发明的领域和背景

本发明涉及斯特林(stirling)循环机，更确切地说，涉及有着由带 有磁弹簧的同步直线电动机来驱动的压气活塞的斯特林循环系统。

把斯特林循环系统用于冷却是公知的。斯特林循环系统包括两个都进 行往复运动的主要运动件。一个这种运动件，通常称为“压气活塞 (displacer)”，一般制成可以以一定间隙沿着气缸运动的柱塞。这用来 在气缸的两端之间沿交变的方向转移一定质量的气体。压气活塞连接到在 气体中产生脉动压力的压缩机。通过以与压缩机相同的频率，但是它们之 间有一定的相位差，来驱动压气活塞，该系统起一个热泵的作用，从压气 活塞的一端取走热量。这样一来，斯特林循环系统可以用作一系列制冷系 统的基础。

为了保持斯特林循环系统高效地运行，压缩机与压气活塞之间的相位 关系必须优化。该相位关系最常见是借助于压缩机与压气活塞之间的机械 联系来维持。然而，使这样一种联系允许调整相位关系或振幅是十分困难 的。此外，机械联系倾向于在系统的两个部分之间传递振动，使该联系本 身或者作为整体的系统不可靠。

另一种方法是采用一种使用“无源的”压气活塞组件的分离结构，其 中压气活塞起浮动活塞的作用。通过把压气活塞组件设计成达到正确的固 有振荡频率，压气活塞响应于压缩机输出，其运动表现出与压缩机本身的 相位有正确的相位差。然而，无源的压气活塞系统的标定和调整难以实现。 这样一种系统的例子是Kushnir的美国专利№4 862 695，其中设置了复 杂的三弹簧阻尼机构以便进行压气活塞运动的调整。

在实现没有机械联系的缺点的改善的控制的一种尝试中，Davey的美 国专利№4 397 155描述了一种带有“有源的”压气活塞组件的斯特林循 环机，其中压气活塞与压缩机的运动之间的关系由独立的电磁装置来控 制，该电磁装置在一个实施例中起电动机的作用。该电动机包括一个由压 气活塞柱塞携带的并且可在固定磁铁的磁场中运动的线圈。

Davey机有一些优点。然而，该系统的效率受到所用的电动机结构的 严重限制。具体地说，电动机被画成在永久磁路的圆柱气隙中轴向运动的 单个的圆筒线圈。所述的电动机结构提供低效率并且没有自定心性质。这 样一个系统还需要滑动接点，而这是不可靠的。

此外，Davey机的压气活塞，与所有其他斯特林压气活塞同样，需要 多种弹簧元件把压气活塞复位到其中立位置。这种机械弹簧元件提出许多 设计问题，难以调整，加剧机械磨损，以及增加可听噪声。

因而需要一种有着电动机驱动的压气活塞的斯特林循环系统，该压气 活塞具有磁弹簧效应而不需要机械接点。有着包括这样一个压气活塞的斯 特林循环系统也将是有利的。

发明的概要

本发明是一种由带有磁弹簧的同步直线电动机驱动的斯特林循环压 气活塞，以及一种包括该压气活塞的斯特林循环系统。

根据本发明的传授提供一种用于斯特林循环系统的压气活塞组件，包 括：(a)一个压气活塞；以及(b)一个同步直线电动机，可操作地连接 以便驱动该压气活塞，该电动机具有一个运动轴线，该电动机包括：(i) 至少一个定子组件，该定子组件有着第1和第2软磁极片，在其间界定一 个气隙，该气隙的宽度取向成垂直于该轴线，定子组件被这样构成以便大 体上平行于气隙宽度地产生一致的磁场；以及(ii)至少一个位于该气隙 之内的复合永久磁铁系统，该复合永久磁铁系统包括一个沿着平行于气隙 宽度的第1方向磁化的第1段和一个从第1段轴向移位的沿着与第1段相 反的方向磁化的第2段，该电动机起磁弹簧的作用，当没有电力供给到该 电动机时，它把压气活塞复位到预定的静止位置；该定子组件包括一个线 圈，施加于该线圈的电压的变化造成该定子组件与复合永久磁铁系统之间 的轴向力的相应变化。

根据本发明的传授还提供一种斯特林循环系统，包括：(a)一个压 缩机；(b)一个压气活塞；以及(c)一个同步直线电动机，可操作地连 接以便驱动该压气活塞，其中该电动机被这样构成，以便提供一个磁弹簧， 致使当没有电力供给到该电动机时，压气活塞复位到预定的静止位置。

根据本发明的另一个特征，电动机有一个运动轴线，该电动机包括： (a)至少一个定子组件，该定子组件有着第1和第2软磁极片，在其间 界定一个气隙，该气隙的宽度取向成垂直于该轴线，该定子组件被这样构 成以便大体上平行于气隙宽度地产生一致的磁场；以及(b)至少一个位 于气隙之内的复合永久磁铁系统，该复合永久磁铁系统包括一个沿着平行 于气隙宽度的第1方向磁化的第1段和一个从第1段轴向移位的沿着与第 1段相反的方向磁化的第2段。

根据本发明的另一个特征，压缩机包括至少一个同步直线电动机，称 为“压缩机电动机”，该压缩机电动机被这样构成以便提供一个磁弹簧， 致使当没有电力供给到压缩机电动机时，压缩机复位到预定的静止位置。

根据本发明的另一个特征，压缩机电动机包括：(a)至少一个定子 组件，该定子组件有着第1和第2软磁极片，在其间界定一个气隙，该气 隙的宽度取向成垂直于该电动机的该运动轴线，定子组件被这样构成以便 大体上平行于气隙宽度地产生一致的磁场；以及(b)至少一个位于气隙 之内的复合永久磁铁系统，该复合永久磁铁系统包括一个沿着平行于气隙 宽度的第1方向磁化的第1段和一个从第1段轴向移位的沿着与第1段相 反的方向磁化的第2段。

根据本发明的另一个特征，压缩机包括至少一个同步直线电动机，称 为“压缩机电动机”，该系统还包括一个电压源，压气活塞电动机和压缩 机电动机两者被可操作地连接以便由该电压源来驱动。

根据本发明的另一个特征，还设置至少一个连接在该电压源与压气活 塞电动机和压缩机电动机之一之间的具有可变阻抗的元件，用以调整压缩 机与压气活塞之间的相对相位。

附图的简要说明

这里仅通过例子参照附图来描述本发明，这些附图中：

图1是根据本发明的传授构成和工作的，用于斯特林循环系统的压气 活塞组件的剖视图；

图2是穿过根据本发明的传授构成和工作的，用来与图1的压气活塞 组件合用而形成斯特林循环系统的同步的双往复活塞压缩机设备的侧剖 视图；

图3是表示在图2的设备工作期间磁通图案的示意侧剖视图；

图4A是用于图2的设备中的定子组件的铁心的示意透视图；

图4B是穿过图4A的定子铁心的侧剖视图；

图4C是图4A的定子铁心的端视图；

图5A是由铁氧体制成的第1替代定子铁心结构的剖切透视图；

图5B是由铁氧体制成的第2替代定子铁心结构的剖切透视图；

图6A是用于图2的设备中的活塞磁铁组件的示意透视图，该组件包 括一个复合永久磁铁系统；

图6B是用于图2的设备中的一种替代活塞磁铁组件的示意透视图；

图7A是穿过图6A的活塞磁铁组件的示意侧剖视图；

图7B是表示一种替代复合永久磁铁系统结构的与图7A类似的图；

图8是用于图2的设备中的磁性补偿机构的示意透视图；

图9是穿过图2的设备的一种变型的侧剖视图；

图10A是穿过用于图9的设备的一种形式定子铁心的侧剖视图；

图10B是穿过用于图9的设备的一种替代形式定子铁心的侧剖视图；

图11A和图11B是表示由图10A和图10B中所示的定子形式产生的 磁通图案的侧剖视图；以及

图12是包括图1的压气活塞组件和图2的压缩机设备的斯特林循环 系统的示意图。

最佳实施例的描述

本发明是一种由带有磁弹簧的同步直线电动机驱动的斯特林循环压 气活塞，和包括该压气活塞的斯特林循环系统。

参照附图和连带的描述可以更好地理解根据本发明的斯特林循环系 统的工作原理。

现在参照附图，图1示出根据本发明的传授构成和工作的，用于 斯特林循环系统的，总标号为100的压气活塞组件。压气活塞组件100 可以有利地与任何类型的压缩机合用以便构成斯特林循环系统。然 而，在根据本发明的一个斯特林循环系统的最佳实施例中，使用同步 双往复活塞压缩机设备。这样一种压缩机，作为通过引用整个包括在 本文中的在1996年2月9目提出的相关的共同待决美国专利申请№ 08/599 206，在1997年12月2日发布为美国专利№5 963 991的对象， 将在下面参照图2～图11来描述。

一般来说，压气活塞组件100包括一个空心圆筒形式的压气活塞 102，一个再生器104沿着该空心圆筒移动。再生器104被构成起热 交换器的作用，例如这里画成一个包含形成圆柱矩阵的多个金属网 108的薄壁圆筒106。

经由驱动杆110可操作地连接于压气活塞102的是一个同步直线 电动机112。电动机112的特征在于其结构设计成提供一个磁弹簧， 致使当没有电力供给到该电动机时，压气活塞102复位到一个预定的 静止位置。

在此一行文中应该指出，当谈到“压气活塞”的位置时，这应该 理解为指的是压气活塞的可动部件，在此一场合是再生器104的位置。

现在更详细地来看压气活塞组件100的特征，参照一个运动轴线 114来描述用于电动机112的最佳结构。最好是，轴线114与压气活 塞102的轴线共线，不过也可以替代地使用非共线的机械联系。

最好是，电动机112包括至少一个有着设置了在其间界定一个气 隙120的第1和第2软磁极片118的铁心的铁心定子组件116。极片 118是由软磁材料制成的并且这样布置，即相当于两个极片之间的最 短距离线的称为气隙120的“宽度”的尺寸，取向成垂直于轴线114。 定子组件116还包括至少一个与铁心配套以便大体上平行于气隙120 的宽度而产生一致的磁场的线圈122。

位于气隙120内的是至少一个复合永久磁铁系统124。复合永久磁 铁系统124包括沿着平行于气隙120的宽度的第1方向磁化的第1段126 和从第1段126轴向移位并沿着与第1方向相反的方向磁化的第2段128。 第1和第2段126和128可以直接邻接，也就是在其间形成一个对接接 头。要不然，它们可以轴向稍微离开一点。

这里所述的电动机结构提供一些胜过上面提到的Davey结构的优点。 最值得注意的是，在未施加电流时，电动机112起非接触磁弹簧的作用， 把压气活塞复位并保持在想要的静止位置。此一自对中效应源于复合永久 磁铁系统124的良好设计的最低能量位置，在那里穿过极片118的软磁 材料发生最大磁通闭合。结果，机械弹簧元件及其连带的效率和可靠性问 题可以从压气活塞组件设计中完全省略。

所述电动机结构的另一个优点在于，固定线圈配置避免了滑动电气接 点的问题。复合磁铁电动机配置还提供特别高的效率。

应该意识到，这里画出的电动机112的图示是示意性的。虽然可以采 用单个轴向布置的磁铁系统124，但是电动机结构不限于这样一种配置。 其他可能的实现包括，但是不限于，类似于下面在压缩机结构的行文中述 及的那些的圆筒形的和多边形截面的磁铁系统。

为了结束图1的描述，电动机112最好是通过公共壳体130固定地 安装在压气活塞102的外气缸。壳体130通常特有环绕驱动杆110的直 线轴承和动密封件。压气活塞102与压缩机之间为了构成斯特林循环系统 的连接经由气体进口管132和连接管134来实现。

如前所述，压气活塞组件100可以有利地与任何压缩机设计合用。同 步化，振幅控制，以及各种机械阻尼效应的仿真都可以通过振荡电流源和 配套的电路的电子控制来实现。最好是，通过为两者使用公共的振荡源来 实现压缩机与压气活塞之间的同步化，通过使用具有适当的阻抗的附加元 件或者通过其他的数字或模拟方法来进行相位调整。

最好是，压气活塞组件100与一个由其设计分享类似于上述电动机 112的那些的性质的压缩机合用。现在将描述这种压缩机的不同的例子。

现在参照最佳压缩机结构，图2示出一种根据本发明传授构成和工作 的，总标号为10的压缩机。一般来说，压缩机10包括一个气缸12，两 个相同的相对于气缸12固定以便在区域16中产生集中交变径向磁场的 定子组件14，以及一对活塞磁铁组件18。每个活塞磁铁组件18包括一 个可以在气缸12的一部分中滑动的活塞20和一组位于区域16中的复合 永久磁铁系统22。当定子组件14被一个交变电流激励时，交变轴向力作 用在复合永久磁铁系统22上，借此引起活塞20在气缸12中同步反向往 复运动。活塞20在气缸12中的往复运动在气缸12的中心造成振荡压力。

为了清晰起见，应该指出，这里在说明书和权利要求书中使用的“轴 向”一词指的是平行于气缸12的中心轴线的方向或尺寸。同理，这里在 说明书和权利要求书中使用的“径向”一词指的是垂直于此一轴线的方向 或尺寸。

虽然这里把本发明描述成一种单个气缸结构，但是它可以很容易地改 装成一种多个气缸系统。一组并联工作的同步系统可以在其出口连接起 来。要不然，一组气缸可以组合成一个具有一组圆周布置相互连接的各接 纳一对对置的活塞磁铁组件的缸孔的单个的装置。

现在更详细地来看压缩机10的特征，气缸12具有内孔，该内孔被 高精度磨削以便接纳活塞20。一个出口管24连接到气缸12的接近其中 心的内部体积。对于其中需要净流量的泵送用途，可以加设一个附加的进 口管和一些适当布置的阀(未画出)。

本发明的压缩机的一个重要的特征在于，气缸12，定子组件14和活 塞磁铁组件18精确地同轴排列。为了便于定子组件14相对于气缸12的 精确找正，压缩机10的特征在于在气缸长度的中心处与气缸12整体地 形成的径向延伸的法兰。

现在来看定子组件14，每个定子组件包括至少一个线圈26和一个由 一对或多对关于气缸12的轴线对称排列的定子块28组成的铁心。最好 是设置独立的定子组件14以便驱动每个活塞磁铁组件18。每个定子组件 14连接于法兰13。要不然，定子组件14可以像下面将参照图9说明的 那样，沿着气缸12的大部分长度延伸以便环绕气缸12的两端设置区域 16。

本发明的一个具体特征在于，定子组件14产生一个集中在区域16 之内的大体上径向的磁场图案。为了达到此一结果，定子块28一般造形 成穿过线圈26的大体上闭合的磁路。区域16由定子块28中的在气隙面 30和31之间形成的比较窄的裂缝来界定。与图2的视图相对应的磁通图 案示于图3。

在一个最佳实施例中，三对定子块28按关于气缸12的轴线的六角 对称性排列，如图4A、4B和4C中所示。定子块28最好是由一组平行于 磁通方向的叠片构成，借此把磁损减至最少。

气隙面30和31造形成与复合永久磁铁系统22的形状相配合。例如， 它们通常是弯曲的以便配合将在下面参照图6A描述的圆筒形的磁铁设 计。要不然，可以采用平行平面气隙面30和31以便配合多边形结构的 复合永久磁铁系统，像将在下面参照图6B描述的那样。

线圈26和定子块28被构成在每个区域16内产生相等振幅的磁场， 相等到给定的允差。例如，在采用分开的线圈26在气缸12的两端产生 磁场的场合，采用相等的安匝数的相同的线圈。同理，定子块28被设计 并定位成关于气缸12的轴线彼此旋转对称，并且在与之垂直的平面内偏 转。实际上，所产生的磁场的对称性受所用部件的允差的限制。用来补偿 磁场畸形的机构将在下面讨论。

为了把线圈26连接到电源(未画出)设置独立的和可逆的连接(未 画出)通常是有利的。这允许活塞磁铁组件18的结构而不需要唯一确定 所用的每个磁铁的极性。可以然后进行一个极性检查程序以便确定所用的 磁铁的配置是否产生所需要的相反的活塞运动，而如果需要的话，可以把 一个线圈26的极性反向。该极性检查程序将在下面描述。还可能希望启 用在线圈26的并联与串联之间切换。

作为对上述叠片的定子结构的替代，定子组件14的铁心可以由铁氧 体按现有技术中公知的方式构成。把铁氧体用于定子组件14使得附加定 子结构成为可能。例如，定子组件14可以构成为具有任何公开的定子截 面的旋转体，借此在具有圆对称性的区域16内产生磁场。为了便于定子 组件14的组装，铁氧体铁心通常由两段或多段组成，这些段然后固定在 一起。图5A示出一个其中采用三件结构的例子。图5B示出一种简化的 两件结构。

现在来看活塞磁铁组件18的特征，这最清楚地示于图6A和图7A。 活塞磁铁组件18包括活塞20和经由气隙32连接的复合永久磁铁系统 22。

活塞20最好是加工成以一个至少几μm(通常大约8～13μm)的间 隙配合气缸12的内孔。活塞20的材料仅根据机械考虑来选择，因为活 塞20的磁性不重要。因而活塞20通常由硬化的低摩擦材料制成。要不 然活塞20可以由例如铝之类软的轻质材料制成，然后覆盖适当的覆盖层， 像现有技术中公知的那样。

复合永久磁铁系统22由第1段34和第2段36组成，第1段磁化成 其磁化方向相对于气缸12的轴线为径向，第2段邻接于第1段并从第1 段34轴向移位，磁化成其磁化方向与第1段34的磁化方向相反。第1 和第2段34和36通常分别制造然后由任何适当类型的粘接连接起来。

在一个最佳实施例中，第1和第2段34和36是如图6A中所示的径 向磁化的圆筒磁铁。要不然，每段可以由一组平面永久磁铁组成，这些磁 铁安装在一起而形成一个规则的多边形，如图6B中所示。在这两种情况 下，第1和第2段34和36是关于其轴线对称的封闭结构，借此提供精 确找正所需要的结构刚度。当然，定子块28的气隙面30和31造形成以 复合永久磁铁系统22与每个气隙面30和31之间大约0.1～1mm的间隙 配合复合永久磁铁系统22的形状。

图7B示出图6A和图6B的活塞磁铁组件的一种替代结构。在此一结 构中，一个与端盖32整体地形成的导磁材料层38，形成一个复合永久磁 铁系统22在其上构成的铁心。层38也可以与活塞20整体地形成。然后 第1段34和第2段36各通过适当地磁化的永久磁铁在层38的内外表面 上的连接来形成。

与端盖32整体地形成的层38的采用提供附加的结构刚度并有助于 保证磁铁与活塞20的正确的找正。

层38制成截面形状配合复合永久磁铁系统22的所需形状的空心管。 对于图6A中所示的形式，该截面将是圆。对于图6B中所示的形式，该 截面将是相应的多边形。

当组装压缩机10时，定子组件14以固定的关系环绕气缸12安装， 致使它靠近气缸12的每端提供一组对称排列的区域16。活塞磁铁组件 18定位在气缸12的每端，活塞插入气缸12的缸孔而复合永久磁铁系统 22插入区域16。连接于定子块28的内挡块42限制活塞磁铁组件18的 滑动范围，借此防止活塞20的碰撞。压缩机10通常其特征还在于为整 个结构提供支撑和刚度的壳体44。连接于壳体44的外档块45防止活塞 磁铁组件18从其工作位置的正常范围向外过冲。挡块42和45最好是由 例如天然橡胶或合成橡胶之类弹性材料制成。

本发明的一个最佳特征在于，气隙面30、31与复合永久磁铁系统22 之间的间隙气隙明显地大于，通常要大一两个数量级，活塞20与气缸12 的内孔之间的间隙气隙。此一特征保证高效的泵送作用同时保护压缩机 10的机械上软的磁性部件免遭不必要的磨损。气隙面30、31与复合永久 磁铁系统22之间的间隙气隙不应加大得超过保护免遭磨损所需要的程 度，因为所造成的区域16的加宽将引起磁场的削弱。

现在来看压缩机10的工作，当线圈26被交变电流激励时，在区域 16内产生交变的大体上径向的磁场。随着沿着第1方向磁场的增加，复 合永久磁铁系统22的磁化成与该磁场一致的段34试图在该磁场中向中 心对齐，而相反地磁化的段36被排斥。这些力的净合力是每个复合永久 磁铁系统22上的纯轴向力，该力经由端盖32传递到活塞20。当该磁场 反向时，该力反向，借此沿着相反方向推动活塞20。于是，交变电流供 应使复合永久磁铁系统22，从而使活塞20，轴向往复运动。

应该指出，压缩机10不需要在常规的直线压缩机中一律是特征的弹 簧。由于复合永久磁铁系统22的对置磁极结构，在线圈26中没有电流 时活塞磁铁组件18将自然地趋向一个对中的静止位置。

如上所述，线圈26最好是设有具有可切换的极性的独立的电气连接。 此一特征允许活塞磁铁组件18的构成而不需要唯一确定每个所用的磁铁 的极性。于是，在使用压缩机10之前，进行一个极性检查程序。该极性 检查程序需要跨越线圈施加一个非交变(直流)电压并观察两个活塞磁铁 组件的位移方向。如果两者朝着气缸12向内拉，或者要不然两者离开气 缸向外运动，则显然线圈的连接对于磁铁的极性来说是正确的。另一方面， 如果一个活塞磁铁组件向内运动而另一个向外运动，则把一个线圈26的 极性反过来。

参照图8，现在描述压缩机10的用来补偿磁场畸形的附加最佳特征。 如上所述，用来制造压缩机10部件的材料所固有的变化，和生产它们时 的允差，可能引起在区域16里产生的磁场的对称性的畸形。这种畸形可 能造成轻微的未补偿的径向力，该径向力可能引起附加的摩擦能量损失， 以及增加了的对活塞20的磨损。

因而本发明的一个最佳特征在于，压缩机10特有一个用来修正磁场 的磁性补偿机构以便把工作期间压缩机10的摩擦功率损失和振动减至最 少。

图8示出磁性补偿机构之一例，总标号为46，用来修正区域16内的 磁场。机构16包括一个制成带有用来啮合定子组件14的部分(如图4A 中所见)的凹部50和螺纹径向孔52的圆环48。一组由软磁材料制成的 插件54制成配合径向孔52的螺纹销。适合于制造插件54的材料之一例 是可以按商品名Carpenter 49买到的材料。

当圆环48定位于定子块28而插件54放进径向孔52时，每个插件 54的端部保持靠近两个复合永久磁铁系统22。在此一位置上，插件54 相对于径向孔52的螺纹的旋动引起插件54的径向位置的调整，从而引 起它与区域16的距离的调整。于是插件54的软磁材料对复合永久磁铁 系统22的可变的邻近可以用来在压缩机10正在工作的同时修正区域16 内的磁场图案，直到压缩机10中的摩擦损失和振动减至最少。

实际上，用磁性补偿机构46来优化压缩机10的性能的一种有效的 方法是通过调整插件56实现最小的功率损失。其进行是通过用给定的交 变电压来激励压缩机10并监视吸收电流。然后同时或轮流调整插件56 直到总体上电流最小。

作为对上面参照图8所描述的磁性补偿机构的一种替代，可以环绕各 个定子块28布置附加绕组(未画出)并有选择地供应直流电流。用变阻 器或其他电流控制装置来改变流经一个或多个定子块28的附加绕组的电 流。这有类似于在磁性补偿机构46中调整插件56的效果，并且与上述 类似地平衡径向力。

参照图9，现在将描述根据本发明的传授构成和工作的总标号为56 的压缩机的一种变型。压缩机56基本上类似于压缩机10，等效的元件带 有相同的标号。在此一场合，定子组件14被加长，以便在气缸12的两 端处在区域16内提供所需的磁场。图10A和图10B示出在此一实施例中 定子块28的两种可能的形式。图11A和图11B示出分别与图10A和图 10B的形式相对应的磁通图案。

压缩机56与压缩机10的另一个区别在于，在压缩机56中设置一个 弹簧58。如上所述，活塞磁铁组件18是自对中的而不需要弹簧。然而， 在某些情况下最好是如所示包括弹簧58。弹簧58为活塞磁铁组件18提 供朝向其中心位置的附加的偏置，并且在次共振状态下提高系统的稳定 性。

还应该指出，压缩机56中包括压缩机10中没有的直线轴承40。直 线轴承40有助于保持活塞磁铁组件18与气缸12之间所需要的高精度找 正。直线轴承40可以直接连接到气缸12上，或者经由连接件把它对正 地固定于定子块28或者固定于压缩机10的相对于气缸12固定的另一个 零件。

最后，参照图12，示出根据本发明的传授构成和工作的一种斯特林 循环系统的示意图。该系统利用压气活塞组件100连同压缩机10。例如， 为了保证两个元件的同步性，设置一个控制系统60。在一种最简单的实 现中，控制系统60包括一个交流电压源62和一个相位改变装置64。一 个元件，在此一场合是压缩机10，直接连接到该电压源62，同时另一个 元件，在此一场合是压气活塞组件100，经由相位改变装置64连接到该 电压源。由于由控制系统60所提供的两个输出是同步但是相位错开的， 所以保证了压缩机电动机和压气活塞电动机的所需的同步。

如前所述，相位改变装置64可以通过采用具有适当地阻抗的附加元 件或者通过其他的数字或模拟方法来进行相位调整。此外，可以包括各种 元件以便提供黏性摩擦阻滞或者其他机械效应的等效物。显然，电压源 62和相位改变装置64可以作为总称为控制系统的分开的装置来实现，或 者可以组合成单个的控制装置。

应该意识到，上述描述仅用作例子，而在本发明的精神和范围内许多 其他的实施例是可能的。