ITTO20010605A1

ITTO20010605A1 - Gruppo di azionamento di un pistone per un compressore lineare e metodo per la sua fabbricazione.

Info

Publication number: ITTO20010605A1
Application number: IT2001TO000605A
Authority: IT
Inventors: Kyung-Shik Choi; Chal-Gi Jo
Original assignee: Samsung Kwangju Electronics Co
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2002-12-22
Also published as: US6761543B2; US20020057973A1; KR20020036610A; BR0101810A; US20040223863A1; CN1140702C; JP2002155859A; KR100701871B1; CN1353246A; JP3739683B2

Description

DESCRIZIONE

del Brevetto per Invenzione Industriale

SFONDO DELL'INVENZIONE

1. Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un compressore lineare per comprìmere refrigerante usando un pistone con moto alternativo. Più particolarmente, la presente invenzione si riferisce ad un gruppo di azionamento di un pistone per un compressore lineare e ad un metodo per la sua fabbricazione.

2. Descrizione della tecnica precedente Generalmente, un compressore lineare comprime un refrigerante mediante movimento alternativo di un pistone con un campo magnetico variabile. Tale compressore è mostrato nelle Fig. 1 a 3.

Come mostrato nei disegni, il compressore lineare comprende una porzione cilindrica 10, un pistone 20, un gruppo 30 di azionamento del pistone e una porzione di strato laminato esterno 40, tutti disposti in una camera 1.

Come mostrato nella Fig. 2, il gruppo 30 di azionamento del pistone comprende un supporto 32 per il magnete, che è un cilindro cavo avente un foro formato nella sua circonferenza esterna, un magnete 33 inserito nel foro del supporto 32 per il magnete, una copertura 35 per il magnete collegata per forzamento sulla circonferenza esterna del supporto 32 per il magnete per impedire qualsiasi separazione accidentale del magnete 33 dal supporto 32 per il magnete, e un elemento di collegamento 31 avente un foro formato sulla sua porzione centrale per ricevere il pistone 20. L'elemento di collegamento 31 è collegato ad una estremità del supporto 32 per il magnete.

Il pistone 20 è un cilindro cavo, avente una estremità collegata ad una valvola di aspirazione 25 e l'altra estremità collegata all'elemento di collegamento 31 del gruppo 30 di azionamento del pistone. Il pistone 20 può venire fissato all'elemento di collegamento mediante numerosi metodi, come saldatura, ecc.

La porzione cilindrica 10 comprende un cilindro 11 in cui è ricevuto il pistone 20 per il movimento alternativo, uno strato laminato interno 13 inserito attorno alla circonferenza esterna del cilindro 11 e una bobina 15 avvolta attorno alla porzione centrale dello strato laminato interno 13. Una porzione di strato laminato esterno 40 comprende uno strato laminato esterno 41 formato ad una distanza predeterminata dallo strato laminato interno 13, un alloggiamento 43 per supportare lo strato laminato esterno 41 ed un telaio 42.

Il funzionamento del compressore lineare costruito come indicato in precedenza verrà descritto in seguito.

Innanzitutto, quando si applica una tensione in corrente alternata (CA) alla bobina 15 dello strato laminato interno 13, un campo magnetico avente poli N-S viene generato fra gli strato laminati interno ed esterno, rispettivamente 13 e 41. Per effetto della presenza del magnete permanente 33 disposto fra gli strati laminati interno ed esterno 13 e 41, viene generata una forza in direzione assiale in base alla regola della mano sinistra di Flemming. Siccome i poli N-S del magnete 33 vengono variati, il magnete 33 effettua un movimento alternativo e, per conseguenza, anche il pistone 20 effettua un movimento alternativo.

In seguito, un refrigerante viene introdotto nella camera 1 attraverso un tubo di ingresso 3 mediante il movimento alternativo del pistone 20. Il refrigerante fluisce attraverso il pistone 20 e la valvola di aspirazione 25 e in una camera di compressione 5. Dopo che il refrigerante è stato compresso nella camera di compressione 5, il refrigerante viene quindi scaricato attraverso un tubo di uscita 7.

Il compressore lineare convenzionale, tuttavia, ha diversi svantaggi. Innanzitutto, alcune parti del compressore richiedono metodi di accoppiamento forzato, come collegamento per forzamento, saldatura, ecc., per fissare insieme le parti. Per esempio, il pistone 20 e l'elemento di collegamento 31 sono saldati insieme, come lo sono l'elemento di collegamento 31 ed il supporto 32 per il magnete. Inoltre, il supporto 32 per il magnete deve venire sottoposto a procedimenti come taglio, stampaggio e saldatura. La forza degli accoppiamenti e la distorsione termica delle rispettive parti, producono una tensione interna che influenza l'integrità delle parti. Inoltre, il compressore lineare convenzionale ha un procedimento di montaggio complesso e lungo, che comporta una elevata possibilità di prodotti difettosi. Come risultato, la produttività e la prestazione vengono deteriorate.

Il procedimento di fabbricazione del supporto 32 per il magnete è descritto più dettagliatamente con riferimento alla Fig. 3. Dapprima, si prepara una piastra metallica 32a di dimensione predeterminata. Quindi, la piastra metallica 32a viene sottoposta ad un procedimento di arrotolamento. In seguito, le estremità della piastra metallica 32a vengono saldate insieme per formare un cilindro cavo 32b. Il cilindro cavo 32b viene quindi perforato per formare una pluralità dì fori 32c. Infine, per impedire qualsiasi separazione accidentale dei magneti 33 dal cilindro cavo 32a, una copertura 35 per il magnete viene collegata per forzamento sulla circonferenza esterna del cilindro cavo 32b.

Nel compressore lineare convenzionale, le differenti dimensioni e gli spostamenti fra i magneti 33, rendono difficile il collegamento per forzamento della copertura 35 per il magnete. Quando la copertura 35 per il magnete viene collegata per forzamento in modo forzato, senza tenere in considerazione le differenti dimensioni dei magneti 33, quei magneti 33 che sono più fragili possono venire rotti .

Inoltre, secondo un modo convenzionale di montaggio del gruppo 30 di azionamento del pistone del compressore lineare, si verifica un errore di concentricità quando il pistone 20 ed il supporto 32 per il magnete vengono saldati all'elemento di collegamento 31, ed errori di circolarità e concentricità si verificano quando si collega per forzamento il magnete 33, che è collegato per forzamento nel supporto 32 per il magnete, nella copertura 35 per il magnete. Quindi, la produttività e la prestazione vengono deteriorate. Inoltre, poiché vi sono numerose parti che devono venire montate fra di loro, tutte le quali influenzano la tolleranza geometrica del gruppo 30 di azionamento del pistone, la tolleranza di montaggio viene aumentata a causa dell'accumulo delle tolleranze delle rispettive partì. Quando la tolleranza geometrica e la tolleranza di montaggio eccedono un grado predeterminato, la medesima diventa un fattore di difetto che può causare problemi, come malfunzionamento del compressore lineare, ecc.

Inoltre, nel metodo convenzionale di montaggio del compressore lineare, un metallo non magnetico viene usato per formare il supporto 32 per il magnete, impedendo così una perdita della forza magnetica dal magnete 33. il metallo non magnetico del compressore lineare convenzionale, tuttavia, ha una conducibilità relativamente elevata, che impedisca una completa assenza della perdita di forza magnetica dal magnete 33. Per conseguenza, a causa della perdita di forza magnetica dal magnete 33, l'efficienza di compressione del compressore lineare viene influenzata negativamente.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione è stata realizzata per superare i problemi summenzionati della tecnica precedente. Per conseguenza, uno scopo della presente invenzione consiste nel fornire un gruppo di azionamento di un pistone per un compressore lineare avente un mozzo di accoppiamento del pistone collegato con un pistone, una pluralità di magneti e un elemento di collegamento. L'elemento di collegamento collega il mozzo di accoppiamento del pistone con i magneti, tutti i quali vengono fissati integralmente all'elemento di collegamento quando l'elemento di collegamento viene stampato ad iniezione. Quindi, il gruppo di azionamento del pistone integrato ha tolleranza geometriche e di montaggio migliorate, e nessun deterioramento della persistenza.

Un altro scopo della presente invenzione consiste nel fornire un metodo per la fabbricazione di un gruppo di azionamento del pistone per un compressore lineare. Nel presente metodo, i procedimenti sono semplificati ottenendo una produttività maggiore.

Lo scopo precedente viene ottenuto mediante un gruppo di azionamento del pistone di un compressore lineare per comprimere un refrigerante con un pistone che esegue un movimento alternativo lineare per effetto di un campo magnetico. Il gruppo di azionamento del pistone comprende un mozzo di accoppiamento del pistone per il collegamento al pistone, una pluralità di magneti disposti in una disposizione cilindrica concentrica rispetto al mozzo di accoppiamento del pistone, e un elemento di collegamento per collegare e quindi integrare il mozzo di accoppiamento del pistone e la pluralità di magneti. L'elemento di collegamento è formato da una resina stampata ad iniezione e il mozzo di accoppiamento del pistone ed i magneti vengono collegati all'elemento di collegamento nello stesso momento in cui l'elemento di collegamento viene stampato ad iniezione .

Ciascuno dei magneti ha una porzione scalinata che è formata lungo un suo bordo.

Lo scopo precedente viene anche ottenuto mediante un metodo per la fabbricazione dì un gruppo di azionamento del pistone per un compressore lineare. Il metodo comprende le fasi di preparare una pluralità di magneti e un mozzo dì accoppiamento del pistone, montare la pluralità di magneti ed il mozzo di accoppiamento del pistone in uno stampo ad anima, e montare lo stampo ad anima in una macchina per stampaggio ad iniezione. Il metodo comprende inoltre l'iniezione di una resina per stampaggio nello stampo ad anima per formare il gruppo di azionamento del pistone integrato, con la pluralità di magneti ed il mozzo di accoppiamento del pistone fissati nella resina per stampaggio. Il gruppo dì azionamento del pistone integrato completo viene quindi separati dallo stampo ad anima, quando lo stampaggio ad iniezione è terminato.

Per conseguenza, il gruppo di azionamento del pistone del compressore lineare ha tolleranze geometriche e di montaggio e persistenza migliorate. Inoltre, il metodo di fabbricazione dì tale gruppo di azionamento del pistone è grandemente semplificato e porta ad un aumento di produttività.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Gli scopi precedenti ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione diventeranno più facilmente evidenti con riferimento alla seguente descrizione dettagliata quando considerata insieme ai disegni allegati, in cui:

la Fig. 1 è una vista in sezione di un compressore lineare convenzionale;

la Fig. 2 è una vista in sezione di un gruppo di azionamento del pistone per il compressore lineare convenzionale della Fig. 1;

la Fig. 3 illustra le fasi per la fabbricazione di un supporto per il magnete convenzionale per il compressore lineare convenzionale della Fig. 1;

la Fig. 4 è una vista in pianta dì una pluralità di magneti, che vengono impiegati in un gruppo di azionamento del pistone per un compressore lineare secondo la presente invenzione;

la Fig. 5 è una vista in sezione di un mozzo di accoppiamento del pistone, che viene impiegato nel gruppo di azionamento del pistone per il compressore lineare secondo la presente invenzione; la Fig. 6 è una vista prospettica del gruppo di azionamento del pistone per il compressore lineare secondo la presente invenzione;

la Fig. 7A è una vista in pianta di uno stampo ad anima che viene usato per fabbricare il gruppo di azionamento del pistone della Fig. 6;

la Fig. 7B è una vista in sezione trasversale presa generalmente lungo la line I-I della fig. 7A; la Fig. 8 è una vista in sezione dello stampo ad anima delle Fig. 7A e 7B mostrato montato in una macchina di stampaggio ad iniezione durante la fabbricazione del gruppo di azionamento del pistone della Fig. 6; e

la Fig. 9 è un diagramma di flusso che illustra le fasi in un metodo per la fabbricazione del gruppo di azionamento del pistone della Fig. 6.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELIA FORMA DI REALIZZAZIO-NE PREFERITA

La forma di realizzazione preferita della presente invenzione verrà descritta in seguito con riferimento ai disegni allegati.

La Fig. 6 è una vista prospettica del gruppo 50 di azionamento del pistone per un compressore lineare secondo la presente invenzione.

Il gruppo 50 di azionamento del pistone comprende una pluralità di magneti 51 disposti in una disposizione cilindrica e distanziati fra di loro ad intervalli uguali, un mozzo 52 cavo di accoppiamento del pistone disposto concentricamente all'interno della disposizione cilindrica ed un elemento di collegamento 53 per collegare la disposizione cilindrica ad una estremità del mozzo 52 di accoppiamente del pistone. I magneti 51, il mozzo 52 di accoppiamento del pistone e l'elemento di collegamento 53 vengono preferibilmente fissati insieme simultaneamente con la formazione dell'elemento di collegamento 53.

Per comprimere un refrigerante, un pistone si sposta con moto alternativo nel cilindro di un compressore lineare. Il gruppo di azionamento del pistone, che sposta il pistone all'interno del cilindro del compressore, comprende un mozzo 52 di accoppiamento del pistone che ha una porzione filettata 52b (Fig. 5). La porzione filettata 52b comprende filetti che impegnano i filetti formati ad una estremità del pistone. Il gruppo di azionamento del pistone integrato viene preferìbilmente stampato ad iniezione usando una resina per stampaggio. Come mostrato nella Fig. 5, per aumentare la forza di accoppiamento fra il mozzo 52 di accoppiamento del pistone e la resina per stampaggio, una porzione filettata femmina 52b è formata in una estremità del mozzo 52 dì accoppiamento del pistone, mentre una porzione sollevata 52a è formata all'estremità opposta. È inoltre preferibile che il mozzo 52 di accoppiamento del pistone sia costituito da ottone.

A causa dei cambiamenti di campo magnetico fra gli strati laminati interno ed esterno 13 e 41, i magneti 51 causano movimento alternativo del pistone. Ciascun magnete 51 ha una porzione scalinata formata attorno al suo bordo. Come mostrato nella Fig. 4, ciascun magnete 51 è una piastra quadrata avente un raggio di curvatura predeterminato. I due lati opposti del magnete 51 sono lavorati per avere sezione trasversale a forma di L, mentre gli altri due lati opposti del magnete 51 sono lavorati per avere sezione trasversale a forma di L rovesciata. Lavorando i lati del magnete 51 affinché abbiano sezioni trasversali a forma ad L e a forma di L rovesciata, la forza di accoppiamento fra il gruppo 50 di azionamento del pistone e la resina per stampaggio viene aumentata quando il gruppo 50 di azionamento del pistone viene formato integralmente mediante stampaggio ad iniezione.

La resina per stampaggio è preferibilmente una resina non magnetica e termoindurente non conduttiva, come un composto per stampaggio in massa costituito da poliestere come materiale principale, fibra di vetro come materiale di rinforzo, carica e catalizzatore, ecc.

Nel gruppo 50 di azionamento del pistone per il compressore lineare della presente invenzione, poiché il mozzo 52 di accoppiamento del pistone e la pluralità di magneti 51 vengono formati integralmente nella resina per stampaggio integrata, che forma l'elemento di collegamento 53, non sono più necessarie dì fasi di lavorazione separate per montare i magneti e collegare per forzamento la copertura 35 per i magneti. Inoltre, il gruppo del pistone viene completato avvitando il pistone sul mozzo 52 di accoppiamento del pistone.

Il gruppo 50 di azionamento del pistone integrato effettua un movimento alternativo per effetto di un cambiamento del campo magnetico che viene generato mediante lo strato laminato interno 13 e la bobina 15 disposti nella disposizione cilìndrica di magneti 51, e dello strato laminato esterno 41 disposto all'esterno della disposizione cilindrica di magneti 51. Quando il gruppo 50 di azionamento del pistone esegue un movimento alternativo, anche il pistone, che è collegato con il gruppo 50 di azionamento del pistone, esegue un movimento alternativo lineare all'interno del cilindro. Per conseguenza, il refrigerante viene aspirato nella camera di compressione e quindi compresso.

Un metodo per la fabbricazione del gruppo 50 di azionamento del pistone per il compressore lineare secondo la forma di realizzazione preferita della presente invenzione verrà descritto in seguito con riferimento alle Fig. 7-9.

Come illustrato nella Fig. 9, il metodo per la fabbricazione del gruppo 50 di azionamento del pistone integrato comprende le fasi di preparare una pluralità di magneti 51 e un mozzo 52 di accoppiamento del pistone (fase S100), montare la pluralità di magneti 51 e il mozzo 52 dì accoppiamento del pistone in uno stampo ad anima 60 (Fig. 7A e 7B) e montare lo stampo ad anima 60 in una macchina per stampaggio ad iniezione (fase S200), stampare ad iniezione integralmente il gruppo 50 di azionamento del pistone con la pluralità di magneti 51 ed il mozzo 52 di accoppiamento del pistone (fase S300), e quindi separare il gruppo 50 di azionamento del pistone completato per il compressore lineare dallo stampo ad anima 60 quando il procedimento di stampaggio è finito (fase S400).

Nella fase di preparazione S100, i magneti 51 ed il mozzo 52 di accoppiamento del pistone, che sono stati fabbricati mediante procedimenti separati, vengono preparati per il montaggio nello stampo ad anima 60. In questa forma di realizzazione, vengono usati un mozzo 52 di accoppiamento del pistone e otto magneti 51. Per conseguenza, vengono preparati otto magneti 52 e un mozzo 52 di accoppiamento del pistone. I magneti 51 sono inizialmente magneti non magnetizzati.

Nella fase di montaggio dello stampo S200, gli otto magneti 51 ed il mozzo 52 di accoppiamento del pistone vengono montati nello stampo ad anima 60. Lo stampo ad anima 60 viene quindi montato fra uno stampo superiore 70 ed uno stampo inferiore 80 della macchina per stampaggio ad iniezione. Lo stampo ad anima 60 ha una pluralità di sporgenze lineari 61 (Fig. 7A e 7B) che sono formate sulla sua circonferenza esterna. Le sporgenze lineari 61 si estendono parallele all'asse dello stampo ad anima 60 e sono distanziate ad intervalli uguali per alloggiare i magneti 51. Per magnetizzare i magneti 51 non magnetici, magneti addizionali 62 sono disposti all'interno dello stampo ad anima 60. Inoltre, una porzione filettata è formata al centro dello stampo ad anima 60 per fissare il mozzo 52 di accoppiamento del pistone. Il gruppo 50 di azionamento del pistone secondo la presente invenzione ha minori errori geometrici, per esempio minore errore di concentricità, poiché un mozzo 52 di accoppiamento del pistone relativamente più corto viene fissato a questo mediante stampaggio ad iniezione. Al contrario, in un gruppo convenzionale di azionamento del pistone, un pistone più lungo è saldato sull'elemento di collegamento.

Dopo che lo stampo ad anima 60 è montato nella macchina per stampaggio ad iniezione, inizia il procedimento di stampaggio ad iniezione. Una resina per stampaggio viene iniettata nella direzione indicata dalla freccia P nella Fig. 8 nello stampo ad anima 60. La resina per stampaggio riempie l'area dello stampo ad anima 60 che è indicata dal tratteggio nella Fig. 8 per circondare il mozzo 52 di accoppiamento del pistone e i magneti 51. Come risultato, il gruppo 50 di azionamento del pistone integrato viene formato nella fase S300. La gravità aiuta a tirare la resina per stampaggio verso il basso attraverso gli spazi definiti fra la pluralità di sporgenze 61 dello stampo ad anima 60 per circondare i magneti 51, per cui i magneti 51 vengono saldamente fissati mediante la resina per stampaggio .

Dopo un periodo di tempo predeterminato, la resina per stampaggio solidifica e raffredda. Nella fase S400, il gruppo 50 di azionamento del pistone completato viene quindi rimosso dalla posizione fra gli stampi superiore e inferiore, rispettivamente 70 e 80, della macchina per stampaggio ad iniezione.

Il presente metodo per la fabbricazione del gruppo 50 di azionamento del pistone migliora le tolleranze geometriche e di montaggio del gruppo di azionamento del pistone risultante, eliminando i metodi di accoppiamento forzato per fissare il mozzo di accoppiamento del pistone ed i magneti all'elemento di collegamento. I magneti 51 ed il mozzo di accoppiamento 52 vengono ciascuno collegato all'elemento di collegamento 53 quando l'elemento di collegamento 53 viene stampato ad iniezione.

Inoltre, il presente metodo per la fabbricazione del gruppo 50 di azionamento del pistone per il compressore lineare, migliora la produttività, poiché le numerose fasi del procedimento di montaggio vengono semplificate mediante lo stampaggio ad iniezione. La sezione trasversale a forma di L dei magneti 51 fissa i magneti all'elemento di collegamento 53, eliminando così la necessità di una copertura separata per il magnete. Inoltre, il pistone viene collegato facilmente al gruppo 50 di azionamento del pistone mediante l'impegno di accoppiamento dei filetti all estremità del pistone con la porzione filettata 52b del mozzo 52 di accoppiamento del pistone.

Come indicato in precedenza, è stata mostrata e descrìtta una forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Sebbene sia stata descritta la forma di realizzazione preferita della presente invenzione, si comprenderà che la presente invenzione non è limitata a questa forma di realizzazione preferita. Vari cambiamenti e modifiche possono venire apportati da un esperto nella tecnica entro lo spirito ed il campo della presente invenzione come rivendicata in seguito.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di azionamento di un pistone per un compressore lineare, comprendente: un mozzo di accoppiamento del pistone per il collegamento ad un pistone; una pluralità di magneti disposti in una disposizione cilindrica concentrica rispetto al mozzo di accoppiamento del pistone; e un elemento di collegamento che collega e quindi integra il mozzo di accoppiamento del pistone e la pluralità di magneti, l'elemento di collegamento essendo formato da una resina per stampaggio ad iniezione, in cui il mozzo di accoppiamento del pistone e la pluralità di magneti vengono collegati all'elemento di collegamento nello stesso tempo in cui l'elemento di collegamento viene stampato ad iniezione .
2. Gruppo di azionamento di un pistone secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun magnete ha una porzione scalinata formata lungo un suo bordo.
3. Gruppo di azionamento dì un pistone secondo la rivendicazione 1, in cui il mozzo di accoppiamento del pistone è costituito da ottone.
4. Gruppo di azionamento di un pistone secondo la rivendicazione 1, in cui il mozzo di accoppiamento del pistone comprende una porzione a filetto per impegnare una estremità filettata del pistone.
5. Metodo per la fabbricazione di un gruppo di azionamento di un pistone per un compressore lineare, comprendente: preparare una pluralità di magneti ed un mozzo di accoppiamento del pistone; montare la pluralità di magneti ed il mozzo di accoppiamento del pistone in uno stampo ad anima; montare lo stampo ad anima in una macchina per stampaggio ad iniezione; e iniettare una resina per stampaggio nello stampo ad anima per formare il gruppo di azionamento del pistone integrato comprendente la pluralità di magneti ed il mozzo di accoppiamento del pistone .
6. Metodo secondo la rivendicazione 5, comprendente inoltre la separazione del gruppo di azionamento del pistone dallo stampo ad anima.
7. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui ciascun magnete ha una porzione scalinata formata lungo il suo bordo, e in cui la resina per stampaggio impegna la porzione scalinata dei magneti per fissare ì magneti nel gruppo di azionamento del pistone.
8. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui il mozzo di accoppiamento del pistone è costituito da ottone.
9. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui il mozzo di accoppiamento del pistone comprende una porzione a vite per impegnare una estremità filettata di un pistone.