-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Anordnung von Lamellenelementen,
die eine interne, ringförmige
Schichtanordnung bilden, welche zum Tragen der Spule eines Linearmotors
ausgebildet ist.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Bei
der Herstellung eines hermetischen Kühlverdichters mit einem Linearmotor
gibt es mehrere Bauteile, die den Verdichter bilden, und eines davon
ist der Linearmotor. Diese Art Motor besteht aus einer ringförmigen Schichtanordnung
von Metall-Lamellen des Stators, um die ein Kupferdraht herumgewickelt
ist, der die Induktionsspule des Linearmotors bildet.
-
Der
Linearmotor weist ferner eine weitere Anordnung aus Metall-Lamellen
auf, die ebenfalls eine radiale Schichtanordnung bilden, welche
als äußere ringförmige Schichtanordnung
bezeichnet wird und mit dem Stator einen ringförmigen Raum festlegt, in dem
sich das magnetische Antriebselement bewegt, dessen Funktion darin
besteht, die Linearbewegung des Kolbens des Verdichters zu erzeugen, so
daß dieser
Kolben den Verdichtungsvorgang in einem Zylinder des Verdichters
durchführen
kann.
-
Es
gibt bekannte Verfahren, die Anordnungen für einen Linearstator festlegen,
indem sie ganze Lamellen zur Herstellung von Linearstatoren mit
einer achssymmetrischen Topologie einsetzen, die „C"- oder „U"-förmige Lamellen
oder solche in Form von Gänseblümchen aufweisen,
welche im beweglichen Teil Magnete tragen (
US 4602174 ,
US 4346318 ,
US 4349757 ,
US 4454426 ,
US 4623808 ,
US 5945748 ). Solche Lösungen weisen
verschiedene Schwierigkeiten hinsichtlich fertigungstechnischer
Aspekte auf, wie: Aufnahme der Spule in der ringförmigen Schichtanordnung,
Isolieren der Spule gegenüber der
Lamellenstruktur nach internationalen Regeln der elektrischen Isolierung,
Befestigen der Spule und/oder der Spulenwicklungen, die unter Berücksichtigung
der großen
Kräfte,
mit denen sie aufgrund der hohen Beschleunigung, welche von der
Hin- und Herbewegung mit der Frequenz des Stromversorgungssystems
herrühren,
beaufschlagt werden, starr zu befestigen ist/sind.
-
Im
gleichzeitig anhängigen
Patentdokument
PI 0203507.3 derselben
Anmelderin weist der Aufbau des Linearmotors zweiteilige Lamellen
auf, deren einheitlich geformte Lamellenabschnitte seitlich nebeneinander
sitzen, um entsprechende Lamellen-Schichtanordnungen zu bilden, die aneinander befestigt
werden, um den Stator zu bilden.
-
Bei
dieser Bauweise ist einer der Lamellenabschnitte mit einer Ausnehmung
in einem entsprechenden Sitzbereich versehen, um einen komplementären Vorsprung,
der im anderen Lamellenabschnitt festgelegt ist, bei Befestigung
der Schichtanordnungsabschnitte zur Ausbildung des Stators aufzunehmen.
Diese Lösung überwindet
zwar die oben beschriebenen Schwierigkeiten des Standes der Technik,
doch die Befestigung der Lamellenabschnitte, die jede Metall-Lamelle
bilden, wenn diese Befestigung durch ein zwischen zwei komplementären Lamellenabschnitten
aufgebrachtes Klebstoffkügelchen erfolgt,
ergibt einen Bereich marginalen Widerstands in der geformten Lamelle,
der keine ausreichende Festigkeit gegen Zug- und Scherkräfte bietet
und das Auftreten von Bruch während
des Betriebs des Motors durch Verschiebung der Lamellenabschnitte
zuläßt.
-
Die
US5318412 beschreibt eine
Bauweise eines Linearmotors, der mit einem Stator versehen ist,
welcher aus zwei Hälften
gebaut ist, die seitlich nebeneinander sitzen, um zur Bildung des
Stators aneinander befestigt zu werden. Bei dieser Bauweise ist
eine der Hälften
mit einer Ausnehmung in einem entsprechenden Sitzbereich versehen,
um einen komplementären
Vorsprung aufzunehmen, der in der anderen Hälfte festgelegt ist, wobei
beide Hälften
mittels Schrauben aneinander befestigt werden. Diese Lösung nach
dem Stand der Technik weist einen Magnetkern des Motors aus massivem
Stahl auf, der es ermöglicht,
daß die
Befestigung zwischen den Hälften
durch Schrauben erfolgt. Diese Befestigungslösung ist jedoch nicht auf solche
Motorbauweisen wie die in der
PI0203507.3 dargelegten
anwendbar, bei welcher der Verdrängerkolben
(der durch magnetische Elemente gebildet sein sollte) im Außendurchmesser
des Stators des Motors schwingt.
-
Ziele der Erfindung
-
Somit
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lamellen-Schichtanordnung
zum Ausbilden des Stators eines Linearmotors bereitzustellen, welche
die Montage des Stators, insbesondere der Spule darin, erleichtert
und es gestattet, daß eine maximierte
Wicklung von Kupferdrähten
im Inneren des Stators erhalten wird, und ferner die Befestigung der
Metall-Lamellen
der gebildeten Lamellen-Schichtanordnung eine ausreichende Festigkeit aufweist,
um den Kräften
zu widerstehen, mit denen der Stator während des Betriebs des Linearmotors beaufschlagt
wird.
-
Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lamellen-Schichtanordnung
der oben erwähnten
Art bereitzustellen, mit der die magnetischen Verluste ausgeglichen
werden können,
die dadurch, daß die
Lamelle in zwei Abschnitte unterteilt ist, und durch den zusätzlichen
Spalt erzeugt werden, der durch die Befestigung dieser Abschnitte
mittels Klebstoff entsteht.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Diese
und andere Ziele werden erreicht durch eine Schichtanordnung von
Lamellenelementen zur Bildung des Stators eines elektrischen Linearmotors,
wie sie im unabhängigen
Anspruch 1 festgelegt ist.
-
Die
Erfindung bietet neben den Vorteilen der bekannten, herkömmlichen
Bauarten nach dem Stand der Technik, wie der Möglichkeit des Wickelns des
Kupferdrahtes, der die Spule in herkömmlichen Maschinen bildet,
des Erhaltens einer großen
Anzahl Wicklungen des Kupferdrahtes um die Spule herum, der Erfüllung der
Anforderungen für
die elektrische Isolierung der Spule gemäß internationalen Elektrik-Sicherheitsbestimmungen,
wobei die Isolierung durch ein herkömmliches Verfahren erhalten
wird, und der Zuverlässigkeit
der Befestigung der Kupferwicklungen der Spule insgesamt, noch die
zusätzlichen
Vorteile: Vorliegen besserer Bedingungen zum Widerstand gegen Zug-
und Scherkräfte,
und Ausgleich der magnetischen Verluste, die sich durch die zwischen
den Lamellenabschnitten bei Bildung der ringförmigen Schichtanordnung von
zweiteiligen Lamellen des Stators vorgesehene Befestigung ergeben.
Vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
-
1 eine
Längsschnittdarstellung
eines Linearmotors, die eine bekannte Statorbauweise mit einer ringförmigen,
durch Lamellenabschnitte gebildeten Lamellen-Schichtanordnung zeigt;
-
2 eine
Seitenansicht einer einstückigen Lamelle
der Art, wie sie in der ringförmigen
Lamellen-Schichtanordnung verwendet wird, die in 1 dargestellt
ist;
-
3 eine
Seitenansicht von zwei Abschnitten einer Lamelle einer ringförmigen Lamellen-Schichtanordnung,
die gemäß dem Stand
der Technik ausgebildet ist, und
-
4 eine
Seitenansicht zweier Abschnitte einer Lamelle einer ringförmigen Lamellen-Schichtanordnung,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung findet Anwendung bei der Gestaltung der Lamellen
einer Schichtanordnung von Lamellen, die den Stator eines elektrischen Linearmotors
bilden, wie er meist in einem hermetischen Verdichter von Kühlsystemen
verwendet wird, wobei der Verdichter im Inneren eines (nicht dargestellten)
Gehäuses
eine Motor-Verdichter-Einheit mit einer durch einen Linearmotor
und einen Zylinder 1 gebildeten, nicht mitschwingenden
Anordnung und einer durch einen im Inneren des Zylinders 1 hin-
und herlaufenden Kolben 2 gebildeten, mitschwingenden Anordnung
und eine Betätigungseinrichtung 3 außerhalb
des Zylinders 1 umfaßt,
die einen Magneten 4 trägt,
der bei Bestromung des Linearmotors axial angetrieben wird, wobei
die Betätigungseinrichtung 3 den
Kolben 2 betätigbar
mit dem Linearmotor koppelt.
-
Wie
in der beigefügten 1 dargestellt,
ist der Linearmotor um den Zylinder 1 und den Kolben 2 herum
montiert und umfaßt
eine innere ringförmige Schichtanordnung 5,
die durch eine Vielzahl von Metall-Lamellenelementen 10 gebildet
ist, die seitlich zueinander sitzen, und in der eine rohrförmige Spule 6 montiert
ist, und ferner eine äußere ringförmige Schichtanordnung 7,
die durch eine Vielzahl von äußeren Metall-Lamellen
gebildet ist.
-
Jede
innere und äußere ringförmige Schichtanordnung
ist durch den gegenseitigen seitlichen Sitz der üblicherweise aus Stahl gefertigten
Metall-Lamellen gebildet und legt eine zylindrische Innenfläche zum
Montieren, beispielsweise der inneren ringförmigen Schichtanordnung 5,
um den Zylinder 1 herum fest. Die äußere ringförmige Schichtanordnung 7 bildet
mit dem Stator einen ringförmigen Raum,
in dem sich die Betätigungseinrichtung 3 bewegt,
deren Funktion darin besteht, die Linearbewegung des Kolbens 2 im
Inneren des Zylinders 1 zu erzeugen.
-
Der
Verdichter umfaßt
ferner eine herkömmliche
Resonanzfedereinrichtung 8, die in ständiger Kompression an der mitschwingenden
Anordnung und an der nicht mitschwingenden Anordnung montiert und
zur Verschiebung des Kolbens 2 federnd und axial verformbar
ist.
-
Jedes
Lamellenelement 10 weist einen inneren axialen Fortsatz 11 und
zwei äußere axiale
Fortsätze 12 auf,
die für
das Lamellenelement 10, wie gezeigt, ein trapezförmiges Profil
festlegen, wobei dessen kleinere Basis mit dem inneren axialen Fortsatz 11 zusammenfällt.
-
Jedes
Lamellenelement
10 ist durch zwei Lamellenabschnitte
13,
14 festgelegt,
wobei mindestens einer davon zumindest einen Teil des inneren axialen
Vorsprungs
11 des entsprechenden Lamellenelementes
10 aufweist,
und die Lamellenabschnitte
13,
14 während der
Ausbildung des Stators aneinander befestigt werden, wie dies in
der gleichzeitig anhängigen
brasilianischen Patentanmeldung
PI0203507.3 beschrieben
ist, um das jeweilige Lamellenelement
10 zu vervollständigen.
-
Jedes
Lamellenelement 10 weist einen entsprechenden Lamellenabschnitt 13, 14 auf,
dessen entsprechender innerer axialer Fortsatz 13a, 14a einen
entsprechenden radialen Fortsatz 13b, 14b trägt.
-
Um
die Lamellenabschnitte 13, 14 zur Bildung jedes
Lamellenelementes 10 aneinander zu befestigen, sitzen diese
durch einen entsprechenden Sitzbereich 15, 16 aneinander,
z. B. durch gegenseitigen Eingriff der Sitzbereiche 15, 16,
deren einer mindestens eine Ausnehmung 18 aufweist, die
mit einem entsprechenden, in dem anderen Sitzbereich 15, 16 vorgesehenen
Vorsprung 17 in Eingriff tritt, wenn die ringförmige Schichtanordnung
montiert wird.
-
Jeder
Lamellenabschnitt 13, 14 weist eine entsprechende
radiale Innenkante 13c, 14c auf, die aneinander
und seitlich neben eine radiale Innenkante 13c, 14c eines
benachbarten Lamellenabschnittes 13, 14 zu setzen
ist, wodurch eine geradlinige Ausrichtung jeder Vielzahl von Lamellenabschnitten 13, 14 festgelegt
wird.
-
Nach
der rechtlinigen Ausrichtung jeder Vielzahl von Lamellenabschnitten 13, 14 werden
diese durch Aufbringen einer Befestigungsschicht, z. B. in Form
eines Klebstoffkügelchens,
in den Sitzbereichen 15, 16 der Lamellenabschnitte 13, 14 aneinander
gehalten.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Kontur jedes Sitzbereiches 15, 16 mindestens
einen ersten Lamellenrandabschnitt 20 und mindestens einen
zweiten Lamellenrandabschnitt 30 auf, wobei der erste Lamellenrandabschnitt 20 gemäß einer
Ausrichtung angeordnet ist, die zumindest im wesentlichen parallel
zur axialen Ausrichtung der Lamellenabschnitte 13, 14 verläuft, und
wobei der zweite Lamellenrandabschnitt 30 mit dem ersten
Lamellenrandabschnitt 20 so vereint ist, daß er mit
letzterem einen Winkel bildet, ein erster Lamellenrandabschnitt 20 eines
Lamellenabschnittes 13, 14 bei der Bildung des
entsprechenden Lamellenelementes 10 an einem ersten Lamellenrandabschnitt 20 des
anderen Lamellenabschnittes 13, 14 sitzt und an
diesem befestigt ist, und ein zweiter Lamellenrandabschnitt 30 eines
Lamellenabschnittes 13, 14 bei Bildung des entsprechenden
Lamellenelementes 10 an einem zweiten Lamellenrandabschnitt 30 des
anderen Lamellenabschnittes 13, 14 sitzt.
-
Bei
dieser Bauweise legen die Sitzbereiche 15, 16 jedes
Lamellenabschnittes 13, 14 jeweils mindestens
einen Montage- und Befestigungsbereich parallel zu den radialen
Innenkanten 13c, 14c der Lamellenabschnitte 13, 14 fest,
in denen die Scherkräfte
den Widerstand des Klebemittels erhöhen, das die Lamellenabschnitte 13, 14 relativ
zu den Bereichen unter Zugkräften
aneinander befestigt.
-
Gemäß der vorliegenden
Lösung
kann jeder Sitzbereich 15, 16 mindestens eines
der Teile Ausnehmung 18 und Vorsprung 17 aufweisen,
wobei mindestens ein erster und ein zweiter Lamellenrandabschnitt 20, 30 mindestens
einen Teil einer Ausnehmung 18 in einem der Sitzbereiche 15, 16 und
einen Teil eines Vorsprungs 17 im anderen Sitzbereich 15, 16 festlegen.
Bei einer Abwandlung dieser Bauweise legen mindestens ein erster
und ein zweiter Lamellenrandabschnitt 20, 30 mindestens eine
Ausnehmung 18 und mindestens einen Vorsprung 17 fest.
-
Da
die Vergrößerung des
Scherbereiches zwischen den aneinander zu befestigenden Teilen,
d. h. der Ausnehmung 18 und dem entsprechenden Vorsprung 17,
von den ersten Lamellenrandabschnitten 20 abhängt, haben
die zweiten Lamellenrandabschnitte 30 möglicherweise keine zueinander komplementären Konturen,
um ausschließlich
aneinander befestigt zu werden, ohne zwangsläufig aneinander zu sitzen,
wobei der Spalt zwischen den zweiten Lamellenrandabschnitten 30 während des
Befestigens mit Klebemittel aufgefüllt wird.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist mindestens eine Ausnehmung 18 eines
Sitzbereiches 16 mindestens einen ersten und einen zweiten
Lamellenrandabschnitt 20, 30 auf, die jeweils
an einem ersten und an einem zweiten Lamellenrandabschnitt 20, 30 eines
Vorsprungs 17 des anderen Sitzbereiches 15 sitzen
und befestigt sind. Bei dieser Lösung
weisen die Teile Ausnehmung 18 und Vorsprung 17 zueinander
komplementäre
Konturen auf, was die Klebemittelmenge für deren gegenseitige Befestigung
verringert und folglich die durch die Wirkung des von dem Klebemittel
gebildeten Luftspaltes verursachten magnetischen Verluste vermindert.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Sitzbereich 16 mindestens eine Ausnehmung 18,
die zur Außenseite
des entsprechenden Lamellenabschnitts 14 hin offen ist,
und eine zusätzliche
Ausnehmung 18a auf, die zur Innenseite der Ausnehmung 18 hin
offen ist, wobei der andere Sitzbereich 15 mit mindestens
einem Vorsprung 17 und mit einem zusätzlichen Vorsprung 17a versehen
ist, die jeweils in der Ausnehmung 18 und in der zusätzlichen
Ausnehmung 18a sitzen, welche im anderen Sitzbereich 16 vorgesehen
sind, wobei jede Ausnehmung 18 und jede zusätzliche
Ausnehmung 18a sowie jeder Vorsprung 17 und jeder
zusätzliche
Vorsprung 17a eine entsprechende Achse aufweist und die
Achsen zur Montage der Lamellenabschnitte 13, 14 beispielsweise
gemäß der gleichen
axialen Ausrichtung angeordnet sind.
-
Bei
einer Variante dieser Bauweise sind mindestens eine Ausnehmung 18 und
eine zusätzliche Ausnehmung 18a sowie
ein entsprechender Vorsprung 17 und ein zusätzlicher
Vorsprung 17a koaxial und beispielsweise zur Achse des
jeweiligen Lamellenabschnittes 13, 14 ausgerichtet.
-
Gemäß den Darstellungen
weist ein Sitzbereich 16 eine entsprechende Ausnehmung 18 und eine
zusätzliche
Ausnehmung 18a auf, die an einem Vorsprung 17 und
an einem zusätzlichen
Vorsprung 17a des anderen Sitzbereiches 15 sitzen
und gehalten werden sollen, wobei die Ausnehmung 18 und der
Vorsprung 17 die gesamte Breite des entsprechenden Lamellenabschnittes 13, 14 einnehmen.
Bei dieser Bauweise weisen die zusätzliche Ausnehmung 18a und
der zusätzliche
Vorsprung 17a nur einen zweiten Lamellenrandabschnitt 30 quer
zu den entsprechenden beiden ersten Lamellenrandabschnitten 20 auf.
-
Bei
einer baulichen Variation der vorliegenden Erfindung sind die beiden
ersten Lamellenrandabschnitte 20 der zusätzlichen
Ausnehmung 18a durch mindestens einen zweiten Lamellenrandabschnitt 30 vereint,
wobei der zusätzliche
Vorsprung 17a zwei erste Lamellenrandabschnitte 20 aufweist,
die durch mindestens einen zweiten Lamellenrandabschnitt 30 miteinander
vereint sind.
-
Bei
einer anderen baulichen Möglichkeit nehmen
die Ausnehmung 18 und der Vorsprung 17 jedes entsprechenden
Sitzbereiches 15, 16 nur einen Teil der Breite
des entsprechenden Lamellenabschnittes 13, 14,
z. B. nur den Mittelbereich der Breite des entsprechenden Lamellenabschnittes 13, 14, ein.
-
Um
die gegenseitige Einführung
der Lamellenabschnitte 13, 14 bei der Montage
jedes Lamellenelementes 10 zu führen und zu begrenzen, ist mindestens
einer der Sitzbereiche 15 eines der Lamellenabschnitte 13 mit
mindestens einem der Teile versehen, die durch einen Anschlagabschnitt
und einen Anlaufabschnitt sowie durch eine Führungseinrichtung und eine
Führungs-Nachfolgeeinrichtung festgelegt
sind, wobei das andere der Teile im anderen Sitzbereich 15, 16 vorgesehen
ist.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung legt ein zweiter Lamellenrandabschnitt 30 eines
der Sitzbereiche 15, 16 einen Anschlagabschnitt
und ein anderer zweiter Lamellenrandabschnitt 30 des Sitzbereichs 16 des
anderen Lamellenabschnittes 14 einen Anlaufabschnitt fest,
der nach der Befestigung der Lamellenabschnitte 13, 14 am
Anschlagabschnitt sitzen soll.
-
Bei
einer besonderen Bauweise legen die Lamellenrandabschnitte 30 der
Anschlag- und Anlaufabschnitte zumindest einen Teil der entsprechenden
Ausnehmung 18 und des entsprechenden Vorsprungs 17 fest.
-
Gleichermaßen legt
ein zweiter Lamellenrandabschnitt 30 eines Sitzbereiches 15 eines
der Lamellenabschnitte 13 eine Führungseinrichtung fest, wobei
ein weiterer zweiter Lamellenrandabschnitt 30 des Sitzbereiches 16 des
anderen Lamellenabschnittes 14 eine Führungs-Folgeeinrichtung festlegt,
die bei Befestigung der Lamellenabschnitte 13, 14 in
der Führungseinrichtung
sitzen soll. Bei einer besonderen Bauweise der vorliegenden Lösung legen
die zweiten Lamellenrandabschnitte 30 der Führungseinrichtung
und der Führungs-Folgeeinrichtung
zumindest einen Teil der entsprechenden Ausnehmung 18 und
des entsprechenden Vorsprungs 17 fest.
-
Mit
der Lösung
der vorliegenden Erfindung weist die gegenseitige Befestigung der
Lamellenabschnitte 13, 14 zum Ausbilden jedes
Lamellenelementes 10 einen größeren Widerstand auf, der von der
Bereitstellung von Bereichen mit Scherkräften und von einer Vergrößerung der
gesamten Befestigungsfläche
in jedem Sitzbereich 15, 16 zwischen den Lamellenabschnitten 13, 14 abhängt, wobei
eine solche Flächenvergrößerung zwischen
den Lamellenabschnitten 13, 14 die magnetischen
Verluste reduziert, die von der Unterteilung der Lamelle 10 und von
der durch die Klebemitteldicke erzeugten Luftspalt-Wirkung herrühren, je
kleiner die gegenseitige Befestigungsfläche der Sitzbereiche ist und
je stärker
diese letzteren orthogonal zur Achse der entsprechenden Lamellenabschnitte 13, 14 verlaufen. Der
von der Klebemitteldicke herrührende
Spalt wird durch Vergrößerung der
nutzbaren Kontaktfläche ausgeglichen,
z. B. gefördert
durch den größeren Fortsatz
im Stoßbereich,
insbesondere durch die dargestellte Form der Lamellenabschnitte 13, 14.
-
Neben
diesen Vorteilen gestattet es die vorliegende Lösung ferner, die Lamellenabschnitte 13, 14 aufgrund
der Bereitstellung der Führungseinrichtung
und der Führungs-Folgeeinrichtung
einfacher in die Ausnehmung 18 und den entsprechenden Vorsprung 17 einzusetzen.