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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Linearkompressor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Beschreibung der einschlägigen Technik
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Im Allgemeinen ist ein Linearkompressor so aufgebaut, dass eine lineare Antriebskraft von einem Linearmotor an einen Kolben übertragen wird, der linear in einem Zylinder hin- und herläuft, wobei ein Fluid, wie ein Kühlmittelgas, in den Zylinder eingeleitet, in ihm komprimiert und aus ihm ausgestoßen wird.
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Der Linearmotor verfügt über einen Stator und einen Läufer.
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Der Stator weist Folgendes auf: einen Außenkern; einen Innenkern, der so angeordnet ist, dass er um einen vorgegebenen Abstand vom Außenkern beabstandet ist; einen am Außenkern angebrachten Spulenhalter; und eine auf den Spulenhalter aufgewickelte Spule.
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Der Läufer weist Folgendes auf: einen Magneten, der durch eine um die Spule herum erzeugte Magnetkraft linear vorwärts und rückwärts verschiebbar ist; und einen Magnetrahmen, der fest am Kolben angebracht ist. Da der Magnet am Magnetrahmen befestigt ist, kann die lineare Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Magneten auf den Kolben übertragen werden.
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Wenn an die Spule des herkömmlichen Linearkompressors mit dem oben genannten Aufbau eine elektrische Spannung angelegt wird, wird um sie herum ein Magnetfeld erzeugt, und der Magnet wirkt mit dem um die Spule herum erzeugten Magnetfeld zusammen. Im Ergebnis wird der Magnet linear nach vorne und hinten bewegt. Die lineare Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Magneten wird über den Magnetrahmen an den Kolben übertragen. Demgemäß läuft der Kolben linear im Zylinder hin und her, um das Fluid in ihm zu komprimieren.
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Wenn der herkömmliche Linearkompressor für lange Zeit betrieben wird, wird jedoch sukzessive eine elektrische Spannung an die Spule angelegt, was dazu führt, dass diese und der Spulenhalter warm werden. Die Wärme wird an den Zylinder übertragen, so dass die Temperatur des in diesem komprimierten Fluids zunimmt. Im Ergebnis nimmt der Kompressionswirkungsgrad für das Fluid ab, und die Spule und der Spulenhalter werden schnell abgenutzt. Demgemäß ist die Lebensdauer des Linearkompressors verringert.
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Die
US 5,772,410 A offenbart einen Linearkompressor, der ein Kühlrohr aufweist, welches in Form einer Helix um den äußeren Umfang des Statorgehäuses eines Linearmotors gewickelt ist. Die im Linearmotor entstehende Wärme wird bei diesem Stand der Technik somit am Außenumfang des Stators des Linearmotors abgeführt und muss innerhalb des Linearmotors zu nächst radial nach außen geleitet werden.
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Die
DE 10 2004 010 070 A1 offenbart einen Linearkompressor, der in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet ist, aber keine besondere Kühlvorrichtung aufweist.
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Die
DE 696 17 609 T2 offenbart einen Linearkompressor, der eine ringförmige Kühlkammer aufweist, die den Außenumfang der Zylinderwand und einen Teil des Außenumfangs des Kolbens umgibt. Bei dieser Lösung wird der Außenumfang des Kolbens unmittelbar von der Kühlflüssigkeit benetzt, so dass die aus der
DE 696 17 609 T2 bekannte Kühlung des Linearkompressors als offenes Kühlsystem mit einem Kühlmittelsumpf ausgelegt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Linearkompressor anzugeben, dessen Linearantrieb wirksamer gekühlt ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Linearkompressor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Insbesondere durch die Anordnung des Kühlkanals in Kontakt mit dem Innenumfang des Spulenhalters wird die in der Spule entstehende Abwärme von dem von der Kühlfluid-Zuführeinheit in den Kühlkanal gelieferten Kühlfluid wirksam aus dem Inneren des Linearantriebs abtransportiert und die in der Spule entstehende Wärme dringt nicht bis in die Zylinderwandung vor. Dadurch wird verhindert, dass sich die Zylinderwandung stark aufheizt und es zur Erwärmung des im Zylinder befindlichen Fluids und auch zu thermisch bedingten Maßveränderungen des Zylinders kommen kann.
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Die Erfindung schafft auch einen Linearkompressor, der eine Spule durch zur Schmierung verwendetes Öl kühlen kann oder einen Kolben und einen Zylinder durch Ausbilden der Konstruktion des Linearkompressors in solcher Weise, dass das Öl durch die Spule läuft, kühlen kann, wobei die Konstruktion des Linearkompressors vereinfacht ist und seine Herstellkosten gesenkt sind.
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Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können die obigen und andere Aufgaben dadurch gelöst werden, dass ein Linearkompressor mit Folgendem bereitgestellt wird: einem Zylinder; einem Kolben, der so angeordnet ist, dass er im Zylinder linear hin- und herlaufen kann; einem Spulenhalter; einer um den Spulenhalter gewickelten Spule; einem Magnet, der durch eine um die Spule herum erzeugte Magnetkraft linear beweglich ist; einem Magnetrahmen zum Übertragen der Linearbewegung des Magnets an den Kolben; einem Kühlkanal, der in Kontakt mit dem Spulenhalter angeordnet ist, wobei der Kühlkanal in Kontakt mit dem Innenumfang des Spulenhalters angeordnet ist, und einer Kühlfluid-Zuführeinheit zum Liefern eines Kühlfluids in den Kühlkanal.
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Vorzugsweise ist der Kühlkanal eine Kühlleitung, die spiralförmig auf den Innenumfang des Spulenhalters gewickelt ist.
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Vorzugsweise ist die Kühlfluid-Zuführeinheit eine Pumpe, die das Kühlfluid zum Kühlkanal pumpt.
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Vorzugsweise weist die Kühlfluid-Zuführeinheit Folgendes auf: eine Pumpe, die das Kühlfluid liefert; erste Fluidführungslöcher zum Führen des durch die Pumpe gepumpten Kühlfluids zwischen dem Zylinder und dem Kolben; und zweite Fluidführungslöcher zum Führen des Kühlfluids, das zwischen dem Zylinder und dem Kolben hindurchgelaufen ist, zum Kühlkanal.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Erscheinungsform der Erfindung ist ein Linearkompressor mit Folgendem geschaffen: einem hermetisch abgedichteten Behälter, der Öl enthält; einem Zylinderblock, der im hermetisch abgedichteten Behälter angeordnet ist und mit einem Zylinder versehen ist; und einer Ölzuführeinheit zum Liefern des im hermetisch abgedichteten Behälter enthaltenen Öls an den Kühlkanal.
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Vorzugsweise weist dabei der Linearmotor Folgendes auf: einen Spulenhalter; die auf den Spulenhalter gewickelte Spule; den Magneten, der durch eine an der Spule erzeugte Magnetkraft line vorwärts und rückwärts bewegbar ist; einen Magnetrahmen zum Übertragen der linearen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Magneten an den Kolben; und einen äußeren Statorkern, der den Spulenhalter umgibt.
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Vorzugsweise ist die Ölzuführeinheit eine Pumpe, die das im hermetisch abgedichteten Behälter enthaltene Öl an den Kühlkanal liefert.
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Vorzugsweise weist die Ölzuführeinheit Folgendes auf: eine Ölpumpe, die das im hermetisch abgedichteten Behälter enthaltene Öl pumpt; erste Ölführungslöcher zum Führen des durch die Ölpumpe gepumpten Öls zwischen dem Zylinder und dem Kolben; und zweite Ölführungslöcher zum Führen des Öls, das zwischen dem Zylinder und dem Kolben hindurchgelaufen ist, zum Kühlkanal.
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Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist ein Linearkompressor mit Folgendem geschaffen: einem hermetisch abgedichteten Behälter, der Öl enthält; einem Zylinderblock, der im hermetisch abgedichteten Behälter angeordnet ist und mit einem Zylinder versehen ist; einem Kolben, der so angebracht ist, dass er im Zylinder linear hin- und herbewegt werden kann; einem Linearmotor, der mit dem Kolben verbunden ist, um diesen linear hin- und herzubewegen, und einer Kühlungseinrichtung für den Zylinder, wobei der Linearkompressor weiterhin Folgendes aufweist: einen Spulenhalter mit einem Spulen-Aufnahmeteil und einem von diesem durch eine Trennwand geteilten Öl-Aufnahmeteil; eine auf das Spulen-Aufnahmeteil gewickelte Spule; einen äußeren Statorkern, der den Spulenhalter umgibt; einen Magneten, der durch eine an der Spule erzeugte Magnetkraft linear vorwärts und rückwärts verstellbar ist; und einen Magnetrahmen zum Übertragen der linearen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Magneten an den Kolben; und eine Ölzuführeinheit zum Zuführen von Öl zum Öl-Aufnahmeteil des Spulenhalters.
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Vorzugsweise ist das Spulen-Aufnahmeteil des Spulenhalters am äußeren Teil desselben in dessen radialer Richtung angeordnet und das Öl-Aufnahmeteil des Spulenhalters ist am inneren Teil desselben in dessen radialer Richtung angeordnet.
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Vorzugsweise ist das Spulen-Aufnahmeteil des Spulenhalters am inneren Teil desselben in dessen radialer Richtung angeordnet und das Öl-Aufnahmeteil des Spulenhalters ist am äußeren Teil desselben in dessen radialer Richtung angeordnet.
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Vorzugsweise weist das Öl-Aufnahmeteil des Spulenhalters Folgendes auf: einen Ölzuführkanal, der das durch die Ölzuführeinheit zugeführte Öl an das Öl-Aufnahmeteil liefert; und einen Ölauslasskanal, der das Öl im Öl-Aufnahmeteil aus dem Linearmotor ausgibt.
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Vorzugsweise weist die Ölzuführeinheit Folgendes auf: eine Ölpumpe, die das im hermetisch abgedichteten Behälter enthaltene Öl pumpt; und eine Ölleitung, die das durch die Ölpumpe gepumpte Öl zum Ölzuführkanal leitet.
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Vorzugsweise weist die Ölzuführeinheit Folgendes auf: eine Ölpumpe, die das im hermetisch abgedichteten Behälter enthaltene Öl pumpt; erste Ölführungslöcher zum Führen des durch die Ölpumpe gepumpten Öls zwischen dem Zylinder und dem Kolben hindurch; und zweite Ölführungslöcher zum Führen des Öls, das zwischen dem Zylinder und dem Kolben hindurchlief, zum Ölzuführkanal.
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Gemäß der Erfindung werden der Spulenhalter und die Spule durch das Kühlfluid gekühlt. Demgemäß zeigt die Erfindung den Vorteil, dass der Kompressionswirkungsgrad des Linearkompressors effektiv verbessert ist und seine Lebensdauer effektiv erhöht ist.
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Gemäß der Erfindung ist die Kühlleitung spiralförmig am Innenumfang des Spulenhalters angeordnet, wodurch die Wärmeübertragungsfläche vergrößert ist. Demgemäß zeigt die Erfindung den Vorteil, dass der Linearmotor schnell und effizient gekühlt wird.
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Gemäß der Erfindung wird das Öl, das dazu verwendet wird, den Kolben und den Zylinder zu kühlen und zu schmieren, auch zum Kühlen des Linearmotors verwendet. Demgemäß zeigt die Erfindung den Vorteil, dass die Konstruktion des Linearkompressor vereinfacht ist und so seine Herstellkosten gesenkt sind.
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Gemäß der Erfindung ist der Spulenhalter mit einem Spulen-Aufnahmeteil, in dem die Spule aufgenommen wird, und einem Öl-Aufnahmeteil versehen, in dem das Öl aufgenommen wird. Demgemäß zeigt die Erfindung den Vorteil, dass die Größe des Linearmotors, und damit die Größe des Linearkompressors, minimiert werden kann, während er effektiv gekühlt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen sowie andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.
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1 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die Hauptkomponenten des Linearkompressor gemäß der in der 1 dargestellten ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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3 ist eine Seitenansicht, die die Hauptkomponenten des in der 2 dargestellten Linearkompressors gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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4 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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5 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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6 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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7 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Die 1 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Wie es in der 1 dargestellt ist, verfügt der Linearkompressor gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über Folgendes: einen hermetisch abgedichteten Behälter 104 mit einem unteren Behälter 101 und einer oberen Abdeckung 104, wobei dieser hermetisch abgedichtete Behälter 104 Öl A enthält; einen Zylinderblock 110, der auf einem an einer Seite des hermetisch abgedichteten Behälters 104 montierten ersten Dämpfer 106 im hermetisch abgedichteten Behälter 104 auf solche Weise platziert ist, dass ein auf ihn wirkender Schlag durch den ersten Dämpfer 106 absorbiert wird, wobei der Zylinderblock über einen in ihm ausgebildeten Zylinder 109 verfügt; eine hintere Abdeckung 102, die auf einem zweiten Dämpfer 108 platziert ist, der an der anderen Seite des hermetisch abgedichteten Behälters 104 in diesem auf solche Weise montiert ist, dass ein auf die hintere Abdeckung 102 ausgeübter Schlag durch diesen zweiten Dämpfer 108 absorbiert wird, wobei die hintere Abdeckung 120 über ein Fluideinleitloch 120a zum Einleiten eines hindurchzuleitenden Fluids verfügt; einen Linearmotor 130, der fest zwischen dem Zylinderblock 110 und der hinteren Abdeckung 120 angeordnet ist; einen Kolben 144, der auf solche Weise mit dem Linearmotor 130 verbunden ist, dass er im Zylinder 109 linear hin- und herbewegt werden kann, wobei im Kolben 144 ein Fluidströmungskanal 140 ausgebildet ist, der es ermöglicht, dass das durch das Fluideinleitloch 120a der hinteren Abdeckung 120 eingeleitete Fluid in den Zylinder 109 fließt, wobei der Kolben 144 mit einem Einlassventil 142 versehen ist, um den Fluidströmungskanal 140 zu öffnen und zu schließen; ein Auslassventil 150 zum Bilden einer Kompressionskammer C gemeinsam mit dem Inneren des Zylinders 109 und einem Ende des Kolbens 144, wobei es so betrieben wird, dass es die Kompressionskammer C öffnet und schließt; eine Kühlleitung 160, die so angebracht ist, dass sie mit dem Linearmotor 130 in Kontakt steht, um ihn zu kühlen; und eine Kühlfluid-Zuführeinheit 170 zum Liefern eines Kühlfluids in die Kühlleitung.
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Der Linearmotor 130 verfügt über einen Stator S und einen Läufer M. Der Stator S verfügt über Folgendes: einen äußeren Laminat-Statorkern 131; einen inneren Laminat-Statorkern 132, der so angeordnet ist, dass er um einen vorgegebenen Abstand vom äußeren Statorkern 131 beabstandet ist; einen Spulenhalter 133, der am äußeren Statorkern 131 befestigt ist; und eine Spule 134, die auf den Spulenhalter 133 gewickelt ist. Der Läufer M verfügt über Folgendes: einen Magnet 135, der durch eine um die Spule 134 herum erzeugte Magnetkraft linear vorwärts und rückwärts verstellbar ist; und einen Magnetrahmen 136, der zwischen dem äußeren Statorkern 131 und dem inneren Statorkern 132 so angeordnet ist, dass er sich linear vorwärts und rückwärts bewegen kann. Der Magnet 135 ist am Magnetrahmen 136 befestigt. Der Magnetrahmen 136 ist fest am Kolben 144 angebracht. Der äußere Statorkern 131 ist zwischen dem Zylinderblock 110 und der hinteren Abdeckung 120 angeordnet, während der äußere Statorkern 131 durch geeignete Befestigungselemente fest am Zylinderblock 110 und an der hinteren Abdeckung 120 angebracht ist.
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Der innere Statorkern 132 ist durch geeignete Befestigungselemente fest am Zylinderblock 110 angebracht.
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Der Spulenhalter 133 ist mit der Form eines Hohlzylinders ausgebildet. Vorzugsweise verfügt der Spulenhalter 133 über rechteckigen Querschnitt, wodurch die auf ihm gewickelte Spule leicht an ihm angebracht werden kann.
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Der Magnetrahmen 136 ist durch geeignete Befestigungselemente fest am Kolben 144 angebracht.
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Das Einlassventil 142 ist fest an einem Ende des Kolbens 144 auf solche Weise angebracht, dass der Fluidströmungskanal 140 durch es geöffnet oder geschlossen wird. Ein Teil des Einlassventils 142, der dem Fluidströmungskanal 140 des Kolbens 144 entspricht, kann elastisch gebogen sein.
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Ein Ende des Kolbens 144 ist in den Zylinder 109 eingesetzt, und er läuft linear in diesem hin und her, so dass er sich also in ihm vorwärts und rückwärts bewegt. Am anderen Ende des Kolbens 144, das nicht in den Zylinder 109 eingesetzt ist, ist ein Befestigungsteil 146 ausgebildet, der in radialer Richtung vorsteht. Der Befestigungsteil 146 des Kolbens 144 ist durch geeignete Befestigungselemente am Magnetrahmen 136 befestigt. Der Befestigungsteil 146 des Kolbens 144 wird durch eine erste Feder 147, die zwischen einer Fläche des Befestigungsteils 146 und dem Zylinderblock 110 angeordnet ist, und eine zweite Feder 148, die zwischen der anderen Fläche des Befestigungsteils 146 und der hinteren Abdeckung 120 angeordnet ist, elastisch gehalten.
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Das Auslassventil 150 verfügt über Folgendes: eine innere Auslassabdeckung 152, die am Zylinderblock 110 angebracht ist und mit dem Zylinder 109 verbunden ist, wobei an ihrer einen Seite ein Fluidauslassloch 151 ausgebildet ist; eine äußere Auslassabdeckung 154, die außerhalb der inneren Auslassabdeckung 152 beabstandet von dieser angeordnet ist; und einen Ventilkörper 158, der durch eine Feder 156 in der inneren Auslassabdeckung 152 elastisch gehalten wird, um den Zylinder 108 zu öffnen oder zu schließen.
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Die Kühlleitung 160 steht mit dem Innen- oder dem Außenumfang des Spulenhalters 133 in Kontakt.
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Auch ist die Kühlleitung 160 so angeordnet, dass ein Ende 161 derselben mit der Kühlfluid-Zuführeinheit 170 in Verbindung steht, während sich ihr anderes Ende 162 aus dem Linearmotor 130 heraus erstreckt.
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Vorzugsweise ist die Kühlfluid-Zuführeinheit 170 eine Ölpumpe, die im hermetisch abgedichteten Behälter 104 enthaltenes Öl in die Kühlleitung 160 liefert.
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Die Ölpumpe 170 verfügt über Folgendes: ein Pumpengehäuse 171, das unter dem Zylinderblock 110, der hinteren Abdeckung 120 und dem Linearmotor 130 angebracht ist und über ein Öleinlassloch 171a verfügt, das an seinem einen Ende ausgebildet ist, wobei ein Ölauslassloch 171b an seinem anderen Ende so ausgebildet ist, dass es mit dem Ende 161 der Kühlleitung 160 in Verbindung steht, und wobei darin ein Ölkanal ausgebildet ist; und einen Pumpenkolben 174, dessen beide Enden durch Federn 172 und 173 im Ölkanal des Pumpengehäuses 171 elastisch gehalten werden, wobei er mit einem Ölströmungskanal versehen ist, der in seiner Längsrichtung ausgebildet ist. Wenn der Zylinderblock 110, die hinter Abdeckung 120 und der Linearmotor 130 betrieben werden, läuft der Pumpenkolben 134 im Pumpengehäuse 171 linear hin und her, um Öl durch das Öleinlassloch 171a einzuleiten und es durch das Öleinlassloch 171b auszustoßen.
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Die nicht erläuterte Bezugszahl 200 kennzeichnet eine Einlassverbindungsleitung, die mit dem hermetisch abgedichteten Behälter 104 verbunden ist, um in diesen einzuleitendes Fluid durch sie hindurchzulassen; die nicht erläuterte Bezugszahl 202 kennzeichnet eine Auslassleitung, die mit der äußeren Auslassabdeckung 154 des Auslassventils 150 verbunden ist, um das durch dieses gelaufene Fluid nach außen ausstoßen zu können; die nicht erläuterte Bezugszahl 204 kennzeichnet eine Schleifenleitung, der eines Ende mit der Auslassleitung 202 verbunden ist; und die nicht erläuterte Bezugszahl 206 kennzeichnet eine Auslassverbindungsleitung, deren eines Ende mit der Schleifenleitung 204 verbunden ist. Die Auslassverbindungsleitung 206 durchdringt den hermetisch abgedichteten Behälter 104, und sie erstreckt sich dann aus diesem heraus.
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Die 2 ist ein vergrößerte Schnittansicht, die Hauptkomponenten des in der 1 dargestellten Linearmotors gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und die 3 ist eine Seitenansicht, die die Hauptkomponenten des in der 2 dargestellten Linearkompressors gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Wie es in den 2 und 3 dargestellt ist, verfügt der äußere Statorkern 131 über mehrere äußere Statorkernteile, die so am Kühlfluid 133 angeordnet sind, dass sie in dessen Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Jedes der äußeren Statorkernteile verfügt über Kernblöcke 131c und 131d, die so trennbar sind, dass sie den Spulenhalter 133, auf den die Spule 134 gewickelt ist, teilweise umgeben. Die Kernblöcke 131c und 131d verfügen über Aufnahmenuten 131a und 131b, in denen der Spulenhalter 133 jeweils teilweise aufgenommen wird. Die Kernblöcke 131c und 131d sind so miteinander verbunden, dass die Aufnahmenut 131a des Kernblocks 131c der Aufnahmenut 131b des Kernblocks 131d gegenübersteht.
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Die Kühlleitung 160 ist entlang dem Spulenhalter 133, auf dem die Spule 134 gewickelt ist, durch die Aufnahmenuten 131a und 131b hindurch angeordnet. Vorzugsweise ist die Kühlleitung 160 in Form einer Spirale angeordnet, so dass sie einen breiten Kontakt zum Innen- oder Außenumfang des Spulenhalters 133 bilden kann.
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Nun wird der Betrieb des Linearkompressors mit dem oben genannten Aufbau gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Wenn eine elektrische Spannung an die Spule 134 angelegt wird, wird um diese herum ein Magnetfeld erzeugt, und der Magnet 135 wirkt mit dem um die Spule 134 herum erzeugten Magnetfeld zusammen. Im Ergebnis wird der Magnet 135 linear vorwärts und rückwärts bewegt. Die lineare Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Magnets 135 wird über den Magnetrahmen 136 an den Kolben 144 übertragen. Demgemäß wird der Kolben 144 im Zylinder 109 linear vorwärts und rückwärts bewegt, um ein Fluid in diesem zu komprimieren.
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Dabei werden das Einlassventil 142 und das Auslassventil 150 durch die Strömung des Fluids, die durch die lineare Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Kolbens 144 hervorgerufen wird, geöffnet und geschlossen, und das Fluid wird durch die Einlassverbindungsleitung 200 in den hermetisch abgedichteten Behälter 104 eingeleitet. Das in den hermetisch abgedichteten Behälter 104 eingeleitete Fluid wird durch das Fluideinlassloch 120a der hinteren Abdeckung 120 und den Fluidströmungskanal 140 des Kolbens 144 in die Kompressionskammer C geleitet.
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Das in die Kompressionskammer C geleitete Fluid wird durch den Kolben 144 komprimiert. Das komprimierte Fluid wird der Reihe nach durch das Auslassventil 150, die Auslassleitung 202, die Schleifenleitung 204 und die Auslassverbindungsleitung 206 ausgestoßen.
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Während der Kolben 144 linear vorwärts und rückwärts bewegt wird und das Fluid dadurch eingeleitet, komprimiert und ausgestoßen wird, pumpt die Ölpumpe 170 Öl vom hermetisch abgedichteten Behälter 104 zu einem Ende der Kühlleitung 160. Das durchgepumpte Öl kühlt den Spulenhalter 133 und die Spule 134, während es durch die Kühlleitung 160 läuft, und dann wird es durch das andere Ende der Kühlleitung 160 in den hermetisch abgedichteten Behälter 104 eingeleitet. Das Öl wird im unteren Teil des hermetisch abgedichteten Behälters 140 gesammelt.
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Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebene erste Ausführungsform beschränkt ist. Z. B. kann die Kühlfluid-Zuführeinheit eine Pumpe oder ein Gebläse, mit Anbringung außerhalb des Linearkompressors, sein. In diesem Fall wird zusätzliches Kühlmittel oder Kühlluft extern an die Kühlleitung 160 geliefert.
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Die 4 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Der Linearkompressor gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit dem Linearkompressor gemäß der zuvor beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hinsichtlich des Aufbaus und des Betriebs mit der Ausnahme identisch, dass das durch die Ölpumpe 170 gepumpte Öl dazu verwendet wird, den Kolben 144 und den Zylinder 109 zu kühlen, und es dann zum Kühlen des Linearmotors 130 verwendet wird. Daher sind Elemente des Linearkompressors gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die denen des Linearkompressors gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechen, mit denselben Bezugszahlen wie beim Linearkompressor gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gekennzeichnet, und es erfolgt keine zugehörige detaillierte Beschreibung.
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Wie es in der 4 dargestellt ist, ist der Zylinder 109 mit einem ersten Ölführungsloch 109a versehen, und der Zylinderblock 110 ist mit einem anderen ersten Ölführungsloch 110a versehen. Das erste Ölführungsloch 109a des Zylinders 109 steht mit dem ersten Ölführungsloch 110a des Zylinderblocks 110 in solcher Weise in Verbindung, dass das durch die Ölpumpe 170 gepumpte Öl zwischen dem Zylinder 109 und dem Kolben 144 geführt werden kann.
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Auch ist der Zylinder 109 mit einem zweiten Ölführungsloch 109b versehen, und der Zylinderblock 110 ist mit einem anderen zweiten Ölführungsloch 110b versehen. Das zweite Ölführungsloch 109b des Zylinders 109 steht so mit dem zweiten Ölführungsloch 110b des Zylinderblocks 110 in Verbindung, dass das Öl, das zwischen dem Zylinder 109 und dem Kolben 144 hindurchgelaufen ist, zum Linearmotor 130 geleitet werden kann.
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Mit dem Ende des zweiten Ölführungslochs 110b des Zylinderblocks 110 ist eine Kühlleitung 210 verbunden, die mit dem Innenumfang des Spulenhalters 133 des Linearmotors 130 in Kontakt steht.
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Ein Ende 211 der Kühlleitung 210 steht mit dem zweiten Ölführungsloch 110b des Zylinderblocks 110 in Verbindung und das andere Ende 212 erstreckt sich aus dem Linearmotor 130 heraus. Die Kühlleitung 210 ist durch die Aufnahmenuten 131a und 131b des Außenstators 131 spiralförmig angeordnet, wie dies bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Fall ist.
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Die 5 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Der Linearkompressor gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit den Linearkompressoren gemäß der zuvor beschriebenen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hinsichtlich des Aufbaus und des Betriebs mit der Ausnahme identisch, dass der Linearmotor 210 in seinem Inneren mit einem zusätzlichen Öl-Aufnahmeteil 221 versehen ist, so dass das durch die Ölzuführeinheit zugeführte Öl den Linearmotor 220 fühlt, während es durch den Öl-Aufnahmeteil 221 läuft. Daher sind Elemente des Linearkompressors gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die denen der Linearkompressoren gemäß der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechen, mit denselben Bezugszahlen wie bei den Linearkompressoren gemäß der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gekennzeichnet, und es erfolgt keine zugehörige detaillierte Beschreibung.
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Wie es in der 5 dargestellt ist, verfügt der Linearmotor 220 über Folgendes: eine Spule 222; einen Spulenhalter 230 mit einem Spulen-Aufnahmeteil 224 und einem Öl-Aufnahmeteil 221, der durch eine Trennwand 226 vom Spulen-Aufnahmeteil 224 getrennt ist; einen äußeren Statorkern 240 aus mehreren äußeren Statorkernteilen mit Aufnahmenuten, in denen der Spulenhalter 230 jeweils teilweise aufgenommen ist; und einen inneren Statorkern 248, der so angeordnet ist, dass er um einen vorbestimmten Abstand gegenüber dem äußeren Statorkern 240 beabstandet ist.
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Der Öl-Aufnahmeteil 221 des Spulenhalters 230 ist über der Trennwand 226 in der radialen Richtung des Spulenhalters 230 angeordnet, und der Öl-Aufnahmeteil 224 des Spulenhalters 230 ist unter der Trennwand 226 in der radialen Richtung des Spulenhalters 230 angeordnet. Anders gesagt, ist der Öl-Aufnahmeteil 221 des Spulenhalters 230 um den Spulen-Aufnahmeteil 224 des Spulenhalters 230 in der radialen Richtung desselben angeordnet.
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Der Öl-Aufnahmeteil 221 des Spulenhalters 230 ist an den beiden Seiten in seiner Längsrichtung so geneigt, dass er den Aufnahmenuten des äußeren Statorkerns 240 entspricht.
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Der Spulen-Aufnahmeteil 221 des Spulenhalters 230 verfügt über rechteckigen Querschnitt, wodurch die Spule 222 einfach auf ihm angebracht werden kann.
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Der Spulenhalter 230 ist mit einem Ölzuführkanal 250 versehen, der das durch die Ölzuführeinheit zugeführte Öl zum Öl-Aufnahmeteil 221 leitet, und er ist mit einem Ölauslasskanal 260 versehen, der das Öl aus dem Linearmotor 220 auslässt, das durch den Öl-Aufnahmeteil 221 gelaufen ist.
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Der Ölzuführkanal 250 ist eine Leitung, der eines Ende mit der Ölzuführeinheit in Verbindung steht und deren anderes Ende mit dem Öl-Aufnahmeteil 221 in Verbindung steht.
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Der Ölauslasskanal 260 ist eine Leitung, deren eines Ende mit dem Öl-Aufnahmeteil 221 in Verbindung steht und deren anderes Ende mit einem Ölauslassloch 120b in Verbindung steht, das in der hinteren Abdeckung 120 ausgebildet ist.
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Die Ölzuführeinheit ist so aufgebaut, dass das im hermetisch abgedichteten Behälter 104 enthaltene Öl dazu verwendet wird, den Kolben 144 und den Zylinder 109 zu kühlen und zu schmieren, und es dann dazu verwendet wird, den Linearmotor zu kühlen, wie dies bei der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Fall ist.
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Die Ölzuführeinheit verfügt über Folgendes: eine Ölpumpe 170, die so angebracht ist, dass sie in das Öl im hermetisch abgedichteten Behälter 104 eingetaucht ist; erste Ölführungslöcher 110a und 109a, die im Zylinderblock 110 bzw. im Zylinder 109 ausgebildet sind, wobei das erste Ölführungsloch 109a des Zylinders 109 mit dem ersten Ölführungsloch 110a des Zylinderblocks 110 in solcher Weise in Verbindung steht, dass das durch die Ölpumpe 170 gepumpte Öl zwischen dem Zylinder 109 und dem Kolben 144 hindurchgeleitet werden kann; und zweite Ölführungslöcher 110b und 109b, die im Zylinderblock 110 bzw. im Zylinder 109 ausgebildet sind, wobei das zweite Ölführungsloch 109b des Zylinders 109 mit dem zweiten Ölführungsloch 110b des Zylinderblocks 110 in solcher Weise in Verbindung steht, dass das Öl, das zwischen dem Zylinder 109 und dem Kolben 144 hindurchgelaufen ist, zum Ölzuführkanal 250 des Spulenhalters 230 geleitet werden kann.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden die verbliebenen Räume der Aufnahmenuten des äußeren Statorkerns 240 als Öl-Aufnahmeteil 221 verwendet. Demgemäß kann die Größe des Linearmotors 220, und damit die Größe des Linearkompressors, minimiert werden, während er effektiv gekühlt wird.
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Die 6 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Der Linearkompressor gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit den Linearkompressoren gemäß den zuvor beschriebenen drei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung hinsichtlich des Aufbaus und des Betriebs mit der Ausnahme identisch, dass der Öl-Aufnahmeteil 224 des Spulenhalters 230 über der Trennwand 226 in der radialen Richtung des Spulenhalters 230 angeordnet ist und der Öl-Aufnahmeteil 221 des Spulenhalters 230 unter der Trennwand 226 in der radialen Richtung des Spulenhalters 230 angeordnet ist, und dass der Spulen-Aufnahmeteil 224 des Spulenhalters 230 an den beiden Seiten in seiner Längsrichtung so geneigt ist, dass er den Aufnahmenuten des äußeren Statorkerns 240 entspricht, wobei der Öl-Aufnahmeteil 221 des Spulenhalters 230 einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Daher sind Elemente des Linearkompressors gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die denen des Linearkompressors gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechen, mit denselben Bezugszahlen wie denen beim Linearkompressor gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gekennzeichnet, und es erfolgt keine zugehörige detaillierte Beschreibung.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Linearmotor wirkungsvoll gekühlt, während sein Innenraum maximal genutzt wird, wie dies bei der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Fall ist.
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Die 7 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Linearkompressors gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Wie es in der 7 dargestellt ist, ist die Ölzuführeinheit so konstruiert, dass das im hermetisch abgedichteten Behälter 104 enthaltene Öl direkt an den Ölzuführkanal 250 des Spulenhalters 230 geliefert werden kann.
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Die Ölzuführeinheit weist Folgendes auf: eine Ölpumpe 170, die so angebracht ist, dass sie in das im hermetisch abgedichteten Behälter 104 enthaltene Öl eingetaucht ist; und eine Ölleitung 190, deren eines Ende mit der Ölpumpe 170 verbunden ist und deren anderes Ende mit dem Ölzuführkanal 250 des Spulenhalters 230 verbunden ist.
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Ansonsten sind der Aufbau und der Betrieb des Linearkompressors gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung identisch mit denen des Linearkompressors gemäß den zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen 3 und 4 der Erfindung. Daher sind Elemente des Linearkompressors gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die denen der Linearkompressoren gemäß der dritten und der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechen, mit denselben Bezugszahlen wie denen bei den Linearkompressoren gemäß der dritten und der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gekennzeichnet, und es erfolgt keine zugehörige detaillierte Beschreibung.
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Wie es aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ist durch die Erfindung ein Linearkompressor mit einer Kühlleitung geschaffen, die so angeordnet ist, dass sie mit einem Spulenhalter, auf den eine Spule gewickelt ist, in Kontakt steht, und mit einer Kühlfluid-Zuführeinheit zum Zuführen eines Kühlfluids zur Kühlleitung in solcher Weise, dass der Spulenhalter und die Spule durch das Kühlfluid gekühlt werden. Demgemäß zeigt die Erfindung den Effekt, dass der Kompressionswirkungsgrad des Linearkompressors effektiv verbessert ist, und seine Lebensdauer effektiv erhöht ist.
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Gemäß der Erfindung ist die Kühlleitung spiralförmig am Innenumfang des Spulenhalters angebracht, wodurch die Wärmeübertragungsfläche vergrößert ist. Demgemäß zeigt die Erfindung die Wirkung, dass der Linearmotor schnell und effizient gekühlt wird.
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Gemäß der Erfindung, wird das Öl, das zum Kühlen und Schmieren des Kolbens und des Zylinders verwendet wird, auch zum Kühlen des Linearmotors verwendet. Demgemäß zeigt die Erfindung den Effekt, dass der Aufbau des Linearkompressors vereinfacht ist, so dass seine Herstellkosten verringert sind.
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Gemäß der Erfindung ist der Spulenhalter mit einem Spulen-Aufnahmeteil, in dem die Spule aufgenommen wird, und einem Öl-Aufnahmeteil, in dem das Öl aufgenommen wird, versehen. Demgemäß zeigt die Erfindung die Wirkung, dass die Größe des Linearmotors, und damit die Größe des Linearkompressors, minimiert ist, während er effektiv gekühlt wird.
