ES2576750T3

ES2576750T3 - Compresor lineal

Info

Publication number: ES2576750T3
Application number: ES10855661.4T
Authority: ES
Inventors: Ki Wook Song; Jong Yoon Choi; Cheal Lak Choi
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2016-07-11
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: US9261088B2; EP2594792B1; EP2594792A1; WO2012018148A1; CN102985692B; US20130129540A1; EP2594792A4; CN102985692A

Abstract

Un compresor lineal que comprende: un miembro fijo que incluye un cilindro (103) que tiene un espacio de compresión definido en él, un estator interno (131) instalado sobre el lado externo del cilindro y un estator externo (132) instalado manteniendo un entrehierro desde el estator interno; y un miembro móvil que incluye un pistón (104) que realiza un movimiento lineal alternativo en el espacio de compresión del cilindro (103) y que comprime un fluido de operación introducido en el espacio de compresión y un imán permanente (133, 133a, 133b) que realiza un movimiento lineal alternativo con el pistón (104) debido a una fuerza electromagnética mutua en el entrehierro entre el estator interno (131) y el estator externo (132), en el que el imán permanente (133, 133a, 133b) está dispuesto en un número plural a lo largo de la dirección de realización del movimiento lineal alternativo, y el polo N y el polo S de cada imán permanente (133, 133a, 133b) están formados opuestos al estator interno (131) y al estator externo (132), caracterizado por que el estator externo (132) está provisto de una porción de conexión (132a) conectada a un extremo axial del estator interno (131) y un polo (132b) que mantienen un entrehierro desde el otro extremo axial del estator interno (131), y al menos uno del número plural de imanes permanentes (133, 133a, 133b) está dispuesto para escapar completamente del entrehierro entre el estator interno (131) y el polo (132b) del estator externo (132), durante una operación del compresor lineal.

Description

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DESCRIPCION

Compresor lineal Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un compresor lineal el cual puede no solo satisfacer los requerimientos tales como baja capacidad de compresion y un espacio de instalacion pequeno sino tambien puede asegurar un elevada eficiencia, y un motor lineal aplicado al compresor lineal y, mas en particular, a un compresor lineal el cual puede no solo evitar la dispersion de fuerza magnetica sino tambien emplear una constante de muelle magnetica y un motor lineal aplicado al compresor lineal.

Antecedentes de la tecnica

En general, un compresor alternativo esta configurado de tal forma que un espacio de compresion, hacia/desde el cual es aspirado y descargado un gas de operacion, esta definido entre un piston y un cilindro y que el piston es movido en vaiven linealmente en el cilindro para comprimir refrigerante.

Recientemente, puesto que el compresor alternativo convencional incluye componentes tales como un ciguenal, etc. para convertir una fuerza de rotacion de un motor de accionamiento en una fuerza de movimiento lineal alternativo del piston, ocurre un problema tal como una perdida mecanica significativa debida a la conversion del movimiento. Se ha desarrollado activamente un compresor lineal para resolver este problema.

En este compresor lineal, en particular, un piston esta conectado directamente a un motor lineal que realiza un movimiento lineal alternativo, eliminando de este modo una perdida mecanica causada por la conversion de movimiento, mejorando la eficiencia de compresion y simplificando la construccion. Ademas, puesto que la operacion del compresor lineal puede ser controlada regulando la alimentacion electrica al motor lineal, el compresor lineal genera menos ruido que los otros compresores, de forma que a menudo se aplica a electrodomesticos tales como neveras, etc. los cuales se usan en el interior.

La figura 1 es una vista en seccion desde arriba que ilustra un ejemplo de un compresor lineal convencional y la figura 2 es una vista en seccion lateral que ilustra parte de un ejemplo de un motor lineal aplicado al compresor lineal convencional.

Segun se ilustra en la figura 1, el compresor lineal convencional esta configurado de tal forma que un cuerpo de estructura compuesto por un bastidor 2, un cilindro 3, un piston 4, una valvula de aspiracion 5, un conjunto de valvula de descarga 6, una tapa de motor 7, un soporte 8, una tapa trasera 9, un conjunto silenciador 10, ocho muelles 20 y un motor lineal 30 esta soportado elasticamente en un recipiente hermetico 1. Por supuesto, una tubena de aspiracion 1a a traves de la cual es aspirado refrigerante y una tubena de descarga 1b a traves de la cual es descargado el refrigerante comprimido, se proveen en el recipiente hermetico 1.

Los muelles 20 estan provistos para soportar elasticamente el piston 4 en la direccion axial, en los que cuatro primeros muelles 21 estan instalados entre la tapa de motor 7 y el soporte 8 y cuatro segundos muelles 22 estan instalados entre el soporte 8 y la tapa trasera 9. Por lo tanto, cuando el piston 4 se mueve en la direccion de comprimir refrigerante, los primeros muelles 21 se comprimen para soportar elasticamente el piston 4, pero cuando el piston 4 se mueve en la direccion de aspirar refrigerante, los segundos muelles 22 se comprimen para soportar elasticamente el piston 4.

Segun se ilustra en las figuras 1 y 2, el motor lineal 30 esta configurado de tal forma que un entrehierro es mantenido entre un estator interno 31 y un estator externo 32 y que un iman permanente 33 esta interpuesto entre ellos para ser capaz de realizar un movimiento lineal alternativo. El iman permanente 33 esta conectado al piston 4 mediante un miembro de conexion 34, accionando de este modo alternativamente el piston 4. El estator interno 31 esta conformado en una forma cilmdrica mediante apilamiento de chapas estampadas en la direccion circunferencial. Aqrn, un extremo axial del estator interno 31 es llevado a hacer contacto con una superficie del bastidor 2 y el otro extremo axial del estator interno 31 esta fijado a una superficie circunferencial externa del cilindro 3 mediante un anillo de fijacion (no mostrado). El estator externo 32 esta configurado de tal forma que una pluralidad de nucleos 32B y 32B' estan acoplados a un cuerpo de bobina 32A a intervalos dados en la direccion circunferencial. El nucleo 32B y 32B' esta compuesto por un par de bloques 32B y 32B' y esta instalado para rodear la superficie circunferencial externa del cuerpo de bobina 32A en la direccion axial del cuerpo de bobina 32A. El nucleo 32B y 32B' esta provisto de un par de polos 32a y 32b para rodear parte de la superficie circunferencial interna del cuerpo de bobina 32A. Por supuesto, el estator externo 32 esta instalado manteniendo el entrehierro desde la superficie circunferencial externa del estator interno 31. El estator externo 32 es dispuesto para hacer contacto con el bastidor 2 y la tapa de motor 7 en la direccion axial y, entonces, es fijado cuando la tapa de motor 7 es sujetada mediante pernos al bastidor 2. El iman permanente 33 tiene polos N-S. El iman permanente 33 esta provisto de tal forma que los polos (N-S) estan situados sobre su cara opuesta al estator interno 31 y su cara opuesta al estator externo 32, respectivamente, y conectados al piston 4 mediante el miembro de conexion 34. Por consiguiente, el iman permanente 33 realiza el movimiento lineal alternativo debido a una fuerza electromagnetica mutua entre el estator interno 31, el estator externo 32 y el iman permanente 33, operando de este modo el piston 4.

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Por lo tanto, puesto que el miembro movil compuesto por el piston 4 y el iman permanente 33 esta soportado mediante los muelles mecanicos 20 en ambos lados de la direccion del movimiento lineal con respecto al miembro fijo compuesto por el cilindro 3 y los estatores 31 y 32, si se calcula la frecuencia de resonancia M-K que esta definida por la masa M del miembro movil y la constante de muelle K de los muelles que soportan el miembro movil y la frecuencia de la alimentacion electrica aplicada al motor lineal 32 se establece para adecuarse a la frecuencia de resonancia M-K, se puede optimizar la eficiencia del compresor lineal.

La operacion del compresor lineal convencional con la construccion anterior se describira con detalle.

Cuando se suministra alimentacion electrica al cuerpo de bobina 32A, los polos N/S se forman alternativamente en el estator interno 31 y el estator externo 32 y el iman permanente 33 interpuesto entre ellos realiza el movimiento lineal alternativo debido a la fuerza de atraccion o repulsion de acuerdo con los cambios de polo del estator interno 31 y el estator externo 32. Aqm, si el centro del iman permanente 33 escapa de los extremos de los dos polos 32a y 32b del estator externo 32, la fuerza de atraccion no alcanza al iman permanente 33 o la difusion externa del campo electromagnetico se incrementa, de forma que el iman permanente 33 puede ser separado de entre el estator interno 31 y el estator externo 32 o el campo electromagnetico difundido externamente puede magnetizar el recipiente hermetico 1 o los otros componentes del recipiente hermetico 1, lo cual conduce a una fiabilidad de operacion baja. Con el fin de resolver el problema anterior, la carrera del piston 4, es decir, la distancia de movimiento del iman permanente 33 esta limitada estrictamente de tal forma que el centro del iman permanente 33 se mueve entre los extremos de los dos polos 32a y 32b del estator externo 32. Para este proposito, segun se ilustra en la figura 1, se usan unos pocos muelles mecanicos 20 hechos de acero de resorte de alta rigidez para soportar elasticamente el miembro movil.

Cuando el motor lineal 30 opera segun se describe arriba, el piston 4 y el conjunto silenciador 10 conectado al mismo realizan un movimiento lineal alternativo y, segun vana la presion del espacio de compresion P, la valvula de aspiracion 5 y el conjunto de valvula de descarga 6 realizan la operacion. En esta operacion, se aspira refrigerante hacia el espacio de compresion P por via de la tubena se aspiracion 1a del recipiente hermetico 1, una porcion de abertura de la tapa trasera 9, el conjunto silenciador 10 y una lumbrera de entrada del piston 4, se comprime en el espacio de compresion P y es descargado hacia el exterior a traves del conjunto de valvula de descarga 6, un tubena en forma de bucle (no mostrada) y la tubena de descarga 1b del recipiente hermetico 1.

El compresor lineal nuevo se ha desarrollado para ser instalado facilmente en un espacio pequeno asf como para ser aplicado facilmente a una capacidad baja. Sin embargo, el compresor lineal convencional y el motor lineal aplicado al mismo no son adecuados para una construccion simple de baja capacidad porque la longitud de la carrera del piston 4 esta limitada estrictamente a la distancia en la cual el centro del iman permanente 33 realiza el movimiento lineal alternativo entre los dos polos 32a y 32b del estator externo 32 debido a las razones mencionadas anteriormente y unos pocos muelles 20 se usan para este proposito.

Un compresor tfpico se conoce del documento de patente internacional WO 99/28685.

Divulgacion de la invencion

Un objeto de la presente invencion es proporcionar un compresor lineal el cual pueda conseguir un peso bajo o tamano pequeno integrando o eliminando componentes, cambiando la construccion de un motor lineal.

Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un motor lineal el cual realiza la integracion de componentes y un peso bajo o tamano pequeno.

Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un compresor lineal que puede optimizar la eficiencia usando una constante de muelle magnetica, cambiando la construccion de un motor lineal y un motor lineal aplicado al compresor lineal. Estos objetos se logran mediante un compresor de acuerdo con las reivindicaciones anexas.

De acuerdo con un aspecto de la presente invencion para conseguir los objetos, se proporciona un compresor lineal que incluye: un miembro fijo que incluye un cilindro que tiene un espacio de compresion definido en el, un estator interno sobre el lado externo del cilindro y un estator externo que forma un polo en un entrehierro desde el estator interno; y un miembro movil que incluye un piston que realiza un movimiento lineal alternativo en el espacio de compresion del cilindro y que comprime un fluido de operacion introducido en el espacio de compresion y un iman permanente que realiza un movimiento lineal alternativo con el piston debido a una fuerza electromagnetica mutua en el entrehierro entre el estator interno y el estator externo, en el que el iman permanente esta dispuesto en un numero plural a lo largo de la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo, y el polo N y el polo S de cada iman permanente estan formados opuestos al estator interno y al estator externo.

Preferiblemente, la pluralidad de imanes permanentes dispuestos a lo largo de la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo pueden estar dispuestos de tal forma que polos diferentes vengan a hacer contacto unos con otros.

De otra manera, la pluralidad de imanes permanentes dispuestos a lo largo de la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo pueden estar dispuestos de tal forma que polos diferentes estan contiguos unos con

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otros.

Ademas, el compresor lineal incluye muelles mecanicos que soportan elasticamente el miembro movil con respecto al miembro fijo en ambos lados de la direccion del movimiento lineal alternativo, en el que, cuando el centro del uno o mas imanes permanentes se distancia del centro del polo del estator externo en la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo, una fuerza de recuperacion electromagnetica puede operar en la misma direccion que una fuerza de recuperacion del muelle mecanico comprimido entre el estator interno y el estator externo y el uno o mas imanes permanentes.

Aqm, una constante de muelle magnetica Kmagnetica compatible con una constante de muelle mecanica Kmecanica puede obtenerse a partir de la fuerza de recuperacion electromagnetica maxima que opera en la misma direccion que la fuerza de recuperacion del muelle mecanico comprimido entre el estator interno y el estator externo y el uno o mas imanes permanentes.

Es este caso, un frecuencia de resonancia fo puede obtenerse a partir de la masa M del miembro movil, la constante de muelle mecanica Kmecanica obtenida mediante la fuerza de recuperacion del muelle mecanico, una constante de muelle del gas Kgas definida por la presion del fluido de operacion introducido en el espacio de compresion, y la constante de muelle magnetica Kmagnetica.

En esta situacion, preferiblemente, la constante de muelle magnetica Kmagnetica es proporcional a un valor caractenstico a del motor calculado mediante una densidad de flujo magnetico B y un longitud de espira l, y la carrera S del miembro movil es inversamente proporcional al valor caractenstico del motor a y proporcional a la constante de muelle magnetica Kmagnetica al mismo tiempo.

Adicionalmente, es preferible que el estator interno y el estator externo estuvieran provistos para hacer contacto entre sf en un lado y tener un polo en el otro lado.

Ademas, el estator interno esta montado longitudinalmente sobre la superficie circunferencial externa del cilindro en la direccion del movimiento lineal alternativo, el estator externo esta dispuesto sobre la superficie circunferencial externa del estator interno y provisto de una porcion de conexion conectada a un extremo axial del estator interno y un polo que mantiene un entrehierro desde el otro extremo axial del estator interno y los imanes permanentes estan dispuestos entre el estator interno y el polo del estator externo para ser capaz de realizar el movimiento lineal alternativo debido a una fuerza electromagnetica mutua.

Adicionalmente, el compresor lineal puede incluir, ademas, un bastidor integrado con el cilindro, estando soportada la parte de conexion del estator interno y el estator externo sobre el bastidor en la direccion del movimiento lineal alternativo.

Ademas, el compresor lineal puede incluir, ademas, una tapa de motor que soporta el estator externo en la direccion axial y que sujeta con pernos el estator externo al bastidor, en el que el estator interno esta preferiblemente fijado por el estator externo.

En este caso, los muelles mecanicos pueden ser un primer muelle y un segundo muelle que soportan el piston en ambos lados de la direccion del movimiento lineal alternativo.

Aun mas, el compresor lineal puede incluir, ademas, una tapa trasera provista manteniendo un intervalo desde el piston en la direccion axial, en donde el primer muelle puede ser instalado entre una brida del piston y la tapa trasera y el segundo muelle puede estar instalado entre el cilindro la brida del piston.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un compresor lineal, que incluye: un miembro fijo que incluye un cilindro que tiene un espacio de compresion definido en el, un estator interno sobre el lado externo del cilindro y un estator externo que viene a hacer contacto con el estator interno en un lado y que forma un polo en un entrehierro en otro lado; un miembro movil que incluye un piston que realiza un movimiento lineal alternativo en el espacio de compresion del cilindro y que comprime un fluido de operacion introducido en el espacio de compresion y una unidad de iman permanente que realiza un movimiento lineal alternativo con el piston debido a una fuerza electromagnetica mutua en el entrehierro entre el estator interno y el estator externo, estando una pluralidad de imanes permanentes dispuestos a lo largo de la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo, de tal forma que polos diferentes son trafdos a hacer contacto unos con otros y que el polo N y el polo S de cada iman permanente estan opuestos al estator interno y al estator externo; y muelles mecanicos que soportan elasticamente el miembro movil con respecto al miembro fijo en ambos lados de la direccion del movimiento lineal alternativo, en el que, cuando el centro del uno o mas imanes permanentes se distancia del centro del polo del estator externo en la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo, una fuerza de recuperacion electromagnetica opera en la misma direccion que una fuerza de recuperacion del muelle mecanico comprimido entre el estator interno y el estator externo y el uno o mas imanes permanentes.

Aqm, una constante de muelle magnetica Kmagnetica compatible con una constante de muelle mecanica Kmecanica puede obtenerse a partir de la fuerza de recuperacion electromagnetica maxima que opera en la misma direccion que la fuerza de recuperacion del muelle mecanico comprimido entre el estator interno y el estator externo y el uno o

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mas iimanes permanentes, la constante de muelle magnetica Kmagnetica puede ser proporcional a un valor caractenstico del motor a calculado mediante una densidad de flujo magnetico B y una longitud de espira l, y la carrera S del miembro movil puede ser inversamente proporcional al valor caractenstico del motor a y proporcional a la constante de muelle magnetica Kmagnetica al mismo tiempo.

El motor lineal con la construccion anterior de acuerdo con la presente invencion esta configurado del tal forma que los dos imanes permanentes conectados en la direccion del movimiento realizan un movimiento lineal alternativo entre el estator interno y un polo del estator externo, no solo incrementando de este modo la constante de muelle magnetica sino tambien reduciendo la distancia de movimiento de los imanes permanentes. En el compresor que emplea el motor lineal, cuando la frecuencia de resonancia se establece en consideracion a la constante de muelle magnetica Kmagnetica, la constante de muelle mecanica Kmecanica puede ser establecida baja, de forma que solo dos muelles son suficientes para soportar el piston. Por lo tanto, puesto que los dos muelles soportan elasticamente el piston directamente, el soporte puede ser eliminado o la forma de la tapa del motor puede ser simplificada, de forma que el compresor lineal tiene ventajas tales como una baja capacidad, peso bajo y tamano pequeno.

Ademas, en el compresor lineal de acuerdo con la presente invencion, cuando la construccion del motor lineal se cambia, la constante de muelle magnetica Kmagnetica asf como la constante de muelle mecanica Kmecanica y la constante de muelle del gas Kgas se toman en consideracion en la constante de muelle total k. Puesto que la capacidad de refrigeracion se decide mediante la constante de muelle magnetica Kmagnetica y el valor caractenstico del motor a, la constante de muelle magnetica Kmagnetica puede compensar la influencia del valor caractenstico del motor a, de tal forma que el compresor lineal tiene una ventaja de reducir la extension de la carrera S la cual controla la capacidad de refrigeracion.

Adicionalmente, en el compresor lineal de acuerdo con la presente invencion, puesto que la fuerza electromagnetica es producida solo en un polo del estator, cuanto mas se incrementa la carrera S mas pronunciadamente se reducen valor caractenstico del motor a y la constante de muelle magnetica Kmagnetica. Si la cantidad de deslizamiento Ax del piston se genera debido a la influencia de la constante de muelle del gas Kgas de acuerdo con una carga y asf la carrera S se incrementa, la constante de muelle magnetica Kmagnetica se reduce y, de este modo, la constante de muelle total k se reduce. Como resultado, la cantidad de deslizamiento Ax del piston se incrementa y, asf, la carrera S total se incrementa, de forma que el compresor lineal tiene una ventaja de expandir facilmente la capacidad de compresion de acuerdo con la carga.

Breve descripcion de los dibujos

Los anteriores y otros objetos, particularidades y ventajas de la presente invencion quedaran claros a partir de la descripcion que sigue de una realizacion preferida dada en conjunto con los dibujos que acompanan, en los cuales:

La figura 1 es una vista en seccion desde arriba que ilustra un ejemplo de un compresor lineal convencional;

La figura 2 es una vista en seccion lateral que ilustra parte de un ejemplo de un motor lineal aplicado al compresor lineal convencional;

La figura 3 es una vista en seccion desde arriba que ilustra un ejemplo de un compresor lineal de acuerdo con la presente invencion;

La figura 4 es una vista en seccion lateral que ilustra un ejemplo de un cuerpo de estructura del compresor lineal de acuerdo con la presente invencion;

La figura 5 es una vista en seccion lateral que ilustra parte de un ejemplo de un motor lineal aplicado al compresor lineal de acuerdo con la presente invencion;

La figura 6 es una vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de un estator interno y un estator externo aplicados al compresor lineal de acuerdo con la presente invencion;

Las figuras 7 y 8 son vistas que ilustran un ejemplo de la operacion del motor lineal aplicado al compresor lineal de acuerdo con la presente invencion; y

La figura 9 es una grafica que muestra la comparacion de la posicion original, cantidad de deslizamiento, punto muerto superior (TDC) y punto muerto inferior (BDC) del piston entre el compresor lineal inventivo y el compresor lineal convencional.

Mejor modo de llevar a cabo la invencion

En adelante en el presente documento, se describiran en detalle realizaciones preferidas de un compresor lineal de acuerdo con la presente invencion con referencia a los dibujos que acompanan.

La figura 3 es una vista en seccion desde arriba que ilustra un ejemplo del compresor lineal de acuerdo con la presente invencion y la figura 4 es una vista en seccion lateral que ilustra un ejemplo de un cuerpo de estructura del

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compresor lineal de acuerdo con la presente invencion.

Segun se ilustra en las figuras 3 y 4, el compresor lineal de acuerdo con la presente invencion esta configurado de tal forma que un cuerpo de estructura compuesto por un bastidor 102, un cilindro 103, un piston 104, una valvula de aspiracion 105, un conjunto de valvula de descarga 106, una tapa de motor 107, una tapa trasera 108, un silenciador de aspiracion 110, dos muelles 120 (121 y 122) y un motor lineal 130 esta soportado elasticamente en un recipiente hermetico 101 provisto de una tubena de aspiracion 101a y una tubena de descarga 101b a traves de las cuales el refrigerante es aspirado y descargado.

El bastidor 102 y el cilindro 103 son fabricados en un tipo integral y pueden estar hechos de un material magnetico con las caractensticas del motor lineal 130 de acuerdo con la presente invencion. Esto es, en el compresor lineal convencional, segun se describio arriba, estaban presentes dos polos en el motor lineal. Puesto que el flujo magnetico se dispersa continuamente a traves del entrehierro definido en el polo del lado del cilindro, magnetizando el bastidor, uno mas del bastidor, el cilindro y el piston debfa estar hecho inevitablemente de una sustancia no magnetica, tal como Al. Sin embargo, en el motor lineal 130 de acuerdo con la presente invencion, segun se discute mas tarde, un estator interno 131 y un estator externo 132 del motor lineal 130 vienen a hacer contacto uno con el otro sobre el bastidor 102 y el lado del cilindro 103, formando de este modo un bucle cerrado. Por consiguiente, no hay posibilidad de que el flujo magnetico se disperse hacia el exterior y, de este modo, no hay necesidad de que le bastidor 102 o el cilindro 103 estan hechos de una sustancia no magnetica. El bastidor 102 y el cilindro 103 pueden ser fundidos integralmente usando hierro colado, etc.

El cilindro 103 esta conformado en forma cilmdrica con un espacio de compresion P dentro de el. Puesto que la longitud de la carrera del piston 104 es corta si se compara con el compresor lineal convencional, el cilindro 103 es mas corto en la direccion axial que el cilindro convencional y tambien mas corto que la longitud axial de los estatores 131 y 132 del motor lineal 130, lo cual se describira mas abajo.

El piston 104 incluye una porcion de cabeza 104a provista en un extremo cerrado de la forma cilmdrica y provisto de una lumbrera de entrada 104h a traves de la cual el refrigerante es aspirado en el espacio de compresion P y una porcion de brida 104b formada en el otro extremo abierto de la forma cilmdrica para expandirse en la direccion radial. Alguna parte del piston 104 puede estar hecha de un material no magnetico para impedir la dispersion de fuerza magnetica del motor lineal 130. Segun se discute mas tarde, la razon para esto es porque un polo esta presente en el motor lineal 130 de acuerdo con la presente invencion hacia la porcion de brida 104b del piston 104 y el flujo magnetico dispersado a traves de un entrehierro del polo magnetiza un miembro adyacente de sustancia magnetica. Aqrn, la porcion de cabeza 104a del piston 104 esta insertada en el cilindro 103 y la porcion de brida 104b del piston 104 esta conectada a una unidad de iman 133 del motor lineal 130 descrita mas abajo y soportada elasticamente mediante dos muelles 120 (121 y 122) en la direccion axial al mismo tiempo.

Por supuesto, la valvula de aspiracion 105 esta montada en la porcion de cabeza 104a del piston 104 y el conjunto de valvula de descarga 106 esta montado en un extremo del espacio de compresion P del cilindro 103, el cual es operado para ser abierto o cerrado de acuerdo con los cambios de presion del espacio de compresion P.

La tapa de motor 107 fija el motor lineal 130 descrito mas abajo al bastidor 102. Un extremo axial del motor lineal 130 es soportado sobre el bastidor 102, el otro extremo axial del motor lineal 130 es cubierto con la tapa del motor 107 y, entonces, la tapa de motor 107 es sujetada con pernos al bastidor 102. Aqrn, el estator externo 132 del motor lineal 130 esta fijado realmente entre el bastidor 102 y la tapa de motor 107. Al tiempo que el estator externo 132 del motor lineal 130 es fijado, el estator interno 131 puede ser fijado a la vez. Un ejemplo de esta configuracion se describira en detalle mas abajo.

La tapa trasera 108 esta formada plegando una placa plana para ser capaz de acomodar la porcion de brida 104b del piston 104 y el silenciador de aspiracion 110 y sujetada con pernos a la tapa de motor 107 de tal forma que su extremo frontal esta situado en la direccion opuesta al motor lineal 130. Un capacete 108a adicional sobresale de la parte posterior de la tapa trasera 108 de forma que el muelle 122 puede ser asentado en el. Puede proveerse un tope adicional para prepararse para la vibracion del cuerpo de estructura. No obstante, es preferible que el capacete 108a de la tapa trasera 108 estuviera conformado en forma circular o sus porciones de borde debenan estar redondeadas para servir como tope contra la colision contra el recipiente hermetico 101. Por supuesto, es preferible que se provea en el capacete 108a de la tapa trasera 108 una porcion de abertura 108h a traves de la cual pueda fluir refrigerante en el silenciador de aspiracion 110 y este situada en lmea recta con la tubena de aspiracion 101a del recipiente hermetico 101.

El silenciador de aspiracion 110 esta fijado a la porcion de brida 104b del piston 104 y provisto de varios espacios insonorizados y tubenas insonorizadas para guiar el refrigerante a ser aspirado hasta la porcion de cabeza 104a del piston 104 y para atenuar los ruidos de apertura/cierre de la valvula de aspiracion 105 al mismo tiempo. Por supuesto, todo o alguna parte del silenciador de aspiracion 110 puede, tambien, estar hecho de un material no magnetico para impedir dispersion de una fuerza magnetica del motor lineal 130.

Los muelles 120 estan compuestos por un primer muelle 121 soportado sobre la porcion de extremo del cilindro 103 y la porcion de brida 104b del piston 104 y un segundo muelle 122 soportado sobre la porcion de brida 104b del

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piston 104 y el capacete 108a de la tapa trasera 108. Mientras que el primer muelle 121 es comprimido cuando el piston 104 se mueve en la direccion de comprimir el refrigerante, el segundo muelle 122 es comprimido cuando el piston 104 se mueve en la direccion de aspirar de refrigerante. Los primer y segundo muelles 121 y 122 se comportan de maneras opuestas. En el motor lineal 130 que se describira mas abajo, a diferencia del motor lineal convencional, una constante de muelle magnetica Kmagnetica es significativa, de forma que una constante de muelle mecanica Kmecanica puede ser establecida relativamente pequena. Es posible, de este modo, hacer un diseno para reducir la constante de muelle total de los muelles, es decir, reducir el numero total de los muelles, o reducir la constante de muelle del muelle individual, es decir, reducir el diametro D, diametro del alambre d y longitud l del muelle individual. Por consiguiente, pueden aplicarse solo dos muelles 120 (121 y 122) y, ademas, puede eliminarse un soporte provisto para situar de manera efectiva muchos muelles en la tecnica anterior, o puede eliminarse una porcion de soporte de muelle provista en la tapa de motor, lo cual da lugar a un compresor de peso bajo y tamano pequeno.

La figura 5 es una vista en seccion lateral que ilustra parte de un ejemplo de motor lineal aplicado al compresor lineal de acuerdo con la presente invencion y la figura 6 es una vista en perspectiva que ilustra un ejemplo del estator interno y del estator externo aplicados al compresor lineal de acuerdo con la presente invencion.

Segun se ilustra en las figuras 5 y 6, el ejemplo de motor lineal aplicado al compresor lineal de acuerdo con la presente invencion esta configurado de tal forma que unos extremos axiales del estator interno 131 y del estator externo 132 estan conectados uno al otro y las otras porciones de los miemos mantienen un entrehierro unas con otras y que la unidad de iman 133 esta dispuesta en el entrehierro entre el estator interno 131 y el estator externo 132 para ser capaz de realizar el movimiento lineal alternativo debido a la fuerza electromagnetica mutua.

El estator interno 131 puede estar fabricado apilando chapas estampadas en la direccion circunferencial como en la tecnica anterior. Se provee una porcion de conexion 131a que se expande en la direccion radial sobre la superficie circunferencial externa de un extremo axial del estator interno 131, a traves de la cual el estator interno 131 puede ser conectado al estator externo 132 y se provee una porcion saliente 131b que se expande en la direccion axial sobre la superficie circunferencial externa del otro extremo axial del estator interno 131 para incrementar la fuerza electromagnetica. Aqrn, puesto que el estator 131 esta conformado mas largo que la longitud axial del cilindro 103 (vease la figura 4), es diffcil que el estator interno 131 sea fijado a la superficie circunferencial externa del cilindro 103 como en la tecnica anterior. Para resolver este problema, el estator interno 131 esta fijado por el estator 132, lo cual se describira en detalle mas abajo.

El estator externo 132 incluye un cuerpo de bobina 132A formado arrollando espiras en la direccion circunferencial y una pluralidad de nucleos 132B dispuestos a intervalos dados en la direccion circunferencial del cuerpo de bobina 132A para rodear las porciones distintas que la superficie circunferencial interna del cuerpo de bobina 132A. El nucleo 132B esta formado apilando chapas estampadas que tienen una seccion lateral en forma de ‘LI1 parcialmente en la direccion circunferencial. Aqrn, el nucleo 132B tiene dos porciones de extremo situadas opuestas a la porcion de conexion 131a y la porcion saliente 131b del estator interno 131. Una porcion de conexion 132a que sobresale en la direccion del estator interno 131 para solaparse con la porcion de conexion 131a del estator interno 131 se provee en una porcion de extremo del nucleo 132B y un polo 132b que define un entrehierro desde la superficie circunferencial externa y la porcion saliente 131b del estator interno 131 se proveen en la otra porcion de extremo del nucleo 132B. Ademas, la porcion de conexion 132a del nucleo 132B es unida por encaje de forma o soldada a la porcion de conexion 131a del estator interno 131, o se provee para presionar el estator interno 131 mediante una fuerza se sujecion que opera en la direccion axial. Independientemente de la manera de conexion, unas porciones de extremo del estator interno 131 y el estator externo 132 estan conectadas una a la otra para formar un bucle cerrado, de forma que no hay posibilidad de que un flujo magnetico se disperse a traves de la parte de conexion entre los estatores 131 y 132. Es preferible que una porcion saliente 132b' que se expande en ambas direcciones axiales para incrementar el area de la cara opuesta al estator interno 131 debena proveerse en el polo 132b del nucleo 132B para mejorar la fuerza electromagnetica como la porcion saliente 131b del estator interno 131.

Por supuesto, se provefan dos polos sobre el nucleo aplicado al estator externo convencional y el area de los polos opuesta al estator interno se expandfa en la direccion axial para aumentar la fuerza electromagnetica. Con el fin de acoplar el nucleo que tiene estos polos al cuerpo de bobina, se formaban dos bloques de nucleo mediante apilamiento de chapas estampadas que tenian secciones laterales en forma de ‘L’ y respectivamente, y entonces se acoplaban al cuerpo de bobina por medio de miembros y metodos de acoplamiento complicados. Sin embargo, el nucleo 132B aplicado al estator externo 132 de acuerdo con la presente invencion tiene solo un polo 132b de forma que un bloque de nucleo puede formarse apilando chapas estampadas que tienen seccion lateral en forma de 1 LIp y acoplarse directamente al cuerpo de bobina 132A, simplificando asi el proceso de fabricacion.

La unidad de iman 133 esta compuesta por primer y segundo imanes permanentes 133a y 133b que tienen polos NS opuestos al estator interno 131 y al estator externo 132. Es preferible que los primer y segundo imanes permanentes 133a y 133b estuvieran dispuestos de tal manera que polos diferentes hicieran contacto o estuviesen contiguos uno con otro en la direccion axial, es decir, en la direccion del movimiento lineal alternativo. Esto es, puesto que unos extremos del estator interno 131 y del estator externo 132 estan conectados entre sf en la direccion axial, la fuerza electromagnetica se produce solo entre el estator interno 131 y el polo 132b del estator externo 132,

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y los polos se cambian solo en un polo 132b del estator externo 132. Con el fin de que la unidad de iman 133 realice el movimiento lineal alternativo en esta situacion, la propia unidad de iman 133 esta configurada de tal forma que dos imanes permanentes 133a y 133b estan conectados entre sf en la direccion axial preferiblemente con polos diferentes en contacto.

Por supuesto, para fabricar el motor lineal 130 con una constante de muelle magnetica Kmagnetica segun se describe mas abajo, la unidad de iman 133 interpuesta entre el estator interno 131 y el polo 132b del estator externo 132 puede estar construida de varias formas ajustando la disposicion y el numero de los imanes permanentes. Como ejemplo, para cada uno de los primer y segundo imanes permanentes 133a y 133b, se disponen ocho imanes permanentes a intervalos dados en la direccion circunferencial. Los ocho primeros imanes permanentes 133a y los ocho segundos imanes permanentes 133b pueden proveerse de tal manera que polos diferentes sean trafdos a hacer contacto en la direccion axial, o incluso si los ocho primeros imanes permanentes 133a y los ocho segundos imanes permanentes 133b estan dispuestos en la direccion axial, los segundos imanes permanentes 133b pueden estar dispuestos entre los primeros imanes permanentes 133a de tal forma que polos diferentes estan contiguos unos con otros. Adicionalmente, la unidad de iman 133 puede incluir, ademas, imanes permanentes dispuestos en la direccion axial ademas del primer y segundo imanes permanentes 133a y 133b.

En adelante en este documento, se describira el proceso de acoplamiento del motor lineal con la construccion anterior haciendo referencia a las figuras 4 a 6.

El estator interno 131 es encajado sobre la superficie circunferencial del cilindro 103. Un extremo axial del estator interno 131 es acoplado para estar en contacto con el bastidor 102 y, luego, el estator externo 132 es encajado sobre la superficie circunferencial externa del estator interno 131. La porcion de conexion 132a del estator externo

132 se solapa con la porcion de conexion 131a del estator interno 131 y el polo 132b del estator externo 132 es acoplado manteniendo un entrehierro desde la superficie circunferencial externa del estator interno 131. La tapa de motor 107 es acoplada en la direccion axial, dispuesta para cubrir la superficie circunferencial externa de un extremo axial del estator externo 132, y luego es sujetada con pernos al bastidor 102. Por supuesto, el perno pasa a traves del espacio entre los nucleos 132B del estator externo 132 para acoplar el bastidor 102 y la tapa de motor 107. El estator externo 132 es fijado entre el bastidor 102 y la tapa de motor 107 y el estator interno 131 es fijado facilmente de manera que la porcion de conexion 132a del estator externo 132 presiona la porcion de conexion 131a del estator interno 131 contra el bastidor 102 mediante la fuerza de sujecion que opera sobre el estator externo 132.

Como puede verse, el estator interno 131 y el estator externo 132 estan conectados entre sf para formar un bucle cerrado. Incluso si es estator interno 131 y el estator externo 132 vienen a hacer contacto con el bastidor 102, no hay posibilidad para que la fuerza magnetica se disperse al bastidor 102 y, de este modo, no hay necesidad de que el bastidor 102 y el cilindro 103 esten fabricados por medio de moldeo por inyeccion usando una sustancia no magnetica como el Al. Estos pueden ser formados facilmente de manera integral por medio de fundicion usando un material magnetico, por ejemplo, hierro colado.

Las figuras 7 y 8 son vistas que ilustran un ejemplo de operacion del motor lineal aplicado al compresor lineal de acuerdo con la presente invencion.

Segun se ilustra en las figuras 7 y 8, cuando se alimenta energfa electrica al cuerpo de bobina 132A, el estator interno 131 y el polo 132b del estator externo 132 tienen polos N-S alternativamente. Por lo tanto, segun se ilustra en la figura 7, cuando el polo 132b del estator externo 132 tiene el polo N, este atrae al polo S de la unidad de iman

133 y repele el polo N de la unidad de iman 133 al mismo tiempo (de la misma manera, el estator interno 131 tiene un polo S, y por tanto atrae al polo N de la unidad de iman 133 y repele al polo S de la unidad de iman 133), empujando asf al segundo iman permanente 133b en direccion a la derecha anadiendose a la fuerza de recuperacion del primer muelle 121. De este modo, la unidad de iman 133 se mueve en una direccion axial (a la derecha de la figura 7) hasta el punto (BDC) que el centro del primer iman permanente 133a no escapa desde el extremo da la porcion saliente 132b' externa del estator externo 132. Como resultado, el segundo iman permanente 133b escapa desde el extremo de la porcion saliente 132b' externa del estator externo 132 y, asf, escapa completamente del entrehierro entre el estator interno 131 y el polo 132b del estator externo 132. Por el contrario, segun se ilustra en la figura 8, cuando el polo 132b del estator externo 132 tiene el polo S, este atrae al polo N de la unidad de iman 133 y repele al polo S de la unida de iman 133 al mismo tiempo (de la misma manera, el estator interno 131 tiene un polo N, y por tanto atrae al polo S de la unidad de iman 133 y repele al polo N de la unidad de iman 133), empujando asf al primer iman permanente 133a hacia la izquierda anadiendose a la fuerza de recuperacion del segundo muelle 122. Por consiguiente, de la misma manera, la unidad de iman 133 se mueve en la direccion opuesta (a la izquierda) hasta el punto (TDC) que el centro del segundo iman permanente 133b no escapa desde el extremo de la porcion saliente 132b' interna del estator externo 132. Como resultado, el primer iman permanente 133a escapa desde el extremo de la porcion saliente 132b' interna del estator externo 132 y, asf, escapa completamente del entrehierro entre el estator interno 131 y el polo 132b del estator externo 132. Esto es, la distancia de movimiento de la unidad de iman 133, es decir, la carrera del piston 104 puede considerarse como una distancia entre un punto en el que el centro del primer iman permanente 133a esta situado en el extremo de la porcion saliente 132b' del estator externo 132 hasta un punto en el que el centro del segundo iman permanente 133b esta situado en el extremo de la porcion saliente 132b' interna del estator externo 132.

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No obstante, en el motor lineal de acuerdo con la presente invencion segun se describe arriba, mientras que la unidad de iman 133 provista de los imanes permanentes 133a y 133b realiza el movimiento lineal alternativo, otra fuerza de recuperacion mas opera sobre la unidad de iman 133 del motor lineal. Segun se ilustra en las figuras 7 y 8, cuando un iman permanente de la unidad de iman 133 pasa entre la porcion saliente 131b del estator interno 131 y el polo 132b del estator externo 132, aquel escapa desde el centro del polo 132b del estator externo 132 que tiene un polo diferente. Aqm, una fuerza de recuperacion electromagnetica opera de tal forma que el iman permanente vuelve hacia el centro del polo 132b del estator externo 132 usando la fuerza electromagnetica. Esto es, mientras la fuerza de recuperacion opera que hace al primer iman permanente 133a situado entre el estator interno 131 y el polo 132b del estator externo 132 en la figura 7, la fuerza de recuperacion opera que hace al segundo iman permanente 133b situado entre el estator interno 131 y el polo 132b del estator externo 132 en la figura 8.

La fuerza de recuperacion electromagnetica opera en la misma direccion que la fuerza de recuperacion de los muelles 120 (121 y 122) que soportan el miembro movil compuesto por el piston 104 y la unidad de iman 133 y, de este modo, se define como un muelle de iman en la presente invencion, y una constante de muelle del muelle de iman obtenida se representa como una constante de muelle de iman Kmagnetica. Esta constante de muelle de iman Kmagnetica se expresa en las mismas unidades que una constante de muelle mecanica Kmecanica que soporta elasticamente el miembro movil en ambos lados de la direccion del movimiento lineal redproco y es compatible con ellos en todo momento. La fuerza de recuperacion se hace maxima cuando el centro de un iman permanente de la unidad de iman 133 alcanza desde el centro del polo 132b del estator externo 132 que tiene un polo diferente hasta el extremo del polo 132b del estator externo 132 y, entonces, se reduce pronunciadamente. Esto es, mientras que la fuerza de recuperacion (fuerza de recuperacion electromagnetica) del muelle magnetico en la misma direccion que la fuerza de recuperacion del segundo muelle 122 se hace maxima cuando el centro del primer iman permanente 133a esta situado en el extremo de la porcion saliente 132b' externa del estator externo 132 (como en la figura 7), la fuerza de recuperacion (fuerza de recuperacion electromagnetica) del muelle magnetico en la misma direccion que la fuerza de recuperacion del primer muelle 121 se hace maxima cuando el centro del segundo iman permanente 133b esta situado en el extremo de la porcion saliente 132b' interna del estator externo 132 (como en la figura 8). La constante de muelle magnetica puede obtenerse a partir de la fuerza de recuperacion electromagnetica (fuerza de recuperacion electromagnetica maxima) en las posiciones indicadas arriba.

Por lo tanto, en el compresor lineal que emplea el motor lineal de acuerdo con la presente invencion, como se toma en consideracion la constante de muelle magnetica Kmagnetica, la constante de muelle mecanica Kmecanica puede ser relativamente pequena, de forma que es una ventaja que puede reducir la rigidez de los muelles (incluyendo el numero, diametro, longitud, diametro del alambre, etc. de los muelles). Con mas detalle, para el proposito de la operacion mas eficiente, el compresor lineal se disena de tal forma que una frecuencia de la alimentacion electrica f se adecua a una frecuencia de resonancia fo. Con las caractensticas del motor lineal de la presente invencion, en el diseno del compresor lineal de la presente invencion, es preferible hacer un diseno de resonancia en consideracion de la constante de muelle magnetica Kmagnetica segun se expresa en la formula siguiente:

Formula 1

imagen1

Esto es, cuando se decide la frecuencia de la alimentacion electrica f a ser suministrada al motor lineal, la masa M del miembro movil que incluye el piston y el iman permanente, la constante de muelle mecanica Kmecanica, definida por la fuerza de recuperacion de los muelles mecanicos que soportan el piston en ambos lados de la direccion axial, la constante de muelle del gas Kgas, definida por la presion del gas aspirado en el espacio de compresion, y la constante de muelle magnetica Kmagnetica, definida por la fuerza de recuperacion que opera cuando el centro del iman permanente escapa del centro del polo del estator segun de describio arriba, pueden ser controladas de tal forma que la frecuencia de la alimentacion electrica f se adecua al punto de resonancia. Aqm, mientras que la masa M del miembro movil puede considerarse como una constante determinada para cada producto, la constante de muelle del gas Kgas es cambiada de acuerdo con la clase de refrigerante y la carga. Para el diseno de resonancia, es necesario hacer un especial esfuerzo de forma que el valor de muelle de gas pueda operar como una constante dentro del rango de operacion. Para este proposito, la masa M del miembro movil se incrementa para reducir la influencia del muelle de gas, o la rigidez del muelle mecanico se incrementa para reducir la influencia relativa del muelle de gas. Una pluralidad de muelles mecanicos debe ser conectada inevitablemente en paralelo para aumentar su rigidez, lo cual incrementa el volumen del compresor y requiere una estructura de soporte independiente tal como un soporte de piston para soportar la pluralidad de muelles mecanicos en paralelo. Sin embargo, de acuerdo con la presente invencion, puesto que el muelle magnetico que proporciona fuerza de recuperacion en la misma direccion que el muelle mecanico se toma en cuenta anadida al muelle mecanico, la rigidez del muelle mecanico o la constante de muelle mecanica puede ser relativamente reducida. Por lo tanto, el numero n, diametro D, diametro de alambre d y longitud l de los muelles que soportan el piston, el cual realiza el movimiento lineal alternativo, en ambas direcciones axiales pueden ser establecidos mas pequeno y los componentes que soportan los muelles pueden ser

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eliminados, lo cual conduce a un peso bajo y tamano pequeno.

Ademas, el compresor lineal que emplea el motor lineal de acuerdo con la presente invencion sirve para suprimir la influencia de la extension de la carrera. Esto es, la constante de muelle magnetica Kmagnetica es proporcional al valor caractenstico a del motor (Kmagnetica & a). La influencia de extension de carrera producida el valor caractenstico a del motor, que depende de cada modelo de compresor, puede ser reducida usando esta relacion. Con mas detalle, primero, la capacidad de enfriamiento es proporcional a la carrera S (capacidad de enfriamiento & S), y el valor caractenstico del motor lineal expresado como a es un valor que puede ser calculado mediante una densidad de flujo magnetico B y una longitud de espira l en una fuerza contraelectromotriz. La densidad de flujo magnetico B y la longitud de espira l pueden ser diferentes de acuerdo con modelos de motores lineales y, asf, cada modelo tiene un valor caractenstico a del motor unico. Mientras tanto, mientras que el valor caractenstico a del motor es proporcional al muelle magnetico (Kmagnetica & a), la carrera S es inversamente proporcional al valor caractenstico a del motor (S & 1/a) y proporcional al muelle magnetico (S & Kmagnetica).

Esto es, en un compresor lineal que emplea un motor lineal que tiene un valor caractenstico a del motor grande, incluso si la carrera S se reduce debido al valor caractenstico a del motor relativamente grande, el valor caractenstico a del motor relativamente grande da lugar a una constante de muelle magnetica relativamente grande, lo cual conduce a una carrera S relativamente grande. Por lo tanto, la reduccion de la carrera S causada por la magnitud relativamente grande del valor caractenstico a del motor es compensada por el incremento de la carrera S causado por el incremento de la constante de muelle magnetica, minimizando asf la influencia de la extension de carrera producida el valor caractenstico del motor que depende de los modelos de los motores lineales y la influencia de extension de la capacidad de enfriamiento resultante.

De otra manera, en un compresor lineal que emplea un motor lineal que tiene un valor caractenstico a del motor pequeno, incluso si la carrera S se incrementa debido al valor caractenstico a del motor relativamente pequeno, el valor caractenstico a del motor relativamente pequeno da lugar a una constante de muelle magnetica relativamente pequena, lo cual tambien conduce a una carrera S relativamente pequena. Por consiguiente, el incremento de la carrera S causado por la magnitud relativamente pequena del valor caractenstico a del motor es compensado por la reduccion de la carrera S causada por la reduccion de la constante de muelle magnetica, minimizando asf la influencia de la extension de carrera producida el valor caractenstico a del motor relativamente pequeno que depende de los modelos de los motores lineales y la influencia de extension de la capacidad de enfriamiento resultante.

Ademas, en el motor lineal de la presente invencion, en comparacion con la tecnica anterior, la rigidez de los muelles mecanicos se reduce, de forma que la influencia del muelle de gas de operacion puede incrementarse relativamente de acuerdo con una carga. Al mismo tiempo, la capacidad puede expandirse facilmente de acuerdo con la carga. Con mas detalle, mientras que la fuerza electromagnetica es producida en dos polos del estator en el motor lineal convencional, esta es producida en un solo polo del estator en el motor lineal inventivo. Si se compara con el motor lineal convencional, en el motor lineal inventivo, cuanto mas se incrementa la carrera S mas pronunciadamente se reduce la densidad de flujo magnetico B. Por tanto, el valor caractenstico a del motor influenciado por la densidad de flujo magnetico B, tambien se reduce. Esto es, en el compresor lineal que emplea el motor lineal de acuerdo con la presente invencion, cuanto mas se incrementa la carrera S mas sensiblemente se reduce el valor caractenstico a del motor. En un motor lineal, el valor caractenstico a del motor y la constante de muelle magnetica Kmagnetica son proporcionales como se describio arriba. Esto es, en la tecnica anterior mostrada a la izquierda de la figura 9, cuando se introduce refrigerante en el espacio de compresion, la posicion original xo del piston 104 es deslizamiento por el muelle de gas en la direccion BDC en una cantidad de deslizamiento Ax dada. El piston 104 realiza el movimiento lineal alternativo en la carrera S entre el TDC y el BDC basandose en su posicion original de deslizamiento xo'. Puesto que no esta influenciada por el muelle magnetico, la carrera S esta definida solo por el muelle mecanico y el muelle de gas. Por el contrario, en la presente invencion mostrada a la derecha en la figura 9, como se menciono arriba, la constante de muelle mecanica puede ser establecida relativamente pequena debido a la influencia del muelle magnetico. Cuando se introduce en el espacio de compresion la misma presion de refrigerante que el la tecnica anterior mostrada a la izquierda de la figura 9, la magnitud de una cantidad de deslizamiento Axo' desde la posicion original xo del piston 104 se incrementa en la direccion BDC. Cuanto mas se incrementa la carrera S mas se reduce el valor caractenstico a del motor. La constante de muelle magnetica Kmagnetica proporcional al valor caractenstico a del motor tambien se reduce. La constante de muelle total K se reduce, de forma que el piston 104 puede realizar el movimiento lineal alternativo en una carrera S1 mas larga que en la tecnica anterior basandose en su posicion original de deslizamiento xo''. Como resultado, la capacidad de compresion puede ser expandida mas facilmente.

La presente invencion se ha descrito con detalle en conexion con las realizaciones de ejemplo y los dibujos que acompanan. No obstante, el alcance de la presente invencion no esta limitado a ellas sino que esta definido por las reivindicaciones anexas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un compresor lineal que comprende:

un miembro fijo que incluye un cilindro (103) que tiene un espacio de compresion definido en el, un estator interno (131) instalado sobre el lado externo del cilindro y un estator externo (132) instalado manteniendo un entrehierro desde el estator interno; y

un miembro movil que incluye un piston (104) que realiza un movimiento lineal alternativo en el espacio de compresion del cilindro (103) y que comprime un fluido de operacion introducido en el espacio de compresion y un iman permanente (133, 133a, 133b) que realiza un movimiento lineal alternativo con el piston (104) debido a una fuerza electromagnetica mutua en el entrehierro entre el estator interno (131) y el estator externo (132),

en el que el iman permanente (133, 133a, 133b) esta dispuesto en un numero plural a lo largo de la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo, y el polo N y el polo S de cada iman permanente (133, 133a, 133b) estan formados opuestos al estator interno (131) y al estator externo (132),

caracterizado por que

el estator externo (132) esta provisto de una porcion de conexion (132a) conectada a un extremo axial del estator interno (131) y un polo (132b) que mantienen un entrehierro desde el otro extremo axial del estator interno (131), y

al menos uno del numero plural de imanes permanentes (133, 133a, 133b) esta dispuesto para escapar completamente del entrehierro entre el estator interno (131) y el polo (132b) del estator externo (132), durante una operacion del compresor lineal.
2. El compresor lineal de la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de imanes permanentes (133, 133a, 133b) dispuestos a lo largo de la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo estan dispuestas de tal forma que polos diferentes vienen a hacer contacto unos con otros.
3. El compresor lineal de la reivindicacion 1 o 2, en el que la pluralidad de imanes permanentes (133, 133a, 133b) dispuestos a lo largo de la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo estan dispuestas de tal forma que polos diferentes estan contiguos unos con otros.
4. El compresor lineal de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende muelles mecanicos (121, 122) que soportan elasticamente el miembro movil con respecto al miembro fijo en ambos lados de la direccion de movimiento lineal alternativo,

en el que, segun se distancia el centro del uno o mas imanes permanentes (133, 133a, 133b) del centro del polo (132b) del estator externo (132) en la direccion de realizacion del movimiento lineal alternativo, una fuerza de recuperacion opera en la misma direccion que una fuerza de recuperacion del muelle mecanico comprimido (121, 122) entre el estator interno (131) y el estator externo (132) y el uno o mas imanes permanentes (133, 133a, 133b).
5. El compresor lineal de la reivindicacion 4, en el que una constante de muelle magnetica Kmagnetica compatible con una constante de muelle mecanica Kmecanica se obtiene a partir de la fuerza de recuperacion electromagnetica maxima que opera en la misma direccion que la fuerza de recuperacion del muelle mecanico (121, 122) comprimido entre el estator interno (131) y el estator externo (132) y el uno o mas imanes permanentes (133, 133a, 133b).
6. El compresor lineal de la reivindicacion 5, en el que una frecuencia de resonancia f0 se obtiene a partir de la masa M del miembro movil, la constante de muelle mecanica Kmecanica obtenida mediante la fuerza de recuperacion del muelle mecanico, una constante de muelle del gas Kgas definida por la presion del fluido de operacion introducido en el espacio de compresion, y la constante de muelle magnetica Kmagnetica.
7. El compresor lineal de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que la constante de muelle magnetica Kmagnetica es proporcional a un valor caractenstico a del motor calculado por una densidad de flujo magnetico B y un longitud de espira l y la carrera S del miembro movil es inversamente proporcional al valor caractenstico a del motor y proporcional a la constante de muelle magnetica Kmagnetica al mismo tiempo.
8. El compresor lineal de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el estator interno esta montado longitudinalmente sobre la superficie circunferencial externa del cilindro en la direccion del movimiento lineal alternativo, y los imanes permanentes estan dispuestos entre el estator interno (131) y el polo (132b) del estator externo (132) para ser capaces de realizar el movimiento lineal alternativo debido a una fuerza electromagnetica mutua.
9. El compresor lineal de la reivindicacion 8, que comprende, ademas, un bastidor (102) integrado con el cilindro (103), estando soportadas la parte de conexion del estator interno y del estator externo sobre el bastidor en la direccion del movimiento lineal alternativo.
10. El compresor lineal de la reivindicacion 9, que comprende, ademas, un tapa de motor (107) que soporta el

estator externo (132) en la direccion axial y que sujeta mediante pernos el estator externo (132) al bastidor (102), en el que el estator interno (131) esta fijado por el estator externo (132).
11. El compresor lineal de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, en el que los muelles mecanicos (121, 122) son un primer muelle (121) y un segundo muelle (122) que soportan el piston (104) en ambos lados de la direccion del

5 movimiento lineal alternativo.
12. El compresor lineal de la reivindicacion 11, que comprende, ademas, un tapa trasera (108) provista manteniendo un intervalo desde el piston (104) en la direccion axial,

en el que el primer muelle (121) esta instalado entre una brida del piston (104) y la tapa trasera (108), y el segundo muelle (122) esta instalado entre el cilindro (103) y la brida del piston (104).

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