DE69823533T2 - LINEAR MOTOR COMPRESSOR - Google Patents

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DE69823533T2 DE69823533T DE69823533T DE69823533T2 DE 69823533 T2 DE69823533 T2 DE 69823533T2 DE 69823533 T DE69823533 T DE 69823533T DE 69823533 T DE69823533 T DE 69823533T DE 69823533 T2 DE69823533 T2 DE 69823533T2
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Technisches Gebiet der Erfindungtechnical Field of the invention

Diese Erfindung betrifft einen Linearmotor und einen Kompressor, in dem ein derartiger Motor eingebaut ist.These The invention relates to a linear motor and a compressor in which such a motor is installed.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Die Erfindung stellt Verbesserungen der im UK-Patent Nr. GB2299715B geoffenbarten Erfindung bereit. Ein Linearmotorkompressor des Kolbentyps ist in U.S. Nr. 4.613.285 geoffenbart, der als Grundlage dient, um den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 zu definieren.The This invention provides improvements in UK Patent No. GB2299715B disclosed invention. A piston type linear motor compressor is in U.S. Pat. No. 4,613,285, which serves as a basis for the Preamble of the claims 1 and 2 to define.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Ein erstes Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Linearmotors und/oder Kompressors mit verbessertem energetischem Wirkungsgrad und einer kompakteren und kosteneffizienteren Struktur.One The first object of the invention is to provide a linear motor and / or compressor with improved energy efficiency and a more compact and cost-efficient structure.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Linearmotor bereitgestellt, umfassend: einen Stator, ein Hubkolbenelement und Mittel, um den Stator und/oder das Hubkolbenelement mit Energie zu beaufschlagen; worin der Stator Magnetfluss-Erzeugungsmittel aufweist, die so angeordnet sind, dass eine Vielzahl axial freiliegender Magnetluftspalten gebildet ist, und das Hubkolbenelement Magnetfluss-Erzeugungsmittel aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie eine Vielzahl axial freiliegender Magnetluftspalten bilden, um durch Schub-und-Zug-Kräfte mit den Magnetluftspalten des Stators in Wechselwirkung zu treten.According to one Aspect of the invention, a linear motor is provided, comprising: a stator, a reciprocating member, and means for moving the stator and / or to apply energy to the reciprocating element; wherein the stator Magnetic flux generating means which are arranged so that a Variety of axially exposed magnetic air gaps is formed, and the reciprocating member comprises magnetic flux generating means which are formed so that they have a variety axially exposed Magnetic air gaps form to by thrust-and-pull forces with to interact with the magnetic air gaps of the stator.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Linearkompressor bereitgestellt, umfassend: ein Gehäuse, das einen Stator umschließt, der einen Innenraum definiert, ein Hubkolben-Element, das im Innenraum angeordnet ist, Mittel, um den Stator und/oder das Hubkolbenelement mit Energie zu beaufschlagen, sowie Ventilmittel, um zumindest einen Fluiddurchlass in den und aus dem Innenraum zu bilden; und worin der Stator Magnetfluss-Erzeugungsmittel aufweist, die angeordnet sind, um eine Vielzahl axial freiliegender Magnetluftspalten zu bilden, und das Hubkolbenelement Magnetfluss-Erzeugungsmittel aufweist, die angeordnet sind, um eine Vielzahl axial freiliegender Magnetluftspalten zu bilden, um durch Schub-und-Zug-Kräfte mit den Magnetluftspalten des Stators in Wechselwirkung zu treten.According to one Another aspect of the invention provides a linear compressor, comprising: a housing, which encloses a stator, the defines an interior, a reciprocating element, that in the interior is arranged, means to the stator and / or the Hubkolbenelement to energize, as well as valve means to at least one Fluid passage in and out of the interior to form; and in which the stator comprises magnetic flux generating means arranged to form a plurality of axially exposed magnetic air gaps, and the reciprocating member has magnetic flux generating means, which are arranged to a plurality of axially exposed magnetic air gaps to form, by thrust-and-pull forces to interact with the magnetic air gaps of the stator.

Es ist von Vorteil, eine Reihe Magnetluftspalten zwischen dem Stator und dem Läufer entlang der Betriebsachse des Läufers anzuordnen, sodass die Durchmesser des Stators und des Läufers verkleinert werden können. Ebenfalls von Vorteil ist es, die Polmittel des Stators und des Läufers in zwischengeschalteter Beziehung anzuordnen, sodass dies nicht nur die Schub- und Zug-Antriebskräfte, sondern auch die elektromagnetische Aufhängungswirkung auf den Läufer verbessert, wodurch der energetische Wirkungsgrad gesteigert und die auf den Tragfedern einwirkende Betriebsbelastung verringert wird. Vorzugsweise sind die Statorwicklungen in zwei oder mehrere Gruppen unterteilt, und in ihre Stromflüsse wird eine Phasendifferenz zur weiteren Steigerung der Aufhängungswirkung eingeführt.It is beneficial, a series of magnetic air gaps between the stator and the runner along the operating axis of the runner to arrange so that the diameter of the stator and the rotor are reduced can. It is also advantageous, the pole means of the stator and the runner in an intermediary relationship, so not only this the push and pull drive forces, but also improves the electromagnetic suspension effect on the runner, which increases the energy efficiency and the on the Suspension springs acting operating load is reduced. Preferably the stator windings are divided into two or more groups, and in their electricity flows becomes a phase difference to further increase the suspension effect introduced.

Wird für eine bestimmte Anwendung eine stärkere Antriebskraft benötigt, so kann dies einfach durch Anordnen von mehr Magnetluftspalten entlang der Stator- und Läufer-Struktur, wodurch eine längere und leistungsstärkere Einheit gebildet wird, erzielt werden. Ein solch relativ schmaler und langer Aufbau sorgt für bessere Wärmeabstrahlung, was für eine Hochleistungseinheit äußerst zuträglich ist, insbesondere wenn diese temperaturempfindliche Seltenerdmagnete einsetzt.Becomes for one certain application a stronger one Driving force needed, this can be done simply by arranging more magnetic air gaps along the Stator and rotor structure, causing a longer and more powerful Unit is formed, achieved. Such a relatively narrow one and long construction ensures better heat radiation, what kind of a high performance unit is extremely beneficial, especially when these temperature sensitive rare earth magnets starts.

Es wird bevorzugt, dass das Läuferelement von einer zentralen Führungsvorrichtung getragen ist, um dessen berührungslose Bewegung relativ zum Stator zu gewährleisten, und um einen Dichtspalt zu bilden, der einen schmiermittelfreien Betrieb zulässt. Die zentrale Führungsvorrichtung kann ein sich durch das Hubkolbenelement erstreckender hohler Schaft sein, um eine Kühlflüssigkeit durch diesen zirkulieren zu lassen. Alternativ dazu kann die zentrale Führungsvorrichtung aus einem Paar koaxial ausgerichteter Schäfte mit vom Hubkolbenelement getragenen Kolben bestehen.It is preferred that the rotor element of a central guide device is worn to its non-contact To ensure movement relative to the stator, and to a sealing gap to form, which allows a lubricant-free operation. The central guiding device can a hollow shaft extending through the reciprocating element be through a coolant to let this circulate. Alternatively, the central guiding device from a pair of coaxially aligned shafts with the reciprocating element worn pistons exist.

Ebenfalls bevorzugt wird die Bildung einer mehrstufigen Kompressoranordnung durch Teilen des Raums im Inneren des Kompressors in einen Vorkompressionsraum und einen weiteren Kompressionsraum, sodass ein Prozessfluid Stufe um Stufe verdichtet werden kann. Vorteilhaft wäre Bildung eines Zwischenraums zum Erhalt des verdichteten Fluid aus dem Vorkompressionsraum, um dieses zwischenzukühlen und dann in den weiteren Kompressionsraum weiterzuleiten. Es ist von Vorteil, die Kompressionsräume der zweiten Stufe außerhalb der Linearmotorstruktur anzuordnen, um die Wärmeabstrahlung und den energetischen Wirkungsgrad zu steigern.Also the formation of a multi-stage compressor arrangement is preferred by dividing the space inside the compressor into a pre-compression space and another compression space, allowing a process fluid level can be compressed by level. It would be advantageous to form a gap to obtain the compressed fluid from the Vorkompressionsraum to to cool this and then forward to the other compression room. It is an advantage, the compression chambers the second stage outside the linear motor structure to arrange the heat radiation and the energetic Increase efficiency.

Es wird bevorzugt, einen verbesserten Aufhängungsmechanismus für das Hubkolbenelement in einem Linearmotor bereitzustellen, um so den Betrieb des Motors effizienter und zuverlässiger zu machen.It is preferred, an improved suspension mechanism for the reciprocating element in To provide a linear motor, so the operation of the engine more efficient and reliable close.

Es ist von Vorteil, einen Aufhängungsmechanismus für das Hubkolbenelement in einem Linearmotor bereitzustellen, worin der Linearmotor über einen Stator mit Polmitteln verfügt, um mit den Polmitteln auf dem Hubkolbenelement in Wechselwirkung zu treten, um Letzteren zu veranlassen, sich zwischen zwei Endpositionen hin- und herzubewegen; und worin der Aufhängungsmechanismus ein so angeordnetes Magnetfedermittel umfasst, dass dieses mit den Polmitteln auf dem Hubkolbenelement in Wechselwirkung tritt, um eine Rückholkraft als Antwort auf seine Bewegung hin zur Endposition zu erzeugen.It is advantageous to have a suspension mechanism for the reciprocating element in a linear motor, wherein the linear motor has a stator with pole means to interact with the pole means on the reciprocating member to cause the latter to reciprocate between two end positions; and wherein the suspension mechanism comprises a magnetic spring means disposed so as to interact with the pole means on the reciprocating member to produce a return force in response to its movement toward the end position.

Vorzugsweise weist das Magnetfedermittel eine verschachtelte Permanentmagnetstruktur auf, die eine innere Flusskonzentration bildet, um mit dem Hubkolbenelement zu agieren, wenn dieses in die Struktur eintritt. Alternativ dazu besteht das Magnetfedermittel aus einem Elektromagneten mit axial freiliegendem Magnetspalt, um mit dem Hubkolbenelement zu agieren.Preferably the magnetic spring means has a nested permanent magnet structure which forms an internal flux concentration with the reciprocating element to act when this enters the structure. Alternatively the magnetic spring means consists of an electromagnet with axial exposed magnetic gap to act with the Hubkolbenelement.

Es wird bevorzugt, einen Linearmotor mit einer Einrichtung zur Flussumschaltung bereitzustellen, um den Motorbetrieb effizienter zu gestalten.It is preferred, a linear motor with a device for flow switching to make the engine operation more efficient.

Es ist von Vorteil, einen Flussumschaltungsmechanismus für einen Linearmotor, der über einen Stator mit einem eine Vielzahl an Magnetflussspalten definierenden Polmittel verfügt, um mit dem Polmittel auf einem Hubkolbenelement in Wechselwirkung zu treten, bereitzustellen, worin das Polmittel des Stators ein Flussumschaltungsmittel zum Umschalten des Magnetflusses hin zu einer der Richtung eines Erregerstroms, der dem Stator zugeführt wird, entsprechenden axialen Richtung beinhaltet, um die Magnetkopplung zwischen Stator und Hubkolbenelement zu verstärken.It It is advantageous to have a flow switching mechanism for one Linear motor, over a stator having a plurality of magnetic flux gaps defining Polmittel has, to interact with the Polmittel on a Hubkolbenelement wherein the pole means of the stator is a Flow switching means for switching the magnetic flux towards one of the directions of an excitation current supplied to the stator, corresponding axial direction includes the magnetic coupling between the stator and Hubkolbenelement to reinforce.

Vorzugsweise weisen die Stator-Polmittel zudem eine sich in axialer Richtung erstreckende Polflächen-Ausdehnungsstruktur auf, um die Magnetkopplung weiter zu verstärken.Preferably In addition, the stator pole means have an axial direction extending pole face expansion structure to further increase the magnetic coupling.

Es wird bevorzugt, einen Linearmotor und/oder Kompressor mit einem Aufhängungsmechanismus zum schwingungsfreien Betrieb bereitzustellen.It is preferred, a linear motor and / or compressor with a suspension mechanism to provide vibration-free operation.

Es ist von Vorteil, einen Linearmotor und/oder Kompressor mit einem Gehäuse bereitzustellen, das einen Stator und ein Hubkolbenelement (Läufer) aufnimmt, worin sowohl Stator als auch Hubkolbenelement aufgehängt sind, um sie relativ zum Gehäuse beweglich zu machen, sodass beim Betrieb die Wechselwirkung zwischen Stator und Hubkolbenelement eine Bewegung dieser in entgegengesetzte Richtungen auslöst.It is an advantage, a linear motor and / or compressor with a casing providing a stator and a reciprocating member (rotor), wherein both stator and reciprocating element are suspended, around them relative to the case to make it movable, so that the interaction between Stator and Hubkolbenelement a movement of these in opposite directions triggers.

Vorzugsweise ist der Stator mit einem Tellerfedermittel aufgehängt, die auch seine präzise Ausrichtung mit dem Gehäuse gewährleistet. Es ist von Vorteil, dass das Tellerfedermittel auch als Membranmittel wirkt, das den Raum zwischen dem Stator und dem Gehäuse in Räume unterteilt, sodass die Bewegung des Stator auch Kompressionswirkungen erzeugt.Preferably the stator is suspended with a Belleville washer, the also its precise Alignment with the housing guaranteed. It is advantageous that the disc spring means also as a membrane agent acts, which divides the space between the stator and the housing into spaces, so that the movement of the stator also produces compression effects.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenSummary the drawings

Die Merkmale, Vorteile und Details der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, beschrieben, in denen:The Features, advantages and details of the invention will be made with reference to the preferred embodiments, which in the attached Drawings are illustrated, in which:

1A und 1B Querschnittsansichten entlang der Mittelachse eines Kompressors gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind; 1A and 1B Cross-sectional views along the central axis of a compressor according to a first preferred embodiment of the present invention;

2 eine Schnittansicht ist, die statische Teile der ersten Ausführungsform zeigt; 2 Fig. 10 is a sectional view showing static parts of the first embodiment;

3 eine Schnittansicht eines Läufers in der ersten Ausführungsform ist; 3 a sectional view of a rotor in the first embodiment;

4A und 4B Querschnittsansichten entlang der Mittelachse eines Kompressors gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind; 4A and 4B Cross-sectional views along the central axis of a compressor according to a second preferred embodiment of the present invention;

5 eine Schnittansicht ist, die statische Teile der zweiten Ausführungsform zeigt; 5 Fig. 10 is a sectional view showing static parts of the second embodiment;

6 eine Schnittansicht eines Läufers in der zweiten Ausführungsform ist; 6 a sectional view of a rotor in the second embodiment;

7 eine Querschnittsansicht entlang der Mittelachse eines Kompressors gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; 7 Fig. 12 is a cross-sectional view taken along the center axis of a compressor according to a third preferred embodiment of the present invention;

8 eine Schnittansicht ist, die statische Teile der dritten Ausführungsform zeigt; 8th Fig. 10 is a sectional view showing static parts of the third embodiment;

9 eine Schnittansicht einer Läufereinrichtung in der dritten Ausführungsform ist; 9 Fig. 10 is a sectional view of a rotor device in the third embodiment;

10 einen Steuerkreis für die dritte Ausführungsform darstellt; 10 represents a control circuit for the third embodiment;

11 eine Querschnittsansicht entlang der Mittelachse eines Kompressors gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; 11 Fig. 12 is a cross-sectional view taken along the center axis of a compressor according to a fourth preferred embodiment of the present invention;

12 eine Schnittansicht ist, die statische Teile der vierten Ausführungsform zeigt; 12 Fig. 10 is a sectional view showing static parts of the fourth embodiment;

13 eine Schnittansicht einer Läufereinrichtung in der vierten Ausführungsform ist; 13 Fig. 10 is a sectional view of a rotor device in the fourth embodiment;

14A bis 14E das Arbeitsprinzip eines Flussumschaltungsmechanismus veranschaulicht; 14A to 14E illustrates the working principle of a flow switching mechanism;

15 einen Steuerkreis für die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 15 Fig. 10 illustrates a control circuit for the fourth embodiment of the present invention;

16A und 16B Querschnittsansichten entlang der Mittelachse eines Kompressors gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind; 16A and 16B Cross-sectional views along the central axis of a compressor according to a fourth preferred embodiment of the present invention;

17 eine Schnittansicht einer Gehäusestruktur der fünften Ausführungsform ist; 17 Fig. 10 is a sectional view of a housing structure of the fifth embodiment;

18 eine Schnittansicht eines Stators in der fünften Ausführungsform ist; 18 Fig. 10 is a sectional view of a stator in the fifth embodiment;

19 eine Schnittansicht einer Läufereinrichtung in der fünften Ausführungsform ist; und 19 Fig. 10 is a sectional view of a rotor device in the fifth embodiment; and

20A und 20B die Struktur eines Zungenventils veranschaulicht. 20A and 20B illustrates the structure of a reed valve.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformendetailed Description of the Preferred Embodiments

In dieser Anwendung wird zum Zwecke des besseren Verständnisses die Erfindung als ein Kompressor beschrieben. Es sollte sich jedoch verstehen, dass dasselbe Konzept für Gase genauso gut wie für Flüssigkeiten sowie für eine Vakuumpumpe eingesetzt werden kann. Der Begriff "Kompressor" sollte demzufolge als all diese Anwendungen abdeckend verstanden werden, außer es wird explizit etwas Anderes gesagt. Dasselbe Konzept kann zum Bau eines Linearmotors verwendet werden, indem einfach die Ventile und Dichtungen weggelassen werden. Aus diesem Grund besteht kein Bedarf nach einer eigenen Beschreibung dafür, wie die einzelnen Ausführungsformen eines Kompressor für einen Linearmotor abgewandelt werden. Weiters ist der in dieser Anwendung verwendete Begriff "magnetische Anordnung" als Bezeichnung für jedwede Anordnung zur Erzeugung eines magnetischen Flusses zu verstehen, einschließlich Elektromagneten, Permanentmagneten oder eine Kombination beider. Wurde das Arbeitsprinzip erst einmal erklärt, so muss nicht mehr darauf hingewiesen werden, dass ein Austausch des eines Typs der "magnetischen Anordnung" mit dem anderen oder eine Kombination beider selbstverständlich möglich ist. Letztendlich ist es offensichtlich, dass ein effizientes Motordesign durch umgekehrte Inbetriebnahme, d. h. durch Verwendung einer mechanischen Antriebsleistung, auch als Stromgenerator eingesetzt werden kann.In This application is for the purpose of better understanding the invention described as a compressor. It should be, however Understand the same concept for gases as well as for liquids also for a vacuum pump can be used. The term "compressor" should accordingly as all these applications are understood to be covering, except it will explicitly said something else. The same concept can be used to build a Linear motors are used by simply the valves and seals be omitted. For this reason, there is no need for one own description for it, like the individual embodiments a compressor for be modified a linear motor. Furthermore, he is in this Application used term "magnetic Arrangement "as designation for everyone To understand arrangement for generating a magnetic flux including Electromagnets, permanent magnets or a combination of both. Once the working principle has been explained, there is no need for it be noted that an exchange of one type of the "magnetic arrangement" with the other or a combination of both is of course possible. Finally is It is obvious that an efficient engine design by reverse Commissioning, d. H. by using a mechanical drive power, can also be used as a power generator.

Allgemeine Struktur der ersten AusführungsformGeneral Structure of the first embodiment

In 1A verfügt ein Kompressor 10 über ein Gehäuse 20, zwei ringförmige Elektromagnete 40 und 40', die an zwei Enden des Gebäudes befestigt sind, zwei kurze Schäfte 30 und 30' (nicht im Querschnitt gezeigt), von denen jede in die Mitte eines Elektromagneten eingepasst ist, ein von den kurzen Schäften getragenes Läuferelement 50 und einen Schraubenfedern 61 und 61' und dämpfende Magnete 62 und 62' umfassenden Aufhängungsmechanismus. Die beiden Elektromagnete 40 und 40' sind ähnlich wie im UK-Patent des Erfinders Nr. GB-2299715-B zur Erzeugung einer auf den Läufer 50 wirkenden Schub-und-Zug-Kraft angeordnet.In 1A has a compressor 10 over a housing 20 , two annular electromagnets 40 and 40 ' , which are attached to two ends of the building, two short shafts 30 and 30 ' (not shown in cross section), each of which is fitted in the center of an electromagnet, a rotor element carried by the short shafts 50 and a coil spring 61 and 61 ' and damping magnets 62 and 62 ' comprehensive suspension mechanism. The two electromagnets 40 and 40 ' are similar to the inventor's UK Patent No. GB-2299715-B for producing a runner 50 acting thrust-and-pull force arranged.

Der Kompressor 10 ist eine doppelt wirkende Einheit mit einer inneren, mehrstufigen Kompressionsanordnung, die drei Paare an separaten Kammern bzw. Räumen umfasst, die zwischen dem Läufer 50 und den Elektromagneten 40 und 40' gebildet sind. Noch spezifischer bilden zwei Kompressionsräume I und I' der ersten Stufe die ringförmigen Räume zwischen jedem der axialen Enden des Läufers 50 und einem dämpfenden Magneten 62 oder 62', in die das Prozessfluid von außerhalb des Kompressors mittels der Kanäle 70 und 70' eingeführt wird. Zwei Kompressionsräume der zweiten Stufe werden durch die zylindrischen Räume II und II' im Inneren des Läufers 50 gebildet, in die das Prozessfluid von den Räumen I und I' mittels der Kanäle 80 und 80' eingeführt wird. Zwei weitere Räume G und G' sind die ringförmigen Räume rund um die Polschuhe 54 und 54' und bilden Gasfedern als Teil des Aufhängungsmechanismus des Läufers.The compressor 10 is a double-acting unit with an internal, multi-stage compression assembly that includes three pairs of separate chambers between the rotor 50 and the electromagnet 40 and 40 ' are formed. More specifically, two first stage compression spaces I and I 'form the annular spaces between each of the axial ends of the rotor 50 and a damping magnet 62 or 62 ' into which the process fluid from outside the compressor via the channels 70 and 70 ' is introduced. Two compression chambers of the second stage are defined by the cylindrical spaces II and II 'inside the rotor 50 formed, in which the process fluid from the rooms I and I 'by means of the channels 80 and 80 ' is introduced. Two further rooms G and G 'are the annular spaces around the pole shoes 54 and 54 ' and form gas springs as part of the rotor's suspension mechanism.

In 2 verfügt das Gehäuse 20 über eine nichtmagnetische zylindrische Wand 21 mit einer Reihe an Außenrippen 22 zur besseren mechanischen Festigkeit und Wärmeableitung. Die beiden Elektromagnete sind identisch, weshalb hier nur der rechte 40 beschrieben wird. Die entsprechenden Teile des linken Elektromagneten 40' sind durch die selben Referenzzahlen mit Apostroph 'gekennzeichnet.In 2 has the housing 20 via a non-magnetic cylindrical wall 21 with a number of outer ribs 22 for better mechanical strength and heat dissipation. The two electromagnets are identical, so here only the right one 40 is described. The corresponding parts of the left electromagnet 40 ' are identified by the same reference numbers with apostrophe '.

Der Elektromagnet 40 verfügt über ein magnetisches Basiselement 41, das durch Befestigungsmittel 23 am Gehäuse 20 angebracht ist. Sein magnetischer Kreis wird durch einen ringförmigen äußeren Polschuh 42, der mit der Basis 41 mittels eines magnetischen Elements 43 verbunden ist, und einen koaxialen inneren Polschuh 44, der direkt mit der Basis am hinteren Ende verbunden ist, gebildet. Eine Ringspule 45 ist im ringförmigen, von den Elementen 42, 43, 41 und 44 definierten Raum eingepasst. Ein axial freileigender Magnetluftspalt ist zwischen den Polschuhen 42 und 44 zur Interaktion mit dem Polschuh des Läufers, so wie in Folge noch beschrieben wird, ausgebildet.The electromagnet 40 has a magnetic base element 41 that by fastening means 23 on the housing 20 is appropriate. Its magnetic circuit is through an annular outer pole piece 42 that with the base 41 by means of a magnetic element 43 is connected, and a coaxial inner pole piece 44 , which is directly connected to the base at the rear end, formed. A toroidal coil 45 is in the ring-shaped, of the elements 42 . 43 . 41 and 44 fitted room. An axially releasing magnetic air gap is between the pole pieces 42 and 44 for interaction with the pole piece of the rotor, as will be described below, formed.

Zwischen den zwei Elektromagneten ist ein Trennring 24, hergestellt aus einem nichtmagnetischen, wärmeleitfähigen Material, wie beispielsweise Messing oder Aluminium, zur Verbesserung der Wärmeableitung des Kompressors eingeklemmt. Ein nichtmagnetisches Auskleidungselement 25 ist im Inneren des Rings 24 eingepasst, das sich in die Magnetluftspalte der zwei Elektromagnete hinein erstreckt. Das bedeutet, dass das Auskleidungselement 25 eine vollständige und glatte innere Oberfläche bildet, die sich eng an die äußere Oberfläche des Läufers 50 anpasst, sodass, wenn der Abstand zwischen den beiden in etwa 10 μm beträgt, ein Dichtspalt gebildet wird, der den Austritt von Gas durch dieselben verhindert. Die beiden Endabschnitte des Auskleidungselements 25 definieren zudem die Außenwand der Gasfederräume G und G'. Der innere Polschuh 44 verfügt auf seiner inneren Oberfläche über ein Auskleidungselement 46, das die Außenwand des Vorkompressionsraums I bildet.Between the two electromagnets is a separating ring 24 , made of a nonmagnetic, thermally conductive material, such as brass or aluminum, to improve the heat The discharge of the compressor is trapped. A non-magnetic lining element 25 is inside the ring 24 fitted, which extends into the magnetic air gaps of the two electromagnets. That means that the lining element 25 forms a complete and smooth inner surface, which fits tightly to the outer surface of the runner 50 so that when the distance between the two is about 10 microns, a sealing gap is formed, which prevents the escape of gas through the same. The two end portions of the lining element 25 also define the outer wall of the gas spring spaces G and G '. The inner pole shoe 44 has a lining element on its inner surface 46 , which forms the outer wall of Vorkompressionsraums I.

Die beiden Schäfte 30 und 30' sind axial zur Führung der Bewegungen des Läufers ausgerichtet. Die beiden sind identisch, wodurch nur einer, d. h. der rechte 30, hier beschrieben wird. Der Schaft 30 weist einen röhrenförmigen Abschnitt 31, einen Kolbenkopf 32, eingepasst in ein Ende des Abschnitts 31, ein Einwegventil 34 im Kolbenkopf und eine Dichtung 33 auf der äußeren Oberfläche des Kolbenkopfs auf. Die Dichtung 33 ist zum schmiermittelfreien Betrieb aus einem selbstschmierenden Material, wie beispielsweise Teflon (eingetragenes Warenzeichen), hergestellt.The two shafts 30 and 30 ' are aligned axially to guide the movements of the rotor. The two are identical, whereby only one, ie the right one 30 , is described here. The shaft 30 has a tubular section 31 , a piston head 32 , fitted in one end of the section 31 , a one-way valve 34 in the piston head and a seal 33 on the outer surface of the piston head. The seal 33 is for lubricant-free operation of a self-lubricating material, such as Teflon (registered trademark), manufactured.

Struktur des LäufersStructure of the runner

In 3 weist der Läufer 50 einen ringförmigen mittleren Magneten 51, der radial magnetisiert ist, d. h. sein äußerer Randbereich ist der Nordpol (der äußere Pol) und sein innerer Randbereich ist der Südpol (der innere Pol), sodass seine äußere Oberfläche einen über seinen gesamten Umfang gleichmäßig verteilten radialen Magnetfluss erzeugt, um mit den ringförmigen Polen der Elektromagnete zu agieren. Ein magnetisches, röhrenförmiges Element 52 ist im Inneren des ringförmigen Magneten 51 eingepasst und dient als dessen innerer Polschuh.In 3 points the runner 50 an annular middle magnet 51 which is radially magnetized, ie its outer edge region is the north pole (the outer pole) and its inner edge region is the south pole (the inner pole), so that its outer surface generates a uniformly distributed over its entire circumference radial magnetic flux to the annular Poland electromagnets to act. A magnetic, tubular element 52 is inside the ring-shaped magnet 51 fitted and serves as its inner pole piece.

Zwei Zwischenpolschuhe 54 und 54' sind jeweils an einem Ende der Röhre 52 eingepasst und an ihren axialen Enden befinden sich zwei Endmagnete 55 und 55', die axial magnetisiert sind. Die Polarität der Magnete ist so ausgerichtet, dass der Polschuh 54 oder 54' magnetisch mit dem Südpol des mittleren Magneten 51 und dem des Endmagneten 55 oder 55' verbunden ist, wodurch ein stark konzentrierter Magnetfluss zum Agieren mit dem Elektromagneten 55 oder 55' bereitgestellt wird. Der ringförmige Raum zwischen dem Polschuh 54 oder 54' und dem Magneten 51 bildet einen axial freiliegenden Magnetluftspalt, um mit dem Elektromagneten in Wechselwirkung zu treten, wobei das Gas mit einem nichtmagnetischen und leichten Füllstoff 58 oder 58', wie beispielsweise Schaumstoff oder Harz, gefüllt ist und mit einer nichtmagnetischen reibungsarmen Hülle 59 bedeckt ist, um eine glatte Lauffläche zu bilden. Die beiden Endmagneten 55 und 55' sind ebenfalls mit nichtmagnetischen reibungsarmen Hüllenelementen 56 und 56' bedeckt.Two intermediate pole shoes 54 and 54 ' are each at one end of the tube 52 fitted and at its axial ends are two end magnets 55 and 55 ' which are axially magnetized. The polarity of the magnets is aligned so that the pole piece 54 or 54 ' magnetic with the south pole of the middle magnet 51 and that of the end magnet 55 or 55 ' connected, creating a highly concentrated magnetic flux for acting with the electromagnet 55 or 55 ' provided. The annular space between the pole piece 54 or 54 ' and the magnet 51 forms an axially exposed magnetic air gap to interact with the electromagnet, the gas having a non-magnetic and light filler 58 or 58 ' , such as foam or resin, filled with a non-magnetic low-friction shell 59 covered to form a smooth tread. The two end magnets 55 and 55 ' are also using nonmagnetic low friction sheath elements 56 and 56 ' covered.

Das Innere der Röhre 52 ist durch ein Trennelement 53 in die zwei Kompressionsräume II und II' der zweiten Stufe abgeteilt. Die innere Oberfläche der Röhre 52 bildet mit den Kolbendichtungen 33 und 33' der beiden in 2 dargestellten kurzen Schäfte 30 und 30' eine gasdichte Passung. Mehrere Flusskommunikationskanäle 80 und 80' sind zwischen der inneren Oberfläche der Röhre 52 und den äußeren Oberflächen der Polschuhe 54, 54' und dem mittleren Magneten 51 ausgebildet, sodass das Fluid im Kompressionsraum I oder I' der ersten Stufe in einen Endmagneten 55 oder 55' und dann in die Einlassöffnung 81 oder 81' des Kanals 80 oder 80' fließen und aus den Austrittsöffnungen 82 oder 82' im Kompressionsraum II oder II' der zweiten Stufe herausfließen kann. Da mehrere Kanäle 80 und 80' gleichmäßig entlang des Umkreises der Röhre 52 eingeschnitten sind (nur jeweils einer ist dargestellt), haben die Austrittsöffnungen 82 oder 82' gaslagernde Wirkung auf die Kolbendichtung 33 oder 33'.The interior of the tube 52 is through a separator 53 divided into the two compression chambers II and II 'of the second stage. The inner surface of the tube 52 forms with the piston seals 33 and 33 ' the two in 2 shown short shafts 30 and 30 ' a gas-tight fit. Several flow communication channels 80 and 80 ' are between the inner surface of the tube 52 and the outer surfaces of the pole pieces 54 . 54 ' and the middle magnet 51 formed so that the fluid in the compression chamber I or I 'the first stage in a final magnet 55 or 55 ' and then into the inlet opening 81 or 81 ' of the canal 80 or 80 ' flow and out of the outlet openings 82 or 82 ' in the compression chamber II or II 'of the second stage can flow out. Because several channels 80 and 80 ' evenly along the circumference of the tube 52 are cut (only one is shown), have the outlet openings 82 or 82 ' gas bearing effect on the piston seal 33 or 33 ' ,

Innerhalb eines jeden Endmagneten 55 oder 55' befindet sich eine nichtmagnetische Buchse 57 oder 57', die an jedem Ende der Röhre 52 zur Unterstützung der Tragfeder 61 oder 61', dargestellt in 2, sitzt und zudem die Röhre von der Feder magnetisch trennt. Sind die Buchse 57 und der Schaft 30 aneinandergefügt, so bildet sich ein schmaler Spalt zwischen den beiden, was dem Fluid in Raum I den Eintritt in die Einlassöffnungen 81 der Kanäle 80 erlaubt.Within each end magnet 55 or 55 ' there is a non-magnetic socket 57 or 57 ' at each end of the tube 52 to support the suspension spring 61 or 61 ' represented in 2 , sits and also the tube magnetically separates from the spring. Are the jack 57 and the shaft 30 joined together, so forms a narrow gap between the two, which the fluid in space I entry into the inlet openings 81 of the channels 80 allowed.

Vorgang der Hin- und HerbewegungProcess of Float

Mit erneutem Verweis auf 1A und 1B befindet sich der Läufer in einer neutralen Position, d. h. wenn kein Strom in den beiden Elektromagneten eingespeist ist, wird die Position des Läufers von den Vorspannkräften der beiden Tragfedern 61 und 61' bestimmt. In dieser Position befindet sich jeder der Polschuhe 54 und 54' des Läufers zwischen dem inneren und dem äußeren Polschuh des entsprechenden Elektromagneten, d. h. in dessen axial freigelegtem Magnetluftspalt. Auf ähnliche Weise befindet sich jeder äußere Polschuh 42 oder 42' des Elektromagneten zwischen dem mittleren Magneten und einem der Polschuhe 54 oder 54', d. h. im axial freiliegenden Magnetluftspalt des Läufers. In dieser Anwendung wird der Ausdruck "axial freiliegender Magnetluftspalt" zur Beschreibung einer Magnetluftspaltstruktur verwendet, in der die zwei einen Spalt definierenden Polschuhe so positioniert sind, dass sie einen axialen Abstand aufweisen, sodass der Magnetfluss über dem Spalt im Allgemeinen in axialer Richtung verläuft. Da sowohl die Elektromagnete als auch der Läufer axial freiliegende Magnetluftspalte aufweisen, können ihre jeweiligen Polschuhe in einer gegenseitig zwischengeschalteten Beziehung positioniert werden. Derartige gegenseitig zwischengeschaltete Beziehungen erlauben dem Läufer einen relativ langen Hub, ohne die wirksame magnetische Kopplung zwischen dem Läufer und den Elektromagneten zu schwächen, was den Betrieb somit äußerst effizient macht.With a new reference to 1A and 1B If the rotor is in a neutral position, ie if no current is fed into the two electromagnets, the position of the rotor will be determined by the biasing forces of the two suspension springs 61 and 61 ' certainly. In this position, there is each of the pole pieces 54 and 54 ' the rotor between the inner and the outer pole piece of the corresponding electromagnet, ie in its axially exposed magnetic air gap. Similarly, each outer pole piece is located 42 or 42 ' of the electromagnet between the middle magnet and one of the pole pieces 54 or 54 ' , ie in the axially exposed magnetic air gap of the rotor. In this application, the term "axially exposed magnetic air gap" is used to describe a magnetic air gap structure in which the two pole shoes defining a gap are positioned so that they have an axial distance such that the magnetic flux across the gap is generally in axial direction. Since both the electromagnets and the rotor have axially exposed magnetic air gaps, their respective pole pieces can be positioned in a mutually interposed relationship. Such interconnected relationships allow the runner a relatively long stroke without weakening the effective magnetic coupling between the rotor and the electromagnet, thus making the operation extremely efficient.

In 1B sind die Elektromagnete mit Energie beaufschlagt, und die Polarität ihrer beiden Polschuhe wird durch die Kleinbuchstaben n und s gekennzeichnet, wobei die Wechselwirkung zwischen den Elektromagneten und dem Läufer dargestellt ist. Der Läufer wird durch die magnetischen Kräfte nach links bewegt. Im Besonderen befindet sich der Elektromagnet 40 in einem Zustand, in dem sein äußerer Polschuh 42 n ist und der innere s ist, sodass seine Wirkung darin besteht, den mittleren Magneten des Läufers 51 wegzuschieben und den Endmagneten 55 in den Spalt zu ziehen. Andererseits befindet sich der Elektromagnet 40' in einem Zustand, in dem der andere Endmagnet 55' weggeschoben wird und der mittlere Magnet 51 in Richtung Spalt gezogen wird. Das heißt, dass der Endmagnet 55 mit dem Elektromagneten 40 und der mittlere Magnet 51 mit dem Elektromagneten 40' einen geschlossenen magnetischen Kreis bildet. Wird der durch die beiden Elektromagnete laufende Strom umgekehrt, wird der Läufer auf ähnliche Weise zum anderen Ende hin bewegt. Da jeder Elektromagnet immer mit zumindest einem der Läufermagneten zusammenarbeitet, ist sein energetischer Wirkungsgrad hoch.In 1B the electromagnets are energized, and the polarity of their two pole shoes is indicated by the lower case letters n and s, showing the interaction between the electromagnet and the rotor. The runner is moved to the left by the magnetic forces. In particular, there is the electromagnet 40 in a state in which his outer pole piece 42 n is and the inner s is such that its effect is the middle magnet of the runner 51 push away and the end magnet 55 to pull in the gap. On the other hand, there is the electromagnet 40 ' in a state where the other end magnet 55 ' is pushed away and the middle magnet 51 pulled in the direction of the gap. That means that the final magnet 55 with the electromagnet 40 and the middle magnet 51 with the electromagnet 40 ' forms a closed magnetic circuit. If the current passing through the two electromagnets is reversed, the rotor is moved in a similar manner to the other end. Since each solenoid always cooperates with at least one of the rotor magnets, its energy efficiency is high.

In 1B wird, wenn der Endmagnet 55' sich dem dämpfenden Magneten 62' nähert, eine starke Abstoßungskraft zwischen den beiden erzeugt. Diese starke Dämfungskraft stellt, gemeinsam mit der Wirkung der Tragfeder 61', die fast bis auf ihre Blocklänge komprimiert wird, und der vom Raum G', der zu einem kleinen "toten" Raum verkleinert wurde, gebildeten Gasfeder einen angemessenen Schutz bereit, um ein Aufprallen des Läufers auf den Polschuh 44' zu verhindern. Die drei Komponenten des Aufhängungsmechanisnus, d. h. die dämpfenden Magnete, die mit den Endmagneten des Läufers als Magnetfedern zusammenarbeiten, die mechanischen Federn und die Gasfedern, werden so gewählt, dass die natürliche Frequenz des Läufers annähernd der der Stromquelle, d. h. 50 Hz oder 60 Hz, entspricht, sodass der Läufer mit seiner Resonanzfrequenz arbeiten kann.In 1B when the final magnet 55 ' to the steaming magnet 62 ' approaching, creating a strong repulsive force between the two. This strong damping force provides, together with the effect of the suspension spring 61 ' , which is compressed to almost its block length, and the gas spring formed by the space G ', which has been reduced to a small "dead" space, provides adequate protection to bump the runner onto the pole piece 44 ' to prevent. The three components of the suspension mechanism, ie the damping magnets which cooperate with the rotor end magnets as magnetic springs, the mechanical springs and the gas springs, are chosen so that the natural frequency of the rotor is approximately equal to that of the power source, ie 50 Hz or 60 Hz. corresponds so that the runner can work with his resonant frequency.

Während des Betriebs ist der Läufer durch die Kolbenköpfe präzise ausgerichtet und wird koaxial mit den anderen Teilen des Kompressors gehalten. Da die Gesamtberührungsfläche zwischen Läufer und Kolbenköpfen sehr klein ist, sind auch Reibung und Abnützung gering. Andererseits, da die Polschuhflächen der Elektromagnete im Allgemeinen von ringförmiger oder zylindrischer Gestalt, passend zu der des Läufers, sind, erzeugen sie während der Hin- und Herbewegung des Läufers keine seitwärts gerichteten Antriebskräfte. Die einzig mögliche Quelle einer Seitenkraft sind die Schraubenfedern 61 und 61', aber deren seitwärts gerichteten Wirkungen werden durch die Schäfte 30 und 30' eingeschränkt. All diese Komponenten gewährleisten einen sehr kleinen Reibungswiderstand gegen die Bewegungen des Läufers, und der Läufer kann schmiermittelfrei arbeiten.During operation, the rotor is precisely aligned by the piston heads and is held coaxial with the other parts of the compressor. Since the total contact area between rotor and piston heads is very small, friction and wear are low. On the other hand, since the pole faces of the electromagnets are generally of annular or cylindrical shape matching that of the rotor, they do not generate sideways drive forces during the reciprocation of the rotor. The only possible source of lateral force is the coil springs 61 and 61 ' but their sideways effects are due to the shafts 30 and 30 ' limited. All these components ensure a very small frictional resistance against the movements of the runner, and the runner can work without lubricants.

Mehrstufige Kompressionmultistage compression

Der Kompressor 10 ist eine doppelt wirkende Maschine, da dessen Läuferbewegungen in zwei entgegengesetzte Richtungen dieselben Kompressionswirkungen erzeugen. Was den von einem Prozessfluid durchlaufenen Weg betrifft, so gibt es zwei Gas-Kommunikations-/Kompressionspfade, die voneinander abgetrennt verlaufen. Der eine beginnt am rechten Ende an den Gaseintrittsöffnungen 71 auf der Basis 41, verläuft über die Kanäle 70 in den Vorkompressionsraum I hinein, und wenn der Läufer sich zurück bewegt, strömt das Gas in den Endmagneten 55 und dann über den Kanal 80 in den Kompressionsraum II' der zweiten Stufe, und letztendlich, beim nächsten Hub des Läufers, verlässt das Gas durch den kurzen Schaft 30' am linken Ende den Kompressor. Der andere Pfad ist auf dieselbe Weise in entgegengesetzter Richtung gebildet. In jedem Gasflusspfad ist durch die Versiegelungsoberfläche 56 ein erstes Einwegventil gebildet, das die Austrittsöffnungen 72 der Kanäle 70 öffnet und verschließt, und ein zweites Einwegventil wird von der Versiegelungsoberfläche 33' des Kolbens gebildet, das die Austrittsöffnungen 82' der Kanäle 80 öffnet und verschließt. Ob die Kanäle 70 und 80 offen oder verschlossen sind, hängt somit von der axialen Position des Läufers 50 ab.The compressor 10 is a double-acting machine because its rotor movements produce the same compression effects in two opposite directions. As for the path traveled by a process fluid, there are two gas communication / compression paths that are separated from each other. One starts at the right end at the gas inlet openings 71 on the base 41 , passes over the channels 70 into the pre-compression space I, and as the runner moves back, the gas flows into the end magnet 55 and then over the canal 80 into the compression chamber II 'of the second stage, and ultimately, on the next stroke of the rotor, the gas leaves through the short shaft 30 ' at the left end the compressor. The other path is formed in the same way in the opposite direction. In each gas flow path is through the sealing surface 56 a first one-way valve is formed, which the outlet openings 72 of the channels 70 opens and closes and a second one-way valve is removed from the sealing surface 33 ' the piston is formed, which the outlet openings 82 ' of the channels 80 opens and closes. Whether the channels 70 and 80 are open or closed, thus depends on the axial position of the rotor 50 from.

In 1A ist der Läufer so positioniert, dass er alle Kanäle 70, 70', 80, 80' blockiert, wodurch es zu keinem Gasfluss in den Kompressor hinein oder zwischen den Räumen im Kompressor kommen kann. In 1B bewegt sich der Läufer 50 nach links, der Platz im rechten Raum I wird vergrößert und der Kanal 70 ist offen, sodass Gas hineingesaugt wird; gleichzeitig ist der Kanal 80 blockiert und der Platz in der Kammer II' wird auf null verkleinert, sodass das darin befindliche Gas durch das Auslassventil 34' im Kolben 32' hinausgedrängt wird. Andererseits blockiert dieselbe Läuferbewegung den linken Kanal 70', und der Platz im Raum I' wird auf das Minimum verkleinert, sodass das darin enthaltene Gas nur durch die Kanäle 80' in den Raum II der nächsten Stufe gelangen kann, der ausgedehnt wird, um das Gas hineinzusaugen. Wenn sich der Läufer beim nächsten Hub nach rechts bewegt, verläuft der Vorgang in umgekehrter Richtung.In 1A the runner is positioned so that he has all the channels 70 . 70 ' . 80 . 80 ' blocked, which can lead to no gas flow into the compressor or between the spaces in the compressor. In 1B the runner moves 50 to the left, the space in the right room I is enlarged and the channel 70 is open, so that gas is sucked in; at the same time is the channel 80 blocked and the space in the chamber II 'is reduced to zero, so that the gas therein through the exhaust valve 34 ' in the piston 32 ' is pushed out. On the other hand, the same rotor movement blocks the left channel 70 ' and the space in room I 'is reduced to the minimum, so that the gas contained therein only through the channels 80 ' in the room II of the next stage, which is expanded to suck in the gas. If the runner on the next stroke moved to the right, the process runs in the reverse direction.

Zusätzlich zum Vorteil des Erzielens einer mehrstufigen Kompression durch ein einziges sich bewegendes Teil weist die Anordnung den Vorteil auf, dass jeder Kompressionsvorgang nur ein Minimum an Verlust durch Auslecken aufweist. Wenn sich beispielsweise der Läufer nach links bewegt, befinden sich beide linke Räume I' und II' in der Kompressionsphase, sodass ihr Innendruck zeitgleich ansteigt, und ein Leck-Verlust von Raum I hin zu Raum II wird verringert. Auf ähnliche Weise ist der Druck im Gasfederraum G' ebenfalls hoch, was zur Reduktion des Verlusts aus dem Raum I' beiträgt. Außerdem, obwohl sich ein sehr schmaler Spalt zwischen der äußeren Lauffläche des Läufers 59 und der inneren Lauffläche des Auskleidungselements 25 befindet, um diese praktisch berührungsfrei zu halten, bildet dieser Spalt einen im Vergleich zum äußeren Durchmesser des Läufers langen Leckpfad, sodass beim Hin- und Herbewegen des Läufers mit hoher Geschwindigkeit jedweder Verlust durch diesen langen Spalt vernachlässigbar ist. All diese Merkmale machen den schmiermittelfreien Betrieb praktisch, da der Läufer kein Schmiermittel zum Abdichten benötigt. Letztendlich sollte noch erwähnt werden, dass aufgrund der Umfangsanordnung der Gaseintrittsöffnungen in jeden Raum hinein rund um die entsprechenden Laufflächen herum diese ebenfalls gaslagernde Wirkungen hervorrufen, die zur Reduktion von Reibung und Abnützung beitragen.In addition to the advantage of achieving multi-stage compression by a single moving part, the arrangement has the advantage that each compression operation has only a minimum of leakage through leakage. For example, when the runner moves to the left, both left spaces I 'and II' are in the compression phase, so that their internal pressure increases at the same time, and a leakage of space I toward space II is reduced. Similarly, the pressure in the gas spring space G 'is also high, which contributes to the reduction of the loss from the space I'. In addition, although there is a very narrow gap between the outer tread of the runner 59 and the inner tread of the lining element 25 In order to keep them practically non-contacting, this gap forms a long leakage path compared to the outer diameter of the rotor, so that when moving the rotor back and forth at high speed, any loss through this long gap is negligible. All these features make the lubricant-free operation practical, since the runner does not need any lubricant for sealing. Finally, it should be mentioned that due to the circumferential arrangement of the gas inlet openings in each room around around the corresponding running surfaces around this also cause gas-bearing effects that contribute to the reduction of friction and wear.

Allgemeine Struktur der zweiten AusführungsformGeneral Structure of the second embodiment

In den 4A und 4B sind die allgemeine Struktur des Kompressors 100 und dessen Betrieb denen der ersten Ausführungsform sehr ähnlich. Die Hauptunterschiede liegen in der zentralen Führungsstruktur, dem Aufhängungsmechanismus, der mehrstufigen Kompression und der Zwischenkühleinrichtung. Nachstehend werden nur diese Merkmale beschrieben.In the 4A and 4B are the general structure of the compressor 100 and its operation is very similar to those of the first embodiment. The main differences are in the central guide structure, the suspension mechanism, the multi-stage compression and the intercooler. Only these features will be described below.

In 5 verfügt das zentrale Führungssystem 130 über zwei Endabschnitte 131 und 131', von denen jedes an einer Basis eines Elektromagneten befestigt ist, und einen Mittelabschnitt 132, der zwischen den Endabschnitten eingepasst ist. Jeder Endabschnitt ist mit einer reibungsarmen Hülle 133 oder 133' bedeckt, die eine Gleitdichtfläche bereitstellt. Zwei Buchsen 134 und 134' sind an den beiden Enden des mittleren Abschnitts 132 zur Unterstützung der Tragfedern angebracht. Ein Durchgangsloch ist entlang der Achse der zentralen Führung 130 gebildet, das zum Zirkulieren eines Fluids zum Zwecke der Kühlung des Kompressors von innen verwendet werden kann.In 5 has the central management system 130 over two end sections 131 and 131 ' each of which is fixed to a base of an electromagnet and a central portion 132 which is fitted between the end sections. Each end section has a low-friction cover 133 or 133 ' covered, which provides a Gleitdichtfläche. Two jacks 134 and 134 ' are at the two ends of the middle section 132 attached to support the suspension springs. A through hole is along the axis of the central guide 130 formed, which can be used for circulating a fluid for the purpose of cooling the compressor from the inside.

In 6 verfügt der Läufer 150 über einen inneren Polschuh 152 mit einer inneren Rippe 153, die die beiden Dichtungsringe 157 und 157' trägt. Die Dichtungen dienen zudem als Buchsen für Tragfedern. Die anderen Teile des Läufers, d. h. sein mittlerer Magnet, die beiden Endmagnete und die beiden Zwischenpolschuhe 154 und 154' sind denen der ersten Ausführungsform ähnlich.In 6 the runner has 150 over an inner pole piece 152 with an inner rib 153 holding the two gaskets 157 and 157 ' wearing. The seals also serve as sockets for suspension springs. The other parts of the rotor, ie its middle magnet, the two end magnets and the two Zwischenpolschuhe 154 and 154 ' are similar to those of the first embodiment.

Wie in 4A gezeigt wird haben die zwei Endmagneten des Läufers 150, wenn dieser im Kompressor 100 eingebaut ist, einen Gleitsitz auf den beiden Endabschnitten der zentralen Führung, und die beiden Dichtungen 157 und 157' haben einen Gleitsitz auf dem Mittelabschnitt der zentralen Führung, die gewährleisten, dass der Läufer während des Betriebs exakt koaxial zu den anderen Teilen ist. Die Dichtungen teilen zudem den Innenraum des Läufers in zwei gasdichte Räume, in denen jeweils eine Tragfeder 161 oder 161' eingepasst ist, sodass der Läufer beim Betrieb sowohl durch die Wirkung der Schraubenfedern als auch der Gasfedern aufgehängt ist.As in 4A The two end magnets of the rotor are shown 150 if this in the compressor 100 is fitted, a sliding fit on the two end sections of the central guide, and the two seals 157 and 157 ' have a sliding fit on the central portion of the central guide, which ensures that during operation the runner is exactly coaxial with the other parts. The seals also divide the interior of the rotor into two gas-tight spaces, each containing a suspension spring 161 or 161 ' is fitted so that the runner is suspended during operation both by the action of the coil springs and the gas springs.

Der ringförmige Raum zwischen jedem der Polschuhe 154 oder 154' des Läufers und dem inneren Polschuh eines entsprechenden Elektromagneten bildet einen Kompressionsraum I oder I' der ersten Stufe. Zwei Kompressionsräume der zweiten Stufe werden von den ringförmigen Räumen II und II' zwischen den Endmagneten des Läufers und ihren entsprechenden dämpfenden Magneten gebildet. In den Kompressionsräumen I und I' der ersten Stufe sind Elastomerringe 147 an der Polfläche des inneren Polschuhs angebracht, wobei der Ring dazu dient, einen direkten Aufprall des Läufers auf den Polschuh zu dämpfen und gleichzeitig jedweden toten Raum im Kompressionsraum zu vermeiden. Ähnliche Ringe 167 und 167' finden sich in den Kompressionsräumen II und II' der zweiten Stufe. Ein Zwischenkühlraum C ist zwischen den Elektromagneten ausgebildet, wobei dieser Raum Kommunikationsdurchlässe zur Aufnahme von verdichtetem Gas aus den beiden Kompressionsräumen I und I' der ersten Stufe und zur Zufuhr des Gases zu den Kompressionsräumen II und II' der zweiten Stufe aufweist. All diese Durchlässe sind rund um den Umfang des Auskleidungselements 125 herum gebildet.The annular space between each of the pole pieces 154 or 154 ' the rotor and the inner pole piece of a corresponding electromagnet forms a compression space I or I 'of the first stage. Two compression chambers of the second stage are formed by the annular spaces II and II 'between the end magnets of the rotor and their corresponding damping magnets. In the compression chambers I and I 'of the first stage are elastomeric rings 147 attached to the pole face of the inner pole piece, which ring serves to dampen a direct impact of the rotor on the pole piece and at the same time to avoid any dead space in the compression space. Similar rings 167 and 167 ' can be found in the compression chambers II and II 'of the second stage. An intermediate cooling space C is formed between the electromagnets, this space having communication passages for receiving compressed gas from the two compression spaces I and I 'of the first stage and for supplying the gas to the compression spaces II and II' of the second stage. All of these passages are around the perimeter of the lining element 125 formed around.

Die Gaskommunikationspfade im Kompressor 100 werden detailliert unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, in der die Schraffurmuster verschiedener Teile ausgelassen werden und die Gasdurchlässe schattiert dargestellt sind, um die Abbildung leicht lesbar zu machen. Eine Gaszuleitung verläuft durch die Gehäusewand, um in den Raum C einzutreten und eine Spule 200 zu bilden. Die Spule unterstützt den Wärmeaustausch zwischen dem Gas im Zuleitungsrohr und dem außerhalb desselben, um so eine Kühlwirkung im Raum C zu erzeugen.The gas communication paths in the compressor 100 be detailed with reference to 5 described in which the hatching patterns of different parts are omitted and the gas passages are shaded to make the image easy to read. A gas supply line passes through the housing wall to enter the space C and a coil 200 to build. The coil facilitates the heat exchange between the gas in the supply pipe and the outside thereof, so as to produce a cooling effect in the space C.

Beim Betrieb wird das Gas im Rohr 200 mittels der Kanäle 170' zugeführt, die Austrittsöffnungen 172' im Kompressionsraum I' der ersten Stufe in diesen Raum hinein aufweisen. Dasselbe Gas wird dann durch die Läuferbewegung aus dem Raum heraus durch die Kanäle 180' über die Einwegventile 182' in den Raum C gedrängt, sodass der Druck im Raum C zunimmt. Gleichzeitig betritt das Hochdruckgas im Raum C die Kanäle 190, die Austrittsöffnungen in die Kammer II der zweiten Stufe am anderen Ende aufweisen. Kehrt der Läufer seine Richtung um, wird das Gas im Raum II über die Auslassventile 193 in den Kanälen 195 hinausgedrängt. Ein weiterer paralleler Gasflusspfad ist auf dieselbe Weise in entgegengesetzter Richtung angeordnet.During operation, the gas in the pipe 200 With the channels 170 ' supplied, the outlet openings 172 ' in the compression space I 'of the first stage into this space. The same gas then gets out of the room through the channels through the rotor movement 180 ' over the one-way valves 182 ' pushed into the space C, so that the pressure in the room C increases. At the same time, the high-pressure gas in room C enters the channels 190 having outlet openings in the second stage chamber II at the other end. If the runner reverses his direction, the gas in room II will be exhausted 193 in the channels 195 forced out. Another parallel gas flow path is arranged in the same way in the opposite direction.

Es sollte festgehalten werden, dass der Zwischenkühlraum C verdichtetes Gas von beiden Räumen I und I' der ersten Stufe aufnimmt und dasselbe Gas beiden Räumen II und II' der zweiten Stufe zuführt, wodurch die Betriebsbedingungen auf beiden Seiten dieselben sind. Dies trägt zur Stabilisierung der doppelt wirkenden Arbeit in entgegengesetzten Richtungen des Läufers bei. In einer derartigen Anordnung werden, obwohl es nur ein sich bewegendes Bestandteil im Kompressor gibt, auf äußerst effiziente Weise ein hoher Abgabedruck und einen hohe Flussrate erzielt.It It should be noted that the intermediate refrigerator C compressed gas from both rooms I and I 'the first Stage and receives the same gas two rooms II and II 'of the second stage supplies, whereby the operating conditions are the same on both sides. This carries to stabilize the double-acting work in opposite directions of the runner at. In such an arrangement, though there is only one moving component in the supercharger gives, in extremely efficient way high discharge pressure and a high flow rate achieved.

Allgemeine Struktur der dritten AusführungsformGeneral Structure of the third embodiment

Nun wird die dritte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf einen Kompressor 300, dargestellt in 7 bis 9, beschrieben. Zahlreiche Aspekte des Kompressors 300 sowie dessen grundlegendes Arbeitsprinzip ist denen der vorigen Ausführungsformen ähnlich. Neue Merkmale umfassen einen Drei-Spulen-Motor-Stator, eine andere Läuferstruktur, eine geänderte zentrale Führungseinrichtung, eine verbesserte Magnetfederanordnung und andere mehrstufige Kompressions- und Zwischenkühleinrichtungen. Diese neuen Merkmale werden nachstehend im Detail beschrieben.Now, the third embodiment of the invention will be described with reference to a compressor 300 represented in 7 to 9 , described. Numerous aspects of the compressor 300 and its basic operating principle is similar to those of the previous embodiments. New features include a three-coil motor stator, another rotor structure, a changed center guide, an improved magnet spring assembly, and other multi-stage compression and inter-cooling devices. These new features will be described in detail below.

Wie in 7 gezeigt wird umfasst der Kompressor 300 einen Linearmotor, gebildet aus einem Stator 310 und einem Magnetläufer 350 sowie einem Paar an Kompressionseinrichtungen 330 und 330' der zweiten Stufe, von denen jede an einem Ende des Stators angebracht ist. In Inneren einer jeder Kompressionsvorrichtung 330 oder 330' ist ein Kolben 370 oder 370' mit dem Läufer 350 verbunden und wird von diesem angetrieben. Beim Betrieb tritt ein Prozessgas in die Kompressionsräume der ersten Stufe im Inneren des Stators ein, strömt dann in die außerhalb des Stators befindlichen Zwischenkühlräume, um einen Teil der Wärme abzugeben, bevor es in die Kompressionsräume der zweiten Stufe in den Einrichtungen 330 und 330' eintritt und dort weiter komprimiert wird, die vom Motor entfernt angeordnet sind, sodass Wärme, die durch die zweite Kompressionsstufe generiert worden ist, leicht abgeführt werden kann. Details der statischen Teile des Stators 310 und der Einrichtungen 330 und 330' sind in 8 dargestellt, während das Läuferelement 350 und dessen Verbindung mit den zwei Kolben 370 und 370' in 9 veranschaulicht werden.As in 7 The compressor is shown 300 a linear motor formed by a stator 310 and a magnetic rotor 350 and a pair of compression devices 330 and 330 ' the second stage, each of which is attached to one end of the stator. In the interior of each compression device 330 or 330 ' is a piston 370 or 370 ' with the runner 350 connected and driven by this. In operation, a process gas enters the first-stage compression chambers inside the stator, then flows into the off-stator intercoolers to release some of the heat before entering the second-stage compression chambers in the devices 330 and 330 ' occurs and is further compressed there, which are located away from the engine, so that heat generated by the second compression stage, can be easily dissipated. Details of the static parts of the stator 310 and the facilities 330 and 330 ' are in 8th shown while the rotor element 350 and its connection to the two pistons 370 and 370 ' in 9 be illustrated.

In 8 verfügt der Stator 310 über ein Gehäuse 311, hergestellt aus einem magnetischen Material, das als Teil des magnetischen Kreises des Stators fungiert. Das Gehäuse 311 kann mehrere äußere Rippen zur Stärkung der mechanischen Festigkeit und zur Verbesserung der Wärmeabfuhr aufweisen. Ein mechanisch stabiles Gehäuse trägt dazu bei, alle anderen statischen Bestandteile präzise ausgerichtet zu halten, wie in Folge noch beschrieben wird. An jedem Ende des Gehäuses 311 ist ein Basiselement 312 oder 312' angebracht, das einen inneren Polschuh 313 oder 313' trägt. Drei Wickelspulen 315, 316 und 315' sind axial im Inneren des Gehäuses 311 angeordnet und voneinander durch zwei ringförmige Polschuhe 314 und 314' getrennt. Ein nichtmagnetischer Zylinder 317 ist in den Wickelspulen eingepasst und zwischen den inneren Polschuhen 313 und 313' eingeklemmt, wodurch ein zylindrischer Innenraum zur Aufnahme des Läufers 350 definiert ist. Mehrere Durchgangslöcher 324 und 324' sind auf der Zylinderwand als Gaseinlass in die Räume I und I' ausgebildet. In dieser Anordnung bilden die vier Polschuhe 313, 314, 314' und 313' zwischeneinander drei axial freigelegte ringförmige Magnetluftspalte, von denen jede einer Spule entspricht, sodass, wenn die Spulen mit Energie beaufschlagt werden, ein starker Wechselfluss durch die Spalte zum Antrieb der Hin- und Herbewegungen des Läufers erzeugt wird. Durch die Anwesenheit einer dritten Spule in der Motorstruktur wird die auf den Läufer wirkende Gesamtantriebskraft gesteigert, ohne dabei Durchmesser und Volumen des Motors zu verändern. Entsprechende Veränderungen werden in der magnetischen Anordnung im Läufer so wie nachstehend beschrieben vorgenommen.In 8th has the stator 310 over a housing 311 made of a magnetic material that functions as part of the magnetic circuit of the stator. The housing 311 may have multiple outer ribs for strengthening mechanical strength and improving heat dissipation. A mechanically stable housing helps to keep all other static components precisely aligned, as will be described below. At each end of the case 311 is a basic element 312 or 312 ' attached, the one inner pole piece 313 or 313 ' wearing. Three winding spools 315 . 316 and 315 ' are axially inside the case 311 arranged and separated from each other by two annular pole pieces 314 and 314 ' separated. A non-magnetic cylinder 317 is fitted in the winding spools and between the inner pole shoes 313 and 313 ' trapped, creating a cylindrical interior for receiving the runner 350 is defined. Several through holes 324 and 324 ' are formed on the cylinder wall as a gas inlet into the spaces I and I '. In this arrangement, the four pole pieces form 313 . 314 . 314 ' and 313 ' between them, three axially exposed annular magnetic air gaps, each corresponding to a coil, so that when the coils are energized, a strong alternating flux is generated through the gaps for driving the reciprocations of the rotor. The presence of a third coil in the motor structure increases the total drive force on the rotor without changing the diameter and volume of the motor. Corresponding changes are made in the magnetic arrangement in the rotor as described below.

An der Rückseite eines jeden Polschuhs 313 oder 313' ist eine Magnetfedereinrichtung, umfassend einen inneren Magneten 319 oder 319', einen hinteren Polschuh 320 oder 320' und einen äußeren Magneten 318 oder 318', angeordnet. Wie durch die Polarität der Magneten in 8 gezeigt wird, bildet sich eine starke Flusskonzentration von der freigelegten Fläche des Magneten 319 oder 319' zur inneren Kante des Polschuhs 313 oder 313', was im Prinzip den Raum des Kompressionsraums I oder I' darstellt. In dieser Anordnung wird, da die innere Polfläche der Magnetfeder im Inneren des äußeren Magneten "verschachtelt" ist, der Großteil des Magnetflusses innerhalb der Federstruktur "festgehalten", was eine wirkungsvollere und stärkere Feder ergibt. Weiters verfügt der äußere Magnet 318 oder 318' im Vergleich zum inneren Magneten 319 oder 319' über ein deutlich größeres Volumen, was die Verwendung eines kostengünstigen Materials, wie beispielsweise Ferrit, in der Federanordnung zulässt. Ferrit weist den zusätzlichen Vorteil auf, keinen Wirbelstrom zu generieren, und hat zudem eine höhere maximale Betriebstemperatur.At the back of each pole piece 313 or 313 ' is a magnetic spring device comprising an inner magnet 319 or 319 ' , a rear pole piece 320 or 320 ' and an outside magnet 318 or 318 ' arranged. As indicated by the polarity of the magnets in 8th is shown, a strong flux concentration forms from the exposed surface of the magnet 319 or 319 ' to the inner edge of the pole piece 313 or 313 ' , which in principle represents the space of the compression space I or I '. In this arrangement, since the inner pole face of the magnetic spring is "nested" inside the outer magnet, most of the magnetic flux is "captured" within the spring structure, resulting in a more efficient and stronger spring. Furthermore, the outer magnet has 318 or 318 ' in comparison to the inner magnet 319 or 319 ' above a significantly larger volume, which allows the use of a low cost material, such as ferrite, in the spring assembly. Ferrite has the added advantage of not generating eddy current, and also has a higher maximum operating temperature.

Jede der Kompressionseinrichtungen 330 oder 330' der zweiten Stufe ist an einem entsprechenden Basiselement 312 oder 312' angebracht und schließt eine Magnetfederanordnung ein. Da die beiden Einrichtungen eine identische Struktur aufweisen, wird nur jene an der rechten Seite, d. h. Einrichtung 330, detailliert beschrieben. Die Einrichtung 330 verfügt über ein in Allgemeinen becherförmiges Gehäuse 331 mit äußeren Rippen 332, hergestellt aus einem nichtmagnetischen und wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Aluminium. Die linke Seite des Gehäuses 313 weist einen Flansch 333 auf, der zur Form des Gehäuses 311 passt, sodass die beiden präzise ausgerichtet und aneinander befestigt sein können. Im Inneren des Gehäuses 331 befindet sich ein Zylinderelement 340 der zweiten Stufe, von dem ein Ende am Polschuh 320 sitzt und das andere Ende in das Gehäuse 331 passt und mit einem Zylinderkopfelement 341 verschlossen ist. Der Zylinder 340 und das Kopfelement 341 definieren einen Kompressionsraum II der zweiten Stufe, der über Gaseinlasslöcher 343 durch die Zylinderwand und ein Gasaustrittsloch in der Mitte des Kopfelements 341 verfügt, das durch ein Auslassventil 349 abgedeckt ist. Eine Dichtung 342 gewährleistet die gasdichte Passung von Zylinder 340 und Gehäuse 331. Eine weitere Dichtung 345 ist auf dem Polschuh 320 zur Abdichtung des Kolbenschafts angebracht, wobei diese Dichtung zudem die Tragfeder unterstützt, wie in Folge noch beschrieben wird. Zwischen dem Zylinder 340 und Gehäuse 331 befindet sich ein ringförmiger Raum 346, der verdichtetes Gas aus der Kompression der ersten Stufe über das Auslassventil 326 auf dem Polschuh 320 aufnimmt und als Zwischenkühlraum fungiert.Each of the compression devices 330 or 330 ' the second stage is at a corresponding base element 312 or 312 ' attached and includes a magnetic spring assembly. Since the two devices have an identical structure, only those on the right side, ie device 330 , described in detail. The device 330 has a generally cup-shaped housing 331 with outer ribs 332 made of a nonmagnetic and heat conductive material such as aluminum. The left side of the case 313 has a flange 333 on that to the shape of the case 311 fits so that the two can be precisely aligned and attached to each other. Inside the case 331 there is a cylinder element 340 the second stage, one end of which is on the pole piece 320 sits and the other end in the housing 331 Fits and with a cylinder head element 341 is closed. The cylinder 340 and the head element 341 define a second stage compression space II via gas inlet holes 343 through the cylinder wall and a gas outlet hole in the middle of the head element 341 features that through an exhaust valve 349 is covered. A seal 342 ensures the gas-tight fit of cylinder 340 and housing 331 , Another seal 345 is on the pole piece 320 attached to seal the piston skirt, this seal also supports the suspension spring, as will be described below. Between the cylinder 340 and housing 331 there is an annular space 346 , the compressed gas from the first stage compression via the exhaust valve 326 on the pole piece 320 absorbs and acts as an intermediate refrigerator.

In 9 verfügt der Läufer 350 über einen mittleren Polring 351, zwei mittlere Magnete 352 und 352', zwei Zwischenpolschuhe 353 und 353' und zwei Endmagnete 354 und 354', die alle an einem zentralen Bolzen 355 aus nichtmagnetischem Material angebracht sind, der die Magnete und die Polschuhe koaxial hält. Alle vom Läufer 350 getragenen Magnete sind in axialer Richtung magnetisiert, sodass jeder entlang seiner Länge einen axial freigelegten Magnetluftspalt bildet. Erneut aufgrund des relativ großen Volumens der mittleren Magnete 352 und 352' ist die Verwendung von kostengünstigem Material, wie beispielsweise Ferrit, zur Konstruktion des Läufers möglich, ohne dass dieser dabei an magnetischer Kraft verliert. Die Polarität der Magnete 352, 352', 354 und 354' ist so angelegt, dass der gleiche Pol der beiden mittleren Magnete 352 und 352' in die Richtung des gemeinsamen Polschuhs 351 weisen, um so einen konzentrierten radialen Magnetfluss zu erzeugen. Die äußere Oberfläche des mittleren Magneten 352 oder 352' ist mit einem Dichtungselement 356 oder 356' abgedeckt, um eine Gleitdichtung auszubilden, die mit der inneren Oberfläche des Zylinders 317 in 8 zusammenwirkt. An jedem Ende des zentralen Bolzens 355 ist ein Schaft 356 eingepasst, der als zentrale Führung dient und sich durch das Basiselement des Stators erstreckt und den Läufer koaxial zum dem Stator hält. Jeder Schaft trägt weiters zur Durchführung der zweiten Stufe der Kompression am anderen Ende einen Kolben 370 oder 370', der mit einer Schraube 371 oder 371' befestigt ist.In 9 the runner has 350 over a middle pole ring 351 , two middle magnets 352 and 352 ' , two intermediate pole shoes 353 and 353 ' and two end magnets 354 and 354 ' all at a central bolt 355 are made of non-magnetic material, which holds the magnets and the pole pieces coaxial. All from the runner 350 supported magnets are magnetized in the axial direction, so that each forms along its length an axially exposed magnetic air gap. Again due to the relatively large volume of the middle magnets 352 and 352 ' For example, the use of inexpensive material, such as ferrite, is possible to construct the rotor without losing magnetic force. The polarity of the magnets 352 . 352 ' . 354 and 354 ' is designed so that the same pole of the two middle magnets 352 and 352 ' in the direction of the common pole piece 351 so as to produce a concentrated radial magnetic flux. The outer surface of the middle magnet 352 or 352 ' is with a sealing element 356 or 356 ' covered to form a sliding seal with the inner surface of the cylinder 317 in 8th interacts. At each end of the central bolt 355 is a shaft 356 fitted, which serves as a central guide and extends through the base member of the stator and holds the rotor coaxial with the stator. Each shaft further carries a piston to perform the second stage of compression at the other end 370 or 370 ' that with a screw 371 or 371 ' is attached.

Erneut mit Bezug auf 7 wird der Läufer von den Polschuhen 320 und 320' getragen, die durch die beiden Gehäuse 331 und 331' präzise ausgerichtet sind, und alle anderen statischen Bestandteile sind so ausgerichtet, dass gewährleistet wird, dass sich der Läufer 350 und die zwei Kolben 370 und 370' während des Betriebs praktisch berührungsfrei hin- und herbewegen. Wenn der Läufer 350 in den zentralen Raum in Inneren des Stators 310 eingepasst ist, so teilt dieser den Raum in zwei Kompressionsräume I und I' der ersten Stufe. Auf ähnliche Weise trennt der Kolben 370 oder 370' den zentralen Raum in jedem der Zylinder 340 oder 340' der zweiten Stufe in einen Kompressionsraum II oder II' der zweiten Stufe und einen Federraum für die Aufnahme einer Tragfeder 348 oder 348', wobei dieser Raum über die Löcher 344 oder 344' in Fluidkommunikation mit dem Zwischenkühlraum 346 oder 346' steht. Da die Federräume ständig in Fluidkommunikation mit den Zwischenkühlräumen stehen, fungieren sie als Teil des gesamten Zwischenkühlbereichs.Again referring to 7 the runner gets off the pole pieces 320 and 320 ' carried by the two housings 331 and 331 ' are precisely aligned, and all other static components are aligned to ensure that the runner 350 and the two pistons 370 and 370 ' move back and forth practically without contact during operation. If the runner 350 in the central space in the interior of the stator 310 is fitted, it divides the space into two compression spaces I and I 'of the first stage. Similarly, the piston separates 370 or 370 ' the central space in each of the cylinders 340 or 340 ' the second stage in a compression chamber II or II 'the second stage and a spring chamber for receiving a suspension spring 348 or 348 ' , this space over the holes 344 or 344 ' in fluid communication with the intermediate refrigerator 346 or 346 ' stands. Since the spring chambers are constantly in fluid communication with the intermediate cooling chambers, they function as part of the entire intermediate cooling region.

Die Gasflusspfade im Kompressor 300 sind in 7 durch Pfeile dargestellt. Bewegt sich der Läufer 350 ans rechte Ende, dehnt sich das Volumen des Kompressionsraums I' der ersten Stufe aus und Gas wird durch den Gasflussdurchlass, gebildet durch die Eintrittsöffnungen 321' auf dem Statorgehäuse 311, die Kanäle 322' am inneren Polschuh und die Öffnungen 324' durch den Zylinder 317, eingesaugt. Gleichzeitig saugt der Raum II' Gas die Öffnungen 343' aus dem Zwischenkühlraum 346' ein. Kehrt der Läufer seine Bewegung um, so blockiert er die Öffnungen 324', sodass das Gas im Raum I' verdichtet und durch den Kanal 325' und das Auslassventil 326' in den Zwischenkühlraum 346' gepresst wird, während das Gas im Raum II' verdichtet und durch das Auslassventil 349' gedrängt wird.The gas flow paths in the compressor 300 are in 7 represented by arrows. Moves the runner 350 to the right end, the volume of the first stage compression space I 'expands and gas is introduced through the gas flow passage formed by the inlet openings 321 ' on the stator housing 311 , the channels 322 ' on the inner pole piece and the openings 324 ' through the cylinder 317 , sucked. At the same time, the space II 'gas sucks the openings 343 ' from the intermediate refrigerator 346 ' one. If the runner reverses his movement, he blocks the openings 324 ' so that the gas in the room I 'compacted and through the channel 325 ' and the exhaust valve 326 ' in the intermediate refrigerator 346 ' is pressed while the gas in the room II 'compressed and through the exhaust valve 349 ' is urged.

Da kaltem Gas der Eintritt in den Kompressor 300 durch den mittleren Teil des Stators ermöglicht wird, wird eine gute Kühlwirkung auf die Spulen und den Läufer erzeugt. Andererseits wird das aus dem Raum I oder I' kommende komprimierte Gas zeitweilig im Zwischenkühlraum 346 oder 346' gehalten und dort gekühlt, bevor es in den Raum II oder II' eintritt, wodurch der Vorgang effizienter wird. Zudem befinden sich die Räume II und II' weiter vom Stator und vom Läufer entfernt, wodurch die durch die zweite Stufe der Kompression erzeugte Wärme den Betrieb des Motors nicht beeinträchtigt und eine Überhitzung des Motors vermieden wird.Because cold gas entering the compressor 300 is made possible by the central part of the stator, a good cooling effect is generated on the coil and the rotor. On the other hand, the compressed gas coming from the room I or I 'will be temporary lig in the intermediate refrigerator 346 or 346 ' held and cooled there before it enters the room II or II ', making the process more efficient. In addition, the spaces II and II 'further away from the stator and the rotor, whereby the heat generated by the second stage of compression does not affect the operation of the engine and overheating of the engine is avoided.

10 zeigt einen Steuerkreis für den Kompressor 300. Ein wichtiges, in diesem Kreis aufgezeigtes Konzept ist die Erzeugung einer Phasendifferenz zwischen den Wickelspulen 315' und 315 als die eine Gruppe und der Wickelspule 316 als die andere Gruppe, z. B. durch Parallelschalten eines Kondensators C mit der Spule 316. Der die Spulen 315' und 315 durchfließende Strom I1 ist die Zeigersumme des die Spule 316 durchfließenden Stroms I2 und des den Kondensator C durchfließenden Stroms I3, d. h. I1 = I2 + I3. 10 shows a control circuit for the compressor 300 , An important concept presented in this circle is the generation of a phase difference between the winding coils 315 ' and 315 as the one group and the reel spool 316 than the other group, e.g. B. by connecting a capacitor C in parallel with the coil 316 , The the coils 315 ' and 315 flowing current I 1 is the pointer sum of the coil 316 flowing current I 2 and of the capacitor C flowing through current I 3 , ie I 1 = I 2 + I 3 ,

Da der Strom durch den Kondensator C, d. h. der Strom I3, gegenüber dem Strom I2 durch die Spule 316, die praktisch ein Induktionselement ist, voreilt, ergibt sich, dass auch der Strom I1 dem Strom I2 voreilt. Da derselbe Strom I1 die Spulen 315' und 315 durchfließt, bedeutet dies, dass die magnetischen Antriebskräfte dieser beiden Spulen miteinander immer in Phase sind, jedoch bedingt durch eine Phasendifferenz, bestimmt durch den Wert des Kondensators C, der von der Spule 316 erzeugten Antriebskraft vorauseilt. Während des Betriebs, wenn sich der Läufer unter Einwirkung der gemeinsamen Antriebskräfte der drei Spulen der axialen Endposition nähert, ändern die zwei Endspulen 315' und 315 ihre Stromrichtung zeitlich vor der mittleren Spule 316, wodurch ein wirksamer Lagerungseffekt erzeugt wird, der die Wirkung der Tragfederanordnung verstärkt. Da dieser Effekt nur dann erzielt wird, wenn sich der Läufer nahe seiner Endpositionen befindet, ist dies der Effizienz des Systems nicht abträglich, sondern steigert insgesamt durch eine besser gelagerte Läuferbewegung die Effizienz. Durch Wählen eines geeigneten Wertes für den Kondensator C kann eine Feinabstimmung des Systems für eine bestimmte Anwendung auf einfache Weise vollzogen werden. Der Schaltkreis umfasst zudem einen Schutz-Thermistor Rt1 zur Verhinderung eines Stromstoßes bei Betriebsbeginn und einen Überhitzungsschutzkreis, umfassend einen Widerstand R, einen Thermistor Rt2 und einen Relaisumschalter S2. Der Betrieb des Schutzschaftkreises funktioniert auf herkömmliche Weise, weshalb es keiner weiteren Beschreibung bedarf.Since the current through the capacitor C, ie the current I 3 , compared to the current I 2 through the coil 316 , which is practically an inductance element, leading, it follows that also the current I 1 leads the current I 2 . Since the same current I 1 the coils 315 ' and 315 flows through, this means that the magnetic driving forces of these two coils are always in phase with each other, but due to a phase difference, determined by the value of the capacitor C, that of the coil 316 generated driving force leads. During operation, as the rotor approaches the axial end position under the influence of the common driving forces of the three coils, the two end coils change 315 ' and 315 their current direction in time before the middle coil 316 whereby an effective bearing effect is generated, which enhances the effect of the suspension spring arrangement. Since this effect is achieved only when the runner is close to its end positions, this does not detract from the efficiency of the system, but overall increases efficiency through a better bearing rotor movement. By choosing an appropriate value for the capacitor C, fine tuning of the system for a particular application can be accomplished easily. The circuit also includes a protection thermistor R t1 for starting surge prevention and an overheat protection circuit comprising a resistor R, a thermistor R t2, and a relay switch S 2 . The operation of the Schutzschaftkreises works in a conventional manner, which is why it needs no further description.

Allgemeine Struktur der vierten AusführungsformGeneral Structure of the fourth embodiment

Nun wird die vierte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf einen Kompressor 500, abgebildet in den 11 bis 15, beschrieben. Viele Aspekte des Kompressors 500 sowie sein Arbeitsprinzip sind denen der vorangegangenen Ausführungsformen ähnlich. Neue Merkmale umfassen Polschuhe des Elektromagneten mit einer Flussumschaltungseinrichtung und einer Polflächen-Ausdehnungsstruktur, eine Stromkreisanordnung zur Erzeugung von Phasendifferenzen in den Antriebsspulen und eine abgeänderte Aufhängungsanordnung. Diese neuen Merkmale werden nachstehend im Detail beschrieben.Now, the fourth embodiment of the invention will be described with reference to a compressor 500 , pictured in the 11 to 15 , described. Many aspects of the compressor 500 as well as its working principle are similar to those of the previous embodiments. New features include pole pieces of the solenoid having a flux switch and a pole face expansion structure, a circuit arrangement for generating phase differences in the drive coils, and a modified suspension assembly. These new features will be described in detail below.

In 11 umfasst der Kompressor 500 eine Stator 510, einen Läufer 550, ein Paar an Endeinrichtungen 530 und 530' sowie eine zentrale Führung, die die gesamte Einheit zusammenhält. Beim Betrieb tritt Verfahrensgas durch den Stator in die Räume I und I' ein und wird dann vom Läufer in die Zwischenkühlräume II und II' im Inneren der Endeinrichtungen 530 und 530' und in Folge in die Räume III und III' gepresst, um weiter verdichtet und letztendlich durch die Auslassventile in den Ventilblöcken 540 und 540' gedrängt zu werden.In 11 includes the compressor 500 a stator 510 , a runner 550 , a pair of terminal equipment 530 and 530 ' and a central leadership that holds the entire unit together. In operation, process gas enters the rooms I and I 'through the stator and is then transferred from the runner to the intermediate refrigerators II and II' inside the terminals 530 and 530 ' and subsequently pressed into the spaces III and III 'to be further compressed and ultimately through the outlet valves in the valve blocks 540 and 540 ' to be urged.

In 12 wurden die zentrale Führung 520 und der Läufer 550 entfernt, um die Einzelheiten des Stators 510 und der Endeinrichtungen 530 und 530' zu zeigen. Der Stator 510 verfügt über ein Gehäuse 511 aus einem magnetischen Material, das Teil des magnetischen Kreises des Stators dient. An jedem Ende des Gehäuses 511 ist ein Endpolschuh 512 oder 512' angebracht. Drei Wickelspulen 515a, 515b und 515c sind im Inneren des Gehäuses koaxial angeordnet und voneinander durch zwei ringförmige Polschuhe 513 und 513' getrennt, die ringförmige Polflächen mit gezahnter Polflächen-Ausdehnungsstruktur 516 und 516' aufweisen. Die gezahnte Struktur gewährleistet eine verbesserte Magnetkopplung zwischen Läufer und Stator, insbesondere wenn der Strom die Richtung ändert, durch eine Ausdehnung der Polfläche des Stators in axialer Richtung, und verhindert gleichzeitig durch Aufrechterhalten einer notwendigen Spaltlänge g zwischen den Zahnspitzen ein übermäßiges Auslecken des Fluids über dem Spalt, so wie in 12 durch den Pfeil gezeigt wird. Die Polschuhe weisen zudem eine aus Magneten 514 und 514' gebildete Flussumschaltungseinrichtung auf, deren Arbeitsprinzip unter Bezugnahme auf die 14A bis 14E beschrieben wird.In 12 became the central leadership 520 and the runner 550 removed to the details of the stator 510 and the terminal equipment 530 and 530 ' to show. The stator 510 has a housing 511 of a magnetic material that is part of the magnetic circuit of the stator. At each end of the case 511 is an end pole 512 or 512 ' appropriate. Three winding spools 515a . 515b and 515c are arranged coaxially inside the housing and separated from each other by two annular pole pieces 513 and 513 ' separated, the annular pole faces with toothed Polflächen-expansion structure 516 and 516 ' exhibit. The toothed structure ensures improved magnetic coupling between the rotor and the stator, especially when the current changes direction, by extending the pole face of the stator in the axial direction, and at the same time prevents excessive leakage of the fluid above it by maintaining a necessary gap length g between the tooth tips Split, as in 12 shown by the arrow. The pole shoes also have a magnet 514 and 514 ' formed flow switching device whose working principle with reference to the 14A to 14E is described.

Ein nichtmagnetischer Zylinder 517 ist im Inneren der drei Spulen eingepasst und zwischen den Polschuhen 512 und 512' eingeklemmt und definiert einen zylindrischen Raum für den Läufer 550. Gaseintrittsöffnungen 524 und 524' sind auf dem Zylinder 517 auf ähnliche Weise wie in der vorangegangen Ausführungsform ausgebildet.A non-magnetic cylinder 517 is fitted inside the three coils and between the pole pieces 512 and 512 ' clamped and defines a cylindrical space for the runner 550 , Gas inlet openings 524 and 524 ' are on the cylinder 517 formed in a similar manner as in the preceding embodiment.

Die Einrichtung 530 verfügt über ein nichtmagnetisches Gehäuse 531 mit äußeren Rippen 523 aus einem wärmeleitfähigen Material, wie beispielsweise Aluminium. Das Gehäuse 531 weist einen Flansch 533 auf, der zum entsprechenden Flansch des Statorgehäuses 511 passt, um eine präzise Ausrichtung zwischen diesen zu gewährleisten. Im Inneren des Gehäuses 531 befindet sich ein Zylinder 534 der zweiten Stufe, von dem ein Ende am Endpolschuh 512 und das andere Ende am Ventilblock 540 sitzt. Rund um den Zylinder 534 herum befindet sich eine Magnetfeder, gebildet aus einer Wickelspule 535 und einem Polschuh 518. Zwischen der Magnetfeder und dem Gehäuse 531 liegt ein Zwischenkühlraum II mit entsprechenden Ein- und Auslassventilanordnungen.The device 530 has a non-magnetic housing 531 with outer ribs 523 made of a thermally conductive material, such as wise aluminum. The housing 531 has a flange 533 on, to the corresponding flange of the stator housing 511 fits to ensure a precise alignment between them. Inside the case 531 there is a cylinder 534 the second stage, one end of which is at the end pole 512 and the other end on the valve block 540 sitting. Around the cylinder 534 around is a magnetic spring formed of a winding spool 535 and a pole piece 518 , Between the magnetic spring and the housing 531 is an intermediate refrigerator II with corresponding inlet and outlet valve arrangements.

In 13 verfügt der Läufer 550 über einen mittleren Polring 551 und zwei mittlere Magnete 552 und 552', die auf einem röhrenförmigen Element 555 aus nichtmagne tischem Material eingepasst sind. An jedem Ende des röhrenförmigen Elements 555 ist ein Zwischenpolschuh 55 3 oder 553' angebracht, der einen Endmagneten 554 oder 554' und einen Polschuh 556 oder 556' hält. Der Magnet 554 oder 554' und dessen Endpolschuh 556 oder 556' sind auf einem Trägerelement aus Kunststoff oder einem Verbundträgerstoff 557 oder 557' mit einem ringförmigen Endteil, der einen Kolbenfläche 558 oder 558' bildet, angebracht. Beim Betrieb stellt die Kolbenfläche 558 oder 558' zudem eine Wärmeisolierung bereit, um ein Überhitzen des Magneten zu verhindern. Diese Magnete sind alle erneut in axialer Richtung magnetisiert, sodass jeder entlang seiner Länge einen axial freigelegten Magnetluftspalt zwischen den entsprechenden Polschuhen bildet. Das bedeutet, dass der Läufer 550 vier Magnetluftspalte aufweist, um mit den drei im Stator ausgebildeten Magnetluftspalten in Wechselwirkung zu treten. Wie in Folge noch beschrieben, würden in jeder Betriebsphase immer drei Magnetluftspalte auf dem Läufer mit dem Stator wechselwirken, während der andere mit einer Magnetfeder wechselwirkt.In 13 the runner has 550 over a middle pole ring 551 and two middle magnets 552 and 552 ' standing on a tubular element 555 made of non-magnetic material. At each end of the tubular element 555 is an intermediate pole piece 55 3 or 553 ' attached, the one end magnet 554 or 554 ' and a pole piece 556 or 556 ' holds. The magnet 554 or 554 ' and its end pole 556 or 556 ' are on a carrier element made of plastic or a composite carrier material 557 or 557 ' with an annular end portion having a piston surface 558 or 558 ' forms, attached. During operation, the piston face 558 or 558 ' In addition, a heat insulation ready to prevent overheating of the magnet. These magnets are all magnetized again in the axial direction, so that each forms along its length an axially exposed magnetic air gap between the corresponding pole shoes. That means the runner 550 has four magnetic air gaps to interact with the three formed in the stator magnetic air gaps. As described below, in each phase of operation always three magnetic air gaps on the rotor interact with the stator, while the other interacts with a magnetic spring.

Der Läufer 550 wird von einem inneren Aufhängungsmechanismus, gebildet aus einem zentralen Schaft 520 und einem Paar mechanischer Federn 525 und 525', getragen. Der zentrale Schaft 520 weist einen dickeren Mittelabschnitt 522 mit einem mittleren Flansch 523 auf, der die Federn trägt. An jedem Ende des Mittelabschnitts 522 befindet sich ein dünner Endabschnitt 521 oder 521', der sich durch das Trägerelement 557 oder 557' hindurch erstreckt. Wie in 11 gezeigt wird, erstreckt sich das andere Ende des dünnen Endabschnitts 521 oder 521' durch den Ventilblock 540 oder 540', und die gesamte Einheit ist präzise ausgerichtet und mittels Bolzen befestigt. Der Schaft 520 ist hohl, sodass ein Kühlmittel zirkulieren gelassen werden kann, um die gesamte Einheit, insbesondere den Läufer 550, während des Betriebs gekühlt zu halten.The runner 550 is made of an inner suspension mechanism, formed of a central shaft 520 and a pair of mechanical springs 525 and 525 ' , carried. The central shaft 520 has a thicker middle section 522 with a middle flange 523 who carries the feathers. At each end of the middle section 522 there is a thin end section 521 or 521 ' passing through the support element 557 or 557 ' extends through. As in 11 is shown, the other end of the thin end portion extends 521 or 521 ' through the valve block 540 or 540 ' and the entire unit is precisely aligned and bolted. The shaft 520 is hollow, so that a coolant can be circulated around the entire unit, especially the runner 550 to keep refrigerated during operation.

Die 14A bis 14E zeigen das Arbeitsprinzip des in der vierten Ausführungsform verwendeten Flussumschaltungsmechanismus. In 14A bildet, wenn der Magnet 514 in eine ringförmige, im Polschuh 513 gebildete Vertiefung eingepasst ist, der vom Magneten 514 erzeugte Fluss einen geschlossenen Kreis durch die schmalen Teile 513a und 513b, um den Fluss in diesen Teilen fast auf ein Fluss sättigungsniveau zu bringen. 14B zeigt eine ähnliche, von einer Wickelspule 514a erzeugte Flussverteilung. Da diese beiden Alternativen auf ähnliche Weise funktionieren, wird nur jene unter Verwendung des Permanentmagneten 514 unten beschrieben.The 14A to 14E show the operation principle of the flow switching mechanism used in the fourth embodiment. In 14A forms when the magnet 514 in an annular, in the pole piece 513 Made-in recess made by the magnet 514 The river created a closed circle through the narrow parts 513a and 513b to bring the flow in these parts almost to a river saturation level. 14B shows a similar, from a winding spool 514a generated flux distribution. Since these two alternatives work in a similar way, only those using the permanent magnet will work 514 described below.

14C zeigt die Flussverteilung wenn ein Läufer in einen Stator ohne Strom in einer der drei Spulen eingepasst ist. Der von den Umschaltungsmagneten 514 und 514' und der von den mittleren Magneten 522 und 522' erzeugte Fluss wechselwirken miteinander, um zwei geschlossene Magnetkreise zu bilden, die starke Lagegenauigkeitskräfte zum Festhalten des Läufers an seiner neutralen Position, an der der magnetische Widerstand in jedem Kreis am geringsten ist, erzeugen. Wird der Stator, so wie in 14D gezeigt, mit Energie beaufschlagt, wird der von den Magneten 514 und 552 erzeugte Fluss mit dem der Spule 515a verbunden, dasselbe gilt für die Magnete 514' und 522' mit der Spule 515b, wodurch eine kombinierte Antriebskraft in Richtung rechte Seite erzeugt wird, so wie durch den großen Pfeil unterhalb der Zeichnung zeigt. Hier sollte angemerkt werden, dass der Großteil des Flusses durch jeden der Polschuhe 513 oder 513' auf die linke Hälfte der ausgedehnten Polflächenstruktur umgeschaltet wird und kein nennenswerter Fluss an der anderen Seite verbleibt. Kehrt der Strom seine Richtung um, so wie in 14E gezeigt, wird der Fluss durch die Umschaltungsmagneten 514 und 514' zur anderen Seite der Polschuhe 513 und 513' umgeschaltet, wodurch der Läufer in die entgegengesetzte Richtung getrieben wird. Durch Umschalten des Flusses von einer Hälfte der Polschuhe zur anderen Hälfte als Reaktion auf die Veränderung der Stromrichtung wird die Magnetkopplung zwischen dem Stator und dem Läufer deutlich verbessert, was dem Läufer einen relativ langen Hub unter hohem energetischen Wirkungsgrad ermöglicht. 14C shows the flux distribution when a rotor is fitted in a stator without current in one of the three coils. The one of the switching magnets 514 and 514 ' and that of the middle magnets 522 and 522 ' generated flux interact with each other to form two closed magnetic circuits which generate strong registration forces for holding the rotor at its neutral position where the magnetic resistance in each circuit is lowest. Will the stator, as in 14D shown, energized, is that of the magnets 514 and 552 generated flux with that of the coil 515a connected, the same applies to the magnets 514 ' and 522 ' with the coil 515b , whereby a combined driving force is generated in the direction of the right side, as shown by the large arrow below the drawing. Here it should be noted that most of the flow through each of the pole pieces 513 or 513 ' is switched to the left half of the extended Polflächenstruktur and no significant flow on the other side remains. Does the current reverse its direction, as in 14E shown, the flow through the switching magnet 514 and 514 ' to the other side of the pole shoes 513 and 513 ' switched, whereby the runner is driven in the opposite direction. By switching the flow from one half of the pole pieces to the other half in response to the change in the current direction, the magnetic coupling between the stator and the rotor is significantly improved, allowing the rotor a relatively long stroke with high energy efficiency.

15 zeigt einen Steuerkreis für die vierte Ausführungsform. In diesem Kreis ist jede Magnetfederspule 535 oder 535' mit einem Kondensator in Reihe geschaltet, dann werden die beiden mit der Spule 515a oder 515c parallelgeschaltet, die ihrerseits mit der Spule 515b in Reihe geschaltet ist. Erneut ist Strom I1 durch die Spule 515b die Zeigersumme aus Strom I2 durch die Spule 515a und Strom I3 durch die Spule 535 oder die Zeigersumme aus Strom I'2 durch die Spule 515c und Strom I'3 durch die Spule 535', d. h., I1 = I2 + I3 = I'2 + I'3. 15 shows a control circuit for the fourth embodiment. In this circle is every magnetic spring coil 535 or 535 ' with a capacitor connected in series, then the two with the coil 515a or 515c connected in parallel with the coil 515b is connected in series. Again, current I 1 is through the coil 515b the pointer sum of current I 2 through the coil 515a and current I 3 through the coil 535 or the pointer sum of current I ' 2 through the coil 515c and current I ' 3 through the coil 535 ' , ie, I 1 = I 2 + I 3 = I ' 2 + I ' 3 ,

Auf diese Weise sind die fünf Spulen in drei Gruppen mit unterschiedlichen Phasendifferenzen eingeteilt, wobei die Spulen 535 und 535' der Spule 515b voreilen, die wiederum den Spulen 515a und 515c voreilt. Im Betrieb hat, wenn der Läufer 550 sich einer Endposition nähert, die Magnetfederspule 535 oder 535' bereits ihre Stromrichtung gewechselt, um eine Abstoßungskraft zu erzeugen, die von der Spule 515b in der Mitte unterstützt wird, um den Läufer zu einer Rückwärtsbewegung zu zwingen. Auch hier kann eine Feinabstimmung des Systems durch Wählen eines geeigneten Werts für die Magnetfederspulen 535 und 535' und deren entsprechende Kondensatoren durchgeführt werden.In this way, the five coils are divided into three groups with different phase differences, the coils 535 and 535 ' the coil 515b leading, in turn, the coils 515a and 515c leads. In operation, when the runner has 550 approaching an end position, the magnetic spring coil 535 or 535 ' already changed their direction of current to produce a repulsive force from the coil 515b is supported in the middle to force the runner to move backwards. Again, fine tuning of the system can be achieved by choosing an appropriate value for the magnetic spring coils 535 and 535 ' and their corresponding capacitors are performed.

Allgemeine Struktur der fünften AusführungsformGeneral Structure of the fifth embodiment

Nun wird die fünfte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf einen Kompressor 600, dargestellt in den 16A bis 20B, beschrieben. Zahlreiche Aspekte des Kompressors 600 sowie dessen grundlegendes Arbeitsprinzip ist denen der vorigen Ausführungsformen ähnlich. Neue Merkmale umfassen eine kompaktere Konstruktion der Läufereinrichtung mit einer zentralen Führung, die sich durch die gesamte Länge dieser zum Zwecke der präzisen Ausrichtung ihrer Bestandteile erstreckt, eine aufgehängte Statorkonstruktion zur Gewährleistung des schwingungsfreien Betriebs der Maschine, die zudem einen sich durch ihre gesamte Länge erstreckenden Zylinder zum Zwecke ihrer präzisen Ausrichtung umfasst, einen neuartigen Gasflussdurchlass und im Inneren der zentralen Führung des Läufers angebrachte Kontrollventile Diese neuen Merkmale werden nachstehend im Detail beschrieben.Now, the fifth embodiment of the invention will be described with reference to a compressor 600 , presented in the 16A to 20B , described. Numerous aspects of the compressor 600 and its basic operating principle is similar to those of the previous embodiments. New features include a more compact construction of the rotor assembly with a central guide extending the entire length thereof for the purpose of precisely aligning its components, a suspended stator construction to ensure the vibration free operation of the machine, which also has a cylinder extending through its entire length for purposes of precise alignment, includes a novel gas flow passage and check valves mounted inside the rotor's central guide. These novel features will be described in detail below.

In den 16A und 16B umfasst der Kompressor 600 ein Gehäuse 610, gebildet aus einem röhrenförmigen Element 611, und zwei Endeinrichtungen 620 und 620', einem mit einem Paar Tellerfedern 640 und 640' aufgehängten Stator 630 und eine Läufereinrichtung 650, die im Stator eingepasst ist, wobei sich die zwei Enden in jede der Endeinrichtungen 620 und 620' erstrecken.In the 16A and 16B includes the compressor 600 a housing 610 formed by a tubular element 611 , and two terminals 620 and 620 ' one with a pair of cup springs 640 and 640 ' suspended stator 630 and a runner device 650 fitted in the stator with the two ends in each of the terminals 620 and 620 ' extend.

In 17 wurden der Stator und die Läufereinrichtung entfernt, um die Einzelheiten des Gehäuses 610 zu zeigen. Der Mittelabschnitt des Gehäuse wird vom röhrenförmigen Element 611 gebildet, und die beiden Enden sind die Endeinrichtungen 620 und 620', die durch Befestigungsmittel 619 am Mittelabschnitt angebracht sind. Das röhrenförmige Element 611 weist äußere Rippen 612 zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit und der Wärmeabfuhr auf. Das gesamte Element ist aus einem magnetischen Material hergestellt, sodass es als Teil des Magnetkreises des Stators fungiert. Durchgangslöcher 613 und 613' bilden den Gaseinlass ins Gehäuse. An jedem Ende des Elements 611 befindet sich ein Flansch 614 oder 614' zur präzisen Ausrichtung mit den und zur Befestigung an die Endeinrichtungen 620 und 620'. Die beiden Endeinrichtungen 620 und 620' sind identisch, weshalb hier nur die Einrichtung 620 beschrieben wird. Die Einrichtung 620 verfügt über einen nichtmagnetischen und wärmeleitenden Körper, geformt z. B. durch Aluminiumguss. Das Gussstück verfügt über einen zylindrischen Abschnitt 621 mit äußeren Rippen 622 zur Wärmeabfuhr und einen Flanschabschnitt 623 mit einem ausgedehnten Rand 624 zum Eingreifen in den entsprechenden Flansch des röhrenförmigen Elements 611. Ein Elastomerelement 625 ist im Inneren des Rands 624 eingepasst und bedeckt die innere Oberfläche des Flanschabschnitts 623, sodass, wenn die Maschine zusammengebaut ist, ein Paar Tellerfedern 640 und 640' (nicht in 17 dargestellt) zwischen dem Elastomerelement 625 und einer Elastomerbuchse 615 eingeklemmt werden, um eine gasdichte Passung zu gewährleisten. Das Elastomerelement hat eine Oberfläche, die geformt ist, um zum Endabschnitt des Stators zu passen, um einen Aufprallschutz für Tellerfeder und Stator sowie eine Wärme- und Geräuschisolierung bereitzustellen, so wie in Folge beschrieben wird. Im Inneren des zylindrischen Anschnitts 621 befindet sich eine Zylinderlaufbuchse 626, die gemeinsam mit einem Ventilblock 670 einen Kompressionsraum definiert.In 17 The stator and rotor assembly were removed to reveal the details of the housing 610 to show. The central portion of the housing is formed by the tubular element 611 formed, and the two ends are the terminal devices 620 and 620 ' by fastening means 619 attached to the middle section. The tubular element 611 has outer ribs 612 for improving mechanical strength and heat dissipation. The entire element is made of a magnetic material so that it acts as part of the magnetic circuit of the stator. Through holes 613 and 613 ' form the gas inlet into the housing. At each end of the element 611 there is a flange 614 or 614 ' for precise alignment with and for attachment to the terminal equipment 620 and 620 ' , The two terminal devices 620 and 620 ' are identical, so here only the decor 620 is described. The device 620 has a non-magnetic and heat-conducting body, shaped z. B. by aluminum casting. The casting has a cylindrical section 621 with outer ribs 622 for heat dissipation and a flange section 623 with a broad border 624 for engagement with the corresponding flange of the tubular element 611 , An elastomer element 625 is inside the rim 624 fitted and covers the inner surface of the flange portion 623 so that when the machine is assembled, a pair of cup springs 640 and 640 ' (not in 17 shown) between the elastomeric element 625 and an elastomeric bushing 615 be clamped to ensure a gas-tight fit. The elastomeric member has a surface which is shaped to conform to the end portion of the stator to provide disc spring and stator impact protection and heat and noise isolation as hereinafter described. Inside the cylindrical gate 621 there is a cylinder liner 626 that work together with a valve block 670 defines a compression space.

18 zeigt die Struktur des Stators 630 und dessen Tragfedern 640 und 640'. Der Stator verfügt über einen nichtmagnetischen Zylinder 631, der sich durch seine Gesamtlänge hindurch erstreckt und einen zylindrischen Innenraum zur Aufnahme des Mittelabschnitts der Läufereinrichtung 650 definiert. Der Zylinder 631 kann aus selbstschmierendem Material, aufgrund der mechanischen Festigkeit und der guten Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff mit Metall- oder Glasfaserverstärkung, hergestellt werden. Die Gaseinlasskanäle und -öffnungen 634 und 634' sind durch die Polschuhe und den Zylinder 631 auf eine den vorangegangenen Ausführungsformen ähnliche Weise ausgebildet. Rund um den Zylinder 631 herum sind vier Wickelspulen 635a, 635b, 635c und 635d angebracht, die durch drei Zwischenpolschuhe 633a, 633b und 633c voneinander getrennt sind und von den zwei Endpolschuhen 633 und 633' zusammengehalten werden. Die Zwischenpolschuhe 633a, 633b und 633c verfügen wie in der vorangegangenen Ausführungsform über Flussumschaltungsmagnete. Jeder Endpolschuh ist mit einer Magnetfeder 636 oder 636' befestigt, die an einem Ende des Zylinders 631 angebracht ist und zudem eine Befestigung an der Tragfeder 640 oder 640' bereitstellt. Im Inneren einer jeden Magnetfeder 636 oder 636' ist ein Gleitlager-/Dichtungselement 638 oder 638' eingepasst, um den Läuferschaft zu lagern. Die Tellerfedern 640 und 640' sind aus einem dünnen Laminat aus (einer) dünnen/-er Metallplatte(n) und nichtmetallischen/-er Elastomerplatte(n), wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff, geformt, sodass die Federn auch als Membran zum Abteilen des Raums zwischen Gehäuse 610 und dem Stator 630 in getrennte gasdichte Räume, so wie in Folge noch beschrieben wird, dienen. Die Steifheit der Federn wird so gewählt, dass die natürliche Frequenz des Stators annähernd der Frequenz der Stromzufuhr entspricht. 18 shows the structure of the stator 630 and its suspension springs 640 and 640 ' , The stator has a non-magnetic cylinder 631 which extends through its entire length and a cylindrical interior for receiving the central portion of the rotor device 650 Are defined. The cylinder 631 may be made of self-lubricating material, preferably of a composite material with metal or glass fiber reinforcement, due to mechanical strength and good thermal conductivity. The gas inlet channels and openings 634 and 634 ' are through the pole shoes and the cylinder 631 formed in a manner similar to the previous embodiments. Around the cylinder 631 There are four winding spools around 635a . 635b . 635c and 635d attached by three intermediate pole pieces 633a . 633b and 633c are separated from each other and from the two Endpolschuhen 633 and 633 ' held together. The intermediate pole shoes 633a . 633b and 633c have flux switching magnets as in the previous embodiment. Each end pole is equipped with a magnetic spring 636 or 636 ' attached to one end of the cylinder 631 is attached and also an attachment to the suspension spring 640 or 640 ' provides. Inside each magnet spring 636 or 636 ' is a plain bearing / sealing element 638 or 638 ' fitted to store the runner shaft. The disc springs 640 and 640 ' are from egg a thin laminate of thin metal plate (s) and non-metallic elastomeric plate (s) such as rubber or plastic, so that the springs also act as a membrane for partitioning the space between housings 610 and the stator 630 in separate gas-tight spaces, as will be described below, serve. The stiffness of the springs is chosen so that the natural frequency of the stator corresponds approximately to the frequency of the power supply.

In 19 weist die Läufereinrichtung ein nichtmagnetisches Führungselement in Form einer dünnwandigen Röhre 656 auf, die all die anderen Bestandteile trägt und diese präzise ausgerichtet hält. Die Röhre 656 kann z. B. aus Edelstahl oder Titan gefertigt sein. Der Mittelabschnitt des Läufers ist aus einer Reihe an Magneten und Polschuhen, umfassend einen mittleren Ringmagneten 651, zwei mittlere Polschuhe 652 und 652', zwei Endringmagnete 653 und 653' und zwei Endpolschuhe 654 und 654', die eine Elastomerbuchse 655 und 655' als Aufprallschutz tragen, gebildet. Der Mittelabschnitt weist eine zylindrische äußere Oberfläche auf, überzogen mit einem selbstschmierenden Film zur Bildung eines Dichtspalts mit dem Zylinder 631 in 18. Im Inneren der Röhre 656 befindet sich eine Reihe von Stabmagneten 651a, 653a und 653a' und Polschuhen 652a, 652a', 654a und 654a', die den Raum im Inneren der Röhre ausfüllen und eine sehr kompakte Konstruktion bilden. Zwei Zungenventile 660 und 660' mit Einlassöffnungen 657 und 657' und Austrittsöffnungen 658 und 658' zum Einweg-Gasfluss sind ebenfalls in Inneren der Röhre eingepasst.In 19 the rotor device comprises a non-magnetic guide element in the form of a thin-walled tube 656 which carries all the other components and keeps them precisely aligned. The tube 656 can z. B. made of stainless steel or titanium. The middle section of the rotor is made up of a series of magnets and pole pieces comprising a central ring magnet 651 , two middle pole shoes 652 and 652 ' , two ferrules 653 and 653 ' and two end pole shoes 654 and 654 ' holding an elastomeric bush 655 and 655 ' as impact protection, formed. The central portion has a cylindrical outer surface coated with a self-lubricating film to form a sealing gap with the cylinder 631 in 18 , Inside the tube 656 There is a row of bar magnets 651a . 653 and 653a ' and pole shoes 652a . 652a ' . 654a and 654a ' , which fill the space inside the tube and form a very compact construction. Two reed valves 660 and 660 ' with inlet openings 657 and 657 ' and outlet openings 658 and 658 ' for disposable gas flow are also fitted inside the tube.

Ein jedes Ende der Röhre 656 ist mit einem Kolbenkopf 665 oder 665' über ein Universalgelenk, gebildet aus einem kugelförmigen Element 666 oder 666' und einem Gelenkssitzelement 664 oder 664', verbunden. Der Einsatz eines Universalgelenks lässt eine "lose Passung" zwischen dem Läuferschaft und dem Kolbenkopf zu, um zu gewährleisten, dass der Kolbenkopf 665 oder 665' beim Betrieb nicht seitwärts gerichteten Kräften ausgesetzt ist, wodurch die Abnützung der Dichtungsoberfläche minimiert wird. Der Kolbenkopf 665 oder 665' kann aus selbstschmierendem Kunststoff zum schmiermittelfreien Betrieb hergestellt werden. Die Verwendung eines Kunststoffkolbens hat den Vorteil, dass die Kompressionswärme isoliert wird und die Magnete des Läufers nicht beeinträchtigen kann. Das Sitzelement 664 oder 664' des Gelenks ist eine Verlängerung des Ventils 660 oder 660', das aus einem leichten und hochfesten Material, wie beispielsweise technischen Kunststoffen oder Kohlefasermaterialien, hergestellt ist. Durch Einführen eines derartigen Elements in die dünnwandige Röhre 656 wird die mechanische Festigkeit des Schafts erheblich verstärkt. Zusammengebaut hält das Gelenkssitzelement so wie in der vorangegangenen Ausführungsform zudem eine Tragfeder. Der Kolbenkopf trägt auch ein Einwegventil 667 oder 667', das den Gasfluss in den Kompressionsraum zulässt.One each end of the tube 656 is with a piston head 665 or 665 ' via a universal joint formed by a spherical element 666 or 666 ' and a joint seat member 664 or 664 ' , connected. The use of a universal joint allows a "loose fit" between the rotor shaft and the piston head to ensure that the piston head 665 or 665 ' is exposed to non-sideward forces during operation, thereby minimizing wear of the seal surface. The piston head 665 or 665 ' can be made of self-lubricating plastic for lubrication-free operation. The use of a plastic piston has the advantage that the heat of compression is isolated and can not affect the magnets of the rotor. The seat element 664 or 664 ' of the joint is an extension of the valve 660 or 660 ' made of a lightweight and high strength material such as engineering plastics or carbon fiber materials. By inserting such an element into the thin-walled tube 656 the mechanical strength of the shaft is significantly increased. Assembled, the articulated seat member also retains a suspension spring as in the previous embodiment. The piston head also carries a one-way valve 667 or 667 ' , which allows the gas flow in the compression space.

Die 20A und 20B zeigen die Struktur des Zungenventils 660 oder 660' auf. In 20A besteht das Ventil 660 aus einem Ventilsitz 661, einem Ventilplättchen 662 und einem Auslasselement 663, an dem das Ventil angebracht ist. Der Ventilsitz 661 und das Auslasselement 663 weisen einander entsprechende winkelige Flächen mit einem dazwischen ausgebildeten schmalen Spalt auf, in dem sich das Ventil plättchen befindet. Das Ventilplättchen ist aus einer dünnen elastischen Platte, wie beispielsweise einer Edelstahl- oder Berylliumkupferplatte, hergestellt. Das Ventilplättchen ist entlang der winkeligen Fläche des Sitzes gebogen, so dass es von der eigenen Federkraft veranlasst wird, die Einlassöffnung zu verschließen. Beim Betrieb dient die winkelige Fläche auf dem Auslasselement 663 als Anschlag, der ein zu starkes Biegen des Plättchens verhindert. 20B zeigt, dass das Zungenventil über ein Federband 662a und ein Befestigungsband 662b verfügt, die zum Zwecke einer sicheren Befestigung einen Kreis rund um das Element 663 bilden. Diese Konstruktion gewährleistet, dass ein betriebssicheres Zungenventil in den begrenzten Raum im Inneren eines Läuferschafts eingepasst werden kann.The 20A and 20B show the structure of the reed valve 660 or 660 ' on. In 20A is the valve 660 from a valve seat 661 , a valve plate 662 and an outlet member 663 to which the valve is attached. The valve seat 661 and the outlet member 663 have corresponding angular surfaces with a narrow gap formed therebetween, in which the valve plate is located. The valve plate is made of a thin elastic plate, such as a stainless steel or beryllium copper plate. The valve plate is bent along the angular surface of the seat, so that it is caused by its own spring force to close the inlet opening. During operation, the angled surface on the outlet element serves 663 as a stop that prevents too much bending of the plate. 20B shows that the reed valve has a spring band 662a and a fastening tape 662b has, for the purpose of secure attachment a circle around the element 663 form. This construction ensures that a reliable tongue valve can be fitted into the limited space inside a runner shaft.

Nun wird unter Bezugnahme auf die 16A und 16B der Betrieb des Kompressors 600 beschrieben. Wird ein Kompressor zusammengebaut, so ist der Stator zur Gänze durch die beiden Tellerfedern 640 und 640' aufgehängt, und seine äußere zylindrische Oberfläche bildet gemeinsam mit der inneren Oberfläche des röhrenförmigen Elements 611, die auch als Teil des magnetischen Kreis des Stators dient, einen Spalt (in den 16A und 16B ist dieser Spalt zur besseren Veranschaulichung übertrieben dargestellt). Das bedeutet, dass der Stator selbst keinen physischen Kontakt mit dem Gehäuse 610 hat und frei schwingen kann. Beim Betrieb, da sowohl der Stator als auch die Läufereinrichtung zur Gänze aufgehängt sind und sich frei hin- und herbewegen können und da die zwischen ihnen bestehenden aktiven und reaktiven Kräfte immer gleich stark und entgegengesetzt gerichtet sind, veranlassen sich die beiden gegenseitig zur Bewegung in entgegengesetzter Richtung, um jeweils die Schwingungswirkung des anderen auszugleichen. Auf diese Weise weist die Maschine als Ganzes praktisch keine Schwingungen auf. Der aufgehängte Stator verhindert zudem eine Geräuschübertragung außerhalb des Kompressors. Ergebnis ist eine ruhiger und schwingungsfreier Betrieb.Now, referring to the 16A and 16B the operation of the compressor 600 described. If a compressor is assembled, then the stator is entirely through the two disc springs 640 and 640 ' suspended, and its outer cylindrical surface forms together with the inner surface of the tubular element 611 , which also serves as part of the magnetic circuit of the stator, a gap (in the 16A and 16B this gap is exaggerated for better illustration). This means that the stator itself has no physical contact with the housing 610 has and can swing freely. In operation, since both the stator and the rotor assembly are wholly suspended and able to move freely, and since the active and reactive forces between them are always equally strong and oppositely directed, the two cause each other to move in opposite directions Direction to balance each other's vibration effect. In this way, the machine as a whole has virtually no vibrations. The suspended stator also prevents noise transmission outside the compressor. Result is a quiet and vibration-free operation.

Der Kompressor 600 ist doppelt wirkend mit einer inneren mehrstufigen Kompressionseinrichtung konstruiert. An jeder Seite des Kompressors befinden sich vier Räume, ausgebildet zwischen dem Gehäuse 610, dem Stator 630 und der Läufer einrichtung 650, einschließlich eines Dämpferraums I oder I' im Gehäuse zwischen Stator und Tellerfeder, eines ersten Kompressionsraums II oder II' im Inneren des Stators, eines Zwischenraums III oder III' zwischen Tellerfeder 640 oder 640' und Endeinrichtung 620 oder 620' und eines Kompressionsraums IV oder IV' der letzten Stufe im Inneren einer jeden Endeinrichtung. Wie in 16B gezeigt ist, wird die Läufereinrichtung 650 nach links getrieben, während der Stator 630 von einer reaktiven Kraft nach rechts getrieben wird. In dieser Position saugen die Räume II und IV an der rechten Seite Gas aus Raum I bzw. III ein, während an der linken Seite das Gas in der Kammer II' in die Kammer III' über das Zungenventil 660' und das Gas in Raum IV' durch den Ventilblock 670' hinausgedrängt wird. Das bedeutet, dass zusätzlich zum schwingungsfreien Betrieb die Bewegung des Stators, auch wenn sie nur gering ist, einen positiven Beitrag zum Gasverdichtungsvorgang leistet.The compressor 600 is constructed double-acting with an internal multi-stage compression device. On each side of the compressor are four rooms, formed between the Ge housing 610 , the stator 630 and the runner establishment 650 , including a damper space I or I 'in the housing between the stator and disc spring, a first compression space II or II' inside the stator, a gap III or III 'between disc spring 640 or 640 ' and terminal equipment 620 or 620 ' and a last stage compression space IV or IV 'inside each terminal. As in 16B is shown, the rotor device 650 driven to the left, while the stator 630 is driven to the right by a reactive force. In this position, rooms II and IV on the right side draw gas from room I and III, respectively, while on the left side the gas in chamber II 'enters chamber III' via the reed valve 660 ' and the gas in room IV 'through the valve block 670 ' is pushed out. This means that in addition to the vibration-free operation, the movement of the stator, even if it is low, makes a positive contribution to the gas compression process.

Letztendlich ist es noch wert anzumerken, dass, da das Einlassgas in den Dämpferräumen I und I' dazu beträgt, die Wickelspulen und die Läufermagnete gekühlt zu halten, und da die Kompressionsräume IV und IV' der letzten Stufe vom Stator beabstandet und thermisch isoliert positioniert sind, die dort erzeugte Kompressionswärme den Permanentmagneten auf dem Läufer nicht beeinträchtigt, wodurch der Wirkungsgrad des Motors hoch ist.At long last It is worth noting that, since the inlet gas in the damper spaces I and I 'is to, the Winding coils and the rotor magnets chilled and since the compression spaces IV and IV 'of the last stage spaced from the stator and positioned thermally isolated, the compression heat generated there the permanent magnet on the rotor not impaired, whereby the efficiency of the engine is high.

Industrielle Anwendbarkeitindustrial applicability

Aus der obigen Beschreibung ist leicht abzuleiten, dass der Linearmotor und/oder Kompressor gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest die folgenden Vorteile aufweist.

  • a) Hoher energetischer Wirkungsgrad, kompakte Struktur und niedrige Herstellungskosten.
  • b) Hohe Druckleistung und Flussratenleistung.
  • c) Schmiermittelfreier, ausleckungsfreier und instandhaltungsfreier Betrieb.
  • d) Schwingungsfreier Betrieb mit geringer Geräuschentwicklung.
  • e) Gute Wärmeabfuhr.
  • f) Betriebssichere Aufhängung für eine lange, problemfreie Nutzungsdauer.
From the above description, it is easy to deduce that the linear motor and / or compressor according to the present invention has at least the following advantages.
  • a) High energy efficiency, compact structure and low production costs.
  • b) High pressure performance and flow rate performance.
  • c) Lubrication-free, leak-free and maintenance-free operation.
  • d) vibration-free operation with low noise.
  • e) Good heat dissipation.
  • f) Reliable suspension for a long, trouble free life.

Letzendlich ist wohl unnötig zu erwähnen, dass die Ausführungsformen in dieser Beschreibung exemplarischen Charakter haben und auf einfache Weise von Fachleuten auf dem Gebiet des Erfindung angepasst oder abgeändert werden können, wenn das Grundkonzept der Erfindung verstanden wurde. Beispielsweise ist es einfach, durch Kombinieren der beiden ersten Ausführungsformen eine dreistufige Kompression innerhalb einer Einheit zu erzielen, während es bei der dritten und vierten Ausführungsform möglich ist, mehr Spulen in den Stator und mehr Magnete in den Läufer einzubauen, um den Motor leistungstärker zu machen und um eine relativ lange, dünne Gestalt zur besseren Wärmeabfuhr bereitzustellen. Weiters können andere Impedanzelemente, wie beispielsweise vom induktiven oder widerstandsbehaftenen Typs, zur Erzeugung einer Phasendifferenz zwischen den Wickelspulen verwendet werden.ultimately is probably unnecessary to mention that the embodiments in this description have exemplary character and in a simple way adapted or modified by those skilled in the art can, if the basic concept of the invention has been understood. For example it is easy by combining the first two embodiments to achieve a three-stage compression within a unit while it is in the third and fourth embodiments possible is to put more coils in the stator and more magnets in the runner, to the engine more powerful and a relatively long, thin shape for better heat dissipation provide. Furthermore you can other impedance elements, such as the inductive or resistive type, for generating a phase difference be used between the winding spools.

Claims (20)

Linearmotor (10; 100; 300; 500; 600), umfassend: einen Stator (310; 510; 630); ein Hubkolben-Element (50; 150; 350; 650); sowie Mittel, um den Stator und/oder das Hubkolben-Element mit Energie zu beaufschlagen; dadurch gekennzeichnet, dass: der Stator Magnetfluss-Erzeugungsmittel (40, 40', 62, 62'; 315, 315', 316, 318, 318', 319, 319'; 515a515c, 535, 535'; 635a635d) aufweist, die so angeordnet sind, dass eine Vielzahl axial freiliegender Magnetluftspalten gebildet ist; und das Hubkolben-Element Magnetfluss-Erzeugungsmittel (51, 55, 55'; 352, 352', 354, 345'; 552, 552', 554, 554'; 651, 653, 653') aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie eine Vielzahl axial freiliegender Magnetluftspalten bilden, um durch Schub-und-Zug-Kräfte mit den Magnetluftspalten des Stators in Wechselwirkung zu treten.Linear motor ( 10 ; 100 ; 300 ; 500 ; 600 ) comprising: a stator ( 310 ; 510 ; 630 ); a reciprocating element ( 50 ; 150 ; 350 ; 650 ); and means for energizing the stator and / or the reciprocating member; characterized in that: the stator magnetic flux generating means ( 40 . 40 ' . 62 . 62 '; 315 . 315 ' . 316 . 318 . 318 ' . 319 . 319 '; 515a - 515c . 535 . 535 '; 635a - 635d ) which are arranged so that a plurality of axially exposed magnetic air gaps is formed; and the reciprocating member magnetic flux generating means ( 51 . 55 . 55 '; 352 . 352 ' . 354 . 345 '; 552 . 552 ' . 554 . 554 '; 651 . 653 . 653 ' ) formed to form a plurality of axially exposed magnetic air gaps to interact by thrust and pull forces with the magnetic air gaps of the stator. Linearmotor-Kompressor (10; 100; 300; 500; 600), umfassend: ein Gehäuse (20; 120; 311; 511, 610), das einen Stator (310; 510; 630) umschließt, der einen Innenraum definiert; ein Hubkolben-Element (50; 150; 350; 550; 650), das im Innenraum angeordnet ist; sowie Mittel, um den Stator und/oder das Hubkolben-Element mit Energie zu beaufschlagen; dadurch gekennzeichnet, dass er weiters Ventilmittel (34, 34', 72, 72'; 82, 82'; 172', 182', 193; 326, 326', 349, 349'; 524, 524', 540, 540'; 660, 660', 667, 667', 670, 670') umfasst, um zumindest einen Fluiddurchlass (70, 70', 80, 80'; 170', 180', 190, 195; 322', 325';) in den und aus dem Innenraum zu bilden; und worin der Stator Magnetfluss-Erzeugungsmittel (40, 40', 62, 62'; 315, 315', 316, 318, 318', 319, 319'; 515a515c, 535, 535'; 635a635d) aufweist, die angeordnet sind, um eine Vielzahl axial freiliegender Magnetluftspalten zu bilden; und das Hubkolben-Element Magnetfluss-Erzeugungsmittel (51, 55, 55'; 352, 352', 354, 345'; 552, 552', 554, 554'; 651, 653, 653') aufweist, die angeordnet sind, um eine Vielzahl axial freiliegender Magnetluftspalten zu bilden, um durch Schub-und-Zug-Kräfte mit den Magnetluftspalten des Stators in Wechselwirkung zu treten.Linear Motor Compressor ( 10 ; 100 ; 300 ; 500 ; 600 ) comprising: a housing ( 20 ; 120 ; 311 ; 511 . 610 ), which has a stator ( 310 ; 510 ; 630 ) enclosing an interior defined; a reciprocating element ( 50 ; 150 ; 350 ; 550 ; 650 ), which is arranged in the interior; and means for energizing the stator and / or the reciprocating member; characterized in that it further comprises valve means ( 34 . 34 ' . 72 . 72 '; 82 . 82 '; 172 ' . 182 ' . 193 ; 326 . 326 ' . 349 . 349 '; 524 . 524 ' . 540 . 540 '; 660 . 660 ' . 667 . 667 ' . 670 . 670 ' ) to at least one fluid passage ( 70 . 70 ' . 80 . 80 '; 170 ' . 180 ' . 190 . 195 ; 322 ' . 325 ';) in and out of the interior; and wherein the stator magnetic flux generating means ( 40 . 40 ' . 62 . 62 '; 315 . 315 ' . 316 . 318 . 318 ' . 319 . 319 '; 515a - 515c . 535 . 535 '; 635a - 635d ) arranged to form a plurality of axially exposed magnetic air gaps; and the reciprocating member magnetic flux generating means ( 51 . 55 . 55 '; 352 . 352 ' . 354 . 345 '; 552 . 552 ' . 554 . 554 '; 651 . 653 . 653 ' ) arranged to form a plurality of axially exposed magnetic air gaps for interacting by thrust-and-pull forces with the magnetic air gaps of the stator. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Magnetluftspalten des Stators (310; 510; 630) und des Hubkolben-Elements in einer zwischengeschalteten Beziehung angeordnet sind.Device according to claim 1 or 2, wherein the magnetic air gaps of the stator ( 310 ; 510 ; 630 ) and the reciprocating member are arranged in an intermediate relationship. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Magnetfluss-Erzeugungsmittel des Hubkolben-Elements (50; 150; 350; 550; 650) aus Permanentmagneten (51, 55, 55'; 352, 352', 354, 345'; 552, 552', 554, 554'; 651, 653, 653') und/oder Elektromagneten gebildet ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the magnetic flux generating means of the reciprocating member ( 50 ; 150 ; 350 ; 550 ; 650 ) made of permanent magnets ( 51 . 55 . 55 '; 352 . 352 ' . 354 . 345 '; 552 . 552 ' . 554 . 554 '; 651 . 653 . 653 ' ) and / or electromagnet is formed. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die weiters zentrale Führungsmittel (30, 30'; 130; 356, 356'; 520; 656) umfasst, die das Hubkolben-Element (50; 150; 350; 550; 650) koaxial mit dem Stator (310; 510; 630) halten.Device according to one of the preceding claims, further comprising central guidance means ( 30 . 30 '; 130 ; 356 . 356 '; 520 ; 656 ) comprising the reciprocating element ( 50 ; 150 ; 350 ; 550 ; 650 ) coaxial with the stator ( 310 ; 510 ; 630 ) hold. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin das zentrale Führungsmittel (130; 520) hohl ist, um einen Durchlass zum Zirkulierenlassen eines Kühlfluids zu bilden.Device according to claim 5, wherein the central guiding means ( 130 ; 520 ) is hollow to form a passage for circulating a cooling fluid. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiters umfassend einen Aufhängungsmechanismus für das Hubkolben-Element (50; 150; 350; 550; 650), der eine Magnetfederanordnung (62, 62'; 318, 318', 319, 319'; 535, 535') umfasst.Device according to one of the preceding claims, further comprising a suspension mechanism for the reciprocating member ( 50 ; 150 ; 350 ; 550 ; 650 ), which has a magnetic spring arrangement ( 62 . 62 '; 318 . 318 ' . 319 . 319 '; 535 . 535 ' ). Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die Magnetfederanordnung eine verschachtelte Permanentmagnet- und/oder Elektromagnetstruktur (318, 318', 319, 319') aufweist, die eine Flusskonzentration darin bildet.Apparatus according to claim 7, wherein the magnetic spring assembly comprises a nested permanent magnet and / or electromagnet structure ( 318 . 318 ' . 319 . 319 ' ) which forms a flux concentration therein. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die weiters Elastomerelemente (147, 147', 167, 167') zur Dämpfung des sich Hubkolben-Elements (150) umfasst.Device according to one of the preceding claims, further comprising elastomer elements ( 147 . 147 ' . 167 . 167 ' ) for damping the reciprocating element ( 150 ). Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die weiters Mittel (535, 535') umfasst, um eine Phasendifferenz im Fluss der Vielzahl axial freiliegender Magnetluftspalten des Stators und/oder des Hubkolben-Elements zu erzeugen.Device according to one of the preceding claims, further comprising means ( 535 . 535 ' ) to produce a phase difference in the flow of the plurality of axially exposed magnetic air gaps of the stator and / or the reciprocating member. Vorrichtung nach Anspruch 10, worin das Phasendifferenz erzeugende Mittel (535, 535') ein Impedanzelement des kapazitiven, induktiven und/oder widerstandsbehafteten Typs ist.Apparatus according to claim 10, wherein said phase difference generating means ( 535 . 535 ' ) is an impedance element of the capacitive, inductive and / or resistive type. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 11 in Kombination mit Anspruch 2, worin der Stator (310; 510; 630) und das Hubkolben-Element (50; 150, 350; 550; 650) so angeordnet sind, dass zumindest ein Vorkompressionsraum (I, I') und ein weiterer Kompressionsraum (II, II'; III, III'; IV, IV') gebildet werden, und ein Einweg-Fluiddurchlass zwischen diesen gebildet ist, so dass ein Verfahrensfluid progressiv darin komprimiert werden kann.Apparatus according to claim 2 or any one of claims 3 to 11 in combination with claim 2, wherein the stator ( 310 ; 510 ; 630 ) and the reciprocating element ( 50 ; 150 . 350 ; 550 ; 650 ) are arranged to form at least one pre-compression space (I, I ') and another compression space (II, II'; III, III ', IV, IV'), and a one-way fluid passage is formed therebetween, so that a process fluid can be progressively compressed therein. Vorrichtung nach Anspruch 12, worin der weitere Kompressionsraum (II, II'; III; III'; IV, IV') außerhalb des Stators (310; 510; 630) gebildet ist.Device according to claim 12, wherein the further compression space (II, II ';III;III'; IV, IV ') outside the stator ( 310 ; 510 ; 630 ) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, die weiters einen Zwischenkühlraum (346, 346') umfasst, der zwischen dem Vorkompressionsraum (I, I') und dem weiteren Kompressionsraum (II, II') angeordnet ist.Apparatus according to claim 12 or 13, further comprising an intermediate cooling space ( 346 . 346 ' ), which is arranged between the Vorkompressionsraum (I, I ') and the further compression space (II, II'). Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Stator (510; 630) und/oder das Hubkolben-Element (550; 650) Polmittel (513) zwischen zwei benachbarten Magnetluftspalten aufweist, wobei das Polmittel durch Magnetmittel (514, 514a) in zwei axiale Abschnitte (513a, 513b) unterteilt ist, um einen Mechanismus zu bilden, um einen Fluss als Reaktion auf die Änderung der Richtung eines Erregerstroms, der dem Stator und/oder dem sich Hubkolben-Element zugeführt wird, von einem der axialen Abschnitte zu einem anderen umzuschalten.Device according to one of the preceding claims, wherein the stator ( 510 ; 630 ) and / or the reciprocating element ( 550 ; 650 ) Polmittel ( 513 ) between two adjacent magnetic air gaps, wherein the pole means by magnetic means ( 514 . 514a ) in two axial sections ( 513a . 513b ) to form a mechanism for switching a flow from one of the axial sections to another in response to the change in the direction of an excitation current supplied to the stator and / or the reciprocating member. Vorrichtung nach Anspruch 15, worin das Magnetmittel (514, 514a) Permanentmagnetmittel (514), die in axialer Richtung magnetisiert sind, und/oder Elektromagnetmittel (514a) umfasst.Apparatus according to claim 15, wherein the magnetic means ( 514 . 514a ) Permanent magnet means ( 514 ) which are magnetized in the axial direction, and / or electromagnetic means ( 514a ). Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, worin das Polmittel (513) weiters Mittel (516, 516') zum Ausdehnen der Polfläche in axialer Richtung umfasst.Apparatus according to claim 15 or 16, wherein the pole means ( 513 ) further means ( 516 . 516 ' ) for expanding the pole face in the axial direction. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin sowohl der Stator (630) als auch das Hubkolben-Element (650) aufgehängt sind, um sie in Bezug aufeinander beweglich zu machen, so dass, wenn sie in Betrieb sind, die Wechselwirkung zwischen ihnen bewirken wird, dass sie sich in entgegengesetzte Richtung hin- und herbewegen.Device according to one of the preceding claims, wherein both the stator ( 630 ) as well as the reciprocating element ( 650 ) are suspended so as to render them movable with respect to each other so that when in operation, the interaction between them will cause them to reciprocate in opposite directions. Vorrichtung nach Anspruch 18, worin der Stator (630) mit Tellerfedermittel (640, 640') aufgehängt ist, um seine präzise Ausrichtung mit dem Gehäuse (610) zu gewährleisten.Device according to claim 18, wherein the stator ( 630 ) with disc spring means ( 640 . 640 ' ) is suspended to its precise alignment with the housing ( 610 ) to ensure. Vorrichtung nach Anspruch 19, worin die Tellerfedermittel (640, 640') auch als Membranmittel wirken, die den Raum zwischen dem Stator (630) und dem Gehäuse (610) in Kammern unterteilt, so dass die Bewegung des Stators auch Kompressionswirkungen erzeugt.Device according to claim 19, wherein the disc spring means ( 640 . 640 ' ) also act as a membrane means, the space between the stator ( 630 ) and the housing ( 610 ) are divided into chambers so that the movement of the stator also produces compression effects.
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