[发明专利]线性电机的行程计算方法与线性电机

说明书

本发明提供了一种线性电机的行程计算方法与线性电机。其中线性电机的行程计算方法包括：获取线性电机的外加电压、线圈的电流和线圈的电感；获取线圈的当前磁芯温度，并根据当前磁芯温度确定线性电机的修正电机系数和线圈的修正电阻；以及根据公式计算线性电机的行程X，其中U为线性电机的外加电压，I为线圈的电流，L为线圈的电感，α为线性电机的修正电机系数，R为线圈的修正电阻。本发明的方案，通过开发软件功能实时得到线圈的当前磁芯温度，没有增加复杂的传感器或其他结构，有效降低线性电机成本，并根据线圈的当前磁芯温度对电机系数和磁芯电阻进行及时的修正，提高行程计算的准确度以及线性电机的工作可靠性。

技术领域

本发明涉及电机驱动领域，特别是涉及一种线性电机的行程计算方法与线性电机。

背景技术

线性压缩机由本体部分和线性电机部分组成，本体部分包括外壳、气缸、气缸盖、活塞、弹簧、后弹簧挡板、前法兰和油泵等部件，线性电机部分包括线圈、内定子、外定子、动子、永磁体等部件。传统往复式压机固定压缩行程，精确控制运行频率。而线性压缩机则是控制压缩行程，而运行频率基本不变，因此线性电机对压缩活塞运行行程的精度要求较高，对行程的计算会直接影响线性压缩机的性能系数(Coefficient Of Performance，简称COP)。

线性电机在计算行程的过程中需要使用电机系数和磁芯电阻，但电机系数和磁芯电阻在线性电机的运行过程中会因温升原因缓慢变化，继而会导致行程计算累计偏差过大，影响控制，降低可靠性。因而行程计算已经是研究线性压缩机的难点。目前的线性压缩机往往采用以下几种方法来规避计算行程的难点：

第一种，以固定电机系数运行，除了正常的行程计算外，还通过实时监测功率、频率变化来修正运行行程，达到行程控制目的。该方法不能避免计算行程错误的问题，只能在发生错误之后，降低功率来避免错误行程继续过大。而当累计运行时间较长、运行负载过大时，偏差较大，风险大大增加。

第二种，给线性电机内接线圈或其他传感器，通过感生电动势获得活塞位置信息，感应动子运动行程，达到粗略测量行程的目的。该方法在高频运行的情况下精度受限，且对外需要增加1-2个电源接线柱，还需要在定子附近增加传感器线圈等。导致线性电机部分的材料成本上升10％-30％，且存在线圈漏电、接线柱漏氟等隐患。

发明内容

本发明的一个目的是提高线性电机行程计算的准确度。

本发明一个进一步的目的是在降低线性电机的成本的同时提高其工作可靠性。

特别地，本发明提供了一种线性电机的行程计算方法，其中线性电机包括具有磁芯的线圈，且行程计算方法包括：获取线性电机的外加电压、线圈的电流和线圈的电感；获取线圈的当前磁芯温度，并根据当前磁芯温度确定线性电机的修正电机系数和线圈的修正电阻；以及根据公式计算线性电机的行程X，其中U为线性电机的外加电压，I为线圈的电流，L为线圈的电感，α为线性电机的修正电机系数，R为线圈的修正电阻。

可选地，获取线圈的当前磁芯温度的步骤包括：获取线圈的初始磁芯温度、线性电机所在环境的当前温度、线性电机的当前运行功率以及线性电机的累计运行时间；以及根据公式T(t)＝T0+(Ta(t)-T0+k2(t)·P(t))×(1-e^-k1·t)计算线圈的当前磁芯温度T(t)，其中T0为线圈的初始磁芯温度，Ta(t)为线性电机所在环境的当前温度，P(t)为线性电机的当前运行功率，t为线性电机的累计运行时间，k1和k2(t)为预设参数。

可选地，获取线圈的初始磁芯温度的步骤包括：获取对线圈施加的脉冲宽度调制电压；对脉冲宽度调制电压和线圈的电流进行滤波；根据滤波后的脉冲宽度调制电压和线圈的电流通过预设算法获得线圈的初始电阻；以及根据公式计算线圈的初始磁芯温度T0，其中R0为线圈的初始电阻，R1为线圈的磁芯温度为T1时的已知电阻，T为国标铜质线圈温度参数。