[发明专利]由线性马达驱动且具有气缸与活塞之间的冲击的检测器的气体压缩机、检测方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种能够检测气体压缩机中由线性马达驱动的气缸与活塞之间的冲击或碰撞的发生的方法。

本发明还公开了一种能够检测气体压缩机中由线性马达驱动的气缸与活塞之间的冲击或碰撞的发生的电子装置。

本发明还公开了一种包括上述装置的气体压缩机。

本发明还公开了一种用于由线性马达驱动的气缸和活塞组的包括上述装置的控制系统。

背景技术

当前，由线性马达驱动的活塞和气缸组的使用是常见的。这种类型的组特别适用于例如制冷系统(例如冰箱和空调设备)中的线性压缩机。线性压缩机表现出低能耗，因此对所讨论的应用而言是高效的。

线性压缩机通常包括在气缸内移动的活塞。该气缸的头部通常容纳吸气阀和排气阀。所述吸气阀和排气阀调节低压气体的进入和高压气体从气缸内的排出。活塞在线性压缩机的气缸内的轴向运动将吸气阀引入的气体压缩，从而升高其压力，然后通过排气阀将其排放到高压区域。可替代地，存在这样的线性压缩机构造，其中吸气阀位于活塞上，或者可以没有阀板(在这种情况下，排放阀覆盖气缸的整个顶部)。

线性压缩机必须能够控制活塞在气缸内的位移，以防止活塞与气缸头部碰撞，或者与布置在活塞路径的另一端的其他部件碰撞，除了设备的磨损和破损之外，这还引起令人不悦的大的噪声。然而，为了使线性压缩机的效率和性能达到最优并使压缩机的功率消耗达到最小，理想的是，活塞应当在气缸内尽可能大地移位，从而尽可能近地靠近气缸头部而不与其发生碰撞。

通常，活塞的所述位移控制是由能够识别活塞位置的传感器来执行的。在这种情况下，当压缩机运行时的气缸位移幅度必须是精确知道的，并且该幅度的估计误差越大，安全距离越大，该安全距离将必须在活塞的最大位移点和气缸头部之间，以避免其发生碰撞。该安全距离导致压缩机的效率损失。

在现有技术中已经已知控制活塞在线性压缩机的气缸内的轴向位移的一些机构和系统。这些现有技术包括文献JP 11336661，其公开了一种活塞位置控制单元，该活塞位置控制单元使用位置传感器测量的离散的位置信号并在随后对这些位置信号进行插值，以确定活塞的最大前进位置。利用该方案，可能达到高精度的活塞位移幅度。然而，测量活塞的位移幅度并不是在测量活塞与气缸头部之间的距离的目的地点进行的。这是为什么该文献中公开的系统在位置传感器的组装位置具有公差的原因。

文献BR 0001404-4描述了特别适于检测能够轴向移位的压缩机的位置的位置传感器。该压缩机包括放置在头部和活塞在其中移动的中空体之间的阀片。该传感器包括与控制电路电连接的探针，该探针能够捕捉到活塞通过中空体上的点并对控制电路发送信号。因此，该系统能够测量活塞与气缸头部之间的距离，但是由于电接触故障(其产生不准确的读取)，用作气缸位置转换器的电路的结构会产生不理想的电噪声。

文献BR 0203724-6提出了另一种检测线性压缩机中的活塞位置以防止压缩机运行状态或者甚至电压发生变化时与流体输送板发生碰撞的方式。该文献中提出的方案测量活塞与位于活塞正上方的流体板之间的距离，因此是高度精确的方案。然而，该结构需要用于安装阀板传感器的空间，因此成本更高。

上述现有技术的文献描述了基于通过特定的传感器来直接测量活塞的位置和位移的方案，显然，这些传感器不能够以低成本获得良好的控制精度。另外，所述方案实施起来具有一定的复杂程度，这阻碍了制造过程，因为需要高的组装精度。另外，位置或位移传感器的使用需要在压缩机中分配另外的空间，这是不理想的，因为这阻碍了占据最优空间的紧凑产品的发展。

文献US 5342176提出了一种通过监视马达变量(诸如施加于永磁线性马达的电流和电压)来预测活塞运行的幅度的方法。换句话说，线性马达自身就是活塞位置转换器。该方案表现出省略了压缩机内附加的转换器(例如传感器)的使用的优点。然而，所提出的该方法具有精度非常低的主要缺点，这导致压缩机性能的显著损失，因为这需要活塞和气缸头部之间的大的安全距离以避免碰撞。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种用于检测由线性马达驱动的气缸与活塞之间的冲击并通过使用传感器进行分配的方法。

本发明的第二目的是提供一种由线性马达驱动的气缸与活塞之间、具有低成本并省略了传感器的使用的冲击检测器。

本发明的第三目的是提供一种能够检测由线性马达驱动的气缸与活塞之间的冲击、具有低成本并省略了传感器的使用的气体压缩机。

本发明的第四目的是提供一种能够防止活塞与气缸的冲击的控制系统，其表现出良好的精度。