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Die
Erfindung betrifft einen Linearmotor und einen diesen verwendenden
Linearkompressor und insbesondere einen Linearmotor, in dem ein
Innenkern so eingebaut ist, daß er
gemeinsam mit einem Zielbewegungskörper linear bewegt wird, und
ein Magnet in einer Magneteinsatzaussparung eingesetzt eingebaut
ist, die auf einer Außenumfangsfläche des
Innenkerns gebildet ist, sowie einen diesen verwendenden Linearkompressor.
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Allgemein
erzeugt der Linearmotor Linear- und hin- und hergehende bzw. Pendelbewegungskraft
für ein
Linear- und Pendelbewegungsziel (im folgenden "Zielbewegungskörper" genannt), z. B. einen Kolben, der einen
Ständer
mit einer darin eingebauten Spule und einen Aktor zur Linear- und
Pendelbewegung des Zielbewegungskörpers durch Wechselwirkung
mit dem Ständer
aufweist.
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In
letzter Zeit wurde ein Linearkompressor zum Komprimieren eines Fluids,
z. B. eines Kühlgases,
mit Hilfe des Linearmotors entwickelt.
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Der
Ständer
verfügt über einen
Spulenkörper,
eine innerhalb des Spulenkörpers
gewickelte Spule, einen radial am Spulenkörper angebauten Außenkern
und einen auf einer Innenseite des Außenständers getrennt eingebauten
Innenkern.
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Der
Aktor ist ein Magnet, der zwischen dem Außenkern und dem Innenkern gemäß seiner
Wechselwirkung mit einer Magnetkraft linear und pendelnd bewegt
wird, die beim Anlegen eines Stroms an der Spule erzeugt wird.
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Der
Magnet hat einen Außenluftspalt
zwischen dem Magneten selbst und einer Innenumfangsfläche des
Außenkerns
sowie einen Innenluftspalt zwischen dem Magneten selbst und einer
Außenumfangsfläche des
Innenkerns, so daß der
Magnet zwischen dem Außenkern
und Innenkern linear und pendelnd bewegt werden kann.
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Kraft
(eine Ausgabe) des Linearmotors wird durch eine Motorkraftkonstante
(α) und
einen an der Spule angelegten Stromwert (I) bestimmt. Da die Motorkraftkonstante
(α) proportional
zu einer magnetischen Flußdichte
(Bm) im Luftspalt gemäß dem Magneten
ist, gilt: Je höher
die magnetische Flußdichte
(Bm) im Luftspalt durch den Magneten ist, um so besser ist der Wirkungsgrad,
der erhalten werden kann.
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Hierbei
steigt die magnetische Flußdichte
(Bm) im Luftspalt mit Verkleinerung des Außenluftspalts und Innenluftspalts,
was durch folgende Gleichung (1) ausgedrückt ist:
wobei Br die magnetische
Flußdichte
(inhärente
Güte) des
Magneten, t die Dicke des Magneten, g1 der Außenluftspalt, g2 der Innenluftspalt
und 2(g1 + g2 + t) der Luftspalt des Linearmotors ist.
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Das
heißt,
je kleiner der Luftspalt des Linearmotors ist, um so stärker ist
die Kraft (Ausgabe) des Linearmotors.
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Problematisch
beim Linearmotor der verwandten Technik ist indes, daß aufgrund
des Vorhandenseins des Luftspalts auf der Innenseite des Magneten
sowie auf seiner Außenseite,
was den Eigenwiderstand verstärkt,
der die durch den Magneten erzeugte Kraft stört, der Nutzungsgrad des Magneten
erhöht
sein muß,
um seine Ausgabe zu verbessern. Da zudem der Innenluftspalt sowie
der Außenluftspalt
gehandhabt werden müssen,
um stabile Motorleistung zu erhalten, sinkt die Produktivität.
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Im
Bemühen
um Minimierung des Luftspalts kann der Innenkern ferner so eingebaut
sein, daß er
gemeinsam mit dem Kolben bewegt wird, und der Magnet kann an der
Außenumfangsfläche des
Innenkerns befestigt sein. Da dann der Innenluftspalt (g2) zwischen
dem Magneten und Innenkern entfällt,
könnte
der Wirkungsgrad erhöht
sein, wobei aber in diesem Fall ein Aufbau zum Befestigen des Magneten
am Innenkern zusätzlich
erforderlich und es schwierig ist, die Vorwärts/Rückwärts-Schwingungsbewegung des Magneten wirksam
zu steuern.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, folgendes bereitzustellen:
einen Linearmotor, der eine Vorwärts/Rückwärts-Schwingungsbewegung
eines Magneten wirksam steuern kann, indem der Magnet in einem Innenkern
eingesetzt eingebaut ist, und der somit den Nutzungsgrad des Magneten
redu zieren oder die Ausgabe des Magneten erhöhen kann, da sich ein Luftspalt
entsprechend der Dicke des Magneten verkleinern läßt, sowie
einen den Linearmotor verwendenden Linearkompressor.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, folgendes bereitzustellen:
einen Linearmotor, der die Sättigungsmöglichkeit
eines Innenkerns infolge von Eigenzirkulationsfluß durch
Minimieren des Eigenzirkulationsflusses an beiden Enden eines Magneten
reduzieren kann, sowie einen den Linearmotor verwendenden Linearkompressor.
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Zur
Lösung
dieser Aufgaben wird ein Linearmotor bereitgestellt, der aufweist:
einen Spulenkörper; eine
innerhalb des Spulenkörpers
gewickelte Spule; einen am Spulenkörper angebauten Außenkern;
einen Innenkern, der so eingebaut ist, daß er gemeinsam mit einem Zielbewegungskörper linear
und pendelnd bewegt wird und eine Magneteinsatzaussparung aufweist,
die auf seiner Außenumfangsfläche gebildet
ist; und einen in der Magneteinsatzaussparung eingesetzt eingebauten
Magneten.
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Zur
Lösung
dieser Aufgaben wird ferner ein Linearkompressor bereitgestellt,
der aufweist: einen Zylinder; einen Kolben, der so positioniert
ist, daß er
in und aus dem Zylinder linear und pendelnd bewegt wird; einen Spulenkörper; eine
innerhalb des Spulenkörpers
gewickelte Spule; einen am Spulenkörper angebauten Außenkern;
einen Innenkern, der so eingebaut ist, daß er gemeinsam mit dem Kolben
linear und pendelnd bewegt wird und eine Magneteinsatzaussparung
aufweist, die auf seiner Außenumfangsfläche gebildet
ist; und einen in der Magneteinsatzaussparung eingesetzt eingebauten
Magneten.
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Die
Magneteinsatzaussparung ist in Zylinderform entlang der Außenumfangsfläche des
Innenkerns gebildet.
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Ein
Eintritt der Magneteinsatzaussparung erstreckt sich so, daß er größer als
der Magnet ist.
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Der
Eintritt der Magneteinsatzaussparung ist bis zu einer Position jenseits
von Polen des Außenkerns gebildet,
wenn der Magnet einen maximalen Hub hat.
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Der
Eintritt der Magneteinsatzaussparung ist bis zu einem Ende des Innenkerns
gebildet.
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Der
Linearmotor und der den Linearmotor verwendende Linearkompressor
mit dem zuvor beschriebenen Aufbau gemäß der Erfindung haben die im
folgenden dargestellten Vorteile.
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Da
der Innenkern so eingebaut ist, daß er gemeinsam mit dem Zielbewegungskörper linear
und pendelnd bewegt wird, die Magneteinsatzaussparung auf der Außenumfangsfläche des
Innenkerns gebildet und der Magnet in der Magneteinsatzaussparung
eingesetzt eingebaut ist, läßt sich
die Vorwärts/Rückwärts-Schwingungsbewegung
des Magneten wirksam steuern, und da außerdem der Luftspalt minimiert
ist, kann der Eigenwiderstand, der die durch den Magneten ausgeübte Kraft
stört,
minimiert werden, wodurch sich der Nutzungsgrad des Magneten minimieren
läßt.
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Da
zusätzlich
der Eintritt der Magneteinsatzaussparung des Innenkerns so gebildet
ist, daß er
größer als
der Magnet ist und sich ferner bis zu einer Position jenseits von
Polen des Außenkerns
erstreckt, wenn der Magnet den maximalen Hub hat, kann bei Positionierung
des Magneten an beiden Seitenenden eine Wirkung erreicht werden,
daß ein
Spalt gemäß der Ausdehnung
des Eintritts vergrößert ist,
was den Eigenwiderstand erhöht.
Damit läßt sich
die Menge des Eigenzirkulationsflusses an einem Endabschnitt des
Magneten reduzieren, folglich kann Sättigung des Innenkerns gemäß der Konzentration
des Eigenzirkulationsflusses verhindert werden, und Verringerung
einer Motorkraftkonstante sowie Verringerung des Wirkungsgrads,
die bei starkem Eigenzirkulationsfluß erzeugt werden können, lassen
sich ebenfalls verhindern.
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Da
außerdem
der Eintritt der Magneteinsatzaussparung des Innenkerns bis zum
Pol des Innenkerns so gebildet ist, daß er größer als der Magnet ist, kann
auch bei vergrößerter Steuerung
des Hubs die Menge des Eigenzirkulationsflusses minimiert sein.
Das heißt,
der Hub läßt sich
leicht steuern.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung
gehen aus der folgenden näheren
Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
deutlicher hervor.
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die für
ein besseres Verständnis
der Erfindung sorgen sollen und zu dieser Anmeldung gehören und
einen Bestandteil von ihr bilden, veranschaulichen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung
der Grundsätze
der Erfindung.
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1 ist
eine senkrechte Teilschnittansicht eines Linearmotors gemäß einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung.
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2 zeigt
einen Vergleich zwischen dem Elektromagnetismus des erfindungsgemäßen Linearmotors
mit dem eines Falls, in dem ein Magnet auf einer Außenumfangsfläche eines
Innenkerns vorstehend eingebaut ist.
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3 ist
eine Teilschnittansicht eines Linearkompressors, der den Linearmotor
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung verwendet.
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4 ist
eine senkrechte Teilschnittansicht eines Falls, in dem ein Zielbewegungskörper im
Linearmotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung maximal ausfährt.
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5 ist
eine senkrechte Teilschnittansicht eines Falls, in dem der Zielbewegungskörper im
Linearmotor gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung maximal einfährt.
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6 ist
eine senkrechte Teilschnittansicht eines Falls, in dem der Zielbewegungskörper im
Linearmotor gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung maximal ausfährt.
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7 ist
eine senkrechte Teilschnittansicht eines Falls, in dem der Zielbewegungskörper im
Linearmotor gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung maximal einfährt.
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Im
folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine senkrechte Teilschnittansicht eines Linearmotors gemäß einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung.
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Wie 1 zeigt,
verfügt
der Linearmotor gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung über
einen Spulenkörper 2,
eine innerhalb des Spulenkörpers 2 gewickelte
Spule 10, einen am Spulenkörper 2 angebauten
Außenkern 20,
einen Innenkern 40, der so eingebaut ist, daß er einen
Zielbewegungskörper 30,
z. B. einen Kolben, linear und pendelnd bewegt und eine Magneteinsatzaussparung 38 hat,
die auf seiner Außenumfangsfläche gebildet
ist, und einen in der Magneteinsatzaussparung 38 eingesetzt
eingebauten Magneten 50.
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Der
Spulenkörper 2 hat
insgesamt eine Zylinderform, und seine Außenumfangsfläche liegt
frei.
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Die
Spule 10 ist innerhalb des Spulenkörpers 2 gewikkelt.
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Der
Außenkern 20 bildet
einen Durchgang des magnetischen Flusses, wenn ein Wechselstrom
zur Spule 10 fließt.
Mehrere Außenkerne 20 sind
am Spulenkörper 2 in
Umfangsrichtung getrennt und radial angeordnet.
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Der
Außenkern 20 ist
so gebildet, daß er
einen Abschnitt des Spulenkörpers 2 abdeckt,
und ein vorderer sowie ein hinterer Pol 21 und 22 sind
auf seinem Umfang getrennt gebildet.
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Der
Zielbewegungskörper 30 kann
ein Kolben oder eine Stab sein, der linear und pendelnd bewegt wird,
ohne in seiner Art beschränkt
zu sein. In der Erfindung ist für
die Beschreibung der Zielbewegungskörper 30 auf den Kolben
beschränkt.
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Der
Innenkern 40 bildet einen Durchgang des magnetischen Flusses
gemeinsam mit dem Außenkern 20,
in dem ein Eisenkern radial lamelliert ist.
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Der
Innenkern 40 kann direkt mit dem Kolben 30 gekoppelt
sein, um Linearpendelbewegungskraft des Magneten 50 direkt
zum Kolben 30 zu übertragen,
oder kann an einem mit dem Kolben 30 gekoppelten Kernrahmen 41 angebaut
sein, um Linearpendelbewegungskraft zum Kolben 30 über den
Kernrahmen 41 zu übertragen.
In der Beschreibung der Erfindung ist der Innenkern 40 darauf
beschränkt,
daß er
an der Außenumfangsfläche des
Kernrahmens 41 angebaut ist.
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Der
Innenkern 40 kann an der Außenumfangsfläche des
Kernrahmens 41 durch einen Kleber angebracht oder durch
ein Befestigungsteil, z. B. eine Schraube, befestigt sein. Alternativ
kann der Innenkern 40 natürlich so angebaut sein, daß er durch
einen Vorsprung oder in einer Aussparung abgefangen ist.
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Der
Innenkern 40 hat eine Hohlzylinderform und verfügt über einen
an seinem vorderen Endabschnitt gebildeten vorderen Pol 44 und
einen an seinem hinteren Endabschnitt gebildeten hinteren Pol 46.
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Ist
in Bezug auf den Innenkern 40 die Gesamtlänge des
Innenkerns 40 kleiner als die Summe aus der Länge des
Außenkerns 20 und
dem Hub des Zielbewegungskörpers 30,
steigt bei Bewegung des Innenkerns 40 und Magneten 50 die
Reluktanzkraft, d. h. eine Umkehrkraft, in einer Richtung, bei der
ein Luftspalt zwischen dem Innenkern 40 und Außenkern 50 minimiert
wird, d. h. In Gegenrichtung zu einer Bewegungsrichtung des Magneten 50.
Somit muß die
Gesamtlänge
des Innenkerns 40 größer als
die Summe aus der Länge des
Außenkerns 20 und
dem Hub des Zielbewegungskörpers 30 sein.
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Was
den Innenkern 40 betrifft, ist die Magneteinsatzaussparung 38 entlang
der Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 mit der Zylinderform insgesamt gebildet,
und ihre Länge
ist mit der des Magneten 50 identisch oder etwas größer.
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Der
Magnet 50 ist in Umfangsrichtung magnetisiert, und bei Änderung
des den Außenkern 20 und
Innenkern 40 durchlaufenden magnetischen Flusses gemäß der Richtung
des in der Spule 10 fließenden Wechselstroms empfängt der
Magnet 50 Kraft für
eine VorwärtsRückwärts-Linear-
und Pendelbewegung gemäß der Dreifingerregel
der linken Hand, und die Kraft wird zum Zielbewegungskörper 30 über den
Innenkern 40 und den Kernrahmen 41 übertragen.
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Der
Magnet 50 kann mit Hilfe eines Klebers direkt in der Magneteinsatzaussparung 38 des
Innenkerns 40 eingeklebt sein, oder ein Kohlefilm kann
auf den in der Magneteinsatzaussparung 38 positionierten
Magneten 50 aufgebracht sein, der dann bei hoher Temperatur
etwa eine Stunde gehärtet
wird, damit der Magnet 50 in der Magneteinsatzaussparung 38 haftet.
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Der
Magnet 50 kann vollständig
in der Magneteinsatzaussparung 38 eingesetzt sein, oder
nur ein Abschnitt des Magneten 50 kann in der Magneteinsatzaussparung 38 eingesetzt
sein, während
sein übriger
Restabschnitt von der Außenumfangsfläche des
Innenkerns vorstehen kann. Um in diesem Fall den Luftspalt zu minimieren
ist der Magnet 50 vorzugsweise vollständig in die Magneteinsatzaussparung 38 eingesetzt.
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Im
Linearmotor sind die vom Mittelabschnitt in Auswärtsrichtung beginnend mit dem
Kolben 30 nacheinander angeordneten Elemente folgende:
der Kernrahmen 41, die Anordnung aus dem Innenkern 40 und dem
Magneten 50 und die Anordnung aus dem Außenkern 20,
dem Spulenkörper 2 und
der Spule 10.
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Im
folgenden wird der Betrieb des Linearmotors mit dem zuvor dargestellten
Aufbau beschrieben.
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Zunächst wird
beim Anlegen eines Wechselstroms an der Spule 10 die Richtung
des Magnetflusses geändert,
er fließt
im Außenkern 20 und
Innenkern 40, und dementsprechend wird die Kraft für eine Vorwärts/Rückwärts-Linear-
und Pendelbewegung vom Magneten 50 erzeugt.
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2 zeigt
einen Vergleich zwischen dem Elektromagnetismus des erfindungsgemäßen Linearmotors
mit dem eines Falls, in dem der Magnet auf einer Außenumfangsfläche eines
Innenkerns vorstehend eingebaut ist.
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Ist
gemäß 1 der
Magnet 50 auf der Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 vorstehend angeordnet, ohne die Magneteinsatzaussparung
auf der Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 zu bilden, so hat gemäß 2 der Elektromagnetismus
(α) den
Bereich von etwa 73 bis 84 [N/A], was gestrichelte Linien im Diagramm
zeigen, wogegen bei Bildung der Magneteinsatzaussparung 38 auf
der Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40, in der der Magnet 50 positioniert
ist, ohne von der Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 vorzustehen, der Elektromagnetismus (α) den Bereich
von etwa 107 bis 125 [N/A] hat, was die durchgezogenen Linien im
Diagramm zeigen.
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Das
heißt,
da bei eingesetztem Einbau des Magneten 50 in der Magneteinsatzaussparung 38 des
Innenkerns 40 der Luftspalt minimiert ist, kann der Eigenwiderstand,
der die durch den Magneten 50 ausgeübte Kraft stört, minimiert
sein, während
der Elektromagnetismus (α)
relativ stark werden kann.
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Beim
Ausfahren des Magneten 50 schiebt er die Vorderseite der
Magneteinsatzaussparung 38 des Innenkerns 40 nach
vorn, und beim Einfahren des Magneten 50, schiebt der Magnet 50 die
Rückseite
der Magneteinsatzaussparung 38 des Innenkerns nach hinten.
Der Innenkern 40 wird gemeinsam mit dem Magneten 50 vor-
und zurückbewegt.
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Die
Linear- und Pendelbewegung des Innenkerns 40 wird zum Kolben 30 über den
Kernrahmen 41 übertragen,
und der Ma gnet 50, der Innenkern 40 und der Kolben 30 werden
in einem Stück
linear und pendelnd bewegt.
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3 ist
eine Teilschnittansicht eines Linearkompressors, der den Linearmotor
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung verwendet.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung gemäß 3 ist
im Linearkompressor ein Fluidweg 31, der von einem solchen
Fluid wie Kühlgas
durchströmt
werden kann, im Kolben 30 längs ausgebildet.
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Der
Linearkompressor weist einen das Äußere bildenden Mantel 55 und
ein Linearkompressionsteil 60 auf, das innerhalb des Mantels 55 so
eingebaut ist, daß es
darin abgepuffert sein kann, und einen Linearmotor 1 sowie
den Kolben 30 hat.
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Ein
Saugrohr 56 zum Ansaugen des Fluids ist am Mantel 55 durchgehend
eingebaut, und ein Rücklaufrohr 57 zum
Abgeben eines Fluids, das im Linearkompressionsteil 60 komprimiert
wurde, ist an einem anderen Abschnitt des Mantels 55 ebenfalls
durchgehend eingebaut.
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Das
Linearkompressionsteil 60 verfügt über einen Zylinder 62,
in dem der Kolben 30 eingebaut ist und linear und pendelnd
bewegt wird, einen Zylinderblock 64, der außerhalb
des Zylinders 62 eingebaut und an einer Vorderseite des
Außenkerns 20 angeordnet
ist, eine Außenabdeckung 66,
die an einer Rückseite
des Außenkerns 20 angeordnet
ist, eine Rückabdeckung 70,
die an der Außenabdeckung 66 befestigt
ist und ein Fluidsaugloch 68 aufweist, und eine Federstütze 76,
die an einer hinteren Endseite des Kolbens 30 eingebaut ist
und eine erste Feder 72, die zwischen der Federstütze 76 selbst
und der Außenabdeckung 66 eingefügt ist, sowie
eine zweite Feder 74 hat, die zwischen der Federstütze 76 selbst
und der Rückabdeckung 70 eingefügt ist.
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Im
Linearkompressionsteil 60 sind die vom Mittelabschnitt
in Auswärtsrichtung
beginnend mit dem Zylinder 62 angeordneten Elemente folgende:
der Kernrahmen 41, die Anordnung aus dem Innenkern 40 und dem
Magneten 50 sowie die Anordnung aus dem Außenkern 20,
dem Spulenkörper 2 und
der Spule 10.
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Ein
Flansch 32 ist so gebildet, daß er von einem hinteren Ende
des Kolbens 30 vorsteht, um am Kernrahmen 41 und
an der Federstütze 76 durch
ein Befestigungsteil, z. B. eine Schraube, befestigt zu sein.
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Zusätzlich verfügt das Linearkompressionsteil 60 über ein
Saugventil 78, das an der Vorderfläche des Kolbens 30 so
eingebaut ist, daß es
den Fluidweg 31 des Kolbens 30 öffnet und
schließt,
eine Kompressionskammer (C), die im Kolben 30 am Zylinderblock 64 so
eingebaut ist, daß sie
auf der entgegengesetzten Seite des Kolbens 30 positioniert
ist, und eine Auslaßventilanordnung 80 zum Öffnen und
Schließen
der Vorderseite des Zylinders 62 gemäß einem Innendruck der Kompressionskammer
(C).
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Das
Saugventil 78 hat einen solchen Aufbau, daß es elastisch
gebogen wird, um den Fluidweg 31 zu öffnen und zu schließen, und
ist an der Vorderfläche
des Kolbens 30 durch eine Schraube o. ä. befestigt.
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Die
Auslaßventilanordnung 80 verfügt über ein
Auslaßventil 81 zum Öffnen und
Schließen
eines vorderen Endes des Zylinders 62, eine Innenauslaßabdeckung 83,
an der eine Auslaßfeder 82 angebaut
ist, um das Auslaßventil 81 elastisch
zu stützen,
eine Außenauslaßabdeckung 84 zum
Bilden eines Fluidwegs mit der Innenauslaßabdeckung 83 und
ein Auslaßrohr 85,
das an der Außenauslaßabdeckung 84 angebaut
und mit dem Rücklaufrohr 57 verbunden
ist.
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In 3 bezeichnet
die Bezugszahl 90 einen Befestigungsbolzen zum Befestigen
der Außenabdeckung 66 und
des Zylinderblocks 64, indem sie diese nacheinander durchläuft, und
die Bezugszahl 92 bezeichnet einen Dämpfer, der an einer hinteren
Endseite des Kolbens 30 angebaut ist.
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Die
Bezugszahl 94 bezeichnet einen vorderen Stoßdämpfer zum
elastischen Abstützen
des Zylinderblocks 64 im Mantel 55, und die Bezugszahl 96 bezeichnet
einen hinteren Stoßdämpfer zum
elastischen Abstützen
der Federstütze 76 im
Mantel 55.
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Der
Linearkompressor mit dem zuvor beschriebenen Aufbau arbeitet wie
folgt:
Beim Einfahren des Kolbens 30 wird er zunächst durch
die erste und zweite Feder 72 und 74 in Schwingung versetzt
und verstärkt,
was eine starke Kraft erzeugt, hierbei öffnet das Saugventil 78 den
Fluidweg 31 gemäß einer
Druckdifferenz zwischen der Kompressionskammer (C) und dem Fluidweg 31 des
Kolbens 30, und das Fluid, z. B. das Kühlgas, das innerhalb des Fluidwegs 31 vorhanden
ist, wird in die Kompressionskammer (C) gesaugt.
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Beim
Ausfahren des Kolbens 30 wird er ferner durch die erste
und zweite Feder 72 und 74 in Schwingung versetzt
und verstärkt,
was eine starke Kraft erzeugt, und hierbei schließt das Saugventil 78 den
Fluidweg 31 des Kolbens durch das in die Kompressionskammer
(C) eingesaugte Fluid und die eigenelastische Kraft. Das Fluid in
der Kompressionskammer (C) wird durch den Kolben 30 und
das Saugventil zusammengedrückt und
komprimiert und dann durch die Auslaßventilanordnung 80 und
das Rücklaufrohr 57 abgegeben.
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Hierbei
durchströmt
das Fluid innerhalb des Mantels 55 das Fluidsaugloch 68 der
Rückabdeckung 70 und
den Dämpfer 92 und
wird dann in den Fluidweg 31 des Kolbens 30 aufgrund
eines Unterdrucks gesaugt, der im Fluidweg 31 des Kolbens 30 erzeugt
ist.
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4 ist
eine senkrechte Teilschnittansicht eines Falls, in dem ein Zielbewegungskörper im
Linearmotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung maximal ausfährt,
und 5 ist eine senkrechte Teilschnittansicht eines
Falls, in dem der Zielbewegungskörper
im Linearmotor gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung maximal einfährt.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung gemäß 4 und 5 ist
im Linearmotor ein Eintritt 39 der Magneteinsatzaussparung 38 des
Innenkerns 40 größer als
der Magnet 50 ausgebildet.
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Im
Linearmotor ist der Eintritt 39 der Magneteinsatzaussparung 38 größer als
der Magnet 50 ausgebildet, wobei er sich bis zu einer Position
jenseits des vorderen und hinteren Pols 21 und 22 des
Außenkerns 20 erstreckt,
wenn der Magnet 50 den maximalen Hub hat.
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Fährt mit
erneutem Bezug auf den Linearmotor gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung von 1 der vordere Endabschnitt des
Magneten 50 so aus, daß er
nahe einem vorde ren Ende des vorderen Pols 21 des Außenkerns 20 liegt,
oder fährt
der hintere Endabschnitt des Magneten 50 so ein, daß er nahe einem
hinteren Ende des hinteren Pols 22 des Außenkerns 20 liegt,
ist der Eigenzirkulationsfluß erhöht, was die
Motorkraftkonstante reduziert und den Wirkungsgrad beeinträchtigt,
und wegen der Konzentration des Eigenzirkulationsflusses auf den
vorderen Endabschnitt oder hinteren Endabschnitt des Magneten 50 werden der
Umfangsabschnitt des vorderen Endabschnitts und der Umfangsabschnitt
des hinteren Endabschnitts des Magneten 50 des Innenkerns 40 leicht
gesättigt.
Ist im Vergleich dazu der Eintritt 39 der Magneteinsatzaussparung 39 aber
größer als
der Magnet 50 ausgebildet, läßt sich ein Luftspalt durch
den Eintritt 39 vergrößern, so
daß der
Eigenwiderstand erhöht
sein kann.
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Das
heißt,
gemäß 4 und 5 kann
die Eigenzirkulationsflußmenge
der Endabschnitte 51 und 52 des Magneten 50 reduziert
sein, vergleicht man sie mit dem Linearmotor der ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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Mit
Reduzierung des Eigenzirkulationsflusses steigt zudem die Größe des Hauptflusses
des Außenkerns
mit dem relativ kleinen Eigenwiderstand.
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6 ist
eine senkrechte Teilschnittansicht eines Falls, in dem der Zielbewegungskörper im
Linearmotor gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung maximal ausfährt,
und 7 ist eine senkrechte Teilschnittansicht eines
Falls, in dem der Zielbewegungskörper
im Linearmotor gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung maximal einfährt.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung ist gemäß 6 und 7 ein
Eintritt 39' der
Magneteinsatzaussparung 38 des Innenkerns 40 so
gebildet, daß er
sich bis zu Enden 44a und 46a des vorderen und hinteren
Pols 44 und 46 erstreckt. Das heißt, der
Eintritt 39' der
dritten Ausführungsform
der Erfindung ist größer als
der des Linearmotors der zweiten Ausführungsform der Erfindung, so
daß auch
bei großem
Hub ein Luftspalt und eine Zunahme eines Eigenwiderstands sowie
eines entsprechenden Eigenzirkulationsflusses durch den Eintritt 39' minimiert werden
können.
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Gemäß der vorstehenden
Darstellung haben der Linearmotor und der den Linearmotor verwendende Linearkompressor
gemäß der Erfindung
viele im folgenden dargestellte Vorteile.
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Da
der Innenkern so eingebaut ist, daß er gemeinsam mit dem Zielbewegungskörper linear
und pendelnd bewegt wird, und die Magneteinsatzaussparung auf seiner
Außenumfangsfläche gebildet
ist, läßt sich die
Vorwärts/Rückwärts-Schwingungsbewegung
des Magneten wirksam steuern, und da außerdem der Luftspalt minimiert
ist, kann der Eigenwiderstand, der die durch den Magneten ausgeübte Kraft
stört,
minimiert sein, wodurch sich der Nutzungsgrad des Magneten zur Ausgabe
der gleichen Kraft minimieren läßt.
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Zusätzlich erstreckt
sich der Eintritt der Magneteinsatzaussparung des Innenkerns so,
daß er
größer als
der Magnet ist, so daß er
so gebildet ist, daß er
sich zu der Position jenseits der Pole des Außenkerns erstreckt, wenn der
Magnet den maximalen Hub hat. Ist somit der Magnet an beiden Seitenenden
positioniert, kann der Luftspalt durch den erweiterten Eintritt
vergrößert sein,
was den Eigenwiderstand erhöht,
wodurch sich die Sättigung
des Innenkerns gemäß der Konzentration
des Eigenzirkulationsflusses verhindern läßt und die Verringerung der
Motorkraftkonstante, die bei starkem Eigenzirkulationsfluß erzeugt
wird, sowie die Verringerung des Wirkungsgrads lassen sich ebenfalls
reduzieren.
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Da
außerdem
der Eintritt der Magneteinsatzaussparung des Innenkerns so gebildet
ist, daß er
sich bis zu den Polen des Innenkerns erstreckt, um größer als
der Magnet zu sein, kann auch bei steigendem Hub die Menge des Eigenzirkulationsflusses
minimiert sein, wodurch sich der Hub leicht steuern läßt.
