DE102006040357A1 - linear compressor - Google Patents
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Abstract
Ein Linearverdichter umfasst einen Zylinder (1), einen in dem Zylinder (1) zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt beweglichen, einen Verdichtungsraum (14) begrenzenden Kolben (9), einen mit dem Kolben (9) verbundenen Permanentmagneten (12) und eine Quelle (5, 7) für ein magnetisches Wechselfeld, in welchem der Permanentmagnet (12) zum Antreiben des Kolbens (9) oszillierend bewegbar ist. Wenn der Kolben (9) am oberen Totpunkt ist, erstreckt der Magnet (12) sich in eine Region des Zylinders, die, wenn der Kolben (9') am unteren Totpunkt ist, Teil des Verdichtungsraums (14) ist.A linear compressor comprises a cylinder (1), a piston (9) delimiting a compression space (14) in the cylinder (1) between an upper and a lower dead center, a permanent magnet (12) connected to the piston (9) and a An alternating magnetic field source (5, 7) in which the permanent magnet (12) for driving the piston (9) is oscillatingly movable. When the piston (9) is at top dead center, the magnet (12) extends into a region of the cylinder which, when the piston (9 ') is at bottom dead center, is part of the compression space (14).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearverdichter, insbesondere für den Einsatz zum Verdichten von Kältemittel in einem Kältegerät.The The present invention relates to a linear compressor, in particular for the Use for compressing refrigerant in a refrigerator.
Aus
Ein
inhärenter
Vorteil des Linearverdichters gegenüber einem herkömmlichen
Drehkolbenverdichter ist an sich, dass aufgrund des Wegfalles einer Umsetzung
einer Antriebs-Drehbewegung in die Hin- und Herbewegung des Kolbens
keine wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens orientierten
Kräfte
auf diesen wirken, so dass es möglich
erscheint, Reibungskräfte
zwischen dem Kolben und den ihn umgebenden Wänden des Verdichtungsraumes
in Vergleich zu dem Drehkolbenverdichter zu reduzieren. Die konstruktionsbedingt
niedrigen Querkräfte,
die auf den Kolben wirken, haben zu dem Vorschlag geführt, die
Kolbenreibung weiter zu reduzieren, indem, wie zum Beispiel in
In der Praxis erweist es sich jedoch als schwierig, einen schleifenden Kontakt zwischen Kolben und Zylinderwand zuverlässig zu vermeiden. Zwar lässt sich die Kraft, mit der das Gaskissen den Kolben von der Wand fernhält, vergrößern, indem der für die Aufrechterhaltung des Gaskissens verwandte Gasstrom verstärkt wird, doch wird hierdurch der Wirkungsgrad des Verdichters erheblich beeinträchtigt.In In practice, however, it proves difficult, a schleifenden Reliably avoid contact between piston and cylinder wall. Although can be increase the force with which the gas cushion keeps the piston away from the wall by: the for the maintenance of the gas cushion related gas flow is enhanced but this will significantly affect the efficiency of the compressor.
Es besteht daher Bedarf nach einem Linearverdichter, bei dem die Neigung des Kolbens, an der Verdichterwand zu schleifen, durch konstruktive, den Wirkungsgrad nicht beeinträchtigende Maßnahmen verringert ist.It There is therefore a need for a linear compressor in which the inclination the piston, to grind on the compressor wall, by constructive, not affecting the efficiency Measures reduced is.
Dieses Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Linearverdichter mit einem Zylinder, einem in dem Zylinder zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt beweglichen, einen Verdichtungsraum begrenzenden Kolben, einem mit dem Kolben verbundenen Permanentmagneten und einer Quelle für ein magnetisches Wechselfeld, in welchem der Permanentmagnet zum Antreiben des Kolbens oszillierend bewegbar ist, dadurch erreicht, dass der Magnet sich, wenn der Kolben am oberen Totpunkt ist, in eine Region erstreckt, die, wenn der Kolben am unteren Totpunkt ist, Teil des Verdichtungsraumes ist.This Target will be in accordance with the present Invention in a linear compressor with a cylinder, an in the cylinder is movable between an upper and a lower dead center, a compression space bounding piston, one with the piston connected permanent magnets and a source of an alternating magnetic field, in which the permanent magnet oscillates to drive the piston is movable, achieved by the fact that the magnet, when the piston At top dead center is, extending into a region that, when the piston at bottom dead center is part of the compression space.
Indem durch diese konstruktive Ausgestaltung die Angriffspunkte einerseits der antreibenden Magnetkraft und andererseits der von dem zu komprimierenden Gas und dem Kolben ausgeübten Druckkraft nahe aneinandergerückt werden, wird die Neigung des Kolbens, im Zylinder zu verkippen und dadurch an der Wand zu schleifen, ganz erheblich verringert. Diese Verringerung kann so stark sein, dass die bei den meisten herkömmlichen Linearverdichtern übliche Führung des Kolbens mit Hilfe einer Blattfeder, die in Bewegungsrichtung des Kolbens leicht verformbar ist, ein Ausweichen quer zur Bewegungsrichtung jedoch verhindert, entfallen kann. Versagen der Blattfeder ist bei herkömmlichen Linearverdichtern eine häufige Ursache von Störungen, so dass durch einen Wegfall der Blattfeder nicht nur Kosten gespart werden können, sondern voraussichtlich auch die Lebensdauer des Linearantriebes verbessert werden kann.By doing by this structural design, the attack points on the one hand the driving magnetic force and on the other hand of the to be compressed Gas and pressure exerted on the piston close to each other be, the tendency of the piston to tilt in the cylinder and thereby sanding on the wall, considerably reduced. This reduction can be so strong that the most conventional Linear compressors usual guide of the piston by means of a leaf spring, in the direction of movement the piston is easily deformed, an avoidance transverse to the direction of movement however prevented, can be eliminated. Failure of the leaf spring is at usual Linear compressors a frequent Cause of disturbances, so that not only saves costs by eliminating the leaf spring can be but probably also improves the life of the linear drive can be.
Eine weitere vorteilhafte Vereinfachung des Aufbaus des Linearverdichters ergibt sich, wenn der Kolben einteilig aus magnetischem Material gefertigt ist.A further advantageous simplification of the structure of the linear compressor arises when the piston is made in one piece of magnetic material is made.
Da magnetisches Material häufig spröde und von eher geringer mechanischer Belastbarkeit ist, ist es zweckmäßig, wenn der Magnet wenigstens stellenweise mit einer Schutzschicht versehen ist, die eine höhere mechanische Belastbarkeit als das Material des Magneten hat.There magnetic material often brittle and of rather low mechanical load capacity, it is expedient if the magnet at least in places provided with a protective layer is that a higher one has mechanical strength as the material of the magnet.
Insbesondere kann die Schutzschicht wenigstens einen Kolbenboden und/oder einen Kolbenmantel des Kolbens bilden oder bedecken.Especially the protective layer can at least one piston bottom and / or a Form or cover the piston skirt of the piston.
Die Schutzschicht kann an der Oberfläche des Magneten selbst erzeugt sein, zum Beispiel durch Auftragen von schichtbildendem Material oder chemisch/physikalische Umsetzung einer Oberflächenschicht des Magnetmaterials selbst.The Protective layer may be on the surface of the Magnet itself be generated, for example, by applying schichtbildendem Material or chemical / physical conversion of a surface layer of the magnetic material itself.
Alternativ kann eine eigensteife Schutzschicht verwendet werden. Eine solche Schutzschicht kann an dem Magneten montiert werden, oder das Magnetmaterial kann zum Formen des Magneten in einen von der Schutzschicht begrenzten Raum eingebracht werden.alternative An inherently rigid protective layer can be used. Such Protective layer can be mounted on the magnet, or the magnetic material can be used to shape the magnet into a space bounded by the protective layer be introduced.
Um die Masse des Kolbens zu minimieren, ist der Magnet vorzugsweise hohl.Around To minimize the mass of the piston, the magnet is preferably hollow.
Zur Flussverstärkung kann in einem inneren Hohlraum des Magneten ein Eisenkern befestigt sein.to river reinforcement can be fixed in an inner cavity of the magnet, an iron core.
Auch der Eisenkern ist vorzugsweise zur Gewichtseinsparung hohl.Also the iron core is preferably hollow for weight saving.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of exemplary embodiments with reference to the attached Characters. Show it:
Der
in
Der
gesamte in
Das
Magnetfeld des Magnetkörpers
In
der in
Durch
einen Vorzeichenwechsel des Stroms in der Spule
Die
Bewegungsfreiheit des Kolbens
Daher
ist die Lage des oberen und unteren Totpunktes des Kolbens
Während in
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