DE2541132C3 - Schwingankermotor-Verdichter - Google Patents
Schwingankermotor-VerdichterInfo
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- DE2541132C3 DE2541132C3 DE2541132A DE2541132A DE2541132C3 DE 2541132 C3 DE2541132 C3 DE 2541132C3 DE 2541132 A DE2541132 A DE 2541132A DE 2541132 A DE2541132 A DE 2541132A DE 2541132 C3 DE2541132 C3 DE 2541132C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingankermotor-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 Endsteüung den Luftspalt ausfüllt und dabei zu den
Polschenkeln fluchtet, d h. die ebenen Begrenzungsflächen des Ankers gelangen in die Ebene der Begrenzungsflächen
der Polschenkel. Der Elektromagnet soll auch zum Antrieb eines Verdichters verwendet werden
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 Wirkungsgrad 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
Membranpumpe antreibt. Da sich die Polschenkel 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 den Polflächen auf treffen 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
Bauweise) und einen günstigen Wirkungsgrad aufweist.
Dies wird bei einem Schwingankermotor-Verdichter mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 dadurch erreicht, daß die Bemessung der konischen Polflächen und des konischen Ankers so
getroffen sind, daß dessen beide ebenen Begrenzungsflächen die von den Polschenkeln definierten, axial
gegenüberliegenden Begrenzungsflächen durchschwingen.
Bei dieser Bauweise ist eine gute Abstimmung der Federkräfte, der Gasdruckkräfte und der magnetischen
Antriebskräfte hinsichtlich Phase ihres Auftretens und Größe möglich, wodurch die Verluste 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 Querschnittsfläehe
dor Pumpenantriebsstange großer 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 Pumpenantrietastange 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,
F i g. 3 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab nach 3-3 in F i g. 1,
F i g. 4 eine Einzelheit beim Zusammenbau, F i g. 5 eine weitere Einzelheit beim Zusammenbau,
F i g. 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. 10 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform,
F i g. 11 eine Ansicht des Schwingankermotor-Verdichters,
Fig. 12 einen modifizierten Magnetkern für den Schwingankermotor-Verdichter,
F i g. 13 eine Einzelheit bei der Herstellung des
Luftspaltes des Kerns nach F i g. ί 2,
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des fertigen
Luftspaltes nach Fig. 12,
F i g. 15 ein Diagramm über den Wirkungsgrad.
F i g. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Schwingankermotor-Verdichters 20, der mit Federn 22
innerhalb eines Schuf ^:.s::es 21 aufgehängt ist in
welchem Schmieröl 23 enthalten sein kann. Die Einzelteile des Schwingankermotor-Verdichters sind in
F i g. 2 dargestellt; die F i g. 3 bis 5 zeigen Schnitte.
Ein Elektromagnet 30 besteht aus einem Magnetkern 31 und Wicklungen 32 und 33 und enthält zwei sich
räumlich gegenüberstehende Polschenkel 32a und 32b, zwischen denen sich ein kegelförmiger Luftspalt 34
erstreckt Der Magnetkern 31 wird durch Zugankerschrauben 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 isi der Anker 40 aus aufeinandergeschichteten 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
Kolbenantriebsstange sitzende Anker 40 bewagt sich so entlang der Achse des Luftspaltes 34.
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
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 44b und 45b der
Rückholfedern 44 und 45 sind in einer Federklemmplatte 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.
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-Verdichters 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 38£>
gesetzt danach wird der Anker 40 zusammen mit der Federklemmplatte 50, der Pumpenantriebsstange 41
und dem Kolben 42 in den Elektromagneten eingesetzt Der Kolben 42 ragt dabei um das Maß öüber die Fläche
38c des Pumpengehäuses 38 hinaus, und der Anker 40 siößt an den Polflächen 32c, 32d an und verschiebt den
Elektromagneten 30 in seine richtige Lage. Die kleinere, ebene Begrenzungsfläche 40a des Ankers 40 ragt um
das Maß a über die gegenüberliegende Begrenzungsfläche der beiden Polschenkel 32a, 32b hinaus. Anschließend
werden die Lagerplatte 37 und das Gleitlager 43 auf die Pumpenantriebsstange 41 aufgesteckt und
dadurch zentriert. Die Zugankerschrauben 35,36 geben den notwendigen Zusammenhalt.
Zur Montage der Rückholfedern 44, 45 (Fig.5)
werden deren Enden 44s, 44b und 45a, 45b in den verstellbaren Klemmbügel 46 und in die Federklemmplatte
50 eingesetzt und festgeklemmt. Die Teile 40 bis 50 werden mit einem Stufenring 81 unterbaut damit der
Anker 40 in die neutrale Stellung der Rückholfedern 44, 45 gelangt, die nunmehr durch Festziehen des
ivJemmbügels 46 auf dem Rohrfortsatz 37 fixiert werden.
Der Schwingankermotor-Verdichter 20 wird mit pulsierendem Gleichstrom von 60 Hz gespeist Die
Eigenfrequenz der Einheit aus Kolben 42, Anker 40,
8 tljfts I
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 F i g. 6 sind über der Zeit als Abszisse diverse Größen des Schwinganlcermotors aufgetragen, und
zwar mit Kurvenzug 60 die an den Wicklungen angelegten Spannungen, mit 61 der darin fließende
Strom, mit 62 der Kraftfiuß 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 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
links wirkende Kräfte als negativ.
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
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
Fig.3 nach links, wobei der Luftspalt 34 sich immer 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 dem Gasdruck 66 und, ab der Zykluszeit 208c, 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 Gasdruck,
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 magnetische
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 32c, 32d 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, 32d 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 32b ist, wobei außerdem der
Kraftfluß 62 seinen maximalen Wert erreichen soll. Dies kann dadurch erreicht werden, daß (bei gleichbleibendem
Konuswinkel) der Durchmesser des Luftspaltes 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 »ix<
0,76 mm. Die Länge des gesamten Verdichtungshubes war nur etwa
is 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 — Reluktanzkurve des Elektromagneten bestimmt worden 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
Konuswinkel 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 Pumpenantriebsstange 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 Ausfülirungsform 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
so Kolbenantriebsstange 41 zu verhindern, kann ein Kolben 42 mit Kragen 82 (F i g. 8) verwendet werden.
Gelegentliches scharfes Bremsen (beim Auftreffen auf 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 werden
Bügelfedem 110,112 verwendet die den zur Verfügung
stehenden Raum besonders gut ausnutzen. Statt einer Lagerplatte 37 wird ein Lagerbügel 100 verwendet der
mit Zugankerschrauben 102, 104 unter Zwischenlage des Elektromagneten 30 am Pumpengehäuse 38
befestigt ist
Der Lagerbügel 100 besitzt zwei Schlitzldemmen 106,
108 zum Festhalten der Enden HOa, 112a der Bügelfedern 110, HZ Die anderen Enden HOö, 1126
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 gedrückt und entlang einer Ebene 129 aneinandergelegt sowie mit Magnetblech 130 umwickelt. Der
konische Luftspalt 134 wird anschließend in zwei Stufen ausgefräst (Fig. 13, 14). Zunächst weisen die Polschenkel
136,138 noch seitliche Brücken 140,142 auf, die dann
durch Fräsen entlang von Ebenen X, Kentfernt werden. Dabei entstehen dreieckförmige Polflächen 140a', 140j',
142a-, 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 V 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.
Masse des Kolbens 42 77 g
Masse des Ankers 40 363 g
Masse der PuTipenkolben-
stange 41 59 g
Masse der Klemmplatte 50 54 g
An dem Schwingungsvorgang beteiligte Masse der
Federn 44 und 45 36 g
('/3 der tatsächlichen Masse)
Federkonstante der Federn 44
und 45 35,8 kp/cm
Material der Kolbenstange 41 Stahl 1060 Wirksame Querschnittsfläche
des Ankers 40
1. £ sin (wt) =
2. M
3. Wn =
Dabei gilt:
11,4 cm2 IQ-8 N2 \ _cU
fr_ _ \S
KxS = i2
R2S
(-4,4) IQ-
R2S
386
(K + Kp) (M
+ m)
mM
C = Koeffizient der viskosen Reibung
E — Sinusförmig verlaufende Spannung von Null bis zum maximalen Wert
F = auf den Kolben wirkende Druckkraft i = 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«
jV = Zahl der Windungen in den Motorwicklungen r = Widerstand der Motorwicklung
R = magnetische Reluktanz
Gesamte Querschnittsfläche | 15,0 cm2 |
des Ankers 40 (einschl. der | |
Stange 41) | 14,5 cm2 |
Wirksame Querschnittsfläche | |
der Polschenkel 32a und 326 | 2,10 Ohm |
Widerstand der Wicklungen 32 | |
und 33 | 400 |
Zahl der Windungen in den | 0,308 kp/cm2 |
Wicklungen 32 und 33 | 12,65 kp/cm2 |
Ansaugdruck des Kühlmittels | |
Auslaßdruck des Kühlmittels | |
Temperatur des Kühlmittels | 32,2° C |
beim Eintritt in das | 29,3 mm |
Verdichtergehäuse | |
Zylinderbohrung (Durchmesser) | 14,5 cm2 |
Vom Kraftfluß durchsetzte | 122kcal/Std. |
Fläche | 134 W |
Leistung (nach 10 000 Betriebsstunden) |
910cal/W-Std. |
Energiezufuhr | (Weston) |
Leistung | |
13,72 mm | |
Länge des Hubes | |
(nach Computer-Analyse) | 91° |
Extremstellung des Ankers im | |
Saughub (Zykluszeit) | 207° |
Bündige Stellung von Anker | 4,9 Ampere |
und Polschenkel | |
Strom bei bündiger Stellung | 213 kilomaxwell |
Kraftfluß bei bündiger | 180° |
Stellung | 231 kilomaxwell |
Maximaler Kraftfluß bei | 7 Ampere |
Maximaler Kraftfluß | |
Strom bei maximalem Kraftfluß | -31,75 kp |
Federkraft bei Extremstellung | |
im Saughub | +17,24 kp |
Federkraft bei Extremstellung | 252° |
im Druckhub | |
öffnen des Auslaßventils bei | |
Zur Ermittlung der Konstruktionsgrößen bei geänderter Konstruktion können die folgenden Gleichungen
benutzt werden:
dp\
■ή)
S2 + SF
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
S = 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-Ermittlung der gesuchten Konstruktionsgrößen
können folgende Gleichungen verwendet werden:
Gesuchte Leistung = Bezugswert mal S Gesuchte Bohrung = Bezugswert mal \fS
Gesuchte bewegte Masse = Bezugswert mal S Gesuchte Federkonstante = Bezugswert mal 5
Gesuchte Kraftflußfläche = Bezugswert mal ]/3T
Gesuchter Wicklungswiderstand = Bezugswert χ 1/5 Gesuchte Zahl der Windungen = Bezugswert χ XI][S
130 216/171
Claims (13)
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 sind, 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 Polflächen (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 Kraftflusses die axial
gegenüberliegenden Flächen (40a) des Ankers (40) bündig mit den axial gegenüberliegenden Flächen
(31a) der Polschenkel (32a, 320; 136, 138) abschneiden.
4. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpenantriebsstange (41) aus magnetisch permeablem Material besteht.
5. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Querschnittsfläche des Ankers (40) in Längsrichtung größer ist als die Querschnittsfläche der Polschenkel
(32a, 320; 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)
etwa 80% der Querschnittsfläche der Polschenkel (32a, 326; 136,138) beträgt.
7. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 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; 110,
112) angeordnet ist und an dem Anker (40) entgegen dessen Verschiebung durch den Elektromagneten
(30) angreift.
8. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Eigenfrequenz des Systems aus Rückstelleinrichtung (44,45; 90,91; 110,112), 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 38 Hz und die Erregungsfrequenz bei 60 Hz
liegen.
10. Schwingankermotor-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Durchmesser des als Kolben (42) ausgebildeten Pumpengliedes kleiner als der kleinste Durchmesser
des Luftspalts (34) ist, und daß der Kolben (42), die Pumpenantriebsstange (41) und der Anker (40) als
Baueinheit von der Seite mit dem größeren Luftspaltdurchmesser in den Elektromagneten (30)
einfügbar sind.
11. 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 eine lineare Funktion mit geringer Steigerung in Abhängigkeit von der Verschiebung
des Ankers (40) in axialer Richtung darstellt
12. 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 Luftspaltes
(34) kleiner als die Breite der Polschenkel (136,138) ist, gemessen quer zur Bewegungsrichtung des
Ankers (40).
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