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Dokumentenidentifikation DE19818883C2 12.12.2002
Titel Linearmotoraufbau für einen Linearverdichter
Anmelder LG Electronics Inc., Seoul/Soul, KR
Erfinder Park, Jung Sik, Kyungki, KR;
Lee, Hyeong Kook, Kyungki, KR;
Kim, Hyung Jin, Seoul/Soul, KR;
Hong, Eon Pyo, Inchon, KR
Vertreter COHAUSZ & FLORACK, 40472 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 28.04.1998
DE-Aktenzeichen 19818883
Offenlegungstag 18.02.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.12.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.12.2002
IPC-Hauptklasse F04B 35/04
IPC-Nebenklasse H02K 33/06   H02K 41/02   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearmotor für einen Linearverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere einen Linearmotoraufbau für einen Linearverdichter zum Verbessern des Wirkungsgrads eines Motors und leichten Zusammenbaus eines im Linearmotor angeordneten Ankerblechs.

Beschreibung des Hintergrunds

Aus der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegenden WO 97/01 032 A1 ist ein Linearmotor für einen Linearverdichter zum Einleiten und Ausstoßen äußeren Gases durch Verdichtung bekannt. Ein äußeres und ein inneres Ankerblech ist ebenfalls bekannt. Das äußere Ankerblech ist von einer mit Anschlussdrähten verbunden Spule umwickelt. Das innere Ankerblech und der Kolben werden über ein Schmiereinrichtung geschmiert.

Aus der US 5,525,852 A ist ein Stator für eine elektromagnetische Pumpe bekannt. Der Stator ist aus Eisenblechen gebildet. Die Eisenbleche sind in Gruppen gebildet, die V-förmig nach außen gerichtet sind. Die Gruppen der Eisenbleche werden durch einen in einer Vertiefung an deren äußeren Umfangsfläche angeordnetes Befestigungsring zusammengehalten. Der Befestigungsring gewährleistet eine ausreichende Befestigung der Gruppen von Eisenblechen untereinander, um auch bei unterschiedlichen Temperaturen deren Struktur zu gewährleisten. Die durch Wärmeausdehnung verursachten Veränderungen am Stator können durch den Befestigungsring ausgeglichen werden.

Aus der DE 44 32 356 A1 ist ein Läufer und ein Montageverfahren für einen Läufer eines Elektromotors bekannt. Um zu gewährleisten, dass eine Ankerwelle sicher an einem Ankerblech angeordnet ist, wird vorgeschlagen, in die Öffnung des Ankerblechs ein Rohr aus verformbarem, elektrisch isolierendem Material einzuschieben. Die Ankerwelle wird danach in das Rohr gepresst, wodurch dieses sich ausdehnt und dadurch bereichsweise in Aussparungen der Innenkontur der Öffnung des Ankerblechs eintritt.

Fig. 1 veranschaulicht einen allgemeinen Linearverdichter. Wie darin gezeigt, ist ein zylindrisches inneres Gehäuse 20 in einem luftdichten Gehäuse 10 angeordnet, wobei es einen vorbestimmten inneren Raum aufweist.

Ein zylindrisches äußeres Ankerblech 30 ist an einer inneren Wand des inneren Gehäuses 20 befestigt, und eine scheibenartige Abdeckplatte 40, welche ein Loch in einem Mittenbereich derselben besitzt, ist mit einem oberen Endbereich des inneren Gehäuses 20 verbunden, und eine scheibenartige Abdeckung 50 ist mit einem unteren Endbereich desselben verbunden.

Ein oberer Bereich eines Zylinders 60 dringt durch eine Öffnung (nicht gezeigt) des Mittenbereichs der Abdeckplatte 40 ein, und ein Ventilsystem 70, welches mit einer Mitte des oberen Bereichs des Zylinders 60 verbunden ist, bedeckt dicht das Loch, durch welches der Zylinder 60 eindringt. Im Zylinder 60 ist ein Kolben 80 angeordnet, welcher ein Kühlgas durch Hin- und Herbewegung verdichtet.

Ein zylindrisches inneres Ankerblech 90 ist auf einem Bereich einer äußeren Umfangsoberfläche des Zylinders 60 angeordnet, wobei es einen vorbestimmten Abstand vom äußeren Ankerblech 30 aufweist.

Eine Spule 95, wie in Fig. 2 gezeigt, umwickelt einen Bereich einer äußeren Umfangsoberfläche des inneren Ankerblechs 90, und eine Seite der Spule 95 ist mit den Anschlußdrähten 95a verbunden. Ein scheibenartiges Verbindungselement 65 verbindet den Kolben 80 mit einer zylindrischen Magnetflügel 85, an welcher eine Mehrzahl von Magneten (nicht gezeigt) angebracht sind und welche zwischen dem äußeren Ankerblech 30 und dem inneren Ankerblech 90 angeordnet ist zum Übertragen der Hin- und Herbewegung davon auf den Kolben 80.

Im hier folgenden umfaßt ein Linearmotor M das äußere Ankerblech 30, das innere Ankerblech unter Einschluß der Spule 95 und die Magnetflügel 85, an welcher die Magnete (nicht gezeigt) befestigt sind.

Des weiteren sind eine Mehrzahl von inneren Schraubenfedern 66, welche elastisch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 80 unterstützen, zwischen dem Verbindungselement 65 und dem inneren Ankerblech 90 angeordnet, und eine Mehrzahl von äußeren Schraubenfedern 67, welche die Hin- und Herbewegung von Kolben 80 unterstützen, sind zwischen dem Verbindungselement 65 und der Abdeckung 50 angeordnet.

Die noch nicht beschriebene Teilenummer 80a bezeichnet einen Kühlgaspfad, welcher entlang des Mittenbereichs des Kolbens 80 zum Einleiten des von außen kommenden Kühlgases in den Zylinder 60 angeordnet ist.

Ein Durchlauf des herkömmlichen Linearverdichters wird nun beschrieben.

Wenn erstens die Spule 95 mit Strom versorgt wird, bewegt sich der Magnetflügel 85 geradlinig zwischen dem inneren Ankerblech 90 und dem äußeren Ankerblech 30 hin und her, und der Kolben 80 bewegt sich zwischen dem Kolben 80 und dem Zylinder 60 im Gleichklang mit der Hin- und Herbewegung des Magnetflügels 85 hin und her, wobei aus diesem Grund Kühlgas in den Zylinder durch den Kühlgaspfad 80a, welcher im Kolben 80 angeordnet ist, einströmt. Das im Zylinder 60 verdichtete Kühlgas wird durch das Ventilsystem 70 ausgestoßen, und der oben beschriebene Vorgang wird neuerlich wiederholt.

Im oben beschriebenen Linearverdichter gibt es zwei Systeme, wobei die Spule 95 mit dem äußeren Ankerblech 30 oder dem inneren Ankerblech 90 verbunden wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umwickelt die mit einem Epoxidharz eingepreßte Spule 95 den Bereich der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Ankerblechs 90, und die Anschlußdrähte 95a werden mit der einen Seite davon verbunden.

Fig. 3 veranschaulicht einen Teil des äußeren Ankerblechs 30. Wie darin gezeigt, ist das äußere Ankerblech mit einer Mehrzahl von Eisenstücken 36 angeordnet, welche in Richtung des Halbmessers gruppiert sind. Jedes Eisenstück 36 hat einen Öffnungsbereich 30a, welcher eine vorbestimmte Weite und Länge aufweist, damit die Spule 95 ebendort eingelegt werden kann. Daher wird das äußere Ankerblech 30 mit der Spule 95, bei welcher die Öffnungsbereiche 30a der Eisenstücke 36 an der Spule 95 befestigt sind, verbunden.

Hier werden die Anschlußdrähte 95a zwischen den Zusammenbauelementen 35 des äußeren Ankerblechs 30, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, hinausgeführt und mit einer äußeren Stromversorgung verbunden.

Jedoch wird der Wirkungsgrad eines Linearmotors M proportional zu der Windungszahl der Spule 95 bestimmt. Eine Gesamtlänge der Spule 95 wird durch die Windungszahl bestimmt. Somit wird der Widerstand des Linearmotors größer, je mehr Windungen die Spule 95 aufweist, wodurch sich der Wirkungsgrad des Linearmotors M verschlechtert.

Andererseits wird das System, in welchem die Spule 95 das innere Ankerblech 90 umwickelt, beschrieben.

Wie in Fig. 6, 7A und 7B gezeigt, ist das innere Ankerblech 90 mit einer Mehrzahl von Eisenstücken 91 versehen, welche in Richtung des Halbmessers gruppiert sind und von welchen jeweils ebene Seiten einander entsprechen. Ein Öffnungsbereich 90a ist in jedem Eisenstück 91 ausgebildet, und die inneren Endbereiche der Eisenstücke 91 sind entlang einer Schweißlinie 92 geschweißt, um eine runde Form der Eisenstücke 91 zu erhalten. Zuletzt umwickelt die Spule 95 die Öffnungsbereiche 90a der Eisenstücke 91. Eine Positionsnummer 93 bezeichnet ein Loch zur Aufnahme des Zylinders 60.

In dem oben beschriebenen Aufbau, wie in Fig. 8A und 8B gezeigt, wird eine Seite der Anschlußdrähte 95a mit einer Seite der Spule 95 verbunden, und die andere Seite davon wird mit einem Stromversorgungsanschlußpunkt (nicht gezeigt) verbunden, und die Anschlußdrähte 95a werden zwischen das innere Ankerblech 90 und den Magnetflügel 85 gelegt.

Fig. 9A und 9B veranschaulichen ein anderes Beispiel der Verdrahtung der Spule 95 mit den Anschlußdrähten 95a. Wie darin gezeigt, sind eine vorbestimmte Anzahl von Eisenstücken 91, welche das innere Ankerblech 90 aufbauen, teilweise getrennt, um dadurch eine Führungsnut 99 auszubilden, welche eine vorbestimmte Weite und Länge aufweist. Die Anschlußdrähte 95a werden durch die Führungsnut 99 mit der Spule 95 verbunden. Hier kann ein Biegebereich der Anschlußdrähte 95a aus der Führungsnut 99 herausgeführt sein.

Jedoch wird in dem System, in dem die Spule das innere Ankerblech umwickelt, Hitze, welche während des Schweißvorgangs entsteht, auf die Eisenstücke übertragen, und daher dehnt die thermische Umgestaltung die Eisenstücke ungleichmäßig aus. Daher wird ein Spalt zwischen dem inneren Ankerblech und dem äußeren Ankerblech ausgedehnt, wodurch der Wirkungsgrad des Motors herabgesetzt wird und dies den Zusammenbauvorgang fehleranfällig werden läßt.

Da auch die Anschlußdrähte der Spule, welche das innere Ankerblech umwickelt, zwischen dem inneren Ankerblech und dem Magnetflügel gelegt sind, werden die Anschlußdrähte beschädigt, wenn der Magnetflügel in der Hin- und Herbewegung der Magnete mit den Anschlußdrähten in Kontakt tritt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dem entsprechend ist die vorliegende Erfindung auf einen Linearmotor für einen Linearverdichter ausgerichtet, welcher die Probleme aufgrund der damit verbundenen Technik beseitigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Linearmotor für einen Linearverdichter zu schaffen, der durch Vereinfachung des Zusammenbauvorgangs der Eisenstücke für ein Ankerblech und gleichmäßige Ausbildung des inneren und äußeren Durchmessers den Wirkungsgrad des Motors erhöht.

Um diese Aufgabe zu lösen, ist ein Linearmotor für einen Linearverdichter zum Einleiten und Ausstoßen äußeren Gases durch Verdichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenstücke (110) einen, bezüglich der inneren Ankerblechanordnung (90, 100) auf einem konzentrischen Kreis angeordneten, hervorstehenden Bereich (120) mit einer Verstemmvertiefung (120a) aufweisen, und dass ein Befestigungsring (130) vorgesehen ist, welcher in der Verstemmvertiefung (120) verstemmt ist, um die Eisenstücke (110) am Losewerden zu hindern.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung vorgelegt und werden zum Teil durch die Beschreibung offensichtlich oder können durch die praktische Anwendung der Erfindung abgeleitet werden. Die Aufgabe und die anderen Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur verwirklicht und erzielt, welche im besonderen in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen hiervon wie auch in den beigeschlossenen Zeichnungen hervorgestrichen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen, welche angeschlossen sind, um ein weiteres Verstehen der Erfindung zu ermöglichen, und zitiert werden und einen Teil dieser Patentbeschreibung bilden, veranschaulichen Ausführungen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erklären.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines allgemeinen Linearverdichters;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer gewickelten Spule im allgemeinen Linearverdichter;

Fig. 3 eine teilperspektivische Ansicht eines äußeren Ankerblechs des allgemeinen Linearverdichters;

Fig. 4 eine Draufsicht eines verbundenen Aufbaus der Spule und des äußeren Ankerblechs des allgemeinen Linearverdichters;

Fig. 5 eine teilweise Schnittansicht eines herkömmlichen Linearmotors, wobei eine Spule ein äußeres Ankerblech umwickelt;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines inneren Ankerblechs des herkömmlichen Linearmotors;

Fig. 7A eine vertikale Querschnittsansicht des inneren Ankerblechs aus Fig. 6;

Fig. 7B eine Teildraufsicht des inneren Ankerblechs des herkömmlichen Linearmotors;

Fig. 8A eine Querschnittsansicht eines Beispiels von Anschlußdrahtverlegung für den herkömmlichen Linearmotor;

Fig. 8B eine Teildraufsicht der Anschlußdrahtverlegung von Fig. 8A;

Fig. 9A eine Querschnittsansicht eines anderen Beispiels von Anschlußdrahtverlegung für den herkömmlichen Linearmotor;

Fig. 9B eine Teildraufsicht der Anschlußdrahtverlegung aus Fig. 9A;

Fig. 10A eine vertikale Querschnittsansicht eines inneren Ankerblechs für einen Verdichter nach der vorliegenden Erfindung, worin Eisenstücke radial gruppiert sind;

Fig. 10B eine Draufsicht des inneren Ankerblechs aus Fig. 10A;

Fig. 11A eine vertikale Querschnittsansicht eines inneren Ankerblechs für einen Linearverdichter nach der vorliegenden Erfindung, worin die radial gruppierten Eisenstücke befestigt sind;

Fig. 11B eine Draufsicht des inneren Ankerblechs aus Fig. 11A;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht eines Linearmotors, welche eine andere Art eines Befestigungsrings nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und

Fig. 13 eine Querschnittsansicht eines Linearmotors, welche die Anschlußdrahtverlegung nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bezug wird nun in allen Einzelheiten auf die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung genommen, von welchen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind.

Fig. 10A und 10B veranschaulichen einen Ankerblechaufbau eines Linearverdichters nach der vorliegenden Erfindung, wobei ein Ankerblech 100 mit einer Mehrzahl von Eisenstücken, die radial gruppiert sind, gebildet wird, und Fig. 11A und 11B veranschaulichen den Ankerblechaufbau der Erfindung, wobei das derart gebildete Ankerblech 100 mittels eines Befestigungsrings 130 befestigt ist.

Im besonderen sind hervortretende Bereiche 120 in konzentrischen Kreisen von radial gruppierten Eisenstücken ausgebildet und weisen jeweils eine Verstemmvertiefung 120a auf.

Ein Befestigungsring 130, welcher aus einem nichtmagnetischen Material oder einem Material mit hohem elektrischen Widerstand ausgebildet wird, wird mit der Verstemmvertiefung 120a von jedem vortretenden Bereich 120 verstemmt.

Zusätzlich kann, wie in Fig. 12 gezeigt wird, ein Befestigungsring auf einer Seite des Ankerblechs 100, welches durch innere Schraubenfedern (nicht gezeigt) gehalten wird, aus einem Befestigungselement 200, von welchem ein Befestigungsring 200a das Ankerblech 100 befestigt und ein ringförmiger Halter 200b die inneren Schraubenfedern hält, gebildet werden. Der Befestigungsring 200a und der ringförmige Halter 200b sind als ein Stück gestaltet. Die Bezugszahl 400 bezeichnet einen Zylinder. Daher können die Befestigungsringe 130 beide Seiten jedes Eisenstücks 110 befestigen, oder der Befestigungsring 130 und das Befestigungselement 200 können jeweils jede Seite des Eisenstücks 110 befestigen.

In Fig. 13 ist eine Befestigungsvertiefung 150, welche eine vorbestimmte Weite und Tiefe aufweist, auf einer Seite des Ankerblechs 100 ausgebildet, und ein Leiter 400 ist in der Befestigungsvertiefung 150 befestigt. Die Befestigungsvertiefung 150 wird gebildet, indem eine vorbestimmte Anzahl der Eisenstücke 110 abgetrennt wird, um einen Öffnungsbereich 100a, welcher von einer Spule 300 umwickelt wird, mit einer Seite des Ankerblechs 100 zu verbinden, und der Leiter 400 weist ein Paar von hervortretenden Klemmen 400a auf, welche mit einer externen Stromversorgung verbunden werden. Des weiteren wird der Leiter 400 mit den Anschlußdrähten 310 verbunden und durch ein Epoxidharz, welches die Spule 300 isoliert, eingegossen. Die Bezugszahlen 500 und 600 sind äußeres Ankerblech und ein Magnetflügel, welcher sich zwischen den entsprechenden zwei Ankerblechen 500 und 100 hin- und herbewegt.

Die Beschreibung der Arbeitsweise eines Linearverdichters, welcher einen Linearmotor nach der vorliegenden Erfindung besitzt, wird ausgespart, da sie deckungsgleich zur herkömmlichen Technik abläuft.

Wie oben beschrieben, weist der Linearmotor für den Linearverdichter nach der vorliegenden Erfindung mehrere Vorteile auf, indem thermische Verformung nicht auftritt, da zusätzliche Wärmebehandlung, um die Eisenstücke zu befestigen, nicht erforderlich ist und Massenfertigung verbessert wird, bei der ein Maßfehler im Vorgang eines mechanischen Zusammenbaus nicht gemacht wird. Da zusätzlich eine Weite von jedem Eisenstück gleich ist, weist das Ankerblech die inneren und äußeren Durchmesser des Ankerblechs, welche gleichmäßig ausgebildet sind, auf und verbessert daher den Wirkungsgrad des Motors, und die Haltbarkeit des Motors ist sichergestellt, da die Erfindung verhindert, daß die Anschlußdrähte während des Betriebs des Motors aufgrund der einfachen Anschlußdrähteverlegung beschädigt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Linearmotor für einen Linearverdichter zum Einleiten und Ausstoßen äußeren Gases durch Verdichtung, mit einer äußeren Ankerblechanordnung (30, 500) und einer inneren Ankerblechanordnung (90, 100), welche von einer mit Anschlussdrähten (95a, 310) verbundenen Spule (95, 300) umwickelt ist und von inneren Schraubenfedern (66) gehaltenen ist, wobei die innere Ankerblechanordnung (90, 100) radial gruppierte Eisenstücke (110) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenstücke (110) einen, bezüglich der inneren Ankerblechanordnung (90, 100) auf einem konzentrischen Kreis angeordneten, hervorstehenden Bereich (120) mit einer Verstemmvertiefung (120a) aufweisen, und dass ein Befestigungsring (130) vorgesehen ist, welcher in der Verstemmvertiefung (120) verstemmt ist, um die Eisenstücke (110) am Losewerden zu hindern.
  2. 2. Linearmotor nach Anspruch 1, wobei der Befestigungsring (130) ein nichtmagnetischer Körper ist.
  3. 3. Linearmotor nach Anspruch 1, wobei der Befestigungsring (130) aus einem Material mit hohem elektrischen Widerstand gebildet ist.
  4. 4. Linearmotor nach Anspruch 1, wobei der Befestigungsring (130) auf einer Seite der inneren Ankerblechanordnung (90, 100), welche durch die inneren Schraubenfedern gehalten wird, aus einem Befestigungselement (200) gebildet wird, von welchem ein Befestigungsring (200a) die Ankerblechanordnung (90, 100) durch Verstemmen in der Verstemmvertiefung (120) befestigt und ein ringförmiger Halter (200b) die inneren Schraubenfedern hält und der Befestigungsring (200a) und der Halter (200b) als ein Stück ausgebildet sind.
  5. 5. Linearmotor nach Anspruch 1, wobei eine Befestigungsvertiefung (150) mit einer vorbestimmten Weite und Tiefe auf einer Seite der inneren Ankerblechanordnung (90, 100), welche von der Spule (300) umwickelt ist, gebildet ist und ein Leiter (400), welcher mit Anschlußdrähten (310) verbunden ist, welche mit der Spule (300) verbunden sind, an der Befestigungsvertiefung (150) befestigt ist.
  6. 6. Linearmotor nach Anspruch 5, wobei der Leiter (400) durch ein Epoxidharz, welches die Spule (300) isoliert, eingeformt ist.






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