DE10124931B4

DE10124931B4 - Linearkompressor

Info

Publication number: DE10124931B4
Application number: DE10124931A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Yatsuzuka; Yasumasu Hagiwara; Keiji Takizawa
Original assignee: Cryodevice Inc
Current assignee: Cryodevice Inc
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: DE10124931A1; US20010051099A1; US6499972B2; JP2001330329A

Abstract

Linearkompressor (100), mit: einer Halterung (101); einem feststehenden Teil (102), das durch die Halterung (101) gelagert ist und mit einer hermetisch abgedichteten Kompressionskammer (103) zur Aufnahme eines Arbeitsfluids versehen ist, welches feststehende Teil (102) einen bezüglich der Längsrichtung mittleren Bereich (104) mit einer Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) aufweist, durch die das Arbeitsfluid ein- und ausgelassen wird; einem Paar von Kolben (107 und 108), die in der Kompressionskammer (103) axial beweglich gehalten sind, zur jeweiligen Einnahme von Kompressionsstellungen, in denen das Arbeitsfluid komprimiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) aus der Kompressionskammer (103) ausgelassen wird, sowie von Rückzugsstellungen, in denen das Arbeitsfluid expandiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) in die Kompressionskammer (103) eingelassen wird; einem Paar von Kolbenstangen (109 und 110), die jeweils einen äußeren Umfangsbereich (111 und 112) aufweisen und gleitend beweglich durch das feststehende Teil (102) gelagert werden, welche Kolbenstangen (109 und 110) mit den Kolben (107 und...

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Linearkompressor, insbesondere auf einen Linearkompressor in einer Bauweise mit beweglichen Magneten, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist und als Kühlmaschine eingesetzt werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Linearkompressor, der so aufgebaut ist, daß gewährleistet wird, daß der Linearkompressor wirkungsvoll die Dichte eines magnetischen Flusses vergrößert, der eine Elektromagnet-Einheit durchläuft, so daß eine vergrößerte Druckkraft auf einen Teil des Linearkompressors ausgeübt wird, der einen Kolben bildet.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Derartige Linearkompressoren sind beispielsweise aus DE 31 26 468 A1 , US 4,872,313 A sowie US 5,693,991 A bekannt.
Bislang wurde eine große Vielfalt von bekannten Linearkompressoren vorgeschlagen, von denen einer beispielhaft in 8 gezeigt ist. Der hier vorgeschlagene bekannte Linearkompressor 10 umfaßt ein feststehendes Teil 11, das mit einer hermetisch abgedichteten Kompressionskammer zur Aufnahme eines Arbeitsfluids versehen ist, eine Kolbenstange 12, die gleitend beweglich durch das feststehende Teil 11 gelagert wird und mit dem Kolben verbunden ist, der dazu dient, das Arbeitsfluid in der Kompressionskammer zu komprimieren, eine Magnet-Einheit 13 mit einer Vielzahl von Jochbereichen 14 und 15, die in die Kolbenstange 12 eingelassen sind, und einen Dauermagneten 16 mit einem rechteckigen Querschnitt, der durch die Jochbereiche 14 und 15 so gelagert wird, daß er in dem mittleren Bereich der Kolbenstange 12 angeordnet ist, sowie eine Elektromagnet-Einheit 17 mit einem Umfangsbereich 18, einer Vielzahl von Jochbereichen 19 und 20, die sich vom Umfangsbereich 18 radial nach innen erstrecken, und eine Vielzahl von Magnetspulen 21 und 22, die jeweils um jeden der Jochbereiche 19 und 20 herum gewunden sind.
Der Dauermagnet 16 der Magneteinheit 13 ist in den Jochbereichen 19 und 20 der Elektromagnet-Einheiten 17 in der Längsrichtung der Kolbenstange 12 gegenüberliegend angeordnet.
Bei dem so aufgebauten, nach dem Stand der Technik bekannten Linearkompressor stellt sich das Problem, daß die Dichte des die Jochbereiche 19 und 20 der Elektromagnet-Einheit 17 durchlaufenden magnetischen Flusses nicht wirkungsvoll vergrößert werden kann, da der Dauermagnet 16 der Magnet-Einheit 13 in den mittleren Bereich der Kolbenstange 12 eingebettet ist, wie es in 8 gezeigt ist. Die Unmöglichkeit des wirkungsvollen Vergrößerns der Dichte des magnetischen Flusses macht es nahezu unmöglich, eine vergrößerte Druckkraft auf den Teil des Linearkompressors auszuüben, der den Kolben darstellt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Linearkompressor zu schaffen, der wirkungsvoll die Dichte des magnetischen Flusses vergrößern kann, welcher die elektromagnetische Einheit durchläuft, zur Ausübung einer vergrößerten Druckkraft auf den Teil des Linearkompressors, der den Kolben bildet.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Linearkompressor zu schaffen, der die Arbeitsleistung verbessert.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Linearkompressor zu schaffen, dessen Größe vermindert werden kann.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Linearkompressor zu schaffen, der den Stromverbrauch vermindern kann.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Linearkompressor zu schaffen, der den elektrischen Heizwert vermindern kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Linearkompressor geschaffen, mit einer Halterung; einem feststehenden Teil, das durch die Halterung gelagert ist und mit einer hermetisch abgedichteten Kompressionskammer zur Aufnahme eines Arbeitsfluids versehen ist, welches feststehende Teil einen bezüglich der Längsrichtung mittleren Bereich mit einer Einlaß-Auslaß-Öffnung aufweist, durch die das Arbeitsfluid ein- und ausgelassen wird; einem Paar von Kolben, die in der Kompressionskammer axial beweglich gehalten sind, zur jeweiligen Einnahme von Kompressionsstellungen, in denen das Arbeitsfluid komprimiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung aus der Kompressionskammer ausgelassen wird, sowie von Rückzugsstellungen, in denen das Arbeitsfluid expandiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung in die Kompressionskammer eingelassen wird; einem Paar von Kolbenstangen, die jeweils einen äußeren Umfangsbereich aufweisen und gleitend beweglich durch das feststehende Teil gelagert werden, welche Kolbenstangen jeweils mit den Kolben auf solche Weise verbunden sind, daß die Kolben in der Kompressionskammer axial bewegbar sind, wobei jede der Kolbenstangen aus einem ferromagnetischen Material besteht; einer Anzahl von Magnet-Einheiten, die jeweils auf den äußeren Umfangsbereichen der Kolbenstangen angebracht sind, wobei jede der Magnet-Einheiten eine Anzahl von Magnet-Segmenten aufweist, die jeweils aus einem Dauermagneten gefertigt sind und in Umfangsrichtung auf solche Weise angeordnet sind, daß zwei benachbarte Magnet-Segmente eine unterschiedliche Polung aufweisen; einer Anzahl von Elektromagnet-Einheiten, die durch die Halterung auf solche Weise gehalten werden, daß sie in axialer Richtung jeweils in einem vorbestimmten Verhältnis zu den Magnet-Einheiten beabstandet sind; und einem elastischen Organ zum elastischen Drücken der Kolbenstangen in solcher Weise, daß die Kolbenstangen jeweils neutrale Stellungen zwischen den Kompressionsstellungen und Rückzugsstellungen einnehmen.
Jede der Elektromagnet-Einheiten kann einen Umfangsbereich umfassen, sowie eine Anzahl von Jochbereichen, die sich vom Umfangsbereich radial nach innen erstrecken und einteilig mit dem Umfangsbereich ausgebildet sind, welche Jochbereiche in Umfangsrichung in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, wobei eine Anzahl von Magnetspulen jeweils um jeden der Jochbereiche gewunden ist.
Jeder der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten kann eine axiale Länge aufweisen, die im wesentlichen gleich derjenigen der Magnet-Einheiten ist.
Die Magnet-Einheiten können zwei benachbarte Magnet-Einheiten umfassen, deren jeweilige Mittelebenen jeweils senkrecht zur Mittelachse von jeder der Kolbenstangen stehen, und die Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten weisen jeweils Mittelebenen auf, die senkrecht zur Mittelachse von Jeder der Kolbenstangen stehen, wobei jede der Mittelebenen der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten zwischen den Mittelebenen der benachbarten zwei Magnet-Einheiten angeordnet sind, wenn die Kolbenstangen ihre jeweiligen neutralen Stellungen einnehmen.
Jeder der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten kann durch eine Vielzahl aufeinanderliegender Platten gebildet werden, die jeweils aus einem ferromagnetischen Material bestehen und eine Ebene aufweisen, die sich entlang der Mittelachse von jeder der Kolbenstangen erstreckt.
Der Linearkompressor kann ferner ein Paar von Positionierungselementen umfassen, die jeweils an dem feststehenden Teil bezüglich der Magnet-Einheiten befestigt sind, wobei jedes der Positionierungselemente mit einer Vielzahl ringförmiger Nuten versehen ist, die axial voneinander beabstandet sind, wobei jede der ringförmigen Nuten dazu dient, die Positionierung von jedem der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten gegenüber den Magnet-Einheiten zu vereinfachen.
Jeder der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten kann einen radial äußeren Endbereich aus einem ferromagnetischen Material und einen radial inneren Endbereich aus einem ferromagnetischen Material umfassen, welches eine höhere Sättigungsdichte des magnetischen Flusses aufweist als die des ferromagnetischen Materials von jedem der radial äußeren Endbereiche der Jochbereiche, um sicherzustellen, daß die Dichte des magnetischen Flusses von jedem der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten gegenüber derjenigen von jedem der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten vergrößert ist, die aus den gleichen ferromagnetischen Materialien bestehen.
Sei dem ferromagnetischen Material der radial inneren Endbereiche kann es sich um Permendur handeln.
Jedes der Magnet-Segmente der Magnet-Einheiten kann aus einer Vielzahl aufeinander gelegter Platten gebildet werden, von denen jede aus einem Dauermagneten gefertigt ist und eine Ebene aufweist, die sich senkrecht zur Mittelachse von jeder der Kolbenstangen erstreckt.
Das elastische Organ kann eine Vielzahl elastischer Elemente umfassen, die entlang jeder der Kolbenstangen angeordnet sind, wobei jedes elastische Element durch eine Vielzahl von Blattfedern gebildet wird, die jeweils eine Ebene aufweisen, die sich senkrecht zur Mittelachse von jeder der Kolbenstangen erstreckt, und Jedes der elastischen Elemente weist einen inneren Endbereich auf, der fest mit jeder der Kolbenstangen verbunden ist, sowie einen äußeren Endbereich, der fest mit dem feststehenden Teil verbunden ist, um sicherzustellen, daß jede der Kolbenstange elastisch gedrückt und in die jeweilige neutrale Stellung zurückgestellt wird, wenn jede der Kolbenstangen axial in die Kompressionsstellung und Rückzugsstellung bewegt wird.
Das feststehende Teil kann einen inneren Umfangsbereich aufweisen, der in gleitender Berührung mit den Kolben steht und aus einem Material besteht, das im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungs-Koeffizient aufweist wie das Material der Kolben.
Das Paar von Kolben und das Paar von Kolbenstangen können symmetrisch zueinander bezüglich der Einlaß-Auslaß-Öffnung angeordnet sein.
Die elastischen Elemente können symmetisch zueinander bezüglich der Einlaß-Auslaß-Öffnung angeordnet sein.
Das Arbeitsfluid kann ein Gas sein, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die durch Helium, Stickstoff, Wasserstoff und Neon-Argon gebildet wird.
Der Dauermagnet von jedem der Magnet-Segmente kann aus einer nickelhaltigen Ferrolegierung gebildet sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Linearkompressor geschaffen, mit einer Halterung; einem feststehenden Teil, das durch die Halterung gelagert ist und mit einer hermetisch abgedichteten Kompressionskammer zur Aufnahme eines Arbeitsfluids versehen ist, welches feststehende Teil einen Endbereich bezüglich der Längsrichtung mit einer Einlaß-Auslaß-Öffnung aufweist, durch die das Arbeitsfluid ein- und ausgelassen wird; einem Kolben, der in der Kompressionskammer axial beweglich gehalten ist, zur Einnahme einer Kompressionsstellung, in der das Arbeitsfluid in der Kompressionskammer komprimiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung ausgelassen wird, sowie einer Rückzugsstellung, in der das Arbeitsfluid expandiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung in die Kompressionskammer eingelassen wird; einer Kolbenstange, die einen äußeren Umfangsbereich aufweist und gleitend beweglich durch das feststehende Teil gelagert wird, welche Kolbenstange mit dem Kolben auf solche Weise verbunden ist, daß der Kolben in der Kompressionskammer axial beweglich ist, wobei die Kolbenstange aus einem ferromagnetischen Material besteht; einer Anzahl von Magnet-Einheiten, die auf dem äußeren Umfang der Kolbenstange angebracht sind, wobei jede der Magnet-Einheiten eine Anzahl von Magnet-Segmenten aufweist, die jeweils aus einem Dauermagneten bestehen und in Umfangsrichtung auf solche Weise angeordnet sind, daß zwei benachbarte Magnet-Segmente eine unterschiedliche Polung aufweisen; einer Anzahl von Elektromagnet-Einheiten, die durch die Halterung auf solche Weise gehalten werden, daß sie voneinander in axialer Richtung jeweils in einem vorbestimmten Verhältnis zu den Magnet-Einheiten beabstandet sind; und einem elastischen Organ zum elastischen Drücken der Kolbenstange in solcher Weise, daß die Kolbenstange eine neutrale Stellung zwischen der Kompressionsstellung und der Rückzugsstellung einnimmt.
Jede der Elektromagnet-Einheiten kann einen Umfangsbereich umfassen, sowie eine Vielzahl von Jochbereichen, die sich von dem Umfangsbereich radial nach innen erstrecken und einteilig mit dem Umfangsbereich ausgebildet sind, welche Jochbereiche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, wobei eine Anzahl von Magnetspulen jeweils um jeden der Jochbereiche herum gewunden ist.
Jeder der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten hat eine axiale Länge, die im wesentlichen gleich derjenigen der Magnet-Einheiten ist.
Die Magnet-Einheiten können zwei benachbarte Magnet-Einheiten umfassen, deren jeweilige Mittelebenen jeweils senkrecht zur Mittelachse der Kolbenstange angeordnet ist, und die Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten weisen Jeweils Mittelebenen auf, die jeweils senkrecht zur Mittelachse der Kolbenstange stehen, wobei jede der Mittelebenen der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten zwischen den Mittelebenen der zwei benachbarten Magnet-Einheiten angeordnet ist, wenn die Kolbenstange ihre neutrale Stellung einnimmt.
Jeder der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten kann durch eine Vielzahl aufeinander liegender Platten gebildet werden, die jeweils aus einem ferromagnetischen Material bestehen und eine Ebene aufweisen, die sich entlang der Mittelachse der Kolbenstange erstreckt.
Der Linearkompressor kann ferner ein Positionierungselement umfassen, das an dem feststehenden Teil bezüglich der Magnet-Einheiten befestigt ist, welches Positionierungselement mit einer Vielzahl ringförmiger Nuten versehen ist, die axial voneinander beabstandet sind, wobei jede der ringförmigen Nuten dazu dient. die Positionierung von jedem der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten gegenüber den Magnet-Einheiten zu erleichtern.
Jeder der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten kann einen radial äußeren Endbereich aufweisen, der aus einem ferromagnetischen Material besteht, und einen radial inneren Endbereich aus einem ferromagnetischen Material, dessen Sättigungsdichte des magnetischen Flusses höher als die des ferromagnetischen Materials von jedem der radial äußeren Endbereiche der Jochbereiche, um sicherzustellen, daß die Dichte des magnetischen Flusses von jedem der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten gegenüber derjenigen von jedem der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten vergrößert ist, die aus dem gleichen ferromagnetischen Material bestehen.
Bei dem ferromagnetischen Material von jedem der radial inneren Endbereiche kann es sich um Permendur handeln.
Jedes der Magnet-Segmente der Magnet-Einheiten kann durch eine Vielzahl aufeinander gelegter Platten gebildet sein, die jeweils aus einem Dauermagneten bestehen und eine Ebene aufweisen, die sich senkrecht zur Mittelachse der Kolbenstange erstreckt.
Das elastische Organ kann eine Vielzahl elastischer Elemente umfassen, die entlang der Kolbenstange angeordnet sind, wobei jedes elastische Element aus einer Vielzahl von Blattfedern gebildet wird, die jeweils eine Ebene aufweisen, die sich senkrecht zur Mittelachse der Kolbenstange erstreckt, und jedes der elastischen Elemente hat einen inneren Endbereich, der fest mit der Kolbenstange verbunden ist, und einen äußeren Endbereich, der fest mit dem feststehenden Teil verbunden ist, um sicherzustellen, daß die Kolbenstange elastisch gedrückt und in die neutrale Stellung zurückgestellt wird, wenn die Kolbenstange axial in die Kompressionsstellung und die Rückzugsstellung bewegt wird.
Das feststehende Teil kann einen inneren Umfangsbereich aufweisen, der in gleitendem Kontakt mit dem Kolben steht und aus einem Material besteht, das im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnunge-Koeffizienten aufweist wie das Material des Kolbens.
Das Arbeitsfluid kann ein Gas sein, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Helium, Stickstoff, Wasserstoff und Neon-Argon gebildet wird.
Der Dauermagnet von jedem der Magnet-Segmente kann aus einer nickelhaltigen Ferrolegierung bestehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und Vorteile eines Linearkompressors gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich, die in Verbindung mit den folgenden beigefügten Zeichnungen erfolgt:
1 ist ein Schnitt durch die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearkompressors in Kombination mit der Kühlmaschine vom Pulsrohrtyp;
2 ist ein vergrößerter Schnitt durch den in 1 gezeigten Linearkompressor;
3A ist ein vergrößerter Schnitt durch die Magnet-Einheit;
3B ist die Darstellung eines Modells zur Erläuterung der magnetischen Polung der Magnet-Einheit aus 3A;
3C ist eine perspektivische Ansicht des Magnet-Segments der Magnet-Einheit;
4A ist ein vergrößerter Teilschnitt entlang der Linie A-A' in 1;
4B ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie A-A' in 1;
5 ist eine Ansicht ähnlich 4B, die jedoch insbesondere die Jochbereiche zeigt, die jeweils einen radial inneren Endbereich aus einem ferromagnetischen Material aufweisen;
6A ist eine perspektivische Ansicht des Positionierungselementes des erfindungsgemäßen Linearkompressors;
6B ist ein Schnitt durch das Positionierungselement aus 6A;
7 ist ein vergrößerter Schnitt durch die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearkompressors; und
8 ist ein vergrößerter Schnitt durch den bekannten Linearkompressor.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearkompressors wird im folgenden eingehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In den Zeichnungen ist insbesondere in den 1 bis 6 die erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearkompressors 100 beschrieben, sowie eine Kühlmaschine 200 vom Pulsrohrtyp, die funktionsgemäß mit dem Linearkompressor 100 verbunden ist. Der Linearkompressor 100 umfaßt eine Halterung 101 und ein feststehendes Teil 102 mit einer zylindrischen Form, das durch die Halterung 101 gelagert ist und mit einer hermetisch abgedichteten, zylinderförmigen Kompressionskammer 103 zur Aufnahme eines Arbeitsfluids versehen ist. Das feststehende Teil 102 hat einen bezüglich der Längsrichtung mittleren Bereich 104 und einen inneren Umfangsbereich 105.
Der in Längsrichtung mittlere Bereich 104 des feststehenden Teils 102 ist mit einer Einlaß-Auslaß-Öffnung 106 versehen, durch die das Arbeitsfluid ein- und ausgelassen wird. Das Arbeitsfluid besteht aus einem Gas aus der Gruppe, die von Helium, Stickstoff, Wasserstoff und Neon-Argon gebildet wird.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner ein Paar von Kolben 107 und 108, die jeweils eine zylindrische Form aufweisen und in der Kompressionskammer 103 axial beweglich gehalten sind, so daß sie jeweils Kompressionsstellungen einnehmen können, in denen das Arbeitsfluid komprimiert und aus der Kompressionskammer 103 durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung 106 ausgelassen wird, sowie Rückzugsstellungen, in denen das Arbeitsfluid expandiert und aus der Kompressionkammer 103 durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung 106 eingelassen wird. Der innere Umfangsbereich 105 des feststehenden Teils 102 steht im Gleitkontakt mit den Kolben 107 und 108 und besteht aus einem Material, das im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten aufweist wie jeweils das Material der Kolben 107 und 108.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner ein Paar von Kolbenstangen 109 und 110, die jeweils einen äußeren Umfangsbereich 111 und 112 aufweisen. Die Kolbenstangen 109 und 110 sind gleitend beweglich durch das feststehende Teil 102 gelagert und sind jeweils mit den Kolben 107 und 108 verbunden, so daß die Kolben 107 und 108 axial in der Kompressionskammer 103 beweglich sind. Jede der Kolbenstangen 109 und 110 hat eine zylindrische Form und besteht aus einem ferromagnetischen Material. Das Paar von Kolben 107 und 108 und das Paar von Kolbenstangen 109 und 110 sind symmetrisch zueinander bezüglich der Einlaß-Auslaß-Öffnung 106 angeordnet.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner eine Anzahl von Magnet-Einheiten 113 bis 118, die jeweils eine ringförmige Form haben und auf solche Weise auf den äußeren Umfangsbereichen 111 und 112 der Kolbenstangen 109 und 110 befestigt sind, daß sie axial voneinander beabstandet sind. Der Querschnitt der Magnet-Einheit 115 weist gemäß den 3A, 3B und 3C eine Vielzahl von Magnet-Segmenten 119 bis 122 auf, die jeweils aus einem Dauermagneten bestehen und in Umfangsrichtung so angeordet sind, daß zwei benachbarte Magnet-Segmente eine unterschiedliche magnetische Polung aufweisen.
Jedes der Magnet-Segmente 119 bis 122 der Magnet-Einheit 115 wird durch eine Vielzahl aufeinander gelegter Platten 123 gebildet, die jeweils aus einem Dauermagneten bestehen und eine Ebene aufweisen, die sich senkrecht zur Mittelachse 124 von jeder der Kolbenstangen 109 und 110 erstreckt. Der Dauermagnet von jedem der Magnet-Segmente 119 bis 122 der Magnet-Einheit 115 besteht aus einer nickelhaltigen Ferrolegierung.
Während im Zusammenhang mit der genannten Ausführungsform beschrieben wurde, daß der Linearkompressor 100 eine Vielzahl von Magnet-Einheiten 113 bis 118 umfaßt, die auf jedem der äußeren Umfangsbereiche 111 und 112 der Kolbenstangen 109 und 110 auf solche Weise befestigt sind, daß sie axial voneinander beabstandet sind, können die Magnet-Einheiten 113 bis 118 auf jedem der äußeren Umfangsbereiche 111 und 112 der Kolbenstangen 109 und 110 gemäß der vorliegenden Erfindung in der axialen Richtung der Kolbenstangen 109 und 110 einander zugewandt und aneinanderliegend befestigt sein. Dies bedeutet, daß die Seitenoberflächen der Magnet-Einheiten 113 bis 118 aneinanderliegend gehalten werden können.
Der Querschnitt der Magnet-Einheiten 113, 114, 116, 117, 118 ist nicht in den 3A, 3B und 3C gezeigt, ist jedoch vollständig der gleiche wie der Querschnitt der Magnet-Einheit 115. Es versteht sich daher, daß die Aufbauten der Magnet-Einheiten 113, 114, 116, 117, 118 vollständig die gleichen sind wie derjenige der Magnet-Einheit 115. Die Konstruktionen der Magnet-Einheiten 113, 114, 116, 117, 118 werden daher im folgenden nicht beschrieben.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner eine Anzahl von Elektromagnet-Einheiten 125 bis 128, die von der Halterung 101 so gehalten werden, daß sie voneinander in axialer Richtung jeweils in einem vorbestimmten Verhältnis zu den Magnet-Einheiten 113 bis 118 beabstandet sind. Der Querschnitt der Elektromagnet-Einheit 126 umfaßt gemäß den 4A, 4B und 5 einen Umfangsbereich 130 in Form eines Rings, eine Vielzahl von Jochbereichen 131 bis 134 und eine Vielzahl von Magnetspulen 135 bis 138. Die Jochbereiche 131 bis 134 der Elektromagnet-Einheit 126 erstrecken sich vom Umfangsbereich 130 her radial nach innen. Die Jochbereiche 131 bis 134 der Elektromagnet-Einheit 126 sind einteilig mit dem Umfangsbereich 130 ausgebildet und sind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet.
Die Magnetspulen 135 bis 138 der Elektromagnet-Einheit 12b sind jeweils um jeden der Jochbereiche 131 bis 134 herum gewunden und werden durch eine Steuerung 139 gesteuert, so daß sie mit abwechselnder magnetischer Polung betrieben werden.
Jeder der Jochbereiche 131 bis 134 der Elektromagnet-Einheit 126 hat eine axiale Länge, die im wesentlichen derjenigen der Magnet-Einheiten 113 bis 118 entspricht. Jeder der Jochbereiche 131 bis 134 der Elektromagnet-Einheit 126 wird durch eine Vielzahl aufeinander gelegter Platten gebildet, die jeweils aus einem ferromagnetischen Material bestehen und eine Ebene aufweisen, die sich entlang der Mittelachse 124 von jeder der Kolbenstangen 109 und 110 erstreckt.
Gemäß 5 weist jeder der Jochbereiche 131 bis 134 der Elektromagnet-Einheit 126 einen radial äußeren Endbereich 131a bis 134a aus einem ferromagnetischen Material auf, sowie einen radial inneren Endbereich 131b bis 134b aus einem ferromagnetischen Material, dessen Sättigungsdichte des magnetischen Flusses höher ist als diejenige des ferromagnetischen Materials von jedem der radial äußeren Endbereiche 131a bis 134a der Jochbereiche 131 bis 134. Bei dem ferromagnetischen Material von jedem der radial inneren Endbereiche 131b bis 134b der Jochbereiche 131 bis 134 handelt es sich um Permendur.
Die Querschnitte der Elektromagnet-Einheiten 125, 127 und 128 sind nicht in den 4A, 4B und 5 gezeigt, sind jedoch die gleichen wie der Querschnitt der Elektromagnet-Einheit 126. Es versteht sich daher, daß die Konstruktionen der Elektromagnet-Einheiten 125, 127 und 128 vollständig die gleichen sind wie die der Elektromagnet-Einheit 126. Die Konstruktionen der Elektromagnet-Einheiten 125, 127 und 128 werden daher im folgenden nicht beschrieben.
Die Magnet-Einheiten 113 bis 118 umfassen zwei benachbarte Magnet-Einheiten, deren jeweilige Mittelebenen jeweils senkrecht zur Mittelachse 124 von jeder der Kolbenstangen 109 und 110 stehen.
Die Jochbereiche 131 bis 134 der Elektromagnet-Einheiten 125 bis 128 weisen jeweils Mittelebenen auf, die jeweils senkrecht zur Mittelachse 124 von jeder der Kolbenstangen 109 und 110 stehen. Jede der Mittelebenen der Jochbereiche 131 bis 134 der Elektromagnet-Einheiten 125 bis 128 ist zwischen den Mittelebenen der zwei benachbarten Magnet-Einheiten angeordnet, wenn die Kolbenstangen 109 und 110 ihre jeweils neutralen Stellungen einnehmen.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner ein elastisches Organ 150 zum elastischen Drücken der Kolbenstangen 109 und 110 in solcher Weise, daß die Kolbenstangen 109 und 110 jeweils neutrale Stellungen zwischen den Kompressionsstellungen und den Rückzugsstellungen einnehmen. Das elastische Organ 150 umfaßt eine Vielzahl elastischer Elemente 151 bis 158, die entlang jeder der Kolbenstangen 109 und 110 angeordnet sind. Jedes der elastischen Elemente 151 bis 158 wird durch eine Vielzahl von Blattfedern gebildet, die jeweils eine Ebene aufweisen, die sich senkrecht zur Mittelachse 124 von jeder der Kolbenstangen 109 und 110 erstreckt. Jedes der elastischen Elemente 151 bis 158 weist einen inneren Endbereich 151a bis 158a auf, der fest an jeder der Kolbenstangen 109 und 110 befestigt ist, sowie einen äußeren Endbereich 151b bis 158b, der an dem feststehendem Teil 102 befestigt ist, um sicherzustellen, daß jede der Kolbenstangen 109 und 110 elastisch gedrückt und in die jeweils neutrale Stellung zurückgestellt wird, wenn jede der Kolbenstangen 109 und 110 axial in die Kompressionsstellung und die Rückzugsstellung bewegt wird. Die elastischen Elemente 151 bis 158 sind symmetrisch zueinander bezüglich der Einlaß-Auslaß-Öffnung 106 angeordnet.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner ein Paar von Positionierungselementen 160 und 161, die jeweils zylinderförmig sind und an dem feststehenden Teil 102 mit Bezug auf die Magnet-Einheiten 113 bis 118 befestigt sind. Der Querschnitt des Positionierungselements 160 weist gemäß den 6A und 6B eine Vielzahl ringförmiger Nuten 162 und 163 auf, die axial voneinander beabstandet sind. Jede der ringförmigen Nuten 162 und 163 des Positionierungselements 160 dient dazu, die Positionierung der Jochbereiche 131 bis 134 der Elektromagnet-Einheiten 125 und 126 gegenüber den Magnet-Einheiten 113 bis 115 zu erleichtern.
Der Querschnitt des Positionierungselements 161 ist in den 6A und 6B nicht dargestellt, ist jedoch vollständig der gleiche wie der Querschnitt des Positionierungselements 160. Es versteht sich daher, daß die Konstruktion des Positionierungselementes 161 vollständig die gleiche ist wie die des Positionierungselementes 160. Die Konstruktion des Positionierungselements 161 ist daher im folgenden nicht beschrieben.
Die Kühlmaschine 200 vom Pulsrohrtyp ist funktionsgemäß mit dem Linearkompressor 100 verbunden. Die Kühlmaschine 200 vom Pulsrohrtyp umfaßt eine Anschlußleitung 201, die einen Durchlaß aufweist und an einem Ende an das feststehende Teil 102 angeschlossen ist, wobei der Durchlaß mit der Einlaß-Auslaß-Öffnung 106 des feststehenden Teils 102 kommuniziert, einen Wärmespeicher 202, dessen eines Ende mit dem anderen Ende der Anschlußleitung 201 verbunden ist, zum Sammeln des Arbeitsfluids, das durch den Durchlaß der Anschlußleitung 201 von der Kompressionskammer 103 des feststehenden Teils 102 zugeführt wird, und durch dessen anderes Ende das Arbeitsfluid ausgelassen wird, ein Pulsrohr 203, dessen eines Ende mit dem anderen Ende des Wärmespeichers 202 zur Abführung von Wärme von diesem verbunden ist, einen Zwischenspeicher-Tank 204, der mit dem anderen Ende des Pulsrohrs 203 durch eine Anschlußleitung 205 verbunden ist, welche einen gegabelten Abschnitt mit einem Paar von Rückschlagventilen 206 und 207 zum Steuern des Arbeitsfluids aufweist, sowie ein Umschaltventil 208, das in einer Anschlußleitung 209 vorgesehen und durch eine Steuerung 139 gesteuert ist, von welcher es abhängt, ob das Umschaltventil 208 geöffnet oder geschlossen ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, sind die Magnet-Einheiten auf jedem der äußeren Umfangsbereiche der Kolbenstangen auf solche Weise befestigt, daß sie axial voneinander beabstandet sind, die Elektromagnet-Einheiten werden von der Halterung so gehalten, daß sie von einander in axialer Richtung jeweils in einem vorbestimmten Verhältnis zu den Magnet-Einheiten beabstandet sind, jedes der Magnet-Segmente der Magnet-Einheiten wird durch eine Vielzahl aufeinander gelegter Platten gebildet und weist eine Ebene auf, die sich senkrecht zur Mittelachse von Jeder der Kolbenstangen erstreckt, und Jeder der Jochbereiche der Elektromagnet-Einheiten wird durch eine Vielzahl aufeinander gelegter Platten gebildet und weist eine Ebene auf, die sich entlang der Mittelachse von jeder der Kolbenstangen erstreckt.
Der so aufgebaute Linearkompressor ermöglicht es, (1) die Dichte des magnetischen Flusses zu erhöhen, der die Elektromagnet-Einheit passiert, so daß eine vergrößerte Druckkraft auf den Teil des Linearkompressors ausgeübt werden kann, der den Kolben bildet, (2) die Arbeitsleistung zu verbessern, (3) die Abmessungen zu vermindern, (4) den Stromverbrauch zu vermindern, (5) den elektrischen Heizwert zu vermindern, und (6) Wirbelströme in der Elektromagnet-Einheit zu vermindern.
Während im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform des Linearkompressors gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, daß das feststehende Teil 102, die Kolben 107 und 108, die Kolbenstangen 109 und 110 und die Positionierungselemente 160 und 161 jeweils eine zylindrische Form haben, können das feststehende Teil 102, die Kolben 107 und 108, die Kolbenstangen 109 und 110 und die Positionierungselemente 160 und 161 jeweils eine polygonale Form haben, wie etwa einen dreieckigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt.
Während der Linearkompressor 100 vorstehend so beschrieben wurde, daß er ein Paar von Kolbenstangen 109 und 110 umfaßt, die jeweils mit den Kolben 107 und 108 auf solche Weise verbunden sind, daß die Kolben 107 und 108 axial in der Kompressionskammer 103 beweglich sind, wie in 2 gezeigt, kann der Linearkompressor 100 durch einen Linearkompressor ersetzt werden, der eine einzige Kolbenstange umfaßt, die mit einem einzigen Kolben verbunden ist, so daß der einzige Kolben gemäß der vorliegenden Erfindung axial in einer Kompressionskammer bewegbar ist.
Die zweite Ausführungsform ist auf den Linearkompressor gerichtet, der die einzige Kolbenstange umfaßt, die mit dem einzigen Kolben verbunden ist, so daß der einzige Kolben axial in der Kompressionskammer bewegbar ist, wie es in 7 gezeigt ist.
Gemäß 7 umfaßt der Linearkompressor 100 eine Halterung 101 und ein feststehendes Teil 102, das durch die Halterung 101 gelagert ist und mit einer hermetisch abgedichteten Kompressionskammer 103 mit zylindrischer Form zur Aufnahme eines Arbeitsfluids versehen ist.
Das feststehende Teil 102 weist bezüglich seiner Längsrichtung einen Endbereich 170 und einen inneren Umfangsbereich 105 auf. Der Endbereich 170 bezüglich der Längsrichtung des feststehenden Teils 102 ist mit einer Einlaß-Auslaß-Öffnung 106 versehen, durch die das Arbeitsfluid ein- und ausgelassen wird.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner einen Kolben 107, der in der Kompressionskammer 103 axial beweglich gehalten wird, zur Einnahme einer Kompressionsstellung, in der das Arbeitsfluid komprimiert und aus der Kompressionskammer 103 durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung 106 ausgelassen wird, sowie einer Rückzugsstellung, in der das Arbeitsfluid expandiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung 106 in die Kompressionskammer 103 eingelassen wird. Der innere Umfangsbereich 105 des feststehenden Teils 102 steht in gleitender Berührung mit dem Kolben 107 und besteht aus einem Material, das im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten aufweist wie das Material des Kolbens 107.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner eine Kolbenstange 109 mit einem äußeren Umfangsbereich 111. Die Kolbenstange 109 ist gleitend beweglich durch das feststehende Teil 102 gelagert und mit dem Kolben 107 verbunden, so daß der Kolben 107 axial in der Kompressionskammer 103 beweglich ist.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner eine Vielzahl von Magnet-Einheiten 113 bis 115, die jeweils die Form eines Rings haben und am äußeren Umfangsbereich 111 der Kolbenstange 109 auf solche Weise befestigt sind, daß sie axial voneinander beabstandet sind.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner eine Vielzahl von Elektromagnet-Einheiten 125 und 126, die durch die Halterung 101 auf solche Weise gehalten werden, daß sie voneinander in axialer Richtung jeweils in einem vorbestimmten Verhältnis zu den Magnet-Einheiten 113 bis 115 beabstandet sind.
Der Linearkompressor 100 umfaßt ferner ein elastisches Organ 150 zum elastischen Drücken der Kolbenstange 109 in solcher Weise, daß die Kolbenstange 109 eine neutrale Stellung zwischen der Kompressionsstellung und der Rückzugsstellung einnimmt.
Das elastische Organ 150 umfaßt eine Vielzahl elastischer Elemente 151 bis 154, die entlang der Kolbenstange 109 angeordnet sind. Jedes der elastischen Elemente 151 bis 154 weist einen inneren Endbereich 151a bis 154a auf, der fest mit der Kolbenstange 109 verbunden ist, sowie einen äußeren Endbereich 151b bis 154b, der fest mit dem feststehenden Teil 102 verbunden ist, so daß sichergestellt wird, daß die Kolbenstange 109 elastisch gedrückt und in die neutrale Stellung zurückgestellt wird, wenn die Kolbenstange 109 axial in die Kompressionsstellung und die Rückzugsstellung bewegt wird.
Es versteht sich, daß die zweite Ausführungsform des Linearkompressors den gleichen Vorteil und die gleiche Wirkung hat, wie die erste Ausführungsform des Linearkompressors.

Claims

Linearkompressor (100), mit: einer Halterung (101); einem feststehenden Teil (102), das durch die Halterung (101) gelagert ist und mit einer hermetisch abgedichteten Kompressionskammer (103) zur Aufnahme eines Arbeitsfluids versehen ist, welches feststehende Teil (102) einen bezüglich der Längsrichtung mittleren Bereich (104) mit einer Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) aufweist, durch die das Arbeitsfluid ein- und ausgelassen wird; einem Paar von Kolben (107 und 108), die in der Kompressionskammer (103) axial beweglich gehalten sind, zur jeweiligen Einnahme von Kompressionsstellungen, in denen das Arbeitsfluid komprimiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) aus der Kompressionskammer (103) ausgelassen wird, sowie von Rückzugsstellungen, in denen das Arbeitsfluid expandiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) in die Kompressionskammer (103) eingelassen wird; einem Paar von Kolbenstangen (109 und 110), die jeweils einen äußeren Umfangsbereich (111 und 112) aufweisen und gleitend beweglich durch das feststehende Teil (102) gelagert werden, welche Kolbenstangen (109 und 110) mit den Kolben (107 und 108) jeweils auf solche Weise verbunden sind, daß die Kolben (107 und 108) in der Kompressionskammer (103) axial bewegbar sind, wobei jede der Kolbenstangen (109 und 110) aus einem ferromagnetischen Material besteht; einer Anzahl von Magnet-Einheiten (113 bis 118), die jeweils auf den äußeren Umfangsbereichen (111 und 112) der Kolbenstangen (109 und 110) angebracht sind, wobei jede der Magnet-Einheiten (113 bis 118) eine Anzahl von Magnet-Segmenten (119 bis 122) aufweist, die jeweils aus einem Dauermagneten bestehen und in Umfangsrichtung auf solche Weise angeordnet sind, daß zwei benachbarte Magnet-Segmente eine unterschiedliche magnetische Polung aufweisen; einer Anzahl von Elektromagnet-Einheiten (125 bis 128), die durch die Halterung (101) auf solche Weise gehalten werden, daß sie voneinander in axialer Richtung jeweils in einem vorbestimmten Verhältnis zu den Magnet-Einheiten (113 bis 118) beabstandet sind; und einem elastischen Organ (150) zum elastischen Drücken der Kolbenstangen (109 und 110) in solcher Weise, daß die Kolbenstangen (109 und 110) jeweils neutrale Stellungen zwischen den Kompressionsstellungen und Rückzugsstellungen einnehmen.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 1, bei welchem jede der Elektromagnet-Einheiten (125 bis 128) einen Umfangsbereich (130) umfaßt, wobei sich eine Vielzahl von Jochbereichen (131 bis 134) von dem Umfangsbereich (130) radial nach innen erstreckt und einteilig mit dem Umfangsbereich (130) ausgebildet ist, wobei die Jochbereiche (131 bis 134) in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine Vielzahl von Magnetspulen (135 bis 138) jeweils um jeden der Jochbereiche (131 bis 134) herum gewunden ist.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 2, bei welchem jeder der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 bis 128) eine axiale Länge aufweist, die im wesentlichen gleich derjenigen der Magnet-Einheiten (113 bis 118) ist.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 2, bei welchem die Magnet-Einheiten (113 bis 118) zwei benachbarte Magnet-Einheiten umfassen, deren jeweilige Mittelebenen jeweils senkrecht zur Mittelachse (124) von jeder der Kolbenstangen (109 und 110) stehen, und die Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 bis 128) jeweils Mittelebenen aufweisen, die senkrecht zur Mittelachse (124) von jeder der Kolbenstangen (109 und 110) stehen, wobei jede der Mittelebenen der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 bis 128) zwischen den Mittelebenen der zwei benachbarten Magnet-Einheiten angeordnet ist, wenn die Kolbenstangen (109 und 110) ihre jeweiligen neutralen Stellungen einnehmen.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 2, bei welchem jeder der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 bis 128) durch eine Vielzahl aufeinander gelegter Platten gebildet wird, die jeweils aus einem ferromagnetischen Material bestehen und eine Ebene aufweisen, die sich entlang der Mittelachse (124) von jeder der Kolbenstangen (109 und 110) erstreckt.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 2, mit einem Paar von Positionierungselementen (160 und 161), die jeweils an dem feststehenden Teil (102) mit Bezug auf die Magnet-Einheiten (113 bis 118) befestigt sind, wobei jedes der Positionierungselemente (160 und 161) mit einer Vielzahl ringförmiger Nuten (162 und 163) versehen ist, die axial voneinander beabstandet sind, und von denen jede der ringförmigen Nuten (162 und 163) zur Vereinfachung der Positionierung von jedem der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 bis 128) bezüglich der Magnet-Einheiten (113 bis 118) vorgesehen ist.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 2, bei dem jeder der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 bis 128) einen radial äußeren Endbereich (131a bis 134a) aus einem ferromagnetischen Material aufweist, sowie einen radial inneren Endbereich (131b bis 134b) aus einem ferromagnetischen Material, dessen Sättigungsdichte des magnetischen Flusses höher ist als die des ferromagnetischen Materials von jedem der radial äusseren Endbereiche (131a bis 134a) der Jochbereiche (131 bis 134).
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 7, bei dem das ferromagnetische Material vom jedem der radial inneren Endbereiche (131b bis 134b) Permendur ist.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 1, bei dem jedes der Magnet-Segmente (119 bis 122) der Magnet-Einheiten (113 bis 118) durch eine Vielzahl aufeinander gelegter Platten (123) gebildet wird, die jeweils aus einem Dauermagneten bestehen und eine Ebene aufweisen, die sich senkrecht zur Mittelachse (124) von jeder der Kolbenstangen (109 und 110) erstreckt.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 1, bei welchem das elastische Organ (150) eine Vielzahl elastischer Elemente (151 bis 158) umfaßt, die entlang jeder der Kolbenstangen (109 und 110) angeordnet sind, wobei jedes der elastischen Elemente (151 bis 158) durch eine Vielzahl von Blattfedern gebildet wird, die jeweils eine Ebene aufweisen, die sich senkrecht zur Mittelachse (124) von jeder der Kolbenstangen (109 und 110) erstreckt, wobei jedes der elastischen Elemente (151 bis 158) einen inneren Endbereich aufweist, der fest mit jeder der Kolbenstangen (109 und 110) verbunden ist, sowie einen äußeren Endbereich (151b bis 158b), der fest mit dem feststehenden Teil (102) verbunden ist, zur Sicherstellung, daß jede der Kolbenstangen (109 und 110) elastisch gedrückt und in die jeweils neutrale Position zurückgestellt wird, wenn jede der Kolbenstangen (109 und 110) axial in die Kompressionsstellung und die Rückzugsstellung bewegt wird.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 1, bei welchem das feststehende Teil (102) einen inneren Umfangsbereich (105) aufweist, der in gleitender Berührung mit den Kolben (107 und 108) steht und aus einem Material besteht, daß im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten aufweist wie das Material der Kolben (107 und 108).
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 1, bei welchem das Paar von Kolben (107 und 108) und das Paar von Kolbenstangen (109 und 110) symmetrisch zueinander bezüglich der Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) angeordnet ist.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 1, bei welchem die elastischen Elemente (151 bis 158) symmetrisch zueinander bezüglich der Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) angeordnet sind.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 1, bei welchem das Arbeitsfluid ein Gas ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Helium, Stickstoff, Wasserstoff und Neon-Argon gebildet wird.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 1, bei welchem der Dauermagnet von jedem der Magnet-Segmente (119 bis 122) aus einer nickelhaltigen Ferrolegierung besteht.
Linearkompressor (100), mit: einer Halterung (101); einem feststehenden Teil (102), das durch die Halterung (101) gelagert ist und mit einer hermetisch abgedichteten Kompressionskammer (103) zur Aufnahme eines Arbeitsfluids versehen ist, welches feststehende Teil (102) einen Endbereich (170) bezüglich der Längsrichtung mit einer Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) aufweist, durch die das Arbeitsfluid ein- und ausgelassen wird; einem Kolben (107), der in der Kompressionskammer (103) axial beweglich gehalten wird, zur Einnahme einer Kompressionsstellung, in der das Arbeitsfluid komprimiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) aus der Kompressionskammer (103) ausgelassen wird, sowie einer Rückzugsstellung, in der das Arbeitsfluid expandiert und durch die Einlaß-Auslaß-Öffnung (106) in die Kompressionskammer (103) eingelassen wird; einer Kolbenstange (109), die einen äußeren Umfangsbereich (111) aufweist und gleitend beweglich durch das feststehende Teil (102) gelagert wird, welche Kolbenstange (109) mit dem Kolben (107) auf solche Weise verbunden ist, daß der Kolben (107) in der Kompressionskammer (103) axial bewegbar ist, wobei die Kolbenstange (109) aus einem ferromagnetischen Material besteht; einer Anzahl von Magnet-Einheiten (113 bis 115), die auf dem äußeren Umfangsbereich (111) der Kolbenstange (109) angebracht sind, wobei jede der Magnet-Einheiten (113 bis 115) eine Anzahl von Magnet-Segmenten (119 bis 122) aufweist, die jeweils aus einem Dauermagneten bestehen und in Umfangsrichtung auf solche Weise angeordnet sind, daß zwei benachbarte Magnet-Segmente eine unterschiedliche magnetische Polung aufweisen; einer Anzahl von Elektromagnet-Einheiten (125 und 126), die durch die Halterung (101) auf solche Weise gehalten werden, daß sie voneinander in axialer Richtung jeweils in einem vorbestimmten Verhältnis zu den Magnet-Einheiten (113 bis 115) beabstandet sind; und einem elastischen Organ (150) zum elastischen Drücken der Kolbenstange (109) in solcher Weise, daß die Kolbenstange (109) eine neutrale Stellung zwischen der Kompressionsstellung und der Rückzugsstellung einnimmt.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 16, bei welchem jede der Elektromagnet-Einheiten (125 und 126) einen Umfangsbereich (130) umfaßt, wobei sich eine Vielzahl von Jochbereichen (131 bis 134) von dem Umfangsbereich (130) radial nach innen erstreckt und einteilig mit dem Umfangsbereich (130) ausgebildet ist, wobei die Jochbereiche (131 bis 134) in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine Vielzahl von Magnetspulen (135 bis 138) jeweils um jeden der Jochbereiche (131 bis 134) herum gewunden ist.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 17, bei welchem jeder der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 und 126) eine axiale Länge aufweist, die im wesentlichen gleich derjenigen der Magnet-Einheiten (113 bis 115) ist.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 17, bei welchem die Magnet-Einheiten (113 bis 115) zwei benachbarte Magnet-Einheiten umfassen, deren jeweilige Mittelebenen senkrecht zur Mittelachse (124) der Kolbenstange (109) stehen, wobei die Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 und 126) jeweils Mittelebenen aufweisen, die senkrecht zur Mittelachse (124) der Kolbenstange (109) stehen, wobei jede der Mittelebenen der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 und 126) zwischen den Mittelebenen der zwei benachbarten Magnet-Einheiten angordnet ist, wenn die Kolbenstange (109) ihre neutrale Stellung einnimmt.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 17, bei welchem jeder der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 und 126) durch eine Vielzahl aufeinander gelegter Platten gebildet wird, die jeweils aus einem ferromagnetischen Material bestehen und eine Ebene aufweisen, die sich entlang der Mittelachse (124) der Kolbenstange (109) erstreckt.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 17, mit einem Positionierungselement (160), das an dem feststehenden Teil (102) mit Bezug auf die Magnet-Einheiten (113 bis 115) befestigt ist, welches Positionierungselement (160) mit einer Vielzahl ringförmiger Nuten (162 und 163) versehen ist, die axial voneinander beabstandet sind, wobei jede der ringförmigen Nuten (162 und 163) zur Vereinfachung der Positionierung von jedem der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 und 126) bezüglich der Magnet-Einheiten (113 bis 115) vorgesehen ist.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 17, bei welchem jeder der Jochbereiche (131 bis 134) der Elektromagnet-Einheiten (125 und 126) einen radial äußeren Endbereich (131a bis 134a) aus einem ferromagnetischen Material aufweist, sowie einen radial inneren Endbereich (131b bis 134b) aus einem ferromagnetischen Material, dessen Sättigungsdichte des magnetischen Flusses höher ist als die des ferromagnetischen Materials von jedem der radial äußeren Endbereiche (131a bis 134a) der Jochbereiche (131 bis 134).
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 22, bei welchem das ferromagnetische Material von jedem der radial inneren Endbereiche (131b bis 134b) Permendur ist.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 16, bei welchem jedes der Magnet-Segmente (119 bis 122) der Magnet-Einheiten (113 bis 115) durch eine Vielzahl aufeinander gelegter Platten gebildet wird, die jeweils aus einem Dauermagneten bestehen und eine Ebene aufweisen, die sich senkrecht zur Mittelachse (124) der Kolbenstange (109) erstreckt.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 16, bei welchem das elastische Organ (150) eine Vielzahl elastischer Elemente (151 bis 154) umfaßt, die entlang der Kolbenstange (109) angeordnet sind, wobei jedes der elastischen Elemente (151 bis 154) durch eine Vielzahl von Blattfedern gebildet wird, die jeweils eine Ebene aufweisen, die sich senkrecht der Mittelachse (124) der Kolbenstange (109) erstreckt, und jedes der elastischen Elemente (151 bis 154) einen inneren Endbereich (151a bis 154a) aufweist, der fest mit der Kolbenstange (109) verbunden ist, sowie einen äußeren Endbereich (151b bis 154b), der fest mit dem feststehenden Teil (102) verbunden ist, zur Sicherstellung, daß die Kolbenstange (109) elastisch gedrückt und in die neutrale Stellung zurückgestellt wird, wenn die Kolbenstange (109) axial in die Kompressionsstellung und die Rückzugsstellung bewegt wird.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 16, bei dem das feststehende Teil (102) einen inneren Umfangsbereich (105) aufweist, der in gleitender Berührung mit dem Kolben (107) steht und aus einem Material besteht, das im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten aufweist wie das Material des Kolbens (107).
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 16, bei welchem das Arbeitsfluid ein Gas ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Helium, Stickstoff, Wasserstoff und Neon-Argon gebildet wird.
Linearkompressor (100) gemäß Anspruch 16, bei dem der Dauermagnet von jedem der Magnet-Segmente (119 bis 122) aus einer nickelhaltigen Ferrolegierung besteht.