DE10334213A1 - Vorrichtung zum Steuern des Antriebs eines Linearmotors und Verfahren dazu - Google Patents

Vorrichtung zum Steuern des Antriebs eines Linearmotors und Verfahren dazu Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Steuern eines Antriebs eines Linearmotors, die eine Effizienz eines Linearverdichters erhöhen und den Linearmotor beständig antreiben kann, wenn der Linearmotor überlastet ist, und ein Verfahren dazu. Die Vorrichtung umfasst: eine Stromermittlungseinheit zum Ermitteln eines Stroms, der an einen Motor angelegt ist; eine Steuereinheit zum Ausgeben eines Schaltsteuersignals auf der Grundlage des ermittelten Stroms und einen Schalter zum Ändern der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Schaltsteuersignals.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor und eine Vorrichtung zum Steuern eines Antriebs eines Linearmotors in einem Linearverdichter und ein Verfahren dazu.
  • Im allgemeinen ist ein Linerverdichter, insbesondere ein Linearmotor, der in einem Linearverdichter angeordnet ist, nicht mit einer Kurbelwelle versehen, die eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt, um reduzierten Reibungsverlust aufzuweisen. Demgemäß ist eine Verdichtungseffizienz des Linearverdichters hervorragender als die eines generellen Verdichters.
  • Wenn der Linearverdichter in einer Kälteanlage oder einer Klimaanlage zur Anwendung kommt, wird eine Hubspannung, die an den Linearmotor angelegt ist, geändert, so dass ein Verdichtungsverhältnis des Linearverdichters geändert wird, wodurch eine Gefrierkapazität gesteuert wird.
  • Der Linearverdichter wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • 1 ist eine Schnittansicht, die einen Linearverdichter gemäß der herkömmlichen Technik zeigt.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst der herkömmliche Linearverdichter: ein Gehäuse 2, das durch Verbinden eines Gassaugrohrs 5 und eines Gasablassrohrs 1 eingerichtet ist; eine Rahmeneinheit 6, die in dem Gehäuse 2 eingerichtet ist; eine Verdichtungseinheit 7, die an ein bewegliches Element 100–3 des Linearmotors 100 gekuppelt und an der Rahmeneinheit 6 gehalten ist; und eine Resonanzfedereinheit 4 zum elastischen Halten des beweglichen Elements 100–3 des Linearmotors in Richtung auf eine lineare Bewegungsrichtung, und daher zum Einleiten einer Resonanzbewegung. Hierin ist der Linearmotor aus dem beweglichen Element 100–3, einem äußeren Ständer 100–1 und einem inneren Ständer 100–2 gebildet.
  • Dabei ist der Linearmotor 100, der in dem Linearverdichter eingerichtet ist, aus einer Spule mit mehreren Wicklungen gebildet. Der Linearmotor wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
  • 2 zeigt eine Ersatzschaltung des Motors, der in dem Linearverdichter eingerichtet ist, gemäß der herkömmlichen Technik.
  • Wie in 2 gezeigt, ist die Ersatzschaltung des Linearmotors 100 aus einer Spule L mit einer vorgegebenen Anzahl von Wicklungen und einem Widerstand R gebildet. Das heißt, die Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule L ist dazu gestaltet, einer normalen Belastung zu entsprechen.
  • Bei dem Linearverdichter gemäß der herkömmlichen Technik ist jedoch die Anzahl der Wicklungen im voraus dazu gestaltet, der normalen Belastung zu entsprechen, und ein Triac (nicht gezeigt), das eine Wechselstromleistung steuert, die an den Linearmotor angelegt ist, wenn der Motor in einem normalen Modus angetrieben wird, erzeugt Harmonieverlust, wodurch eine Verdichtereffizienz herabgesetzt ist.
  • Das heißt, der herkömmliche Linearmotor kann die Anzahl der Wicklungen der inneren Spule nicht ändern, so dass die Effizienz des Verdichters durch den Harmonieverlust herabgesetzt ist.
  • Außerdem wird der Linearmotor, der in dem herkömmlichen Linearverdichter angebracht ist und eine Spule aufweist, bei Überlastung abgestellt. Das heißt, wenn die Überlastung in dem Linearmotor erzeugt wird, kann elektrischer Strom zum Antreiben des Linearmotors nicht erhöht werden.
    •
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Steuern des Antriebs eines Linearmotors, die die Effizienz eines Linearverdichters durch Ändern der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage eines Stromwerts, der an den Linearmotor angelegt ist, erhöhen kann, und ein Verfahren dazu bereitzustellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Steuern eines Antriebs eines Linearmotors, die einen Motor, wenn er überlastet ist, durch Ändern einer Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage eines Stromwerts, der an den Motor angelegt ist, beständig antreiben kann, und ein Verfahren dazu bereitzustellen.
  • Zur Erzielung dieser und anderer Vorteile und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben, ist eine Vorrichtung zum Steuern des Antriebs eines Linearmotors vorgesehen, umfassend: eine Stromermittlungseinheit zum Ermitteln eines Stroms, der an einen Linearmotor angelegt ist, welcher in einem Linearverdichter eingerichtet ist; eine Steuereinheit zum Ausgeben eines Steuersignals auf der Grundlage des ermittelten Stroms; und einen Schalter zum Ändern der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Steuersignals.
  • Zur Erzielung dieser und anderer Vorteile und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben, ist ein Verfahren zum Steuern eines Antriebs eines Linearmotors vorgesehen, umfassend: Ermitteln eines Stroms, der an einen Linearmotor angelegt ist, Erzeugen eines Steuersignals auf der Grundlage des ermittelten Stroms; und Ändern der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Steuersignals.
  • Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher hervor.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verstehen der Erfindung bereitzustellen, und die in der Beschreibung enthalten sind und ein Bestandteil von ihr bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erklären.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht, die einen Linearverdichter gemäß der herkömmlichen Technik zeigt;
  • 2 eine Ersatzschaltung eines Motors, der in dem Linearverdichter eingerichtet ist, gemäß der herkömmlichen Technik;
  • 3 eine Vorrichtung zum Steuern eines Antriebs eines Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 4A und 4B Wellenformen eines Stroms, der durch eine Stromermittlungseinheit von 3 ermittelt wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es wird nun detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den beiliegenden Zeichnungen beispielhaft dargestellt sind.
  • Im Folgenden wird eine Vorrichtung zum Steuern des Antriebs eines Linearmotors, die eine Effizienz eines Linearverdichters durch Ermitteln eines Stroms, der an den Linearmotor angelegt ist, welcher in dem linearen Kolbenverdichter angeordnet ist, Erzeugen eines Steuersignals auf der Grundlage des ermittelten Stroms und Ändern der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Steuersignals erhöhen kann und den Linearmotor beständig antreiben kann, wenn der Linearmotor überlastet ist, und ein Verfahren dazu unter Bezugnahme auf 3, 4A und 4B erklärt.
  • 3 zeigt eine Vorrichtung zum Steuern eines Antriebs eines Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zum Steuern des Antriebs eines Linearmotors 200, der in dem Linearverdichter (nicht gezeigt) angeordnet ist: eine Stromermittlungseinheit 201 zum Ermitteln eines Stroms, der an den Linearmotor 200 angelegt ist; eine Steuereinheit 202 zum Ausgeben eines Schaltsteuersignals auf der Grundlage des ermittelten Stroms; und einen Schalter 203 zum Empfangen eines Wechselstroms WS und zum Ändern der Anzahl der Wicklungen des Linearmotors 200 gemäß dem Schaltsteuersignal. Hierbei ist der Linearmotor 200 aus einer ersten Spule L1, die mit der vorgegebenen Anzahl von Wicklungen gewickelt ist, und einer zweiten Spule L2 gebildet, die mit der vorgegebenen Anzahl von Wicklungen gewickelt und mit der ersten Spule in Reihe geschaltet ist. Außerdem ist eine Ersatzschaltung des Linearmotors 200 aus den zwei Spulen L1 und L2, die jeweils die vorgegebene Anzahl der Wicklungen aufweisen, und einem Widerstand R gebildet.
  • Dementsprechend führt der Schalter 203 auf der Grundlage des Steuersignals den Wechselstrom der ersten Spule L1 oder der zweiten Spule L2 zu, die mit der ersten Spule L1 in Reihe geschaltet ist, wodurch ein Strom gesteuert wird, der an den Linearmotor 200 angelegt ist. Das heißt, der Schalter 2003 wird auf der Grundlage des Steuersignals mit der ersten Spule L1 oder der zweiten Spule L2, die mit der ersten Spule L1 in Reihe geschaltet ist, verbunden, wodurch er die Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule ändert. Die Linearmotorspule kann außerdem mehrfach ausgebildet sein.
  • Im folgenden werden unter Bezugnahme auf 4A und 4B Arbeitsweisen der Vorrichtung zum Steuern eines Antriebs des Linearmotors erklärt.
  • 4A und 4B zeigen Wellenformen eines Stroms, der durch eine Stromermittlungseinheit von 3 ermittelt wird.
  • Zunächst ermittelt die Stromermittlungseinheit 201 einen Strom, der an den Motor 200 angelegt ist, und gibt den ermittelten Strom an die Steuereinheit 202 aus.
  • Die Steuereinheit 202 gibt ein erstes Steuersignal zum Antreiben des Linearmotors 200 in einem Hochleistungsmodus an den Schalter 203 aus, wenn der Linearmotor 200, der in dem Verdichter angeordnet ist, anfänglich angetrieben wird. Dabei ist der Hochleistungsmodus ein Modus zum Zuführen des Wechselstroms WS durch die erste Spule L1 und die zweite Spule L2, die mit der ersten Spule L1 in Reihe geschaltet ist, wenn der Linearmotor 200 angetrieben wird. Das heißt, der Hochleistungsmodus setzt den Strom, der an den Linearmotor 200 angelegt ist, durch Erhöhen der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule herab und vermindert dadurch einen Harmonieverlust durch ein Triac, das den Wechselstrom, der an den Motor 200 angelegt ist, steuert, wodurch die Effizienz des Verdichters erhöht ist.
  • Der Schalter 203 ist durch Empfangen des ersten Steuersignals mit Kontaktpunkt B der zweiten Spule L2 verbunden. Das heißt, der Linearmotor 200 wird durch Empfangen des Wechselstroms WS durch die erste Spule und die zweite Spule, die mit der ersten Spule in Reihe geschaltet ist, angetrieben. Dabei verwendet der Schalter 203 vorzugsweise ein Relais.
  • Dementsprechend wird, wenn der Linearmotor 200 im Hochleistungsmodus angetrieben wird, der Harmonieverlust durch das herkömmliche Triac herabgesetzt, wodurch die Effizienz des Verdichters erhöht ist.
  • Wenn währenddessen eine Stromtotzone, in der ein Stromwert, der von der Stromermittlungseinheit 201 ausgegeben wird, null ist, nicht vorkommt, wie in 4A gezeigt, oder die Stromtotzone nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorkommt, erkennt die Steuereinheit 202 den Motor 200 als in einem überlasteten Zustand, wobei sie ein zweites Steuersignal zum Antreiben des Linearmotors 200 in einem einer Überlastung entsprechendem Modus an den Schalter 203 ausgibt. Dabei gleicht der einer Überlastung entsprechende Modus eine mangelnde Spannung aufgrund der Überlastung des Motors aus, wodurch ein Erscheinen eines Spannungsmangels verhindert ist. Das heißt, der einer Überlastung entsprechende Modus setzt die Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule herab, wenn der Linearmotor 200 überlastet ist, und erhöht dadurch den Strom, der an den Linearmotor 200 angelegt ist, wodurch er den Linearmotor 200 beständig antreibt.
  • Der Schalter 203 ist durch Empfangen des zweiten Steuersignals mit Kontaktpunkt A zwischen der ersten Spule L1 und der zweiten Spule L2 verbunden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Linearmotor 200 durch Empfangen des Wechselstroms WS nur durch die erste Spule angetrieben. Das heißt, der Schalter 203 wandelt auf der Grundlage des zweiten Steuersignals den „Hochleistungsmodus" in den „der Überlastung entsprechenden Modus" um, d.h. Kontaktpunkt B in Kontaktpunkt A, wodurch er die Anzahl der Wicklungen der Motorspule herabsetzt, die Spannungsmangelerscheinung verhindert und daher den Linearmotor beständig antreibt. Das heißt, wenn der Linearmotor überlastet ist, wird die Anzahl der Wicklungen des Linearmotors geändert, um den Strom zu steuern, der an den Motor angelegt ist, wodurch der Motor beständig angetrieben wird.
  • Danach gibt die Steuereinheit 202, wenn eine Stromtotzone, in der ein Stromwert, der von der Stromermittlungseinheit 201 ausgegeben wird, null ist, innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorkommt, wie in 4A gezeigt, das erste Steuersignal zum Antreiben des Linearmotors 200 im „Hochleistungsmodus" an den Schalter 203 aus.
  • Der Schalter 203 ist durch Empfangen des ersten Steuersignals mit dem Kontaktpunkt B der zweiten Spule L2 verbunden. Das heißt, der Linearmotor 200 wird durch Empfangen des Wechselstroms WS durch die erste Spule und die zweite Spule, die mit der ersten Spule in Reihe geschaltet ist, angetrieben.
  • Währenddessen kann die Stromermittlungseinheit 201 die Stromtotzone erweitern, in der ein Strom, der an den Linearmotor angelegt ist, über eine vorgegebene Zeit hinaus null ist, und einen Stromwert, der der erweiterten Stromtotzone entspricht, an die Steuereinheit 202 ausgeben, so dass die Steuereinheit 202 leicht erkennen kann, dass sich der Linearmotor im „Hochleistungsmodus" befindet.
  • Wie oben angegeben, setzt die vorliegende Erfindung den Harmonieverlust durch das Triac herab, das den Wechselstrom, der an den Linearmotor 200 angelegt ist, durch Ändern der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Stroms steuert, der an den Linearmotor angelegt ist, welcher in dem Verdichter angeordnet ist, wodurch die Verdichtereffizienz erhöht ist. Das heißt, bei der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Stromtotzone, in der ein Strom, der an den Motor angelegt ist, welcher in dem Linearverdichter angeordnet ist, null ist, innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorkommt, die Anzahl der Windungen der Linearmotorspule erhöht, um den Strom herabzusetzen, der an den Linearmotor angelegt ist, wodurch der Harmonieverlust durch das Triac herabgesetzt wird, das den Wechselstrom steuert, der an den Linearmotor 200 angelegt ist, und so die Effizienz des Linearverdichters erhöht ist.
  • Außerdem wird bei der vorliegenden Erfindung, da die Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Stroms, der an den Motor angelegt ist, welcher in dem Linearverdichter angeordnet ist, geändert ist, der Linearmotor beständig angetrieben, wenn der Linearmotor überlastet ist.
  • Das heißt, bei der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Stromtotzone (t1), in der ein Stromwert, der an den Linearmotor angelegt ist, welcher in dem Linearverdichter angeordnet ist, nicht vollständig vorkommt oder die Stromtotzone nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorkommt, d.h. wenn der Motor überlastet ist, die Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule herabgesetzt, um den Strom zu erhöhen, der an den Linearmotor angelegt ist. Dementsprechend wird der Linearmotor beständig angetrieben, wenn der Linearmotor überlastet ist.
  • Da die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt sein kann, ohne von ihrem Geist oder wesentlichen ihrer Merkmale abzuweichen, sollte es sich außerdem verstehen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen, wenn nicht anders angegeben, durch keine der Details der vorausgehenden Beschreibung begrenzt sind, sondern eher allgemein innerhalb ihres Geists und Anwendungsgebiets wie in den beigefügten Ansprüchen definiert aufgefasst werden sollen, und daher sollen alle Änderungen und Modifikationen innerhalb der Abgrenzungen der Ansprüche, oder Äquivalenten dieser Abgrenzungen, durch die beigefügten Ansprüche umfasst sein.
    •

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Steuern eines Antriebs eines Linearmotors, umfassend: eine Stromermittlungseinheit zum Ermitteln eines Stroms, der an einen Linearmotor angelegt ist, welcher in einem Linearverdichter eingerichtet ist; eine Steuereinheit zum Ausgeben eines Steuersignals auf der Grundlage des ermittelten Stroms; und einen Schalter zum Ändern der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Steuersignals.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Linearmotor aus einer ersten Spule, die mit der vorgegebenen Anzahl der Wicklungen gewickelt ist, und einer zweiten Spule gebildet ist, die mit der vorgegebenen Anzahl der Wicklungen gewickelt und mit der ersten Spule in Reihe geschaltet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit, wenn eine Stromtotzone, in der ein Stromwert, der von der Stromermittlungseinheit ausgegeben wird, null ist, innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorkommt, ein erstes Steuersignal zum Erhöhen der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule an den Schalter ausgibt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit, wenn eine Stromtotzone, in der ein Stromwert, der von der Stromermittlungseinheit ausgegeben wird, null ist, nicht vorkommt, oder eine Stromtotzone nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorkommt, ein zweites Steuersignal zum Herabsetzen der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule an den Schalter ausgibt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ein erstes Steuersignal zum Erhöhen der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule an den Schalter ausgibt, wenn eine Stromtotzone, in der ein Stromwert, der von der Stromermittlungseinheit ausgegeben wird, null ist, während einer vorgegebenen Zeit vorkommt, und ein zweites Steuersignal zum Herabsetzen der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule an den Schalter ausgibt, wenn die Stromtotzone, in der ein Stromwert, der von der Stromermittlungseinheit ausgegeben wird, null ist, nicht vorkommt, oder die Stromtotzone nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorkommt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schalter mit der zweiten Spule verbunden wird, wenn das erste Steuersignal empfangen wird, und mit der ersten Spule verbunden wird, wenn das zweite Steuersignal empfangen wird, wobei die zweite Spule die erste Spule beinhaltet und mit der ersten Spule in Reihe geschaltet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schalter die Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Steuersignals ändert und dadurch einen Strom ändert, der an den Linearmotor angelegt ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schalter ein Relais ist.
  9. Verfahren zum Steuern eines Antriebs eines Linearmotors, umfassend: Ermitteln eines Stroms, der an einen Linearmotor angelegt ist, welcher in einem Linearverdichter eingerichtet ist; Erzeugen eines Steuersignals auf der Grundlage des ermittelten Stroms; und Ändern der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Steuersignals.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Linearmotor aus einer ersten Spule, die mit der vorgegebenen Anzahl der Wicklungen gewickelt ist, und einer zweiten Spule gebildet ist, die mit der vorgegebenen Anzahl der Wicklungen gewickelt und mit der ersten Spule in Reihe geschaltet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Erzeugens des Steuersignals folgende Schritte beinhaltet: Erzeugen eines ersten Steuersignals zum Erhöhen der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule, wenn eine Stromtotzone, in der ein Stromwert, der von der Stromermittlungseinheit ausgegeben wird, null ist, innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorkommt, und Erzeugen eines zweiten Steuersignals zum Herabsetzen der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule, wenn eine Stromtotzone, in der ein Stromwert, der von der Stromermittlungseinheit ausgegeben wird, null ist, nicht vorkommt, oder eine Stromtotzone nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorkommt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Änderns der Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule folgende Schritte beinhaltet: Zuführen eines Stroms, der an den Linearmotor angelegt ist, durch die zweite Spule, wenn das erste Steuersignal empfangen wird; und Zuführen eines Stroms, der an den Linearmotor angelegt ist, durch die erste Spule, wenn das zweite Steuersignal empfangen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Anzahl der Wicklungen der Linearmotorspule auf der Grundlage des Steuersignals geändert wird und dadurch ein Strom, der an den Linearmotor angelegt ist, im Schritt des Änderns geändert wird.
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