專利名稱：具有減小的軸向分力的線性驅(qū)動(dòng)裝置、線性壓縮機(jī)和制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性驅(qū)動(dòng)裝置，包括定子和可在定子中沿著軸線來 回移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件，所述定子具有可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯，磁場(chǎng)引導(dǎo)芯具有 腿部，每個(gè)腿部分別延伸有大致朝向運(yùn)動(dòng)部件的一個(gè)腳部； 一種線性壓縮 機(jī)； 一種制冷裝置、特別是冰箱和/或冷凍器或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)；以及一種用 于冷卻物品或壓縮流體的方法。
背景技術(shù)：
具有永久激勵(lì)的運(yùn)動(dòng)部件的線性驅(qū)動(dòng)裝置通過向定子上的激勵(lì)線圈施 加合適電流合適地激勵(lì)它們而選擇性地移動(dòng)。線圈磁場(chǎng)通過具有磁極(pole) 的可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯被引導(dǎo)，且被集中在運(yùn)動(dòng)部件周圍的區(qū)域。DE69901586T2公開了一種電磁線性致動(dòng)器，它包括定子結(jié)構(gòu)，所述定 子結(jié)構(gòu)具有由至少一個(gè)電繞組激勵(lì)的兩極。運(yùn)動(dòng)構(gòu)件具有磁軛和可磁化部 分，且運(yùn)動(dòng)構(gòu)件具有一個(gè)或兩個(gè)磁體，所述磁體在與氣隙的平面垂直的方 向上被永久性地磁化，且被設(shè)置在運(yùn)動(dòng)磁軛中的凹部?jī)?nèi)。定子部件在此由 具有腿部的鐵磁性材料體形成，所述腿部具有被實(shí)施為極隆起的腳部?，F(xiàn)有解決方案存在的問題是，運(yùn)動(dòng)部件難以精確地驅(qū)動(dòng)，特別是其來 回運(yùn)動(dòng)不能按照所要求的精度控制。所述來回運(yùn)動(dòng)的不精確對(duì)于線性壓縮 機(jī)特別不利，因?yàn)閴嚎s機(jī)活塞此時(shí)需要被盡可能準(zhǔn)確地定位，以最小化壓 縮機(jī)活塞殼體中的封閉空間。如果活塞殼體與壓縮機(jī)活塞之間的安全間隙 的尺寸小，壓縮機(jī)活塞在以非受控方式移動(dòng)時(shí)將撞擊活塞殼體或閥板，這 樣，閥板、壓縮機(jī)活塞以及運(yùn)動(dòng)部件與壓縮機(jī)活塞之間的活塞桿可能被損 壞。雖然所述問題通過適當(dāng)?shù)卦龃蠡钊麣んw與壓縮機(jī)活塞之間的安全間隙 可得到避免，但活塞殼體中的封閉空間應(yīng)盡可能小，以免不利地影響線性 壓縮機(jī)的工作效率。公知的調(diào)節(jié)措施是，來回運(yùn)動(dòng)的不精確可通過在運(yùn)動(dòng)部件上設(shè)置定位
傳感器且通過合適地驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈以適時(shí)的方式制動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件來進(jìn)行修 正。盡管這種制動(dòng)操作可有效地防止壓縮機(jī)活塞的撞擊，但假如需要盡可 能高的工作效率它們是不利的，因?yàn)橹苿?dòng)能量對(duì)于系統(tǒng)來說將會(huì)失去。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是公開一種線性驅(qū)動(dòng)裝置、 一種線性壓縮機(jī)和一 種制冷裝置，在所有這些裝置的情況下，移動(dòng)部件的來回運(yùn)動(dòng)可盡可能精 確地被控制，以及本發(fā)明提供了一種借助于所述裝置可特別高效地、可靠 地且以節(jié)能的方式冷卻物品或壓縮流體的方法。上述目的創(chuàng)造性地借助于獨(dú)立權(quán)利要求中所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置、線性 壓縮機(jī)、制冷裝置和用于冷卻物品和/或壓縮流體的方法實(shí)現(xiàn)。在每種情況 下均可單獨(dú)應(yīng)用或以任何組合方式應(yīng)用的進(jìn)一步的有利實(shí)施例和改進(jìn)均是 從屬權(quán)利要求的主題。如上所述，運(yùn)動(dòng)部件的不精確定位主要由于在沒有任何電流流過激勵(lì) 線圈的情況下運(yùn)動(dòng)部件和定子之間的相互作用。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)部件上的永久磁 體的磁體邊緣或所述磁體的磁化的變化與定子的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯的腿部上的磁 極拐角相互作用，因此，在運(yùn)動(dòng)部件和定子之間產(chǎn)生力。在現(xiàn)有的線性驅(qū) 動(dòng)裝置中，甚至在沒有電流流過激勵(lì)線圈時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件也會(huì)根據(jù)其相對(duì)于 靜止位置的偏移被向著其靜止位置拉動(dòng)或遠(yuǎn)離其靜止位置推動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部 件或定子是對(duì)稱設(shè)計(jì)時(shí)，相互作用所引起的力作用將沿著縱向軸線相對(duì)于 靜止位置是點(diǎn)對(duì)稱的。由于激活的激勵(lì)線圈的力作用應(yīng)與運(yùn)動(dòng)部件的偏移 盡可能無關(guān)，因此所述相互作用導(dǎo)致力-位移特征曲線的不利扭曲，這會(huì)引 起所述的與控制相關(guān)的問題。在第一變型中，本發(fā)明的線性驅(qū)動(dòng)裝置包括定子和可在定子中沿著軸 線來回移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件，所述定子具有可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯，所述磁場(chǎng)引 導(dǎo)芯具有腿部，每個(gè)腿部分別延伸有大致朝向運(yùn)動(dòng)部件的一個(gè)腳部，且使 至少一個(gè)腳部具有傾斜表面。傾斜表面被實(shí)施為斜角。在第二變型中，本發(fā)明的線性驅(qū)動(dòng)裝置包括定子和可在定子中沿著軸 線來回移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件，所述定子具有可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯，所述磁場(chǎng)引 導(dǎo)芯具有腿部，每個(gè)腿部分別延伸有大致朝向運(yùn)動(dòng)部件的一個(gè)腳部，且使
運(yùn)動(dòng)部件具有多個(gè)磁體，所述多個(gè)磁體在軸線的方向上一個(gè)在另一個(gè)之后 地設(shè)置，且所述多個(gè)磁體的長(zhǎng)度與腿部沿著軸線的寬度和間距的總和大致 對(duì)應(yīng)。在第三變型中，本發(fā)明的線性驅(qū)動(dòng)裝置包括定子和可在定子中沿著軸 線來回移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件，所述定子具有可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯，所述磁場(chǎng)引 導(dǎo)芯具有腿部，每個(gè)腿部分別延伸有大致朝向運(yùn)動(dòng)部件的一個(gè)腳部，運(yùn)動(dòng) 部件具有多個(gè)磁體，所述多個(gè)磁體在軸線的方向上一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè) 置，并使磁體沿著軸線的相應(yīng)長(zhǎng)度和/或腿部沿著軸線的相應(yīng)寬度和/或腿部 沿著軸線的相應(yīng)間距不同，使得當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)裝置處于斷電狀態(tài)時(shí)，磁體沿 著軸線的分力將大致相互抵消。從而，在沒有電流作用的情況下已存在的部分力可被限制在線性驅(qū)動(dòng)裝置當(dāng)在恒定電流下操作時(shí)的額定力的30°/。以下、特別是20%以下、優(yōu)選10% 以下。通過合適地選擇所述長(zhǎng)度、寬度和間距，第一腳部與第一磁體的第一 邊緣之間由于相互作用所產(chǎn)生的力組分將被第二腳部與第一或第二磁體的 第二邊緣的分力至少部分抵消。當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)裝置處于斷電狀態(tài)時(shí)，沿著軸 線作用的運(yùn)動(dòng)部件的分力可通過使運(yùn)動(dòng)部件上的磁體的長(zhǎng)度與腿部沿著軸 線的寬度和間距相協(xié)調(diào)而被匹配，特別是使由于各個(gè)腳部或磁體的端部所 產(chǎn)生的力組分至少部分相互抵消。定子有利地具有至少一個(gè)激勵(lì)線圈，借助于所述至少一個(gè)激勵(lì)線圈可 產(chǎn)生磁場(chǎng)。定子具有可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯，所述磁場(chǎng)引導(dǎo)芯特別是由多個(gè) 薄片板組成，所述薄片板由軟磁性材料制成。磁場(chǎng)引導(dǎo)芯可被實(shí)施為線圈 磁芯(coil core),這意味著它至少部分由線圈包圍著，所述線圈在電流的 作用下使得磁場(chǎng)引導(dǎo)芯中產(chǎn)生相應(yīng)的磁化，且使得運(yùn)動(dòng)部件的區(qū)域中產(chǎn)生 相應(yīng)的磁場(chǎng)密度。磁場(chǎng)引導(dǎo)芯將磁場(chǎng)向著運(yùn)動(dòng)部件引導(dǎo)，且為此具有向著 運(yùn)動(dòng)部件延伸的腿部。腿部分別在它們的自由端部即在朝向運(yùn)動(dòng)部件的端 部處具有腳部。腳部可具有沿著軸線突出超過腿部的凸頂形(domed)隆起 或凸出部。在可選實(shí)施例變型中，定子可配備永久磁體，而不具有激勵(lì)線圈；激 勵(lì)線圈在這種情況下設(shè)置在運(yùn)動(dòng)部件上。
已經(jīng)示出，由于腳部與運(yùn)動(dòng)部件之間的相互作用所產(chǎn)生的不利的軸向 分力可通過具有傾斜表面的至少一個(gè)腳部降低。傾斜表面可通過成形出斜 角的方式形成。傾斜表面可以是平坦或彎曲的，該彎曲可以是凸出或凹入 的。優(yōu)選的是凸出表面，即向外彎曲的表面。三種變型可一起或相互獨(dú)立地應(yīng)用。特別優(yōu)選的是第一和第二變型的 組合、和第一和第三變型的組合。本發(fā)明克服了現(xiàn)有解決方案的以下不足磁極或腳部與運(yùn)動(dòng)部件之間 的相互作用產(chǎn)生分力，該分力與由線圈電流產(chǎn)生的實(shí)際力重疊，使得運(yùn)動(dòng) 部件具有非對(duì)稱的力-位移分布。非對(duì)稱性顯著降低，且使運(yùn)動(dòng)部件明顯更 容易控制。這樣，線性驅(qū)動(dòng)裝置可精確和高效地操作，這意味著盡管具有 高的定位精度但僅具有非常少或沒有制動(dòng)操作。實(shí)現(xiàn)了高的可靠度。有利地，將腳部實(shí)施成具有這樣的形狀，即，該形狀考慮了當(dāng)激勵(lì)線 圈處于斷電狀態(tài)時(shí)腳部與運(yùn)動(dòng)部件之間的相互作用?？梢岳斫?，奇數(shù)分力(uneven force component)是相對(duì)于對(duì)稱點(diǎn)成點(diǎn) 對(duì)稱且可借助于奇數(shù)次多項(xiàng)式表示的分力。偶數(shù)分力(even force component)是相對(duì)于對(duì)稱點(diǎn)成鏡像對(duì)稱且可借助于僅具有偶次冪的多項(xiàng)式 表示的分力。通過相對(duì)地選擇合適的長(zhǎng)度、間距和寬度，沿著軸線的奇數(shù) 分力相對(duì)于沿著軸線的總力的部分或在沒有電流作用的情況下已存在的沿 著軸線的分力相對(duì)于在具有電流作用的情況下沿著軸線的線性驅(qū)動(dòng)裝置的 額定總力的部分可被降至小于30%、特別是小于20%、優(yōu)選小于10%?？偭κ钱?dāng)線性驅(qū)動(dòng)裝置在分配給它的恒定的額定工作電流下操作時(shí)運(yùn) 動(dòng)部件所經(jīng)受的最大力。相應(yīng)的磁體和腳部由于不同的長(zhǎng)度、寬度和間距而相互作用，使得在 斷電狀態(tài)下軸向上的力作用將減小。分力的減小總是涉及運(yùn)動(dòng)部件的操作 范圍，即它僅涉及在運(yùn)動(dòng)部件的工作行程內(nèi)產(chǎn)生的分力。在此，沒有考慮 操作范圍之外的分力。在各種變型中，運(yùn)動(dòng)部件和定子上的可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯的腿部之間 的相互作用受到影響，使得當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)裝置處于斷電狀態(tài)時(shí)已存在的不利 的軸向分力將減小。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于軸線的方向處于外部位置的外腳部具有傾斜 表面。特別地，兩個(gè)外腳部均具有傾斜表面。磁場(chǎng)在外腳部處的局部扭曲 將借助于傾斜表面減小，這樣，將降低沿縱向作用的分力。在另一實(shí)施例中，腳部具有朝向至少一個(gè)鄰近的腳部的凸出部。特別 地，腳部上設(shè)有兩個(gè)凸出部，每個(gè)凸出部朝向鄰近的腳部?？v向上的分力 可通過將腳部上的傾斜表面與同一和/或另一腳部上的凸出部相組合而受 到影響。凸出部在此有利地沿著軸線設(shè)在內(nèi)腳部上，在每種情況下，在一 個(gè)腳部上設(shè)置兩個(gè)凸出部。在兩個(gè)外腳部中的每個(gè)外腳部上有利地設(shè)置傾斜表面和凸出部。凸出 部可設(shè)置在相對(duì)于軸線的方向處于內(nèi)部位置的內(nèi)腳部上。凸出部也可設(shè)置在相對(duì)于軸線的方向處于外部位置的外腳部上。兩個(gè)腳部之間沿著軸線的間距由于凸出部可降低至少15%、特別是至少20%、優(yōu)選至少25%。如果兩個(gè)鄰近的腿部均具有朝向另一個(gè)腿部的凸 出部，兩個(gè)鄰近的腿部之間的間距可因此降低15%以上、特別是40%以上、 或50%以上。凸出部沿著軸線的縱截面可為梯形。傾斜表面的軸向縱截面與凸出部 的軸向縱截面有利地大致對(duì)應(yīng)。傾斜表面可通過平坦表面形成，所述平坦表面相對(duì)于軸線傾斜，且相 對(duì)于軸線的角度在20。至70°的范圍內(nèi)、特別是在20。至60°的范圍內(nèi)、 優(yōu)選在40°至50°的范圍內(nèi)。傾斜表面也可為彎曲的，特別是凸出的，即 向外彎曲。在另一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)有內(nèi)腿部和沿著軸線在此鄰近的兩個(gè)腿部。定 子有利地具有至少兩個(gè)激勵(lì)線圈，所述激勵(lì)線圈的繞線方向與軸線大致垂 直，且所述激勵(lì)線圈分別位于軸線的一側(cè)。磁體在與軸線垂直的方向上被 磁化。定子可具有至少一個(gè)激勵(lì)線圈、特別是相對(duì)于運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)設(shè)置的兩 個(gè)激勵(lì)線圈。激勵(lì)線圈具有線圈軸線，所述線圈軸線特別是在腿部的腳部 區(qū)域與軸線大致垂直。運(yùn)動(dòng)部件有利地具有沿著軸線一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置且具有交替相 反的極性的多個(gè)磁體、特別是一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置且在與軸線垂直的 方向上具有交替相反的極性的多個(gè)磁體。磁體在電極處的磁場(chǎng)有
少0.6特斯拉、優(yōu)選至少0.8特斯拉。在有利實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)部件具有多個(gè)磁體，所述多個(gè)磁體在軸線的方 向上一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置，且具有不同長(zhǎng)度。例如，在此，三個(gè)磁體可一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置，其中兩個(gè)外磁體 具有相同的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度與位于兩個(gè)外磁體之間的內(nèi)磁體的長(zhǎng)度不同。在 此，磁體對(duì)稱地設(shè)置，但不同長(zhǎng)度的作用是，由于第一腿部和第一磁體所 產(chǎn)生的且在沿著軸線的方向上作用的力至少部分被由于第二腿部和第二磁 體所產(chǎn)生的且在沿著軸線的相反方向上作用的力抵消。定子可類似地具有寬度不同的三個(gè)以上的腿部。定子還可具有軸線上 的之間間距不同的三個(gè)以上的腿部。軸向上的力組分的相互抵消也可通過 選擇腿部的寬度和相應(yīng)的間距實(shí)現(xiàn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)部件具有多個(gè)磁體，所述多個(gè)磁體在軸線的方 向上一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置，所述多個(gè)磁體的相應(yīng)長(zhǎng)度相對(duì)于腿部沿著 軸線的相應(yīng)寬度和間距被選擇成在沒有電流作用的情況下沿著軸線的單個(gè) 磁體的力組分至少部分地相互抵消、特別是使在激勵(lì)線圈中沒有電流作用 的情況下沿著軸線作用的最大力組分在運(yùn)動(dòng)部件的工作行程內(nèi)比在有電流 作用下操作時(shí)沿著軸線作用的最大力組分的30%、特別是20%、優(yōu)選10% 小。在恒定的最大額定線圈電流下，在操作范圍內(nèi)在線性驅(qū)動(dòng)裝置上確定 了最大力組分。沿著軸線的不利總力通過添加和疊加各個(gè)力組分得到顯著 降低。這將使得線性驅(qū)動(dòng)裝置更容易調(diào)節(jié)，因此確保了對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的來回 運(yùn)動(dòng)的控制的改善。在特殊實(shí)施例中，本發(fā)明的線性驅(qū)動(dòng)裝置具有以下特征(a 1)至(a 8)中的至少一個(gè)特征-(al)腿部(5， 6)在軸線(3)的方向上的寬度(Bl)在10mm至 40mm的范圍內(nèi)、特別是在15mm至25mm的范圍內(nèi)；(a 2)傾斜表面(9)在與軸線(3)垂直的方向上的高度(HI)在 2.5mm至5.5mm的范圍內(nèi)、特別是在3.5mm至4.5mm的范圍內(nèi)；(a3)傾斜表面(9)在軸線(3)的方向上的寬度(B2)在lmm至 3mm的范圍內(nèi)、特別是在1.5mm至2.5mm的范圍內(nèi)；(a4)凸出部(12， 13)在與軸線(3)垂直的方向上的高度(H2) 在2.5mm至5.5mm的范圍內(nèi)、特別是在3.5mm至4.5mm的范圍內(nèi)；(a 5)凸出部(12， 13)在軸線(3)的方向上的寬度(B3)在lmm 至3mm的范圍內(nèi)、特別是在1.5mm至2.5mm的范圍內(nèi)；(a 6)運(yùn)動(dòng)部件(7)在軸線(3)的方向上的長(zhǎng)度(LI)在30 mm 至100mm的范圍內(nèi)、特別是在50mm至70mm的范圍內(nèi)；(a7)腿部(5， 6)在軸線(3)的方向上的間距(Al)在5mm至 20mm的范圍內(nèi)、特別是在8mm至12mm的范圍內(nèi)；以及(a 8)設(shè)有多個(gè)磁體(22， 23)和多個(gè)腿部(5， 6)，且磁體(22， 23)在軸線(3)的方向上的長(zhǎng)度(L2)與腿部(5, 6)沿著軸線(3)的 寬度(Bl)和間距(Al)的總和大致對(duì)應(yīng)。其中特征(al)至(as)在每種情況下均可單獨(dú)或以任何組合方式 應(yīng)用。特別有利的是，特征(al)至(ot8)的組合。在特殊的實(shí)施例中，線性驅(qū)動(dòng)裝置的至少一個(gè)腳部具有傾斜表面，運(yùn) 動(dòng)部件具有多個(gè)磁體，所述多個(gè)磁體在軸線的方向上一個(gè)在另一個(gè)之后地 設(shè)置，且所述多個(gè)磁體的長(zhǎng)度與腿部沿著軸線的寬度和間距的總和大致對(duì) 應(yīng)。本發(fā)明的線性壓縮機(jī)包括活塞殼體、可在活塞殼體中沿著軸線來回移 動(dòng)的壓縮機(jī)活塞、和本發(fā)明的線性驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明的線性驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu) 點(diǎn)可轉(zhuǎn)移給線性壓縮機(jī)，使得壓縮機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)可被特別精確地調(diào)節(jié)，這 樣，壓縮機(jī)活塞可被引導(dǎo)成特別接近活塞殼體中的閥板，從而封閉空間可 被實(shí)施成特別小。線性壓縮機(jī)的工作效率將因此得到提高。流體、特別是 制冷劑的壓縮可高效且以節(jié)能的方式實(shí)施。制冷裝置、特別是冰箱和/或冷凍器或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括本發(fā)明的線性 驅(qū)動(dòng)裝置和/或本發(fā)明的線性壓縮機(jī)。由于壓縮機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)的可調(diào)節(jié)性或 可控性的提高，制冷裝置可更精確、更可靠、更高效且以更節(jié)能的方式操 作。用于冷卻物品和/或壓縮流體的本發(fā)明的方法采用了本發(fā)明的線性驅(qū) 動(dòng)裝置、本發(fā)明的線性壓縮機(jī)和/或本發(fā)明的制冷裝置。高效的、可靠的和 節(jié)能的物品冷卻或流體壓縮能夠通過所述線性驅(qū)動(dòng)裝置、線性壓縮機(jī)和/或 制冷裝置的高效、可靠、節(jié)能的操作實(shí)現(xiàn)。因此，特別高效的物品冷卻成 為可能。壓縮機(jī)活塞有利地借助于氣體壓力支承即借助于具有開口的殼體壁被 無接觸式地支撐，其中在壓縮機(jī)活塞與殼體壁之間形成氣墊的流體被壓送 通過開口。


下面，借助于附圖進(jìn)一步描述其他有利細(xì)節(jié)和特殊的實(shí)施例，附圖不 是用于限制本發(fā)明，而僅用于示例性地說明本發(fā)明。包括以下示意圖 圖1示出了本發(fā)明的線性壓縮機(jī)沿著運(yùn)動(dòng)軸線的縱截面； 圖2示出了本發(fā)明的線性壓縮機(jī)沿著運(yùn)動(dòng)軸線的縱截面； 圖3示出了使用了圖2所示的本發(fā)明的線性壓縮機(jī)的本發(fā)明制冷裝置；圖4是曲線圖，示出了現(xiàn)有設(shè)計(jì)在恒定電流下作用在運(yùn)動(dòng)部件上的各 個(gè)力組分；以及圖5是曲線圖，示出了本發(fā)明的線性驅(qū)動(dòng)裝置在恒定電流下作用在運(yùn) 動(dòng)部件上的各個(gè)力組分。
具體實(shí)施方式
圖1示出了本發(fā)明的線性驅(qū)動(dòng)裝置1沿著運(yùn)動(dòng)軸線3、和沿著定子2 上的激勵(lì)線圈16、 20的線圈軸線21的縱截面。線性驅(qū)動(dòng)裝置1具有定子2 和運(yùn)動(dòng)部件7，且運(yùn)動(dòng)部件7沿著軸線3在兩個(gè)反向點(diǎn)之間來回振蕩運(yùn)動(dòng)。 定子2具有磁場(chǎng)引導(dǎo)芯4，所述磁場(chǎng)引導(dǎo)芯4具有內(nèi)腿部5和兩個(gè)外腿部6， 每個(gè)腿部分別具有相應(yīng)的大致向著運(yùn)動(dòng)部件7延伸的腳部8、 33。內(nèi)腳部8 設(shè)在內(nèi)腿部5上，外腳部IO、 33設(shè)在外腿部6上。腳部8、 10、 33具有傾 斜表面9和/或凸出部12、 13。傾斜表面9可被實(shí)施為平坦表面14或凸出 彎曲表面15。內(nèi)腳部8具有第一凸出部12和第二凸出部13，每個(gè)凸出部 朝向鄰近的外腳部10、 33。凸出部12、 13在沿著軸線3的縱截面上呈梯形。 運(yùn)動(dòng)部件7具有第一磁體22和第二磁體23，所述磁體在與軸線3垂直的方 向上被磁化，且具有相反極性。磁體22、 23平行地相互被磁化。磁體22、 23與腳部8、 10、 33相互作用。定子2具有激勵(lì)線圈16、 20，所述激勵(lì)線 圈16、 20相對(duì)于運(yùn)動(dòng)部件7相對(duì)地設(shè)置，且其線圈軸線21與軸線3垂直。
作用在運(yùn)動(dòng)部件7上的軸向分力通過凸出部12、 13和傾斜表面9顯著降低， 所述軸向分力即使在沒有電流流過激勵(lì)線圈16、 20的情況下也會(huì)作用在運(yùn) 動(dòng)部件7上；特別地，運(yùn)動(dòng)部件7沿著軸線3的奇數(shù)分力被降低。腿部5、 6之間沿著軸線3的間距Al是10mm。腿部5、 6在沿著軸線3的方向上 的寬度Bl是20mm。傾斜表面9在沿著軸線3的方向上的寬度B2是2mm。 凸出部12、 13在沿著軸線3的方向上的寬度B3是2mm。運(yùn)動(dòng)部件7沿著 軸線的長(zhǎng)度L1是60mm。運(yùn)動(dòng)部件7的磁體22、 23的長(zhǎng)度L2是30mm。 傾斜表面9在與軸線3垂直的方向上的高度H1是4mm。凸出部12、 13在 與軸線3垂直的方向上的高度H2是4mm。角度P為近似45° ，長(zhǎng)度Dl 是15mm，長(zhǎng)度D2是35mm，長(zhǎng)度D3是4.1mm，長(zhǎng)度D4是6mm。圖2是具有本發(fā)明的線性驅(qū)動(dòng)裝置1的本發(fā)明壓縮機(jī)17的剖視圖，其 中線性驅(qū)動(dòng)裝置1的運(yùn)動(dòng)部件7可沿著軸線3來回移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)部件7經(jīng)由 活塞桿28向壓縮機(jī)活塞17傳遞力，在活塞殼體26中，壓縮機(jī)活塞17通 過流體借助于具有開口 20的壁30被非接觸式地支撐，所述流體經(jīng)由引導(dǎo) 件32提供且流過開口29。活塞桿28具有兩個(gè)縮減部31。彎曲力借助于縮 減部31可被吸收且避免偏斜，這對(duì)于氣體壓力支撐的壓縮機(jī)活塞17特別 重要。壓縮機(jī)活塞27因此能夠在具有盡可能低的摩擦的情況下沿著壁30 滑動(dòng)。活塞殼體26具有閥板34和吸入連接部35或供送連接部36。運(yùn)動(dòng)部 件7的運(yùn)動(dòng)由于力沿著3的偶對(duì)稱分布(evening)使得更容易控制，且提 高了壓縮機(jī)活塞27的運(yùn)動(dòng)精度，這使得更接近地向著活塞殼體26上的閥 板34引導(dǎo)，從而，在壓縮機(jī)活塞34前面的封閉空間37可被縮減，而不會(huì) 使壓縮機(jī)活塞27撞擊閥板34。圖3示出了被實(shí)施為冰箱的本發(fā)明的制冷裝置18，其中，物品19可被 可靠地、高效和容易地冷卻。制冷裝置18包括本發(fā)明的線性壓縮機(jī)17。圖4是曲線圖，示出了當(dāng)現(xiàn)有線性驅(qū)動(dòng)裝置具有恒定的額定線圈電流 時(shí)的軸線3方向上的分力。實(shí)線38示出了作用在運(yùn)動(dòng)部件7上的總力。虛 線40示出了當(dāng)沒有電流施加給激勵(lì)線圈16、 20時(shí)的與該力對(duì)應(yīng)的奇數(shù)部 分，虛線39示出了當(dāng)額定線圈電流施加給激勵(lì)線圈16、 20時(shí)的增加的偶 數(shù)部分?？梢钥闯?，通過使用現(xiàn)有線性驅(qū)動(dòng)裝置，奇數(shù)部分40使得總力38 顯著不對(duì)稱，從而運(yùn)動(dòng)部件7必須根據(jù)位移路徑X驅(qū)動(dòng)，這使得調(diào)節(jié)或控
制線性驅(qū)動(dòng)裝置1變得復(fù)雜很多。圖5是曲線圖，示出了隨著運(yùn)動(dòng)部件7相對(duì)于其中心位置的位移路徑 變化的本發(fā)明線性壓縮機(jī)17的不同的力組分?？梢钥闯?，沿著軸線3的分 力的奇數(shù)部分已得到顯著降低，使得總力在大約-llmm至+10mm的寬范 圍內(nèi)近似恒定。當(dāng)激勵(lì)線圈16、 20處于斷電狀態(tài)時(shí)，作用在運(yùn)動(dòng)部件7上 的力顯著降低。本發(fā)明涉及一種線性驅(qū)動(dòng)裝置l，所述線性驅(qū)動(dòng)裝置1包括定子2、軸 線3、和可來回移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件7，所述定子具有可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯4， 所述磁場(chǎng)引導(dǎo)芯4具有腿部5、 6,每個(gè)腿部分別相應(yīng)地延伸有大致朝向運(yùn) 動(dòng)部件7的一個(gè)腳部8、 10，至少一個(gè)腳部8、 10具有傾斜表面9，或多個(gè) 磁體22、 23在軸線3的方向上一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置，且磁體22、 23 沿著軸線3的相應(yīng)長(zhǎng)度L2、腿部5、 6沿著軸線3的相應(yīng)寬度Bl和/或腿 部5、 6沿著軸線3的相應(yīng)間距Al不同，使得當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)裝置1處于斷電 狀態(tài)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件7沿著軸線3的分力顯著降低； 一種線性壓縮機(jī)； 一種 制冷機(jī)；以及一種用于冷卻物品或壓縮流體的方法。本發(fā)明的特征在于， 通過將腳部8、 10實(shí)施成具有傾斜表面9或在其他情況下通過合適選擇長(zhǎng) 度、和腿部5、 6的寬度和間距，沿著軸線3的不利分力將被降低，從而提 高了運(yùn)動(dòng)部件7的來回運(yùn)動(dòng)的可調(diào)節(jié)性或可控性。附圖標(biāo)記列表1 線性驅(qū)動(dòng)裝置2 定子3 軸線4 磁場(chǎng)引導(dǎo)芯5 內(nèi)腿部6 外腿部7 運(yùn)動(dòng)部件8 內(nèi)腳部9傾斜表面10外腳部11腳部側(cè)區(qū)域12凸出部13凸出部14平坦表面15彎曲表面16激勵(lì)線圈17線性壓縮機(jī)18制冷裝置19物品20激勵(lì)線圈21線圈軸線22第一磁體23第二磁體26活塞殼體27壓縮機(jī)活塞28活塞桿29開口30殼體壁31縮減部32引導(dǎo)件33外腳部34閥板35吸入連接部36供送連接部37封閉空間Al 腿部5、 6之間沿軸線3的間距Bl腿部5、 6在沿著軸線3的方向上的寬度B2傾斜表面9在沿著軸線3的方向上的寬度B3凸出部12、 13在沿著軸線3的方向上的寬度Ll運(yùn)動(dòng)部件7沿著軸線3的長(zhǎng)度L2運(yùn)動(dòng)部件7上的磁體22、 23的長(zhǎng)度Hl傾斜表面9在與軸線3垂直的方向上的高度H2凸出部在與軸線3垂直的方向上的高度角度Dl至D4長(zhǎng)度
權(quán)利要求
1. 一種線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，所述線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)包括定子(2)和運(yùn)動(dòng)部件(7)，所述運(yùn)動(dòng)部件(7)可在定子(2)中沿著軸線(3)來回移動(dòng)，所述定子(2)具有可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯(4)，所述磁場(chǎng)引導(dǎo)芯(4)具有腿部(5，6)，每個(gè)腿部(5，6)分別延伸有大致朝向運(yùn)動(dòng)部件(7)的一個(gè)腳部(8，10)，其特征在于，至少一個(gè)腳部(8，10)具有傾斜表面(9)。
2. —種線性驅(qū)動(dòng)裝置(1),所述線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)包括定子(2) 和運(yùn)動(dòng)部件(7)，所述運(yùn)動(dòng)部件(7)可在定子(2)中沿著軸線(3)來 回移動(dòng)，所述定子(2)具有可磁化的磁場(chǎng)引導(dǎo)芯(4)，所述磁場(chǎng)引導(dǎo)芯(4)具有腿部(5， 6)，每個(gè)腿部(5， 6)分別延伸有大致朝著運(yùn)動(dòng)部 件(7)的一個(gè)腳部(8， 10)，且所述運(yùn)動(dòng)部件具有多個(gè)磁體(22， 23)， 所述多個(gè)磁體(22， 23)在軸線(3)的方向上一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置， 其特征在于，磁體(22， 23)沿著軸線(3)的相應(yīng)長(zhǎng)度(L2)和/或腿 部(5， 6)沿著軸線(3)的相應(yīng)寬度(BO和/或腿部(5, 6)沿著軸 線(3)的相應(yīng)間距(Al)不同，使得當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)處于斷電 狀態(tài)時(shí)，磁體(22， 23)沿著軸線(3)的分力大致彼此抵消。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于，相對(duì) 于軸線(3)的方向處于外部位置的外腳部(10， 33)具有傾斜表面(9)， 特別是兩個(gè)外腳部(10， 33)均具有傾斜表面(9)。
4. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 腳部(8， 10)具有朝向至少一個(gè)鄰近的腳部(8， 10)的凸出部，特別 是腳部(8， 10)具有兩個(gè)凸出部(12， 13)，所述兩個(gè)凸出部(12， 13) 分別朝向鄰近的腳部(8， 10)。
5. 如權(quán)利要求4所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于，凸出部(12) 設(shè)置在相對(duì)于軸線(3)的方向處于內(nèi)部位置的內(nèi)腳部(8)上。
6. 如權(quán)利要求4所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于，凸出部(12) 設(shè)置在相對(duì)于軸線(3)的方向處于外部位置的外腳部(10)上。
7. 如權(quán)利要求4至6中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1),其特征在于， 腿部(5， 6)之間沿著軸線(3)的間距(Al)由于凸出部(12， 13)減 小至少15%、特別是至少20%、優(yōu)選至少25%。
8. 如權(quán)利要求4至7中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 凸出部(12， 13)沿著軸線(3)的縱截面為梯形。
9. 如權(quán)利要求4至8中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 傾斜表面(9)的軸向縱截面與凸出部(12， 13)的軸向縱截面大致對(duì)應(yīng)。
10. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 傾斜表面(9)由平坦表面(14)形成。
11. 如權(quán)利要求10所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于，平坦表面 (14)相對(duì)于軸線(3)傾斜，且相對(duì)于軸線(3)的角度(e )在20°至70°的范圍內(nèi)、特別是在20。至60°的范圍內(nèi)、優(yōu)選在在40。至50°的范圍內(nèi)。
12. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 傾斜表面(9)具有彎曲表面(15)、特別是凸出彎曲表面。
13. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 它設(shè)有內(nèi)腿部(5)、和沿著軸線(3)鄰近內(nèi)腿部(5)的兩個(gè)外腿部(6)。
14. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 定子(2)具有至少一個(gè)激勵(lì)線圈(16， 20)、特別是相對(duì)于運(yùn)動(dòng)部件(7) 相對(duì)設(shè)置的至少兩個(gè)激勵(lì)線圈(16， 20)。
15. 如權(quán)利要求14所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于，激勵(lì)線 圈(16， 20)具有線圈軸線(21)，所述線圈軸線(21)特別是在腿部(5， 6)的腳部側(cè)區(qū)域(11)與軸線(3)大致垂直。
16. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1),其特征在于， 運(yùn)動(dòng)部件(7)具有沿著軸線(3) —個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置且具有交替 相反的極性的多個(gè)磁體(22， 23)、特別是在與軸線(3)垂直的方向上 具有交替相反的極性的多個(gè)磁體(22， 23)。
17. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 運(yùn)動(dòng)部件具有多個(gè)磁體(22， 23)，所述多個(gè)磁體(22， 23)在軸線(3) 的方向上一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置，且具有不同的長(zhǎng)度。
18. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 定子(2)具有三個(gè)以上的腿部(5， 6)，且所述腿部具有不同的寬度(B1)。
19. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 定子(2)具有三個(gè)以上的腿部(5， 6)，且所述腿部(5， 6)之間沿著 軸線(3)的間距(Al)不同。
20. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 運(yùn)動(dòng)部件(7)具有多個(gè)磁體(22， 23)，所述多個(gè)磁體(22， 23)在軸 線(3)的方向上一個(gè)在另一個(gè)之后地設(shè)置，且所述多個(gè)磁體(22， 23) 的相應(yīng)長(zhǎng)度(L2)的尺寸相對(duì)于腿部(5， 6)沿著軸線(3)的相應(yīng)寬度(Bl)和間距(Al)被選擇成在沒有電流作用的情況下單個(gè)磁體(22， 23)沿著軸線(3)的力組分至少部分相互抵消、特別是在激勵(lì)線圈(20) 中沒有電流作用的情況下沿著軸線(3 )作用的最大力組分在運(yùn)動(dòng)部件(7 ) 的工作行程上比在電流作用下操作時(shí)沿著軸線(3)作用的最大力組分的 30%、特別是20%、優(yōu)選10%小。
21. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1),其特征在于， 它具有以下特征(al)至(ci8)中的至少一個(gè)特征腿部(5， 6)在軸線(3)的方向上的寬度(Bl)在10mm 至40mm的范圍內(nèi)、特別是在15mm至25mm的范圍內(nèi)；(a2)傾斜表面(9)在與軸線(3)垂直的方向上的高度(Hl)在 2.5mm至5.5mm的范圍內(nèi)、特別是在3.5mm至4.5mm的范圍內(nèi)；(a3)傾斜表面(9)在軸線(3)的方向上的寬度(B2)在lmm 至3mm的范圍內(nèi)、特別是在1.5mm至2.5mm的范圍內(nèi)；(a4)凸出部(12， 13)在與軸線(3)垂直的方向上的高度(H2) 在2.5mm至5.5mm的范圍內(nèi)、特別是在3.5mm至4.5mm的范圍內(nèi)；(a5)凸出部(12， 13)在軸線(3)的方向上的寬度(B3)在lmm 至3mm的范圍內(nèi)、特別是在1.5mm至2.5mm的范圍內(nèi)；(a6)運(yùn)動(dòng)部件(7)在軸線(3)的方向上的長(zhǎng)度(Ll)在30mm 至100mm的范圍內(nèi)、特別是在50mm至70mm的范圍內(nèi)；(a7)腿部(5, 6)在軸線(3)的方向上的間距(Al)在5mm至 20mm的范圍內(nèi)、特別是在8mm至12mm的范圍內(nèi)；以及(a8)設(shè)有多個(gè)磁體(22， 23)和多個(gè)腿部(5， 6)，且磁體(22， 23)在軸線(3)的方向上的長(zhǎng)度(L2)與腿部(5， 6)沿著軸線(3) 的寬度(Bl)和間距(Al)的總和大致對(duì)應(yīng)。
22. 如前面權(quán)利要求中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于， 至少一個(gè)腳部(8， 10)具有傾斜表面(9)，且運(yùn)動(dòng)部件具有多個(gè)磁體(22， 23)，所述多個(gè)磁體(22, 23)在軸線(3)的方向上一個(gè)在另一個(gè)之后 地設(shè)置，且所述多個(gè)磁體(22， 23)的長(zhǎng)度(L2)與腿部(5， 6)沿著 軸線(3)的寬度(Bl)和間距(Al)的總和大致對(duì)應(yīng)。
23. —種線性壓縮機(jī)(17)，包括活塞殼體(26)、可在活塞殼體(26) 中沿著軸線(3)來回移動(dòng)的活塞(27)、和權(quán)利要求1至22中任一所述 的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)。
24. —種制冷裝置(18)，特別是冰箱和/或冷凍器或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 包括權(quán)利要求1至22中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)或權(quán)利要求23 所述的線性壓縮機(jī)。
25. —種用于冷卻物品(19)和/或壓縮流體的方法，其特征在于， 它使用了權(quán)利要求1至22中任一所述的線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)、權(quán)利要求23 所述的線性壓縮機(jī)、和/或權(quán)利要求24所述的制冷裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)，包括定子(2)、軸線(3)和以往復(fù)方式移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件(7)，其中定子(2)具有磁場(chǎng)引導(dǎo)芯(4)，磁場(chǎng)引導(dǎo)芯(4)具有腿部(5，6)，腿部(5，6)分別具有大致朝向運(yùn)動(dòng)部件(7)延伸的腳部(8，10)，且至少一個(gè)腳部(8，10)具有傾斜表面(9)，多個(gè)磁體(22、23)在軸線(3)的方向上一個(gè)在另一個(gè)之前地設(shè)置，且磁體(22、23)沿著軸線(3)的相應(yīng)長(zhǎng)度(L2)、腿部(5、6)沿著軸線(3)的相應(yīng)寬度(B1)和/或腿部(5、6)沿著軸線(3)的相應(yīng)間距(A1)不同，使得當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)裝置(1)中無電流時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件(7)沿著軸線(3)的分力減小；一種線性壓縮機(jī)；一種制冷裝置；以及一種用于冷卻物品或壓縮流體的方法。本發(fā)明的特征在于，通過將腳部(8、10)構(gòu)造成具有傾斜表面(9)和通過合適選擇長(zhǎng)度、和腿部(5、6)的寬度和間距，沿著軸線(3)的不利分力被減小，從而可更好地對(duì)運(yùn)動(dòng)部件(7)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行開環(huán)和/或閉環(huán)控制。
文檔編號(hào)H02K1/14GK101395788SQ200780007080
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者R·勒克萊因, U·魏納特 申請(qǐng)人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司