通过将谐波平衡信号注入耦接至斯特林机的线性电机/交流发电机的电枢来平衡谐波频率下的振动制造技术

通过将谐波平衡信号注入耦接至斯特林机的线性电机/交流发电机的电枢来减少谐波频率下的振动。感测振动以提供表示机械振动的信号。通过利用用于各谐波的自适应滤波器的自适应滤波算法处理所感测的振动信号来为选定的工作频率的谐波生成谐波平衡信号。将各谐波的参考输入在选定的谐波的频率处施加于自适应滤波算法。将所有谐波的谐波平衡信号与主控制信号相加。所述谐波平衡信号修改主电驱动电压，并利用与各谐波处的振动相反的驱动电压分量驱动电机/交流发电机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术一般涉及减小或消除机械振动，尤其是在包括驱动地联接至电磁线性电机或交流发电机的斯特林循环机的耦接对中，更具体地涉及通过将本专利技术的控制系统与现有技术的控制和振动平衡器集成来减小或消除耦接对往复运动的基本工作频率的谐波(harmonics)处的机械振动。许多机器由于作为其一部分的一个或多个周期性移动质块(mass)的反复加减速而振动。在一些环境下，振动会非常不舒服、令人分心或烦恼，而在一些环境下，振动可干扰其它设备的操作且甚至可导致损坏。减小振动的一个方式是通过中间减振器将振动机安装至另一个质块，减振器可以是吸收部分振动能量的装置或材料。然而，由于该方式仅可部分地减小振动，因此消除或至少使振动的幅度最小化的更有效方式是将振动平衡器刚性安装至振动机。振动平衡器产生对抗振动的力，即其产生振幅相等或几乎相等但是相位相反的力，从而抵销或几乎抵销振动产生的力。振动平衡器一般有两种类型，分为被动振动平衡器和主动振动平衡器，一些振动平衡器也称作调谐质块避振器、主动质块避振器或减振器。被动振动平衡器本质上为谐振弹簧和质块系统，其被调谐成振动机的工作频率，但被设置成以与振动产生的力相差180°的相位将来自其加速和减速质块的力施加至振动机。主动振动平衡器本质上为质块，且也可以联接至弹簧，但是质块的运动由反馈控制系统控制，反馈控制系统感测振动并以与振动相反的方向驱动质块。尽管被动平衡器比较便宜，但是缺点在于其仅能够响应于其被调谐成的一个谐振频率下的振动。主动平衡器可响应微小的振动频率变化，且可以更好地以抵销振动的振幅施加补偿力，但是主动平衡器较昂贵，且需要控制器来以所需的振幅和相位驱动主动平衡器。据我所知，被动平衡器和主动平衡器在振动机的基本工作频率的谐波处的振动均不平衡。因此，本专利技术的目的和特征是提供用于减少或消除机器在其基本工作频率的谐波处的振动。本专利技术进一步的目的和特征是不仅使机器在基本工作频率的谐波处的振动平衡，而且不增加任何机械结构来实现该平衡。
技术实现思路
本专利技术为使包括驱动地联接至原动机或负载的线性电机/交流发电机的耦接对的振动平衡的方法。线性电机/交流发电机具有电枢绕组，且其工作频率下的往复运动由数字处理器根据命令输入控制。该方法使耦接对在工作频率的谐波处的振动最小化。由于在现有技术中，主控制信号根据命令输入在工作频率下产生，且该主控制信号被施加于功率级，功率级通过向电枢绕组施加交流主电驱动电压来控制耦接对。对于本专利技术，感测耦接对的振动以提供表示感测的耦接对的机械振动的感测振动信号。为至少一个选定的工作频率的谐波产生谐波平衡信号，且优选为选定的几个谐波的每一个产生谐波平衡信号。每一个谐波平衡信号通过利用自适应滤波器的自适应滤波算法对感测振动信号进行处理产生。每一个选定的谐波的自适应滤波算法在选定的谐波的频率处具有参考输入。将所有选定的谐波的谐波平衡信号与主控制信号相加。在工作频率的每一个选定的谐波处的每一个谐波平衡信号从而修改主电驱动电压，并利用每一个选定的谐波的驱动电压分量(与在每一个选定的谐波处的振动相反)来驱动耦接对的电机/交流发电机。附图说明图1是图示本专利技术的操作的框图。图2是图示作为本专利技术的组件的自适应平衡信号发生器的操作的框图。图3是图示本专利技术的实施方案的图。图4是图示本专利技术的另一个实施方案的图。图5是图示本专利技术的再另一个实施方案的图。在描述附图图示的本专利技术的优选实施方案时，为了清楚起见，将采用特定术语。然而，并非旨在使本专利技术限制于所选定的特定术语，而应当理解为，每个特定术语均包括所有以相似方式操作以实现相似目的的技术等同物。具体实施方式美国专利7,511,459通过引用并入本申请。本现有技术专利示出用于控制驱动地联接至斯特林机的线性电机/交流发电机且可与本专利技术的实施方案一起使用的控制系统的实例。更具体地，本专利公开了在文中被称为主控制系统的实例，主控制系统用于向电机/交流发电机电枢绕组施加主电驱动电压和电流以控制其在其工作频率下的操作。术语和现有技术基本原理斯特林机常常驱动地联接至线性电机或线性交流发电机。斯特林发动机可以是连接至线性交流发电机以发电的原动机。在热泵模式下工作的斯特林机可连接至线性电动机并由线性电动机驱动，并将热能从其一个热交换器泵送至其另一个热交换器。当其目的是冷却质块时，泵送热量的斯特林机有时被称为冷却器，而当其目的是加热质块时，泵送热量的斯特林机有时被称为热泵。斯特林热泵和斯特林冷却器在根本上是应用了不同术语的相同机器。两种机器均可将热能从一个质块转移至另一个质块。因此，当应用于基本机器时，术语冷却器/热泵，冷却器和热泵可以等同使用。由于斯特林机可以是发动机(原动机)或冷却器/热泵，因此一般使用术语斯特林\机\来包括斯特林发动机和斯特林冷却器/热泵。其基本上为能够将能量在两种类型的能量(机械能和热能)之间任意转换的相同换能器。同样地，线性电动机和线性交流发电机为相同的基本装置。其具有定子(一般具有电枢绕组)和包括一个或多个磁铁(通常为永久磁铁)的往复运动构件。线性电机/交流发电机可由原动机机械驱动进行往复运动以作为交流发电机工作从而发电，或由交流电源驱动以作为电机工作，提供机械往复运动输出。因此，术语线性电机/交流发电机可用于指该基本机电装置。由于上述操作的对偶性，作为发动机工作的斯特林机可用于线性交流发电机，且线性电机可用于驱动在热泵模式下工作的斯特林机。在这两种情况下，斯特林机通常直接连接至线性电机或交流发电机的往复运动构件，以便其作为单元进行往复运动。此外，线性电动机和斯特林发动机可用于驱动其它负载，例如用于压缩气体(例如冰箱中)，或用于泵送流体的压缩机的活塞。本专利技术的实施方案的现有技术部分本专利技术的所有实施方案均为本专利技术的控制系统与现有技术控制系统的组合(二者集成并组合)，该现有技术控制系统控制耦接对，该耦接对驱动地联接至原动机或负载，最优选为斯特林机的线性电机/交流发电机。这种耦接对在现有技术中是公知的。电机/交流发电机具有主控制信号被施加于其的电枢绕组。斯特林机或电机/交流发电机为原动机，而另外一个为负载，且存在多种控制系统用于控制这种耦接对。当电机/交流发电机用作交流发电机来发电时，电枢绕组提供电力输出。当电机/交流发电机用作电机时，驱动电机的电力受到控制，并包括主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于平衡包括驱动地联接至原动机或负载的线性电机/交流发电机的耦接对的振动的方法，所述线性电机/交流发电机具有电枢绕组并由数字处理器根据命令输入控制以在工作频率下进行往复运动，所述方法使所述耦接对在所述工作频率的谐波下的振动最小化，并包括：(a)根据所述命令输入生成所述工作频率下的主控制信号并将所述控制信号施加于功率级，所述功率级通过将交流主电驱动电压施加于所述电枢绕组来控制所述耦接对；(b)感测所述耦接对的振动以提供表示所感测的振动的感测振动信号；(c)通过利用自适应滤波器的自适应滤波算法处理所感测的振动信号来为所述工作频率的至少一个选定的谐波生成谐波平衡信号，所述自适应滤波算法具有在所选定的谐波的频率下的参考输入；以及(d)将在所述工作频率的每一个选定的谐波处的每一个谐波平衡信号与所述主控制信号相加以修改所述电驱动电压，从而利用与每一个选定的谐波下的振动相反的、用于每一个选定的谐波的驱动电压分量驱动所述耦接对的所述电机/交流发电机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.16 US 13/549,7411.一种用于平衡包括驱动地联接至原动机或负载的线性电机/交流发
电机的耦接对的振动的方法，所述线性电机/交流发电机具有电枢绕
组并由数字处理器根据命令输入控制以在工作频率下进行往复运
动，所述方法使所述耦接对在所述工作频率的谐波下的振动最小化，
并包括：
(a)根据所述命令输入生成所述工作频率下的主控制信号并将
所述控制信号施加于功率级，所述功率级通过将交流主电驱动电压
施加于所述电枢绕组来控制所述耦接对；
(b)感测所述耦接对的振动以提供表示所感测的振动的感测振
动信号；
(c)通过利用自适应滤波器的自适应滤波算法处理所感测的振
动信号来为所述工作频率的至少一个选定的谐波生成谐波平衡信
号，所述自适应滤波算法具有在所选定的谐波的频率下的参考输入；
以及
(d)将在所述工作频率的每一个选定的谐波处的每一个谐波平
衡信号与所述主控制信号相加以修改所述电驱动电压，从而利用与
每一个选定的谐波下的振动相反的、用于每一个选定的谐波的驱动
电压分量驱动所述耦接对的所述电机/交流发电机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原动机或负载为驱动地与
所述线性电机/交流发电机联接的斯特林机，且其中，生成用于每一
个选定的谐波的谐波平衡信号的步骤进一步包括：
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊齐基尔·S·霍利迪，
申请(专利权)人：神宝公司，
类型：发明
国别省市：美国;US