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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Linearmotor und einen Linearkompressor,
in dem der Linearmotor verwendet wird, und insbesondere einen Linearmotor
und einen Linearkompressor, in dem der Linearmotor verwendet wird,
bei denen ein Spalt zwischen einem Magneten und einem Innenkern
eliminiert ist, und bei dem der Innenkern länger als ein Außenkern
ausgebildet ist.
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Im
Allgemeinen erzeugt ein Linearmotor eine lineare hin- und hergehende
Kraft auf ein sich linear hin und her bewegendes Objekt (das nachstehend als "beweglicher Körper" bezeichnet wird),
z.B. auf einen Kolben, und weist im wesentlichen einen Stator auf,
in dem eine Spule bereitgestellt wird, und einen Rotor zum Ausführen einer
linearen hin- und hergehenden Bewegung des beweglichen Körpers durch eine
hin- und hergehende Bewegung des Stators.
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In
jüngster
Zeit ist beispielsweise ein Linearkompressor oder -verdichter zum
Verdichten eines Fluids, z.B. eines Kältemittelgases, unter Verwendung
eines Linearmotors entwickelt worden.
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Der
Stator weist ein Spulengehäuse,
eine im Spulengehäuse
gewickelte Spule, einen im Spulengehäuse radial angeordneten Außenkern
und einen an der Innenseite eines Außenstators beabstandet angeordneten
Innenkern auf.
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Der
Rotor ist ein Magnet, der durch eine Wechselwirkung mit einer Magnetkraft,
die erzeugt wird, wenn der Spule ein Strom zugeführt wird, eine lineare hin-
und hergehende Bewegung zwischen dem Außenkern und dem Innenkern ausführt.
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Der
Magnet weist einen äußeren Spalt
g1 zwischen dem Magnet und einer Innenumfangsfläche des Außenkerns und einen inneren
Spalt g2 zwischen dem Magnet und einer Außenumfangsfläche des
Innenkerns auf, so dass der Magnet eine lineare hin- und hergehende
Bewegung zwischen dem Außenkern
und dem Innenkern ausführen
kann.
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Eine
Kraft (Ausgangsleistung) des Linearmotors wird durch eine Motorkraftkonstante
(α) und
einen der Spule zugeführten
Stromwert (i) bestimmt, wobei die Motorkraftkonstante einer durch
den Magnet erhaltenen magnetischen Flussdichte (Bm) im Spalt proportional
ist, so dass der Wirkungsgrad des Motors verbessert wird, wenn die
durch den Magnet erhaltenen magnetische Flussdichte (Bm) im Spalt zunimmt.
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Hierbei
wird, wie in Gleichung (1) dargestellt ist, die magnetische Flussdichte
(Bm) im Spalt groß, wenn
der äußere Spalt
(g1) und der innere Spalt (g2) groß werden. Bm = (Br × t)/(2(g1 + g2 + t)) (1)wobei Br
eine magnetische Flussdichte (Charakteristik) innerhalb eines Magneten,
t eine Dicke des Magneten und 2(g1 + g2 + t) einen Spalt eines Linearmotors
bezeichnen.
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D.h.,
eine Kraft (Ausgangsleistung) des Linearmotors und des Linearkompressors,
in dem der Linearmotor verwendet wird, wird groß, wenn ein Spalt des Linearmotors
klein wird.
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In
einem herkömmlichen
Linearmotor und in einem Linearkompressor, in dem der Linearmotor verwendet
wird, wird jedoch, weil Spalte sowohl an der Innenseite als auch
an der Außenseite
des Magneten ausgebildet sind, ein eine Magnetkraft störender magnetischer
Widerstand groß,
so dass ein Problem dahingehend auftritt, dass die Verbrauchsmenge
des Materials für
den Magneten zunimmt, um ihre Ausgangsleistung zu verbessern, und
ihre Produktivität
gering ist, weil sowohl der innere Spalt als auch der äußere Spalt
geeignet bereitgestellt werden müssen,
um eine stabile Motorleistung zu erhalten.
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mindestens die Probleme
und Nachteile des Stands der Technik zu lösen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearmotor und
einen Linearkompressor bereitzustellen, in dem der Linearmotor verwendet
wird, durch die eine Verbrauchsmenge des Materials für den Magneten
bei gleicher Leistung minimiert werden kann, oder deren Ausgangsleistung
bei gleicher Verbrauchsmenge des Materials für den Magneten erhöht werden
kann, indem ein Spalt minimiert und ihre Ausgangsleistung maximiert
wird durch Minimieren einer Gegenkraft, die wirkt, wenn der Magnet
sich bewegt, indem ein Innenkern länger ausgebildet wird als ein
Außenkern.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Linearmotor bereitgestellt,
mit: einem Spulengehäuse,
einer im Spulengehäuse
gewickelten Spule, einem im Spulengehäuse angeordneten Außenkern,
einem Innenkern, der dazu geeignet ist, zusammen mit einem beweglichen
Körper
eine lineare hin- und
hergehende Bewegung auszuführen und
eine Länge
hat, die größer ist
als diejenige des Außenkerns,
und einem Magneten, der im Innenkern derart angeordnet ist, dass
der Innenkern und der bewegliche Körper eine lineare hin- und
hergehende Bewegung ausführen,
wobei zwischen dem Magneten und dem Außenkern ein Spalt ausgebildet
ist.
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Der
Linearmotor kann ferner einen Kernrahmen aufweisen, der mit dem
beweglichen Körper
verbunden ist und in dem der Innenkern angeordnet ist.
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Der
Innenkern kann eine Länge
L1 aufweisen, die größer oder
gleich der Summe aus einer Länge
L2 des Außenkerns
und einem Hubweg des beweglichen Körpers ist.
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Der
Magnet kann derart angeordnet sein, dass er in engen Kontakt mit
einer Außenumfangsfläche des
Innenkerns kommt.
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Der
Linearmotor kann ferner einen ersten Halter aufweisen, der das vordere
Ende des Magneten umschließt
und an einer Außenumfangsfläche des
Innenkerns derart befestigt ist, dass ein vorderes Ende des Magneten
in einer Vorwärtsrichtung
und einer radialen Richtung blockiert wird, und einen zweiten Halter,
der das hintere Ende des Magneten umschließt und an einer Außenumfangsfläche des
Innenkerns derart befestigt ist, dass ein hinteres Ende des Magneten
in einer Rückwärtsrichtung
und einer radialen Richtung blockiert wird.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Linearkompressor
bereitgestellt, mit: einem Zylinder, einem im Zylinder angeordneten
Kolben zum Ausführen
einer linearen hin- und hergehenden Bewegung, einem Spulengehäuse, einer
im Spulengehäuse
gewickelten Spule, einem im Spulengehäuse angeordneten Außenkern, einem
Innenkern, der derart angeordnet ist, dass er zusammen mit dem Kolben
eine lineare hin- und hergehende Bewegung ausführt, und dessen Länge größer ist
als diejenige des Außenkerns,
und einen Magneten, der im Innenkern derart angeordnet ist, dass der
Innenkern und der Kolben eine lineare hin- und hergehende Bewegung
ausführen,
wobei zwischen dem Magneten und dem Außenkern ein Spalt ausgebildet
ist.
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Der
Linearkompressor kann ferner einen Kernrahmen auf weisen, der mit
dem Kolben verbunden ist und in dem der Innenkern angeordnet ist.
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Der
Innenkern kann eine Länge
L1 aufweisen, die größer oder
gleich der Summe aus einer Länge
L2 des Außenkerns
und einem Hubweg des Kolbens ist.
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Der
Magnet kann derart angeordnet sein, dass er in engen Kontakt mit
einer Außenumfangsfläche des
Innenkerns kommt.
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Der
Linearkompressor kann ferner einen ersten Halter aufweisen, der
das vordere Ende des Magneten umschließt und an einer Außenumfangsfläche des
Innenkerns derart befestigt ist, dass ein vorderes Ende des Magneten
in einer Vorwärtsrichtung und
einer radialen Richtung blockiert wird, und einen zweiten Halter,
der das hintere Ende des Magneten umschließt und an einer Außenumfangsfläche des Innenkerns
derart befestigt ist, dass ein hinteres Ende des Magneten in einer
Rückwärtsrichtung
und einer radialen Richtung blockiert wird.
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In
einem erfindungsgemäßen Linearmotor und
in einem er findungsgemäßen Linearkompressor,
in dem der Linearmotor verwendet wird, mit der vorstehend erwähnten Konstruktion
wird ein Innenkern bereitgestellt, der eine lineare hin- und hergehende
Bewegung mit einem beweglichen Körper ausführt, und
im Innenkern ist ein Magnet derart angeordnet, dass der Innenkern
und der bewegliche Körper
eine lineare hin- und hergehende Bewegung ausführen, und zwischen dem Magnet
und einem Außenkern
ist ein Spalt ausgebildet, und zwischen dem Magnet und dem Innenkern
ist kein Spalt ausgebildet, so dass eine Verbrauchsmenge des Materials
für den
Magneten bei gleicher Leistung minimiert oder ihre Ausgangsleistung
bei gleicher Verbrauchsmenge des Materials für den Magneten erhöht werden kann,
und weil der Innenkern länger
ausgebildet ist als der Außenkern,
kann eine Gegenkraft, die entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung
des Magneten erzeugt wird, minimiert werden, wenn der Magnet eine
lineare hin- und hergehende Bewegung ausführt, so dass eine Abnahme ihrer
Ausgangsleistung minimiert werden kann, die erzeugt wird, wenn die Länge des
Innenkern kleiner oder gleich der Länge des Außenkerns ist.
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Außerdem wird
im erfindungsgemäßen Linearmotor
und im erfindungsgemäßen Linearkompressor,
in dem der Linearmotor verwendet wird, weil der Innenkern länger ist
als die Summe aus der Länge des
Außenkerns
und einem Hubweg des beweglichen Körpers, keine Gegenkraft in
eine der Bewegungsrichtung eines Magneten entgegengesetzte Richtung
erzeugt, wenn der Magnet eine lineare hin- und hergehende Bewegung
ausführt,
so dass eine Abnahme ihrer Ausgangsleistung verhindert werden kann.
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Außerdem weisen
der erfindungsgemäße Linearmotor
und der erfindungsgemäße Linearkompressor,
in dem der Linearmotor verwendet wird, ferner einen Kernrahmen auf,
der mit dem beweglichen Körper
verbunden ist, und in dem der Innenkern angeordnet ist, so dass
der Innenkern leicht bereitgestellt werden kann, wenn es schwierig
ist, den Innenkern im beweglichen Körper direkt anzuordnen.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche
Elemente bezeichnen, ausführlich
beschrieben.
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1 zeigt
einen Teil-Längsschnitt
zum Darstellen eines Zustands, in dem ein beweglicher Körper maximal
ausge fahren ist, gemäß einer
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Linearmotors;
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2 zeigt
einen Teil-Längsschnitt
zum Darstellen eines Zustands, in dem ein beweglicher Körper maximal
zurückgezogen
ist, gemäß einer
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Linearmotors;
und
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3 zeigt
einen Längsschnitt
zum Darstellen einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Linearkompressors,
in dem der Linearmotor verwendet wird.
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Nachstehend
werden exemplarische Ausführungsformen
eines erfindungsgemäßen Linearmotors
unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen ausführlich
beschrieben.
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1 zeigt
einen Teil-Längsschnitt
zum Darstellen eines Zustands, in dem ein beweglicher Körper maximal
ausgefahren ist, gemäß einer
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Linearmotors, und 2 zeigt
einen Teil-Längsschnitt
zum Darstellen eines Zustands, in dem ein beweglicher Körper maximal
zurückgezogen
ist, gemäß einer
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Linearmotors.
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Ein
in den 1 und 2 dargestellter Linearmotor 1 weist
auf: ein Spulengehäuse 2,
eine im Spulengehäuse 2 gewickelte
Spule 10, einen im Spulengehäuse 2 angeordneten
Außenkern 20,
einen Innenkern 40, der so angeordnet ist, dass ein beweglicher
Körper 30,
wie beispielsweise ein Kolben, eine lineare hin- und hergehende
Bewegung ausführt,
wobei der Innenkern eine Länge
hat, die größer ist
als diejenige des Außenkerns 20,
und einen im Innenkern 40 angeordneten Magnet 50,
wobei zwischen dem Magnet 50 und dem Außenkern 20 ein Spalt
bereitgestellt wird.
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Das
Spulengehäuse 2 ist
vollständig
zylinderförmig
ausgebildet, und eine Außenumfangsfläche davon
ist offen.
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Die
Spule 10 ist an der Innenseite des Spulengehäuses 2 gewickelt.
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Der
Außenkern 20 bildet
einen Durchlass für einen
magnetischen Fluss, wenn der Spule 10 ein Wechselstrom
zugeführt
wird, und mehrere Außenkerne
sind radial beabstandet vom Spulengehäuse 2 angeordnet.
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Der
Außenkern 20 ist
derart ausgebildet, dass er einen Teil des Spulengehäuses 2 umgibt,
und ein vorderer und ein hinterer Pol 21 und 22 sind
an der Vorder- und der Rückseite
an einer Innenumfangsfläche
des Außenkerns
voneinander beabstandet angeordnet.
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Der
bewegliche Körper 30 ist
z.B. ein Kolben oder eine Stange, der/die eine hin- und hergehende Bewegung
ausführt,
ist jedoch nicht auf ein derartiges Element beschränkt.
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In
der nachstehenden Beschreibung wird ein Kolben als beweglicher Körper betrachtet.
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Der
Innenkern 40 bildet zusammen mit dem Außenkern einen Durchlass für einen
magnetischen Fluß,
wobei die Kerne radial geschichtete Eisenkerne sind.
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Der
Innenkern 40 ist direkt mit dem Kolben 30 verbunden,
so dass eine lineare hin- und hergehende Kraft des Magneten 50 dem
Kolben 30 direkt zugeführt
werden kann, und der Innenkern ist in einem mit dem Kolben 30 direkt
verbundenen separaten Kernrahmen 41 angeordnet, so dass
eine lineare hin- und hergehende Kraft des Magneten 50 dem Kolben 30 über den
Kernrahmen 41 zugeführt
werden kann.
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Nachstehend
wird die Struktur des auf einer Außenumfangsfläche des
Kernrahmens 41 angeordneten Innenkerns 40 beschrieben.
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Der
Innenkern 40 kann durch einen Klebstoff mit der Außenumfangsfläche des
Kernrahmens 41 verbunden sein, oder durch ein Befestigungselement,
z.B. eine Schraube, daran befestigt oder durch einen Vorsprung oder
eine Nut daran verriegelt oder auf ähnliche Weise daran befestigt
sein.
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An
einem vorderen Ende des Innenkerns 40 ist ein vorderer
Pol 42a und an einem hinteren Ende des Innenkerns ein hinterer
Pol 42b ausgebildet.
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Wenn
eine Gesamtlänge
L1 des Innenkerns 40 kleiner ist als die Summe aus einer
Länge L2
des Außenkerns 20 und
einem Hubweg des beweglichen Körpers 30,
nimmt eine Reluktanzkraft oder magnetische Widerstandskraft, d.h.
eine Gegenkraft, in eine Richtung zu, gemäß der ein Spalt zwischen dem
Innenkern 40 und dem Außenkern 20 minimiert
wird, d.h. in eine der Be wegungsrichtung des Magneten 50 und
des Innenkerns 40 entgegengesetzte Richtung, wenn der Innenkern 40 und
der Magnet 50 bewegt werden und der Innenkern 40 eine
Länge L1
hat, die größer oder
gleich der Summe aus einer Länge
L2 des Außenkerns 20 und
einem Hubweg des beweglichen Körpers 30 ist.
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D.h.,
der Innenkern 40 hat eine Länge L1, die größer oder
gleich der Summe aus der Länge
L2 des Außenkerns 20 und
einem Hubweg des beweglichen Körpers 30 ist.
Am bevorzugtesten ist es, wenn der Innenkern 40 eine Länge hat,
die der Summe aus der Länge
L2 des Außenkerns 20 und
einem Hubweg des beweglichen Körpers 30 gleicht,
um die Materialkosten für
den Innenkern 40 zu minimieren.
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Der
Magnet 50 ist derart angeordnet, dass er in engen Kontakt
mit der Außenumfangsfläche des Innenkerns 40 kommt,
und ist in einer zylindrischen Richtung magnetisiert. Wenn die Richtung
des sich durch den Außenkern 20 und
den Innenkern 40 erstreckenden magnetischen Flusses sich
gemäß einer
Richtung eines zur Spule 10 fließenden Wechselstroms ändert, erfährt der
Magnet 50 eine Kraft zum Ausführen einer linearen hin- und
hergehenden Bewegung in die Vorwärts-Rückwärtsrichtung gemäß Fleming's Linke-Hand-Regel,
und diese Kraft wird dem beweglichen Körper 30 über den
Innenkern 40 und den Kernrahmen 41 zugeführt.
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Der
Magnet 50 kann z.B. durch einen Klebstoff direkt festgeklebt
werden, oder durch Aushärten über eine
Stunde bei einer hohen Temperatur nach Bekleben mit einem Kohlenstofffilm,
usw. und durch separate Halter 51 und 52 mit der
Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 in engen Kontakt kommen.
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Nachstehend
wird eine Struktur, gemäß der der
Magnet 50 durch die Halter 51 und 52 in
engen Kontakt mit dem Innenkern 40 kommt, ausführlich beschrieben.
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Ein
das vordere Ende 53 des Magneten 50 umschließender erster
Halter 51, durch den ein vorderes Ende 53 des
Magneten 50 in einer Vorwärtsrichtung und in einer radialen
Richtung blockiert wird, und ein das hintere Ende des Magneten 50 umschließender zweiter
Halter 52, durch den ein hinteres Ende 54 des
Magneten in einer Vorwärtsrichtung
und in einer radialen Richtung blockiert wird, sind am Innenkern 40 befestigt.
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Um
den ersten Halter 51 und den zweiten Halter 52 am
Innenkern 40 zu befestigen, sind eine vordere und eine
hintere Nut 43 und 44 an der Vorderseite und der
Rückseite
auf der Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 voneinander beabstandet angeordnet.
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Der
erste Halter 51 ist vollständig ringförmig ausgebildet, und ein das
vordere Ende 53 des Magneten 50 umschließender Abschnitt
hat einen "⌈"-förmigen Querschnitt,
und ein Teil davon wird z.B. durch Schweißen oder einen C-Ring an der vorderen
Nut 43 fixiert, nachdem er in die Nut 43 eingesetzt
wurde, so dass das vordere Ende 53 des Magneten 50 mit der
Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 in Kontakt kommt.
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Der
zweite Halter 52 ist vollständig ringförmig ausgebildet, und ein das
hintere Ende 54 des Magneten 50 umschließer Abschnitt
hat einen dem Querschnitt des ersten Halters 51 entgegengesetzten "⌉"-förmigen Querschnitt,
und ein Teil davon wird z.B. durch Schweißen oder einen C-Ring an der
vorderen Nut 43 fixiert, nachdem er in die Nut 43 eingesetzt wurde,
so dass das hintere Ende 54 des Magneten 50 mit
der Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 in Kontakt kommt.
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D.h.,
der Magnet 50 wird durch den ersten Halter 51 und
den zweiten Halter 52 in einer Längsrichtung und einer radialen
Richtung blockiert, so dass er mit der Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 in Kontakt kommt.
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Wenn
der Magnet 50 dagegen zusammen mit dem Innenkern 40 eine
lineare hin- und hergehende Bewegung ausführt, hat der Linearmotor eine Reluktanzkraft
zum Bewegen des Innenkerns 40 zur Mitte. Wenn der Magnet 50 sich
außerhalb
der Pole 21 und 22 des Außenkerns 20 befindet,
nimmt eine durch den Magnet 50 erzeugte Reluktanzkraft
zu. Zwei Kräfte
sind aufgrund ihrer entgegengesetzten Richtungen voneinander ver setzt,
so dass die Linearität
einer linearen hin- und hergehenden Bewegung verbessert und ihr
Wirkungsgrad erhöht
wird.
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D.h.,
durch Ausführen
einer linearen hin- und hergehenden Bewegung hat der Magnet 50 eine
Länge L3,
gemäß der das
vordere Ende und das hintere Ende 53 und 54 sich
außerhalb
des vorderen und/oder des hinteren Pols 21 und 22 des
Außenkerns 20 befinden.
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Insbesondere
hat der Magnet 50 eine relativ kleine Länge, so dass das hintere Ende 54 des
Magneten 50 sich außerhalb
des vorderen Endes des hinteren Pols 22 des Außenkerns 20 befindet,
wenn der Magnet 50 sich maximal nach vorne bewegt, und
das vordere Ende 53 des Magneten 50 befindet sich
außerhalb
des hinteren Endes des vorderen Pols 21 des Außenkerns 20,
wenn der Magnet 50 maximal nach hinten zurückgezogen
ist, oder hat eine relativ große
Länge,
so dass das vordere Ende 53 des Magneten 50 sich
außerhalb
des vorderen Endes des vorderen Pols 21 des Außenkerns 20 befindet,
wenn der Magnet 50 sich maximal nach vorne bewegt, und das
hintere Ende 54 des Magneten 50 befindet sich außerhalb
des hinteren Endes des hinteren Pols 22 des Außenkerns 20,
wenn der Magnet 50 maximal nach hinten zurückgezogen
ist.
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Der
Linearmotor wird aus dem Kolben 30, dem Kernrahmen 41,
dem Innenkern 40, dem Magneten 50, dem Außenkern 20 und
einer Einheit aus dem Spulengehäuse 2 und
der Spule 10 gebildet.
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Nachstehend
wird eine Funktionsweise eines Linearmotors mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion
ausführlich
beschrieben.
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Zunächst fließt, wenn
der Spule 10 ein Wechselstrom zugeführt wird, der Strom zum Außenkern 20 und
zum Innenkern 40, während
sich eine Richtung eines magnetischen Flusses ändert.
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Eine
Kraft zum Ausführen
einer linearen hin- und hergehenden Bewegung in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
wird im Magnet 50 durch die Richtungsänderung des magnetischen Flusses
erzeugt, und eine lineare hin- und hergehende Bewegung des Magneten 50 wird über den
Innenkern 40 und den Kernrah men 41 dem Kolben 30 zugeführt, so
dass der Magnet 50, der Innenkern 40 und der Kolben 30 integral
eine lineare hin- und
hergehende Bewegung ausführen.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird, weil der Innenkern 40 eine Länge L1 hat,
die größer ist
als die Summe aus einer Länge
L2 des Außenkerns 20 und
einem Hubweg des beweglichen Körpers 30,
keine Gegenkraft in eine der Bewegung des Magneten 50 entgegengesetzte
Richtung erzeugt, so dass der Linearmotor die maximale Ausgangsleistung
erzeugen kann.
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Andererseits
ist eine Kraft (Ausgangsleistung) des Linearmotors mit der vorstehend
beschriebenen Konstruktion durch eine Motorkraftkonstante (α) und einen
der Spule 10 zugeführten
Stromwert (i) bestimmt, wobei die Motorkraftkonstante (α) einer durch
den Magnet 50 erzeugten magnetischen Flussdichte (Bm) in
einem Spalt proportional ist.
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Weil
kein separater Spalt g2 zwischen dem Magnet 50 und dem
Innenkern 40 vorhanden ist, wenn der Magnet 50 mit
der Außenumfangsfläche des
Innenkerns 40 in Kontakt kommt, ist die durch den Magnet 50 erzeugte
magnetische Flussdichte (Bm) in einem Spalt gemäß Gleichung (2) bestimmt: Bm = (Br × t)/(2(g1 + t)) (2)wobei Br
eine magnetische Flussdichte (Charakteristik) in einem Magneten,
t eine Dicke des Magneten und 2(g1 + t) einen Spalt eines Linearmotors
bezeichnen.
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D.h.,
im Linearmotor nimmt eine magnetische Flussdichte in einem Spalt
im Vergleich zu einem Fall, in dem ein separater Spalt g2 zwischen dem
Magnet 50 und dem Innenkern 40 ausgebildet ist,
um (2(g1 + t))/(2(g1 + g2 + t)) zu, so dass seine Ausgangsleistung
bei gleicher Verbrauchsmenge des Materials für den Magneten zunimmt, und
die Verbrauchsmenge des Materials für den Magneten 50 bei
gleicher Ausgangsleistung vermindert wird.
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3 zeigt
einen Längsschnitt
zum Darstellen einer Ausführungsform
eines Linearkompressors, in dem der erfindungsgemäße Linearmotor
verwendet wird.
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Im
in 3 dargestellten Linearkompressor ist ein langer
Strömungskanal 31 zum
Durchleiten eines Fluids, z.B. eines Kältemittelgases, zum Kolben 30 ausgebildet.
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Der
Linearkompressor weist ein Gehäuse 55 auf,
der das äußere Erscheinungsbild
bildet, und einen Linearverdichtungsabschnitt 60, der dazu
vorgesehen ist, Stöße an der
Innenseite des Gehäuses 55 zu
absorbieren und einen Linearmotor 1 und den Kolben 30 aufweist.
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An
einer Seite des Gehäuses 55 ist
ein Saugrohr 56 zum Ansaugen eines Fluids angeordnet, und
an seiner anderen Seite ist ein oberes Rohr 57 zum Ableiten
eines im Linearverdichtungsabschnitt 60 verdichteten Fluids
angeordnet.
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Der
Linearverdichtungsabschnitt 60 weist auf: einen Zylinder 62,
der derart angeordnet ist, dass der Kolben 30 eine lineare
hin- und hergehende Bewegung ausführt, einen an der Außenseite
des Zylinders 62 und vor dem Außenkern 30 angeordneten Zylinderblock 64,
eine hinter dem Außenkern 30 angeordnete
Außenabdeckung 66,
eine an der Außenabdeckung 66 befestigte
hintere Abdeckung 70, in der eine Fluidsaugöffnung 68 ausgebildet
ist, und einen an einem hinteren Ende des Kolbens 30 angeordneten
Federhalter 76, wobei eine erste Feder 72 zwischen
dem Federhalter 76 und der Außenabdeckung 66 und
eine zweite Feder 74 zwischen dem Federhalter 76 und
der hinteren Abdeckung 70 angeordnet sind.
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Im
Linearverdichtungsabschnitt 60 sind der Kolben 30,
der Zylinder 62, der Kernrahmen 41, der Innenkern 40,
der Magnet 50 und eine Einheit aus dem Außenkern 20,
dem Spulengehäuse 2 und
der Spule 10 in Richtung von der Mitte nach außen nacheinander
angeordnet.
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Am
hinteren Ende des Kolbens 30 steht ein Flansch 32 hervor,
so dass der Kernrahmen 41 und der Federhalter 76 durch
ein Befestigungselement, wie beispielsweise eine Schraube, befestigt
werden können.
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Andererseits
weist der Linearverdichtungsabschnitt 60 ferner ein Saugventil 78 auf,
das auf der gesamten Oberfläche
des Kolbens 30 angeordnet ist, um einen Strömungskanal 31 des
Kolbens 30 zu schalten, und eine Auslassventileinheit 80,
die im Zylinderblock 64 an einer dem Kolben 30 gegenüberliegenden
Seite angeordnet ist, um eine Verdichtungskammer (C) im Zylinder 62 zu
bilden, und die die Vorderseite des Zylinders 62 durch
einen Innendruck der Verdichtungskammer (C) öffnet oder schließt.
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Das
Saugventil 78 hat eine Struktur zum Öffnen oder Schließen des
Strömungskanals 31 durch elastisches
Biegen und wird z.B. durch eine Schraube auf der Vorderfläche des
Kolbens 30 befestigt.
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Die
Auslassventileinheit 80 weist ein Auslassventil 81 zum Öffnen und
Schließen
eines vorderen Endes des Zylinders 62, eine innenseitige
Auslassabdeckung 83, in der eine Auslassfeder 82 zum elastischen
Halten des Auslassventils 81 angeordnet ist, eine außenseitige
Abdeckung 84, in der ein Strömungskanal zwischen der außenseitigen
Abdeckung 84 und der innenseitigen Auslassabdeckung 83 ausgebildet
ist, und ein in der außenseitigen
Auslassöffnung 84 ausgebildetes
Auslassrohr 85 auf, das mit dem oberen Rohr 57 verbunden
ist.
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Bezugszeichen 90 in 3 bezeichnet
einen Befestigungsbolzen, der sich durch die Außenabdeckung 66 erstreckt
und im Zylinderblock 64 befestigt ist, und Bezugszeichen 92 bezeichnet
einen am hinteren Ende des Kolbens 30 angeordneten Schalldämpfer.
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Bezugszeichen 94 in 3 bezeichnet
einen vorderen Dämpfer
zum elastischen Halten des Zylinderblocks 64 im Gehäuse 55,
und Bezugszeichen 96 bezeichnet einen hinteren Dämpfer zum
elastischen Halten des Federhalters 76 im Gehäuse 55.
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Nachstehend
wird eine Funktionsweise des Linearkompressors mit der vorstehend
beschriebenen Konstruktion ausführlich
beschrieben.
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Zunächst erzeugt
der Linearprozessor eine große
Kraft, weil die erste Feder 72 und die zweite Feder 74 durch
Resonanz verstärkt
werden, wenn der Kolben 30 zurückgezogen wird. Zu diesem Zeitpunkt
wird der Strömungskanal 31 im
Saugventil 78 durch eine Druckdifferenz zwischen der Ver dichtungskammer
(C) und dem Strömungskanal 31 des Kolbens 30 geöffnet, so
dass ein Fluid, wie beispielsweise ein Kältemittelgas, im Strömungskanal 31 zur Verdichtungskammer
(C) angesaugt wird.
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Der
Linearkompressor erzeugt eine große Kraft, weil die erste Feder 72 und
die zweite Feder 74 durch Resonanz verstärkt werden,
wenn der Kolben 30 ausgefahren wird. Zu diesem Zeitpunkt
wird der Strömungskanal 31 im
Saugventil 78 durch das zur Verdichtungskammer (C) angesaugte
Fluid und seine eigene elastische Kraft geschlossen, so dass das Fluid
in der Verdichtungskammer (C) durch die Presskraft des Kolbens und
des Saugventils 78 verdichtet und über die Auslassventileinheit 80 und
das obere Rohr 57 abgeleitet wird.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird ein Fluid im Gehäuse 55 zum Strömungskanal 31 des
Kolbens 30 gesaugt, indem es die Fluidsaugöffnung 68 der
hinteren Abdeckung 70 und den Schalldämpfer 92 durchströmt, weil
im Strömungskanal 31 des
Kolbens 30 ein Unterdruck erzeugt wird.
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Ein
erfindungsgemäßer Linearmotor
und ein erfindungsgemäßer Linearkompressor,
in dem der Linearmotor verwendet wird, mit der vorstehend beschriebenen
Konstruktion haben die folgenden Wirkungen.
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Im
erfindungsgemäßen Linearmotor
und im erfindungsgemäßen Linearkompressor,
in dem der Linearmotor verwendet wird, mit der vorstehend beschriebenen
Konstruktion wird ein Innenkern bereitgestellt, der eine lineare
hin- und hergehende Bewegung mit einem beweglichen Körper ausführt, und
im Innenkern wird ein Magnet bereitgestellt, so dass der Innenkern
und der bewegliche Körper
eine lineare hin- und hergehende Bewegung ausführen, und zwischen dem Magnet
und einem Außenkern
wird ein Spalt bereitgestellt, und zwischen dem Magnet und dem Innenkern
wird kein Spalt bereitgestellt, so dass eine Verbrauchsmenge des
Materials für
den Magneten bei der gleichen Leistung minimiert oder ihre Ausgangsleistung
bei gleicher Verbrauchsmenge des Materials für den Magneten erhöht werden
kann, und weil der Innenkern länger
ausgebildet ist als der Außenkern,
kann eine der Bewegungsrichtung des Magneten entgegengerichtete
Kraft minimiert werden, wenn der Magnet eine lineare hin- und hergehende Bewegung
ausführt,
so dass eine Abnahme ihrer Ausgangsleistung minimiert werden kann,
die erhalten wird, wenn die Länge
des Innenkerns kleiner oder gleich der Länge des Außenkerns ist.
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Außerdem wird
im erfindungsgemäßen Linearmotor
und im erfindungsgemäßen Linearkompressor,
in dem der Linearmotor verwendet wird, weil der Innenkern eine Länge hat,
die größer ist
als die Summe aus der Länge
des Außenkerns
und einem Hubweg des beweglichen Körpers, keine Gegenkraft in einer
der Bewegungsrichtung des Magneten entgegengesetzte Richtung erzeugt,
wenn der Magnet eine lineare hin- und hergehende Bewegung ausführt, so
dass verhindert werden kann, dass ihre Ausgangsleistung abnimmt.
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Außerdem weisen
der erfindungsgemäße Linearmotor
und der erfindungsgemäße Linearkompressor,
in dem der Linearmotor verwendet wird, einen Kernrahmen auf, der
mit dem beweglichen Körper
verbunden ist und in dem der Innenkern angeordnet ist, so dass der
Innenkern leicht bereitgestellt werden kann, wenn es schwierig ist,
den Innenkern im beweglichen Körper
bereitzustellen.
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Die
vorstehende Beschreibung der Erfindung dient lediglich zur Erläuterung.
Für Fachleute
ist ersichtlich, dass innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüche definierten
Schutzumfangs der vorliegenden Erfindungen verschiedene Änderungen und
Modifikationen möglich
sind.