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线性 压缩机以及用于控制线性压缩机的装置和方法

阅读：301发布：2021-08-01

专利汇可以提供线性压缩机以及用于控制线性压缩机的装置和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且根据本发明的一个方案，一种用于控制线性压缩机的装置，包括：检测器，检测所述线性压缩机的工作状态；控制器，基于所述工作状态输出用于校正至少线性马达的工作频率的校正信号；以及驱动信号发生器，根据所述校正信号生成所述线性马达的驱动信号，并且将所生成的驱动信号输出至所述线性马达，其中所述控制器包括：参考工作频率确定器，确定所述线性马达所运行的参考工作频率；以及实际工作频率确定器，将实际工作频率确定为包含在围绕所述参考工作频率的预定数值范围内的任意值，其中基于所述实际工作频率确定所述校正信号。，下面是线性压缩机以及用于控制线性压缩机的装置和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于控制线性压缩机的装置，包括：
检测器，检测所述线性压缩机的工作状态；
控制器，基于所述工作状态输出用于校正至少线性马达的工作频率的校正信号；以及驱动信号发生器，根据所述校正信号生成所述线性马达的驱动信号，并且将所生成的驱动信号输出至所述线性马达，其中所述控制器包括：
参考工作频率确定器，确定所述线性马达所运行的参考工作频率，将所述参考工作频率设定为所述线性马达的工作频率(fc)与线性压缩机的活塞的固有频率(fn)彼此一致的方向上的值；以及
实际工作频率确定器，将实际工作频率确定为包含在围绕所述参考工作频率的预定数值范围中的任意值，所述任意值在所述参考工作频率保持相同值的同时上下连续地变化，其中基于所述实际工作频率确定所述校正信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述参考工作频率被确定为允许所述线性马达的所述工作频率能够变化为使得所述线性马达的所述工作频率与活塞的固有频率一致的值。
3.根据权利要求1所述的装置，其中即使当所述实际工作频率与所述参考工作频率相同时，所述实际工作频率也连续地变化。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述检测器包括：
电流检测器，检测所述线性马达的电流；
电压检测器，检测所述线性马达的电压；以及
冲程检测器，使用所检测到的电流和所检测到的电压检测冲程，
其中所述控制器还包括：
控制信号发生器，根据所检测到的电流与所检测到的冲程之间的相位差确定所述线性马达的当前负载，并且基于确定结果将频率控制信号输出至所述参考工作频率确定器；以及
比较器，比较所述实际工作频率和当前工作频率，并且基于所述实际工作频率和当前工作频率的比较结果输出频率校正信号，
其中所述控制信号发生器根据所检测到的电流与所检测到的冲程之间的所述相位差确定所述线性马达的所述当前负载，并且还基于确定结果输出冲程控制信号，其中所述控制器还包括冲程确定器，所述冲程确定器根据所述冲程控制信号确定用于改变所述冲程的冲程命令值，并且其中所述比较器比较所述冲程命令值和当前冲程并且基于所述冲程命令值和所述当前冲程的比较结果输出冲程校正信号。
5.根据权利要求1所述的装置，其中将在所述线性压缩机中生成的噪声信号发送至所述控制器，并且所述实际工作频率确定器根据所述噪声信号将所述实际工作频率控制为等于所述参考工作频率，
其中当所述噪声信号的值小于预定噪声值时，将所述实际工作频率控制为等于所述参考工作频率，
其中所述噪声信号被发送至所述实际工作频率确定器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中当所述线性马达的所述工作频率与所述线性马达的机械固有频率不一致时，所述实际工作频率确定器将所述实际工作频率控制为等于所述参考工作频率。
7.一种线性压缩机，由前述权利要求中的任一项所述的装置运行。
8.一种用于控制线性压缩机的方法，所述方法包括：
检测所述线性压缩机的工作状态；
基于所述工作状态确定参考工作频率以输出用于校正至少线性马达的工作频率的校正信号；
将包含在围绕所述参考工作频率具有预定宽度的预定范围中的任意值确定为线性马达所运行的实际工作频率；
比较所述实际工作频率和当前工作频率并且确定和输出所述校正信号；以及根据所述校正信号生成所述线性压缩机的驱动信号并且将所生成的驱动信号输出至所述线性压缩机，
其中所述任意值在所述参考工作频率保持相同值的同时上下连续地变化。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法包括线性改变模式和随机改变模式，在线性改变模式中，所述实际工作频率被操作为等于所述参考工作频率，在随机改变模式中，即使当所述实际工作频率与所述参考工作频率相同时，所述实际工作频率也连续地变化。
10.根据权利要求9所述的方法，其中当所述线性压缩机的当前噪声值大于预定噪声值时，执行所述随机改变模式，
其中当在非常接近机械固有频率的频率处运行所述线性马达时，执行所述随机改变模式。

说明书全文

线性压缩机以及用于控制线性压缩机的装置和方法

技术领域

[0001] 本文公开一种线性压缩机以及用于控制线性压缩机的装置和方法。

背景技术

[0002] 线性压缩机是使用马达的线性驱动力吸入、压缩和排出制冷剂的机器。线性压缩机可以大致分为具有汽缸和活塞的压缩单元或设备、以及具有线性马达的驱动单元或设备，该线性马达向压缩设备提供驱动力。线性压缩机可以具有如下优点：由于它们的线性运行和高能量使用效率(因为大部分驱动力用于气体的压缩)，所以它们具有较小的摩擦。

[0003] 在线性压缩机中，汽缸可以设置在密封容器内部，并且活塞可以设置在汽缸内部以线性和往复方式移动。活塞可以在汽缸内部线性地往复运动，从而可以允许制冷剂流入汽缸内部的压缩空间、被压缩、然后被排出。在压缩空间中，可以设置吸入阀组件和排出阀组件，以根据压缩空间内的压力控制制冷剂的流入和流出。

[0004] 可以将产生线性运动力的线性马达连接到活塞。在线性马达中，可以在围绕汽缸的圆周方向上堆叠多个叠片的方式配置内定子和外定子，可以在该内定子和外定子之间设置预定间隙，线圈可以缠绕在内定子和/或外定子周围，并且永磁体可以设置为连接到在内定子与外定子之间的间隙中的活塞。永磁体可以设置为在活塞的移动方向上是可移动的，并且可以通过根据线圈中的电流流动产生的电磁力而在活塞的移动方向上线性地往复运动。

[0005] 可以以预定工作频率(fc)运行线性马达，以便允许活塞以预定冲程(S)线性地往复运动。可以设置弹簧，使得即使当活塞由线性马达线性地往复运动时，活塞也可以在活塞的移动方向上被弹性地支撑。例如，作为一种机械弹簧类型的螺旋弹簧可以被安装为在活塞的移动方向上弹性地设置在密封容器和汽缸中。另外，被吸入压缩空间的制冷剂也可以用作气弹簧。螺旋弹簧可以具有预定的机械弹簧常数(Km)，并且气弹簧可以具有根据负载变化的气弹簧常数(Kg)。因此，可以考虑机械弹簧常数(Km)和气弹簧常数(Kg)来计算活塞(或线性压缩机)的固有频率(fn)。活塞的固有频率(fn)可以由下面的数学式1表示。

[0006] 数学式1

[0007] [公式1]

[0008]

[0009] 其中，fn表示活塞的固有频率，Km表示机械弹簧常数，Kg表示气弹簧常数，M表示活塞的质量。

[0010] 以这种方式计算的活塞的固有频率(fn)可以用作确定线性马达的工作频率(fc)的主因素。更具体地，通过使得线性马达的工作频率(fc)与活塞的固有频率(fn)一致，即，通过以两个频率彼此一致的共振状态来运行线性马达，能够最大化线性马达的工作效率。可以在活塞的固有频率(fn)与线性马达的工作频率(fc)彼此一致的共振状态下获得线性压缩机的高能量使用效率，并且线性压缩机的能量使用效率可以不同于共振状态而进一步下降。

[0011] 当运行线性压缩机时，随着实际负载变化，气弹簧的气弹簧常数(Kg)和基于气弹簧常数(Kg)计算的活塞的固有频率(fn)可以改变或变化。例如，随着线性压缩机的负载增加，活塞的固有频率(fn)可以更高。更具体地，在有限空间中制冷剂的压力和温度可以随着负载的增加而增加，从而气弹簧本身的弹力可以增加，导致气弹簧常数(Kg)增大。因此，与增大的气弹簧常数(Kg)成比例计算的活塞的固有频率(fn)变高。

[0012] 如上所述，通过使线性马达的工作频率(fc)与活塞的固有频率(fn)尽可能地一致，可以提高线性压缩机的工作效率和能量使用效率。然而，在线性压缩机中，例如，存在活塞、汽缸和弹簧的机械固有频率(fm)。因此，当线性马达的工作频率(fc)与机械固有频率(fm)一致时，可能存在各个部件引起机械共振现象的情况，机械共振现象引起高噪声和产品损坏。

[0013] 由于机械共振现象，所以不存在改变线性马达的工作频率(fc)的自由度。例如，当线性马达的工作频率(fc)变化时，工作频率(fc)应该避开活塞的固有频率(fn)，或者将可以被设置为线性马达工作频率(fc)的工作频率限于几种情况。

[0014] 由于各种谐波频率也被包括在机械固有频率(fm)中，因此更加难以控制线性马达的工作频率(fc)，并且引起各种问题。此外，当由于对诸如冰箱或空调(例如，其中设置有线性压缩机)的产品进行各种操作而发生压缩容量变化时，或者在响应于压缩容量中的变化以便实施产品的多种操作方案的情况下，更难以避免机械共振现象。发明内容

[0015] 技术问题

[0016] 因此，本发明的一个方案提供一种线性压缩机以及用于控制该线性压缩机的装置和方法，该线性压缩机可以提高工作效率并且减小噪声和振动的产生。

[0017] 技术方案

[0018] 根据本发明的一个方面，一种用于控制线性压缩机的装置，包括：检测器，检测所述线性压缩机的工作状态；控制器，基于所述工作状态输出用于校正至少线性马达的工作频率的校正信号；以及驱动信号发生器，根据所述校正信号生成所述线性马达的驱动信号，并且将所生成的驱动信号输出至所述线性马达，其中所述控制器包括：参考工作频率确定器，确定所述线性马达所运行的参考工作频率；以及实际工作频率确定器，将实际工作频率确定为包含在围绕所述参考工作频率的预定数值范围内的任意值，其中基于所述实际工作频率确定所述校正信号。

[0019] 发明的有益效果

[0020] 根据本发明，能够提高线性压缩机的工作效率，减少噪声和振动的产生，并且实现优质产品。附图说明

[0021] 图1是根据实施例的用于控制线性压缩机的装置的框图；

[0022] 图2是根据实施例的用于控制线性压缩机的方法的流程图；

[0023] 图3是根据检测到的电流与冲程之间的相位差的线性马达的效率图；

[0024] 图4和图5是线性压缩机的频率对声压级(SPL)的曲线图，其中图4示出应用参考工作频率的情况，图5示出应用实际工作频率的情况；

[0025] 图6是示出根据实施例在56.5Hz至59Hz范围内线性马达的工作频率(fc)的变化的曲线图；

[0026] 图7是根据另一实施例的线性压缩机的剖视图；

[0027] 图8是根据另一实施例的用于控制线性压缩机的装置的框图；

[0028] 图9是根据另一实施例的用于控制线性压缩机的方法的流程图；

[0029] 图10是根据又一实施例的用于控制线性压缩机的方法的流程图；以及[0030] 图11是示出根据图10的实施例在56.5Hz至59Hz范围内线性马达的工作频率(fc)变化的曲线图。

具体实施方式

[0031] 在下文中，将参照附图详细描述实施例。然而，实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，落入精神和范围内的替代实施例将向本领域技术人员全面传达该概念。

[0032] 图1是根据实施例的用于控制线性压缩机的装置的框图。参照图1，可以提供具有压缩单元或设备(例如，包括驱动单元或驱动器、汽缸和活塞)的线性压缩机1。用于控制线性压缩机1的装置可以包括：检测单元或检测器50，其检测线性压缩机1的工作状态；控制单元或控制器60，其基于由检测器50检测出的线性压缩机1的工作状态来确定线性马达的工作频率(fc)的工作状态并且生成校正信号；以及驱动信号生成单元或发生器70，其根据由控制器60生成的校正信号来生成线性压缩机1的驱动信号并且将生成的驱动信号发送到线性压缩机1。

[0033] 下文将描述用于控制线性压缩机的装置的操作。

[0034] 检测器50可以检测线性压缩机1的现有工作状态或当前工作状态。由检测器50检测到的当前工作状态可以被发送到控制器60，并且控制器60可以确定是否以最佳效率运行线性马达。例如，控制器60可以确定线性马达是否运行在活塞的固有频率(fn)和线性马达的工作频率(fc)彼此一致的状态下。线性马达可以包括例如定子和线圈，并且可以提供驱动力。控制器60可以生成校正信号，使得以最佳效率运行线性马达。例如，控制器60可以生成校正信号，使得线性压缩机1在非常接近于共振点处运行，其中在共振点处，线性马达的工作频率(fc)和活塞的固有频率(fn)彼此一致。驱动信号发生器70可以接收校正信号，并且通过预定马达控制方法将驱动信号输出到线性压缩机1。

[0035] 下文将描述检测器50、控制器60和驱动信号发生器70及其操作。

[0036] 检测器50可以包括电流检测器110、电压检测器100和冲程检测器120，其中冲程检测器120使用检测到的电流和电压检测冲程。

[0037] 控制器60可以确定线性马达的参考工作频率(fc)，使得可以最优化线性马达的工作频率(fc)。例如，控制器60可以在线性马达的工作频率(fc)和活塞的固有频率(fn)彼此一致的方向上，确定线性马达的参考工作频率。线性马达的参考工作频率可以被称为第一工作频率(f1)。可以基于第一工作频率(f1)来确定线性马达的实际工作频率，线性马达在当前时间以该实际工作频率实际地运行。线性马达的实际工作频率可以被称为第二工作频率(f2)。第一工作频率(f1)和第二工作频率(f2)可以具有以下数学式2的关系。

[0038] 数学式2

[0039] [公式2]

[0040] f1＝f2+a

[0041] 其中，“a”表示线性压缩机，其可以根据安装有线性压缩机的装置的类型和规格而变化，并且可以是例如大于-0.3Hz但小于0.3Hz的任意值。应当注意，“a”可以根据各种情况而变化。然而，当可以以相等概率提供包含在给定值范围内的任意值时，“a”的值可以被提供为任何值。“a”的值是正值和负值具有相同绝对值的值，并且例如，“a”的值可以给定为在-0.3Hz的最小值至+0.3Hz的最大值的范围内。由于可以基于等式2控制实际工作频率，所以可以通过预定时间的平均值来将实际工作频率操作为等于参考工作频率。

[0042] 当物理地分析等式2时，线性马达的实际工作频率可以被认为是被包含在围绕线性马达的参考工作频率的预定宽度的范围内的任意值(参照图6)。换言之，当在非常接近共振点(在该共振点处，线性马达的工作频率(fc)和活塞的固有频率(fn)彼此一致)的方向上确定线性马达的工作频率时，可以使用以下过程来进行线性压缩机1的分析。例如，首先，可以确定作为第一工作频率(f1)的线性马达的参考工作频率。其次，作为第二工作频率(f2)的线性马达的实际工作频率可以被确定为包含在围绕参考工作频率的具有预定宽度的范围内的任意值。再次，可以生成校正信号，使得实际线性马达运行在实际工作频率下。

[0043] 执行上述过程的原因是为了防止因为作为参考工作频率的第一工作频率(f1)与机械固有频率(fm)匹配，而长时间地发生机械共振现象。因此，在等式2中，可以以预定时间间隔改变“a”的值。例如，当在大约5秒时间内参考工作频率为相同值时，实际工作频率可以以大约0.1秒的增量变化。

[0044] 为了获得“a”的值，控制器60可以包括随机数发生器160。由随机数发生器160生成的值可以被发送到实际工作频率确定器150，与参考工作频率一起处理，并且被用作允许在预定范围内随机地确定实际工作频率的因素。

[0045] 驱动信号发生器70可以接收校正信号，根据例如PWM控制方法生成控制信号，并且将驱动信号发送到线性压缩机1。根据实施例的用于控制线性马达的方法不限于PWM方法，并且可适用其它方法。

[0046] 下文将详细描述根据实施例的用于控制线性压缩机的装置的配置和操作。

[0047] 检测器50可以包括电流检测器110、电压检测器100和冲程检测器120。控制器60可以包括控制信号发生器130、冲程确定器161、参考工作频率确定器140、实际工作频率确定器150、随机数发生器160和比较器170。驱动信号发生器70可以包括PWM控制器180和逆变器190。

[0048] 电流检测器110可以检测在线性压缩机1中运行的线性马达的电流，并且电压检测器100可以检测在线性压缩机1中运行的线性马达的电压。冲程检测器120可以使用检测到的电流和电压来检测冲程。

[0049] 控制信号发生器130可以根据检测到的电流与冲程之间的相位差来确定线性马达的现有负载或当前负载，并且基于确定结果输出频率控制信号和冲程控制信号。例如，当检测到的电流与冲程之间的相位差小于目标相位差(在这个示例中，活塞的固有频率(fn)可以被更大幅度地改变)时，控制信号发生器130可以确定线性马达的当前负载是高负载，并且输出冲程控制信号，用于将现有冲程或当前冲程改变为更大冲程，同时输出频率控制信号，用于将线性马达的工作频率改变为大于当前工作频率的工作频率。在相反的情况下，可以以相反的方式输出控制信号。

[0050] 可以根据图3所示的检测到的电流与检测到的冲程之间的相位差，参照线性马达的效率图，更准确地理解检测到的电流与检测到的冲程之间的相位差。参照图3，在相应测试中使用线性马达的情况下，当目标相位差为大约60度时，可以看出线性马达的工作效率达到100％。以这种方式，通过比较目标相位差和检测到的电流与检测到的当前冲程之间的相位差，可以生成频率和冲程控制信号。

[0051] 参考工作频率确定器140可以根据频率控制信号确定用于改变工作频率的参考工作频率命令值。类似地，冲程确定器161可以根据冲程控制信号确定用于改变冲程的冲程命令值。

[0052] 实际工作频率确定器150可以接收参考工作频率命令值，并且基于从随机数发生器160接收的随机值来确定实际工作频率命令值。如上所述，可以将实际工作频率命令值确定为包含在具有围绕参考工作频率值的预定宽度范围内的任意值(参照图4)。例如，在作为第一工作频率的参考工作频率命令值为大约58Hz的任意时间期间，可以从随机数发生器160接收-0.3、-0.2、-0.1、0、0.1、0.2和0.3中的每个值，使得可以以预定时间间隔(例如以大约0.1s的时间间隔)连续地改变并且输出大约57.7Hz、57.8Hz、57.9Hz、58Hz、58.1Hz、
58.2Hz和58.3Hz的频率。作为第二工作频率的实际工作频率命令值的命令可以不必示出朝向右上侧的改变，并且实际工作频率命令值可以不限于由小数点后一位的限制来确定。

[0053] 将在下文中比较并描述线性马达在参考工作频率和实际工作频率下运行的情况。

[0054] 图4和图5是线性压缩机的频率对声压级(SPL)的曲线图。图4示出应用参考工作频率的情况。图5示出应用实际工作频率的情况。在图4和图5的情况下，假设机械固有频率(fm)为大约58Hz。

[0055] 参照图4，在线性马达在预定时间内以约58Hz运行的情况下，发生大约15dB的噪声，并且在周边与机械固有频率(fm)相差0.3Hz的情形下，例如在大约57.7Hz和大约58.3Hz处，线性压缩机的声压级可以快速降低，噪声可以减小到大约5dB或更小。在使用作为第一工作频率的参考工作频率使线性马达运行在大约58Hz下的情况下，发生大约15dB的噪声。另一方面，参照图5，在相同的时间内以等概率操作作为实际工作频率的大约57.7Hz、
57.8Hz、57.9Hz、58Hz、58.1Hz、58.2Hz和58.3Hz的这些频率(其是第二工作频率)的情况下，示出了即使当噪声略高于约5dB时(参照图5中的交叉阴影线框)，线性压缩机也以几乎不会对用户造成不便的噪声运行。

[0056] 因此，当线性马达运行在作为第二工作频率的实际工作频率下时，能够根据线性压缩机的负载状态主动地且自由地改变线性马达的工作频率(fc)，同时排除噪声的影响。结果是，能够在线性马达的工作频率(fc)和活塞的固有频率(fn)彼此一致的状态下运行线性压缩机。在这种情况下，可以以最佳效率自由地运行线性马达的工作频率(fc)。同时，在等式2中，可以基于“a”的值为含在电流与冲程之间的相位差内的这一事实来确定“a”值的范围，其中线性马达的工作效率达到接近100％，如图3所示。“a”值的范围可以根据线性马达的具体型号而改变，但是示出了当“a”的值的范围为含在约0.3Hz的范围内时，可以获得最佳实际工作频率。

[0057] 再参照图1，比较器170可以比较实际工作频率命令值和当前工作频率，并且基于比较结果输出频率校正信号。另外，比较器170可以比较冲程命令值和当前冲程，并且基于比较结果输出冲程校正信号。

[0058] PWM控制器180可以根据频率校正信号和冲程校正信号来输出用于改变工作频率和冲程的PWM控制信号。PWM控制信号可以包括PWM占空比可变信号和PWM周期可变信号。可以通过PWM占空比可变信号来改变冲程电压，并且可以通过PWM周期可变信号来改变工作频率。

[0059] 逆变器190可以根据PWM控制信号来改变施加到线性压缩机1(更具体地，线性马达)的电压和频率。更具体地，在逆变器190中，可以根据PWM控制信号来控制内部开关元件的导通/关断时间，使得从电源75输出的DC电压的频率和电压电平可以变化并且被施加到线性马达。

[0060] 根据用于控制线性压缩机的装置，用作第二工作频率的实际工作频率可以作为命令值输入到线性马达。因此，可以根据外部条件来改变活塞的固有频率(fn)，并且当工作频率(fc)在约56.5Hz至59Hz的范围内变化时，线性马达的工作频率可以变化，如图所示6。

[0061] 参照图6，最初在约56.2至56.8Hz范围内移动的线性马达的工作频率可以被改变，以在约58.7至59.3Hz的范围内移动。在这种情况下，线性马达的工作频率可以被运行为实际工作频率(其是第二工作频率)，而不是被运行为参考工作频率(其是第一工作频率)。因此，线性马达的工作频率可以在图6的曲线图中朝着右上侧逐渐地继续，同时垂直地波动。

[0062] 在以这种方式运行线性马达的情况下，即使当存在机械固有频率(fm)和作为第二工作频率的实际工作频率彼此一致的情况，一致的时间长度可以较短，并且实际工作频率可以被立即改变。因此，不满足引起共振效应所绝对需要的相长干涉(constructive interference)的时间，不会发生共振现象。另外，即使当当前发生轻微共振时，可以立即改变实际工作频率以引起相消干涉(destructive interference)，因此，共振现象不能继续。由于上述原因，不会发生噪声和振动的问题。另外，经过时间平均，可以以最佳工作效率来运行线性压缩机。

[0063] 如上所述，当线性马达根据作为第一工作频率的实际工作频率运行时，线性马达的工作频率可以在短时间内随机地且频繁地改变。因此，这种运行模式可以被称为随机改变模式。

[0064] 可以基于随机改变模式与线性改变模式之间的比较，清楚地理解随机改变模式与线性改变模式之间的差异，在线性改变模式中，当使用作为第二工作频率的参考工作频率运行线性马达时，线性马达的工作频率线性地变化。作为参考，在图6中，仅仅执行随机改变模式。线性改变模式可以是实际工作频率确定器将实际工作频率控制为等于参考工作频率的模式。即使当线性马达的工作频率不改变时，也可以执行随机改变模式，以便防止当运行线性马达时发生机械共振现象。换言之，即使当参考工作频率没有改变并且保持等于当前频率时，也能够使用随机数发生器来随机地改变实际工作频率。在这种情况下，可以控制线性马达，以便防止在线性压缩机运行的任何情况下发生机械共振现象。

[0065] 图2是根据实施例的用于控制线性压缩机的方法的流程图。参照图2，在步骤或操作S1中，假设线性压缩机运行在预定工作频率和冲程处。在该状态下，在步骤或操作S2中，电流检测器110可以检测线性马达的电流，并且电压检测器100可以检测线性马达的电压。

[0066] 在步骤或操作S3中，冲程检测器120可以使用检测到的电流和电压来检测冲程。冲程检测器120可以使用检测到的电流和电压来检测冲程，并且在步骤或操作S4中，控制信号发生器130可以检测所检测到的冲程与电流之间的相位差，并且在步骤或操作S5中，比较检测到的电流与检测到的冲程之间的相位差和目标相位差，以输出控制信号。目标相位差可以是通过实验确定的最优值，根据线性压缩机的规格将其预先设置为固定值，或者给定为可变值。

[0067] 当检测到的电流与检测到的冲程之间的相位差小于目标相位差时，控制信号发生器130可以确定线性马达的当前负载是高负载，并且输出用于将当前工作频率改变为更高工作频率的频率控制信号。在相反的情况下，可以以相反的方式执行控制。

[0068] 在步骤或操作S6中，根据频率控制信号，参考工作频率确定器140可以将高于当前工作频率的工作频率确定为第一工作频率并且将参考工作频率作确定为命令值。在这种情况下，可以根据通过实验确定的负载的大小将参考工作频率命令值给定为预定值。在步骤或操作S7中，在确定了参考工作频率命令值之后，可以基于参考工作频率命令值，将实际工作频率命令值确定为通过加或减随机数而获得的值。如上所述，实际工作频率命令值可以被确定为包含在围绕参考工作频率命令值的预定范围内的任意值，并且可以使用随机数发生器160而被连续地改变。同时，围绕参考工作频率的预定范围可以具有以参考工作频率为中心向上和向下相同的范围。

[0069] 在步骤或操作S61中，冲程确定器161可以根据冲程控制信号确定用于将当前冲程改变为更高冲程的冲程命令值。在步骤或操作S8中，比较器170可以比较实际工作频率命令值和当前工作频率，以基于比较结果输出频率校正信号，并且比较冲程命令值和当前冲程，以基于比较结果输出冲程校正信号。

[0070] 在步骤或操作S9中，PWM控制器180可以基于频率校正信号和冲程校正信号来输出PWM控制信号。在步骤或操作S10中，逆变器190可以通过PWM控制信号来改变施加到马达的冲程电压和工作频率。可以在所需范围内改变根据实施例的用于控制线性压缩机的方法的各个步骤或操作的顺序。

[0071] 根据用于控制根据本文公开实施例的线性马达的方法，当实际工作频率是第二工作频率(f2)时，可以应用包含在围绕用作第一工作频率(f1)的参考工作频率在垂直方向上的预定宽度内的范围内的任意值(随机值)。因此，线性压缩机可以在不受噪声影响的情况下运行，并且以最佳效率运行。

[0072] 另外，即使当参考工作频率不改变并且保持等于当前频率时，以及当参考工作频率自当前工作频率改变时，能够使用随机数发生器随机地改变实际工作频率。在这种情况下，在线性压缩机运行的任何时刻都不会发生机械共振现象，因此，可以以最佳效率控制线性马达，同时防止噪声的影响。

[0073] 根据本实施例的用于控制线性压缩机的装置和方法可以以硬件和软件的形式应用于线性压缩机的控制器，并且从而可以被直接地应用于线性压缩机。

[0074] 根据另一实施例，将基于前述实施例提出另一种用法。因此，前述实施例的描述可以被直接应用于本实施例的描述。在本实施例中，还可以提供噪声测量传感器。

[0075] 图7是根据另一实施例的线性压缩机的剖视图。参照图7，在密封容器2的一侧上，可以设置用于制冷剂的流入/流出的入口管2a和出口管2b。汽缸4可以固定地设置在密封容器2的内侧。活塞6可以设置在汽缸4的内部，以便线性地往复运动，使得可以压缩被吸入汽缸4内部的压缩空间P中的制冷剂。可以设置弹簧，使得可以在活塞6的移动方向上弹性地支撑活塞6。活塞6可以被连接到产生线性地往复驱动力的线性马达10。

[0076] 吸入阀22可以设置在活塞6的第一端并且与压缩空间P接触。排出阀组件24可以设置在汽缸4的第一端并且与压缩空间P接触。吸入阀22和排出阀组件24中的每个可以被自动控制为通过压缩空间P内部的压力打开和关闭。

[0077] 上壳体和下壳体可以彼此耦接，使得密封容器2的内部可以被密封。用于制冷剂流入的入口管2a和用于制冷剂流出的出口管2b可以分别设置在密封容器2的一侧上或一侧处。可以通过至少一个框架18将线性马达10和汽缸4彼此组装起来，以形成组件，并且可以由密封容器2的内底表面上的支撑弹簧29弹性地支撑该组件。噪声传感器40可以设置在密封容器2的内侧上。只要噪声传感器40被安全地安装并且确保可靠的噪声测量，噪声传感器40可以设置在密封容器2内部或外部的任何特定位置中。由噪声传感器40检测到的线性压缩机的噪声的所得测量值可以被发送到线性压缩机的控制器。例如，由噪声传感器40检测到的噪声的所得测量值可以被发送到图1的实际工作频率确定器150。

[0078] 预定量的油可以被储存在密封容器2的内底表面上，并且可以在组件的下端中或下端处设置用于泵送油的供油设备30。在框架18内部可以形成用于在活塞6与汽缸4之间供给油的供油管18a。可以通过根据活塞6的线性地往复运动产生的振动来操作供油设备30以泵送油，并且可以通过供油管18a将泵送的油供给到活塞6与汽缸4之间的间隙，以执行冷却/润滑动作或功能。可以使用其它润滑方法，例如空气润滑方法。

[0079] 在汽缸4中，活塞6可以设置成在汽缸4中靠近入口管2a线性地往复运动，并且排气阀组件24可以设置在与入口管2a相对的一侧上汽缸4的第一端处。排出阀组件24可以包括：排出盖24a，设置成在汽缸4的第一端处形成预定的排出空间；排出阀24b，设置成打开和关闭汽缸4的压缩空间P的第一端；以及作为一种类型的螺旋弹簧的阀弹簧24c，其在排出盖
24a与排出阀24b之间在轴向方向上提供弹力。O形环R可以设置在汽缸4的第一端的内圆周处，从而使排放盖24a与汽缸4的第一端紧密接触。环形管28可以形成为弯曲的，可以连接在排放盖24a的第一端与出口管2b之间。环形管28可以引导被压缩的制冷剂以排出到密封容器2的外部，并且缓冲由汽缸4、活塞6和线性马达10之间的相互作用引起的振动至所有密封容器2的传送。根据上述配置，在活塞6在汽缸4内线性地往复运动的过程中，当压缩空间P的压力等于或高于预定排出压力时，可以压缩阀弹簧24c以打开排出阀24b，并且可以从压缩空间P排出制冷剂。接着，可以通过环形管28和出口管2b将制冷剂排出到外部。

[0080] 在活塞6的中心，可以形成制冷剂通道6a，以允许从入口管2a流入的制冷剂流动。线性马达10可以通过连接构件17直接连接到活塞6靠近入口管2a的第二端，并且吸入阀22可以设置在与入口管2a相对的一侧上活塞6的第一端中。可以在活塞6的移动方向上由弹簧弹性地支撑吸入阀22。吸入阀22可以具有薄板形状，并且吸入阀22的中心部可以被部分地切割，以便打开和关闭活塞6的制冷剂通道6a。吸入阀22可以设置为使得例如吸入阀22的第一端可以通过螺钉固定到活塞6的第一端。根据上述配置，在活塞6在汽缸4内线性地往复运动时，当压缩空间P的压力小于比排出压力低的预定吸入压力时，吸入阀22可以打开，使得制冷剂可以被吸入压缩空间P中。另一方面，当压缩空间P的压力等于或高于预定吸入压力时，压缩空间P的制冷剂可以在吸入阀22可以关闭的状态下被压缩。

[0081] 活塞6可以被设置成在活塞6的移动方向上被弹性地支撑。更具体地，从靠近入口管2a的活塞6的第二端径向突出的活塞凸缘6b可以在移动活塞6的移动方向上被机械弹簧8a和8b(例如螺旋弹簧)弹性地支撑。另外，包含在与入口管2a相对的一侧上的压缩空间P中的制冷剂可以通过制冷剂本身的弹力而用作气弹簧，从而通过预定的气弹簧常数(Kg)弹性地支撑活塞6。机械弹簧8a和8b可以分别相对于活塞凸缘6b与固定到线性马达10的支撑框架26并排设置并且在轴向方向上与汽缸4并排设置。由支撑框架26支撑的机械弹簧8a和设置在汽缸4中的机械弹簧8b可以被配置为具有相同的机械弹簧常数(Km)。

[0082] 线性马达10可以包括：内定子12，包括在圆周方向上堆叠的多个叠片12a，并且可以通过框架18设置为固定到汽缸4的外侧；线圈绕组体14a，线圈可以绕着线圈绕组体14a缠绕；外定子14，包括围绕线圈绕组体14a在圆周方向上堆叠的多个叠片14b；以及永磁体16，位于内定子12与外定子14之间的间隙中，并且通过连接构件17连接到活塞6。在上述线性马达中，由于电流被施加到线圈绕组体14a，所以可以产生电磁力，并且永磁体16可以通过电磁力与永磁体16之间的相互作用而线性地往复运动，使得连接到永磁体16的活塞6可以在汽缸4内部线性地往复运动。

[0083] 与根据前述实施例的线性压缩机不同，根据本实施例的线性压缩机可以包括单独的噪声传感器40，并且还可以进一步应用相关配置。因此，当不存在噪声传感器40和相关配置时，图7的线性压缩机可以应用于前述实施例。

[0084] 图8是根据另一实施例的用于控制线性压缩机的装置的框图。参照图8，除了噪声信号从噪声传感器40输入到实际工作频率确定器150这点不同之外，本实施例可以与先前实施例相同或相似。实际工作频率确定器150可以确定当前由线性压缩器产生的噪声的程度，并且当不产生参考电平的噪声时可以不执行随机改变模式。更具体地，例如，当在当前时间运行的线性压缩机产生的噪声为大约5dB或更小时，线性马达的当前工作频率(fc)可以与机械固有频率(fm)显著不同。在这种情况下，能够执行线性改变模式，而不执行随机改变模式。由参考工作频率确定器确定的参考工作频率可以照原样使用，而不改变参考工作频率。

[0085] 在这种情况下，能够照原样使用最佳地提出的参考工作频率，因此，可以使线性压缩机的工作效率和能量使用效率最大化。当噪声变得高于预定水平时，实际工作频率确定器150可以执行随机改变模式，从而最小化噪声的影响。

[0086] 图9是根据另一实施例的用于控制线性压缩机的方法的流程图。参照图9，在步骤或操作S21中，可以比较当前噪声和可以预先设置的预定噪声。当基于比较结果当前噪声大于预定噪声时，可以在步骤或操作S23中执行随机改变模式，否则，可以在步骤或操作S22中执行线性改变模式。

[0087] 根据本文公开实施例的用于控制线性压缩机的方法，能够在最大化线性压缩机的工作效率的同时抑制噪声的发生。当根据线性压缩器的机械固有频率(fm)是预先确定的时，可以无需单独测量噪声。例如，当确定由参考工作频率确定器140给出的参考工作频率与固有频率(fm)重叠或接近时，可以运行实际工作频率确定器150，使得即使当没有来自噪声传感器40的信号时仍可以执行随机改变模式。

[0088] 根据又一个实施例，将基于前述实施例的描述提出另一种用法。因此，先前实施例的描述可以被应用于本实施例，并且已经省略了重复描述。

[0089] 图10是根据又一实施例的用于控制线性压缩机的方法的流程图。参照图10，在步骤或操作S31中，可以生成由于诸如负载变化的因素而改变线性马达的工作频率的指令。在步骤或操作S32中，可以确定机械固有频率(fm)是否存在于当前工作频率和目标工作频率的变化范围中。当基于确定结果，机械固有频率(fm)存在于变化范围中时，可以在步骤或操作S34中执行随机改变模式，并且当机械固有频率(fm)不在变化范围内时，可以在步骤或操作S33中，在该变化范围过程中执行线性改变模式。接着，在步骤或操作S35中，可以完成至目标频率的改变。

[0090] 在本实施例中，当机械固有频率(fm)已知时，通过利用机械固有频率(fm)，能够在降低噪声的同时最大化线性压缩机的工作效率。

[0091] 图11是示出根据图10的实施例在56.5Hz至59Hz范围内线性马达的工作频率(fc)变化的曲线图。参照图11，可以根据外部条件改变活塞的固有频率(fn)，使得可以生成将线性马达的工作频率(fc)从约56Hz改变为59Hz的指令。然而，确定在58Hz处存在作为机械固有频率(fm)的喘振频率(surging frequency)，并且在其它部分不存在机械固有频率(fm)。

[0092] 在上述情况下，可以在大约58Hz附近执行随机改变模式，并且可以在其它部分中执行线性改变模式。可以确认在部分1(1000)和部分3(3000)中执行线性改变模式，并且可以在部分2(2000)中执行随机改变模式。即使在上述实施例的情况下，也可以获得根据图11的图表。

[0093] 说明书中一个实施例、实施例、示例性实施例等任何表述指的是相对于该实施例描述的特别的特性、结构或者特征被包括在至少一个实施例中。在说明书中不同地方这样短语的出现不一定都指向同一个实施例。此外，当描述与任一实施例有关的特别的特性、结构或者特征时，应认为结合其它实施例影响这种特性、结构或者特征在本领域技术人员的预见范围内。

[0094] 尽管已经参照上述多个说明性实施例描述了实施例，但是应理解的是，本领域技术人员可以想到的各种其它修改和实施例，其落入本发明原理的精神和范围内。尤其，在本公开、附图和所附权利要求范围内，对主题组合布置的组成部件和/或布置的各种变化和修改是可能的。除了在组成部件和/或布置上的变化和修改，对于本领域的技术人员，替代的用法也将是明显的。

[0095] 工业实用性

[0096] 根据实施例，可以抑制噪声被最大化的机械共振现象，因此，能够使线性马达的工作效率和能量消耗效率最大化，同时减少由于噪声的发生而对用户造成的不便。因此，实施例可以应用于高级水平的线性压缩机。另外，仅通过改进软件而没有单独的附加设备，就可以实现效果，因此可以显著地期望工业应用。

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线性压缩机以及用于控制线性压缩机的装置和方法

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