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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor, der die Merkmale
des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist. Ein derartiger Kolbenkompressor
ist in der
WO 2004/057188
A1 aufgezeigt und wird nachfolgend beschrieben.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Allgemein
ist ein Kolbenkompressor eine Vorrichtung zum Ansaugen eines Kühlmittelgases und
Komprimieren des Kühlmittelgases,
während
ein Kolben in einem Zylinder linear hin und her bewegt wird. Der
Kolbenkompressor wird durch einen Antriebsmechanismus weitgehend
in zwei eingeteilt. Bei einem wird eine Drehbewegung eines Motors
in eine lineare Hin- und Herbewegung umgewandelt und anschließend die
umgewandelte lineare Hin- und Herbewegung auf einen Kolben übertragen,
und beim anderen wird eine lineare Hin- und Herbewegung eines Motors
direkt auf einen Kolben übertragen.
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1 zeigt
ein Beispiel eines Kolbenkompressors gemäß der Offenbarung in der
WO 2004/057188 A1 ,
bei dem eine lineare Hin- und Herbewegung eines Motors direkt auf
einen Kolben übertragen
wird. Wie dargestellt enthält
der Kolbenkompressor: ein Gehäuse
10,
an das ein Gasansaugrohr
1 und ein Gasausstoßrohr
2 gekoppelt
sind; einen vorderen Rahmen
20 und einen mittleren Rahmen
30, die
in dem Gehäuse
10 in
einem bestimmten Abstand elastisch gehalten sind; einen zwischen
dem vorderen Rahmen
20 und dem mittleren Rahmen
30 montierten
Antriebsmotor
40 zur Erzeugung einer Antriebskraft; einen
in den vorderen Rahmen
20 eingesetzten Zylinder
50;
einen Kolben
60, der in dem Zylinder
50 linear
hin und her bewegt wird, indem er einer Antriebskraft des Antriebsmotors
40 erhält; einen hinteren
Rahmen
70, der den Kolben
60 bedeckt; eine Resonanzfeder
80 zur
Erzeugung einer Schwingung durch elastisches Stützen des Kolbens
60;
und eine Ventilanordnung
90 zum Öffnen und Schließen eines
Gasdurchflusswegs, so dass Gas in den Zylinder
50 angesaugt
und komprimiert werden kann, wenn der Kolben
60 linear
hin und her bewegt wird.
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Der
Antriebsmotor 40 umfasst: einen äußeren Stator 41, der
zwischen dem vorderen Rahmen 20 und dem mittleren Rahmen 30 montiert
ist; einen inneren Stator 42, der in den äußeren Stator 41 in
einem bestimmten Abstand eingesetzt ist, so dass er an dem vorderen
Rahmen 20 montiert ist; eine Wicklungsspule 43,
die mit dem äußeren Stator 41 gekoppelt
ist; und ein Antriebselement 44, das zwischen dem äußeren Stator 41 und
dem inneren Stator 42 linear beweglich eingesetzt ist.
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Das
Antriebselement 44 besteht aus einem zylindrischen Halter 45 und
einer Vielzahl von mit dem Halter 45 verbundenen Magneten 46.
Der Halter 45 ist mit dem Kolben 60 verbunden.
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Der äußere Stator 41 ist
in Zylinderform mit einer bestimmten Länge gebildet und eine Öffnungsnut 41a,
an der die Wicklungsspule 43 positioniert ist, ist an einer
inneren Umfangsfläche
des äußeren Stators 41 gebildet.
Ein Polabschnitt 41b ist an beiden Seiten der Öffnungsnut 41a gebildet.
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Der
innere Stator 42 ist in Zylinderform mit einer bestimmten
Länge gebildet
und eine Querschnittsfläche
einer Seite desselben hat eine quadratische Form.
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Der äußere Stator 41 und
der innere Stator 42 sind als eine Vielzahl von übereinander
gestapelten Schichtlagen mit einer bestimmten Form gebildet.
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Wie 2 zeigt,
ist eine Länge
L1 des Magneten in axialer Richtung die Summe der Länge L2 der Öffnungsnut 41a des äußeren Stators
und einer Länge
L3 eines Polabschnitts. In einem Zustand, in dem der Magnet 46 mit
dem Halter 45 verbunden ist, sind beide Enden des Magneten 46 jeweils
im Mittelteil des Polabschnitts 41b positioniert.
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Die
Ventilanordnung 90 besteht aus: einer mit dem vorderen
Rahmen 20 verbundenen Ausstoßabdeckung 91, einem
in der Ausstoßabdeckung 91 angeordneten
Ausstoßventil 92 zum Öffnen/Schließen einer
Seite des Zylinders 50; einer in der Ausstoßabdeckung 91 angeordneten
Ventilfeder 93 zum elastischen Stützen des Ausstoßventils 92;
und einem Ansaugventil 94, das mit einem Endabschnitt des
Kolbens 60 verbunden ist, um einen inneren Durchflussweg 61 zu öffnen und
zu schließen,
der in dem Kolben 60 durchdringend gebildet ist.
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Ein
nicht erläutertes
Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Verbindungsschraube und 22 eine
Mutter.
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Der
Betriebsablauf des Kolbenkompressors wird nachfolgend erklärt.
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Wenn
zunächst
an den Antriebsmotor 40 Leistung angelegt wird, fließt zunächst ein
Strom in die Wicklungsspule 42 des Antriebsmotors 40.
Durch den Strom wird am äußeren Stator 41 und
am inneren Stator 42 ein Magnetfluss gebildet. Durch die Wechselwirkung
zwischen dem erzeugten Magnetfluss und einem von dem Magneten 46 des
Antriebselements 44 erzeugten Magnetfluss wird das Antriebselement 44 linear
hin und her bewegt und dadurch wird der mit dem Antriebselement 44 verbundene
Kolben 60 linear in dem Zylinder 50 hin und her bewegt.
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Wenn
der Kolben 60 in dem Zylinder 50 linear hin und
her bewegt wird, wird in dem Zylinder 50 eine Druckdifferenz
erzeugt. Durch die Druckdifferenz innerhalb des Zylinders 50 öffnen und
schließen das
Ansaugventil 94 und das Ausstoßventil 92, die die
Ventilanordnung 90 bilden, den Gasdurchflussweg, um dadurch
Gas in den Zylinder 50 anzusaugen, das Gas zu komprimieren
und das Gas auszustoßen.
während
die vorstehend beschriebenen Prozesse wiederholt werden, wird angesaugtes
Gas kontinuierlich komprimiert.
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Um
die Wettbewerbsfähigkeit
des Preises eines Kompressors zu verbessern, müssen Bauteile und Herstellungsprozesse
vereinfacht werden. Auch um den Leistungsverbrauch zu minimieren,
muss die Leistungsabgabe eines Antriebsmotors maximiert werden.
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In
dem herkömmlichen
Kolbenkompressor sind jedoch die Magnete 46 an dem Luftspalt
zwischen dem äußeren Stator 41 und
dem inneren Stator 42 in einem an dem Halter 45 montierten
Zustand positioniert. Demgemäß ist der
Halter 45 zur Befestigung der Magnete 46 mit komplizierten
Bauteilen erforderlich, was die Herstellungskosten des Halters 45 steigert.
Durch die Verwendung des Halters 45 wird auch der Luftspalt
zwischen dem äußeren Stator 41 und
dem inneren Stator 42 relativ groß, was einen Motorleistungsverlust
bewirkt.
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Da
ferner die beiden Enden des Magneten 46 jeweils am mittleren
Teil des Polabschnitts 41b des äußeren Stators positioniert
sind, wird die Länge L1
des Magneten 46 relativ groß und dadurch wird das Ausmaß der Verwendung
der Magnete 46, die an dem Halter 45 montiert
sind, übermäßig erhöht. Da der
Magnet 46 sehr teuer ist, werden die gesamten Herstellungskosten
gesteigert.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Kolbenkompressor zu
schaffen, der in der Lage ist, das Ausmaß der Verwendung von teuren
Magneten zu reduzieren und die Leistungsabgabe eines Antriebsmotors
zu verbessern.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kolbenkompressor
zu schaffen, bei dem die Bauteile vereinfacht werden können.
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Zur
Erzielung dieser und weiterer Vorteile und in Übereinstimmung mit dem Zweck
der vorliegenden Erfindung gemäß der hier
in breitem Umfang beschriebenen Ausführungsform wird ein Kolbenkompressor
geschaffen, enthaltend: einen in einem Gehäuse angeordneten vorderen Rahmen;
einen in dem Gehäuse
in einem bestimmten Abstand von dem vorderen Rahmen angeordneten
mittleren Rahmen; einen äußeren Stator,
der eine Wicklungsspule hat und zwischen dem vorderen Rahmen und
dem mittleren Rahmen verbunden ist; einen mit dem vorderen Rahmen
verbundenen Zylinder; einen Magnetträger-Innenstator, die an seinen
beiden Enden einen vorspringenden Polabschnitt hat und linear beweglich
in den äußeren Stator
eingesetzt ist; einen an der äußeren Umfangsfläche des
Magnetträger-Innenstators montierten
Magnet; einen in den Zylinder eingesetzten Kolben; eine Verbindungseinheit
zum Verbinden das Kolbens und des Magnetträger-Innenstators; eine Resonanzfeder
Einheit, um den Kolben und den Magnetträger-Innenstator in Schwingung
zu versetzen; und eine Ventilanordnung zum Öffnen und Schließen eines
Gasflussweges, so dass Gas in den Zylinder angesaugt werden kann
und komprimiert werden kann, während
der Kolben linear hin und her bewegt wird.
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Die
vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen besser deutlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
beiliegenden Zeichnungen, die zum weitergehenden Verständnis der
Erfindung beigefügt sind
und in diese Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben
bilden, zeigen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung
der Prinzipien der Erfindung.
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1 ist
eine Schnittansicht, die einen Kolbenkompressor nach dem Stand der
Technik zeigt;
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2 ist
eine Schnittansicht, die einen Teil eines Antriebsmotors zeigt,
der einen Teil des Kolbenkompressors nach dem Stand der Technik
bildet;
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3 ist
eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines Kolbenkompressors
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Antriebsmotors
zeigt, der einen Teil des Kolbenkompressors gemäß vorliegender Erfindung bildet;
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5 ist
eine Schnittansicht, die ein modifiziertes Beispiel einer Verbindungseinheit
zeigt, die einen Teil des Kolbenkompressors gemäß vorliegender Erfindung bildet;
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6 ist
eine Schnittansicht, die ein weiteres modifiziertes Beispiel der
Verbindungseinheit zeigt, die einen Teil des Kolbenkompressors gemäß vorliegender
Erfindung bildet; und
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7 ist
eine Schnittansicht, die einen Betriebszustand des Antriebsmotors
zeigt, der einen Teil des Kolbenkompressors gemäß vorliegender Erfindung bildet.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Nachfolgend
wird im Detail auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung Bezug genommen, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen
veranschaulicht sind.
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Im
Folgenden wird ein Kolbenkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung
unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen wie folgt erläutert.
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3 ist
eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines Kolbenkompressors
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Wie
dargestellt enthält
der Kolbenkompressor gemäß vorliegender
Erfindung: einen in einem Gehäuse 100 angeordneten
vorderen Rahmen 200; einen in dem Gehäuse 100 mit einem
bestimmten Abstand von dem vorderen Rahmen 200 angeordneten
mittleren Rahmen 300; einen äußeren Stator 420, der
eine Wicklungsspule 410 hat und zwischen dem vorderen Rahmen 200 und
dem mittleren Rahmen 300 verbunden ist; einen mit dem vorderen
Rahmen 200 verbundenen Zylinder 500; einen Magnetträger-Innenstator 430,
der einen vorspringenden Polabschnitt 432 an seinen beiden
Enden hat und der linear beweglich in den äußeren Stator 420 eingeführt ist;
einen Magnet 440, der an einer äußeren Umfangsfläche des
Magnetträger-Innenstators 130 montiert
ist; einen in den Zylinder 500 eingeführten Kolben 600;
eine Verbindungseinheit zum Verbinden das Kolbens 600 und
des Magnetträger-Innenstators 430;
eine Resonanzfedereinheit 700, um den Kolben 600 und
den Magnetträger-Innenstator 430 in Schwingung
zu versetzen; und eine Ventilanordnung 800 zum Öffnen und
Schließen
eines Gasflussweges, so dass Gas in den Zylinder 500 angesaugt
werden kann und komprimiert werden kann, während der Kolben 600 linear
hin und her bewegt wird.
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Das
Gehäuse 100 ist
so gebildet, dass es einen bestimmten Innenraum hat, und ein Gasansaugrohr 110 und
ein Gasausstoßrohr 120 sind
mit einer Seite des Gehäuses 100 verbunden.
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Der
vordere Rahmen 200 besteht aus: einem Körper 210, der einen
Innenraum mit einer bestimmten Form hat; und einer Zylindereinführöffnung 220, die
durchdringend in einem mittleren Abschnitt des Körpers 210 gebildet
ist.
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Der
mittlere Rahmen 300 ist so geformt, dass er eine dem vorderen
Rahmen 200 entsprechende Form und eine bestimmte Dicke
hat.
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Der äußere Stator 420 ist
als zylindrische Form mit einer bestimmten Länge gebildet, und eine ringförmige Öffnungsnut 422,
an der die Wicklungsspule 410 positioniert ist, ist in
einer inneren Umfangsfläche
des äußeren Stators 420 gebildet.
Ein Polabschnitt 432 ist an beiden Seiten der Öffnungsnut 422 gebildet.
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Der
Innenstator 430 ist vorzugsweise als Schichtkörper gebildet,
bei dem eine Vielzahl von dünnen
Blechen, die eine bestimmte Form haben, in Umfangsrichtung übereinander
gestapelt sind. In einer anderen Ausführungsform ist der äußere Stator 420 aus
einer Vielzahl von Schichtkörperblöcken gebildet,
wobei jeder Schichtkörperblock
aus einer Vielzahl von übereinander
gestapelten dünnen
Blechen mit einer bestimmten Form gebildet ist und in Umfangsrichtung
mit der Wicklungsspule 410 verbunden ist.
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Der äußere Stator 420 ist
zwischen dem vorderen Rahmen 200 und dem mittleren Rahmen 300 angeordnet.
Der vordere Rahmen 200, der äußere Stator 420 und
der mittlere Rahmen 300 sind durch mehrere Verbindungsschrauben
und Muttern (nicht dargestellt) fest miteinander verbunden.
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Der
Magnetträger-Innenstator 430 ist
zusammengesetzt aus: einem zylindrischen Abschnitt 431,
der in Zylinderform mit einer bestimmten Länge geformt ist; und Polabschnitten 432,
die jeweils von den äußeren Umfangsflächen beider
Enden des zylindrischen Abschnitts 431 mit einer bestimmten
Breite und Höhe
ausgehen. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen einer Innenfläche eines
Polabschnitts 432 und einer Innenfläche eines anderen Polabschnitts 432 so
gebildet, dass er beinahe gleich der Länge des äußeren Stators 420 ist.
Der Außendurchmesser des
Polabschnitts 432 ist so gebildet, dass er kleiner als
ein Innendurchmesser des äußeren Stators 420 ist.
Eine Schnittfläche
des Polabschnitts 432 hat eine quadratische Form.
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Als
weiteres Beispiel einer Modifikation des Polabschnitts 432 ist,
wie in 4 gezeigt, eine Neigungsfläche 437, die in einem
bestimmten Neigungswinkel geneigt ist, an einem Innenrand des quadratischen
Polabschnitts 432 vorgesehen.
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Der
Magnetträger-Innenstator 430 ist
ein weichmagnetischer Verbundstoff (SMC), der als Magnetpulver durch
ein Sinterverfahren geformt wird.
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Als
Beispiel einer Modifikation des Magnetträger-Innenstators 430 kann der Magnetträger-Innenstator 430 ein
Schichtkörper
sein, in dem eine Vielzahl von dünnen
Blechen mit einer bestimmten Form in Umfangsrichtung übereinander
gestapelt ist.
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Der
Magnet 440 ist so gebildet, dass er eine bestimmte Dicke
und eine Fläche
hat. Die Länge
des Magneten 440 in axialer Richtung ist so gebildet, dass
sie kleiner als die oder gleich der Länge der Öffnungsnut 422 des äußeren Stators
in axialer Richtung oder einer Länge
der Wicklungsspule 410 in axialer Richtung ist. Eine Vielzahl
der Magnete 440 ist mit einer äußeren Umfangsfläche des
Magnetträger-Innenstators
mit einem bestimmten Abstand verbunden. Die Magnete 440 sind
mit dem Magnetträger- Innenstator 430 so
verbunden, dass sie in einem mittleren Abschnitt einer äußeren Umfangsfläche des zylindrischen
Abschnitts 431 angeordnet sind, der zwischen den Polabschnitten 432 positioniert
ist. Eine Dicke der Magnete 440 ist gleich oder kleiner
als eine Höhe
des Polabschnitts 432 gebildet.
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Der
Magnetträger-Innenstator 430 mit
daran angebrachten Magneten ist beweglich in den äußeren Stator 420 eingesetzt.
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Die
Wicklungsspule 410, der äußere Stator 420, der
Magnet 440 und der Magnetträger-Innenstator 430 bilden
einen Antriebsmotor.
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Der
Zylinder 500 ist aufgebaut aus: einem zylindrischen Abschnitt 520 mit
einer Durchgangsbohrung 510 darin; und einem Flanschabschnitt 530, der
von einer äußeren Umfangsfläche des
zylindrischen Abschnitts 520 ringförmig mit einer bestimmten Dicke
ausgeht. Der zylindrische Abschnitt 520 ist durchdringend
in die Zylindereinführöffnung 220 des vorderen
Rahmens und den Magnetträger-Innenstator 430 eingeführt und
der Flanschabschnitt 530 wird mit dem vorderen Rahmen 200 verbunden,
wodurch der Zylinder 500 mit dem vorderen Rahmen 200 verbunden
wird.
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Der
Magnetträger-Innenstator 430 ist
zwischen einer äußeren Umfangsfläche des
Zylinders 500 und einer inneren Umfangsfläche des äußeren Stators 420 angeordnet.
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Der
Kolben 600 ist zusammengesetzt aus: einem zylindrischen
Körper 620,
der einen Durchflussweg 620 darin hat; und einem Flanschabschnitt 630,
der von einem Endabschnitt des zylindrischen Körpers 620 in Ringform
mit einer bestimmten Dicke ausgeht. Der zylindrische Körper 620 wird
in die Durchgangsbohrung 510 des Zylinders eingeführt und
der Flanschabschnitt 630 ist in Kontakt mit einer Seitenfläche des
Magnetträger-Innenstators 430, wodurch
der Kolben 600 mit dem Zylinder 500 verbunden
wird.
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Der
Kolben 600 und der Magnetträger-Innenstator 430 werden
durch die Verbindungseinheit miteinander verbunden.
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Die
Verbindungseinheit ist aus einer Vielzahl von Verbindungsschrauben 910 aufgebaut.
Eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 631 ist in dem Flanschabschnitt 630 des
Kolbens in einem bestimmten Abstand gebildet und eine Vielzahl von
Innengewindebohrungen 433, die den Durchgangsbohrungen 631 des
Flanschabschnitts 630 entsprechen, sind an einer Seitenfläche des
Magnetträger-Innenstators 430 gebildet.
Wenn die Verbindungsschrauben 910 mit den Durchgangsbohrungen 631 des
Flanschabschnitts des Kolbens und den Innengewindebohrungen des
Magnetträger-Innenstators
verbunden werden, ist der Kolben 600 mit dem Magnetträger-Innenstator 430 verbunden.
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Als
Beispiel einer Modifikation der Verbindungseinheit, wie in 5 gezeigt,
sind eine Vielzahl von Löchern 434 mit
einer bestimmten Tiefe und einem Innendurchmesser an einer Seitenfläche des Magnetträger-Innenstators 430 gebildet,
und eine Schraubenfeder 920 ist jeweils fest mit den Löchern 434 verbunden.
Wenn die Vielzahl der Verbindungsschrauben 910 mit den
Durchgangsbohrungen 631 des Flanschabschnitts des Kolbens
und den mit den Löchern 434 des
Magnetträger-Innenstators
verbundenen Schraubenfedern 920 verbunden wird, werden
der Kolben 600 und der Magnetträger-Innenstator 430 miteinander
verbunden.
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Als
weiteres Beispiel einer Modifikation der Verbindungseinheit sind,
wie 6 zeigt, mehrere Durchgangsbohrungen 435 in
dem Magnetträger-Innenstator 430 in
Längsrichtung
gebildet. Eine Vielzahl von Verbindungsschrauben 930 wird
durchdringend in die Durchgangsbohrungen 631 des Flanschabschnitts
des Kolbens und die Durchgangsbohrungen 435 des Magnetträger-Innenstators eingesetzt
und Muttern 940 werden auf die Gewindeabschnitte der Verbindungsschrauben 930 aufgeschraubt,
wodurch der Kolben 600 und der Magnetträger-Innenstator 430 miteinander
verbunden werden.
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Die
Resonanzfedereinheit 700 besteht aus: einem hinteren Rahmen 710,
der mit dem mittleren Rahmen 300 verbunden ist; einer Federstützplatte 730,
die mit dem Kolben 600 verbunden ist; und einer Resonanzfeder 730,
die jeweils beiderseits der Federstützplatte 720 positioniert
ist, um die Federstützplatte 720 elastisch
zu stützen.
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Der
hintere Rahmen 710 ist so gebildet, dass er einen bestimmten
Innenraum aufweist. Der hintere Rahmen 710 ist vorzugsweise
durch die Verbindungsschrauben 910 und 930 zur
Verbindung des mittleren Rahmens 300, des äußeren Stators 420 und
des vorderen Rahmens 200 mit dem mittleren Rahmen 300 verbunden.
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Die
Federstützplatte 720 ist
mit einem gekrümmten
Abschnitt versehen und fest mit dem Flanschabschnitt 630 des
Kolbens durch die Verbindungseinheit verbunden.
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Die
Resonanzfeder 730 ist eine Druckschraubenfeder. Eine Seite
der Resonanzfeder 730 wird im Kontakt durch eine Fläche der
Federstützplatte 720 gestützt und
die andere Seite der Resonanzfeder 730 wird im Kontakt
durch eine Innenfläche
des hinteren Rahmens 710 gestützt. Demgemäß ist die Resonanzfeder 730 zwischen
der Federstützplatte 720 und
dem mittleren Rahmen 300 verbunden.
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Die
Federstützplatte 720 kann
mit den Verbindungsschrauben 910 und 930, der
Verbindungseinheit, so verbunden werden, dass sie zwischen dem Flanschabschnitt 630 des
Kolbens und dem Magnetträger-Innenstator 430 angeordnet
ist.
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Ein
Gasansaugleitrohr 130 zum Zuleiten der Gasansaugung ist
in einem Durchflussweg 610 des Kolbens angeordnet. Das
Gasansaugleitrohr 130 ist mit einer Innenfläche des
Gehäuses 100 oder
dem Gasansaugrohr 110 verbunden, so dass es mit dem an
das Gehäuse 100 angeschlossene
Gasansaugrohr 110 verbunden ist.
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Die
Ventilanordnung 800 besteht aus: einer mit dem vorderen
Rahmen 200 verbundenen Ausstoßabdeckung 810, um eine
Seite des Zylinders 500 zu bedecken; einem in der Ausstoßabdeckung 810 angeordneten
Ausstoßventil,
um eine Seite des Zylinders 500 zu öffnen/schließen; einer
in der Ausstoßabdeckung 810 angeordneten
Ventilfeder 830, um das Ausstoßventil 820 elastisch
zu stützen;
und einem mit einem Endabschnitt des Kolbens 600 verbundenen
Ansaugventil 840 zum Öffnen
und Schließen
eines in dem Kolben 600 durchdringend gebildeten inneren
Flussweges.
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Die
Ausstoßabdeckung 810 ist
mit dem an das Gehäuse 100 angeschlossenen
Gasausstoßrohr 120 durch
eine zusätzliche
Rohrschleife verbunden.
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Nachfolgend
werden die Auswirkungen des Kolbenkompressors gemäß der vorliegenden
Erfindung wie folgt erläutert.
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Wenn
an den Antriebsmotor 40 Leistung angelegt wird, fließt zunächst ein
Strom in der Wicklungsspule 410 des Antriebsmotors 40.
Durch den Strom wird ein Magnetfluss an dem äußeren Stator 420 und
dem Magnetträger-Innenstator 430 gebildet. Durch
eine Wechselwirkung zwischen dem erzeugten Fluss und einem an dem
Polabschnitt 432 des Magnetträger-Innenstators gebildeten
Fluss wird der Magnetträger-Innenstator 430,
an dem der Magnet 440 montiert ist, linear hin und her
bewegt.
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Der
vorstehend beschriebene Prozess wird nachfolgend im Detail erläutert.
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Wie 7 zeigt,
wird dann, wenn der N- und S-Pol des Magneten 440 magnetisiert
sind, durch den Magnet 440 ein Fluss erzeugt und dadurch
wird der N-Pol jeweils an dem Polabschnitt 432 des Magnetträger-Innenstators
gebildet. Wenn eine Richtung des in der Wicklungsspule 410 fließenden Stroms
abwechselnd geändert
wird, werden der N- und der S-Pol abwechselnd an dem Polabschnitt 432 des
Magnetträger-Innenstators
gebildet. Dabei wird dann, wenn der N-Pol an dem linken Polabschnitt 423 des äußeren Stators
gebildet wird und der S-Pol an dem rechten Polabschnitt 423 des äußeren Stators
gebildet wird, zwischen dem rechten Polabschnitt 432 des Magnetträger-Innenstators 430 und
dem rechten Polabschnitt 423 des äußeren Stators eine Anziehungskraft
entwickelt, und zwischen dem linken Polabschnitt 432 des
Magnetträger-Innenstators 430 und dem
linken Polabschnitt 423 des äußeren Stators wird eine Abstoßungskraft
entwickelt. Demgemäß wird der
Magnetträger-Innenstator
nach links bewegt.
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Wenn
im Gegensatz dazu der S-Pol an dem linken Polabschnitt 423 des äußeren Stators
gebildet wird und der N-Pol an dem rechten Polabschnitt 493 des äußeren Stators
gebildet wird, wird der Magnetträger-Innenstator 430 nach
rechts bewegt.
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Wenn
der Magnetträger-Innenstator 430 linear
hin und her bewegt wird, wird der mit dem Magnetträger-Innenstator 430 verbundene
Kolben 600 in dem Zylinder 500 hin und her bewegt.
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Wenn
der Kolben 600 in dem Zylinder 500 linear hin
und her bewegt wird, wird in dem Zylinder 500 eine Druckdifferenz
erzeugt. Durch die Druckdifferenz innerhalb des Zylinders 500 öffnen und
schließen
das Ansaugventil 840 und das Ausstoßventil 820, die die
Ventilanordnung 800 bilden, den Gasflussweg, um dadurch
Gas in den Zylinder 500 anzusaugen, das Gas zu komprimieren
und das Gas auszustoßen.
Während
die vorstehend beschriebenen Prozesse wiederholt werden, wird ein
angesaugtes Gas kontinuierlich komprimiert.
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Der
Magnetträger-Innenstator 430 und
der Kolben 600 behalten durch die Resonanzfedereinheit 700 eine
kontinuierliche Schwingungsbewegung bei.
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Gas
wird durch das Gasansaugrohr 110 und das Gasansaugleitrohr 130 in
den Zylinder 500 angesaugt und Gas wird aus dem Zylinder 500 ausgestoßen. Dann
wird das Gas durch die Ausstoßabdeckung 810 und
das Gasausstoßrohr 120 außerhalb des
Gehäuses 100 ausgestoßen. Da
das Ansaugen des Gases durch das Gasansaugleitrohr 130 geleitet wird,
wird verhindert, dass angesaugtes Gas durch erwärmtes Gas innerhalb des Gehäuses 100 erwärmt wird.
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In
der vorliegenden Erfindung wird eine hin und her gehende Antriebskraft
durch einen Magnetfluss erzeugt, der konzentrierend an den Polabschnitten 432 gebildet
wird, die an dem Magnetträger-Innenstator 430 vorspringen,
sowie durch einen Magnetfluss, der konzentrierend an den Polabschnitten 423 des äußeren Stators
gebildet wird, und dadurch ist die hin und her gehende Antriebskraft
groß. Das
heißt,
dass nicht nur ein von dem Magneten 440 erzeugter Fluss
an den Polabschnitten 432 des Magnetträger-Innenstators konzentriert
wird, sondern auch ein von dem in der Wicklungsspule 410 fließenden Strom
erzeugter Fluss an den Polabschnitten 433 des Magnetträger-Innenstators
und den Polabschnitten 423 des äußeren Stators konzentriert
wird, wodurch eine große
Antriebskraft erzeugt wird. Demgemäß kann die Länge des
Magneten 440 kürzer
als bei dem herkömmlichen
Magneten sein, wodurch das Ausmaß der Verwendung von Magneten 440 reduziert
wird.
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Als
Magnet 440 kann billiger Ferrit mit einer niedrigen Magnetflussdichte
verwendet werden.
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Da
der Magnet 440 mit dem Magnetträger-Innenstator 430 verbunden
ist und der Magnetträger-Innenstator 430 direkt
hin und her bewegt wird, kann ein Luftspalt zwischen dem äußeren Stator 420 und
dem Magnetträger-Innenstator 430 minimiert
werden. Da ferner der Magnetträger-Innenstator 430 direkt
bewegt wird, ist eine bewegte Masse relativ groß, wodurch das System besser
stabilisiert wird.
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Da
ferner der Magnet 440 direkt mit dem Magnetträger-Innenstator 430 verbunden
ist, ist ein herkömmlicher
Halter 45 zur Befestigung des Magneten 46 nicht
erforderlich, wodurch die Anzahl der Bauteile reduziert wird. Da
der Halter 45 zwischen dem Innenstator 42 und
dem äußeren Stator 41 positioniert
ist und der Magnet 440 mit der äußeren Umfangsfläche des
Halters 45 verbunden ist, ist der Aufbau kompliziert und
die Herstellung sehr schwierig. Wenn der Halter 45 nicht
verwendet wird, werden die Herstellungskosten stark vermindert.
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Wie
vorstehend beschrieben wird in dem Kolbenkompressor gemäß vorliegender
Erfindung eine Leistungsabgabe des Antriebsmotors verbessert und
dadurch ein Wirkungsgrad der Kompression zum Komprimieren von Gas
durch Aufnehmen der Antriebskraft verbessert. Auch wird mit der
Verbesserung der Leistungsabgabe des Antriebsmotors das Ausmaß der Verwendung
des Magneten relativ reduziert, wodurch die Herstellungskosten vermindert werden
können.
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Da
ferner die Anzahl der Bauteile reduziert wird, werden die Verarbeitungskosten
vermindert und die Anzahl der Montageprozesse wird reduziert. Demgemäß werden
die Herstellungskosten stärker reduziert
und die Produktivität
der Montage wird verbessert.
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Da
die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden
kann, ohne vom Grundgedanken oder wesentlichen Merkmalen derselben
abzuweichen, versteht es sich ebenfalls, dass die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen durch
keine Einzelheit der vorstehenden Beschreibung eingeschränkt sind,
sofern nicht anders angegeben, sondern innerhalb des Gedankens und Schutzumfangs
gemäß der Definition
in den beigefügten
Patentansprüchen
breit ausgelegt werden sollen, so dass daher alle Änderungen
und Modifikationen, die in den Rahmen und unter die Einschränkungen
der Patentansprüche
bzw. Äquivalente
derartiger Rahmen und Einschränkungen
fallen, von den beigefügten
Patentansprüchen
eingeschlossen sein sollen.