專利名稱：直線壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直線壓縮機，通過使得直線馬達的操作頻率與被負載改變的可移動部件的自然頻率同步，并且根據(jù)負載改變可移動部件的行程，它能夠快速地克服負載并且提高壓縮效率。
背景技術：
通常，壓縮機已經(jīng)被廣泛用于家電例如制冷機和空調或者用在整個工業(yè)領域中，壓縮機是一種用于通過從動力單元系統(tǒng)例如電動機或渦輪機接收動力并且壓縮空氣、制冷劑或其它各種操作氣體而增加壓力的機械設備。
壓縮機大致被分為往復式壓縮機，它具有如此壓縮空間，操作氣體通過該空間在活塞和汽缸之間被吸入或排放，從而活塞能夠在汽缸中直線往復以壓縮制冷劑；旋轉式壓縮機，它具有如此壓縮空間，操作氣體通過該空間在偏心旋轉輥子和汽缸之間被吸入或排放，從而輥子能夠在汽缸內壁上偏心地旋轉以壓縮制冷劑；以及渦旋式壓縮機，它具有如此壓縮空間，操作氣體通過該空間在軌道蝸卷和固定蝸卷之間被吸入或排放，從而軌道蝸卷與固定蝸卷一起旋轉以壓縮制冷劑。
近來，在往復式壓縮機中，直線壓縮機已經(jīng)被大規(guī)模生產(chǎn)，因為通過將活塞直接地連接到執(zhí)行直線往復的驅動馬達以進行運動變換從而消除機械損耗，它具有高的壓縮效率和簡單的結構。
通常，通過使用馬達的直線驅動力吸入、壓縮和排放制冷劑的直線壓縮機包括壓縮單元，該單元包括汽缸和用于壓縮制冷劑氣體的活塞；以及包括用于向壓縮單元供應驅動力的直線馬達的驅動單元。
具體地，在直線壓縮機中，汽缸被固定地安裝在封閉容器中，并且活塞被安裝在汽缸中以執(zhí)行直線往復。當活塞在汽缸中直線往復時，制冷劑被吸入到汽缸中的壓縮空間中、壓縮并被排放。吸入閥組件和排放閥組件被安裝在該壓縮空間中，以用于根據(jù)壓縮空間的內部壓力控制制冷劑的吸入和排放。
此外，用于為活塞產(chǎn)生直線運動力的直線馬達被安裝成連接到活塞。通過沿著圓周方向在汽缸周邊處堆疊多個疊層形成的內部定子和外部定子以預定間隙安裝在直線馬達上。線圈在內部定子或外部定子中盤繞，并且永久磁體安裝在內部定子和外部定子之間的間隙處從而連接到活塞。
這里，永久磁體被安裝成可沿著活塞運動方向移動，并且利用當電流流動通過線圈時產(chǎn)生的電磁力沿著活塞運動方向直線往復。通常，直線馬達在恒定操作頻率fc下操作，并且活塞以預定行程S直線往復。
在另一方面，各種彈簧被安裝以沿著運動方向彈性地支撐活塞，即使活塞由于直線馬達而直線往復。具體地，作為一種機械彈簧的卷簧被安裝以沿著活塞運動方向被封閉容器和汽缸彈性地支撐。而且，被吸入到壓縮空間中的制冷劑用作氣體彈簧。
該卷簧具有恒定的機械彈簧常數(shù)Km，并且氣體彈簧具有被負載改變的氣體彈簧常數(shù)Kg?？紤]到機械彈簧常數(shù)Km和氣體彈簧常數(shù)Kg計算活塞(或直線壓縮機)的自然頻率fn。
如此計算的活塞自然頻率fn確定直線馬達的操作頻率fc。直線馬達通過使其操作頻率fc等于活塞的自然頻率fn，即，在共振狀態(tài)中操作而提高效率。
相應地，在直線壓縮機中，當當向直線馬達施加電流時，電流流動通過線圈以通過與外部定子和內部定子的交互作用而產(chǎn)生電磁力，并且永久磁體和連接到永久磁體的活塞由于該電磁力而直線往復。
這里，直線馬達在恒定操作頻率fc下操作。使得直線馬達的操作頻率fc等于活塞自然頻率fn，從而直線馬達可在共振狀態(tài)中操作以提高效率。
如上所述，當活塞在汽缸中直線往復時，壓縮空間的內部壓力變化。根據(jù)壓縮空間內部壓力的變化，制冷劑被吸入到壓縮空間中、壓縮并且被排放。
直線壓縮機被形成為在等同于活塞自然頻率fn的操作頻率fc下操作，通過卷簧的機械彈簧常數(shù)Km和在設計時在直線馬達中考慮到的負載下氣體彈簧的氣體彈簧常數(shù)Kg計算該自然頻率。因此，該直線馬達僅在設計時考慮的負載下在共振狀態(tài)中操作，以提高效率。
然而，因為直線壓縮機的實際負載改變，氣體彈簧的氣體彈簧常數(shù)Kg和通過氣體彈簧常數(shù)Kg計算的活塞的自然頻率fn變化。
具體地，如圖1A所示，在設計時在中間負載區(qū)域中直線馬達的操作頻率fc被確定為等于活塞自然頻率fn。即使負載改變，直線馬達也在恒定操作頻率fc下操作。但是，隨著負載增加，活塞自然頻率fn增加。
公式1fn=12πKm+KgM]]>
這里，fn表示活塞自然頻率，Km和Kg分別表示機械彈簧常數(shù)和氣體彈簧常數(shù)，并且M表示活塞質量。
通常，因為氣體彈簧常數(shù)Kg在整體彈簧常數(shù)Kt中具有小的比率，氣體彈簧常數(shù)Kg被忽略或者設定為恒定數(shù)值?；钊馁|量M和機械彈簧常數(shù)Km也被設定為恒定數(shù)值。因此，通過上述公式1，活塞自然頻率fn被計算為恒定數(shù)值。
然而，實際負載增加越多，在有限空間中的制冷劑的壓力和溫度增加越多。相應地，氣體彈簧自身的彈性力增加，以增加氣體彈簧常數(shù)Kg。而且，與氣體彈簧常數(shù)Kg成比例地計算的活塞自然頻率fn增加。
參考圖1A和1B，直線馬達的操作頻率fc和活塞自然頻率fn在中間負載區(qū)域中相同，從而可以操作活塞以達到上死點(TDC)，由此穩(wěn)定地執(zhí)行壓縮。此外，直線馬達在共振狀態(tài)中操作，以提高直線壓縮機的效率。
然而，在低負載區(qū)域中，活塞的自然頻率fn變得小于直線馬達的操作頻率fc，并且因此活塞被傳輸成超過TDC，以施加過量壓縮力。而且，活塞和汽缸由于摩擦而被磨損。因為直線馬達不在共振狀態(tài)中操作，直線壓縮機的效率降低。
此外，在高負載區(qū)域中，活塞的自然頻率fn變得大于直線馬達的操作頻率fc，并且因此活塞不達到TDC，以降低壓縮力。直線馬達不在共振狀態(tài)中操作，由此降低直線壓縮機的效率。
結果，在傳統(tǒng)直線壓縮機中，當負載改變時，活塞的自然頻率fn改變，但是直線馬達的操作頻率fc恒定。因此，直線馬達不在共振狀態(tài)中操作，這導致低的效率。進而，直線壓縮機不能主動地處理和快速地克服負載。
在另一方面，為了快速地克服負載，如圖2所示，通過調節(jié)施加到直線馬達的電壓(或電流)量，傳統(tǒng)直線壓縮機允許活塞6在高或低制冷模式中在汽缸4中操作?；钊?的行程S根據(jù)操作模式而改變，以改變壓縮能力。
在負載較大狀態(tài)下，直線壓縮機在高制冷模式下操作。在高制冷模式中，使得直線馬達的操作頻率fc等于活塞6的自然頻率fn，從而活塞6可被操作以利用預定行程S1達到TDC。
此外，在負載較小的狀態(tài)下，直線壓縮機在低制冷模式中操作。在低制冷模式中，通過降低施加到直線馬達的電壓以降低直線馬達的操作頻率fc，壓縮能力可被降低。然而，在其中活塞6利用機械彈簧和氣體彈簧的彈性力沿著運動方向被彈性支撐的狀態(tài)下，活塞6的行程S2降低。相應地，活塞6不能達到TDC，這導致直線壓縮機具有低的效率和壓縮力。

發(fā)明內容
本發(fā)明得以實現(xiàn)以解決上述問題。本發(fā)明的一個目的在于提供一種直線壓縮機，通過控制直線馬達操作頻率和活塞行程它能夠根據(jù)負載有效率地改變壓縮能力，即使活塞自然頻率被負載改變。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，提供一種直線壓縮機，包括內部具有壓縮空間的固定部件；沿著軸向方向在固定部件中直線往復的可移動部件，以用于壓縮被吸入到壓縮空間中的制冷劑；安裝成沿著可移動部件運動方向彈性支撐可移動部件的一個或多個彈簧，其彈簧常數(shù)被負載改變；以及安裝成連接到可移動部件的直線馬達，以用于沿著軸向方向直線往復可移動部件，操作頻率和被負載改變的行程。
優(yōu)選地，在制冷/空調循環(huán)中安裝該直線壓縮機，并且與在制冷/空調循環(huán)中的冷凝制冷劑的壓力(冷凝壓力)和蒸發(fā)器中的蒸發(fā)制冷劑壓力(蒸發(fā)壓力)之間的差值成比例地計算負載。更優(yōu)選地，與作為冷凝壓力和蒸發(fā)壓力平均值的壓力(平均壓力)成比例地另外地計算負載。
優(yōu)選地，該直線馬達通過使其操作頻率與可移動部件的自然頻率同步而在共振狀態(tài)中操作，該自然頻率與負載成比例地改變。
優(yōu)選地，即使行程被負載改變，直線馬達通過直線地往復可移動部件以達到上死點而保持直線壓縮機的效率和制冷劑的壓縮力。
優(yōu)選地，該直線馬達包括通過沿著圓周方向疊置多個疊層以覆蓋固定部件的周邊而形成的內部定子；以預定間隔在內部定子的外部設置并且通過沿著圓周方向疊置多個疊層形成的外部定子；在內部定子和外部定子的任一個處安裝的線圈纏繞本體，用于根據(jù)電流在內部定子和外部定子之間產(chǎn)生電磁力；和永久磁體，它在內部定子和外部定子之間的間隙處定位、連接到可移動部件，并且通過與線圈纏繞本體的電磁力的交互作用而直線往復。
這里，線圈纏繞本體沿著軸向方向被劃分成兩個或更多個線圈纏繞部分，并且直線馬達包括分支裝置以用于選擇一個或多個線圈纏繞部分并且向選定的線圈纏繞部分施加輸入電流，以及控制裝置以用于根據(jù)負載控制分支裝置。
優(yōu)選地，該分支裝置選擇線圈纏繞本體的兩個端點和在線圈纏繞部分之間的連接點中的兩個，并且向選定點施加輸入電流。更加優(yōu)選地，該分支裝置在線圈纏繞本體的兩個端點之間選擇鄰近上死點的點。
相應地，當直線馬達向線圈纏繞本體施加電流時，電磁力總是在線圈纏繞本體的鄰近上死點的點處產(chǎn)生，并且永久磁體通過與線圈纏繞本體的電磁力的相互作用而直線往復，從而活塞能夠達到上死點以提高直線壓縮機的效率和制冷劑的壓縮力。
與電流所被施加到的線圈纏繞部分的軸向長度成比例地控制行程，并且線圈纏繞本體的線圈纏繞部分具有不同的感應系數(shù)。在各個線圈纏繞部分中，線圈纏繞數(shù)目不同或者纏繞不同直徑的線圈。
例如，線圈纏繞本體從上死點被劃分成第一和第二線圈纏繞部分，并且第一線圈纏繞部分的軸向長度優(yōu)選地為線圈纏繞本體軸向長度的30到80％從而在低負載中實現(xiàn)最佳效率。


參考附圖可以更加理解本發(fā)明，僅通過示意給出附圖，并且因此附圖并不限制本發(fā)明，其中圖1A是示出在傳統(tǒng)直線壓縮機中行程對負載的圖表；圖1B是示出在傳統(tǒng)直線壓縮機中效率對負載的圖表；圖2是示意在傳統(tǒng)直線壓縮機操作模式中的行程的結構視圖；圖3是示意根據(jù)本發(fā)明的直線壓縮機的截面視圖；圖4A是示出在根據(jù)本發(fā)明的直線壓縮機中行程對負載的圖表；圖4B是示出在根據(jù)本發(fā)明的直線壓縮機中效率對負載的圖表；圖5是示出在根據(jù)本發(fā)明的直線壓縮機中氣體彈簧常數(shù)變化對負載的圖表；圖6是示意圖3的直線馬達的結構視圖；圖7A是示意根據(jù)本發(fā)明的在低制冷模式中的直線壓縮機的操作狀態(tài)的操作狀態(tài)視圖；和圖7B是示意根據(jù)本發(fā)明的在高制冷模式中的直線壓縮機的操作狀態(tài)的操作狀態(tài)視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的直線壓縮機。
如圖3所示，在該直線壓縮機中，制冷劑通過它們被吸入和排放的進口管道2a和出口管道2b被安裝在封閉容器2的一側處，汽缸4被固定到安裝在封閉容器2中，活塞6被安裝在汽缸4中從而直線往復以壓縮被吸入到汽缸4中的壓縮空間P中的制冷劑，并且各種彈簧被安裝從而沿著活塞6的運動方向被彈性支撐。這里，活塞6連接到直線馬達10以用于產(chǎn)生直線往復驅動力。如圖4A和4B所示，即使活塞6的自然頻率fn被負載改變，直線馬達10控制其操作頻率fc從而與活塞6的自然頻率fn同步，并且也控制活塞6的行程S以改變壓縮能力。
此外，吸入閥22被安裝在活塞6的接觸壓縮空間P的一端處，并且排放閥組件24被安裝在汽缸4的接觸壓縮空間P的一端處。吸入閥22和排放閥組件24被自動控制從而根據(jù)壓縮空間P的內部壓力而被分別打開和關閉。
封閉容器2的頂部和底部殼體被聯(lián)接以密封封閉容器2。制冷劑通過它被吸入的進口管道2a和制冷劑通過它被排放的出口管道2b被安裝在封閉容器2的一側處?；钊?被安裝在汽缸4中從而沿著運動方向被彈性支撐以執(zhí)行直線往復。直線馬達10連接到汽缸4外部的框架18以構成組件。該組件被安裝在封閉容器2的內部底表面上從而被支撐彈簧29彈性支撐。
封閉容器2的內部底表面含有油，并且用于泵送油的油供應設備30被安裝在該組件的下端處，并且用于在活塞6和汽缸4之間供應油的油供應管道18a在該組件下側處在框架18中形成。相應地，油供應設備30通過由活塞6的直線往復而產(chǎn)生的振動被操作，以用于泵送油，并且油沿著油供應管道18a被供應到在活塞6和汽缸4之間的間隙，以用于冷卻和潤滑。
汽缸4形成為中空形狀從而活塞6能夠執(zhí)行直線往復，并且在其一側處具有壓縮空間P。優(yōu)選地，在其中汽缸4的一端鄰近進口管道2a的內部的狀態(tài)下，汽缸4被安裝在與進口管道2a相同的直線上。
活塞6鄰近進口管道2a被安裝在汽缸4的一端中以執(zhí)行直線往復，并且排放閥組件24被安裝在汽缸4的沿著與進口管道2a相反方向的一端處。
這里，排放閥組件24包括排放罩24a以用于在汽缸4的一端處形成預定的排放空間；排放閥24b以用于打開或關閉靠近壓縮空間P的汽缸4的一端；和閥彈簧24c，它是一種卷簧以用于沿著軸向方向在排放罩24a和排放閥24b之間施加彈性力。O形環(huán)R被插到汽缸4的一端的內圓周表面上，從而排放閥24a能夠被緊密地接附到汽缸4的一端。
帶齒的環(huán)管28安裝在排放罩24a的一側和出口管道2b之間，以用于引導被壓縮的制冷劑被排放到外部，并且防止由汽缸4、活塞6和直線馬達10的相互作用而產(chǎn)生的振動被施加到整個封閉容器2。
因此，當活塞6在汽缸4中直線往復時，如果壓縮空間P的壓力超過預定排放壓力，則閥彈簧24c被壓縮以打開排放閥24b，并且制冷劑被從壓縮空間P排放，并且然后沿著環(huán)管28和出口管道2b被排放到外部。
從進口管道2a供應的制冷劑通過它流動的制冷劑通道6a在活塞6的中心處形成。直線馬達10通過連接部件17直接地連接到鄰近進口管道2a的活塞6的一端，并且吸入閥22安裝在活塞6的沿著與進口管道2a相反方向的一端處?；钊?沿著運動方向被各個彈簧彈性支撐。
吸入閥22被形成為薄板形狀。吸入閥22的中心被部分切除以打開或關閉活塞6的制冷劑通道6a，并且吸入閥22的一側通過螺釘被固定到活塞6a的一端。
相應地，當活塞6在汽缸4中直線往復時，如果壓縮空間P的壓力低于比排放壓力更低的預定吸入壓力，則吸入閥22被打開從而制冷劑可被吸入到壓縮空間P中，并且如果壓縮空間P的壓力超過預定吸入壓力，則在吸入閥22的關閉狀態(tài)下壓縮空間P的制冷劑被壓縮。
特別地，活塞6被安裝成沿著運動方向被彈性支撐。具體地，從活塞6的鄰近進口管道2a的一端沿著徑向方向突出的活塞凸緣6b沿著活塞6的運動方向被機械彈簧8a和8b例如卷簧彈性支撐。在沿著與進口管道2a相反方向的壓縮空間P中含有的制冷劑由于彈性力而被操作用作氣體彈簧，由此彈性支撐活塞6。
這里，機械彈簧8a和8b具有與負載無關的恒定機械彈簧常數(shù)Km，并且優(yōu)選地與從活塞凸緣6b沿著軸向方向固定到直線馬達10和汽缸4的支撐框架26并排地安裝。而且，優(yōu)選地，由支撐框架26支撐的機械彈簧8a和安裝在汽缸4上的機械彈簧8a具有相同的機械彈簧常數(shù)Km。
然而，氣體彈簧具有被負載改變的氣體彈簧常數(shù)Kg。當周邊溫度升高時，制冷劑的壓力增加，并且因此壓縮空間P中的氣體的彈性力增加。結果，負載增加越多，氣體彈簧的氣體彈簧常數(shù)Kg越高。
雖然機械彈簧常數(shù)Km恒定，氣體彈簧常數(shù)Kg被負載改變。因此，總體彈簧常數(shù)也被負載改變，并且在上述公式1中活塞6的自然頻率fn被氣體彈簧常數(shù)Kg改變。
即使負載改變，機械彈簧常數(shù)Km和活塞6的質量M恒定，但是氣體彈簧常數(shù)Kg改變。因此，活塞6的自然頻率fn被由負載改變的氣體彈簧常數(shù)Kg顯著影響。在獲得通過負載改變活塞6的自然頻率fn的算法并且直線馬達10的操作頻率fc與活塞6的自然頻率fn同步的情形中，直線壓縮機的效率提高并且可以快速地克服負載。
負載能夠以各種方式測量。因為直線壓縮機被安裝在用于壓縮、冷凝、蒸發(fā)和膨脹制冷劑的制冷/空調循環(huán)中，負載可被定義為在作為冷凝制冷劑的壓力的冷凝壓力和作為蒸發(fā)制冷劑的壓力的蒸發(fā)壓力之間的差值。為了改進精確度，考慮冷凝壓力和蒸發(fā)壓力的平均壓力確定負載。
即，與在冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之間的差值與平均壓力成比例地計算負載。負載增加越多，氣體彈簧常數(shù)Kg越高。例如，如果在冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之間的差值增加，則負載增加。即使在冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之間的差值不變化，如果平均壓力增加，則負載增加。氣體彈簧常數(shù)Kg根據(jù)負載而增加。
如圖5所示，測量與冷凝壓力成比例的冷凝溫度和與蒸發(fā)壓力成比例的蒸發(fā)溫度，并且與在冷凝溫度和蒸發(fā)溫度之間的差值與平均溫度成比例地計算負載。利用預定頻率估計算法，這種數(shù)據(jù)被用于估計活塞6的自然頻率fn。
具體地，機械彈簧常數(shù)Km和氣體彈簧常數(shù)Kg可通過各種實驗確定。根據(jù)本發(fā)明，直線壓縮機的機械彈簧8a和8b具有比傳統(tǒng)直線壓縮機的機械彈簧更小的機械彈簧常數(shù)Km，這增加了氣體彈簧常數(shù)Kg對總體彈簧常數(shù)KT的比率。因此，在較大范圍中通過負載改變了活塞6的共振頻率，并且直線馬達10的操作頻率fc易于與被負載改變的活塞6的自然頻率fn同步。
參考圖6，直線馬達10包括內部定子12，它通過沿著圓周方向層疊多個疊層12a形成，并且通過框架18固定地安裝在汽缸4的外部；外部定子14，它通過沿著圓周方向在線圈纏繞本體14a的周邊處層疊多個疊層14b形成，并且從內部定子12以預定間隙利用框架18安裝在汽缸4的外部；以及永久磁體16，它定位在內部定子12和外部定子14之間的間隙處，并且通過連接部件17連接到活塞6。這里，線圈纏繞本體14a可被固定地安裝在內部定子12的外部。
特別地，直線馬達10能夠不同地改變活塞6的行程S。優(yōu)選地，線圈纏繞本體14a沿著活塞6的運動方向被劃分成兩個或多個線圈纏繞部分C1和C2，并且直線馬達10向一個或多個線圈纏繞部分C1和C2施加電流以產(chǎn)生電磁力。
直線馬達10還包括分支裝置15以用于選擇一個或多個線圈纏繞部分C1和C2，并且向選擇的線圈纏繞部分C1和C2施加外部輸入電流，以及控制裝置18以用于根據(jù)負載控制分支裝置15。
這里，線圈纏繞本體14a被劃分成使得線圈纏繞部分C1和C2的長度可以與被負載改變的活塞6的行程S成比例。各個線圈纏繞部分C1和C2具有不同的感應系數(shù)L。例如，線圈纏繞數(shù)目和/或線圈直徑可以在線圈纏繞部分C1和C2中改變。
分支裝置15包括連接到線圈纏繞本體14a的端點和在線圈纏繞部分C1和C2之間的連接點的連接端子15a、15b和15c，以及用于選擇連接端子15a、15b和15c中的兩個以向選擇的連接端子施加電流的開關15d。
控制裝置18接收制冷劑的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度、確定負載，并且根據(jù)負載控制分支裝置15的操作。隨著負載增加，控制裝置18控制被施加到多個線圈纏繞部分C1和C2的電流。
優(yōu)選地，即使活塞6的行程S被改變，直線馬達10也允許活塞6執(zhí)行壓縮以達到TDC。具體地，在分支裝置15中，從在線圈纏繞本體14a的兩個端點之間鄰近TDC的點分支的連接端子15a總是被連接到輸入電流，并且其它連接端子15b和15c中的一個通過開關15d被選擇性地連接。
例如，在直線馬達10中，線圈纏繞本體14a從TDC被劃分成第一和第二線圈纏繞部分C1和C2，相同直徑的線圈被纏繞在第一和第二線圈纏繞部分C1和C2中，并且第一線圈纏繞部分C1的軸向長度是線圈纏繞本體14a的軸向長度的30到80％。
相應地，當由于較大負載而需要高制冷時，直線馬達10向第一和第二線圈纏繞部分C1和C2施加電流，從而電磁力可在線圈纏繞本體14a的整個軸向長度中操作。在由于較小負載而需要低制冷的情形中，直線馬達10僅向第一線圈纏繞部分C1施加電流，從而電磁力可在線圈纏繞本體14a軸向長度的一部分中操作。
現(xiàn)在解釋直線馬達10通過負載進行的操作。
如圖7A所示，當需要高制冷時，直線馬達10在高制冷模式中操作。因為活塞6的行程S由于大的負載而增加，壓縮能力增加以快速地處理負載。
這里，控制裝置18接收冷凝溫度和蒸發(fā)溫度、確定負載，并且根據(jù)確定結果控制分支裝置15。開關15d連接到從線圈纏繞本體14a的一端分支的連接端子15b，以用于向第一和第二線圈纏繞部分C1和C2施加電流。在第一和第二線圈纏繞部分C1和C2中的線圈周邊產(chǎn)生的電磁力和永久磁體16的磁體力相互作用。結果，永久磁體16直線往復以利用高制冷模式行程S1達到TDC，用于壓縮制冷劑，由此增加壓縮能力。
隨著負載增加，氣體彈簧常數(shù)Kg增加并且活塞6的自然頻率fn同時增加。通過頻率估計算法，使得直線馬達10的操作頻率fc與活塞6的自然頻率fn同步。因此，直線壓縮機在共振狀態(tài)中操作，以提高壓縮效率。
在另一方面，如圖7B所示，當需要低制冷時，直線馬達10在低制冷模式中操作。因為活塞6的行程S由于小負載而降低，壓縮能力降低以有效率地處理負載。
這里，控制裝置18接收冷凝溫度和蒸發(fā)溫度、確定負載，并且根據(jù)確定結果控制分支裝置15。開關15d連接到從第一和第二線圈纏繞部分C1和C2分支的連接端子15c，以用于向第一線圈纏繞部分C1施加電流。在第一線圈纏繞部分C1中的線圈周邊產(chǎn)生的電磁力和永久磁體16的磁體力相互作用。結果，永久磁體16直線往復以利用低制冷模式行程S2達到TDC，用于壓縮制冷劑，由此降低壓縮能力。
隨著負載降低，氣體彈簧常數(shù)Kg降低并且活塞6的自然頻率fn同時降低。。使用如圖5所示氣體彈簧數(shù)據(jù)通過頻率估計算法估計活塞6的自然頻率fn，并且使得直線馬達10的操作頻率fc與估計的自然頻率fn同步。結果，直線壓縮機在共振狀態(tài)中操作，以提高壓縮效率。
如上所述，通過頻率估計算法估計由于負載氣體彈簧常數(shù)Kg和自然頻率fn的改變，并且使得直線馬達10的操作頻率fc與自然頻率fn同步，從而直線馬達在共振狀態(tài)中操作，以提高壓縮效率。
因為直線馬達10的線圈纏繞本體14a沿著活塞6的運動方向被劃分成兩個或更多個線圈纏繞部分并且電流被施加到一個或多個線圈纏繞部分，通過控制其中電磁力在線圈纏繞本體14a周邊產(chǎn)生的區(qū)域調節(jié)活塞6的行程S。相應地，該直線壓縮機能夠主動地處理并且快速地克服負載，并且降低電力消耗。
已經(jīng)基于優(yōu)選實施例和附圖詳細解釋了所述直線壓縮機，其中移動磁體型直線馬達進行操作并且被連接到直線馬達的活塞在汽缸中直線往復以吸入、壓縮和排放制冷劑。然而，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解，本發(fā)明不應該限于這些優(yōu)選實施例，而是在如權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍中可由本領域技術人員做出各種改變和修改。
權利要求
1.一種直線壓縮機，包括內部具有壓縮空間的固定部件；沿著軸向方向在固定部件中直線往復的可移動部件，以用于壓縮被吸入到壓縮空間中的制冷劑；安裝成沿著可移動部件運動方向彈性支撐可移動部件的一個或多個彈簧，其彈簧常數(shù)被負載改變；以及安裝成連接到可移動部件的直線馬達，以用于沿著軸向方向直線往復可移動部件，操作頻率和行程被負載改變。
2.根據(jù)權利要求1的直線壓縮機，它被安裝在制冷/空調循環(huán)中，其中與在制冷/空調循環(huán)中的冷凝制冷劑的壓力(冷凝壓力)和蒸發(fā)制冷劑的壓力(蒸發(fā)壓力)之間的差值成比例地計算負載。
3.根據(jù)權利要求2的直線壓縮機，其中，與作為冷凝壓力和蒸發(fā)壓力平均值的壓力(平均壓力)成比例地另外地計算負載。
4.根據(jù)權利要求1到3中任一項的直線壓縮機，其中，該直線馬達使其操作頻率與可移動部件的自然頻率同步，該自然頻率與負載成比例地改變。
5.根據(jù)權利要求4的直線壓縮機，其中，即使行程被負載改變，直線馬達直線地往復可移動部件以達到上死點。
6.根據(jù)權利要求1到5中任一項的直線壓縮機，該直線馬達包括通過沿著圓周方向疊置多個疊層以覆蓋固定部件的周邊而形成的內部定子；以預定間隔在內部定子的外部設置并且通過沿著圓周方向疊置多個疊層形成的外部定子；在內部定子和外部定子的任一個處安裝的線圈纏繞本體，用于根據(jù)電流在內部定子和外部定子之間產(chǎn)生電磁力；和永久磁體，它在內部定子和外部定子之間的間隙處定位、連接到可移動部件，并且通過與線圈纏繞本體的電磁力的交互作用而直線往復。
7.根據(jù)權利要求6的直線壓縮機，其中，線圈纏繞本體沿著軸向方向被劃分成兩個或更多個線圈纏繞部分，并且直線馬達包括分支裝置以用于選擇一個或多個線圈纏繞部分并且向選定的線圈纏繞部分施加輸入電流，以及控制裝置，以用于根據(jù)負載控制分支裝置。
8.根據(jù)權利要求7的直線壓縮機，其中，該分支裝置選擇線圈纏繞本體的兩個端點和在線圈纏繞部分之間的連接點中的兩個，并且向選定點施加輸入電流。
9.根據(jù)權利要求8的直線壓縮機，其中，該分支裝置總是在線圈纏繞本體的兩個端點之間選擇鄰近上死點的點。
10.根據(jù)權利要求7或9的直線壓縮機，其中，行程與電流所被施加到的線圈纏繞部分的軸向長度成比例。
11.根據(jù)權利要求7到10中任一項的直線壓縮機，其中，線圈纏繞本體的線圈纏繞部分具有不同的感應系數(shù)。
12.根據(jù)權利要求11的直線壓縮機，其中，在線圈纏繞本體的各個線圈纏繞部分中，線圈纏繞數(shù)目不同。
13.根據(jù)權利要求11的直線壓縮機，其中，在線圈纏繞本體的各個線圈纏繞部分中，纏繞不同直徑的線圈。
14.根據(jù)權利要求7到13中任一項的直線壓縮機，其中，線圈纏繞本體從上死點被劃分成第一和第二線圈纏繞部分。
15.根據(jù)權利要求14的直線壓縮機，其中，第一線圈纏繞部分的軸向長度為線圈纏繞本體軸向長度的30到80％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直線壓縮機，其中活塞(6)通過直線馬達(10)驅動并且在汽缸(4)中直線往復以吸取、壓縮和排放制冷劑。即使負載被改變，通過估計活塞(6)的自然頻率并且使得直線馬達(10)的操作頻率與活塞(6)的自然頻率同步，該直線壓縮機在共振狀態(tài)中執(zhí)行操作并且通過改變活塞(6)的沖程(5)以改變壓縮能力而有效率地處理負載。
文檔編號H02K33/02GK101014769SQ200480043895
公開日2007年8月8日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權日2004年8月30日
發(fā)明者崔峰峻, 金賢, 辛鐘玟, 張昌龍, 樸信炫, 全永煥, 盧鐵基 申請人:Lg電子株式會社