KR20060127146A - 접극자 위치를 검출하는 수단을 포함하는 가역 선형드라이버 - Google Patents

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KR20060127146A
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마리오 베쉬톨드
스테판 누인거
요한스 라인스케
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베에스하 보쉬 운트 지멘스 하우스게랫테 게엠베하
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Abstract

본 발명은 가역 선형 드라이버에 관한 것이다. 가역 선형 드라이버는 필드 코일과 자기 접극자(magnetic armature, 8)를 포함한다. 자기기 접극자는 상기 필드 코일의 자기장에 의해 활성화 되어, 선형의 충방향 진동 운동을 한다. 상기 접극자의 위치를 검출하기 위해, 상기 드라이버는 스트라이프 패턴 소자(10)를 포함한다. 스트라이프 패턴 소자는 교대로 배열되는 투명 및 반투명 스트라프(12i, 11i) 또는 교대로 배열되는 광반사 스트라이프 및 비 반사 스트라이프를 포함하며, 이러한 스트라이프 들은 축방향의 접극자 스트로크 전체에 걸쳐 확장된다. 또한, 스트파이프 패턴 소자는 축 방향에 수직한 빛을 발생 및 입사하는 소자를 포함하는 광 배리어(14)를 포함한다.

Description

접극자 위치를 검출하는 수단을 포함하는 가역 선형 드라이버{Reversing linear driver comprising means for detecting an armature position}
본 발명은 반전 선형 드라이버에 관한 것으로, 반전 선형 드라이버는 가변 전류에 의해 동작하는 한 개 이상의 필드 코일과,필드 코일의 자기장에 의한 접극자 스트로크를 가지도록 축 방향의 선형 발진 동작을 하는 마그네틱 접극자(amarture)와, 상기 접극자 위치를 검출하는 수단을 포함한다.
이러한 선형 드라이버는 JP 2002-031054 A(이하, 참조문헌) 에 기술되어 있다.
특히, 참조 문헌 1의 선형 드라이버는 선형 발진 진동기(linear oscillating vibratior)에 압축기(compressor)의 펌프 플런저(plunger)를 설치하는 데 이용된다. 이러한 압축기와 선형 드라이버를 포함하는 시스템은 선형 압축기로 구현될 수 있다. (상기한 JP-A 명세서(참조문헌) 참조). 참조문헌에 기술된 공지의 선형 압축기에서, 접극자는 발진(oscillate) 동작을 하도록 하는 하나 이상의 스프링 소자에 연결되며, 소정의 발진 주파수에 대해 설계된 탄성체 시스템(spring-mass system)을 형성한다. 압축기의 힘-거리 특성에 있어서, 압축기는 스프링처럼 (말하자면, 스프링에 병렬로 연결된 것처럼) 소정의 강도로 움직이며, 상기 시스템의 특성 주 파수를 결정한다.
다양한 방법으로, 전류(즉, 실제 접극자의 위치)를 가능한 정확히 측정하여 반전 선형 드라이버의 접극자 위치를 제어하도록 할 수 있다. 지금까지, 상기 접극자의 위치는 상기 접극자가 소정의 위치에 도달하는 시점에 전기적 접촉을 종료시킴으로써 비- 선형적으로(예를 들면, 불연속적으로) 검출하였다. 반면, 연속적으로 위치를 측정의 방법은, 예를 들어, 필드 코일에 유기되는 전압을 수단으로 하여 연속적으로 위치를 측정한다. 그러나, 이 경우에는 접극자의 위치 측정 결과가 상대적으로 정확하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 개별적인 접극자 위치를 높은 해상도(resolution)로 측정할 수 있는 가역 선형 드라이버를 구성하는 데 있다.
이러한 본 발명의 목적은 청구범위 제1항에 기술된 특징에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 가역 선형 드라이버는 접극자 위치를 검출하는 수단을 하나 이상 포함한다. 상기 검출 수단은 축에 대한 전체 접극자 스트로크 상으로 확장되는 스트라이프 패턴 소자를 포함한다. 상기 스트라이프 패턴 소자는 교대로 배치되는 투명 및 불투명 스트라이프들 또는 광-반사 및 비반사 스트라이프들을 포함한다. 또한, 상기 검출 수단은 하나 이상의 광 배리어를 포함하며, 상기 광 배리어는 상기 스트라이프 패턴 소자의 축 방향에 대하여 거의 수직으로 정렬되는 광 빔들을 출력하거나 입력받는 광 출력부 및 광 입사부 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선형 드라이버의 특징은 상기 접극자의 위치 측정을 할 수 있으며, 상기 위치 측정을 근거로 속도 측정을 할 수 있다는 것이다. 또한, 공지의 광 배리어를 이용하여, 저렴한 비용으로 정확한 시간 측정을 할 수 있다. 또한, 예를 들면 "바코드"와 같은 인쇄 기술을 이용하면, 저렴한 가격에 좋은 품질의 스트라이프 패턴 소자를 생산할 수 있다. 정밀하고 연속적인 접극자 측정은 선형 압축기의 접극자 위치가 규칙적으로 되도록 하여 압축기의 효율을 증대시킨다. 더욱이, 위치 측정은 생산시 내구성 증가에 기여한다. 이는 기준에 대한 접극자 스트로크의 절대적 상사점(upper dead-center point)을 최소한의 추가 비용으로 측정할 수 있기 때문이며, 측정값은, 예를 들면, 모터 제어부에 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가역 선형 드라이버는 종속항들에 의해 구체화된다. 이 경우에, 청구범위 제1항의 실시예는 종속항들 중 하나의 특징에 결합되거나 다수의 종속항에 결합될 수도 있다. 다음의 특징들이 상기 선형 드라이버에 부가될 수 있다.
- 스트라이프 패턴 소자는 상기 접극자에 고정되도록 연결될 수 있다. 선택적으로는, 하나의 광 배리어가 상기 접극자에 움직일 수 있게 배치될 수 있다.
- 또한, 광 배리어는 이중 광 배리어로 구성될 수 있다. 이러한 광 배리어를 이용하면 두 배의 정확한 공간 해상도(resolution)를 얻을 수 있으며 접극자 운동 방향의 역 방향도 간단하게 검출할 수 있다.
- 투명 스트라이프 및 불투명 스트라이프, 또는 광 반사 스트라이프 및 비 반사 스트라이프는 각각 동일한 축 상으로 확장할 수 있다. 선택적으로, 축방향으로 변화하는 개별적인 스트라이프가 비균일하게 축상으로 확장할 수도 있다.
- 투명 스트라이프 및/또는 불투명 스트라이프, 또는 광 반사 스트라이프 및/또는 비반사 스트라이프는 각각 0.25mm 미만으로 축 방향 확장이 가능하다.
- 스트라이프 패턴 소자는 빗(comb) 모양일 수 있다.
- 스트라이프 패턴 소자의 스트라이프 패턴은 하나 이상의 분리된 트리거 스트라이프를 포함하며, 트리거 스트라이프는 측정 가능하다. 상기 트리거 스트라이프는 상기 광 배리어에 의해 검출 또는 생성될 수 있으며, (단일) 광 배리어를 더 포함할 수도 있다. 특히, 접극자의 절대 위치는 이와 같은 트리거 스트라이프를 사용하여 측정할 수 있다.
- 상기 접극자의 위치를 측정하는 수단에 더불어, 운동의 속도 및/또는 방향을 측정하는 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가역 선형 드라이버는 상술 되지 않은 다른 종속항들 및 도면에 의해 구체화될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 가역 선형 드라이버를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따라 가역 선형 드라이버의 이중 광 배리어를 나타내는 도면이다.
도 4는 대응하는 이중 광 배리어를 이용하여 시간에 따른 접극자 위치 측정 결과를 나타내는 시뮬레이션 도면이다.
도 5는 대응하는 이중 광 배리어를 이용하여 시간에 따른 접극자 위치 측정 결과를 나타내는 시뮬레이션 도면이다.
2 선형 드라이버
4 필드 코일
5 요크 몸체
7 슬릿 형태의 영역
8 접극자(Armature)
9, 9' 스프링(탄성체)
10 스트라이프 패턴 소자
11i 불투명 스트라이프
12i 투명 스트라이프
14 광 배리어
16a, 16b 광 배리어 소자
1. 트리거 신호 스트라이프
1. 스트라이프 패턴 소자
21 트리거 신호 스트라이프
22 광 배리어
P 위치 마커
L 최대 굴절
x 축 방향
H 접극자 스트로크
m1, m2 자화 방향
V 압축기
PM1, PM2 영구 자석
T 시간
VA 속력
K1, K2, K3, K4, 곡선
이하, 상술한 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 도면에서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조 부호로 표시한다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 가역 선형 드라이버는 선형 압축기(linear compressor)에 적용되는 것으로 가정한다(참조문헌 JP-A 명세서 참조). 첨부한 도면들은 선형 드라이버 2의 단면 중 상부를 개략적으로 나타낸다. 즉, 도 1은 축 또는 발진 축 방향으로 확장된 A 평면의 일 측에 위치한 상세한 구성만을 나타낸다. 도시되지 않은 다른 부분들은 본 발명의 당업자에게 자명한 사항이다. 선형 드라이버 2는 하나 이상의 필드 코일 4을 포함하며, 필드 코일 4에는 하나 이상의 자기 플럭스 운반 요크 몸체(magnetic-flux carrying yoke body) 5가 배치된다. 자기 접극자(magnetic armature) 또는 접극자 8은, 예를 들면 축을 따라 하나가 다른 하나의 뒤쪽으로 정렬된 두 개의 영구 자석들을 포함하며, 요크 몸체 5의 아래에 위치한 채널 형태 또는 슬릿 형태의 영역 7에 위치한다. 영구 자석들의 자화 방향은 화 살표 m1 및 m2에 의해 표시된다. 상세히 도시되지 않았으나, 접극자 (또는 "접극자 운반자(carrier)"라 함)는 축의 좌우로 확장된 부분을 포함한다. 예를 들어, 접극자(armature)는 축 방향으로 변화하는 코일 4의 자기장 내에 위치한 지점 P(마커) 가까이에서 발진 운동을 할 수 있다. 간략한 설명을 위해 도면에서 다음과 같은 사항을 가정한다. 즉, 지점 P 가까이에서 진동이 이루어지면 축 방향으로 지점 P에서 가장 멀리 떨어진 위치(즉, 진폭)는 L+ 또는 L- 값으로 나타낸다. 접극자 스트로크는 따라서 │2L│이 된다. 그러나, 지점 P는 정상 조건에서의 접극자의 운동을 가정한 경우이며, 접극자 운동이 이를 벗어날 수도 있다. 즉, 일반적으로 접극자 진동은 지점 P에 대하여 항상 대칭적인 것은 아니다. 지점 P가 고정되었다고 간주하면, 양의 스트로크 성분 및 음의 스트로크 성분의 크기가 동일하지 않을 수 있다.
도면에 도시된 바람직한 실시예에서와 같이, 지점 P의 양측에 고정된 두 개의 판 스프링(leaf spring) 9 및 9'은 접극자 8의 확장부 역할을 한다. 또한, 접극자 8의 확장부의 하나 이상의 측부에 압축기 V의 펌프 플런저가 고정되어 연결될 수 있다 (도시되지 않음).
도 2는 본 발명에 따른 선형 드라이버의 접극자 8을 나타내는 도면이다. 접극자 8은 두 개의 영구 자석 PM1 및 PM2 을 포함한다. 다음에 기술된 선형 광학 센서로부터 알려진 바와 같이, 광 배리어 쿰(comb) 형태의 스트라이프 패턴 소자 10는 "기수(rider)" 형상으로 접극자 위에 배치된다(" Linear Synchronous Motors: Transportation and Automation Systems" JF. Gieras 및 Z. j. Piech, CRC 출판사 미국, 2000년, 149-167 쪽 참조). 스트라이프 패턴 소자 10는 불투명 선형 스트라 이프 11i 와 대응하는 투명 선형 스트라이프 12i 를 포함한다. 불투명 선형 스트라이프 11i 와 대응하는 투명 선형 스트라이프 12i 는 축 방향으로 하나 뒤에 다른 하나가 교대로 배열되고, 모두가 축 방향으로 동일하게 확장되며, 0.25mm 미만의 폭을 가진다. 예를 들어, 스트라이프 11i 는 검은색 선으로 도시되고, 중간에 삽입된 투명 스트라이프 12i는 좌우 측의 사이 공간으로 표현된다. 투명 및 불투명 스트라이프들의 배열은 접극자 8의 축 방향 실제 스트로크 H 전체를 가린다.
광 배리어 쿰(comb)은 불투명 물질로 구성될 수 있으며 역학적으로 들쭉날쭉하게 구성될 수도 있다. 또는, 광 배리어 쿰(comb)은 투명 물질로 구성될 수도 있으며, 불투명 스트라이프 패턴과 함께 인쇄된다. 접극자 운반자가 투명 물질(예. IR 투명인 GFK)로 구성되는 경우에, 광 배리어는 운반자 물질에 직접 인쇄될 수도 있다.
접극자 8와 함께 운동하는 광 배리어 쿰 10은 안정적으로 고정되도록 설치된 투과 광 배리어 14를 통과하여 이동한다. 투과 광 배리어 14의 교류 신호는 공지된 주기 길이(period length= 두 개의 인접한 투명 및 불투명 스트라이프들의 폭)를 이용하여 위치(position)를 측정할 수 있도록 한다. 본 발명의 일 실시예에는 단일 광 배리어 뿐 아니라, 이중 광 배리어를 사용할 수도 있다. 이중 광 배리어는 두 배 정확한 공간 해상도(spatial resolution)를 얻을 수 있도록 하며, 접극자 운동 방향의 역방향 운동도 측정할 수 있도록 한다. 그러나 단일 광 배리어를 사용하는 경우에도, 스트라이프 패턴을 개량하고(refine), 접극자의 역방향 운동시 제로가 되는 필드 코일 내의 접극자 운동에 의해 유기되는 전압을 측정하여 이러한 값을 얻을 수 있다. 선택된 투과 이중 광 배리어 14의 두 개의 광 빔은 축 방향에 위치하므로, 인접한 투명 스트라이프 12i와 동일한 래스터 크기를 갖는 것이 아니라, 인접한 스트라이프들의 중간 지점보다 더 많이 이격된다. 이중 광 배리어 14의 공간 해상도(resolution)는 광 배리어 쿰의 주기 길이의 약 1/4이다. 또한, 이중 광 배리어를 사용하면 접극자의 운동 방향을 확인할 수 있다.
이하, 빛(light)과 음영의 변화에 대해 상세히 기술하도록 한다. 90°신호 뿐 아니라, 해상도(resolution)가 주기 길이의 1/8로 증가할 수 있도록 두 개의 광 배리어 신호들을 감산 또는 가산하여 45°신호도 얻을 수 있다. 이를 위해서는, 스트라이프 패턴 주기 길이를 이중 광 배리어의 두 개의 광 배리어 컬렉터들과 축과의 거리에 맞도록 조절하여야 한다.
본 발명에 따라 스트라이프 패턴 소자 10의 일 실시예로 제공되는 광 배리어 쿰(light barrier comb)은 하나 이상의 트리거 신호 스트라이프 17를 더 포함한다. 예를 들어. 트리거 신호 스트라이프 17는 긴 선 형태일 수 있다. 이러한 스트라이프는 접극자 속도가 최대치에 가까워지는 위치에 정확히 배치된다. 소정의 위치에 대응하는 트리거 신호는 1차 적으로 위치 측정을 하는 데 이용되며, 접극자 운동의 반 파장마다 위치 측정이 수행된다. 또한, 트리거 신호는 접극자 위치를 규칙화하는 알고리즘에 이용될 수도 있다.
도 2에 도시된 이중 광 배리어 14의 부분 겹침 배열(semi-overlapping arrangement) 되면, 결과적으로 이중 광 배리어는 트리거 신호를 측정하는데 직접 이용될 수 있다. 예를 들어, 투과 광 배리어 14의 LED 광트랜지스터 쌍이 폭에 비 해 높게 수직 방향으로 형성되도록 선택되어, 트리거 스트라이프를 포함하지 않는 광 배리어 쿰이 대략 절반 정도만 가리기 때문에, 이중 광 배리어에 의해 전달되는 신호 진폭에 의해 트리거 신호 스트라이프의 오버런이 식별될 수 있다.
트리거 신호는 모터의 시동(Start-up)시 반드시 필요하다. 예를 들어 시동 초기에, 비용 효율 변화를 높일 수 있도록 시동 동작에서 반드시 필요하지 않은 AD 컨버터의 신호 입력 (예, 전류 센서의 입력)을 이용하여 트리거 신호를 구한다.
다르게는, 참조 마커를 표준 동작 범위 외부에 두는 방법이 있다. 따라서, 시동 시 표준 범위를 넘어도, 접극자의 절대 위치를 동일한 센서를 사용하여 검출할 수 있다.
예를 들면, 기준 마커(marker)에 대한 전기적 접촉 측정 방법과 같은 독립 측정 방법이 표준 방법으로 사용될 수도 있다. 이 경우에 상술한 광학 트리거 신호는 선택적으로 이용한다. 대응하는 기준 마커가 상부 및 하부 스탑 또는 압축기 플런저와 같은 부하의 상사점(dead-center point)에 적용되는 경우에, 부하 및 드라이버의 좌표 시스템이 계측될 수 있다.
광 배리어 쿰은 접극자의 변환점 가까이에 최대 공간 해상도(resolution)를 가지도록 비-등거리에 형성될 수 있으며, 접극자의 최대 속도 영역에서 공간 해상도(resolution)가 감소된 상태로 형성될 수도 있다.
접극자 속도의 측정값은 광 배리어를 사용하여 측정한 위치의 시간차를 통해 계산할 수 있다.
다른 방법으로는, 투과시 반사되도록 구성할 수도 있다. 이를 위하여, 스트 라이프 패턴 소자는 반사 및 흡수 스트라이프 패턴을 포함하여야 한다. 반사 방법은 스트라이프 패턴이 접극자나 연관 캐리어(운반자)의 반대 측 표면에도 적용될 수 있다는 이점이 있다. 접극자나 연관 캐리어는 스트라이프의 폭 및 배열에 따라 달라질 수 있다. 결과적으로, 측정시 정확도가 증가할 뿐 아니라, 일 측을 기준 측정을 위해 사용될 수 있다.
시동시 선형 드라이버에 역학적으로 연결된 압축기의 압력 보상에서, 이러한 압축기의 플런저 스탑과 플런저로부터 먼 측의 스탑은 특별 제어 수단에 의해 "부드럽게" 결정될 수 있다. 드라이버의 모든 동작 상태에서 플런저로부터 먼 측에 도달할 수 있으므로, 시동 구간 동안 동작 상태에 독립적인 기준 신호로 이용될 수 있다.
스트라이프 패턴 소자는 드라이버의 제조시 및 외부 운동시, 운동 방향에 대한 역학적 허용범위 측정 및 기능 테스트를 위해 이용될 수 있다. 기능 테스트는 스트로크 측정, 스탑 측정 등을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 접극자 8는 도 3에 도시된 바와 같이 스트라이프 패턴 소자 및 이중 광 배리어를 포함하며, 투과 이중 광 배리어 14 를 사용한다는 점에서 도 2에 도시된 접극자와는 차이가 있다. 투과 이중 광 배리어 14는 트리거 스트라이프를 포함하지 않는 스트라이프 패턴 소자 20의 정상 광 배리어 쿰에 의해 완전히 커버된다. 트리거 스트라이프 21에 의해 생성되는 트리거 신호는 추가적인 투과 단일 광 배리어 22로 식별한다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라 선형 드라이버에 관한 접극자 위치 x(mm)가 시간 t (s)에 따라 측정된 결과를 나타낸다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라 접극자 속도 VA(m/s)가 시간 t (s 단위)에 따라 측정된 결과를 나타낸다. 도 5에서, K1 은 실제 속도 곡선이고, K2는 평활화된 광 배리어 측정 값 곡선이며, K3은 광 배리어 측정 속도 곡선이고, 마지막으로 K4는 트리거 타임에서 결정되는 속도 및 그 후에 유지되는 속도를 나타낸다.
상기한 도면들에 표시된 바에서, 스트라이프 패턴 소자는 접극자 운반체에 고정되어 연결되며, 단일 또는 이중 광 배리어는 고정적인 위치에 배열되는 것으로 가정한다. 그러나, 이러한 구성요소들 사이의 상대적인 운동이 중요하므로, 광 배리어는 고정 스트라이프 패턴 소자를 가지는 접극자 운반체 상에 위치할 수도 있으며, 다르게는 이동가능할 수도 있다.

Claims (13)

  1. 가변 전류에 의해 동작하는 하나 이상의 필드 코일과;
    상기 필드 코일의 자기장에 의해 접극자 스트로크를 가지고 축방향의 선형 진동 운동을 하도록 설정되는 자기 접극자와; 그리고
    상기 접극자의 위치를 검출하는 수단을 포함하되,
    상기 접극자의 위치를 검출하는 수단은,
    교대로 배열되는 투명 스트라이프(12i) 및 불투명 스트라이프(11i) 또는 교대로 배열되는 광 반사 스트라이프 및 비반사 스트라이프를 포함하며, 축방향의 접극자 스트로크 (H) 상으로 확장되는 스트라이프 패턴 소자(10, 20)와; 그리고
    상기 스트라이프 패턴 소자(10, 20)의 축 방향에 대하여 수직으로 정렬되는 광 빔을 발생하거나 입사하는 광 출력부 및 광 입사부를 포함하는 하나 이상의 광 배리어(14)를
    포함하는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트라이프 패턴 소자(10, 20)는 상기 접극자(8)에 고정되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  3. 제 1 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 배리어(14)는 이중 광 배리어인 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 및 불투명 스트라이프(12i, 11i)와 상기 광 반사 및 비반사 스트라이프 각각은 동일하게 축 방향으로 확장하는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 및 불투명 스트라이프(12i,11i)와 상기 광 반사 및 비 반사 스트라이프 중 어느 하나는 불균일하게 축 방향으로 확장하는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 및 불투명 스트라이프 (12i 및 11i)와 상기 광 반사 및 비 반사 스트라이프의 상기 축 방향 확장은 각각 0.25mm 이하인 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트라이프 패턴 소자(10)는 쿰 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트라이프 패턴 소자(10)는 하나 이상의 트리거 스트라이프 (17, 21)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 트리거 스트라이프(17, 21)는 상기 진동 접극자(8)가 최대 속도를 가지는 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  10. 제 8 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트리거 스트라이프(17)는 상기 광 배리어(14)에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  11. 제 8 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 광 배리어(22)는 상기 트리거 스트라이프(21)와 관련되는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접극자(8)의 속도 및 운동 방향을 검출하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접극자(8)는 압축기(V)의 펌프 플런저에 고정되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 가역 선형 드라이버.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006049401A1 (de) 2006-10-19 2008-04-24 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Linearantrieb und Linearverdichter
DE102008029370A1 (de) 2008-06-20 2009-12-24 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Linearverdichter
DE102008061205A1 (de) 2008-11-18 2010-05-20 Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH Elektrodynamischer Linearschwingmotor
DE102013113351A1 (de) 2013-12-03 2015-06-03 Pfeiffer Vacuum Gmbh Verfahren zur Kalibrierung einer Membranvakuumpumpe sowie Membranvakuumpumpe
EP3252879B1 (en) * 2016-05-31 2020-08-26 TE Connectivity Germany GmbH Actuator module for charge inlets
ES2929982T3 (es) * 2018-08-09 2022-12-05 Draexlmaier Lisa Gmbh Reconocimiento táctil de una posición de componentes de una pieza de vehículo
CN112145400B (zh) * 2019-06-28 2022-08-02 青岛海尔智能技术研发有限公司 用于压缩机的控制装置及制冷设备
CN112145399B (zh) * 2019-06-28 2022-08-05 青岛海尔智能技术研发有限公司 压缩机及制冷设备

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1416347A (en) * 1972-03-16 1975-12-03 Nat Res Dev Linear motors
SU792499A1 (ru) 1978-03-01 1980-12-30 Предприятие П/Я В-2942 Устройство дл преобразовани вращательного движени в поступательное
US4463300A (en) * 1981-09-17 1984-07-31 Printronix, Inc. Linear motor digital servo control
SU1051662A1 (ru) 1982-05-20 1983-10-30 Завод-Втуз При Московском Автомобильном Заводе Им.Н.А.Лихачева Линейный электродвигатель
RU2025035C1 (ru) 1991-06-25 1994-12-15 Александр Андреевич Худяев Электропривод
JP2878955B2 (ja) * 1993-04-08 1999-04-05 日立金属株式会社 高精度リニアモータ
DE4397478T1 (de) 1993-07-02 1996-06-27 Partek Cargotec Oy Hydraulischer, pneumatischer oder ähnlicher Zylinder
US5742136A (en) * 1994-09-20 1998-04-21 Yokogawa Electric Corporation Linear motor drive system
JP3382061B2 (ja) * 1995-05-31 2003-03-04 松下電工株式会社 リニア振動モータ
US5980211A (en) * 1996-04-22 1999-11-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Circuit arrangement for driving a reciprocating piston in a cylinder of a linear compressor for generating compressed gas with a linear motor
DE29713979U1 (de) * 1997-07-04 1997-10-16 Textilma Ag, Hergiswil Kettenwirkmaschine, insbesondere Häkelgalonmaschine
CA2344356A1 (en) * 1998-09-16 2000-03-23 Airxcel, Inc. Frequency control of linear motors
US6441515B1 (en) * 1999-09-10 2002-08-27 Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. Linear motor
DE10019226B4 (de) * 2000-04-18 2010-03-18 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co Elektromechanischer Linearantrieb mit Momentenkompensation
JP3540727B2 (ja) * 2000-07-19 2004-07-07 三洋電機株式会社 リニアコンプレッサ
JP3876611B2 (ja) * 2000-11-02 2007-02-07 株式会社日立製作所 流体搬送装置
JP2003339188A (ja) * 2002-05-21 2003-11-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd リニアモータの駆動装置
US7184254B2 (en) * 2002-05-24 2007-02-27 Airxcel, Inc. Apparatus and method for controlling the maximum stroke for linear compressors
DE102004010846A1 (de) * 2004-03-05 2005-09-22 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Vorrichtung zur Regelung des Ankerhubs in einem reversierenden Linearantrieb
DE102004010849A1 (de) * 2004-03-05 2005-09-22 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Lineare Antriebseinheit mit Schwingungsankerteil und Feder
DE102006009230A1 (de) * 2006-02-28 2007-08-30 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verfahren zum Justieren eines Kolbens in einem Linearverdichter

Also Published As

Publication number Publication date
EP1723394A1 (de) 2006-11-22
RU2372589C2 (ru) 2009-11-10
WO2005085765A1 (de) 2005-09-15
RU2006130013A (ru) 2008-04-10
CN100494908C (zh) 2009-06-03
DE102004010403A1 (de) 2005-09-22
US7631438B2 (en) 2009-12-15
CN1926403A (zh) 2007-03-07
US20080034603A1 (en) 2008-02-14

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