JPH09126147A - Drive device for linear compressor - Google Patents
Drive device for linear compressorInfo
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- JPH09126147A JPH09126147A JP7281354A JP28135495A JPH09126147A JP H09126147 A JPH09126147 A JP H09126147A JP 7281354 A JP7281354 A JP 7281354A JP 28135495 A JP28135495 A JP 28135495A JP H09126147 A JPH09126147 A JP H09126147A
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Abstract
Description
【０００１】[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ピス
トンをシリンダ内で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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear compressor drive device, and more particularly to a linear compressor drive device that reciprocates a piston in a cylinder by a linear motor to generate compressed gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、冷蔵庫のような冷却装置において
膨張した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。2. Description of the Related Art In recent years, a linear compressor has been developed as a mechanism for compressing expanded refrigerant gas in a cooling device such as a refrigerator.
【０００３】図８は、従来のリニアコンプレッサ３０の
構成を示す断面図である。図８において、このリニアコ
ンプレッサ３０は、シリンダ３１と、シリンダ３１内に
往復動自在に嵌挿されたピストン３２と、ピストン３２
のヘッドに面して形成された圧縮室３３と、圧縮室３３
内のガス圧に応じて開閉する吸込バルブ３４および吐出
バルブ３５とを備える。FIG. 8 is a sectional view showing the structure of a conventional linear compressor 30. In FIG. 8, the linear compressor 30 includes a cylinder 31, a piston 32 reciprocally fitted in the cylinder 31, and a piston 32.
Compression chamber 33 formed facing the head of the
A suction valve 34 and a discharge valve 35 that open and close according to the gas pressure inside are provided.
【０００４】また、このリニアコンプレッサ３０は、ピ
ストン３２を往復動させるためのリニアモータ３６と、
ピストン３２を往復動自在に支持するためのピストンば
ね４１とを備える。リニアモータ３６は、円筒状の継鉄
部３７と、巻回されたコイルを有する固定子３８，３９
と、円筒状の永久磁石を有する可動体４０とを含む。継
鉄部３７は、シリンダ３１と同心に設けられ、その一端
はシリンダ３１の一端に接合される。固定子３８はシリ
ンダ３１の外周壁に設けられ、固定子３９は継鉄部３７
の内周壁に設けられる。可動体４０は、固定子３８と３
９の間に往復動自在に挿入され、その一端はピストン３
２の一端に接合される。ピストンばね４１の周辺部は継
鉄部３７の他端面に固定され、その中央部４１ａはピス
トン３２の一端に固定される。The linear compressor 30 further includes a linear motor 36 for reciprocating a piston 32,
And a piston spring 41 for reciprocally supporting the piston 32. The linear motor 36 includes a cylindrical yoke portion 37 and stators 38, 39 having wound coils.
And a movable body 40 having a cylindrical permanent magnet. The yoke portion 37 is provided concentrically with the cylinder 31, and one end thereof is joined to one end of the cylinder 31. The stator 38 is provided on the outer peripheral wall of the cylinder 31, and the stator 39 is the yoke portion 37.
Is provided on the inner peripheral wall of the. The movable body 40 includes the stators 38 and 3
It is reciprocally inserted between 9 and one end of which is the piston 3.
It is joined to one end of 2. The peripheral portion of the piston spring 41 is fixed to the other end surface of the yoke portion 37, and the central portion 41 a thereof is fixed to one end of the piston 32.
【０００５】ピストン３２は、ピストン３２および可動
体４０の重量、圧縮室３３内のガスの圧力変動に基づく
ガスばねのばね定数、ピストンばね４１のばね定数など
から定まる共振周波数Ｆｃを有する。共振周波数Ｆｃ
は、ピストンばね４１のばね定数を調整することにより
たとえば商用電力の周波数に設定される。リニアモータ
３６の固定子３８，３９のコイルには、図示しない交流
電源より共振周波数Ｆｃの一定の交流電圧が印加され
る。The piston 32 has a resonance frequency Fc determined by the weights of the piston 32 and the movable body 40, the spring constant of the gas spring based on the pressure fluctuation of the gas in the compression chamber 33, the spring constant of the piston spring 41, and the like. Resonance frequency Fc
Is set to, for example, the frequency of commercial power by adjusting the spring constant of the piston spring 41. A constant AC voltage having a resonance frequency Fc is applied to the coils of the stators 38 and 39 of the linear motor 36 from an AC power supply (not shown).
【０００６】なお、これらの部品３１〜４１は、防音・
防振のためマウントばね４２を介してケーシング４３内
に収容される。Note that these parts 31 to 41 are soundproof and
It is housed in a casing 43 via a mount spring 42 for vibration isolation.
【０００７】次に、このリニアコンプレッサ３０の動作
について説明する。前記交流電源によってリニアモータ
３６の固定子３８，３９のコイルに交流電圧を印加して
電流を流すと、その電流の方向に応じた方向の電磁力が
可動体４０の永久磁石に作用し、可動体４０およびピス
トン３２が往復動する。このピストン３２の往復動によ
り、膨張ガスが吸込バルブ３４を介して圧縮室３３内に
吸い込まれ、圧縮室３３内で生成された圧縮ガスが吐出
バルブ３５を介して吐出される。Next, the operation of the linear compressor 30 will be described. When an AC voltage is applied to the coils of the stators 38 and 39 of the linear motor 36 by the AC power source to cause a current to flow, an electromagnetic force in a direction corresponding to the direction of the current acts on the permanent magnet of the movable body 40 to move. The body 40 and the piston 32 reciprocate. By the reciprocating movement of the piston 32, the expanded gas is sucked into the compression chamber 33 via the suction valve 34, and the compressed gas generated in the compression chamber 33 is discharged via the discharge valve 35.
【０００８】圧縮ガスは、冷却装置の熱交換器から熱を
吸収して膨張し、熱交換器を介して被冷却物を冷却させ
る。The compressed gas absorbs heat from the heat exchanger of the cooling device and expands, cooling the object to be cooled through the heat exchanger.
【０００９】このように、リニアコンプレッサ３０で
は、リニアモータ３６によってピストン３２が直接駆動
されるので、動力源の回転運動がクランク機構などによ
ってピストンの往復運動に変換される回転式のコンプレ
ッサに比べて、エネルギー損失が少なくて済み、装置の
小型化が可能となる。As described above, in the linear compressor 30, since the piston 32 is directly driven by the linear motor 36, the rotary motion of the power source is converted into the reciprocating motion of the piston by the crank mechanism or the like, as compared with the rotary compressor. The energy loss is small and the device can be downsized.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のリニア
コンプレッサ３０には以下のような問題があった。すな
わち、冷却装置の熱負荷が定格よりも低くなって膨張ガ
スおよび圧縮ガスの圧力がともに低下した場合、ピスト
ン３２のストロークが可動範囲を超えて大きくなり、装
置が破損する恐れがあった。逆に、冷却装置の熱負荷が
定格よりも高くなって膨張ガスおよび圧縮ガスの圧力が
ともに上昇した場合、ピストン３２のストロークが小さ
くなり十分な冷却能力が得られなかった。したがって、
従来のリニアコンプレッサ３０は、使用可能な負荷の範
囲が狭かった。However, the conventional linear compressor 30 has the following problems. That is, when the heat load of the cooling device becomes lower than the rating and both the pressures of the expanded gas and the compressed gas decrease, the stroke of the piston 32 becomes larger than the movable range and the device may be damaged. On the contrary, when the heat load of the cooling device became higher than the rated value and the pressures of the expanded gas and the compressed gas both increased, the stroke of the piston 32 became small and a sufficient cooling capacity could not be obtained. Therefore,
The conventional linear compressor 30 has a narrow usable load range.
【００１１】それゆえに、この発明の主たる目的は、負
荷が変動してもピストンのストロークを一定に保つこと
ができ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。Therefore, a main object of the present invention is to provide a drive device for a linear compressor which can keep the stroke of the piston constant even if the load fluctuates.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明の第１のリニア
コンプレッサの駆動装置は、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
タに駆動電力を供給するための出力電圧の制御が可能な
交流電源、前記交流電源の出力電圧を検出するための電
圧検出手段、前記交流電源から前記リニアモータに流れ
る電流を検出するための電流検出手段、前記電圧検出手
段と前記電流検出手段の検出結果に基づいて前記ピスト
ンの速度を検出する速度検出手段、前記ピストンの速度
を指令する速度指令手段、および前記速度検出手段によ
って検出された検出速度が前記速度指令手段によって指
令された指令速度に一致するように前記交流電源の出力
電圧を制御する制御手段を備えたことを特徴としてい
る。A first linear compressor drive device of the present invention is a linear compressor drive device in which a piston reciprocates in a cylinder by a linear motor to generate compressed gas. AC power source capable of controlling an output voltage for supplying driving power to the AC power source, voltage detection means for detecting an output voltage of the AC power source, and current detection for detecting a current flowing from the AC power source to the linear motor Means, speed detecting means for detecting the speed of the piston based on the detection results of the voltage detecting means and the current detecting means, speed command means for instructing the speed of the piston, and detection speed detected by the speed detecting means Control the output voltage of the AC power source so that It is characterized by comprising means.
【００１３】このリニアコンプレッサの駆動装置では、
交流電源の出力電圧と交流電源からリニアモータに流れ
る電流とが検出され、これらの検出結果に基づいてピス
トンの速度が検出される。そして、その検出速度が速度
指令手段によって指令された指令速度に一致するように
交流電源の出力電圧が制御される。したがって、負荷が
変動してもピストンの速度は指令速度に保持され、ピス
トンのストロークが一定に保持される。In this linear compressor drive,
The output voltage of the AC power supply and the current flowing from the AC power supply to the linear motor are detected, and the speed of the piston is detected based on these detection results. Then, the output voltage of the AC power supply is controlled so that the detected speed matches the command speed commanded by the speed command means. Therefore, even if the load fluctuates, the speed of the piston is kept at the command speed, and the stroke of the piston is kept constant.
【００１４】また、この発明の第２のリニアコンプレッ
サの駆動装置は、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、前記リニアモータに駆動電
力を供給するための出力電圧の制御が可能な交流電源、
前記交流電源の出力電圧を検出するための電圧検出手
段、前記交流電源から前記リニアモータに流れる電流を
検出するための電流検出手段、前記電圧検出手段と前記
電流検出手段の検出結果に基づいて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位置検出手段、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、および前記位置検出手段によって検出された
検出位置が前記位置指令手段によって指令された指令位
置に一致するように前記交流電源の出力電圧を制御する
制御手段を備えたことを特徴としている。A second linear compressor drive device of the present invention is a linear compressor drive device in which a linear motor reciprocates a piston in a cylinder to generate compressed gas, and drive power is supplied to the linear motor. AC power supply that can control the output voltage for supply,
Voltage detection means for detecting the output voltage of the AC power supply, current detection means for detecting the current flowing from the AC power supply to the linear motor, the voltage detection means based on the detection results of the voltage detection means and the current detection means Position detection means for detecting the position of the piston in the cylinder, position command means for commanding the position of the piston in the cylinder, and a command for the detected position detected by the position detection means being commanded by the position command means. It is characterized in that a control means for controlling the output voltage of the AC power supply is provided so as to match the position.
【００１５】このリニアコンプレッサの駆動装置では、
交流電源の出力電圧と交流電源からリニアモータに流れ
る電流とが検出され、これらの検出結果に基づいてピス
トンのシリンダ内における位置が検出される。そして、
その検出位置が位置指令手段によって指令された指令位
置に一致するように交流電源の出力電圧が制御される。
したがって、負荷が変動してもピストンの位置は指令位
置に保持され、ピストンのストロークが一定に保持され
る。In this linear compressor drive,
The output voltage of the AC power supply and the current flowing from the AC power supply to the linear motor are detected, and the position of the piston in the cylinder is detected based on these detection results. And
The output voltage of the AC power supply is controlled so that the detected position matches the commanded position commanded by the position commanding means.
Therefore, even if the load fluctuates, the piston position is held at the command position, and the piston stroke is held constant.
【００１６】また、好ましくは、前記位置検出手段は、
前記電圧検出手段と前記電流検出手段の検出結果に基づ
いて前記ピストンの速度を検出する速度検出手段、およ
び前記速度検出手段によって検出された前記ピストンの
速度を積分して前記ピストンの前記シリンダ内における
位置を求める積分手段を含む。これにより、位置検出手
段が容易に構成される。[0016] Preferably, the position detecting means is
In the cylinder of the piston, the speed detection means for detecting the speed of the piston based on the detection result of the voltage detection means and the current detection means, and the speed of the piston detected by the speed detection means are integrated. An integrating means for determining the position is included. With this, the position detecting means is easily configured.
【００１７】[0017]
［実施の形態１］図１は、この発明の実施の形態１によ
るリニアコンプレッサの駆動装置の構成を示すブロック
図である。[Embodiment 1] FIG. 1 is a block diagram showing a structure of a linear compressor drive apparatus in accordance with Embodiment 1 of the present invention.
【００１８】図１において、このリニアコンプレッサの
駆動装置は、直流電源１、インバータ２、電圧検出装置
３、電流検出装置４およびコンピュータ５を備え、コン
ピュータ５は、速度推定部６、速度指令部７および速度
制御部８を含む。In FIG. 1, the driving device of this linear compressor comprises a DC power supply 1, an inverter 2, a voltage detecting device 3, a current detecting device 4 and a computer 5, and the computer 5 includes a speed estimating unit 6 and a speed commanding unit 7. And a speed controller 8.
【００１９】直流電源１は、所定の直流電圧をインバー
タ２に出力する。インバータ２は、直流電源１から入力
された直流電圧を、コンピュータ５の速度制御部８から
与えられた電圧制御信号φe に応じた電圧ｅでピストン
３２の共振周波数Ｆｃに等しい周波数の交流電圧に変換
する。インバータ２の出力電圧ｅはリニアコンプレッサ
３０のリニアモータ３６のコイルに印加される。The DC power supply 1 outputs a predetermined DC voltage to the inverter 2. The inverter 2 converts the DC voltage input from the DC power supply 1 into an AC voltage having a frequency equal to the resonance frequency Fc of the piston 32 with the voltage e corresponding to the voltage control signal φ e given from the speed control unit 8 of the computer 5. Convert. The output voltage e of the inverter 2 is applied to the coil of the linear motor 36 of the linear compressor 30.
【００２０】電圧検出装置３は、インバータ２の出力電
圧ｅを検出し、検出値ｅをデジタル信号に変換してコン
ピュータ５の速度推定部６に与える。電流検出装置４
は、インバータ２からリニアコンプレッサ３０に流れる
電流ｉを検出し、検出値ｉをデジタル信号に変換してコ
ンピュータ５の速度推定部６に与える。The voltage detection device 3 detects the output voltage e of the inverter 2, converts the detected value e into a digital signal, and supplies it to the speed estimation unit 6 of the computer 5. Current detector 4
Detects a current i flowing from the inverter 2 to the linear compressor 30, converts the detected value i into a digital signal, and supplies the digital signal to the speed estimation unit 6 of the computer 5.
【００２１】コンピュータ５の速度推定部６は、電圧検
出装置３および電流検出装置４からのデジタル信号に基
づいて、リニアコンプレッサ３０のピストン３２の速度
ｖを検出し、検出値ｖを速度制御部８に与える。速度指
令部７は、振幅制御可能な正弦波発生器を含み、その正
弦波発生器で生成された指令速度ｖs を速度制御部８に
与える。指令速度ｖs は、ピストン３２の動作パターン
（ストロークと周期）から予め定められている。The speed estimation unit 6 of the computer 5 detects the speed v of the piston 32 of the linear compressor 30 based on the digital signals from the voltage detection device 3 and the current detection device 4, and the detected value v is the speed control unit 8 Give to. The speed command unit 7 includes a sine wave generator whose amplitude can be controlled, and gives the speed control unit 8 a command speed v s generated by the sine wave generator. The command speed v s is predetermined based on the operation pattern (stroke and cycle) of the piston 32.
【００２２】コンピュータ５の速度制御部８は、速度推
定部６から与えられた検出速度ｖの振幅が速度指令部７
から与えられた指令速度ｖs の振幅に一致するように、
電圧制御信号φe をインバータ２に与えてインバータ２
の出力電圧ｅを制御する。すなわち、速度制御部８は、
図２（ａ）に示すように検出速度ｖの振幅が指令速度ｖ
s の振幅よりも小さいときは、図２（ｂ）に示すように
インバータ２の出力電圧ｅの振幅を増大させる。逆に、
速度制御部８は、検出速度ｖの振幅が指令速度ｖs の振
幅よりも大きいときは、インバータ２の出力電圧ｅの振
幅を減少させる。The speed control unit 8 of the computer 5 determines that the amplitude of the detected speed v given from the speed estimation unit 6 is the speed command unit 7
To match the amplitude of the commanded velocity v s given by
The voltage control signal φ e is applied to the inverter 2 so that the inverter 2
Control the output voltage e. That is, the speed control unit 8
As shown in FIG. 2A, the amplitude of the detected speed v is the command speed v
When it is smaller than the amplitude of s, the amplitude of the output voltage e of the inverter 2 is increased as shown in FIG. vice versa,
The speed control unit 8 reduces the amplitude of the output voltage e of the inverter 2 when the amplitude of the detected speed v is larger than the amplitude of the command speed v s .
【００２３】図３は、図１に示したリニアコンプレッサ
の駆動装置の動作を示すブロック線図である。このブロ
ック線図に従って、リニアコンプレッサの駆動装置の動
作について説明する。FIG. 3 is a block diagram showing the operation of the drive device for the linear compressor shown in FIG. The operation of the linear compressor drive device will be described with reference to this block diagram.
【００２４】インバータ２からリニアコンプレッサ３０
に電圧ｅが印加されると、リニアコンプレッサ３０のリ
ニアモータ３６のコイルが有するインダクタンスＬ、容
量値Ｃおよび抵抗値Ｒに応じた電流ｉがインバータ２か
らリニアコンプレッサ３０に流れ、電流ｉに比例した力
ｋｆｉが発生する。この力ｋｆｉと、ピストン３２およ
び可動体４０の質量と、圧縮室３３内のガス圧に基づく
ガスばねおよびピストンばね４１のばね定数とによりピ
ストン３２の速度ｖが決まり、速度ｖに比例した電圧ｋ
ｆｖがリニアモータ３６のコイルに負帰還される。した
がって、リニアモータ３６のコイルに流れる電流ｉは、
ピストン３２の速度ｖが大きくなって負帰還される誘起
電圧ｋｆｖが大きくなると小さくなる。From the inverter 2 to the linear compressor 30
When a voltage e is applied to the linear compressor 30, a current i corresponding to the inductance L, the capacitance value C and the resistance value R of the coil of the linear motor 36 of the linear compressor 30 flows from the inverter 2 to the linear compressor 30 and is proportional to the current i. A force kfi is generated. This force kfi, the mass of the piston 32 and the movable body 40, and the spring constant of the gas spring and the piston spring 41 based on the gas pressure in the compression chamber 33 determine the speed v of the piston 32, and the voltage k proportional to the speed v.
The fv is negatively fed back to the coil of the linear motor 36. Therefore, the current i flowing through the coil of the linear motor 36 is
It decreases as the speed v of the piston 32 increases and the induced voltage kfv that is negatively fed back increases.
【００２５】インバータ２の出力電圧ｅとリニアモータ
３６のコイルに流れる電流ｉとがコンピュータ５の速度
推定部６に与えられ、これらの値ｅ，ｉと予め測定され
ているリニアモータ３６のコイルのインピーダンスとか
らピストン３２の速度ｖが次式に基づいて算出される。The output voltage e of the inverter 2 and the current i flowing through the coil of the linear motor 36 are given to the speed estimation unit 6 of the computer 5, and these values e and i are measured in advance for the coil of the linear motor 36. The velocity v of the piston 32 is calculated from the impedance based on the following equation.
【００２６】[0026]
【数１】 (Equation 1)
【００２７】算出された検出速度ｖと速度指令部７から
出力された指令速度ｖs とが速度制御部８に与えられ
る。指令速度ｖs は指令電圧ｅs に変換され、指令速度
ｖs に検出速度ｖが一致するように指令電圧ｅs に制御
電圧ｅc が加算される。指令電圧ｅs に制御電圧ｅc を
加算した電圧がインバータ２の出力電圧ｅとなる。The detected speed v calculated and the command speed v s output from the speed command unit 7 are given to the speed control unit 8. Command velocity v s is converted to command voltage e s, command voltage e s to the control voltage e c as the command speed v s in the detected speed v is matched is added. A voltage obtained by adding the control voltage e c to the command voltage e s becomes the output voltage e of the inverter 2.
【００２８】この実施の形態においては、リニアコンプ
レッサ３０のピストン３２の速度ｖが予め定められた指
令速度ｖs に常に一致するように制御されるので、負荷
が変動してもピストン３２のストロークは一定に保たれ
る。したがって、冷却装置の熱負荷が定格より低くなっ
てもピストン３２のストロークが大きくなって装置が破
損することがなく、熱負荷が定格より高くなってもピス
トン３２のストロークが小さくなって冷却能力が低下す
ることはない。よって、リニアコンプレッサ３０を広範
囲に変動する負荷に対しても使用することが可能とな
る。In this embodiment, the speed v of the piston 32 of the linear compressor 30 is controlled so as to always match the predetermined command speed v s. Is kept constant. Therefore, even if the heat load of the cooling device becomes lower than the rating, the stroke of the piston 32 does not increase and the device is not damaged. It never drops. Therefore, the linear compressor 30 can be used even for a load that fluctuates over a wide range.
【００２９】なお、この実施の形態では、コンピュータ
５の速度制御部８は、検出速度ｖの振幅が指令速度ｖs
の振幅に一致するようにインバータ２の出力電圧ｅの振
幅を制御したが、これに限るものではなく、検出速度ｖ
が指令速度ｖs に一致するように制御するのであればど
のように制御してもよい。たとえば、指令速度ｖs と検
出速度ｖの偏差に応じて、インバータ２の出力電圧ｅを
リアルタイムで制御してもよい。In this embodiment, the speed controller 8 of the computer 5 determines that the amplitude of the detected speed v is the command speed v s.
Although the amplitude of the output voltage e of the inverter 2 is controlled so as to match the amplitude of the detection speed v, the detection speed v is not limited to this.
May be controlled in any manner as long as it is controlled so as to match the command speed v s . For example, the output voltage e of the inverter 2 may be controlled in real time according to the deviation between the commanded speed v s and the detected speed v.
【００３０】［実施の形態２］図４は、この発明の実施
の形態２によるリニアコンプレッサの駆動装置の構成を
示すブロック図である。[Second Embodiment] FIG. 4 is a block diagram showing a structure of a linear compressor driving device according to a second embodiment of the present invention.
【００３１】図４において、このリニアコンプレッサの
駆動装置は、直流電源１、インバータ２、電圧検出装置
３、電流検出装置４およびコンピュータ１０を備え、コ
ンピュータ１０は、速度推定部１１、位置推定部１２、
位置指令部１３、速度指令部１４および速度制御部１５
を含む。直流電源１、インバータ２、電圧検出装置３お
よび電流検出装置４については、図１で説明したものと
同じであるので説明は省略される。In FIG. 4, this linear compressor drive device includes a DC power supply 1, an inverter 2, a voltage detection device 3, a current detection device 4 and a computer 10. The computer 10 includes a speed estimation unit 11 and a position estimation unit 12. ,
Position command unit 13, speed command unit 14, and speed control unit 15
including. The DC power supply 1, the inverter 2, the voltage detection device 3, and the current detection device 4 are the same as those described with reference to FIG.
【００３２】コンピュータ１０の速度推定部１１は、電
圧検出装置３および電流検出装置４からのデジタル信号
に基づいて、リニアコンプレッサ３０のピストン３２の
速度ｖを検出し、検出値ｖを位置推定部１２に与える。
位置推定部１２は、検出速度ｖを積分することによって
ピストン３２のシリンダ３１内における位置ｘを検出す
る。なお、図５に示すように、検出速度ｖおよび検出位
置ｘは正弦波となり、検出位置ｘは検出速度ｖよりも９
０°位相が遅れる。また、検出速度ｘの振幅からピスト
ン３２のストロークがわかる。The speed estimation unit 11 of the computer 10 detects the speed v of the piston 32 of the linear compressor 30 based on the digital signals from the voltage detection device 3 and the current detection device 4, and the detected value v is the position estimation unit 12 Give to.
The position estimation unit 12 detects the position x of the piston 32 in the cylinder 31 by integrating the detected speed v. As shown in FIG. 5, the detection speed v and the detection position x are sine waves, and the detection position x is 9 times greater than the detection speed v.
0 ° phase delay. Further, the stroke of the piston 32 can be known from the amplitude of the detected speed x.
【００３３】位置指令部１３は、振幅制御が可能な正弦
波発生器を含み、その正弦波発生器で生成された指令位
置ｘs を速度指令部１４に与える。指令位置ｘs は、ピ
ストン３２の動作パターン（ストロークと周期）から予
め定められている。The position command section 13 includes a sine wave generator whose amplitude can be controlled, and gives the command position x s generated by the sine wave generator to the speed command section 14. The command position x s is predetermined based on the operation pattern (stroke and cycle) of the piston 32.
【００３４】速度指令部１４は、位置推定部１２から与
えられた検出位置ｘの振幅が位置指令部１３から与えら
れた指令位置ｘs の振幅に一致するように指令速度ｖs
の振幅を調整して指令速度ｖs を速度制御部１５に与え
る。すなわち、速度指令部１４は、図６（ａ）に示すよ
うに検出位置ｘの振幅が指令位置ｘs の振幅よりも小さ
いときは、図６（ｂ）に示すように指令速度ｖs の振幅
を増大させる。逆に、速度指令部１４は、検出位置ｘの
振幅が指令位置ｘs の振幅よりも大きいときは、指令速
度ｖs の振幅を減少させる。The speed command unit 14 controls the command speed v s so that the amplitude of the detected position x given by the position estimating unit 12 matches the amplitude of the command position x s given by the position command unit 13.
The command speed v s is applied to the speed controller 15 by adjusting the amplitude of That is, when the amplitude of the detected position x is smaller than the amplitude of the command position x s as shown in FIG. 6A, the speed command unit 14 has the amplitude of the command speed v s as shown in FIG. 6B. Increase. On the contrary, when the amplitude of the detected position x is larger than the amplitude of the command position x s , the speed command unit 14 reduces the amplitude of the command speed v s .
【００３５】図７は、図４に示したリニアコンプレッサ
の駆動装置の動作を示すブロック線図である。このブロ
ック線図に従って、リニアコンプレッサの駆動装置の動
作について説明する。リニアコンプレッサ３０の動作に
ついては、図３で説明したとおりである。FIG. 7 is a block diagram showing the operation of the drive device for the linear compressor shown in FIG. The operation of the linear compressor drive device will be described with reference to this block diagram. The operation of the linear compressor 30 is as described in FIG.
【００３６】インバータ２の出力電圧ｅとリニアモータ
３６のコイルに流れる電流ｉとがコンピュータ１０の速
度推定部１１に与えられ、これらの値ｅ，ｉと予め測定
されているリニアモータ３６のコイルのインピーダンス
とからピストン３２の速度ｖが上掲した式（１）に基づ
いて算出される。The output voltage e of the inverter 2 and the current i flowing through the coil of the linear motor 36 are given to the speed estimation unit 11 of the computer 10, and these values e, i and the coil of the linear motor 36 measured in advance are supplied. The velocity v of the piston 32 is calculated from the impedance based on the above-described formula (1).
【００３７】算出された検出速度ｖは位置推定部１２に
よって積分され検出位置ｘとなる。この検出位置ｘと位
置指令部１３から出力された指令位置ｘs とが速度指令
部１４に与えられる。検出位置ｘが指令位置ｘs に一致
するように速度指令部１４によって指令速度ｖs が調整
される。調整された指令速度ｖs は速度制御部１５によ
ってインバータ２の出力電圧ｅに変換される。The calculated detection velocity v is integrated by the position estimation unit 12 to obtain the detection position x. The detected position x and the command position x s output from the position command unit 13 are given to the speed command unit 14. The command speed v s is adjusted by the speed command unit 14 so that the detected position x matches the command position x s . The adjusted command speed v s is converted by the speed controller 15 into the output voltage e of the inverter 2.
【００３８】この実施の形態においては、リニアコンプ
レッサ３０のピストン３２の位置ｘが予め定められた指
令位置ｘs に常に一致するように制御されるので、負荷
が変動してもピストン３２のストロークは一定に保たれ
る。したがって、実施の形態１と同様、リニアコンプレ
ッサ３０を広範囲に変動する負荷に対しても使用するこ
とが可能となる。In this embodiment, the position x of the piston 32 of the linear compressor 30 is controlled so as to always coincide with the predetermined command position x s , so that the stroke of the piston 32 remains unchanged even if the load fluctuates. Is kept constant. Therefore, as in the first embodiment, the linear compressor 30 can be used for a load that fluctuates over a wide range.
【００３９】なお、この実施の形態では、コンピュータ
１０の速度指令部１４は、検出位置ｘの振幅が指令位置
ｘs の振幅に一致するように指令速度ｖs の振幅を制御
したが、これに限るものではなく、検出位置ｘが指令位
置ｘs に一致するように制御するのであればどのように
制御してもよい。たとえば、指令位置ｘs と検出位置ｘ
の偏差に応じて、指令速度ｖs をリアルタイムで制御し
てもよい。In this embodiment, the speed command unit 14 of the computer 10 controls the amplitude of the command speed v s so that the amplitude of the detected position x matches the amplitude of the command position x s. The control position is not limited, and any control may be performed as long as the detected position x is controlled to match the command position x s . For example, command position x s and detected position x
The command speed v s may be controlled in real time according to the deviation of
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上のように、この発明の第１のリニア
コンプレッサの駆動装置では、交流電源の出力電圧と交
流電源からリニアモータに流れる電流とに基づいてピス
トンの速度が検出され、その検出速度が速度指令手段に
よって指令された指令速度に一致するように交流電源の
出力電圧が制御される。したがって、負荷が変動しても
ピストンの速度は指令速度に保持され、ピストンのスト
ロークが一定に保持される。よって、負荷変動に伴う装
置の破損や冷却能力の低下が防止され、使用可能な負荷
の範囲が広くなる。As described above, in the first linear compressor driving device of the present invention, the speed of the piston is detected based on the output voltage of the AC power supply and the current flowing from the AC power supply to the linear motor, and the detection thereof is performed. The output voltage of the AC power supply is controlled so that the speed matches the command speed commanded by the speed command means. Therefore, even if the load fluctuates, the speed of the piston is kept at the command speed, and the stroke of the piston is kept constant. Therefore, damage to the device and reduction in cooling capacity due to load fluctuation are prevented, and the usable load range is widened.
【００４１】また、この発明の第２のリニアコンプレッ
サの駆動装置では、交流電源の出力電圧と交流電源から
リニアモータに流れる電流とに基づいてピストンのシリ
ンダ内における位置が検出され、その検出位置が位置指
令手段によって指令された指令位置に一致するように交
流電源の出力電圧が制御される。したがって、負荷が変
動してもピストンの位置は指令位置に保持され、ピスト
ンのストロークが一定に保持される。よって、負荷変動
に伴う装置の破損や冷却能力の低下が防止され、使用可
能な負荷の範囲が広くなる。Further, in the second linear compressor drive device of the present invention, the position of the piston in the cylinder is detected based on the output voltage of the AC power supply and the current flowing from the AC power supply to the linear motor, and the detected position is detected. The output voltage of the AC power supply is controlled so as to match the commanded position commanded by the position commanding means. Therefore, even if the load fluctuates, the piston position is held at the command position, and the piston stroke is held constant. Therefore, damage to the device and reduction in cooling capacity due to load fluctuation are prevented, and the usable load range is widened.
【００４２】また、位置検出手段は、電圧検出手段と電
流検出手段の検出結果に基づいてピストンの速度を検出
する速度検出手段と、速度検出手段によって検出された
ピストンの速度を積分してピストンのシリンダ内におけ
る位置を求める積分手段を含むこととすれば、位置検出
手段を容易に構成できる。The position detecting means detects the speed of the piston based on the detection results of the voltage detecting means and the current detecting means, and integrates the speed of the piston detected by the speed detecting means to detect the piston speed. If the integrating means for obtaining the position in the cylinder is included, the position detecting means can be easily constructed.
【図１】この発明の実施の形態１によるリニアコンプレ
ッサの駆動装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a linear compressor driving device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示したリニアコンプレッサの駆動装置の
動作を説明するための波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the drive device for the linear compressor shown in FIG.
【図３】図１に示したリニアコンプレッサの駆動装置の
動作を説明するためのブロック線図である。FIG. 3 is a block diagram for explaining the operation of the drive device for the linear compressor shown in FIG.
【図４】この発明の実施の形態２によるリニアコンプレ
ッサの駆動装置の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a linear compressor drive device according to a second embodiment of the present invention.
【図５】図４に示したリニアコンプレッサの駆動装置の
動作を説明するための波形図である。5 is a waveform diagram for explaining the operation of the linear compressor drive device shown in FIG. 4. FIG.
【図６】図４に示したリニアコンプレッサの駆動装置の
動作を説明するための他の波形図である。FIG. 6 is another waveform diagram for explaining the operation of the linear compressor drive device shown in FIG.
【図７】図４に示したリニアコンプレッサの動作を説明
するためのブロック線図である。FIG. 7 is a block diagram for explaining the operation of the linear compressor shown in FIG.
【図８】従来のリニアコンプレッサの構成を示す断面図
である。FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a conventional linear compressor.
１ 直流電源 ２ インバータ ３ 電圧検出装置 ４ 電流検出装置 ５，１０ コンピュータ ６，１１ 速度推定部 ７，１４ 速度指令部 ８，１５ 速度制御部 １２ 位置推定部 １３ 位置指令部 ３０ リニアコンプレッサ ３１ シリンダ ３２ ピストン ３３ 圧縮室 ３６ リニアモータ ４１ ピストンばね 1 DC power supply 2 Inverter 3 Voltage detection device 4 Current detection device 5,10 Computer 6,11 Speed estimation unit 7,14 Speed command unit 8,15 Speed control unit 12 Position estimation unit 13 Position command unit 30 Linear compressor 31 Cylinder 32 Piston 33 compression chamber 36 linear motor 41 piston spring
Claims (3)
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、 前記リニアモータに駆動電力を供給するための出力電圧
の制御が可能な交流電源、 前記交流電源の出力電圧を検出するための電圧検出手
段、 前記交流電源から前記リニアモータに流れる電流を検出
するための電流検出手段、 前記電圧検出手段と前記電流検出手段の検出結果に基づ
いて前記ピストンの速度を検出する速度検出手段、 前記ピストンの速度を指令する速度指令手段、および前
記速度検出手段によって検出された検出速度が前記速度
指令手段によって指令された指令速度に一致するように
前記交流電源の出力電圧を制御する制御手段を備える、
リニアコンプレッサの駆動装置。1. A drive device for a linear compressor that reciprocates a piston in a cylinder by a linear motor to generate a compressed gas, and an AC power supply capable of controlling an output voltage for supplying drive power to the linear motor. A voltage detection unit for detecting an output voltage of the AC power supply, a current detection unit for detecting a current flowing from the AC power supply to the linear motor, based on a detection result of the voltage detection unit and the current detection unit Speed detection means for detecting the speed of the piston, speed command means for commanding the speed of the piston, and the detected speed detected by the speed detection means such that they match the command speed commanded by the speed command means. A control means for controlling the output voltage of the AC power supply is provided,
Drive unit for linear compressor.
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、 前記リニアモータに駆動電力を供給するための出力電圧
の制御が可能な交流電源、 前記交流電源の出力電圧を検出するための電圧検出手
段、 前記交流電源から前記リニアモータに流れる電流を検出
するための電流検出手段、 前記電圧検出手段と前記電流検出手段の検出結果に基づ
いて前記ピストンの前記シリンダ内における位置を検出
する位置検出手段、 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、および前記位置検出手段によって検出さ
れた検出位置が前記位置指令手段によって指令された指
令位置に一致するように前記交流電源の出力電圧を制御
する制御手段を備える、リニアコンプレッサの駆動装
置。2. A linear compressor drive device for generating compressed gas by reciprocating a piston in a cylinder by a linear motor, wherein an AC power supply capable of controlling an output voltage for supplying drive power to the linear motor. A voltage detection unit for detecting an output voltage of the AC power supply, a current detection unit for detecting a current flowing from the AC power supply to the linear motor, based on a detection result of the voltage detection unit and the current detection unit Position detection means for detecting the position of the piston in the cylinder, position command means for commanding the position of the piston in the cylinder, and the detected position detected by the position detection means are commanded by the position command means. A control means for controlling the output voltage of the AC power supply so as to match the command position is provided. Near the compressor of the drive unit.
いて前記ピストンの速度を検出する速度検出手段、およ
び前記速度検出手段によって検出された前記ピストンの
速度を積分して前記ピストンの前記シリンダ内における
位置を求める積分手段を含む、請求項２に記載のリニア
コンプレッサの駆動装置。3. The position detecting means includes speed detecting means for detecting the speed of the piston based on the detection results of the voltage detecting means and the current detecting means, and the speed of the piston detected by the speed detecting means. 3. The linear compressor drive device according to claim 2, further comprising integration means for integrating the above to obtain a position of the piston in the cylinder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7281354A JPH09126147A (en) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | Drive device for linear compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7281354A JPH09126147A (en) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | Drive device for linear compressor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126147A true JPH09126147A (en) | 1997-05-13 |
Family
ID=17637949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7281354A Pending JPH09126147A (en) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | Drive device for linear compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09126147A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1995
- 1995-10-30 JP JP7281354A patent/JPH09126147A/en active Pending
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