CN106989002B

CN106989002B - 线性压缩机及其控制方法

Info

Publication number: CN106989002B
Application number: CN201610997404.1A
Authority: CN
Inventors: 崔钟允; 金东炫; 政宇永; 姜棹远; 金炯锡
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-09-14
Anticipated expiration: 2036-10-28
Also published as: BR102016025269A2; EP3336354A1; US10221846B2; EP3163078B1; EP3336354B1; CN106989002A; BR102016025269B1; KR20170049277A; US20170122307A1; EP3163078A1

Abstract

本发明提供一种压缩机，其能够降低噪声和制作成本，所述线性压缩机包括：活塞，在缸内执行往复运动；线性电机，为所述活塞的运动提供驱动力；感测单元，检测与电机相关联的电机电压和电机电流；阀板，设置在缸的一端，以调整压缩在所述缸中的制冷剂的排放；压力改变单元，在所述活塞在往复运动期间到达阀板之前，改变施加于所述活塞的压力的变化率；以及控制器，使用检测的电机电压和电机电流判定施加于活塞的压力的变化率是否已经改变，并在判定结果的基础上，控制电机以防止活塞与阀板碰撞。

Description

线性压缩机及其控制方法

技术领域

本申请涉及线性压缩机及其控制方法，且更具体地涉及能够通过以防止活塞与缸的排放单元碰撞且不增加单独的传感器的方式来控制活塞的运动来降低噪声的压缩机，及其控制方法。

背景技术

一般而言，压缩机是将可压缩流体的机械能转换为压缩能的装置，且构成例如冰箱、空调等制冷设备的一部分。

压缩机粗略地分为往复压缩机、旋转压缩机、涡旋压缩机。往复压缩机的构造为，活塞与缸之间形成吸入并排放操作气体的压缩空间，随着活塞在缸内线性往复运动而压缩制冷剂。旋转压缩机的构造为，在可偏心旋转的滚轴(roller)与缸之间形成吸入并排放操作气体的压缩空间，并随着滚轴沿缸的内壁偏心旋转而压缩制冷剂。涡旋压缩机构造为，动涡卷与定涡卷之间形成吸入并排放操作气体的压缩空间，并随着动涡卷沿定涡卷旋转而压缩制冷剂。

往复压缩机通过活塞在缸内的线性往复运动而吸入、压缩并排放制冷剂。往复压缩机根据驱动活塞的方法被分为往复式和线性式。

往复式指的是通过将电机联接到曲轴并将活塞联接到曲轴，而将电机的旋转运动转换为线性往复运动的一种往复压缩机。另一方面，线性式指的是通过将活塞连接到电机的动子而利用线性移动电机的线性运动使活塞往复运动的一种往复压缩机。

往复压缩机包括产生驱动力的电机单元和通过接收来自电机单元的驱动力而压缩流体的压缩单元。电机通常被用作电机单元，并具体地为线性式往复压缩机使用线性电机。

线性电机直接产生线性驱动力，并因此不需要机械转换装置和复杂的结构。而且，线性电机能够减少能量转换导致的损失，并且由于不存在连接部而显著降低由摩擦和磨损引起的噪声。而且，当线性式往复压缩机(在下文中被称为线性压缩机)应用于冰箱或空调时，压缩比能够通过改变施加于线性压缩机的行程电压而变化。因此，压缩机也能用于控制改变冷冻能力。

同时，在线性压缩机中，因为活塞往复运动且不会被机械锁定在缸内，当突然施加过大电压时，活塞可能与缸的壁碰撞(或相撞)，或者在活塞由于大负载而不能向前移动时可能不能适当执行压缩。因此，响应于负载或电压的变化来控制活塞的运动的控制装置是需要的。

通常，压缩机控制装置通过以不使用传感器的方式检测施加于压缩机电机的电压和电流并估算行程来执行反馈控制。在此情况下，压缩机控制装置包括用于控制压缩机的三端双向可控硅开关(triac)或反相器。

仅在活塞碰撞缸的排放单元上设置的排放阀之后，执行反馈控制的线性压缩机才能够检测活塞的上止点(TDC)，由此由于活塞与排放阀之间的碰撞而产生噪声。也就是说，当活塞在通常的线性压缩机中碰撞排放阀时，执行行程估算以判定活塞到达缸的TDC。因此，活塞与排放阀之间的碰撞噪声是不可避免的。

发明内容

因此，本发明的一方案提供一种线性压缩机，其甚至不必采用单独的传感器就能够通过防止活塞与排放阀之间碰撞来降低噪声，本发明的一方案还包括该线性压缩机的控制方法。

本发明的另一方案提供一种线性压缩机，其能够执行高效率的操作、同时降低噪声，本发明还包括该线性压缩机的控制方法。

本发明的又一方案提供一种能够减少噪声产生并降低制造成本的线性压缩机。

为了实现这些及其他益处，并根据本发明的目的，如本文体现并广义描述的，提供一种线性压缩机，包括：活塞，在缸内执行线性往复运动；线性电机，为活塞的运动提供驱动力；感测单元，检测与电机相关联的电机电压和电机电流；阀板，设置在缸的一端以调整缸内压缩的制冷剂的排放；压力改变单元，在活塞在往复运动期间到达阀板之前，改变施加于活塞的压力的变化率；以及控制器，使用检测的电机电压和电机电流来判定施加于活塞的压力的变化率是否改变，并基于判定结果来控制电机，以防止活塞与阀板碰撞。

在本文公开的一个实施例中，线性压缩机可包括行程估算装置，以使用检测的电机电压和电机电流估算活塞的行程，且控制器可基于估算的行程与电机电流之间的相位差控制电机。

在本文公开的一个实施例中，控制器可使用估算的行程和检测的电机电流实时地计算与活塞的运动相关联的参数，并基于计算的参数形成拐点的时间点控制电机。

在本文公开的一个实施例中，线性电机可还包括存储器，以存储关于计算参数的至少一个变换方程的信息，且控制器可使用存储的关于变换方程和估算的行程的信息来实时计算参数。

在本文公开的一个实施例中，由变换方程计算的参数可在活塞到达上止点(TDC)之前在施加于活塞的压力的变化率改变的时间点形成拐点。

在本文公开的一个实施例中，当关于多个变换方程的信息被存储在存储器中时，控制器可比较通过多个变换方程变换的多个控制变量，并基于比较结果驱动电机。

在本文公开的一个实施例中，在通过多个变换方程变换的多个控制变量中的至少一个形成拐点时，控制器可驱动电机，以转换活塞的运动方向。

在本文公开的一个实施例中，控制器可检测形成计算的参数的拐点的第一时间点，并基于检测的第一时间点控制电机，以防止活塞与阀板碰撞。

在本文公开的一个实施例中，从检测的第一时间点经过预定时间间隔后，控制器可控制电机以转换活塞的运动方向。

在本文公开的一个实施例中，控制器可实时检测计算的参数的变化率，并确定检测的变化率的改变大于预定值的第二时间点对应于形成拐点的第一时间点。

在本文公开的一个实施例中，存储的变换方程可以是其中Y 可表示计算的参数，F表示施加到活塞的压力，而X可表示估算的行程。

在本文公开的一个实施例中，存储的变换方程可以是Y＝F/(α-X)，其中 Y可表示计算的参数，F表示施加到活塞的压力，而X可表示估算的行程，α可表示预定常数。

在本文公开的一个实施例中，压力改变单元可包括在缸内形成的凹入槽。

在本文公开的一个实施例中，阀板可固定到缸的一端。

为了实现这些及其他益处并根据本说明书的目的，如本文体现并广义描述的，提供一种线性压缩机的控制方法，在压缩机中，包括：活塞，在缸内执行往复运动；线性电机，为活塞的运动提供驱动力；以及阀板，设置在缸的一端，以调整缸中压缩的制冷剂的排放，该方法包括：在活塞执行线性往复运动时检测压缩机的电机电流和电机电压，使用检测的电机电压和电机电流判定施加于活塞的压力的变化率是否已经改变，以及基于判定结果控制电机以防止活塞与阀板碰撞。

在本文公开的一个实施例中，该方法可还包括通过使用估算的活塞行程和检测的电机电流，实时计算与活塞的运动相关联的参数。控制电机可包括基于计算的参数形成拐点的时间点，在活塞碰撞阀板之前转换活塞的运动方向。

在本文公开的一个实施例中，压缩机可还包括存储器，以存储关于计算参数的至少一个变换方程的信息，并且计算参数可包括使用存储的关于变换方程和估算的行程的信息来实时地计算参数。

在本文公开的一个实施例中，通过变换方程计算的参数可在活塞到达上止点(TDC)之前，在施加于活塞的压力的变化率改变的时间点形成拐点。

在本文公开的一个实施例中，该方法可还包括当关于多个变换方程的信息被存储在存储器中时，比较由多个变换方程变换的多个控制变量，并基于比较结果驱动电机。

在本文公开的一个实施例中，该方法可还包括检测形成计算的参数的拐点的时间点，并从检测的时间点经过预定时间间隔后转换活塞的运动方向。

本申请的另外的适用范围将从下文给出的详细描述变得更明显。然而，应理解，在指示本发明的优选实施例时，详细描述和特定示例仅作为示例给出，因为本发明的精神和范围内的各种改变和更改从详细描述来看对本领域技术人员将变得明显。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入且形成本申请的一部分，附图示出了本发明的示例性实施例并且与说明书一起用来解释本发明的原理。

在附图中：

图1A是示出通常的往复式往复压缩机的一个示例的概念图；

图1B是示出通常的线性式往复压缩机的一个示例的概念图；

图1C是示出用于通常的线性压缩机的TDC控制的各种参数的图；

图2是线性压缩机的部件的方框图；

图3A至图3C是示出根据本发明的线性压缩机的一个实施例的概念图；

图4A是根据本发明的线性压缩机的剖视图；

图4B是示出根据本发明的线性压缩机中包括的排放单元的部件的概念图；

图5A至图5C是示出用于控制根据本发明的线性压缩机的各种参数的图的概念图；

图6是示出根据本发明的线性压缩机的压力改变单元的一个示例的概念图；

图7是示出关于根据本发明的线性压缩机的控制方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本文公开的实施例。应注意，本文使用的技术术语仅用来描述特定的实施例，但不限于本发明。而且，除非另外特别定义，本文使用的技术术语应解释为本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的意思，并不应解释过宽或过窄。此外，如果在此使用的技术术语是错误的术语，不能正确表达本发明的精神，则它们应被本领域技术人员正确理解的技术术语代替。另外，本发明中使用的通用术语应基于字典的定义或上下文来解释，不应解释过宽或过窄。

在下文中，将参照图1A描述通常的往复式往复压缩机的一个示例。

如上所述，安装在往复式往复压缩机中的电机可联接到曲轴1a，以便将电机的旋转运动转换为线性往复运动。

如图1A所述，根据曲轴的规格或使活塞与曲轴连接的连接杆的规格，布置在往复式往复压缩机中的活塞可在预定的位置范围内执行线性往复运动。

因此，为了设计往复式压缩机，当在TDC的范围内决定曲轴和连接杆的规格时，即使不用单独的电机控制算法，活塞也不会与布置在缸的一端的排放单元2a碰撞。

在此情况下，布置在往复式压缩机中的排放单元2a可固定到缸。例如，排放单元2a可构造为阀板。

然而，与后面解释的线性式压缩机不同，往复式压缩机中的曲轴、连接杆和活塞之间产生摩擦，因此比线性式压缩机具有更多产生摩擦的因素。

图1B示出通常的线性式往复压缩机的一个示例。而且，图1C是示出用于通常的线性压缩机的TDC控制的各种参数的图。

比较图1A和图1B，与通过与曲轴和连接杆连接的电机来实现线性运动的往复式不同，线性式压缩机通过将活塞连接到电机的动子，使用线性移动电机的线性运动使活塞往复运动。

如图1B所示，弹性构件1b可连接在线性式压缩机的缸与活塞之间。活塞可通过线性电机执行线性往复运动。线性压缩机的控制器可控制线性电机，以转换活塞的运动方向。

更详细地，图1B所示的线性压缩机的控制器可判定活塞与排放单元2b 碰撞的时间点为活塞到达TDC的时间点，因此控制线性电机，以转换活塞的运动方向。

参照图1C以及图1B，示出了与通常的线性压缩机相关联的图。详细地，如图1C所示，电机电流i与活塞的行程x之间的相位差在活塞到达TDC 的时间点形成拐点。

通常的线性压缩机的控制器可使用电流传感器检测电机电流i、使用电压传感器检测电机电压(图中未示)并基于检测的电机电流和电机电压估算行程x。因此，控制器可计算电机电流i与行程x之间的相位差θ。当相位差θ产生(形成)拐点时，控制器可判定活塞到达TDC并因此控制线性电机，使得活塞的运动方向被转换。此后，线性压缩机的控制器控制电机使得活塞不会移动经过TDC以防止活塞与布置在缸的一端的排放单元之间碰撞的操作被称为“相关技术的TDC控制”。

当执行图1B至图1C中所示的线性压缩机的相关技术的TDC控制时，活塞与排放单元之间的碰撞是不可避免的。这个碰撞导致噪声产生。

而且，如图1B所示，执行相关技术的TDC控制的通常的线性压缩机可设有具有弹性构件的排放单元2b。也就是说，由于相关技术的TDC控制不可避免地引起活塞与排放单元2b之间碰撞，所以设置了连接到排放单元 2b的一个部分的弹性构件。排放单元2b比往复压缩机中包括的排放单元2a 更重也更贵。

为了解决那些问题，根据本发明的压缩机可包括构造为阀板的排放单元。在此情况下，对于包括构造为阀板的排放单元的压缩机，缸和阀板被固定地联接到彼此，因此相关技术的TDC控制不能应用。也就是说，在压缩机的相关技术的TDC控制中，排放单元与活塞之间的碰撞就如前提条件一样不可避免。因此，对于根据本发明的压缩机，需要与相关技术的TDC控制不同的TDC控制方法，其中阀板被固定到缸的一端。

根据本发明的压缩机可包括压力改变单元，在活塞在往复运动期间到达阀板之前，压力改变单元改变施加于活塞的压力或压力的变化率。而且，线性压缩机的控制器可检测应用于活塞的压力或压力的变化率改变的时间点，并基于检测的时间点来控制活塞不与阀板碰撞。

具体地，在相关技术的TDC控制中，检测同电机电流与活塞的行程之间的相位差相关联的变量形成拐点的时间点，并判定活塞是否到达TDC。然而，仅通过使用与相位差相关联的变量难以检测施加于活塞的压力或压力的变化率的改变，这通常由压力改变单元产生。

因此，根据本发明的线性压缩机的控制器可通过将实时检测的电机电流和电机电压应用于预定的变换方程而产生新的参数，以便判定施加于活塞的压力或压力的变化率是否已被压力改变单元改变。

在下文中，将描述解决这些问题及最终获得的效果的本发明的构造。

在下文中，将参照图2描述，图2示出关于根据本发明的线性压缩机的部件的一个实施例。

图2是示出根据本发明的一个实施例的往复压缩机的控制装置的构造的方框图。

如图2所示，根据本发明的一个实施例的往复压缩机的控制装置可包括感测(检测)与电机相关联的电机电流和电机电压的感测单元。

详细地，如图2所示，感测单元可包括检测施加于电机的电机电压的电压检测器21和检测施加于电机的电机电流的电流检测器22。电压检测器21 和电流检测器22可将与检测的电机电压和电机电流相关的信息传输到控制器25或行程估算装置23。

另外，参照图2，根据本发明的压缩机或压缩机的控制装置可包括行程估算装置23，其基于检测的电机电流和电机电压以及电机参数估算行程；比较器24，比较行程估算值与行程命令值，并根据比较结果输出这些值的差；以及控制器25，通过改变施加于电机的电压来控制行程。

如图2所示的控制装置的那些部件不是必要的，更多或更少部件可实现压缩机的控制装置。

同时，根据本发明的一个实施例的压缩机的控制装置可还应用于往复压缩机，但是本说明书将基于线性压缩机来描述。

此后，将描述每个部件。

电压检测器21用来检测施加于电机的电机电压。根据一个实施例，电压检测器21可包括整流部和DC链接部。整流部可通过整流具有预定大小的电压的AC电源而输出DC电压，且DC链接部12可包括两个电容器。

电流检测器22用来检测施加于电机的电机电流。根据一个实施例，电流检测器22可检测在压缩机的电机的线圈上流动的电流。

行程估算装置23可使用检测的电机电流、电机电压和电机参数计算行程估算值，并将计算的行程估算值用于比较器24。

在此情况下，例如，行程估算装置23可使用以下方程1来计算行程估算值。

[方程1]

这里，x表示行程，α表示电机常数或逆电动势(counter electromotive force)，Vm表示电机电压，im表示电机电流，R表示电阻，L表示电感。

因此，比较器24可比较行程估算值与行程命令值，并将这些值的差信号应用于控制器25。控制器25因此可通过改变施加于电机的电压而控制行程。

也就是说，控制器25在行程估算值大于行程命令值时，减小施加于电机的电机电压，而在行程估算值小于行程命令值时增大电机电压。

如图2所示，控制器25和行程估算装置23可被构造为单个单元。也就是说，控制器25和行程估算装置23可对应于单个处理器或计算机。图4A 和图4B示出根据本发明的压缩机的物理部件，以及压缩机的控制装置。

图4A是根据本发明的线性压缩机的剖视图，图4B是示出根据本发明的线性压缩机中包括的排放单元的部件的概念图。

本发明的一个实施例可应用于任何类型或形状的线性压缩机，如果线性压缩机的控制装置或压缩机控制装置适用于其上。图4A所示的根据本发明的线性压缩机仅仅是示例性的，且本发明不限于此。

一般而言，应用于压缩机的电机包括具有缠绕线圈的定子和具有磁体的动子。动子根据缠绕线圈与磁体之间的相互作用而执行旋转运动或往复运动。

缠绕线圈可根据电机的类型以各种形式构造。例如，旋转电机的缠绕线圈缠绕在多个槽上，这些槽沿周向以集中或分散的方式形成在定子的内周表面上。对于往复电机，缠绕线圈通过将线圈缠绕成环形而形成，且多个芯板沿周向被插入缠绕线圈的外周表面。

具体地，对于往复电机，缠绕线圈通过将线圈缠绕成环形而形成。因此，缠绕线圈典型地通过将线圈缠绕在由塑料材料制成的环状线筒(robbin)形成。

如图4A所示，往复压缩机包括框架120，其布置在密闭壳体110的内部空间中，并由多个支撑弹簧161、162弹性支撑。连接到制冷循环的蒸发器(图中未示)的吸入管111被安装为与壳体110的内部空间连通，与制冷循环的冷凝器(图中未示)连接的排放管112被布置在吸入管111的一侧，以与壳体110的内部空间连通。

构成电机单元M的往复电机130的外定子131和内定子132被固定到框架120，执行往复运动的动子133插置在外定子131与内定子132之间。与缸141(下文将解释)一起形成压缩单元Cp的活塞142被联接到往复电机130的动子133。

缸141沿轴向布置在往复电机130的重叠的定子131、132的范围中。缸141中形成压缩空间CS1。在活塞142中形成供引入压缩空间CS1的制冷剂通过的吸入通道F。打开并关闭吸入通道的吸入阀143布置在吸入通道的末端。用于打开和关闭缸141的压缩空间CS1的排放阀145布置在缸141 的前表面。缸141的一个示例将参照图4B更详细地描述。

参照图3A和图4B，根据本发明的线性压缩机的排放单元可包括阀板 144、排放阀145和排放盖146。

本发明通过将布置在相关技术的线性压缩机中的排放单元2b(见图1B) 变为阀板结构，而提供使排放单元的重量减轻5kg的效果。另外，通过使排放单元的重量减轻约62倍，由于线性压缩机的排放单元的线撞击声音而产生的噪声能够被显著降低。

也就是说，形成排放单元的阀组件可包括安装到缸的头部(或缸的一端) 的阀板144、布置在阀板144的吸入侧用于打开并关闭吸入端口的吸入阀以及以悬臂形状形成并布置在阀板144的排放侧用于打开和关闭排放端口的排放阀145。

图4B示出具有一个排放阀145的实施例，但本发明可不限于此。排放阀145可设置为多个，另外，排放阀145可选地具有交叉形状，而非悬臂形状。

引起活塞142的共振运动的多个共振弹簧151、152可分别沿活塞的运动方向布置在活塞142的两侧。

在图中，未解释的附图标记135表示缠绕线圈，136表示磁体，137表示线筒本体，137a表示线圈安装部，138表示线筒盖，139表示线圈，而146 表示排放盖。

在相关技术的往复压缩机中，当电力被施加于往复压缩机130的线圈 135时，往复电机130的动子133执行往复运动。联接到动子133的活塞142 于是在缸141内快速执行往复运动。在活塞142的往复运动期间，制冷剂通过吸入管111被引入壳体110的内部空间。被引入壳体110的内部空间的制冷剂于是沿活塞142的吸入通道F流入缸141的压缩空间CS1。当活塞142 向前移动时，制冷剂被排出压缩空间CS1，然后通过排放管112向制冷循环的冷凝器流动。这一系列的过程被重复执行。

这里，外定子131通过径向堆叠多个薄的半定子芯形成，每个半定子芯以类似的形状形成，以沿左右方向，在缠绕线圈135的左右两侧对称。

图3A至图3C是示出根据本发明的线性压缩机的一个实施例的概念图。

如图3A所示，根据本发明的线性压缩机可包括在缸302内执行往复运动的活塞303，和布置在缸302的一端以调整缸302内压缩的制冷剂的排放的排放单元301。

详细地，根据该实施例的压缩机中包括的排放单元301可实施为阀板。阀板可固定到缸302的一端。供缸302中压缩的流体流经的至少一个开口可穿过阀板形成。

也就是说，与图1B所示的通常的线性压缩机的排放单元5b不同，根据图3A所示的实施例的压缩机的排放单元301可构造为阀板。以处于传统往复压缩机的阀板形状的排放单元比图1B中所示的排放单元更轻，并且比图1B所示的排放单元的制造成本更低。详细地，图1B所示的线性压缩机的排放单元被构造为PEK值结构，然而根据本发明的线性压缩机的排放单元被构造为阀板，以便提供降低压缩机的制作成本的效果。更具体地，与 PEK阀结构相比，阀板结构能够使每个排放单元的成本降低大约1000韩元。

另外，被构造为阀板的排放单元的重量比构造为PEK阀的排放单元更轻。因此，由于排放单元关闭时排放单元与缸之间的线撞击声音(相撞声音) 产生的噪声能被降低。这可导致减小覆盖压缩机的壳体厚度并简化排放盖的材料。也就是说，根据本发明的线性压缩机中的降噪结构(例如壳体和消音器)能被简化，由此比相关技术的线性压缩机减少更多制造成本。

同时，如图3A所示，根据本发明的压缩机的排放单元固定到缸502的一端。因此，当执行图1B和图1C中所示的相关技术的TDC控制时，线性压缩机的稳定性由于活塞503与排放单元之间的碰撞而降低。

也就是说，执行相关技术的TDC控制的线性压缩机使用了具有弹性构件的排放单元。因此，活塞的线性往复运动通过将排放单元与活塞之间的碰撞时间点确定为活塞的TDC到达时间点而控制。然而，根据本发明的线性压缩机，与通常的线性压缩机不同，处于阀板的形状的排放单元被固定到缸 302的一端。因此，当执行相关技术的TDC控制时，由于活塞303与排放单元之间碰撞可产生噪声，压缩机的操作稳定性可降低，活塞303和排放单元的磨损可发生。

因此，本申请提供一种实施TDC控制的方法，其能够防止活塞与排放单元之间碰撞，在线性压缩机中具有阀板的形状的排放单元。

参考图3A，根据本发明的线性压缩机可包括压力改变单元304，在活塞303在往复运动期间到达阀板之前，压力改变单元304改变施加于活塞 303的压力的变化率。

详细地，如图3A所示，压力改变单元304可包括设置在缸内的凹入槽。而且，压力改变单元304可布置在与缸302的具有阀板的一端间隔开预定距离D1的位置处。

尽管图3A中未示，但是压力改变单元304可包括形成在缸内的凹凸部。例如，凹凸部可连接到弹性构件。当活塞移动经过设置凹凸部的位置时，施加于活塞的压力或压力的变化率可改变。

尽管图3A中未示，但是压力改变单元304还可包括形成在缸的一端上的阶梯部。例如，阶梯部可形成在缸的H表面。

同时，图3A所示的压力改变单元304具有凹入槽的形状，但是根据本发明的压力改变单元可不限于此。根据本发明的压力改变单元可实施为各种类型和形状，只要其能在活塞303向缸302内的阀板移动的同时，在活塞 303到达TDC之前改变施加于活塞303的压力或压力的变化率即可。

也就是说，在活塞303移动经过压力改变单元之前施加于活塞的压力或压力的变化率不同于移动经过压力改变单元之后直到活塞到达TDC之前施加于活塞的压力或压力的变化率。

另外，压力改变单元304应以制冷剂的压缩率或压缩机的操作效率不能受实质影响的方式设计，即使压力改变单元304在活塞往复运动期间的特定时间点改变施加于活塞的压力或压力的变化率。

同时，被压力改变单元304改变的压力或压力的变化率应足够，以被压缩机的控制器检测到。也就是说，压缩机的控制器可检测活塞经过缸内设置压力改变单元304的位置的时间点，或压力改变单元304改变施加于活塞的压力或压力变化率的时间点。

在下文中，将参照图3B和图3C描述关于在根据本发明的压缩机的缸内执行线性往复运动的活塞的一个实施例。

详细地，当根据本发明的线性压缩机的活塞移动经过第一位置P1(在此形成凹入槽)时，控制器可判定施加于活塞的压力或压力变化率改变。而且，当线性压缩机的活塞移动经过第二位置P2(在此形成凹入槽)时，控制器可判定应用于活塞的压力或压力变化率改变。另外，在线性压缩机的活塞移动经过第一位置P1和第二位置P2(在此均形成凹入槽)的时间点，控制器可判定应用于活塞的压力或压力变化率改变。

在一个实施例中，控制器可检测施加于活塞的压力的变化率改变的第一时间点T_c(见图5B和图5C)，并基于检测的第一时间点Tc控制电机以防止活塞到达TDC。

详细地，比较图3B、图5B和图5C，活塞到达压力改变单元的时间点可对应于第一时间点T_c。例如，活塞经过凹入槽的第一位置P1的时间点可对应于第一时间点T_c。在另一示例中，活塞经过凹入槽的第二位置P2的时间点可对应于第一时间点T_c。

控制器可在检测的的第一时间点T_c时控制电机以转换活塞的运动方向，或从检测的第一时间点T_c经过预定时间间隔后控制电机以转换活塞的运动方向。

控制器可实时计算活塞的行程，并基于计算的行程检测第一时间点T_c。在此情况下，控制器可确定计算的行程的变化率的改变大于预定值的第二时间点(图中未示)对应于第一时间点T_c。

而且，控制器可实时地计算活塞的行程与电机电压之间的相位差，并基于计算的相位差检测第一时间点T_c。在此情况下，控制器可确定计算的相位差的变化率的改变大于预定值的第二时间点(图中未示)对应于第一时间点T_c。

同时，预定值可根据电机的输出而改变。例如，当电机的输出增大时，控制器可将预定值重新设定至一较小的值。

尽管未示出，但是根据本发明的线性压缩机可还包括接收与预定时间间隔相关联的用户输入的输入单元。控制器可基于使用的用户输入而重新设定时间间隔。

同时，控制器可基于与电机电流、电机电压和行程关联的信息，判定活塞是否已移动经过TDC。在此情况下，当判定活塞已移动经过TDC后，控制器可改变预定时间间隔。

例如，控制器可在判定活塞已移动经过TDC时缩短预定时间间隔。

而且，控制器可基于与电机电流、电机电压和行程关联的信息，判定活塞与阀板之间的碰撞是否发生。在此情况下，控制器可在判定活塞与阀板之间已发生碰撞时改变预定时间间隔。

另外，根据本发明的线性压缩机可包括在活塞的往复运动期间存储关于电机电流、电机电压和行程的信息的存储器。详细地，存储器存储关于时间间隔改变的信息，在此时间间隔内活塞的往复运动时期被重复预定次数。

因此，使用关于电机电压、电机电流和行程的改变历史的信息，控制器可判定活塞是否与阀板碰撞。

而且，控制器可实时计算行程与电机电流之间的相位差，并基于计算的相位差检测第一时间点T_c。在此情况下，控制器可确定计算的相位差的变化率的改变大于预定值的第二时间点(图中未示)对应于第一时间点T_c。

例如，控制器可检测相位差的变化率从正(﹢)值变为负(﹣)值的时间点为第一时间点T_c。如另一实施例，控制器可检测相位差的变化率从负 (﹣)值变为正(﹢)值的时间点为第一时间点T_c。

图5A至图5C是示出用于实施根据图3B和图3C所示的活塞的线性往复运动的一个示例的活塞的TDC控制的参数改变的图。

如图5A所示，根据本发明的线性压缩机的控制器可通过使用检测的电机电流、电机电压和估算的行程，来实时计算与活塞的往复运动相关联的第一气体常数Kg。

详细地，控制器可使用以下方程2计算第一气体常数Kg。

[方程2]

这里，I(jw)表示一个循环中电流的峰值，X(jw)表示一个循环中行程的峰值，α表示电机常数或逆电动势，θi,x表示电流与行程之间的相位差，m 表示活塞的移动质量，w表示电机的运转频率，Km表示机械弹簧常数。

而且，由以上方程得到关于第一气体常数Kg的方程3。

[方程3]

也就是说，计算的第一气体常数Kg可与电机电流与行程之间的相位差成比例。

因此，控制器可基于计算的第一气体常数Kg，检测施加于活塞的压力或压力的变化率改变的时间点。也就是说，控制器可实时检测第一气体常数 Kg，并基于计算的第一气体常数Kg检测第一时间点T_c。在此情况下，控制器可确定计算的第一气体常数Kg的变化率的改变大于预定值的第二时间点(图中未示)对应于第一时间点T_c。

然而，参照图5A，通过压力改变单元仅基于第一气体常数Kg的改变，难以检测施加于活塞的压力或压力变化率改变的时间点T_c。也就是说，在相关技术的TDC控制中，线性压缩机的控制器判定第一气体常数Kg的拐点是否形成，并使用判定结果作为判定活塞是否到达TDC的基础。然而，如图5A所示，在压力或压力变化率改变的时间点T_c之前或之后，第一气体常数Kg的变化可能不够大，从而不能被控制器检测到。

因此，如图5B和图5C所示，根据本发明的线性压缩机的控制器可使用估算的行程和检测的电机电流，计算与活塞的运动相关联的参数。另外，控制器可基于计算的参数形成拐点的时间点控制电机。

根据该控制方法，甚至不使用单独的传感器，用于放置线性压缩机的活塞与排放单元之间碰撞的TDC控制也能有效实现。

详细地，根据本发明的线性压缩机及其控制装置可包括用于存储关于计算参数的至少一个变换方程的信息的存储器。另外，控制器可使用存储在存储器中关于变换方程的信息和估算的行程值，来实时计算与活塞的运动相关联的参数。

例如，通过变换方程计算的参数可形成在活塞到达TDC之前施加于活塞的压力的变化率改变的时间点的拐点。

如图5B所示，存储在存储器中的变换方程的一个示例可以是这里，Y可表示计算的参数，F表示施加到活塞(303)的压力，X可表示估算的行程。控制器可使用方程计算第二气体常数K'g，第二气体常数K'g 形成施加于活塞的压力或压力的变化率改变的时间点的拐点。

存储的变换方程的另一示例可以是Y＝F/(α-X)。这里，Y可表示计算的参数，F表示施加到活塞(303)的压力，X可表示估算的行程，α可表示预定常数。数字25可一个示例中在代替α。控制器可通过使用方程计算第三气体常数K”g，K”g形成施加于活塞的压力或压力的变化率改变的时间点的拐点。

因此，控制器可基于计算的第二气体常数K'g和第三气体常数K”g，检测施加于活塞的压力或压力变化率改变的时间点。也就是说，控制器可计算第二气体常数K'g或第三气体常数K”g，并基于计算的第二气体常数K'g或第三气体常数K”g检测第一时间点T_c。在此情况下，控制器可确定第二气体常数或第三气体常数的变化率的改变大于预定值的第二时间点(图中未示)对应于第一时间点T_c。例如，第一时间点T_c可对应形成拐点的第二气体常数K'g或第三气体常数K”g的时间点。

而且，在关于多个变换方程的信息存储在存储器中时，控制器可比较通过多个变换方程变换的多个控制变量，并基于比较结果驱动电机。例如，当多个变换方程变换的多个控制变量中的至少一个形成拐点时，控制器可驱动电机，以转换活塞的运动方向。

另外，控制器可检测形成计算的参数的拐点的第一时间点T_c，并基于检测的第一时间点T_c控制电机，以防止活塞与阀板碰撞。

详细地，从检测的第一时间点T_c经过预定时间间隔后，控制器可控制电机，以转换活塞的运动方向。这里，预定的时间间隔可由用户改变。

而且，控制器可实时检测计算的参数的变化率，并确定检测的变化率的改变大于预定值的第二时间点(图中未示)对应于形成拐点的第一时间点 T_c。

在下文中，将参照图6描述根据本发明的线性压缩机的压力改变单元 304的一个实施例。

详细地，压力改变单元304可设置在缸的TDC与下止点(BDC)之间。

压力改变单元304可包括缸内形成的凹入槽。如图6所示，凹入槽的一端可位于与缸的一端或缸的TDS分隔开第一距离r1的位置处。凹入槽的宽度可为第二距离r2。凹入槽的深度可为第三距离r3。

例如，第一距离可包括在1.5mm到3mm的范围内。在另一示例中，第三距离可包括在2mm到4mm的范围内。在另一示例中，第二距离可包括在0.3mm到0.4mm的范围内。

存储器可包括关于凹入槽的信息。在此情况下，控制器可检测第一时间点T_c，并基于存储的关于凹入槽的信息来控制电机以防止活塞到达TDC。例如，关于凹入槽的信息可包括关于凹入槽的宽度的信息、关于凹入槽的深度的信息和关于凹入槽的一端与TDC之间的距离的信息中的至少一个。

此后，将参照图7描述关于根据本发明的线性压缩机的控制方法的一个实施例。

电压检测器21可检测电机电压，而电流检测器22可检测电机电流 (S710)。详细地，电压检测器21和电流检测器22在活塞执行线性往复运动时，可分别检测电机电压和电机电流。

接下来，行程估算装置23可使用检测的电机电压和电机电流中的至少一个检测活塞的行程(S720)。

同时，在活塞到达缸内的TDC之前，根据本发明的线性压缩机的压力改变单元可改变施加于活塞的压力或压力的变化率。

接下来，控制器25可使用检测的电机电压、电机电流和行程以及预定变换方程计算气体常数(S730)。而且，控制器25可计算检测的电机电压与行程之间的相位差。

而且，控制器可在气体常数的拐点形成之后，控制电机以防止活塞与排放单元之间的碰撞。另外，控制器25可在形成计算的相位差的拐点之后，控制电机以防止活塞与排放单元之间的碰撞。

也就是说，控制器25可在从形成气体常数或相位差的拐点之后经过预定时间间隔的时间点，控制电机以转换活塞的运动方向。

在根据本发明的线性压缩机及其控制方法中，能够防止活塞与排放阀之间的碰撞，以便降低线性压缩机中产生的噪声。而且，防止活塞与排放阀之间碰撞可减少由于碰撞引起的活塞与排放阀的磨损，由此延长了线性压缩机的机构和部件的寿命。

而且，在根据本发明的线性压缩机及其控制方法中，排放阀的制造成本可降低，因此线性压缩机的制造成本可降低。

另外，在根据本发明的线性压缩机及其控制方法中，甚至不增加单独的传感器，就能同时达到降噪和高效的操作。

本领域技术人员应理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，能够在本发明中做出各种更改和变型。因此，本发明旨在覆盖落在随附权利要求书及其等价物的范围内关于本发明的各种更改和变型。

Claims

1.一种线性压缩机，包括：

活塞，在缸内执行往复运动；

线性电机，为所述活塞的运动提供驱动力；

感测单元，检测与所述电机相关联的电机电压和电机电流；

阀板，设置在所述缸的一端，以调整所述缸中压缩的制冷剂的排放；

压力改变单元，在所述活塞在往复运动期间到达所述阀板之前，改变施加于所述活塞的压力的变化率；以及

控制器，使用检测的所述电机电压和电机电流，判定施加于所述活塞的压力的变化率是否已改变，并基于判定结果控制所述电机，以防止所述活塞与所述阀板碰撞。

2.如权利要求1所述的压缩机，还包括行程估算装置，以使用检测的所述电机电压和电机电流来估算所述活塞的行程，

其中所述控制器基于估算的所述行程与所述电机电流之间的相位差控制所述电机。

3.如权利要求2所述的压缩机，其中所述控制器使用估算的所述行程和检测的所述电机电流来实时地计算与所述活塞的运动相关联的参数，并基于计算的所述参数形成拐点的时间点控制所述电机。

4.如权利要求3所述的压缩机，还包括存储器，以存储关于用于计算所述参数的至少一个变换方程的信息，

其中所述控制器使用存储的关于所述变换方程和估算的所述行程的信息实时地计算所述参数。

5.如权利要求4所述的压缩机，其中通过所述变换方程计算的参数在所述活塞到达上止点之前，在施加于所述活塞的压力的变化率改变的时间点形成拐点。

6.如权利要求4所述的压缩机，其中当关于多个变换方程的信息存储在所述存储器中时，比较由多个所述变换方程变换的多个控制变量，并基于比较结果驱动所述电机。

7.如权利要求6所述的压缩机，其中所述控制器在多个所述变换方程变换的多个控制变量中的至少一个形成拐点时，驱动所述电机以转换所述活塞的运动方向。

8.如权利要求3所述的压缩机，其中所述控制器检测形成计算的参数的拐点的第一时间点，并基于检测的第一时间点控制电机，以防止所述活塞与所述阀板碰撞。

9.如权利要求8所述的压缩机，其中从检测的所述第一时间点经过预定时间间隔后，所述控制器控制所述电机，以转换所述活塞的运动方向。

10.如权利要求8所述的压缩机，其中所述控制器实时地检测计算的参数的变化率，并确定检测的所述参数的变化率的改变大于预定值的第二时间点对应于形成所述拐点的第一时间点。