DE69816968T9

DE69816968T9 - Kolbenhubregelung für einen oszillierenden Kompressor

Info

Publication number: DE69816968T9
Application number: DE69816968T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Fujisawa-shi Morita; Masanori Fujisawa-shi Kobayashi; Koh Fujisawa-shi Inagaki; Makoto Zushi-shi Katayama
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2004-12-16
Also published as: CN1101524C; KR20010007635A; CN1187880C; EP1344933A2; CN1232926A; KR100298270B1; US6153951A; DE69816968T2; DE69833137D1; EP1585209A2; CN1388631A; ES2207798T3; SG101512A1; SG73603A1; EP1610442A2; TW418286B; EP0952347B1; KR19990081787A; US6084320A; CN1388630A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen verbesserten Aufbau eines Linearkompressors, welcher in Kühlschränken oder Klimaanlagen verwendet werden kann.
Die japanische Patenterstveröffentlichung Nr. 8-247025 offenbart einen Linearkompressor zur Verwendung in einem Kühlschrank, welcher so konstruiert ist, um einen oberen Zwischenraum zwischen einem Zylinderkopf und dem Kopf eines Kolbens konstant zu halten, wenn er an dem oberen Totpunkt liegt, um einen zu großen Hub des Kolbens zu vermeiden. Der Linearkompressor hat jedoch den Nachteil, dass eine Abnahme der Umgebungstemperatur oder der thermischen Belastung des Kühlschrankes auf Grund des konstanten oberen Zwischenraums zu einem Überschuss der Kühlkapazität führt.
Die EP-A-0 774 580 offenbart einen Kompressor, der gesteuert wird, so dass die Differenz zwischen der tatsächlichen Lage des oberen Totpunktes und einer Referenzlage des oberen Totpunktes verringert wird.
Der herkömmliche Linearkompressor erfährt auch insofern einen weiteren Nachteil, als der Wirkungsgrad eines Linearmotors, welcher den Kolben linear bewegt, schwach ist, auf Grund eines erhöhten Kupferverlustes einer Spule.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Aufbau eines Kompressors bereitzustellen, der einen hohen Wirkungsgrad besitzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Linearkompressor bereitgestellt, welcher umfasst:
ein hermetisches Gehäuse;
einen Block, in dem ein Zylinder ausgebildet ist, in dem ein Kolben vorgesehen ist, der schwingen kann, um das Volumen einer Kompressionskammer zu verändern;
einen Linearmotor zum Bewegen des Kolbens in dem Zylinder in einer ersten Richtung;
ein Vorspannmittel, das an einem ersten Abschnitt mit dem Block und an einem zweiten Abschnitt mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Ansprechen auf die Bewegung des Kolbens durch den Linearmotor in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung zu drängen, so dass der Kolben in dem Zylinder schwingt;
einen Kolbenlagesensor zum Detektieren einer Lage des Kolbens, um ein Lagesignal, das diese angibt, bereitzustellen;
einen OT-Lage-Bestimmungsschaltkreis zum Bestimmen einer Ist-Lage des oberen Totpunktes (OT) des Kolbens auf der Grundlage des Lagesignals, das von dem Kolbenlagesensor bereitgestellt wird;
einen Schwingungssteuerschaltkreis zum Steuern der Schwingung des Kolbens, so dass eine Differenz zwischen der Ist-Lage des oberen Totpunktes (OT) und einer Referenz-Lage des oberen Totpunktes des Kolbens verringert wird; und
einen Referenz-OT-Lage-Veränderungsschaltkreis zum Verändern der Referenz-Lage des oberen Totpunktes.
In dem bevorzugten Modus der Erfindung ist des Weiteren ein Umgebungstemperatursensor vorgesehen, welcher eine Umgebungstemperatur misst. Der Referenz-OT-Lage-Veränderungsschaltkreis verändert die Referenz-Lage des oberen Totpunktes auf der Grundlage der von dem Umgebungstemperatursensor gemessenen Umgebungstemperatur.
Des Weiteren ist ein Betriebszustand-Bestimmungsschaltkreis vorgesehen, welcher eine Ausgangsleistungsanforderung des Kompressors bestimmt. Der Referenz-OT-Lage-Veränderungsschaltkreis verändert die Referenz-Lage des oberen Totpunktes auf der Grundlage der durch den Betriebszustand-Bestimmungsschaltkreis bestimmten Ausgangsleistungsanforderung des Kompressors.
Optional kann der Linearmotor gemäß der Erfindung (a) einen Anker; und (b) einen Ständer, der eine Spule und ein ringförmiges Joch umfassst, in dem die Spule gehalten ist, wobei das Joch aus mehreren bogenförmigen Blöcken hergestellt ist, in denen jeweils eine Nut gebildet ist, in die ein Umfangsabschnitt der Spule eingepasst ist, umfassen.
Optional kann der Linearmotor gemäß der Erfindung auch (a) einen Anker; und (b) einen Ständer, der ein ringförmiges Joch umfasst, wobei das Joch mit mehreren Blöcken gebildet ist, die jeweils einen Umfangsabschnitt des Joches bilden, wobei jeder der Blöcke einen zentralen Abschnitt und erste und zweite äußere Abschnitte umfasst, die auf beiden Seiten des zentralen Abschnittes angeordnet sind, wobei der zentrale Abschnitt aus Laminaten bestehend hergestellt ist, die aus einem Material hergestellt sind, das eine höhere Permeabilität aufweist, die ersten und zweiten äußeren Abschnitte jeweils aus einem Material hergestellt sind, das eine niedrigere Permeabilität als die des zentralen Abschnitts und einen größeren elektrischen Widerstand als der des zentralen Abschnitts aufweist, umfassen.
In dem bevorzugten Modus der Erfindung sind die Laminate, die den zentralen Abschnitt eines jeden der Blöcke des Joches bilden, derart gelegt, dass sie sich in der Umfangsrichtung des Joches überlappen.
Der zentrale Abschnitt eines jeden der Blöcke des Joches weist die Form eines vierseitigen Prismas auf, und jeder der ersten und zweiten äußeren Abschnitte weist die Form eines dreiseitigen Prismas auf.
Der zentrale Abschnitt und die ersten und zweiten äußeren Abschnitte sind miteinander unter Verwendung eines Harzes verbunden.
Der erste äußere Abschnitt von jedem der Blöcke des Joches weist einen Vorsprung auf, der an einer Fläche gebildet ist, die in eine Umfangsrichtung des Joches weist, und in einer Fläche des zweiten äußeren Abschnittes, die in die Umfangsrichtung des Joches weist, ist eine Nut gebildet, in die der Vorsprung eines benachbarten Blockes eingepasst ist, um die Blöcke miteinander zu verbinden und das Joch zu vervollständigen.
Optional kann der Linearmotor gemäß der Erfindung auch (a) einen Anker; und (b) einen Ständer, der ein ringförmiges Joch umfasst, wobei das Joch mit mehreren Blöcke gebildet ist, die jeweils einen Umfangsteil des Joches bilden, wobei jeder der Blöcke mit Laminaten gebildet ist, die aus einem Material hergestellt sind, das eine höhere Permeabilität aufweist, und (c) einen ringförmigen Halter, der die Blöcke an seiner Innenfläche in regelmäßigen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Halters hält, wobei der Halter ein Bandelement und Halterungen umfasst, wobei das Bandelement aus einem Material mit einer niedrigeren Permeabilität als die des Joches und einem größeren elektrischen Widerstand als der des Joches hergestellt ist, wobei jede der Halterungen darin einen der Blöcke hält und an das Bandelement geklebt ist, umfassen.
In dem bevorzugten Modus der Erfindung ist jede der Halterungen aus einem C-förmigen Element hergestellt, in dem einer der Blöcke angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung wird aus der im Weiteren gegebenen detaillierten Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen der bevorzugen Ausführungsform der Erfindung verständlicher werden, welche jedoch nicht als Einschränkung der Erfindung auf die spezifische Ausführungsform zu verstehen sind, sondern nur der Erklärung und dem Verständnis dienen.
In den Zeichnungen ist:
1 eine Veranschaulichung, welche einen Linearkompressor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ein Graph, der den Wirkungsgrad eines Linearkompressors und eine Referenz-Lage des oberen Totpunktes als die Kühlkapazität zeigt;
3 eine teilweise Querschnittansicht, welche einen Linearmotor zeigt, der in Linearkompressoren der ersten bis dritten Ausführungsformen verwendet werden kann;
4 eine Draufsicht, welche ein äußeres Joch des Linearmotors von 3 zeigt;
5 eine Längs-Querschnittansicht entlang der Linie VII–VII in 4;
6 eine perspektivische Ansicht, welche die Fertigung einer Spule zeigt, die in das äußere Joch von 4 und 5 eingepasst ist;
7 eine perspektivische Ansicht, welche einen der separaten Blöcke zeigt, die das äußere Joch von 4 und 5 bilden;
8 eine Draufsicht, welche eine Abwandlung des äußeren Joches in 3 zeigt;
9 eine Seitenansicht von 8;
10 eine perspektivische Ansicht, welche einen der separaten Blöcke von 8 und 9 zeigt;
11 eine Draufsicht, welche eine zweite Abwandlung des äußeren Joches in 3 zeigt;
12 eine perspektivische Ansicht, welche einen der separaten Blöcke in 11 zeigt; und
13 eine perspektivische Ansicht, welche einen Blockhalter in 11 zeigt.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere auf 1, wird ein Linearkompressor (auch als Schwingkompressor bezeichnet) gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die folgende Besprechung wird auf den Linearkompressor Bezug nehmen, wie er in einem Kühlsystem verwendet wird, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dasselbe beschränkt.
Der Linearkompressor umfasst im Allgemeinen ein hermetisches Gehäuse 1 und einen Kompressormechanismus 2.
Der Kompressormechanismus 2 umfasst einen Linearmotor 3, einen Zylinder 4, einen Kolben 5, einen hohlen Block 6, einen Zylinderkopf 7, und eine Federanordnung 8, und wird in dem Gehäuse 1 durch Tragfedern (nicht dargestellt) gehalten. Ein Schmieröl 11 ist an dem Boden des Gehäuses 1 abgesetzt.
In dem Block 6 ist der Zylinder 4 gebildet, in welchem sich der Kolben 5 hin und her bewegt, um zum Beispiel ein Kühlmittel von dem Einlass 7a in eine Kompressionskammer 9 hinein zu saugen und es von dem Auslass 7b an das Kühlsystem abzugeben.
Der Motor 3 besteht aus einem ringförmigen Ständer 3a und einem Anker 3b, der an dem Kolben 5 befestigt ist. Der Ständer 3a ist in einer umlaufenden Wand des Blockes 6 befestigt. An Stelle des Motors 3 können beliebige andere bekannte Bewegungsmechanismen verwendet werden, die in der Lage sind, den Kolben 5 hin und her zu bewegen.
Die Federanordnung 8 besteht aus vier Federscheiben 8a, die derart gelegt sind, dass sie einander überlappen, und aus äußeren und inneren ringförmigen Abstandshaltern 8b und 8c, die zwischen zwei benachbarte der Federscheiben 8a eingebracht sind. In jeder der Federscheiben 8a sind zum Beispiel bogenförmige Schlitze ausgebildet, um Federarme zu definieren, und jede Federscheibe ist an dem Zentrum mit dem Umfang des Kolbens 5 und an einem Außenrand mit einer Innenwand des hohlen Blockes 6 verbunden.
Der Linearkompressor umfasst auch einen Kolbenlagesensor 14, einen A/D-Wandler 15, einen OT-Bestimmungsschaltkreis 16, einen Referenz-OT-Lage-Bestimmungsschaltkreis 23, eine Schwingungssteuervorrichtung 18, und eine Wechselstrom-Energieversorgung 17. Die Schwingungssteuervorrichtung 18 umfasst ein Steuergerät 21 für die Hin- und Herbewegung und eine Basis-Antriebsvorrichtung 22. Das Steuergerät 21 für die Hin- und Herbewegung umfasst einen Speicher 19 für die Referenz-Lage des oberen Totpunktes, einen Verstärker 20 und einen Komparator 25.
Der Kolbenlagesensor 14 ist als ein Differentialtransformator ausgeführt und besteht aus einer zylindrischen Spule 14a und einem Kern 14b aus einem Permanentmagnet. Die zylindrische Spule 14a ist mit einer inneren Stirnwand des hohlen Blockes 6 verbunden. Der Kern 14b ist mit dem Boden des Kolbens 5 verbunden. Die Bewegung des Kerns 14b (d. h., des Kolbens 5) veranlasst die Spule 14a, ein elektrisches Signal, das die Lage des Kolbens 5 anzeigt, in einer analogen Form an den A/D-Wandler 15 auszugeben. Der A/D-Wandler 15 wandelt das Eingangssignal in ein digitales Signal um und gibt es an den OT-Bestimmungsschaltkreis 16 aus. Der OT-Bestimmungsschaltkreis 16 überwacht die Lage des Kolbens 5 auf der Grundlage des Signals von dem A/D-Wandler 15, um ein OT-Signal an das Steuergerät 21 für die Hin- und Herbewegung auszugeben, wenn der Kolben 5 den oberen Totpunkt erreicht hat. Das Steuergerät 21 für die Hin- und Herbewegung vergleicht durch den Komparator 25 eine Ist-Lage des oberen Totpunktes (OT) des Kolbens 5, die durch das OT-Signal angezeigt wird, mit einer Referenz-Lage des oberen Totpunktes, die in dem Speicher 19 für die Referenz-Lage des oberen Totpunktes gespeichert ist, um die Amplitude eines Spannungssignals, das durch den Ver stärker 20 an die Basis-Antriebsvorrichtung 22 ausgegeben wird, in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der Ist-Lage des oberen Totpunktes (OT) und der Referenz-Lage des oberen Totpunktes zu verändern. Die Basis-Antriebsvorrichtung 22 steuert die Zufuhr von Energie (d. h., einer Ausgangsspannung) von der Energieversorgung 17 zu dem Motor 3 auf der Grundlage des eingegebenen Spannungssignals, um die Bewegung des Kolbens 5 derart einzustellen, dass die Differenz zwischen der Ist-Lage des oberen Totpunktes (OT) und der Referenz-Lage des oberen Totpunktes auf Null verringert wird.
Der Referenz-OT-Lage-Bestimmungsschaltkreis 23 ist mit einem Temperatursensor 70 und einem Betriebszustandssensor 75 verbunden. Der Temperatursensor 70 misst eine Umgebungstemperatur. Der Betriebszustandssensor 75 überwacht einen gegebenen Betriebszustand, wie etwa eine erforderliche thermische Belastung (d. h. einen Kühlbedarf) des Kühlsystems als eine Funktion der Temperatur innerhalb einer Kühlkammer des Kühlsystems (z. B. ein Kühlschrank).
Der Referenz-OT-Lage-Bestimmungsschaltkreis 23 verändert die Referenz-Lage des oberen Totpunktes, die in dem Speicher 19 gespeichert ist, in Übereinstimmung mit der von dem Temperatursensor 70 gemessenen Umgebungstemperatur und dem von dem Betriebszustandssensor 75 überwachten Betriebszustand des Kühlsystems.
Im Betrieb wird, wenn die Energieversorgung 17 eingeschaltet wird, der Anker 3b des Motors 3 erregt und in einer horizontalen Richtung, wie in der Zeichnung zu sehen, zusammen mit dem Kolben 5 angezogen, wobei die Federanordnung 8 zusammengedrückt wird. Die Federanordnung 8 erzeugt eine reaktive Kraft, um den Kolben 5 in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, wobei der Kolben 5 veranlasst wird, zu schwingen, wodurch das Volumen der Kompressionskammer 9 abwechselnd vergrößert und verringert wird.
Die Schwingungssteuervorrichtung 18 stellt, wie oben beschrieben, die Ausgangsspannung von der Leistungsversorgung 17 zu dem Motor 3 derart ein, dass die Differenz zwischen der Ist-Lage des oberen Totpunktes (OT) des Kolbens 5, die durch den Kolbenlagesensor 14 überwacht wird, und der Referenz-Lage des oberen Totpunktes, die in dem Speicher 19 gespeichert ist, auf Null verringert werden kann. Der obere Zwischenraum des Kolbens 5 (d. h., der Spalt zwischen dem Kopf des Kolbens 5 an dem oberen Totpunkt und einer Innenwand des Zylinderkopfes 7) wird somit konstant gehalten.
Wenn die Umgebungstemperatur und/oder die erforderliche thermische Belastung, die durch den Temperatursensor 70 und den Betriebszustandssensor 75 überwacht werden, verringert werden, führt dies dazu, dass eine erforderliche Kühlkapazität des Linearkompressors gesenkt wird. Der Referenz-OT-Lage-Bestimmungsschaltkreis 23 wählt eine der Referenz-OT-Lagen durch Abfrage unter Verwendung einer Karte auf der Grundlage der überwachten Umgebungstemperatur und der thermischen Belastung des Kühlsystems aus und verändert die Referenz-Lage des oberen Totpunktes, die nun in dem Speicher 19 des Steuergeräts 21 für die Hin- und Herbewegung gespeichert ist, derart, um den oberen Zwischenraum des Kolbens 5 zu erhöhen. Eine Erhöhung des oberen Zwischenraums des Kolbens 5 führt dazu, dass die Kühlkapazität des Linearkompressors gesenkt wird, wodurch das Überschreiten der Kompressionskapazität des Linearkompressors (d. h., der Kapazität des Kühlsystems) vermieden wird.
Der Linearkompressor kann auch einen manuellen Schnellkühlschalter (nicht dargestellt) umfassen, welcher in einer Bedientafel des Kühlschrankes installiert ist. Wenn der manuelle Schnellkühlschalter durch einen Bediener eingeschaltet wird, verändert der Referenz-OT-Lage-Bestimmungsschaltkreis 23 die Referenz-Lage des oberen Totpunktes, die in dem Speicher 19 gespeichert ist, derart, um den oberen Zwischenraum des Kolbens 5 zu verringern, um die Kühlkapazität unabhängig von den Ausgängen des Temperatursensors 70 und des Betriebszustandssensors 75 zu steigern.
2 zeigt Ergebnisse von Tests, die von den Erfindern dieser Anmeldung durchgeführt wurden, und zeigt, dass eine Veränderung der Referenz-Lage des oberen Totpunktes, um den oberen Zwischenraum des Kolbens 5 zu vergrößern, dazu führt, dass die Kühlkapazität des Linearkompressors gesenkt wird, sich jedoch der Wirkungsgrad des Linearkompressors kaum verändert, bis ein Verhältnis des Volumens des oberen Zwischenraums des Kolbens 5 zu dem Volumen des Zylinders 4 10% erreicht. Im Besonderen kann innerhalb eines Bereichs des Verhältnisses des Volumens des oberen Zwischenraumes des Kolbens 5 zu dem Volumen des Zylinders 4 von 10% die Kühlkapazität in Übereinstimmung mit den Umwelt- und Kühlbedingungen auf die Hälfte gesenkt werden, ohne den Wirkungsgrad des Linearkompressors und des gesamten Kühlsystems zu verschlechtern.
3 zeigt einen Linearmotor 3, welcher in der obigen Ausführungsform eingesetzt werden kann.
Der Linearmotor 3 besteht im Wesentlichen aus einem Ständer 3a und einem Anker 3b. Der Ständer 3a umfasst ein ringförmiges inneres Joch 101, ein ringförmiges äußeres Joch 104, und eine Spule 106. Das innere Joch 101 und das äußere Joch 104 sind an dem hohlen Block 6 gesichert, wie in 1 dargestellt. Das äußere Joch 104 besitzt zwei magnetische Pole 102 und 103. Der Anker 3b umfasst einen zylindrischen Permanentmagnet 107, und der Kolben 5 verläuft durch den Boden desselben.
Das äußere Joch 104 umfasst, wie in 4 dargestellt, eine Vielzahl von separaten Blöcke 104a, 104b, 104c, und 104d, deren Endflächen 114a, 114b, 114c, und 114d aneinander geklebt oder geschweißt sind. In jedem der Blöcke 104a bis 104d ist, wie in 5 und 7 gezeigt, in einer Innenwand desselben eine Nut 113 gebildet, in welche die Spule 106 eingepasst ist.
Das äußere Joch 104 kann mit zumindest zwei separaten Blöcken gebildet sein.
Bei der Fertigung der Spule 106 und des äußeren Joches 104 wird zuerst die Spule 106, wie in 6 dargestellt, durch Spannen und Wickeln von Draht um einen Spulenkörper 150 herum nach außen in einer radialen Richtung mit hoher Dichte hergestellt. Als Nächstes wird der Spulenkörper 150 von der Spule 106 gezogen und in die Nuten 113 der Blöcke 104a bis 104d des äußeren Joches 104 eingepasst. Schließlich werden die Blöcke 104a bis 104d aneinander geklebt oder geschweißt, um das äußere Joch 104 zu bilden.
Die Spule 106 kann mit einer Harzflüssigkeit imprägniert werden, um ihre Verformung zu vermeiden und zu ihrem Schutz.
In herkömmlichen Linearmotoren, wird ein Ständer üblicherweise hergestellt, indem Draht innerhalb einer Nut, die in einer Innenwand eines einteiligen ringförmigen äußeren Joches gebildet ist, nach innen in einer radialen Richtung gewickelt wird. Es ist somit schwierig, den Draht unter hoher Spannung zu wickeln. Im Gegensatz dazu wird der Ständer 3a dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben, hergestellt, indem die Spule 106, welche durch Wickeln des Drahtes nach außen in der radialen Richtung unter hoher Spannung gebildet ist, in die Nuten 113 der Blöcke 104a bis 104d eingepasst wird und die Blöcke 104a bis 104d zusammengefügt werden, um das äußere Joch 104 zu vervollständigen. Die Spule 106 dieser Ausführungsform besitzt daher einen höheren Füllfaktor und eine größere Anzahl von Wicklungen pro Volumen im Vergleich zu den herkömmlichen Linearmotoren. Dies verringert einen Kupferverlust, der proportional zu dem Quadrat des Stromflusses durch die Spule ist, wodurch sich ein stark verbesserter Wirkungsgrad des Linearmotors 3 ergibt.
8, 9, und 10 zeigen die erste Abwandlung des äußeren Joches 104, die in dem Linearmotor 3 verwendet wird.
Das äußere Joch 104 dieser Ausführungsform umfasst zwölf fächerförmige separate Blöcke 104a, die in Größe und Gestalt identisch miteinander sind. Jeder der separaten Blöcke 104a besteht aus einem zentralen Abschnitt 80 und ersten und zweiten äußeren Abschnitten 90 und 101. Der zentrale Abschnitt 80 ist mit Laminaten in der Form von vierseitigen Prismen 70 gebildet, die aus einem Material mit einer höheren Permeabilität hergestellt sind. Jeder der ersten und zweiten äußeren Abschnitte 90 und 101 ist mit einem Element in der Form eines dreiseitigen Prismas gebildet, das zum Beispiel aus Harz mit einer niedrigeren Permeabilität als die des zentralen Abschnittes 80 und einem größeren elektrischen Widerstand als der des zentralen Abschnittes 80 hergestellt ist. Jeder der Blöcke 104 wird gefertigt, indem der zentrale Abschnitt 80 zwischen die ersten und zweiten Abschnitte 90 und 101 gelegt wird und diese mit Harz imprägniert werden.
In jedem der ersten äußeren Abschnitte 90 ist, wie in 8 und 10 gezeigt, eine kreisförmige Ausnehmung oder Nut 210 gebildet. In jedem der zweiten äußeren Abschnitte 101 ist, wie in 10 deutlich gezeigt, ein zylindrischer Vorsprung 220 gebildet. Der Zusammenbau des äußeren Joches 104 wird erreicht, indem der zylindrische Vorsprung 220 eines jeden der zweiten äußeren Abschnitte 101 in die kreisförmig Nut 210 eines der ersten äußeren Abschnitte 90 von einer axialen Richtung desselben eingesetzt wird, um alle Blöcke 104a zusammenzufügen.
Jeder der Blöcke 104 kann oberflächenbearbeitet werden, bevor das äußere Joch 104 zusammengebaut wird. Alternativ kann das äußere Joch 104 oberflächenbearbeitet werden, nachdem es zusammengebaut wurde.
Der Wirbelstromverlust eines Linearmotors ist üblicherweise proportional zu dem Quadrat der Dicke eines Joches, wird jedoch in dieser Ausführungsform durch die Bildung des zentralen Abschnittes 80 des äußeren Joches 104 mit den Laminaten 70, die die höhere Permeabilität besitzen, stark verringert, was zu einem stark verbesserten Wirkungsgrad des Linearmotors 3 führt.
An jedem der Blöcke 104 sind, wie oben beschrieben, an beiden Seiten des zentralen Abschnittes 70 die ersten und zweiten äußeren Abschnitte 90 und 101, von welchen jeder die niedrigere Permeabilität und den höheren Widerstand besitzt, angeordnet, wodurch der Austritt von magnetischem Fluss aus dem zentralen Abschnitt 70 eines jeden der Blöcke 104 zu dem Benachbarten minimiert wird, was somit zu einer Verringerung des Kupferverlustes führt.
Das äußere Joch 104 dieser Ausführungsform weist keine Spule 106 auf, könnte dieselbe jedoch falls erforderlich aufweisen.
Das in 3 gezeigte innere Joch 101 kann in derselben Weise wie oben beschrieben gefertigt sein.
11, 12, und 13 zeigen die erste Abwandlung des äußeren Joches 104, das in dem Linearmotor 3 verwendet wird.
Das äußere Joch 104 dieser Ausführungsform umfasst zwölf separate Blöcke 215 und einen ringförmigen Blockhalter 216. Jeder der Blöcke 215 ist, wie in 12 deutlich gezeigt, mit Laminaten 217 in der Form vierseitiger Prismen, die aus einem Material mit einer höheren Permeabilität hergestellt sind, gebildet. Der Blockhalter 216 besteht, wie in 13 deutlich gezeigt, aus einem Bandelement 219 und zwölf C-förmigen Halterungen 218. Das Bandelement 219 ist flexibel und zum Beispiel aus Harz hergestellt, welches eine niedrigere Permeabilität als die der Blöcke 215 und einen größeren Widerstand als der der Blöcke 215 besitzt. Dies verhindert das Fließen eines magnetischen Flusses durch das Bandelement 219 zwischen zwei benachbarten Blöcken 215, wodurch der Kupferverlust minimiert wird.
Die C-förmigen Halterungen 218 sind in regelmäßigen Intervallen an eine innere Oberfläche des Bandelementes 219 geklebt und halten darin die Blöcke 215, wie in 11 gezeigt, in einer Umfangsrichtung mit regelmäßigen Spalten 220. Die Bildung der Aussparungen 220 zwischen zwei benachbarten Blöcken 215 erhöht einen Oberflächenbereich des äußeren Joches 104, wodurch die Kühlung des Linearmotors 3 erleichtert wird.
Das äußere Joch 104 dieser Ausführungsform weist keine Spule 106 auf, könnte dieselbe jedoch falls erforderlich aufweisen.
Das in 3 gezeigte innere Joch 101 kann in derselben Weise wie oben beschrieben gefertigt sein.
Während die vorliegende Erfindung als bevorzugte Ausführungsform offenbart wurde, um ein besseres Verständnis derselben zu erleichtern, ist dennoch klar, dass die Erfindung auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher versteht sich, dass die Erfindung alle möglichen Ausführungsformen und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen einschließt, die ausgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt wird, abzuweichen.

Claims

Linearkompressor, umfassend: ein hermetisches Gehäuse (1), einen Block (2), in dem ein Zylinder (4) ausgebildet ist, in dem ein Kolben (5) vorgesehen ist, der schwingen kann, um das Volumen der Kompressionskammer zu verändern; einen Linearmotor (3) zum Bewegen des Kolbens in dem Zylinder in einer ersten Richtung; ein Vorspannmittel (8), das an einem ersten Teil mit dem Block und an einem zweiten Teil mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Ansprechen auf die Bewegung des Kolbens durch den Linearmotor in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung zu drängen, so dass der Kolben in dem Zylinder schwingt; einen Kolbenlagesensor (14) zum Detektieren einer Lage des Kolbens, um ein Lagesignal, das diese angibt, bereitzustellen; einen OT-Lage-Bestimmungsschaltkreis (16) zum Bestimmen einer Ist-Lage des oberen Totpunktes (OT) des Kolbens auf der Grundlage des Lagesignals, das von dem Kolbenlagesensor bereitgestellt wird; einen Schwingungssteuerschaltkreis (18) zum Steuern der Schwingung des Kolbens, so dass eine Differenz zwischen der Ist-Lage des oberen Totpunktes und einer Referenz-Lage des oberen Totpunktes des Kolbens verringert wird; und einen Referenz-OT-Lage-Veränderungsschaltkreis (23) zum Verändern einer Referenz-Lage des oberen Totpunktes.
Linearkompressor nach Anspruch 1, der ferner einen Umgebungstemperatursensor (70) zum Messen einer Umgebungstemperatur umfasst, und wobei der Referenz-OT-Lage-Veränderungsschaltkreis (23) angepasst ist, um die Referenz-Lage des oberen Totpunktes auf der Grundlage der von dem Umgebungstemperatursensor gemessenen Umgebungstemperatur zu verändern.
Linearkompressor nach Anspruch 1 oder 2, der ferner einen Betriebszustand-Bestimmungsschaltkreis (75) zum Bestimmen einer Ausgangsleistungsanforderung des Kompressors umfasst, und wobei der Referenz-OT-Lage-Veränderungsschaltkreis (23) angepasst ist, um die Referenz-Lage des oberen Totpunktes auf der Grundlage der durch den Betriebszustand-Bestimmungsschaltkreis bestimmten Ausgangsleistungsanforderung des Kompressors zu verändern.
Kompressor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Linearmotor umfasst: einen Anker (3b); und einen Ständer (3a), der eine Spule (106) und ein ringförmiges Joch (101, 104) umfasst, in dem die Spule gehalten ist, wobei das Joch aus mehreren bogenförmigen Blöcken (104c–d) hergestellt ist, in denen jeweils eine Nut (113) gebildet ist, in die ein Umfangsabschnitt der Spule eingepasst ist.
Kompressor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Linearmotor umfasst: einen Anker (3b); und einen Ständer (3a), der ein ringförmiges Joch (101, 104) umfasst, wobei in dem Joch mehrere Blöcke (104a) gebildet sind, die jeweils einen Umfangsabschnitt des Joches bilden, wobei jeder der Blöcke einen zentralen Abschnitt (80) und erste und zweite äußere Abschnitte (90, 101) umfasst, die auf beiden Seiten des zentralen Abschnittes angeordnet sind, wobei der zentrale Abschnitt aus Laminaten (70) bestehend hergestellt ist, die aus einem Material hergestellt sind, das eine höhere Permeabilität aufweist, die ersten und zweiten äußeren Abschnitte (90, 101) jeweils aus einem Material hergestellt sind, das eine niedrigere Permeabilität als die des zentralen Abschnitts und einen größeren elektrischen Widerstand als der des zentralen Abschnitts aufweist.
Kompressor nach Anspruch 5, wobei die Laminate (70), die den zentralen Abschnitt eines jeden der Blöcke des Joches bilden, derart gelegt sind, dass sie sich in der Umfangsrichtung des Joches überlappen.
Kompressor nach Anspruch 6, wobei die zentralen Abschnitte (80) eines jeden der Blöcke des Joches die Form eines vierseitigen Prismas aufweisen und jeder der ersten und zweiten äußeren Abschnitte (90, 101) die Form eines dreiseitigen Prismas aufweist.
Kompressor nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei der zentrale Abschnitt (80) und die ersten und zweiten äußeren Abschnitte (90, 101) miteinander unter Verwendung eines Harzes verbunden sind.
Kompressor nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, wobei der erste äußere Abschnitt (101) von jedem der Blöcke des Joches einen Vorsprung (220) aufweist, der an einer Fläche gebildet ist, die in eine Umfangsrichtung des Joches weist, und in einer Fläche des zweiten äußeren Abschnittes (90), die in die Umfangsrichtung des Joches weist, eine Nut (210) gebildet ist, in die der Vorsprung eines benachbarten Blo ckes eingepasst ist, um die Blöcke miteinander zu verbinden und das Joch zu vervollständigen.
Kompressor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Linearmotor umfasst: einen Anker (3b); einen Ständer (3a), der ein ringförmiges Joch (104) umfasst, wobei das Joch mit mehreren Blöcken (215) ausgebildet ist, die jeweils einen Umfangsteil des Joches bilden, wobei jeder der Blöcke mit Laminaten (217) gebildet ist, die aus einem Material hergestellt sind, das eine höhere Permeabilität aufweist; und einen ringförmigen Halter (216), der die Blöcke (215) an seiner Innenfläche in regelmäßigen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Halters hält, wobei der Halter ein Bandelement (219) und Halterungen (218) umfasst, wobei das Bandelement (219) aus einem Material mit einer niedrigeren Permeabilität als die des Joches und einem größeren elektrischen Widerstand als der des Joches hergestellt ist, wobei jede der Halterungen (218) darin einen der Blöcke hält und an das Bandelement geklebt ist.
Kompressor nach Anspruch 10, wobei jede der Halterungen (218) aus einem C-förmigen Element hergestellt ist, in dem einer der Blöcke angeordnet ist.