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng)、調(diào)轉(zhuǎn)方向并且沿曲柄端方向加速，沿軸42向驅(qū)動(dòng)裝置12平移，從而產(chǎn)生類(lèi)似的事件序列。
[0036]圖3和圖4示出了往復(fù)平移期間作用在可平移組件40上的力。圖3示出了在組件40沿軸42的上述平移期間布置的力。驅(qū)動(dòng)裝置32施加上述朝向頭端的驅(qū)動(dòng)力44，其在圖3中標(biāo)記為“F_/’并且其大小足以克服施加在第一活塞表面16上的力，其標(biāo)記為表ffl”。驅(qū)動(dòng)力44的大小還足以加速可平移組件40的質(zhì)量，在圖3中，該質(zhì)量標(biāo)記為“
”。類(lèi)似地，圖4示出了組件40沿軸42平移期間作用在可平移組件40上的力，該力將活塞向壓縮組件的曲柄端驅(qū)動(dòng)。在圖4中，“”的大小足以克服施加在第二活塞表面18上的力，其標(biāo)記為“F活塞表”。驅(qū)動(dòng)力44的大小還足以加速可平移組件40的質(zhì)量，在圖4中，該質(zhì)量標(biāo)記為“ M平移組件在圖3和圖4這兩幅圖中，驅(qū)動(dòng)裝置32產(chǎn)生的力滿足以下方程式:
[0037]F驅(qū)動(dòng)=(M平移組件)* a +F活塞表面(方程式I)
[0038]其中α是可平移組件40的加速度。術(shù)語(yǔ)“ (Μ平移組件)* α ”代表在經(jīng)歷加速期間，加速平移組件40的往復(fù)質(zhì)量所必須克服的慣性力。
[0039]圖5通過(guò)將氣缸分為多段，每個(gè)氣缸段具有不同的活塞加速度，示出了示例性活塞平移。圖6圖示了在圖5中所示的氣缸段中，活塞加速度與時(shí)間之間的關(guān)系，并且進(jìn)一步包括在公共時(shí)間軸上，驅(qū)動(dòng)力的相對(duì)大小與每個(gè)氣缸段中所需的時(shí)間之間關(guān)系的圖示。
[0040]圖5示出了壓縮機(jī)氣缸14，所述氣缸被四條氣缸分隔線(50、52、54、56)分為三個(gè)部分(Α、B、C)。分隔線50和52限定腔室部分Α，分隔線54和56限定腔室部分C，并且分隔線52和54限定腔室部分B。如圖6中所示并且相對(duì)于方程式I而言，當(dāng)活塞12處于氣缸部分A的下死點(diǎn)處時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置32施加足以克服(a)施加在活塞第一表面16上的氣體力并且(b)增大駐留在可平移組件40上的慣性力的朝向頭端的力，從而加速可平移組件40。當(dāng)活塞12進(jìn)入部分B中時(shí)，力要求降低，驅(qū)動(dòng)裝置32供應(yīng)的力僅足夠克服(a)施加在活塞第一表面16上的氣體力?？善揭平M件40的慣性在氣缸部分B中恒定。當(dāng)活塞12進(jìn)入部分C中時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置32立即再次供應(yīng)更大的力，足以克服(a)施加在活塞第一表面16上的氣體力，并且(b)消除駐留在可平移組件40中的慣性力，從而使組件140的平移減速，致使組件停止并將活塞留在其上死點(diǎn)位置中。
[0041]圖6圖示了上述的速度和力變化。圖6示出了速度和力與時(shí)間之間的關(guān)系圖，其中時(shí)間出現(xiàn)X軸上，速度出現(xiàn)y軸左邊，而力出現(xiàn)y軸右邊。對(duì)應(yīng)于氣缸分隔線(50、52、54、56)的四條圖分隔線(50、52、54、56)將該圖分為三個(gè)部分(A、B、C)，每個(gè)部分具有共同的驅(qū)動(dòng)力水平和可平移組件加速率。類(lèi)似于圖5，在圖6中，分隔線50和52限定圖的第一部分“A”，其示出了腔室部分A中的力施加和活塞加速度，分隔線52和54限定圖的第二部分“B”，其示出了腔室部分B中的力施加和活塞加速度，并且分隔線54和56限定圖的第三部分“C”，其示出了腔室部分C中的驅(qū)動(dòng)力施加和活塞加速度。標(biāo)記為“速度”的實(shí)線部分示出了從下死點(diǎn)向上死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)期間的活塞加速度跡線58，而標(biāo)記為“力”的具有三角標(biāo)記的虛線示出了從下死點(diǎn)向上死點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)期間的驅(qū)動(dòng)力施加跡線60。
[0042]從圖6中可以清楚地看出，當(dāng)驅(qū)動(dòng)組件必須加速/減速可平移組件40時(shí)，驅(qū)動(dòng)力要求最高。這圖示為圖中加速度正在改變的部分“A”和部分“C”中的相對(duì)極端力跡線值。因此，導(dǎo)致以下兩點(diǎn)。首先，需要加速可平移組件的力限定了驅(qū)動(dòng)組件力要求以及對(duì)可用驅(qū)動(dòng)組件技術(shù)的限制，從而限制電磁致動(dòng)的氣體壓縮機(jī)構(gòu)造的大小。其次，對(duì)于受方程式I約束的任何電磁致動(dòng)的壓縮機(jī)而言，如果可以減小峰值力載荷，則可以在不提供更多強(qiáng)力電磁致動(dòng)器的情況下增大壓縮機(jī)的大小。
[0043]每當(dāng)壓縮機(jī)改變平移方向時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置必須(a)將正在移動(dòng)的可平移組件減速到停止，從而克服駐留在正在移動(dòng)的可平移組件中的慣性力，并且(b)沿相反方向加速已停止的可平移組件，從而將慣性力傳遞所述可平移組件中。因此，在壓縮機(jī)10中并入一種機(jī)構(gòu)以保存駐留在第一運(yùn)動(dòng)中的慣性力并將其用于第二運(yùn)動(dòng)中將十分有利。
[0044]圖7和圖8示出了壓縮機(jī)100的非限定實(shí)例，所述壓縮機(jī)被配置成保存駐留在可平移組件140中的慣性力，從而有利地相對(duì)于恒定速度載荷減小桿加速度峰值載荷。
[0045]圖7示出了具有蓄能器174的壓縮機(jī)。蓄能器174包括連接桿138，所述連接桿138限定第一可移動(dòng)法蘭162和第二可移動(dòng)法蘭172。蓄能器174進(jìn)一步包括具有小孔168的柱166，連接桿138以可滑動(dòng)方式接納在柱166內(nèi)。蓄能器174進(jìn)一步包括第一彈性構(gòu)件164和第二彈性構(gòu)件170。如圖7中所示，彈性構(gòu)件164設(shè)置在可移動(dòng)的第一法蘭162與固定柱166之間。類(lèi)似地，彈性構(gòu)件170設(shè)置在可移動(dòng)的第二法蘭172之間。彈性構(gòu)件經(jīng)過(guò)配置，以便當(dāng)可平移組件140加速時(shí)，彈性構(gòu)件(164、170)沿與驅(qū)動(dòng)裝置132向組件140施加的力的方向大體相同的方向施加力，從而減小驅(qū)動(dòng)組件為加速組件140而可能需要施加的力。彈性構(gòu)件通過(guò)返回到其各自的松弛狀態(tài)來(lái)施加所述力，其在示例性實(shí)施例中分別圖示為受壓縮的彈簧164和延伸的彈簧170。
[0046]類(lèi)似地，彈性構(gòu)件經(jīng)過(guò)配置，以便當(dāng)可平移組件140減速時(shí)，彈性構(gòu)件(164、170)沿與可平移組件140的運(yùn)動(dòng)方向大體相反的方向施加力，從而減小組件140的速度并且減小驅(qū)動(dòng)組件132為使組件140減速而可能需要向組件140施加的力。彈性構(gòu)件通過(guò)從其各自的松弛狀態(tài)(未圖示)變形來(lái)施加所述力。因此，蓄能器174的技術(shù)效果是在第一組件運(yùn)動(dòng)期間通過(guò)使組件減速來(lái)“儲(chǔ)存”駐留在移動(dòng)的可平移組件140中的慣性，然后通過(guò)在第二組件運(yùn)動(dòng)中加速所述組件來(lái)將該慣性返還給組件140。
[0047]在驅(qū)動(dòng)裝置132沿軸142加速可平移組件140的時(shí)間間隔中，蓄能器174有利地施加與驅(qū)動(dòng)裝置132 —致的力，從而幫助驅(qū)動(dòng)裝置132(a)克服施加在活塞第一表面116上的氣體力，以及(b)增大