專利名稱：線性電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含用于蒸氣壓縮系統(tǒng)的自由活塞壓縮機(也稱作擺動與線性壓縮機)的緊湊線性電機，并具體地涉及防止由于環(huán)境溫度或操作條件的改變而導(dǎo)致的壓縮水平的有害改變所引起的故障或破壞的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諸如冰箱壓縮機等壓縮機傳統(tǒng)上是用旋轉(zhuǎn)式電機驅(qū)動的。然而，即使在它們的最高效形式中，也存在著與將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成直線往復(fù)運動的曲柄系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的重大損失。作為替代可采用無需曲柄的旋轉(zhuǎn)式壓縮機，但又存在著高向心負(fù)荷而導(dǎo)致重大的摩擦損失。用線性電機驅(qū)動的線性壓縮機不會有這些損失，并能設(shè)計成帶有充分低的軸承負(fù)載而允許采用美國專利5,525,845中所公開的空氣靜力學(xué)氣體軸承。
線性往復(fù)電機避免了使用具有由旋轉(zhuǎn)式電機驅(qū)動的壓縮器機的特征并產(chǎn)生需要用油潤滑的高側(cè)向力的曲柄機構(gòu)。這種電機在美國4,602,174中描述，美國專利4,602,174公開了在往復(fù)質(zhì)量與電效率兩方面都極為高效的線性電機設(shè)計。這一設(shè)計在電機與利用斯特林循環(huán)的振蕩器中使用得非常成功。然而，在為家用冰箱設(shè)計的壓縮機的情況中，US 4,602,174中的設(shè)計有些太大并比這一市場中所希望的昂貴。
自由活塞壓縮機的活塞與作為共振系統(tǒng)的彈簧一起振動并且除了與通常作為氣缸頭組件的部件的靜止部件的碰撞之外的對振動幅度沒有固有的限制。活塞將占據(jù)依賴于氣體力與輸入電功率的一平均位置與幅度。因此對于任何給定的輸入電功率，隨著蒸發(fā)或凝固壓力降低，振動的幅度增加直到出現(xiàn)碰撞。因此必須限制作為這些壓力的函數(shù)的功率。
希望在機械系統(tǒng)的固有頻率上用最大效率來操作自由活塞制冷壓縮機。這一頻率是機械系統(tǒng)的彈簧常數(shù)與質(zhì)量并且也由氣體的彈性系數(shù)決定的。在制冷的情況中，氣體的彈性系數(shù)隨蒸發(fā)與凝固壓力兩者的增加而增加。結(jié)果固有頻率也增加。因此對于最佳操作，需要改變驅(qū)動壓縮機的電力系統(tǒng)的頻率來與隨操作條件改變的機械系統(tǒng)的頻率匹配。
將作用在壓縮電機繞組上的電壓與機械系統(tǒng)頻率同步的方法是眾所周知的。對于用在自由活塞壓縮機中的永磁鐵電機，在電機繞組中感生與活塞速度成正比的反電動勢(反EMF)，如圖8a中所示。圖8b中示出該電機的等效電路，為了驅(qū)動壓縮機，與交變EMF(αγ)同步作用交變電壓(V)。US 4,320,488(Okada等人)公開了用來通過檢測電機反EMF的零交叉來確定施加電壓的定時的方法。控制對電機繞組的電壓施加以使得EMF與零電平交叉時的電流為零來允許反EMF零交叉檢測。
已利用各種方法來限制振動幅度，其中包含次級氣體彈簧、活塞位置檢測、根據(jù)電流與施加電壓的活塞位置計算(US 5,496,153)測定環(huán)境與/或蒸發(fā)溫度(US 4,179,899、US 4,283,920)。這些方法的每一種需要額外傳感器的費用或具有一定的性能限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供以一定方式克服上缺點或至少向公眾提供有用的選擇的一種緊湊線性電機。
從而第一方面，可將本發(fā)明說成在于一種用于驅(qū)動往復(fù)負(fù)載的線性電機，其特征在于，該線性電機包括定子，其具有帶至少一個空氣間隙的磁導(dǎo)核心及用于在所述定子與所述至少一個空氣間隙中產(chǎn)生非恒定磁通量的裝置；具有支承至少一個永磁鐵的結(jié)構(gòu)的電樞，該永磁鐵的至少一部分位于所述至少一個空氣間隙的至少一個中，使得所述至少一個永磁鐵的磁場與所述至少一個空氣間隙中的所述非恒定的磁通量的交互作用在所述電樞上產(chǎn)生一個力，使用中的所述電樞連接在所述負(fù)載上并從而相對于所述定子往復(fù)運動；以及激勵裝置，用于控制產(chǎn)生交變磁通量的所述裝置，使得在所述電樞的往復(fù)運動期間所述至少一個永磁鐵的至少一端越出存在于所述至少一個空氣間隙的至少一個內(nèi)的基本上均勻的磁通量密度區(qū)。
第二方面，可將本發(fā)明說成在于采用其特征為壓縮機與壓縮機為線性器件的壓縮機的冰箱，所述電機包括具有帶至少一個空氣間隙的透磁核心的定子及用于在所述定子與所述至少一個空氣間隙中產(chǎn)生非恒定的磁通量的裝置；具有支承至少一個永磁鐵的結(jié)構(gòu)的電樞，該永磁鐵的至少實質(zhì)部分位于所述至少一個空氣間隙的至少一個中，使得所述至少一個永磁鐵的磁場與所述至少一個空氣間隙中所述非恒定磁通量的交互作用在所述電柜上產(chǎn)生一個力，所述電樞在使用中是連接在所述負(fù)載上的并從而相對于所述定子往復(fù)運動；以及用于控制產(chǎn)生交變磁通量的所述裝置的激勵裝置，使得在所述電柜的往復(fù)運動的一部分期間所述至少一個永磁鐵的至少一端越出存在于所述至少一個空氣間隙的所述至少一個中的基本上均勻的磁通量密度的區(qū)的外部。
第三方面，可將本發(fā)明說成在于一種蒸氣壓縮機，包括活塞；氣缸；其特征在于，所述活塞在所述氣缸內(nèi)往復(fù)運動，活塞、彈簧與所述蒸氣的壓力組成的振動系統(tǒng)具有隨蒸氣壓力變化的固有頻率；可驅(qū)動地耦合在所述活塞上的，具有至少一個繞組的線性無刷DC電機；DC電源；換向裝置，用于從所述DC電源上電子換向所述至少一個繞組以便提供電流供應(yīng)給所述至少一個繞組來往復(fù)運動所述活塞；共振驅(qū)動裝置，起動所述至少一個繞組的換向以便借此在所述振動系統(tǒng)的共振頻率上驅(qū)動所述活塞，電流控制裝置，確定所述換向裝置所供應(yīng)的所述電流供給的量，所述確定的電流量是與所述共振頻率相關(guān)的，以及起動所述至少一個繞組的換向以便借此限制所述活塞的往復(fù)運動的幅度。
“進入壓縮機的蒸氣的蒸發(fā)溫度”在本說明書中也稱作“蒸發(fā)器溫度”。同時“共振頻率”也稱作“固有頻率”。
對于熟悉與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)的人員，結(jié)構(gòu)上的許多改變及本發(fā)明的廣泛的不同實施例與應(yīng)用是不言自明的，而不脫離所附權(quán)利要求中所定義的發(fā)明范圍。這里的公開與描述純粹是示例性的并無任何限定的意義。


圖1為按照本發(fā)明的線性壓縮機的剖面圖；圖2為隔離的本發(fā)明的雙線圈線性電機的剖面圖；圖3為單線圈線性電機的剖面圖；圖4為單窗口先有技術(shù)線性電機與按照本發(fā)明的短定子線性電機的之間的比較；圖5為由本發(fā)明的單線圈線性電機中的線圈電流發(fā)生的磁通量的示意圖；圖6為本發(fā)明的較佳實施例的電機常數(shù)對磁鐵位置的曲線；圖7為帶有部分地成角度的磁極面的單線圈線性電機的剖面圖；圖8a示出自由活塞壓縮機電機的電機活塞位移及反EMF波形；
圖8b示出這一電機的等效電路；圖9示出用于電子換向單相自由活塞電機的電流換向器(inverter)；圖10示出本發(fā)明的電機的作為頻率與蒸發(fā)溫度的函數(shù)的最大電機電流的曲線；圖11為電機控制電路的框圖；圖12為RMS電機電流對電機繞組電流衰減時間的曲線；圖13為電機控制定時程序的流程圖；圖14為使用蒸發(fā)器溫度與沖程時間數(shù)據(jù)的換向時間確定的流程圖；以及圖15示出電機活塞位移及電機電流波形。
具體實施例方式
本發(fā)明提供帶有對先有技術(shù)的若干改進的控制線性電機的方法。首先，它與US 4602174k中所描述的類型的傳統(tǒng)線性電機相比具有減小的尺寸并從而降低了成本。這一改變以高功率輸出上的略為降低的效率為代價保持在低到中等功率輸出上的高效率。這是在大多數(shù)時間上在低到中等功率輸出上工作而在小于20％時間上在高功率輸出上工作(這發(fā)生在頻繁地裝入與取出冰箱內(nèi)容物的時段中或非常熱的日子中)的家用冰箱中的壓縮機是可接受的折衷方案。第二，它采用允許最優(yōu)地高效工作的控制策略，同時不存在對外部傳感器的需求，這也降低了尺寸與成本。
雖然在下面的描述中，本發(fā)明是對園柱形線性電機描述的，應(yīng)理解本方法同樣適用于一般線性電機并具體地也適用于扁平型線性電機，熟悉本技術(shù)的人員無須特殊努力便能將這里所描述的控制策略應(yīng)用在任何形式的線性電機上。也應(yīng)理解本發(fā)明可用于任何形式的壓縮機。雖然它是對自由活塞壓縮機描述的，它同樣能用于薄膜式壓縮機。
圖1中所示的本發(fā)明的實際實施例包含連接在往復(fù)自由活塞壓縮機上的永磁鐵線性電機。氣缸9由壓縮機外殼30內(nèi)的氣缸彈簧14支承?；钊?1通過彈簧座25由氣缸筒加上其彈簧13構(gòu)成的支承座徑向支承。
活塞11在氣缸9內(nèi)的往復(fù)運動通過吸筒12、通過進氣孔26、通過吸氣消音器20及通過吸氣閥板21中的吸氣閥端口24將氣體抽入壓縮空間28中。然后壓縮的氣體通過排氣閥端口23離開，在排氣消音器19中消音，并通過排氣管18排出。
壓縮機電機包括一兩部分定子5、6及電樞22。產(chǎn)生活塞11的往復(fù)運動的力來自電樞22中兩塊環(huán)形徑向激勵的永磁鐵3、4(用凸緣7連接在活塞11上)與空氣間隙33中的磁場(由定子6與線圈1、2感生的)的交互作用。
在圖1中示出并在圖2中隔離的本發(fā)明的雙線圈實施例具有在線圈1中流動的電流，該電流產(chǎn)生沿定子6的內(nèi)側(cè)軸向流動，通過端定子齒32徑向向外，跨越空氣間隙33，然后進入護鐵5的磁通量。然后在它徑向向內(nèi)跨越空氣間隙33流動并返回到定子6的中央齒34之前軸向流動一段短距離27，第二線圈2產(chǎn)生徑向向內(nèi)通過中央齒34流動軸向跨越空氣間隙一段短距離29并向外通過空氣間隙33進入端齒35中的磁通量。假定磁鐵3的激勵具有與另一磁鐵4相反的極性，從齒32跨越空氣間隙33的磁通量在徑向激勵的磁鐵3、4上感生軸向力。將會理解替代護鐵5，在磁鐵的相對側(cè)上同樣可能具有另一組線圈。
沒有必要是正弦形的線圈1與2中的振動電流在磁鐵3、4上產(chǎn)生振動力，假定振動頻率接近該機械系統(tǒng)的固有頻率，該力將給予磁鐵與定子實質(zhì)上相對運動。這一固有頻率是由彈簧13、14的剛度及氣缸9與定子6的質(zhì)量確定的。磁鐵3、4上的振動力在定子部件上產(chǎn)生反作用力。從而必須用粘合、熱壓或夾具等將定子6剛性連接在氣缸9上。將護鐵夾或粘在定子座17上。將定子座17剛性連接在氣缸9上。
在圖3中所示的本發(fā)明的單線圈實施例中，線圈109中的電流產(chǎn)生沿內(nèi)側(cè)定子110的內(nèi)側(cè)軸向流動，通過一個齒111徑向向外，跨越磁鐵間隙112，然后進入護鐵115的磁通量。然后在徑向向內(nèi)流動跨越磁鐵間隙112及返回到外部齒116中之前，它軸向流動一段短距離。在這一電機中，整個磁鐵122在其徑向激勵中具有相同的極性。
在本發(fā)明的較佳實施例中，電樞(齒)面的長度只延伸到磁鐵的最大沖程的例如67％(在那里磁鐵的邊延伸到最大功率輸出)。在圖4中可見，其中傳統(tǒng)的先有技術(shù)線性電機可見地與等效功率輸出的本發(fā)明可變常數(shù)設(shè)計對比，兩者都在最大沖程上?？煽闯龆ㄗ育X的外邊沿200并不延伸到磁鐵201的外端那樣遠(yuǎn)。類似地，另一定子齒的內(nèi)邊沿203并不延伸到磁鐵204的內(nèi)端。與先技術(shù)設(shè)計對比，磁鐵205的邊沿并不在最大沖程上與定子齒206、207的邊沿對齊。
在本發(fā)明中小于例如60％的沖程上，磁鐵70將在圖5中用區(qū)“a”至“b”指示的均勻磁通量密度的區(qū)中，它粗略地對應(yīng)于定子齒71延伸到的地方。當(dāng)沖程增加超過60％時，隨著磁鐵進入空氣間隙磁場的凸沿部分(非均勻磁通量密度)，圖5中“b”以外的區(qū)，而磁鐵邊沿70遇到的磁通量密度降低。
在圖7中所示的另一實施例中，示出了帶有成角度的磁極面503的線性電機的定子。在其中央，磁極面503具有平坦部分500，這導(dǎo)致面對該部分的空氣間隙中具有基本上均勻的磁通量密度。磁極面503的端部是成角度的，這給予從中央500的均勻磁通量密度到磁極面503的端部上的邊緣部分502(非均勻磁通量密度)更步進的過渡。類似于前面的實施例，電樞磁鐵504會被驅(qū)動到均勻磁通量密度區(qū)500外面并進入非均勻磁通量密度的邊緣部分502中。
“電機常數(shù)”定義為電機繞組中一安培在磁鐵上所產(chǎn)生的力(用牛頓表示)。圖6中所示的電機常數(shù)曲線示出本發(fā)明的電機常數(shù)300如何隨磁鐵位置改變。同樣可將“電機常數(shù)”定義為當(dāng)磁鐵以1米/秒移動時產(chǎn)生的反EMF(用伏表示)。當(dāng)磁鐵在邊緣場中時(圖5中“b”外側(cè))，由于降低的磁耦合，與均勻的磁通量區(qū)(圖5中從“a”到“b”)中相比，需要更大的電流來產(chǎn)生給定的力。這得出圖6中所示與本發(fā)明的短定子線性電機相關(guān)聯(lián)的“可變”電機常數(shù)曲線300。這與傳統(tǒng)的先有技術(shù)線性電機中所固有的也在圖6中所見的“恒定”電機常數(shù)曲線301形成對照。
在低與中等沖程上(對應(yīng)于-3mm至+3mm的沖程)以圖6中所示的電機常數(shù)曲線300，很明顯本發(fā)明具有相對于等效傳統(tǒng)電機301(帶較少的匝數(shù)及較大的芯材料體積)更高的電機常數(shù)。較高的電機常數(shù)對應(yīng)于更高效的操作(由于低電流換向器損失)，因此在較低的功率輸出上，本發(fā)明比等效的傳統(tǒng)先有技術(shù)線性電機更高效。并且它還減小了磁芯所需的截面面積。
在高沖程上當(dāng)電流增加最快時電機常數(shù)是低的。與等效的傳統(tǒng)先有技術(shù)線性電機相比，有可能輸入更多電流到電機中并從而在最大沖程上從電機抽取更多功率。同時這一帶有在最大沖程上最低的可變常數(shù)的設(shè)計趨向使由方波電壓驅(qū)動的電機更高效。
控制策略實驗證實當(dāng)在壓縮機活塞一彈簧系統(tǒng)的固有頻率上驅(qū)動時自由活塞壓縮機最高效。然而除外任何精密地設(shè)置的金屬彈簧之外，還存在著固有的氣體彈簧，在冰箱壓縮機的情況中，其有效彈簧常數(shù)隨蒸發(fā)器或冷凝器兩者之一的壓力改變而改變。已描述的電子換向永磁鐵電機是用從諸如US 4857814與WO 98/35428中所公開的申請人在電子換向的永磁鐵電機中的經(jīng)驗導(dǎo)出的技術(shù)控制的，通過引用將其內(nèi)容結(jié)合在此。這些對比文件公開了三相旋轉(zhuǎn)電機的控制，但相同的控制原理也適用于線性電機。適當(dāng)?shù)木€性電機只須是單向設(shè)備而用于驅(qū)動電機的適當(dāng)電流換向器橋路能具有圖9中所示的簡單形式。
通過監(jiān)視電機繞組電流中的反EMF零交叉，可將換向確定為跟隨活塞的固有頻率。由于只有單個繞組，必須中斷流經(jīng)上方或下方電流換向器開關(guān)器件411或412之一的以便能測定反EMF。按照檢測到的反EMF控制通過電機繞組的電流保證為了最大的系統(tǒng)效率而保持電流與反EMF同相。
由于頻率是反EMF零交叉之間的時間的倒數(shù)的兩倍而有效地連續(xù)監(jiān)視電機的操作頻率。此外按照WO 98/35428，換向停止后通過單向傳動(free wheeling)二極管413與414的電流衰減時間與電機電流成正比并從而可得出電機電流的測定值。
在活塞與壓縮機的氣缸頭碰撞之前能采用的最大電機電流隨蒸發(fā)器溫度及振動系統(tǒng)的固有頻率而改變。
圖10示出最大容許電機電流對自然機械系統(tǒng)頻率與不同蒸發(fā)溫度的冷凝器溫度的曲線。這些曲線示出最大電機電流在這兩個變量上的相關(guān)性。它們還展示冷凝器溫度是與機械系統(tǒng)頻率成正比的，并從而能達(dá)到最大電流控制而無需測定第三變量，冷凝器溫度。
圖11中示出按照本發(fā)明的電機控制電路。它利用機械系統(tǒng)頻率與冷凝器溫度相關(guān)的觀察結(jié)果。在本發(fā)明中用電路402感測與數(shù)字化電機繞組1中感生的反EMF信號并將其作用在微型計算機403的輸入上，后者計算對電機繞組的電流的換向的適當(dāng)定時來保證電流是與反EMF同相的。這些換向定時信號轉(zhuǎn)換發(fā)送電流到電機繞組401的電流換向器404(如圖11中所示)。微型計算機403還測定反EMF零交叉之間的時間并借此測定EMF波形的周期。機械系統(tǒng)的自然振動頻率是EMF波形的周期的倒數(shù)。因此微型計算機403在所有時間上具有這一頻率的測定值。
利用傳統(tǒng)的溫度傳感器405為除霜目的測定蒸發(fā)器溫度，并將其輸出數(shù)字化及作為另一輸入提供給微型計算機403。
按照本發(fā)明的限制最大電機電流并從而活塞的最大位移的一種方法為用微型計算機403計算活塞擺動的各半周期的最大電流幅值并將實際電流幅值限制成小于該最大值。WO 98/35428公開了通過利用在未通電的繞組中的數(shù)字化反EMF信號來測定電機繞組中的電流衰減到零所占的時間來測定電子換向的永磁鐵電機中的電機電流的方法。在本發(fā)明中利用這一技術(shù)使微型計算機403能限制最大功率而無須專用的電流感測或限制電路。RMS電機電流是與相關(guān)電流換向器開關(guān)器件切斷之后通過“活輪”二極管413或414的電流衰減持續(xù)時間成正比的。電流衰減當(dāng)然是由作為感應(yīng)器的電機繞組導(dǎo)致的，后者在換向期間儲存能量并必須在換向停止時消除它。圖12中示出RMS電機電流對電流衰減持續(xù)時間的曲線(它是WO 98/35428中的圖6的簡化)。
另一較佳方法為限制換向電流的時間而非限制最大電流值。圖15示出在這一控制下的電流波形。這實際上是每一換向間隔只有一個調(diào)制的電流脈沖的脈沖寬度調(diào)制(PWM)。用這一方法計算來自反EMF零交叉的衰減時間來為最大效率減小電機電流與反EMF之間的相位角。在電機半周期中的一時間上切斷提供電流的電流換向器開關(guān)以便在電流衰減周期之后能有時間監(jiān)視反EFF的零交叉以便為下一個半周期確定開始換向。還將換向時間與對電機頻率及蒸發(fā)器溫度合適的最大換向時間比較來保證不超過活塞沖程的最大幅度。
圖13與14中示出實現(xiàn)這一方法的微型計算機控制策略的流程圖。參見圖13，當(dāng)?shù)谝淮瓮?421)或在充分的時間延遲之后通電壓縮機來保證冰箱系統(tǒng)中的壓力相等時，壓縮機在最大頻率上運行。將這一最小頻率的沖程時段作為Run-Stroke(運行沖程)測定并在微型計算機中示出為Low-Stroke(低沖程)及為這一值設(shè)定最小換向時間(428)。對于以后的第一沖程測定其沖程時段并將其定義為參數(shù)Run-stroke(424)。計算Run-Stroke與Low-Stroke之間的差(圖14、431)。將該差稱作Period-Index(周期索引)。在這一子例程中將Period-Index用作Max-Commutation-Time(最大換向時間)的查找表中的不同沖程時間(頻率)的索引指針。這一表稱作Pulse-Limit-Value(脈沖極限值)表。在本例中存在對應(yīng)于7種蒸發(fā)溫度范圍(440至465)的7個查找表(433至439)。
電機控制電路通常包含在傳統(tǒng)方式的溫度控制環(huán)路中，以便保持制冷系統(tǒng)的封閉的制冷空間的溫度。這一控制環(huán)路為要根據(jù)制冷系統(tǒng)的工作條件而作用在電機繞組上的功率設(shè)定要求的值。這些要求的功率的值對應(yīng)于換向時間的值。在逐個沖程的基礎(chǔ)上將這些Commutation-Time(換向時間值)與Pulse-Limit-Value比較(440，圖14)。如果要求的Commutation-Time大于Pulse-Limit-value，則將Commutation-Time限制在Pulse-Limit-Value上。這一值設(shè)定控制相關(guān)電流換向器開關(guān)器件的接通時段的換向定時器(425)。如上所述，也能從類似的方式利用電機電流將作用在電機上的功率限制在安全水平上，但即使在換向時間受到控制的情況中，也希望以上述方式測定電機電流并將其與在存儲的絕對最大值進行比較(426)，如果超過該最大值將導(dǎo)致微型計算機程序復(fù)位(427)。
當(dāng)然確定最大換向時間/或最大電流值的其它方法也是可行的，例如如果微型計算機的功能充分地大，例如DSP芯片技術(shù)中的最近進展，可直接計算這些值而無需查找表。
如果作用在圖9的電流換向器電橋上的DC電源電壓明顯地改變，這將導(dǎo)致允許的任何給定換向時間的電機電流的改變。希望微型處理器以最大精度來感測它并相應(yīng)地補償。
應(yīng)理解與傳統(tǒng)的設(shè)計相比，在冰箱中使用本發(fā)明減小了電機的外形、尺寸與重量。同時由于運動部件的質(zhì)量小于傳統(tǒng)冰箱壓縮機的運動部件的質(zhì)量
·降低了振動程度·降低了噪聲水平·降低了運動部件上的工作應(yīng)力。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動往復(fù)負(fù)載的線性電機，其特征在于，該線性電機包括定子，其具有帶至少一個空氣間隙的磁導(dǎo)核心及用于在所述定子與所述至少一個空氣間隙中產(chǎn)生非恒定磁通量的裝置；具有支承至少一個永磁鐵的結(jié)構(gòu)的電樞，該永磁鐵的至少一部分位于所述至少一個空氣間隙的至少一個中，使得所述至少一個永磁鐵的磁場與所述至少一個空氣間隙中的所述非恒定的磁通量的交互作用在所述電樞上產(chǎn)生一個力，使用中的所述電樞連接在所述負(fù)載上并從而相對于所述定子往復(fù)運動；以及激勵裝置，用于控制產(chǎn)生交變磁通量的所述裝置，使得在所述電樞的往復(fù)運動期間所述至少一個永磁鐵的至少一端越出存在于所述至少一個空氣間隙的至少一個內(nèi)的基本上均勻的磁通量密度區(qū)。
2.如權(quán)利要求1中所要求的線性電機，其特征在于，用于產(chǎn)生交變磁通量的所述裝置包括至少一個繞在所述定子的一部分周圍并用非恒定電壓激勵的線圈。
3.如權(quán)利要求2中所要求的線性電機，其特征在于，所述激勵裝置包括具有直流電源、連接在所述電源上向所述至少一個線圈供電的開關(guān)器件及具有存儲器與輸入一輸出端口的編程的數(shù)字處理器的換向電路，至少一個所述端口連接在所述換向電路上向其提供開關(guān)控制信號。
4.如權(quán)利要求1中所要求的線性電機，其特征在于，所述至少一個永磁鐵的位移，即所述至少一個磁鐵的所述至少一端[在其上]越出所述基本上均勻的磁通量密度的區(qū)域，是最大位移的67％。
5.一種采用壓縮機的冰箱，其特征在于，該壓縮機與壓縮機電機為線性設(shè)備及所述電機包括定子，具有帶至少一個空氣間隙的磁導(dǎo)核心及用于在所述定子與所述至少一個空氣間隙中產(chǎn)生非恒定磁通量的裝置；具有支承至少一個永磁鐵的結(jié)構(gòu)的電樞，該永磁鐵的至少一實質(zhì)性部分位于所述至少一個空氣間隙的至少一個中，使得所述至少一個永磁鐵的磁場與所述至少一個空氣間隙中的所述非恒定磁通量的交互作用在所述電樞上產(chǎn)生一個力，使用中的所述電樞連接在所述負(fù)載上并從而相對于所述定子往復(fù)運動；以及激勵裝置，用于控制所述裝置產(chǎn)生交變磁通量使得在所述電樞的往復(fù)運動的一部分期間所述至少一個永磁鐵的至少一端越出存在于所述至少一個空氣間隙的所述至少一個內(nèi)的基本上均勻的磁通量密度的區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明提供線性電機的改進的設(shè)計以及改進的控制策略。該設(shè)計允許縮短的定子，其中將電樞磁鐵控制成往復(fù)運動到比等效傳統(tǒng)線性電機大的最大位移?？刂撇呗允沟眯枰钌俚耐獠總鞲衅?。線性電機是在保證可選地高效操作的共振頻率上驅(qū)動的。根據(jù)與共振頻率及進入壓縮機的蒸氣的蒸發(fā)溫度/壓力的關(guān)系確定最大電流。然后限制電流來控制最大位移以避免損壞。
文檔編號H02K33/00GK1805253SQ20051010861
公開日2006年7月19日 申請日期2000年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月21日
發(fā)明者杰拉爾德·戴維·鄧肯, 約翰·亨利·博伊德 申請人:菲舍爾和佩克爾有限公司