专利摘要:
Es wird ein Linearmotor mit einem Spulenhalter (144), mehreren Spulengruppen (146, 147) mit verschiedenen Spulendicken, die auf diesen gewickelt sind, und einem Magnet, der aufgrund eines durch die Spulengruppen erzeugten Magnetfelds linear beweglich ist, angegeben. DOLLAR A Es wird auch ein Verfahren zum Steuern eines solchen Linearmotors und eines mit einem solchen versehenen Linearkompressors angegeben, das einen übermäßigen Hub eines Kolbens des Linearmotors verhindert. DOLLAR A Der erfindungsgemäße Linearmotor weist kleine Abmessungen auf, wodurch auch seine Herstellkosten gesenkt sind; außerdem ist der Wirkungsgrad des Linearmotors verbessert.
公开号:DE102004026568A1
申请号:DE102004026568
申请日:2004-06-01
公开日:2005-06-23
发明作者:Ki Chul Choi;Eon Pyo Hong;Tae Hee Kwak;Kyeong Bae Park
申请人:LG Electronics Inc;
IPC主号:F04B49-06
专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft einen Linearmotor, ein Verfahren zum Steuerndesselben sowie einen mit einem solchen versehenen Linearkompressor.
[0002] EinElektromotor ist eine Vorrichtung, die elektrische Energie in mechanischeEnergie wandelt. Derartige Motoren werden in weitem Umfang bei allenArten von Maschinen angewandt, wie bei Kompressoren, Gebläsen, Pumpenusw. Ein Elektromotor verfügtim Wesentlichen überein Gehäuse,einen an diesem befestigen Stator sowie ein Antriebsteil, das durcheine zwischen ihm und dem Stator erzeugte elektromagnetische Kraftgedreht oder linear hin- und herbewegt wird.
[0003] DerartigeMotoren könnenauf Grundlage der Art, wie der An triebsteil betätigt wird, in Rotationsmotoren,deren Antriebsteil verdreht wird, Linearmotoren, deren Antriebsteillinear hin- und herbewegt wird, und Schwingungsmotoren, deren Antriebsteilin Schwingung versetzt wird, eingeteilt werden.
[0004] Die 1 isteine Schnittansicht, die einen Linearkompressor zeigt, der mit einembekannten Linearmotor versehen ist.
[0005] Wiees aus der 1 erkennbar ist, verfügt der herkömmlicheLinearkompressor überFolgendes: einen hermetisch abgedichteten Behälter 1; eine Kompressionseinheit 4 zumKomprimieren eines gasförmigenKühlmittels,wozu sie übereinen Kolben 2 und einen Zylinder 3 verfügt; undeinen Linearmotor 10 zum linearen Hin- und Herbewegen desKolbens im Zylinder 3, wozu er über einen Stator 5 undein Antriebsteil 6 verfügt.
[0006] DerStator 5 weist Folgendes auf: einen äußeren Laminatkern 12;einen Innenkern 14, der im Außenkern 12 auf solcheWeise angeordnet ist, dass er von diesem um einen vorgegebenen Spaltabstand beabstandetist; und eine am Außenkern 12 befestigteSpulenanordnung 20. Das Antriebsteil 6 weist Folgendesauf: einen zwischen dem Innenkern 12 und dem Außenkern 14 angebrachtenMagnet 42; und einen zwischen dem Magnet 42 unddem Kolben 2 vorhandenen Magnetrahmen 44 zum Übertrageneiner Linearbewegung des Magnets 42 an den Kolben 2.
[0007] DieSpulenanordnung weist Folgendes auf: einen Spulenhalter 24 sowieeinen auf diesen gewickelte Spule 26, durch die ein Magnetfelderzeugt wird, wenn ein elektrischer Strom durch sie geschickt wird.Die Spule ist im Allgemeinen mit zwei Windungen oder mehr auf denSpulenhalter 24 gewunden.
[0008] Jegrößer dieDicke der Spule 26 ist, desto höher ist der Wirkungsgrad desLinearmotors mit dem oben genannten Aufbau. Je höher die von außen angelegteSpannung ist, desto größer istder Hub des Kolbens 2, wobei es sich um den Verstellweghandelt, überden er hin- und herbewegt wird. Je stärker die Spule 26 gewickeltist, desto kleiner ist der Hub des Kolbens 2.
[0009] ImAllgemeinen wird eine von einer Spannungsversorgung gelieferte Spannungmit einer Variation von ungefähr15% eines vorgegebenen Werts (z. B. 220 V) an die Spule 26 gelegt.Wenn eine hohe Spannung überdem vorgegebenen Wert an die Spule 26 gelegt wird, wirdder Hub des Kolbens 2 zu groß, mit dem Ergebnis, dass eran Umfangskomponenten schlagen kann. Aus diesem Grund ist es erforderlich,eine zusätzlicheHilfsspule (nicht dargestellt) anzubringen, die mit der Spule 26 nurdann verbunden wird, wenn eine anormal hohe Spannung an diese angelegtwird. In diesem Fall wird die Anzahl der Windungen der Gesamtspulenerhöht,wodurch es zu keinem übermäßigen Hubdes Kolbens 2 kommt, so dass die genannte Kollision zwischendiesem und den Umfangskomponenten verhindert wird.
[0010] BeimherkömmlichenLinearmotor und beim herkömmlichenLinearkompressor, der mit einem solchen versehen ist, ist jedochdie Anzahl der Windungen der Spule 26 erhöht, um einenSchutz gegen die Eingabe einer zu hohen Spannung zu bilden, wasnur sehr beschränktauftritt, mit dem Ergebnis, dass die Größe der Spulenanordnung 20 unddamit des Linearmotors erhöhtist. Demgemäß sind dieHerstellkosten fürden Linearmotor und einen mit ihm versehenen Linearkompressor erhöht.
[0011] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearmotor, und einenmit einem solchen versehenen Linearkompressor, zu schaffen, dessenGröße geringist, so dass seine Herstell kosten gering sind, und sein Wirkungsgradhoch ist.
[0012] Eineandere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern einesderartigen Linearmotors zu schaffen, durch das Schäden an Komponentendesselben vermieden werden können,wie sie auftreten, wenn eine anormal hohe Spannung an ihn angelegtwird.
[0013] DieseAufgaben sind hinsichtlich des Linearmotors durch die Lehre desbeigefügtenAnspruchs 1, hinsichtlich des Linearkompressors durch die Lehredes beigefügtenAnspruchs 8 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehre desbeigefügtenAnspruchs 9 gelöst.
[0014] Dererfindungsgemäße Linearmotorverfügt über mehrereSpulengruppen, die mit verschiedenen Spulendicken auf einen Spulenhaltergewickelt sind.
[0015] DieErfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichtenAusführungsformennäher veranschaulicht.
[0016] 1 isteine Schnittansicht, die einen Linearkompressor zeigt, der mit einembekannten Linearmotor versehen ist;
[0017] 2 isteine Schnittansicht eines Linearkompressors, der mit einem Linearmotorgemäß einerbevorzugten Ausführungsformder Erfindung versehen ist;
[0018] 3 isteine vergrößerte Schnittansicht,die eine Spulenanordnung des Linearkompressors gemäß der 2 zeigt;und
[0019] 4 und 5 sindein Steuerblockdiagramm bzw. ein Steuerflussdiagramm des Linearkompressorsgemäß der 2.
[0020] Wiees aus der 2 erkennbar ist, verfügt ein Linearkom pressorgemäß einerbevorzugten Ausführungsformder Erfindung übereinen hermetisch abgedichteten Behälter 104 mit einemunteren Behälter 101,dessen oberer Teil offen ist, und einer oberen Abdeckung 102 zumBedecken des unteren Behälters 101.
[0021] Imhermetisch abgedichteten Behälter 104 istein Zylinderblock 110 vorhanden, in dem ein Zylinder 109 ausgebildetist und der übereine geeignete Einrichtung verfügt,die auf ihn wirkende Stöße absorbiert.Im Behälter 104 istauch eine hintere Abdeckung 120 mit einem durch sie hindurchausgebildeten Kühlmittel-Einlasskanal 120 angebracht,wobei auf sie wirkende Stöße durcheine geeignete Einrichtung absorbiert werden.
[0022] Diehintere Abdeckung 129 ist beabstandet vom Zylinderblock 110 angebracht.
[0023] DerLinearkompressor weist ferner Folgendes auf: einen Kolben 130,der so im Zylinder 109 angeordnet ist, dass er sich indiesen linear hin- und herbewegt, wobei durch den Kolben 130 hindurchein Kühlmittel-Strömungskanal 130a ausgebildetist, um das durch den Kühlmittel-Einlasskanal 120a eingeleiteteKühlmittelin das Innere des Zylinders 109 zu leiten; ein mit demKolben 130 verbundener Linearmotor zum linearen Hin- undHerbewegen desselben; ein Einlassventil 160, das am Kolben 130 angebracht istund durch das gasförmigeKühlmittelbetrieben wird, um den Kühlmittel-Strömungskanal 130a zu öffnen undzu schließen;sowie ein am Zylinderblock 110 angebrachtes Auslassventil 170,das durch das gasförmigeKühlmittelbetrieben wird, um den Zylinder 109 zu öffnen und zu schließen. DasAuslassventil 170 bildet gemeinsam mit dem Zylinder 109 und demKolben 130 eine Kompressionskammer C.
[0024] DerKolben 130 ist an einem Ende mit einem Befestigungsteil 132 versehen,das sich in der radialen Richtung erstreckt. Der Motor 140 istmit diesem Befestigungsteil 132 des Kolbens 130 verbunden. DerKolben 130 ist zwischen dem Zylinderblock 110 undder hinteren Abdeckung 120 so angebracht, dass ein aufihn wirkender Stoß durcheine erste Feder 133, die zwischen einer Seite des Befestigungsteils 132 unddem Zylinderblock 110 angeordnet ist, und eine zweite Feder 134,die zwischen der anderen Seite des Befestigungsteils 132 undder hinteren Abdeckung 120 angeordnet ist, absorbiert wird.
[0025] DerLinearmotor 140 verfügt über einenStator und ein Antriebsteil. Das Befestigungsteil 132 des Kolbens 130 istmit einer Seite des Antriebsteils verbunden. Wenn das Antriebsteildurch eine am Stator erzeugte Magnetkraft linear hin- und herbewegt wird, wirdder Kolben 130 linear im Zylinder 109 hin- und herbewegt.
[0026] DerStator weist Folgendes auf: einen äußeren Laminatkern 141;einen inneren Laminatkern 142, der so angeordnet ist, dasser vom Außenkern 141 beabstandetist; und eine am Außenkern 141 befestigteSpulenanordnung 143.
[0027] DerAußenkern 141 istzwischen dem Zylinderblock 110 und der hinteren Abdeckung 120 angeordnetund durch ein geeignetes Befestigungselement fest an diesem angebracht.
[0028] DerInnenkern 142 ist durch ein geeignetes Befestigungselementfest am Zylinderblock 110 angebracht.
[0029] Inder Spulenanordnung ist eine Spule 145 vorhanden, die einMagnetfeld erzeugt, wenn eine Spannung an sie angelegt wird unddadurch ein Strom durch sie fließt.
[0030] DasAntriebsteil weist Folgendes auf: einen zwischen dem Außenkern 141 unddem Innenkern 142 angeordneten Magnet 150; undeinen zwischen dem Außenkern 141 unddem Innenkern 142 angeordneten Magnetrahmen 154,der linear hin- und herbewegt wird. Der Magnet 150 undder Kolben 130 sind am Magnetrahmen 154 befestigt.
[0031] DasAuslassventil 170 und das Einlassventil 160 werdenbetrieben, wenn der Kolben 130 linear hin- und herbewegtwird, so dass gasförmigesKühlmittelin den Behälter 104 eingeleitetwird und es dann in die Kompressionskammer C geführt wird, wo es komprimiertwird, um dann ausgestoßenzu werden.
[0032] DieBezugszahl 180 kennzeichnet eine Einlassverbindungsleitung,die mit einer Seite des hermetisch abgedichteten Behälters 104 verbundenist und durch die das Kühlmittelvon außenher in den Behälter 104 eingeleitetwird. Die Bezugszahl 182 kennzeichnet eine mit dem Auslassventil 170 verbundeneAuslassleitung. Die Bezugszahl 184 kennzeichnet eine Schleifenleitung,deren eines Ende mit der Auslassleitung 182 verbunden ist,und die Bezugszahl 186 kennzeichnet eine Auslassverbindungsleitung,deren eines Ende mit der Schleifenleitung 184 verbundenist. Die Auslassverbindungsleitung 186 dringt so durchden Behälter 104,dass sie sich zu dessen Außenseiteerstreckt.
[0033] Die 3 isteine vergrößerte Schnittansicht,die die Spulenanordnung 143 dieses Linearkompressors zeigt.
[0034] Wiees aus der 3 erkennbar ist, weist die Spulenanordnung 143 Folgendesauf: einen Spulenhalter 144 sowie eine auf diesen gewickelteSpule 145. Die Spule 145 besteht aus mehrerenSpulengruppen 146 und 147, deren Dicken voneinanderverschieden sind.
[0035] DerSpulenhalter 144 verfügt über einen hohlzylindrischenKörperund Verlängerungen,die an dessen beiden Enden so ausgebildet sind, dass sie in derradialen Richtung des hohlzylindrischen Körpers vorstehen.
[0036] DieSpulengruppen 146 und 147 sind so auf den hohlzylindrischenKörperdes Spulenhalters 144 gewickelt, dass sie zwischen denVerlängerungen desselbenvorhanden sind. Dabei sind sie so angeordnet, dass sie in der radialenRichtung des Spulenhalters 144 aufgestapelt sind.
[0037] DieSpulengruppe 146, die auf den Körper des Spulenhalters 144 aufgewickeltist, dient als Primär-Spulengruppe.Andererseits dient die Spulengruppe 147, die auf die Spulengruppe 146 aufgewickeltist, als Hilfs-Spulengruppe. Wenn der Linearkompressor mit normalerSpannung betrieben wird, wird diese nur an die Primär-Spulengruppe 146 angelegt.Wenn er mit einer anormal hohen Spannung betrieben wird, wird dieSpannung dagegen nicht nur an die Primär-Spulengruppe 146,sondern auch an die Hilfs-Spulengruppe 147 angelegt, wodurchdie Anzahl der Gesamtwindungen der Spule erhöht ist, wenn eine hohe Spannungangelegt wird, was nur eingeschränktauftritt. Demgemäß wird ein übermäßiger Hubdes Kolbens verhindert.
[0038] DieDicke jeder Spule der Hilfs-Spulengruppe 147 ist kleinerals die der Primär-Spulengruppe 146,so dass die Größen derSpulenanordnung 143 und des Linearmotors verringert sind.
[0039] Vorzugsweiseist die Größe der Spulenanordnungauf einen vorgegebenen Wert beschränkt, und die Primär-Spulengruppe 146 mitgroßenSpulenabmessungen und die Hilfs-Spulengruppe 146 mit kleinenSpulenabmessungen sind auf den Spulenhalter 144 gewickelt.In diesem Fall ist es möglich, dassdie Spulengröße der Primär-Spulengruppe 146 sogroß wieder freie Raum ist, der aufgrund der dünnen Windung der Hilfs-Spulengruppe 147 erzielt wird.Demgemäß ist dieEffizienz des Li nearmotors verbessert.
[0040] DieBezugszahl 148 kennzeichnet ein Isolierelement, das denAußenumfangder äußerstenSpulengruppe, d. h. der Hilfs-Spulengruppe 147, bedeckt.Das Isolierelement 148 kann ein isolierender Draht sein,der so auf die äußerste Spulengruppe 147 gewickeltist, dass er diese bedeckt, oder es kann eine eingespritzte Kunststoff-Isolierplattezum Abdecken der äußerstenSpulengruppe 147 sein.
[0041] Gemäß dem inder 4 dargestellten Steuerblockdiagramm verfügt der Linearmotor über Folgendes:eine Spannungserfassungseinheit 200 zum Erfassen einervon außenangelegten Spannung; einen Schalter 210, mit dem die Spulengruppenverbunden sind; und eine Steuereinheit 220 zum Ausgebeneines Steuersignals an den Schalter 210 auf Grundlage derdurch die Spannungserfassungseinheit 200 erfassten Spannung.
[0042] Nunwird der Betrieb des Linearkompressors gemäß der beschriebenen bevorzugtenAusführungsformunter Bezugnahme auf das in der 5 dargestellteSteuerflussdiagramm näherbeschrieben.
[0043] Wennvon einer Spannungsversorgung eine Spannung angelegt wird, wirddiese durch die Spannungserfassungsschaltung 200 erfasst,und der erfasste Wert wird an die Steuereinheit 220 ausgegeben(S1).
[0044] Dieerfasste Spannung wird durch die Steuereinheit 220 miteiner vorgegebenen Spannung (z. B. 235 V) erfasst (S2).
[0045] Wenndie erfasste Spannung unter der vorgegebenen Spannung liegt, gibtdie Steuereinheit 220 ein solches Signal an den Schalter 210 aus,dass die Spannung nur an die Primär-Spulengruppe 146, alsonicht auch an die Hilfs-Spulengruppe 147, angelegt wird(S3).
[0046] ImErgebnis wird die Primär-Spulengruppe 146 mitelektrischem Strom versorgt, wodurch um sie herum ein Magnetfelderzeugt wird, durch das der Magnet 150 linear hin- undherbewegt wird. Die lineare Hin- und Herbewegung des Magnets 140 wird über denMagnetrahmen 154 an den Kolben 130 übertragen.Demgemäß wird derKolben 130 im Zylinder 109 linear hin- und herbewegt,so dass das gasförmigeKühlmittelin der Kompressionskammer C komprimiert wird.
[0047] Wenndie von der Spannungsversorgung eingegebene Spannung über dervorgegebenen Spannung (z. B. 235 V) liegt, gibt die Steuereinheit 220 andererseitsein solches Steuersignal an den Schalter 210 aus, dassdie eingegebene Spannung nicht nur an die Primär-Spulengruppe 146,sondern auch an die Hilfs-Spulengruppe 147 gelegt wird(S4).
[0048] ImErgebnis werden die Primär-Spulengruppe 146 unddie Hilfs-Spulengruppe 147 mit elektrischem Strom versorgt,wodurch um sie herum Magnetfelder erzeugt werden, durch die derMagnet 150 linear hin- und herbewegt wird. Die lineareHin- und Herbewegung des Magnets 150 wird über denMagnetrahmen 154 an den Kolben 130 übertragen.Demgemäß wird derKolben 130 im Zylinder 109 linear hin- und herbewegt,wodurch das gasförmigeKühlmittelin der Kompressionskammer C komprimiert wird.
[0049] Dabeiist der Hub des Kolbens 130 nicht übermäßig erhöht, da die Gesamtanzahl derWindungen der Spule groß ist,wenn die hohe Spannung angelegt wird. Demgemäß wird das Kühlmitteleffektiv komprimiert, währendder Kolben 130 nicht an Umfangskomponenten, wie das Auslassventil,anstößt.
[0050] Wiees aus der obigen Beschreibung erkennbar ist, zeigen ein Linearmotorund ein Linearkompressor gemäß der Erfindungdie folgenden Vorteile: – Erstens sind mehrere Spulengruppenmit verschiedenen Spulendicken auf einen Spulenhalter des Linearmotorsgewickelt, wodurch ein übermäßiger Hubeines Magnets und eines Kolbens vermieden sind, wenn eine anormalhohe Spannung angelegt wird. Da die Spulendicken der Spulengruppenvoneinander verschieden sind, ist die Größe des Linearmotors und damitdie Größe des Linearkompressorsverringert, wodurch die Herstellkosten für den Linearmotor und damitden Linearkompressor gesenkt sind. – Zweitensist es möglich,dass die Spulengröße einerder Spulengruppen so groß wieder freie Raum ist, der aufgrund der dünnen Spule der anderen Spulengruppedann erzielt wird, wenn die Größe der Spulenanordnungauf einen vorgegebenen Wert beschränkt ist. Demgemäß ist der Wirkungsgraddes Linearmotors verbessert.
权利要求:
Claims (10)
[1] Linearmotor mit: – einem Spulenhalter (144); – mehrerenSpulengruppen (146, 147), die auf den Spulenhaltergewickelt sind und die verschiedene Spulendicken aufweisen; und – einemMagnet (150), der aufgrund eines durch die Spulengruppenerzeugten Magnetfelds linear verstellbar ist.
[2] Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdie mehreren Spulengruppen (146, 147) in der Umfangsrichtungdes Spulenhalters (144) auf diesen gewickelt sind.
[3] Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdie mehreren Spulengruppen (146, 147) in der radialenRichtung des Spulenhalters (144) auf diesen aufgestapeltsind.
[4] Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasszu den mehreren Spulengruppen (146, 147) eineauf den Spulenhalter (144) gewickelte Primär-Spulengruppe(146) und eine auf diese gewickelte Hilfs-Spulengruppe(147) gehören.
[5] Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dassdie Spulendicke der Hilfs-Spulengruppe (147) kleiner alsdiejenige der Primär-Spulengruppe (146)ist.
[6] Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einenSchalter (210) zum selektiven Zuführen eines elektrischen Stromszu allen oder einem Teil der Spulengruppen (146, 147).
[7] Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: – einenAußenkern(141), an dem der Spulenhalter (144) angebrachtist: – einenInnenkern (142), der so im Außenkern angebracht ist, dasser von diesem beabstandet ist; und – einen Magnetrahmen (154),an dem der Magnet (150) befestigt ist und der gemeinsammit diesem linear bewegtlich ist.
[8] Linearkompressor mit: – einem Linearmotor gemäß einemder vorstehenden Ansprüche; – einemZylinderblock (110) mit einem durch diesen hindurch ausgebildetenZylinder (109); – einerhinteren Abdeckung (120), die vom Zylinderblock beabstandetist und durch die hindurch ein Kühlmittel-Einlasskanal(120a) ausgebildet ist; – einem Kolben (130),der mit dem Linearmotor, insbesondere einem Magnetrahmen (154)desselben, verbunden ist, so dass er sich im Zylinder linear hin- undherbewegt, und wobei ein Kühlmittel-Strömungskanal(130a) durch den Kolben hindurch ausgebildet ist; – einemEinlassventil (160), das mit dem Kolben verbunden ist,um den Kühlmittel-Strömungskanaldesselben zu öffnenund zu schließen;und – einemAuslassventil (170), das am Zylinderblock angebracht ist,um den Zylinder zu öffnenund zu schließen.
[9] Verfahren zum Steuern eines Linearmotors, umfassend: – einenersten Schritt zum Erfassen einer von außen angelegten Spannung; und – einenzweiten Schritt zum Anlegen der Spannung an alle von mehreren Spulengruppen(146, 147), wenn die erfasste Spannung über einervorgegebenen Spannung liegt, aber nur an einen Teil derselben, wenndie erfasste Spannung unter der vorgegebenen Spannung liegt.
[10] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Spannung an eine Spulengruppe (146) mit größerer Spulendickeals der einer anderen Spulengruppe (147) angelegt wird,wenn die erfasste Spannung im zweiten Schritt unter der vorgegebenen Spannungliegt.
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2005-06-23| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
2011-09-19| R016| Response to examination communication|
2011-09-30| R016| Response to examination communication|
2015-08-20| R016| Response to examination communication|
2015-08-25| R016| Response to examination communication|
2016-06-07| R002| Refusal decision in examination/registration proceedings|
2016-07-12| R003| Refusal decision now final|
优先权:
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