JP3177443B2 - リニアコンプレッサの駆動装置 - Google Patents
リニアコンプレッサの駆動装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はリニアコンプレッ
サの駆動装置に関し、特に、リニアモータによってシリ
ンダ内でピストンを往復運動させ圧縮ガスを生成するリ
ニアコンプレッサの駆動装置に関する。
サの駆動装置に関し、特に、リニアモータによってシリ
ンダ内でピストンを往復運動させ圧縮ガスを生成するリ
ニアコンプレッサの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、冷蔵庫のような冷却装置におい
て、冷媒ガスを圧縮する機構としてリニアコンプレッサ
の開発が進められている。このリニアコンプレッサで
は、リニアモータと共振用機械バネによってピストンが
駆動されガス圧縮が行なわれる。
て、冷媒ガスを圧縮する機構としてリニアコンプレッサ
の開発が進められている。このリニアコンプレッサで
は、リニアモータと共振用機械バネによってピストンが
駆動されガス圧縮が行なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなリニアコン
プレッサでは、ガスの吸込・圧縮・吐出に伴う非線形な
力（ガスバネ力）が圧縮室内で発生し、かつその非線形
な力は起動時などにおける負荷変動によって変動する。
プレッサでは、ガスの吸込・圧縮・吐出に伴う非線形な
力（ガスバネ力）が圧縮室内で発生し、かつその非線形
な力は起動時などにおける負荷変動によって変動する。
【０００４】しかし、従来のリニアコンプレッサでは、
リニアモータの推力を制御する手段が何ら設けられてお
らず、負荷変動があっても一定の電力をリニアモータに
供給していたので、入力エネルギに対する出力エネルギ
の比率（以下、効率という）が低かった。また、高効率
化のため、リニアモータのコイルに印加する電圧を負荷
変動に応じて制御する方法も研究されているが満足でき
るものではない。
リニアモータの推力を制御する手段が何ら設けられてお
らず、負荷変動があっても一定の電力をリニアモータに
供給していたので、入力エネルギに対する出力エネルギ
の比率（以下、効率という）が低かった。また、高効率
化のため、リニアモータのコイルに印加する電圧を負荷
変動に応じて制御する方法も研究されているが満足でき
るものではない。
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、高
い効率が得られるリニアコンプレッサの駆動装置を提供
することである。
い効率が得られるリニアコンプレッサの駆動装置を提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係かる発明
は、リニアモータによってシリンダ内でピストンを往復
運動させ圧縮ガスを生成するリニアコンプレッサの駆動
装置であって、前記リニアモータを駆動させるための出
力電流の制御が可能な電源、正弦関数に従って前記ピス
トンの前記シリンダ内における位置を指令する位置指令
手段、前記ピストンの前記シリンダ内における位置を検
出するための位置検出手段、前記位置指令手段によって
指令された位置と前記位置検出手段によって検出された
位置との差に基づいて前記ピストンの速度を指令する速
度指令手段、前記ピストンの速度を検出する速度検出手
段、前記速度指令手段によって指令された速度と前記速
度検出手段によって検出された速度との差に基づいて前
記電源の出力電流を指令する電流指令手段、前記電源の
出力電流を検出する電流検出手段、前記電流検出手段に
よって検出された電流が前記電流指令手段によって指令
された電流に一致するように前記電源の出力電流を制御
する電流制御手段、前記速度検出手段によって検出され
た前記ピストンの速度と前記電流指令手段によって指令
された前記電源の出力電流との位相差を検出する位相差
検出手段、および前記位相差検出手段によって検出され
た位相差がなくなるように前記位置指令手段で用いられ
る前記正弦関数の周波数を調整する周波数調整手段を備
えたことを特徴としている。
は、リニアモータによってシリンダ内でピストンを往復
運動させ圧縮ガスを生成するリニアコンプレッサの駆動
装置であって、前記リニアモータを駆動させるための出
力電流の制御が可能な電源、正弦関数に従って前記ピス
トンの前記シリンダ内における位置を指令する位置指令
手段、前記ピストンの前記シリンダ内における位置を検
出するための位置検出手段、前記位置指令手段によって
指令された位置と前記位置検出手段によって検出された
位置との差に基づいて前記ピストンの速度を指令する速
度指令手段、前記ピストンの速度を検出する速度検出手
段、前記速度指令手段によって指令された速度と前記速
度検出手段によって検出された速度との差に基づいて前
記電源の出力電流を指令する電流指令手段、前記電源の
出力電流を検出する電流検出手段、前記電流検出手段に
よって検出された電流が前記電流指令手段によって指令
された電流に一致するように前記電源の出力電流を制御
する電流制御手段、前記速度検出手段によって検出され
た前記ピストンの速度と前記電流指令手段によって指令
された前記電源の出力電流との位相差を検出する位相差
検出手段、および前記位相差検出手段によって検出され
た位相差がなくなるように前記位置指令手段で用いられ
る前記正弦関数の周波数を調整する周波数調整手段を備
えたことを特徴としている。
【０００７】請求項２に係る発明では、請求項１に係る
発明の速度検出手段は、位置検出手段の検出結果を微分
してピストンの速度を検出する。
発明の速度検出手段は、位置検出手段の検出結果を微分
してピストンの速度を検出する。
【０００８】請求項３に係る発明では、請求項１または
２に係る発明の速度指令手段は、位置指令手段によって
指令された位置と位置検出手段によって検出された位置
との差に第１のゲイン定数を乗算してピストンの速度の
指令値を演算し、その演算値に基づいてピストンの速度
を指令し、電流指令手段は、速度指令手段によって指令
された速度と速度検出手段によって検出された速度との
差に第２のゲイン定数を乗算して電源の出力電流を演算
して、その演算値に基づいて電源の出力電流を指令し、
位相差検出手段によって検出された位相差がなくなるよ
うに、速度指令手段で用いられる第１のゲイン定数と電
流指令手段で用いられる第２のゲイン定数のうちの少な
くとも一方を調整するゲイン調整手段がさらに設けられ
る。
２に係る発明の速度指令手段は、位置指令手段によって
指令された位置と位置検出手段によって検出された位置
との差に第１のゲイン定数を乗算してピストンの速度の
指令値を演算し、その演算値に基づいてピストンの速度
を指令し、電流指令手段は、速度指令手段によって指令
された速度と速度検出手段によって検出された速度との
差に第２のゲイン定数を乗算して電源の出力電流を演算
して、その演算値に基づいて電源の出力電流を指令し、
位相差検出手段によって検出された位相差がなくなるよ
うに、速度指令手段で用いられる第１のゲイン定数と電
流指令手段で用いられる第２のゲイン定数のうちの少な
くとも一方を調整するゲイン調整手段がさらに設けられ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施の形態
によるリニアコンプレッサ１の駆動装置２の構成を示す
ブロック図である。
によるリニアコンプレッサ１の駆動装置２の構成を示す
ブロック図である。
【００１０】図１において、この駆動装置２は、電源
３、電流センサ４、位置センサ５および制御装置６を含
む。電源３は、リニアコンプレッサ１のリニアモータに
駆動電流Ｉを供給する。電流センサ４は、電源３の出力
電流の現在値Ｉｎｏｗを検出する。位置センサ５は、リ
ニアコンプレッサ１のピストンの位置現在値Ｐｎｏｗを
直接または間接的に検出する。制御装置６は、電流セン
サ４で検出された電流現在値Ｉｎｏｗと位置センサ５で
検出された位置現在値Ｐｎｏｗとに基づいて電源３に制
御信号φｃを出力し、電源３の出力電流Ｉを制御する。
３、電流センサ４、位置センサ５および制御装置６を含
む。電源３は、リニアコンプレッサ１のリニアモータに
駆動電流Ｉを供給する。電流センサ４は、電源３の出力
電流の現在値Ｉｎｏｗを検出する。位置センサ５は、リ
ニアコンプレッサ１のピストンの位置現在値Ｐｎｏｗを
直接または間接的に検出する。制御装置６は、電流セン
サ４で検出された電流現在値Ｉｎｏｗと位置センサ５で
検出された位置現在値Ｐｎｏｗとに基づいて電源３に制
御信号φｃを出力し、電源３の出力電流Ｉを制御する。
【００１１】図２は、リニアコンプレッサ１の構成を示
す断面図である。図２において、このリニアコンプレッ
サ１は、円筒状のケーシング１０の上端部および下端部
にそれぞれ設けられた２つのシリンダ１１ａ，１１ｂ
と、シリンダ１１ａ，１１ｂ内にそれぞれ嵌装された２
つのピストン１２ａ，１２ｂと、それぞれピストン１２
ａ，１２ｂのヘッドに面して形成された２つの圧縮室１
３ａ，１３ｂと、それぞれ圧縮室１３ａ，１３ｂ内のガ
ス圧に応じて開閉する２組の吸込バルブ１４ａ，１４ｂ
および吐出バルブ１５ａ，１５ｂとを備える。
す断面図である。図２において、このリニアコンプレッ
サ１は、円筒状のケーシング１０の上端部および下端部
にそれぞれ設けられた２つのシリンダ１１ａ，１１ｂ
と、シリンダ１１ａ，１１ｂ内にそれぞれ嵌装された２
つのピストン１２ａ，１２ｂと、それぞれピストン１２
ａ，１２ｂのヘッドに面して形成された２つの圧縮室１
３ａ，１３ｂと、それぞれ圧縮室１３ａ，１３ｂ内のガ
ス圧に応じて開閉する２組の吸込バルブ１４ａ，１４ｂ
および吐出バルブ１５ａ，１５ｂとを備える。
【００１２】２つのピストン１２ａ，１２ｂはそれぞれ
１本のシャフト１６の一方端部および他方端部に設けら
れている。シャフト１６は、２組のリニアボールベアリ
ング１７ａ，１７ｂおよびコイルバネ１８ａ，１８ｂに
よって、ケーシング１０およびシリンダ１１ａ，１１ｂ
内を往復動自在に支持されている。ピストン１２ａ，１
２ｂのヘッドの裏側とシリンダ１１ａ，１１ｂによって
形成される空間には、不可逆性圧縮を防止するためのガ
スリーク孔１９ａ，１９ｂが設けられている。
１本のシャフト１６の一方端部および他方端部に設けら
れている。シャフト１６は、２組のリニアボールベアリ
ング１７ａ，１７ｂおよびコイルバネ１８ａ，１８ｂに
よって、ケーシング１０およびシリンダ１１ａ，１１ｂ
内を往復動自在に支持されている。ピストン１２ａ，１
２ｂのヘッドの裏側とシリンダ１１ａ，１１ｂによって
形成される空間には、不可逆性圧縮を防止するためのガ
スリーク孔１９ａ，１９ｂが設けられている。
【００１３】また、リニアコンプレッサ１は、シャフト
１６およびピストン１２ａ，１２ｂを往復動させるため
のリニアモータ２０を備える。リニアモータ２０は、制
御性の高いボイスコイルモータであって、ヨーク部１０
ａおよび永久磁石２１を含む固定部と、コイル２３およ
び円筒状の支持部材２４を含む可動部とを備える。ヨー
ク部１０ａは、ケーシング１０の一部を構成している。
永久磁石２１は、ヨーク部１０ａの内周壁に設けられ
る。支持部材２４の一方端部は永久磁石２１とシリンダ
１１ｂの外周壁の間に往復動自在に挿入され、その他方
端部はシャフト１６の中央部に固定される。コイル２３
は、支持部材の一方端部において永久磁石２１に対向し
て設けられる。電源３とコイル２４は、コイルバネ状の
電線２５を介して接続される。
１６およびピストン１２ａ，１２ｂを往復動させるため
のリニアモータ２０を備える。リニアモータ２０は、制
御性の高いボイスコイルモータであって、ヨーク部１０
ａおよび永久磁石２１を含む固定部と、コイル２３およ
び円筒状の支持部材２４を含む可動部とを備える。ヨー
ク部１０ａは、ケーシング１０の一部を構成している。
永久磁石２１は、ヨーク部１０ａの内周壁に設けられ
る。支持部材２４の一方端部は永久磁石２１とシリンダ
１１ｂの外周壁の間に往復動自在に挿入され、その他方
端部はシャフト１６の中央部に固定される。コイル２３
は、支持部材の一方端部において永久磁石２１に対向し
て設けられる。電源３とコイル２４は、コイルバネ状の
電線２５を介して接続される。
【００１４】このリニアコンプレッサ１は、ピストン１
２ａ，１２ｂ、シャフト１６、コイル２３および支持部
材２４の重量、圧縮室１３ａ，１３ｂ内のガスのバネ定
数、コイルバネ１８ａ，１８ｂのバネ定数などから定ま
る共振周波数を有する。この共振周波数でリニアモータ
２０を駆動させることにより、上下２つの圧縮室１３
ａ，１３ｂで圧縮ガスを高効率で生成できる。
２ａ，１２ｂ、シャフト１６、コイル２３および支持部
材２４の重量、圧縮室１３ａ，１３ｂ内のガスのバネ定
数、コイルバネ１８ａ，１８ｂのバネ定数などから定ま
る共振周波数を有する。この共振周波数でリニアモータ
２０を駆動させることにより、上下２つの圧縮室１３
ａ，１３ｂで圧縮ガスを高効率で生成できる。
【００１５】図３は、図１で示した制御装置６の構成を
示すブロック図である。図３において、この制御装置６
は、Ｐ−Ｖ変換部３０、位置指令部３１、３つの減算器
３２，３４，３６、位置制御部３３、速度制御部３５、
電流制御部３７および位相制御部３８を含む。Ｐ−Ｖ変
換部３０は、位置センサ５によって検出された位置現在
値Ｐｎｏｗを微分して速度現在値Ｖｎｏｗを求める。位
置指令部３１は、数式Ｐｒｅｆ＝Ａ＊ｓｉｎωｔ（ただ
し、Ａは振幅、ωは角周波数である）に従って、位置指
令値Ｐｒｅｆを減算器３２に与える。減算器３２は、位
置指令部３１から与えられた位置指令値Ｐｒｅｆと位置
センサ５によって検出された位置現在値Ｐｎｏｗとの差
Ｐｒｅｆ−Ｐｎｏｗを演算し、演算結果Ｐｒｅｆ−Ｐｎ
ｏｗを位置制御部３３に与える。
示すブロック図である。図３において、この制御装置６
は、Ｐ−Ｖ変換部３０、位置指令部３１、３つの減算器
３２，３４，３６、位置制御部３３、速度制御部３５、
電流制御部３７および位相制御部３８を含む。Ｐ−Ｖ変
換部３０は、位置センサ５によって検出された位置現在
値Ｐｎｏｗを微分して速度現在値Ｖｎｏｗを求める。位
置指令部３１は、数式Ｐｒｅｆ＝Ａ＊ｓｉｎωｔ（ただ
し、Ａは振幅、ωは角周波数である）に従って、位置指
令値Ｐｒｅｆを減算器３２に与える。減算器３２は、位
置指令部３１から与えられた位置指令値Ｐｒｅｆと位置
センサ５によって検出された位置現在値Ｐｎｏｗとの差
Ｐｒｅｆ−Ｐｎｏｗを演算し、演算結果Ｐｒｅｆ−Ｐｎ
ｏｗを位置制御部３３に与える。
【００１６】位置制御部３３は、数式Ｖｒｅｆ＝Ｇｖ＊
（Ｐｒｅｆ−Ｐｎｏｗ）（ただし、Ｇｖはゲイン定数で
ある）に基づいて速度指令値Ｖｒｅｆを演算し、演算結
果Ｖｒｅｆを減算器３４に与える。減算器３４は、位置
制御部３３から与えられた速度指令値ＶｒｅｆとＰ−Ｖ
変換部３０で生成された速度現在値Ｖｎｏｗとの差Ｖｒ
ｅｆ−Ｖｎｏｗを演算し、演算結果Ｖｒｅｆ−Ｖｎｏｗ
を速度制御部３５に与える。
（Ｐｒｅｆ−Ｐｎｏｗ）（ただし、Ｇｖはゲイン定数で
ある）に基づいて速度指令値Ｖｒｅｆを演算し、演算結
果Ｖｒｅｆを減算器３４に与える。減算器３４は、位置
制御部３３から与えられた速度指令値ＶｒｅｆとＰ−Ｖ
変換部３０で生成された速度現在値Ｖｎｏｗとの差Ｖｒ
ｅｆ−Ｖｎｏｗを演算し、演算結果Ｖｒｅｆ−Ｖｎｏｗ
を速度制御部３５に与える。
【００１７】速度制御部３５は、数式Ｉｒｅｆ＝Ｇｉ＊
（Ｖｒｅｆ−Ｖｎｏｗ）（ただし、Ｇｉはゲイン定数で
ある）に基づいて電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、演算結
果Ｉｒｅｆを減算器３６に与える。減算器３６は、速度
制御部３５から与えられた電流指令値Ｉｒｅｆと電流セ
ンサ４によって検出された電流現在値Ｉｎｏｗとの差Ｉ
ｒｅｆ−Ｉｎｏｗを演算し、演算結果Ｉｒｅｆ−Ｉｎｏ
ｗを電流制御部３７に与える。
（Ｖｒｅｆ−Ｖｎｏｗ）（ただし、Ｇｉはゲイン定数で
ある）に基づいて電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、演算結
果Ｉｒｅｆを減算器３６に与える。減算器３６は、速度
制御部３５から与えられた電流指令値Ｉｒｅｆと電流セ
ンサ４によって検出された電流現在値Ｉｎｏｗとの差Ｉ
ｒｅｆ−Ｉｎｏｗを演算し、演算結果Ｉｒｅｆ−Ｉｎｏ
ｗを電流制御部３７に与える。
【００１８】電流制御部３７は、減算器３６の出力Ｉｒ
ｅｆ−Ｉｎｏｗが０になるように制御信号φｃを電源３
に与えて電源３の出力電流Ｉを制御する。電源３の出力
電流Ｉの制御は、たとえばＰＷＭ方式あるいはＰＡＭ方
式で行なわれる。
ｅｆ−Ｉｎｏｗが０になるように制御信号φｃを電源３
に与えて電源３の出力電流Ｉを制御する。電源３の出力
電流Ｉの制御は、たとえばＰＷＭ方式あるいはＰＡＭ方
式で行なわれる。
【００１９】位相制御部３８は、Ｐ−Ｖ変換部３０で生
成された速度現在値Ｖｎｏｗと速度制御部３５で生成さ
れた電流指令値Ｉｒｅｆとの位相差を検出し、その位相
差がなくなるように位置指令部３１で用いられる数式Ｐ
ｒｅｆ＝Ａ＊ｓｉｎωｔの角周波数ωと速度制御部３５
で用いられる数式Ｉｒｅｆ＝Ｇｉ＊（Ｖｒｅｆ−Ｖｎｏ
ｗ）のゲイン定数Ｇｉを調整する。
成された速度現在値Ｖｎｏｗと速度制御部３５で生成さ
れた電流指令値Ｉｒｅｆとの位相差を検出し、その位相
差がなくなるように位置指令部３１で用いられる数式Ｐ
ｒｅｆ＝Ａ＊ｓｉｎωｔの角周波数ωと速度制御部３５
で用いられる数式Ｉｒｅｆ＝Ｇｉ＊（Ｖｒｅｆ−Ｖｎｏ
ｗ）のゲイン定数Ｇｉを調整する。
【００２０】図４は、図３で示した制御装置６の動作を
示すフローチャートである。このフローチャートに従っ
て、図１〜図３で示したリニアコンプレッサ１およびそ
の駆動装置２の動作について簡単に説明する。
示すフローチャートである。このフローチャートに従っ
て、図１〜図３で示したリニアコンプレッサ１およびそ
の駆動装置２の動作について簡単に説明する。
【００２１】まずステップＳ１において、位置指令部３
１で位置指令値Ｐｒｅｆが生成され、位置制御部３３で
速度指令値Ｖｒｅｆが生成され、速度制御部３５で電流
指令値Ｉｒｅｆが生成される。リニアモータ２０のコイ
ル２３に電流が供給されると、リニアモータ２０の可動
部が往復運動を開始し、これによって圧縮ガスの生成が
開始される。
１で位置指令値Ｐｒｅｆが生成され、位置制御部３３で
速度指令値Ｖｒｅｆが生成され、速度制御部３５で電流
指令値Ｉｒｅｆが生成される。リニアモータ２０のコイ
ル２３に電流が供給されると、リニアモータ２０の可動
部が往復運動を開始し、これによって圧縮ガスの生成が
開始される。
【００２２】ステップＳ２において、位置センサ５によ
って位置現在値Ｐｎｏｗが検出され、検出された位置現
在値Ｐｎｏｗは減算器３２およびＰ−Ｖ変換部３０に与
えられる。ステップＳ３において、位置制御部３３によ
って速度指令値Ｖｒｅｆ＝Ｇｖ＊（Ｐｒｅｆ−Ｐｎｏ
ｗ）が演算され、ステップＳ４において、Ｐ−Ｖ変換部
３０によって位置現在値Ｐｎｏｗが速度現在値Ｖｎｏｗ
に変換される。速度現在値Ｖｎｏｗは減算器３４および
位相制御部３８に与えられる。
って位置現在値Ｐｎｏｗが検出され、検出された位置現
在値Ｐｎｏｗは減算器３２およびＰ−Ｖ変換部３０に与
えられる。ステップＳ３において、位置制御部３３によ
って速度指令値Ｖｒｅｆ＝Ｇｖ＊（Ｐｒｅｆ−Ｐｎｏ
ｗ）が演算され、ステップＳ４において、Ｐ−Ｖ変換部
３０によって位置現在値Ｐｎｏｗが速度現在値Ｖｎｏｗ
に変換される。速度現在値Ｖｎｏｗは減算器３４および
位相制御部３８に与えられる。
【００２３】ステップＳ５において、速度制御部３５に
よって電流指令値Ｉｒｅｆ＝Ｇｉ＊（Ｖｒｅｆ−Ｖｎｏ
ｗ）が演算され、この演算値Ｉｒｅｆは減算器３６およ
び位相制御部３８に与えられる。電流制御部３７は、電
流現在値Ｉｎｏｗが電流指令値Ｉｒｅｆに一致するよう
に電源３を制御する。
よって電流指令値Ｉｒｅｆ＝Ｇｉ＊（Ｖｒｅｆ−Ｖｎｏ
ｗ）が演算され、この演算値Ｉｒｅｆは減算器３６およ
び位相制御部３８に与えられる。電流制御部３７は、電
流現在値Ｉｎｏｗが電流指令値Ｉｒｅｆに一致するよう
に電源３を制御する。
【００２４】ステップＳ６において、位相制御部３８に
よって速度現在値Ｖｎｏｗと電流指令値Ｉｒｅｆの位相
差が検出される。ステップＳ７において、位相制御部３
８は、速度現在値Ｖｎｏｗと電流指令値Ｉｒｅｆの位相
差がなくなるように、位置指令値Ｐｒｅｆの各周波数ω
およびゲイン定数Ｇｉを調整する。
よって速度現在値Ｖｎｏｗと電流指令値Ｉｒｅｆの位相
差が検出される。ステップＳ７において、位相制御部３
８は、速度現在値Ｖｎｏｗと電流指令値Ｉｒｅｆの位相
差がなくなるように、位置指令値Ｐｒｅｆの各周波数ω
およびゲイン定数Ｇｉを調整する。
【００２５】以後、ステップＳ１〜Ｓ７が繰返されて、
リニアコンプレッサ１の運転状態は急速に安定する。ま
た、起動後に負荷変動があった場合でも、それに合わせ
てリニアモータ２０の推力すなわち駆動電流Ｉが直接か
つ適切に制御され、高い効率が得られる。
リニアコンプレッサ１の運転状態は急速に安定する。ま
た、起動後に負荷変動があった場合でも、それに合わせ
てリニアモータ２０の推力すなわち駆動電流Ｉが直接か
つ適切に制御され、高い効率が得られる。
【００２６】なお、この実施の形態では、位置センサ４
によって位置現在値Ｐｎｏｗを検出し、その検出値を微
分して速度現在値Ｖｎｏｗを求めたが、位置センサ４の
代わりに速度センサを設け、その検出値Ｖｎｏｗを積分
して位置現在値Ｐｎｏｗを求めてもよい。また、位置セ
ンサ４および速度センサの両方を設けてもよい。
によって位置現在値Ｐｎｏｗを検出し、その検出値を微
分して速度現在値Ｖｎｏｗを求めたが、位置センサ４の
代わりに速度センサを設け、その検出値Ｖｎｏｗを積分
して位置現在値Ｐｎｏｗを求めてもよい。また、位置セ
ンサ４および速度センサの両方を設けてもよい。
【００２７】また、この実施の形態では、位相制御部３
８が位置制御部３３のゲイン定数Ｇｖと速度制御部３５
のゲイン定数Ｇｉのうちのゲイン定数Ｇｉのみを調整し
たが、それらのうちのゲイン定数Ｇｖのみを調整しても
よいし、それらの両方を調整してもよい。
８が位置制御部３３のゲイン定数Ｇｖと速度制御部３５
のゲイン定数Ｇｉのうちのゲイン定数Ｇｉのみを調整し
たが、それらのうちのゲイン定数Ｇｖのみを調整しても
よいし、それらの両方を調整してもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明で
は、位置制御、速度制御および電流制御よりなる多重制
御構成を採用するとともに、速度現在値と電流指令値の
位相差がなくなるように位置指令値の周波数を調整す
る。したがって、負荷状況に合わせてリニアモータの推
力を直接かつ適切に制御することができ、高効率化を図
ることができる。
は、位置制御、速度制御および電流制御よりなる多重制
御構成を採用するとともに、速度現在値と電流指令値の
位相差がなくなるように位置指令値の周波数を調整す
る。したがって、負荷状況に合わせてリニアモータの推
力を直接かつ適切に制御することができ、高効率化を図
ることができる。
【００２９】また、請求項２に係る発明では、速度検出
手段は位置検出手段の検出結果を微分してピストンの速
度を検出するので、速度検出用のセンサを別途設ける必
要はない。
手段は位置検出手段の検出結果を微分してピストンの速
度を検出するので、速度検出用のセンサを別途設ける必
要はない。
【００３０】また、請求項３に係る発明では、速度指令
手段は位置指令値と位置現在値の差に第１のゲイン定数
を乗算して速度指令値を演算し、電流指令手段は電流指
令値と電流現在値の差に第２のゲイン定数を乗算して電
流指令値を演算し、ゲイン調整手段は速度現在値と電流
指令値の位相差がなくなるように第１および第２のゲイ
ン定数のうちの少なくとも一方を調整する。したがっ
て、電流制御の応答性を負荷状況に合わせて調整するこ
とができ、リニアモータの推力をより適切に制御するこ
とができる。
手段は位置指令値と位置現在値の差に第１のゲイン定数
を乗算して速度指令値を演算し、電流指令手段は電流指
令値と電流現在値の差に第２のゲイン定数を乗算して電
流指令値を演算し、ゲイン調整手段は速度現在値と電流
指令値の位相差がなくなるように第１および第２のゲイ
ン定数のうちの少なくとも一方を調整する。したがっ
て、電流制御の応答性を負荷状況に合わせて調整するこ
とができ、リニアモータの推力をより適切に制御するこ
とができる。
【図１】この発明の一実施の形態によるリニアコンプレ
ッサの制御装置の構成を示すブロック図である。
ッサの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したリニアコンプレッサの構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】図１に示した制御装置６の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図４】図３に示した制御装置の動作を示すフローチャ
ートである。
ートである。
１ リニアコンプレッサ ２ 駆動装置 ３ 電源 ４ 電流センサ ５ 位置センサ ６ 制御装置 １１ａ，１１ｂ シリンダ １２ａ，１２ｂ ピストン ２０ リニアモータ ３０ Ｐ−Ｖ変換部 ３１ 位置指令部 ３２，３４，３６ 減算器 ３３ 位置制御部 ３５ 速度制御部 ３７ 電流制御部 ３８ 位相制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04B 35/04 F04B 49/06 311 H02P 7/00 101
Claims (3)
- 【請求項１】 リニアモータによってシリンダ内でピス
トンを往復運動させ圧縮ガスを生成するリニアコンプレ
ッサの駆動装置であって、 前記リニアモータを駆動させるための出力電流の制御が
可能な電源、 正弦関数に従って前記ピストンの前記シリンダ内におけ
る位置を指令する位置指令手段、 前記ピストンの前記シリンダ内における位置を検出する
ための位置検出手段、 前記位置指令手段によって指令された位置と前記位置検
出手段によって検出された位置との差に基づいて前記ピ
ストンの速度を指令する速度指令手段、 前記ピストンの速度を検出する速度検出手段、 前記速度指令手段によって指令された速度と前記速度検
出手段によって検出された速度との差に基づいて前記電
源の出力電流を指令する電流指令手段、 前記電源の出力電流を検出する電流検出手段、 前記電流検出手段によって検出された電流が前記電流指
令手段によって指令された電流に一致するように前記電
源の出力電流を制御する電流制御手段、 前記速度検出手段によって検出された前記ピストンの速
度と前記電流指令手段によって指令された前記電源の出
力電流との位相差を検出する位相差検出手段、および 前
記位相差検出手段によって検出された位相差がなくなる
ように前記位置指令手段で用いられる前記正弦関数の周
波数を調整する周波数調整手段を備える、リニアコンプ
レッサの駆動装置。 - 【請求項２】 前記速度検出手段は、前記位置検出手段
の検出結果を微分して前記ピストンの速度を検出する、
請求項１に記載のリニアコンプレッサの駆動装置。 - 【請求項３】 前記速度指令手段は、前記位置指令手段
によって指令された位置と前記位置検出手段によって検
出された位置との差に第１のゲイン定数を乗算して前記
ピストンの速度の指令値を演算し、その演算値に基づい
て前記ピストンの速度を指令し、 前記電流指令手段は、前記速度指令手段によって指令さ
れた速度と前記速度検出手段によって検出された速度と
の差に第２のゲイン定数を乗算して前記電源の出力電流
を演算し、その演算値に基づいて前記電源の出力電流を
指令し、 前記リニアコンプレッサの駆動装置は、さらに、前記位
相差検出手段によって検出された位相差がなくなるよう
に、前記速度指令手段で用いられる前記第１のゲイン定
数と前記電流指令手段で用いられる前記第２のゲイン定
数のうちの少なくとも一方を調整するゲイン調整手段を
備える、請求項１または２に記載のリニアコンプレッサ
の駆動装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10004796A JP3177443B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | リニアコンプレッサの駆動装置 |
| US08/840,463 US5980211A (en) | 1996-04-22 | 1997-04-18 | Circuit arrangement for driving a reciprocating piston in a cylinder of a linear compressor for generating compressed gas with a linear motor |
| KR1019970014796A KR100449128B1 (ko) | 1996-04-22 | 1997-04-21 | 선형컴프레서의구동장치 |
| CN97109762A CN1168965A (zh) | 1996-04-22 | 1997-04-22 | 线性压缩机的驱动设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10004796A JP3177443B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | リニアコンプレッサの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09287558A JPH09287558A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3177443B2 true JP3177443B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=14263599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10004796A Expired - Fee Related JP3177443B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | リニアコンプレッサの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3177443B2 (ja) |
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| KR100382923B1 (ko) * | 2000-11-29 | 2003-05-09 | 엘지전자 주식회사 | 리니어 컴프레샤를 적용한 냉장고의 자동 운전제어장치 및방법 |
| KR100382920B1 (ko) * | 2000-11-29 | 2003-05-09 | 엘지전자 주식회사 | 리니어 컴프레샤의 운전제어장치 |
| KR100382921B1 (ko) * | 2000-11-29 | 2003-05-09 | 엘지전자 주식회사 | 리니어 컴프레샤의 운전제어장치 |
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| KR100382922B1 (ko) * | 2000-11-29 | 2003-05-09 | 엘지전자 주식회사 | 리니어 컴프레샤의 부하검출장치 |
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| KR100533041B1 (ko) * | 2004-02-20 | 2005-12-05 | 엘지전자 주식회사 | 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법 |
| KR100595578B1 (ko) * | 2004-12-10 | 2006-06-30 | 엘지전자 주식회사 | 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법 |
| US10208741B2 (en) | 2015-01-28 | 2019-02-19 | Haier Us Appliance Solutions, Inc. | Method for operating a linear compressor |
| US10502201B2 (en) | 2015-01-28 | 2019-12-10 | Haier Us Appliance Solutions, Inc. | Method for operating a linear compressor |
| US10174753B2 (en) * | 2015-11-04 | 2019-01-08 | Haier Us Appliance Solutions, Inc. | Method for operating a linear compressor |
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| US10670008B2 (en) | 2017-08-31 | 2020-06-02 | Haier Us Appliance Solutions, Inc. | Method for detecting head crashing in a linear compressor |
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-
1996
- 1996-04-22 JP JP10004796A patent/JP3177443B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09287558A (ja) | 1997-11-04 |
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