[发明专利]用于自由活塞式机器的具有活塞振幅恢复的控制系统和方法

权利要求书

1.一种用于检测交流电流、线性电机或线性交流发电机的往复式电枢的位移振幅X的方法，所述交流电流、线性电机或线性交流发电机用于控制所述电枢的往复运动，所述电机或交流发电机具有定子，所述定子包括线圈，所述线圈具有一对线圈端子并且绕具有气隙的铁磁芯缠绕，所述电机或交流发电机还具有磁体，所述磁体固定至所述电枢并且被定位成用于往复式穿过所述气隙，所述电机或交流发电机还具有电机常数α，表示所述线圈中的电阻性损耗的等效电阻R_dc，表示所述电机或交流发电机的周围结构中感应损耗的等效电阻ΔR_external，以及表示由于涡电流和迟滞引起的损耗的等效电阻R_s，所述涡电流和迟滞由在线圈开路情况下的所述磁体运动引起，其中，所述方法包括：

(a)感测所述线圈端子处的交流电压V_appl的振幅；

(b)感测通过所述线圈端子的交流电流I的振幅；

(c)感测所述电压与所述电流之间的相位角Φ_pf；

(d)根据以下等式计算I_m

(e)根据以下等式计算(V_ind)_I

(V_ind)_I＝V_applcosΦ_pf-(R_dc+ΔR_external)I_m

(f)根据以下等式计算(V_ind)_L

(V_ind)_L＝V_applsinΦ_pf-LωI_m

(g)根据以下等式计算位移振幅X

其中，ω是V_appl的弧频。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

(a)确定电机或交流发电机电枢位移振幅X_c，在该位移振幅下，所述电枢或固定到所述电枢上的结构与静止结构碰撞；

(b)选择并存储小于X_c的电机或交流发电机电枢位移振幅X_max；

(b)重复执行位移振幅X的所述计算；以及

(c)限制所述电机或交流发电机的位移振幅以维持位移振幅X≤X_max。

3.一种用于检测交流电流、线性电机或线性交流发电机的往复式电枢的位移振幅X的方法，所述交流电流、线性电机或线性交流发电机用于控制所述电枢的往复运动，所述电机或交流发电机具有定子，所述定子包括线圈，所述线圈具有一对线圈端子并且绕具有气隙的铁磁芯缠绕，该电机或交流发电机还具有多个磁体，所述磁体被固定至所述电枢并且被定位成用于往复式穿过所述气隙，所述电机或交流发电机还具有电机常数α、表示所述线圈中的电阻性振动以及由于涡电流和迟滞引起的损耗的等效电阻R_ac以及表示所述电机或交流发电机的周围结构中引起的损耗的等效电阻ΔR_external，所述涡电流和迟滞由在线圈开路情况下的所述磁体运动引起，其中，所述方法包括：

(a)感测所述线圈端子处的交流电压的振幅V_appl；

(b)感测通过所述线圈端子的交流电I的振幅；

(c)感测所述电压与所述电流之间的相位角Φ_pf；

(d)根据以下等式计算(V_ind)_I

(V_ind)_I＝V_applcosΦ_pf-(R_ac+ΔR_external)I

(e)根据以下等式计算(V_ind)_L

(V_ind)_L＝V_applsinΦ_pf-LωI

(f)根据以下等式计算位移振幅X

其中，ω是V_appl的弧频。