DE2541132B2

DE2541132B2 - Schwingankermotor-Verdichter

Info

Publication number: DE2541132B2
Application number: DE2541132A
Authority: DE
Inventors: Michael Kingsley Dearborn Heights Mich. Bidol (V.St.A.)
Original assignee: Tecumseh Products Co
Current assignee: Tecumseh Products Co
Priority date: 1974-09-19
Filing date: 1975-09-16
Publication date: 1980-07-03
Also published as: ES441071A1; CA1039786A; FR2285529B1; US3947155A; DK419175A; GB1527136A; DE2541132A1; IT1047536B; FR2285529A1; AU8428675A; GB1527140A; DE2541132C3; JPS5157009A; BR7506034A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwinganker-

motor-Verdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Betätigungselektromagneten (US-PS 33 12 842) sind konische Polflächen und ein konischer Anker vorgesehen, der in der einen

Mi Endstellung den Luftspalt ausfüllt und dabei zu den Polschenkeln fluchtet, <± h. die ebenen Begrenzungsflächen des Ankers gelangen in die Ebene der Begrenzungsflächen der Polschenkel. Der Elektromagnet soll auch zum Antrieb eines Verdichters verwendet werden

r> können, und in diesem Zusammenhang ist angegeben, daß die anzutreibende Last eine Kombination aus elastischen, Trägheits- und Reibungseffekten darstellt. Welche Maßnahmen getroffen werden müssen, um einen Schwingankermotor-Verdichter mit gutem Wir-

iii kungsgrad zu bauen, ist der Schrift nicht zu entnehmen.

Bei einem bekannten Schwingankermotor-Verdichter (DE-PS 8 02 700) ist der Anker keilförmig ausgebildet und weist eine Pumpenantriebsstange auf, die durch das Joch des Elektromagneten hindurchreicht und eine

■n Membranpumpe antreibt. Da sich die Polsrhcnkel etwa parallel zueinander erstrecken, können die erheblichen magnetischen Wechselkräfte heftige Schwingungen anregen. Wenn die Pumpenantriebsstange nicht gegen Verdrehen gesichert ist, kann der keilförmige Anker auf

'κι den Polflächen auftreffen und diese beschädigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingankermotor-Verdichter der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß er insbesondere für Kälteaggregate geeignet ist (leiser Betrieb, kompakte

y> Bauweise) und einen günstigen Wirkungsgrad aufweist.

Dies wird bei einem Schwingankermotor-Verdichter

mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des

Anspruchs I dadurch erreicht, daß die Bemessung der

konischen Polflächen und des konischen Ankers so

wt getroffen sind, daß dessen beide ebenen Begrenzung? flächen die von den Polschenkcln definierten, axial gegenüberliegenden Begrenzungsflächen durchschwin gen.

Bei dieser Bauweise ist eine gute Abstimmung der

>'^r> Federkräfte, der Gasdruckkräftc und der magnetischen Antriebskräfte hinsichtlich Phase ihres Auftretens und Größe mögli:h, wodurch die Veriusie gering gehalten werden.

Der Verjüngungswinkel der Polflächen im Bereich zwischen 10 und 14° ist relativ spitz und trägt zu einem flachen Verlauf der Kennlinie des magnetischen Widerstandes bei. Der Elektromagnet wird in der Weise erregt, daß etwa bei bündiger Stellung des Ankers zu den Polschenkeln der maximale Kraftfluß auftritt Zur Rückführung des magnetischen Kraftflusses wird auch die Pumpenantriebsstange und das Pumpengehäuse verwendet Die Querschnittsfläche des Ankers in Längsrichtung ist unter Einbezug der Querschnittsfläche der Pumpenantriebsstange größer und ohne Einbezug kleiner als die der Schnittfläche der Polschenkel, und zwar mit Rücksicht darauf, daß das magnetisch permeable Material der Pumpenantriebsstange nicht die günstigen Werte aufweisen wird, wie die der Polschenkelbleche.

Die kompakte Bauweise wird dadurch begünstigt daß das Pumpenglied (Kolben) als Führung der Pumpenantriebsstange benutzt wird, so daß nur noch ein Lager auf der anderen Seite der Pumpenantriebsstange zu deren Führung benötigt wird. Aus Platzgründen ist. auf dieser Seite der Pumpenantriebsstange außerdem die Rückstelleinrichtung in Form von Rückstellfedern angeordnet Zur Erzielung des erstrebten hohen Wirkungsgrades sollte die Eigenfrequenz des Systems aus Rückstelleinrichtung, Pumpenantriebsstange, Pumpenglied und Anker kleiner als die Erregungsfrequenz des Elektromagneten sein. Zur einfachen Montage und Einstellung der richtigen Abstände der Bauteile voneinander ist es günstig, wenn das Pumpenglied (Kolben) durch den Luftspalt hindurch gezogen werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schwingankermotor-Verdichters für ein Kälteaggregat,

F i g. 2 die Einzelteile hiervon in auseinandergezogener, perspektivischer Darstellung,

Fig.3 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab nach3-3in Fig. 1,

F i g. 4 eine Einzelheit beim Zusammenbau, F i g. 5 eine weitere Einzelheit beim Zusammenbau,

Fig.6 ein Diagramm für verschiedene Größen beim Betrieb des Schwingankermotor-Verdichters,

F i g. 7 ein weiteres Diagramm (Reluktanz), F i g. 8 eine Einzelheit bei der Kolbenbefestigung,

Fig.9 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform,

Fig. IO einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform,

F i g. 11 eine Ansicht des Schwingankermotor-Verdichters,

Fig. 12 einen modifizierten Magnetkern für den Schwingankermotor-Verdichter,

Fig. 13 eine Einzelheit bei der Herstellung des Luftspaltes des Kerns nach Fig. 12,

Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des fertigen Luftspaltes nach Fig. 12,

Fig. 15 ein Diagramm über den Wirkungsgrad.

Fig. I zeigt eine perspektivische Darstellung eines Schwingankermotor-Verdichters 20, der mit Federn 22 innerhalb eines Schutztihäuses 21 aufgehängt ist. in welchem Schmieröl 23 enthalten sein kann. Die Einzelteile des Schwingankcrmotor-Verdichters sind in Fi g. 2 dargestellt; die Fig. 3 bis 5 zeigen Schnitte.

Hin Elektromagnet 30 besteht aus einem Magnetkern 31 und Wicklungen 32 ynd 33 und enthält zwei sich räumlich gegenüberstehende Polschenkel 32« und 32h, zwischen denen sich ein kegelförmiger Luftsp.ilt 34 erstreckt Der Magnetkern 31 wird durch Zugankerschxauben 35, 36 zwischen einer Lagerplatte 37 und einem Pumpengehäuse 38 eingespannt in welchem sich eine Pumpenkammer 39 befindet Der konische Luftspalt 34 verjüngt sich in Richtung der Pumpenkammer 39, die gleichachsig angeordnet ist

Ein konischer Anker 40 ist an einer Pumpenantriebsstange 41 befestigt und innerhalb des Luftspaltes 34 bewegbar geführt Vorzugsweise ist der Anker 40 aus

ίο aufeinandergeschjchteten Blechen aufgebaut. Die Pumpenantriebsstange 41 besteht bevorzugt aus magnetisch permeablem MateriaL Als Pumpenglied ist ein Kolben 42 in der Pumpenkammer 39 vorgesehen und an einem Ende der Pumpenantriebsstange 41 befestigt

Die Lagerplatte 37 beherbergt ein hülsenartiges Gleitlager 43 für das eine Ende der Kolbenantriebsstange 41, deren anderes Ende von dem Kolben 42 und der Wand der Pumpenkammer 39 geführt wird. Der auf der Kolbenamriebsstange sitzende Anker 40 bewegt sich so

2u entlang der Achse des Luftspaltes 3<L

An der Lagerplatte 37 sind Rückholfedern 44, 45 befestigt deren Lage infolge eines Klemmbügels 46 einstellbar ist Nach Lockerung einer Schraube 47 kann nämlich der Bügel 46 auf einem Rohrfortsatz 37a der

2ί Lagerplatte 37 verschoben und nach Lockerung von weiteren Schrauben 48, 49 können die Enden 44a, 45a der Rückholfedern verschoben und festgeklemmt werden. Die anderen Enden 446 und 456 der Rückholfedern 44 und 45 sind in einer rederklemmplat-

Jd te 50 am Anker 40 befestigt. Hierzu sind Schlitze 50a, 50b in der Federklemmplatte 50 sowie Schrauben 50c. 5Od vorgesehen. Die Windungsrichtung der Rückholfedern 44, 45 ist gegenläufig, so daß Dreh- und Kippneigungen des Ankers 40 entfallen.

π Nach außen hin wird das Pumpengehäuse 38 durch einen Zylinderkopf 51 abgeschlossen, der durch einen

Bolzen 52 befestigt ist und ein Ansaug- und ein Auslaßventil beherbergt. Zum Zusammenbau des Schwingankermotor-Ver-

4Ii dichters 20 wird das Pumpengehäuse 38 (F i g. 4) auf eine Fläche 80 gestellt; anschließend wird der Elektromagnet 30 auf die bearbeiteten Flächen 38a und 3Sb gesetzt, danach wird der Anker 40 zusammen mit der Federklemmplatte 50, der Pumpenan'riebsstpnge 41

4Ί und dem Kolben 42 in den Elektromagneten eingesetzt. Der Kolben 42 ragt dabei um das Maß b über die Fläche 38c des Pumpengehäuses 38 hinaus, und der Anker 40 stößt an den Polflächen 32c, 32c/ an und verschiebt den Elektromagneten 30 in seine richtige Lage. Die kleinere,

κι ebene Begrenzungtfläche 40a des Ankers 40 ragt um das Maß a über die gegenüberliegende Begrenzungsf'äche der beiden Polschcnkel 32a, 326 hinaus. Anschließend werden die Lagerplatte 31 und das Gleitlager 43 auf die Pumpenantriebsstange 41 aufgesteckt und

Yi dadurch zentriert. Die Zugankerschrauben 35,36 geben den notwendigen Zusammenhalt.

Zur Montage der Rückholfedern 44, 45 (Fig.5) werden deren Enden 44a. 446 und 45a. 45b in den verstellbaren Klemmbügel 46 und in die Federklcmm-

wi platte 50 eingesetzt und festgeklemmt. Die Teile 40 bis 50 werden mit einem Stufenring 81 unterbau;, damit der Anker 40 in die neutrale Stellung der Rückholfedern 44, 45 gehingt, die nunmehr durch Festziehen des Klcninibügels 46 uf dem Rohrfortsat/. 37 fixiert

(>'> werden.

Der Schwingankermotor-Verdichter 20 wird mit pulsierendem Gleichstrom von 60 Hz gespeist. Die Eigenfrequenz der Einheit aus Kolben 42, Anker 40,

Pumpenantriebsstange 41 und Rückholfedern 44, 45 in Verbindung mit den Einwirkungen des Gasdrucks sollte sich der Frequenz von 60 Hz annähern oder kleiner sein. In dem Ausführungsbeispiel wurden 38 Hz erreicht.

In Fig.6 sind über der Zeit als Abszisse diverse Größen des Schwingankermotors aufgetragen, und zwar mit Kurvenzug 60 die an den Wicklungen angelegten Spannungen, mit 61 der darin fließende Strom, mit 62 der Kraftfluß im Magnetkern, mit 63 die Ankerverschiebung, mit 64 die auf den Anker ausgeübte magnetische Kraft, mit 65 die Federkraft und mit 66 der Gasdruck. Die Zeitachse ist in Winkelgrade des Spannungszyklus unterteilt. Der Betrag der Ankerverschiebung 63 ist Null, wenn der Anker 40 am Magnetkern 31 anliegt, was freilich im praktischen ι j Betrieb nicht vorkommt, weil es durch die Gaspumpe verhindert wird. Kräfte, die den Anker 40 in F i g. 3 nach rechts zu schieben versuchen, gelten als positiv und nach

Bei der Zykluszeit 0° bewegt sich der Anker 40 nach rechts, d. h. die Kurve 63 steigt noch an, bis etwa 90° Zykluszeit erreicht ist. Während dieser Phase werden die Federn 44,45 zusammengedrückt, d. h. der absolute Betrag der Kurve 65 nimmt zu. In der darauffolgenden Phase zwischen 90° und 208° entspannen sich die r> Rückholfedern 44, 45, d. h. die Federkraftkurve 65 geht bis auf Null zurück. Gleichzeitig nimmt die magnetische Kraft (Kurve 62) zu und überschreitet ihren Kulminationspunkt bei etwa 190°. Der Anker 40 bewegt sich in F i g. 3 nach links, wobei der Luftspalt 34 sich immer jo weiter verengt und der Anker 40 nach Erreichen der Zykluszeit 180° mit seiner kleineren Begrenzungsfläche 40a bündig zur Begrenzungsfläche 31a des Magnetkerns 31 ist. Der Anker 40 wird durch die Trägheitskräfte und die weiterhin wirkende magnetische Kraft 64 entgegen r> dem Gasdruck 66 und, ab der Zykluszeit 208°, entgegen der Federkraft 65 bewegt. Bei etwa 265° Zykluszeit ist die Ankerverschiebung 63 nach links beendet, und es beginnt der Rückhub. Der Umkehrzeitpunkt hängt nicht allein von dem Schwankungen unterliegenden Gas- -m druck, sondern auch von der Federkraft ab, die entsprechend der Ankerverschiebung zunimmt, so daß sicheres Abbremsen des Ankers 40 erzielt wird, ohne daß der Kolben 42 gegen Anschlag fährt oder der Anker 40 an den Polflächen 32c, 32d auftrifft. In der darauffolgenden Phase nach 265° Zykluszeit beginnt der Rückhub, wobei der Anker 40 durch den Gasdruck und die Federkraft in F i g. 3 nach rechts angetrieben wird.

Das Diagramm nach F i g. 6 zeigt, daß die magnetisehe Kraft 64 während des Kompressionshubes (zwischen 90° und 265° Zykluszeit) ihre höchsten Werte erreicht, wie es erwünscht ist Die Federkraft 65 weist an den Umkehrpunkten 90° und 265° jeweils eine maximale Amplitude auf, d. h. die Federn 44,45 wirken doppelseitig. Die Reluktanz des Elektromagneten 30 nimmt noch ab, während sich die Begrenzungsfläche 40a des Ankers 40 aus dem Luftspalt 34 herausbewegt und jenseits der Begrenzungsfläche 31a gelangt Dabei nimmt jedoch der Kraftfluß 62 ab.

Betrachtet man noch einmal die F i g. 4, so ist dort zu erkennen, daß der Anker 40 um das Maß a aus dem Luftspalt herausragt wenn der Kolben 42 um das Maß b über die Stirnfläche des Pumpengehäuses 38 hinausragt Es ist nicht zweckmäßig, daß der Anker 40 auf die Polflächen 32a 32a auftrifft, weswegen das Maß a viel größer als b gehalten wird. Aus diesem Grund trifft der Kolben 42 eher auf den Zylinderkopf 51 auf, bevor der Anker 40 die Polflächen 32c,32c/erreichen kann.

Der Anker 40 soll in der Weise auf der Pumpenantriebsstange 41 befestigt werden, daß der Anker 40 zur Zykluszeit von annähernd 180° bündig zu den Polschenkeln 32a und 32fc ist, wobei außerdem der Kraftfluß 62 seinen maximalen Wert erreichen soll. Dies kann dadurch erreicht werden, daß (bei gleichbleibendem Konuswinkel) der Durchmesser des L.uftspaltes 34 gegenüber dem Durchmesser des Ankers 40 richtig ermittelt wird, d. h. der Abstand der Flächen voneinander verändert wird, was sich in dem Maß a ausdrückt. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung war »a« annähernd 8,89 mm und »£*< 0,76 mm. Die Länge des gesamten Verdichtungshubes war nur etwa 30,32 mm, und am oberen Umkehrpunkt der Ankerbewegung ragten weniger als 50% des Ankers 40 aus dem Luftspalt 34 heraus.

Wenn die — im wesentlichen lineare — Reluktanzkiirvc des E!ektromii^enct£n bcstirnnit wnrHpn ist. wird der dazu passende Konuswinkel des Ankers 40 und des Luftspaltes 34 im Elektromagneten bestimmt. Bei einem Maß b von 0,762 mm ergibt sich ein Konuswinkel des Ankers und des Luftspaltes von wenigstens 10°, wobei ein Bereich zwischen 10 und 14° bevorzugt wird.

Die Stabilität des Verdichters wird verbessert, wenn die lineare Reluktanzkurve eine geringe Steigung aufweist. Obwohl es nicht erforderlich ist, daß der Konus'frinkel des Ankers mit dem des Luftspaltes übereinstimmt, wurde doch gefunden, daß diese Bedingung insgesamt zu den besten Ergebnissen führt. Die Querschnittsfläche des Ankers 40 im Längsschnitt durch die Pumpenantriebsstang»? 41, jedoch ohne deren Schnittfläche, sollte etwa 80% des wirksamen (möglichst rechteckigen) Querschnitts der Polschenkel betragen. Zusammen mit der Pumpenantriebsstange sollte jedoch die gesamte Querschnittsfläche größer sein als der wirksame Querschnitt der Polschenkel, und die Pumpenantriebsstange 41 sollte aus magnetisch permeablem Material sein.

Die Reluktanzkurve 70 in Amperewindungen/Maxwell der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 7 über der Abszisse in mm dargestellt. Die Verschiebung Null entspricht der Stellung in Fig.4, wobei annähernd 0,001 Amperewicklungen/Maxwell gemessen wurden. Die Reluktanzkurve 70 verläuft über den gesamten Hub von 2032 mm im wesentlichen linear und weist eine Steigung von angenähert 0,0086 Amperewindungen/Maxwell cm auf.

Um die Verschiebung des Ankers 40 entlang der Kolbenantriebsstange 41 zu verhindern, kann ein Kolben 42 mit Kragen 82 (Fig.8) verwendet ν irden Gelegentliches scharfes Bremsen (beim Auftreffen aul den Zylinderkopf 51) schadet dann nicht.

Fig.9 zeigt eine perspektivische Darstellung des Schwingankermotor-Verdichters 20, dessen Rückholfedern 90, 91 aus einer einzigen Schraubwindung bestehen. Wie die Fig. 10, 11 zeigen, können die Windungen auch steigungslos sein, d.h. es werder Bügelfedern ItO, 112 verwendet die den zur Verfügung stehenden Raum besonders gut ausnutzen. Statt einei Lagerplatte 37 wird ein Lagerbügel 100 verwendet, dei mit Zugankerschrauben 102, 104 unter Zwischenlage des Elektromagneten 30 am Pumpengehäuse 3f befestigt ist

Der Lagerbügel 100 besitzt zwei Schlitzklemmen 106 1G8 zum Festhalten der Enden HOa, 112a dei Bügelfedern 110, 112. Die anderen Enden 1106, 1121 sind in der Federklemmplatte 50 festgehalten.

Der Magnetkern 120 kann auch gewickelt sein, wie in Fig. 12 dargestellt. Es werden zwei Wickel 122, 124 oval gedruckt und entlang einer F.bene 129 aneinandergelegt sowie mit Magnetblech 130 umwickelt. Der konische Luftspalt 134 wird anschließend in zwei Stufen ausgefräst (Fig. 13, 14). Zunächst weisen die Polschenkel 13^e, 138 noch seitliche Brücken 140, 142 auf. die dann durch fräser entlang von Ebenen X, Ventfernt werden. Dabei entstehen dreieckförmige Polflächen 140*. 140y, 142*. 142y, die Einfluß auf das Betriebsverhalten des Schwingankermotor-Verdichters haben. Der zur Montage der Wicklungen 32, 33 benötigte Freiraum von 16,7% des Querschnitts der Polschenkel 136, 138 sollte nämlich vergrößert werden, wie bei der arbeitenden Ausführungsform herausgefunden wurde. Diese hat im Querschnitt quadratische Polschenkel mit einer Seitenlänge von etwa 36 mm, und der Abstand zwischen den Ebenen X und Y betrug 20,32 mm, was angenähert 35,5% der Querschnittsfläche der Polschenkel entspricht.

Fig. 15 zeigt ein Leistungs-Verdampfertemperatur-Diagramm, und zwar Kurvenzug 150 mit näherem und Kurvenzug 152 mit weiterem Abstand der Ebenen X, Y voneinander. Im unteren Bereich 154 sind beide Ausführungsformen gleich gut, im oberen Temperaturbereich ist die Ausführungsform nach Fig. 14 überlegen.

Beispiel Masse des Kolbens 42 77 g Masse des Ankers 40 363 g

Masse der Pumpenkolbenstange 41 59 g Masse der Klemmplatte 50 54 g An dem Schwingungsvorgang beteiligte Masse der Federn 44 und 45 36 g ('Λ der tatsächlichen Masse) Federkonstante der Federn 44 und 45 35,8kp/cm Material der Kolbenstange 41 Stahl 1060 Wirksame Querschnittsfläche desAnkers40 11,4 cm³

Gesamte Qiierschnittsflache
des Ankers 40 (einschl. der

Stange 41)	15.0 cm³
Wirksame Qiierschnittsf lache
der Polschenkel 32a und Ub	14.5 cm-'
Widerstand der Wicklungen 32
und 33	2,10 Ohm
Zahl der Windungen in den
Wicklungen 32 und 33	400
Ansaugdruck des Kühlmittels	0,308 kp/cm2
Auslaßdruck des Kühlmittels	12,65 kp/cm³
Temperatur des Kühlmittels
beim Eintritt in das
Verdichtergehäuse	32,2° C
Zylinderbohrung (Durchmesser)	29,3 mm
Vom Kraftfluß durchsetzte
Fläche	14,5 cm³
Leistung
(nach 10 000 Betriebsstunden)	122kcal/Std.
Energiezufuhr	134W
Leistung	910CaIAV-SId.
	(Weston)
Länge des Hubes
(nach Computer-Analyse)	13,72 mm
Extremstellung des Ankers im
Saughub (Zykluszeit)	91°
Bündige Stellung von Anker
und Polschenkel	207°
Strom bei bündiger Stellung	4,9 Ampere
Kraftfluß bei bündiger
Stellung	213 kilomaxwell
Maximaler Kraftfluß bei	180°
Maximaler Kraftfluß	231 kilomaxwell
Strom bei maximalem Kraftfluß	7 Ampere
Federkraft bei Extremstellung
im Saughub	-31,75 kp
Federkraft bei Extremstellung
im Druckhub	+17.24 kp
Öffnen des Auslaßventils bei	252°

/ r _ IQ-⁸N² d^ dx \S WS dx ~dJ

3. Wn =

Dabei gilt:

386(K + Kp)(M + w) mM

C = Koeffizient der viskosen Reibung

E = Sinusförmig verlaufende Spannung von Null bis zum maximalen Wert

F = auf den Kolben wirkende Druckkraft

/ = Momentanstrom

K = Federkonstante der Rückholfedern Kp = mittlere pneumatische Federkonstante

m — Gesamtmasse aus Pumpenantriebsstange. Anker, Kolben und (anteilig) Feder

M = Gesamtgewicht des Verdichters minus dem Wert von »m«

N = Zahl der Windungen in den Motorwicklungen

r = Widerstand der Motorwicklung

R = magnetische Reluktanz

Zur Ermittlung der Konstruktionsgrößen bei geänderter Konstruktion können die folgenden Gleichungen benutzt werden:

S² + SF

5 = Maßstabsfaktor

t = Momentanwert der Zeit

χ = Verschiebung von Anker und Kolben

Wn — Eigenschwingfrequenz der Bauteile zu »m«

w = Frequenz der elektrischen Schaltung

Zu einer Roh-F.rmittlung der gesuchten Konstruktionsgrößen können folgende Gleichungen verwendet werden:

Gesuchte Leistung = Bezugswert mal 5 Gesuchte Bohrung = Bezugswert mal fö Gesuchte bewegte Masse = Bezugswert mal 5 b5 Gesuchte Federkonstante = Bezugswert mal S Gesuchte Kraftflußfläche = Bezugswert mal fS Gesuchter Wicklungswiderstand = Bezugswert χ 1/5 Gesuchte Zahl der Windungen = Bezugswert χ fö

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

030127/229

Claims

Patentansprüche:

1. Schwingankermotor-Verdichter, enthaltend eine Pumpe mit Pumpenglied (Kolben), einen Elektromagneten mit konischen Polflächen, einen konischen Anker, eine Pumpenantriebsstange, auf welcher der Anker und das Pumpenglied befestigt and, ein Lager für die Pumpenantriebsstange und eine Rückstelleinrichtung für den Anker, dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessung der konischen Polflächen (32c, 32d) und des konischen Ankers (40) so getroffen sind, daß dessen beide ebenen Begrenzungsflächen (40a, 40b) die von den Polschenkeln (32a, 326, 136, 138) definierten, axial gegenüberliegenden Begrenzungsflächen (31a) durchschwingen.

2. Schwingankermotor-Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verjüngungswinkel der "olflächen (32c d) bzw. des Ankers (40) im Bereich zwischen 10° und 14° liegt

3. Schwingankermotor-Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet in der Weise erregt wird, daß zum Zeitpunkt des maximalen Kxaftflusses die axial gegenüberliegenden Flächen (40a) des Ankers (40) bündig mit den axial gegenüberliegenden Flächen (31a) der Polschenkel (32a, 326; 136, 138) abschneiden.

4. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenantriebsstange (41) aus magnetisch permeablem Material bestehe

5. Schwingankermoto. -Verdichter nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekv inzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Ankers (40) in Längsrichtung größer ist als die Querschnittsfläche der Polschenkel (32a, 32b; 136,138).

6. Schwingankermotor-Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt in Längsrichtung durch den Anker (40) unter Ausschluß der Fläche der Pumpenantriebsstange (41) ciwa 80% der Querschnittsfläche der Polschenke! (32a, 32b; 136,138) beträgt.

7. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (43) der Pumpenantriebsstange (41) auf der dem Pumpenglied (42) abgewandten Seite des Luftspaltes (34) angeordnet ist, und daß auf dieser Seite die Rückstelleinrichtung (44, 45; 90, 91; MO, 112) angeordnet ist und an dem Anker (40) entgegen dessen Verschiebung durch den Elektromagneten (30) angreift.

8. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz des Systems aus Rückstelleinrichtung (44,45; 90,91; HO, 112), Pumpenantriebsstange (41), Pumpenglied (42) und Anker (40) kleiner als die Erregungsfrequenz des Elektromagneten (30) ist.

9. Schwingankermotor-Verdichter nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz bei 58 Hz und die Erregungsfrequenz bei 60 Hz liegen.

10. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des als Kolben (42) ausgebildeten Pumpengliedes kleiner als der kleinste Durchmesser der, Luftspalts (34) ist, und daß ''er Kolben (42), die Pumpenantriebssüiiigc (41) umi der Anker (40) als

Baueinheit von der Seite mit dem größeren Luftspaltdurchmesser in den Elektromagneten (30) einfügbar sind.

Jl, Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Reluktanz infolge des Elektromagneten (30), des Ankers (40) und des Luftspalts (34) im wesentlichen einß lineare Funktion mit geringer Steigerung in Abhängigkeit von der Verschiebung des Ankers (40) in axialer Richtung darstellt

IZ Schwingankermotor-Verdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigerung im wesentlichen 0,0086 Amperewindungen/ Maxwell cm beträgt

13. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Durchmesser des konischen Lüftspaltes (34) kleiner als die Breite der Polschenkel (136,138) ist, gemessen quer zur Bewegungsrichtung des Ankers (40).