DE1111276B

DE1111276B - Electromagnetic oscillating armature drive for compressor

Info

Publication number: DE1111276B
Application number: DER17461A
Authority: DE
Inventors: Jean Leon Reutter
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1955-03-19
Filing date: 1955-09-20
Publication date: 1961-07-20

Description

Elektromagnetischer Schwingankerantrieb für Verdichter Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schwingankerantrieb für Verdichter, insbesondere für einen solchen von Kühlmaschinen, und zwar auf eine derartige Bauart, bei welcher zwei biegsame Lamellen mit in Zylindern beweglichen, gegenläufigen Verdichterkolben verbunden sind und polarisierte Anker tragen, wobei diese Anker zwischen zwei gleichen, einander gegenüberliegenden und mit Erregerspulen versehenen Gliedern des feststehenden Teils eines Magnetkreises hin- und herbewegbar sind. Es ist bereits ein derartiger Schwingankerantrieb bekannt, bei welchem der Luftspalt zwischen den Polflächen einander zugeordneter Pole der Anker und des feststehenden Teils des magnetischen Kreises etwa konstant bleibt.Electromagnetic oscillating armature drive for compressors The invention relates to an electromagnetic oscillating armature drive for compressors, in particular for one of refrigeration machines, specifically on such a design in which two flexible lamellas with counter-rotating compressor pistons that move in cylinders are connected and wear polarized anchors, these anchors between two equal, opposing and provided with excitation coils members of the fixed Part of a magnetic circuit are reciprocable. It is one of those already Oscillating armature drive known, in which the air gap between the pole faces each other associated poles of the armature and the fixed part of the magnetic circuit remains roughly constant.

Bei einer bekannten Bauart besteht der Nachteil, daß einer der Dauermagnete während einer Peiodendauer nur einmal in den Bereich der Polschuhe gerät. Dies hat zur Folge, daß der Dauermagnet verhältnismäßig rasch an Magnetismus verliert, da sich seine Feldlinien während beachtlicher Zeiträume nicht über Polschuhe u. dgl. schließen können.In a known design there is the disadvantage that one of the permanent magnets only gets into the area of the pole shoes once during a period. this has with the result that the permanent magnet loses magnetism relatively quickly, since its field lines do not extend over pole shoes and the like for considerable periods of time. can close.

Bei einer anderen Bauart besteht der Nachteil, daß die Polschuhe des Dauermagneten einen derart großen Abstand voneinander besitzen, daß der durch diese Polschuhe und den Dauermagneten gebildete Anker wenigstens zwei der drei vom elektromagnetischen Fluß durchsetzten Pole überbrückt. Dies bringt es mit sich, daß die bewegliche Armatur größere Maße und damit größere Trägheit für ihre Hin- und Herbewegung besitzt.In another design, there is the disadvantage that the pole pieces of the Permanent magnets have such a large distance from one another that the through this Pole shoes and the permanent magnet armature formed at least two of the three from the electromagnetic River crossed poles bridged. This means that the movable armature has larger dimensions and thus greater inertia for their back and forth movement.

Gemäß der Erfindung besitzen die beiden Glieder des feststehenden Teils des magnetischen Kreises je vier einander gegenüberliegende Pole, und jeder polarisierte Anker liegt derart zwischen vier Polen der beiden Glieder des magnetischen Kreises, daß sich über diese die von den Polen der polarisierten Anker ausgehenden Kraftlinien schließen können. Bei Betrieb schließt sich das von den mit Wechselstrom gespeisten elektromagnetischen Spulen der beiden Magnetkreisglieder erzeugte Feld über die Anker derart, daß bei jeder Halbperiode des Wechselstromes die Anker von einem jeweils gleichsinnig gerichteten Kraftfluß des Wechselfeldes durchsetzt werden.According to the invention, the two members have the fixed Part of the magnetic circuit has four opposing poles, and each polarized armature lies between four poles of the two links of the magnetic Circle that the poles of the polarized anchors emanate through them Lines of force can close. In operation, that closes off from those with alternating current powered electromagnetic coils of the two magnetic circuit elements generated field over the armature in such a way that for each half cycle of the alternating current the armature of a force flow of the alternating field directed in the same direction in each case are penetrated.

Mit dieser Konstruktion wird der Vorteil erreicht, daß jeder der Dauermagnete während einer vollen Schwingungsdauer zweimal in den Bereich der von dem Wechselstrom mit Kraftlinien durchsetzten Polschuhe gerät. Die geschilderten Nachteile der bekannten Bauarten werden somit durch die weit mehr geschlossene Kraftlinienführung bedeutend eingeschränkt. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.With this construction, the advantage is achieved that each of the permanent magnets twice in the range of the alternating current during a full oscillation period pole pieces interspersed with lines of force. The disadvantages of the known Types of construction are therefore important due to the much more closed force lines restricted. Further details and advantages of the invention emerge from the following description of the embodiments shown in the drawing.

Fig. 1 ist eine längs der Linie I-I der Fig. 3 geschnittene Seitenansicht, welche die Hauptteile des erfindungsgemäßen Verdichters zeigt; Fig.2 ist eine um 90° gegenüber der Fig. 1 gedrehte Seitenansicht; Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 111-III der Fig. 1, der neben den Ankern auch den feststehenden Teil des magnetischen Kreises zur Ansicht bringt; Fig. 4 ist ein der Fig. 3 entsprechender Schnitt in größerem Maßstab, welcher eine Ausführungsabwandlung zeigt; Fig. 5 ist ein elektrisches Schaltschema der verschiedenen in Fig. 4 dargestellten Wicklungen; Fig. 6 bis 8 zeigen schematisch den Verlauf der Kraftlinien der Magnetfelder, die in den magnetischen Teilen des Verdichterantriebs entstehen.Fig. 1 is a sectional side view taken along line I-I of Fig. 3; which shows the main parts of the compressor according to the invention; Fig.2 is an around 90 ° with respect to FIG. 1 rotated side view; Fig. 3 is a section along the Line 111-III of FIG. 1, which, in addition to the anchors, also includes the fixed part of the magnetic Brings the circle to view; FIG. 4 is a section corresponding to FIG. 3 in larger scale showing a variant embodiment; Fig. 5 is an electrical Circuit diagram of the various windings shown in FIG. 4; Figures 6 to 8 show schematically the course of the lines of force of the magnetic fields in the magnetic Parts of the compressor drive arise.

Der in der Zeichnung dargestellte Schwingankerantrieb besitzt, wie dies insbesondere in Fig. 1 ersichtlich ist, einen Halteteil 1, welcher z. B. durch eine Metallplatte gebildet wird und vorzugsweise innerhalb eines dichten Gefäßes oder einer dichten Glocke aufgehängt ist, welche nicht dargestellt sind, in welche die Leitungen zur Zu- und Abfuhr des zu verdichtenden Strömungsmittels, z. B. des Kältemittels, sowie elektrische Leiter zur Speisung des weiter unten beschriebenen Antriebsteils treten. An ihrem oberen Teil trägt die Platte 1 Halteglieder 2 und 3, an deren Enden z. B. mit Hilfe von Schrauben und Muttern 4 zwei einander gleiche schwingende Lamellen 5 und 6 befestigt sind.The oscillating armature drive shown in the drawing has how this can be seen in particular in Fig. 1, a holding part 1 which, for. B. by a metal plate is formed and preferably within a sealed vessel or a tight bell, which are not shown, in which the lines for supply and discharge of the fluid to be compressed, e.g. B. des Refrigerant, as well as electrical conductors for feeding the one described below Drive part. At its upper part, the plate has 1 holding members 2 and 3, at the ends of z. B. with the help of screws and nuts 4 two each other same vibrating slats 5 and 6 are attached.

An dem unteren Teil der z. B. aus Federstahl hergestellten Lamellen 5, 6 sind mit Hilfe von Schrauben und Muttern 7 nicht magnetisierbare Teile 8 befestigt, welche jedoch vorzugsweise aus einem die Elektrizität leitenden Metall bestehen, damit sich die induzierten Ströme in ihnen schließen können, welche beim Arbeiten des Verdichters in der weiter unten erläuterten Weise entstehen können.At the lower part of the z. B. slats made of spring steel 5, 6 are fastened with the help of screws and nuts 7 non-magnetizable parts 8, which, however, preferably consist of a metal that conducts electricity, so that the induced currents in them can close, which when working of the compressor can arise in the manner explained below.

Die Teile 8 sind so geformt, daß sie wenigstens teilweise Dauermagnete 9 und 10 umfassen, mit welchen sie durch Bügel 11 verbunden sind, deren Enden zur Aufnahme von Festziehmuttern 12 mit Gewinde versehen sind.The parts 8 are shaped so that they at least partially comprise permanent magnets 9 and 10 , to which they are connected by brackets 11 , the ends of which are provided for receiving tightening nuts 12 with threads.

13 bezeichnet Zwischenstücke aus nicht magnetisierbarem Baustoff, welche zwischen den Magneten 9 und der Traverse des Bügels 11 angeordnet sind. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform können die Magnete 9 von einer Hülle aus nichtmagnetisiertem Baustoff umgeben werden, welche gegebenenfalls zur Verbindung der Magnete mit den Lamellen 5, 6 dient. 13 denotes intermediate pieces made of non-magnetizable building material, which are arranged between the magnets 9 and the cross member of the bracket 11. According to an embodiment not shown, the magnets 9 can be surrounded by a shell made of non-magnetized building material, which is optionally used to connect the magnets to the lamellae 5, 6.

An ihrem unteren Teil sind die Teile 8 durch Stangen 14 mit Kolben 15 verbunden, welche in Zylindern 16 verschiebbar sind, welche durch ihren Kopfteil 17 an der Platte 1 befestigt sind, welche eine Öffnung 18 enthält, die mit dem Innern der Zylinder 16 über Ventile 19 in Verbindung gesetzt werden kann, um als Druckkammer zu dienen.At their lower part, the parts 8 are connected by rods 14 to pistons 15 which are slidable in cylinders 16 which are fastened by their head part 17 to the plate 1 which contains an opening 18 which communicates with the interior of the cylinder 16 via valves 19 can be connected to serve as a pressure chamber.

Die Teile 8 tragen außerdem mit Hilfe von Stiften 20 Abgleichgewichte 21, welche der durch die Lamellen 5, 6, die Teile 8, die Magnete 9, 10 und die Kolben 15 gebildeten Anordnung eine bestimmte Eigenfrequenz erteilen.The parts 8 also carry balancing weights 20 with the aid of pins 21, which is the by the slats 5, 6, the parts 8, the magnets 9, 10 and the pistons 15 give the arrangement formed a certain natural frequency.

Die Platte 1 hält mit Hilfe von nicht dargestellten Verbindungsgliedern den feststehenden Teil eines Magnetkreises, welcher durch zwei einander gleiche Glieder 22 und 23 gebildet wird. Diese beiden Glieder bestehen z. B. aus Magnetblechen, welche in der üblichen Weise voneinander isoliert und so aufgestapelt sind, daß sie zwei magnetische Joche mit je vier Polschuhen 24, 25, 26, 27 bzw. 24 a, 25 a, 26 a und 27a bilden.The plate 1 holds the fixed part of a magnetic circuit, which is formed by two members 22 and 23 which are identical to one another, with the aid of connecting members (not shown). These two members consist e.g. B. from magnetic sheets, which are isolated from each other in the usual way and stacked so that they form two magnetic yokes, each with four pole pieces 24, 25, 26, 27 and 24 a, 25 a, 26 a and 27a.

Die Glieder 22 und 23 sind so angeordnet, daß ihre Polschuhe 24, 25 und 24a, 25a sowie 26, 27 und 26 a, 27 a etwa auf der gleichen Höhe wie die von den Lamellen 5, 6 getragenen Dauermagnete 9 und 10 liegen.The members 22 and 23 are arranged so that their pole pieces 24, 25 and 24 a, 25a and 26, 27 and 26 a, 27 a are approximately at the same height as the permanent magnets 9 and 10 carried by the lamellae 5, 6.

Der Zwischenraum zwischen den Polschuhen 24 und 24 a ist etwa gleich der Länge der Magnete 9, 10, damit der sie trennende Luftspalt möglichst klein wird, wobei diese Magnete so angeordnet und so dick sind, daß in der Ruhestellung, d. h. wenn die biegsamen Lamellen 5, 6 lotrecht liegen, ihre Ränder den Innenrändern der Polschuhe 24, 25, 24 a, 25 a bzw. 26, 27, 26a, 27a gegenüberliegen. Wie dies insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, ist jeder Magnet 9, 10 auf seinen den Polschuhen des ruhenden Magnetkreises gegenüberliegenden Seiten mit Polansätzen 28, 29 aus magnetisierbarem Werkstoff, z. B. aus Weicheisen, versehen.The space between the pole pieces 24 and 24 a is approximately equal to the length of the magnets 9, 10, so that the air gap separating them is as small as possible, these magnets being arranged and so thick that in the rest position, ie when the flexible lamellae 5 , 6 are perpendicular, their edges opposite the inner edges of the pole pieces 24, 25, 24 a, 25 a and 26, 27, 26a, 27a. As can be seen in particular from FIG. 3, each magnet 9, 10 is provided on its sides opposite the pole pieces of the static magnetic circuit with pole lugs 28, 29 made of magnetizable material, e.g. B. made of soft iron.

Infolge der besonderen Anordnung der Magnete und der Polschuhe des Magnetkreises schließt sich, wenn sich der Schwingankerantrieb in der Ruhestellung befindet (in der Zeichnung dargestellte Stellung), das von den Magneten erzeugte Kraftlinienfeld über die beiden Glieder 22, 23 des Magnetkreises, so daß keine Gefahr einer Entmagnetisierung dieser Magnete besteht, was für eine lange Betriebsdauer des magnetisierbaren Werkstoffes wesentlich ist (Fig. 6).Due to the special arrangement of the magnets and the pole pieces of the Magnetic circuit closes when the oscillating armature drive is in the rest position is located (position shown in the drawing) generated by the magnets Line of force field over the two members 22, 23 of the magnetic circuit, so that there is no danger demagnetization of these magnets exists, which means a long service life of the magnetizable material is essential (Fig. 6).

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel tragen die Polschuhe 25; 26, 25 a, 26 a des ruhenden Magnetkreises Spulen 30, 31 und 32, 33, welche z. B. in Reihe geschaltet und mit einer Wechselstromquelle fester Frequenz verbunden sind, z. B. von 50 Hz, wie dies meist der Fall ist.In the embodiment shown in FIG. 3, the pole pieces 25; 26, 25 a, 26 a of the static magnetic circuit coils 30, 31 and 32, 33, which, for. B. are connected in series and connected to a fixed frequency AC power source, e.g. B. of 50 Hz, as is usually the case.

Unter der Annahme, daß die Dauermagnete 9 und 10 die in Fig. 3 und 6 bis 8 angegebenen Polaritäten haben, wobei die Magnete so angeordnet sind, daß ihre Polarität einander entgegengesetzt sind, machen die Spulen 30 bis 35 zu einem gegebenen Zeitpunkt t z. B. den Pol 25 zu einem Südpol und somit den Pol 24 zu einem Nordpol. Der Pol 25 a ist ein Nordpol und der Pol 24 a ein Südpol, der Pol 26 ist ein Nordpol und der- Pol 27 ein Südpol, der Pol 26 a ist ein Südpol und der Pol 27 a ein Nordpol.Assuming that the permanent magnets 9 and 10 have the polarities indicated in FIGS. 3 and 6 to 8, the magnets being arranged so that their polarity are opposite to each other, the coils 30 to 35 make at a given time t z. B. the pole 25 to a south pole and thus the pole 24 to a north pole. The pole 25 a is a north pole and the pole 24 a is a south pole, the pole 26 is a north pole and the pole 27 is a south pole, the pole 26 a is a south pole and the pole 27 a is a north pole.

Die Dauermagnete 9, 10 suchen sich daher voneinander zu entfernen, so daß sich das sie durchdringende Magnetfeld über die Pole 24, 27, 27a und 24 a schließt (Fig. 7). Zu dem Zeitpunkt t-1-1/2 Periode ist die Polarität der Polschuhe 24 bis 27a der in der Zeichnung angegebenen entgegengesetzt, da aber die Polarität der Magnete die gleiche bleibt, suchen sich diese einander zu nähern (Fig. 8). Das Magnetfeld schließt sich infolgedessen über sie und die Pole 25, 26, 26 a und 25 a. Zu dem Zeitpunkt t+1 Periode haben die Pole des feststehenden Magnetkreises wieder die in Fig. 6 angegebenen Polaritäten, so daß sich die Magnete von neuem spreizen, usf.Therefore, the permanent magnets 9, 10, looking from one another to remove so that they penetrating magnetic field over the poles 24, 27, 27a and 24 a closes (Fig. 7). At the time t-1-1 / 2 period, the polarity of the pole pieces 24 to 27a is opposite to that indicated in the drawing, but since the polarity of the magnets remains the same, they try to approach one another (FIG. 8). As a result, the magnetic field closes over it and the poles 25, 26, 26 a and 25 a. At the time t + 1 period, the poles of the fixed magnetic circuit again have the polarities indicated in FIG. 6, so that the magnets spread again, and so on.

Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsabwandlung sind die Pole 24, 24 a, 27, 27 a ebenfalls mit Spulen versehen, welche mit 34, 35, 36 und 37 bezeichnet sind. Diese Spulen sowie die oben beschriebenen Spulen 30 bis 33 sind z. B. in der in Fig. 5 dargestellten Weise miteinander verbunden, so daß die Polarität der Pole 24 bis 27a bei der Speisung der Spulen mit Wechselstrom z. B. der in Fig. 4 angegebenen entspricht, was zu einer ähnlichen Anordnung der Dauermagnete 8 wie in Fig. 3 führt, wobei die Vorrichtung in der oben beschriebenen Weise arbeitet.In the variant embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the poles 24, 24 a, 27, 27 a are also provided with coils, which are denoted by 34, 35, 36 and 37. These coils and the coils 30 to 33 described above are, for. B. in the manner shown in Fig. 5 so that the polarity of the poles 24 to 27a when feeding the coils with alternating current z. B. corresponds to that indicated in Fig. 4, which leads to a similar arrangement of the permanent magnets 8 as in Fig. 3, the device operates in the manner described above.

Damit der obige Schwingankermotor richtig arbeitet, und zwar insbesondere bei seiner Benutzung zum Antrieb eines Verdichters eines Kältemittels in einer Kälteanlage, ist es zweckmäßig, daß die Eigenfrequenz der durch die Lamellen 5, 6, die Teile 8, die Dauermagnete und die Kolben gebildeten schwingenden Anordnungen in bekannter Weise ein wenig niedriger als die Frequenz des Speisestromes der Spulen ist, damit der Schwingankerantrieb und mit ihm der Verdichter, welcher natürlich im Synchronismus mit der Frequenz des Speisestromes arbeitet, trotzdem mit dieser Frequenz nicht in Resonanz ist, was zu einer übermäßigen Amplitude der Schwingbewegungen der beweglichen Anordnung führen würde und die schnelle Zerstörung insbesondere der Kolben zur Folge haben könnte. Diese Anordnung bietet außerdem den Vorteil, daß der Verdichter um so näher an seinem Resonanzpunkt arbeitet, je mehr der Gegendruck des geförderten Strömungsmittels zunimmt, wie dies insbesondere bei einem Kühlapparat der Fall ist, wenn die Umgebungstemperatur und somit der Druck in dem Kondensator zunimmt.So that the above oscillating armature motor works properly, and in particular when used to drive a compressor of a refrigerant in a refrigeration system, it is appropriate that the natural frequency of the slats 5, 6, the parts 8, the permanent magnets and the pistons formed oscillating arrangements in known Way a little lower than the frequency of the supply current of the coils, so the oscillating armature drive and with it the compressor, which of course is synchronized works with the frequency of the supply current, but not with this frequency is in resonance, leading to an excessive amplitude of the oscillating movements of the movable Arrangement would lead and the rapid destruction in particular of the piston result could have. This arrangement also has the advantage that the compressor around the closer it works to its resonance point, the more the counterpressure of the conveyed Fluid increases, as is particularly the case with a refrigerator, when the ambient temperature and thus the pressure in the condenser increases.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetic oscillating armature drive for compressors, especially for those of refrigeration machines, which has two flexible lamellas that carry polarized armatures connected to counter-rotating compressor pistons that are movable in cylinders and that are positioned between two identical, opposing members of the fixed part of a magnetic circuit that are provided with excitation coils are movable to and fro such that the air gap between the pole faces of mutually associated poles of the armature and the fixed part of the magnetic circuit remains approximately constant, characterized in that the two members (22, 23) of the fixed part of the magnetic circuit each have four opposing poles (24 to 27 or 24 a to 27a) and that each polarized armature (9, 10) in its rest position between four poles (24, 24 a, 25 and 25 a or 26, 26 a, 27 and 27a) of the two members of the magnetic circuit lies, that over these the P olen of the polarized armature outgoing lines of force close, and that during operation the field generated by the alternating current fed electromagnetic coils (30 to 33 or 37) of the two magnetic circuit members (22, 23) closes over the armature (9, 10), in such a way that with each half cycle of the alternating current the armature is penetrated by a force flow of the alternating field directed in the same direction.

2. Electromagnetic oscillating armature drive according to claim 1, characterized in that the width of the polarized armature (9, 10) is selected so large that in the rest position it is the distance between two poles (24, 25, 24 a, 25 a or 26, 27, 26a and 27a) so that the lines of force originating from the permanent force field of the polarized armature pass through these poles and close over the fixed magnetic circuit (Fig. 3 and 6).

3. Electromagnetic Oscillating armature drive according to Claims 1 and 2, characterized in that the polarized armature are formed by permanent magnets.

4. Electromagnetic Oscillating armature drive according to Claims 1 to 3, characterized in that the Permanent magnets at their opposite poles of the fixed magnetic circuit Ends with pole pieces (28, 29) made of soft iron are provided.

5. Electromagnetic Oscillating armature drive according to Claims 1 to 4, characterized in that the fixed part of the magnetic circuit four alternating current fed coils (30, 31, 32, 33), with only two of the four poles, each of which is one of the anchors are assigned, each carry a coil (Fig. 3 and 6 to 8).

6. Electromagnetic Oscillating armature drive according to Claims 1 to 4, characterized in that each of the poles of the fixed part of the magnetic circuit provided with a coil is, which is fed directly with alternating current, and that the coils are switched so are that two opposite poles of the two members (22, 23) of the magnetic circuit always have opposite polarity (Fig. 4 and 5). Into consideration printed publications: German Patent No. 878 663; British patent specification No. 681333.