JP2005155593A - リニアモータ及びこれを有するリニア圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】固定子に巻き付けらるコイルの形状を改善することにより、可動子の推力を効果的に増大させることができるリニアモータ及びこれを有するリニア圧縮機を提供する。
【解決手段】固定子（３２）は、一側に形成された開口部（３３ａ）に一対の延長部（３３ｂ、３３ｃ）が設けられたコア（３３）と、一対の延長部（３３ｂ、３３ｃ）の内側空間及び一対の延長部（３３ｂ、３３ｃ）間の離隔空間にわたって巻き付けられるコイル（３４）とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明はリニア圧縮機に係り、より詳しくは電源を受けてピストンを駆動するリニアモータを有するリニア圧縮機に関するものである。
一般に、リニア圧縮機は冷蔵庫、空気調和機のような冷却装置の冷媒圧縮用として使用されるもので、通常ピストンの進退動作のための駆動手段として直線往復運動を行うリニアモータを採用したものである。
このような従来のリニア圧縮機は、内部に圧縮室が形成されたシリンダブロックと、圧縮室内に進退可能に設けられるピストンと、冷媒の吸入及び吐出がなされるように吸入室と吐出室がそれぞれ設けられたシリンダヘッドとを含む。
また、ピストンを進退させる駆動装置として、一側がピストンに結合され、シリンダブロックの周囲を取り囲む円筒状のマグネットが一体的になった可動子と、可動子の内外側にそれぞれ固着される第１コア及び固定子とからなるリニアモータを含む。
前記固定子は電気鋼板からなる第２コアと磁束を生成するコイルとからなる。第２コアはマグネットとの対向側が開口され、開口部の一部を覆うように開口側の両端から所定距離だけ延長した一対の延長部を含む。このような延長部は第２コアとマグネット間の対向面積を増大させてマグネットのストロークを増やすためのものである。
そして、コイルは一対の延長部の内側空間に設けられ、第２コアに磁束を生成させ、磁束は第２コアからマグネットを介して第１コアに移動する。
ところで、従来のリニア圧縮機は、コイルの設置位置が第２コアの一対の延長部の内部空間に限定されている。よって、可動子の推力を増大させるためにコイルの直径を大きくする場合、やむを得ず固定子の体積を増やさなければならない問題点がある。
したがって、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、固定子に巻き付けられるコイルの形状を改善することにより、可動子の推力を効果的に増大させることができるリニアモータ及びこれを有するリニア圧縮機を提供することにある。
このような目的を達成するため、本発明は、冷媒を圧縮するためピストンとともに直線運動する可動子と、前記可動子と相互作用するように磁場を形成する固定子とを有するリニア圧縮機において、前記固定子は、一側が開口したコアと、前記コアの開口部の一部を覆うように前記コアの開口部の両端から延長され、互いに離隔する一対の延長部と、前記一対の延長部の内側空間及び前記一対の延長部間の離隔空間にわたって巻き付けられるコイルとを含むリニア圧縮機を提供する。前記コイルは前記一対の延長部の形状に対応する形状に巻き付けられる。前記一対の延長部は、その対向端部が内側から外側に斜めに形成される。前記一対の延長部は、その対向端部が半円状に形成される。
また、本発明は、固定子と、第１コアと、前記固定子と前記第１コアとの間を直線運動するマグネットとを有するリニア圧縮機において、前記固定子は、一側が開口した第２コアと、前記第２コアの開口部の一部を覆うように前記第２コアの開口部の両端から延長され、互いに離隔する一対の延長部と、前記一対の延長部の内側空間及び前記一対の延長部間の離隔空間にわたって巻き付けられるコイルとを含むリニア圧縮機を提供する。前記コイルは前記一対の延長部の形状に対応する形状に巻き付けられる。前記一対の延長部は、その対向端部が内側から外側に斜めに形成される。前記一対の延長部は、その対向端部が半円状に形成される。
以上のような本発明によるリニア圧縮機の固定子は、一側が開口し、開口部に一対の延長部が形成されたコアと、前記延長部の内側空間と、一対の延長部間の離隔空間にわたって巻き付けられたコイルとを含む。
すなわち、コイルが一対の延長部間の離隔空間にも設けられるので、コイルの周囲で生成される磁束が増加して可動子の推力を増大させ、圧縮機の性能を全般的に向上させる効果がある。
以下、本発明による好ましい実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本発明によるリニア圧縮機は、図１に示すように、上部容器１１と下部容器１２の結合により密閉構造をなす密閉容器１０と、冷媒を吸入して圧縮及び吐出を行う圧縮部２０と、該圧縮部２０を駆動する駆動部３０とを含む。
前記圧縮部２０は、圧縮室２１ａをなすシリンダ２１と、圧縮室２１内に進退可能に設けられるピストン２２と、冷媒の吸入及び吐出を行うシリンダヘッド２３とを含む。シリンダ２１の下部周縁には外側に拡張される支持部２５が設けられ、この支持部２４は後述する駆動部３０の固定子３２を支持する。
前記シリンダヘッド２３には、ピストン２２が進退するにつれて吸入及び吐出が行われるように、圧縮室２１ａに連結される吸入室２３ａと吐出室２３ｂがそれぞれ形成される。シリンダヘッド２３とシリンダ２１間には、吸入室２３ａと吐出室２３ｂをそれぞれ開閉するための吸入バルブ２４ａと吐出バルブ２４ｂが設けられたバルブプレート２４が設けられている。
前記駆動部３０は、シリンダ２１の外側に配設される第１コア３１と、第１コア３１から所定間隔だけ離隔して設けられる固定子３２と、前記第１コア３１と前記固定子３２間に配設され、固定子３２により形成された電気場と相互作用する可動子３５とからなるリニアモータを含む。
前記可動子３５は、円筒状に形成されてシリンダ２１の外部を取り囲む着磁型マグネット３５ａと、該マグネット３５ａを固定する固定部３５ｂとを含む。可動子３５の固定部３５ｂは、ピストン２２とともに上下に進退するように、ピストン２２の上端に設けられた連結軸２２ａと同一軸線上にあるように結合される。
前記第１コア３１と固定子３２は可動子３５のマグネット３５ａの内外側にそれぞれ配設される。第１コア３１は円筒状に形成されてシリンダ２１の外側に取り付けられるので、可動子３５の上下進退運動を案内するとともに、固定子３２から可動子３５のマグネット３５ａを通過する磁束の流れを円滑にする機能を有する。
前記固定子３２は、電気鋼板の第２コア３３と磁束を生成するコイル３４とからなり、固定子３２の下端は支持部２５により支持され、上端は別途の固定フレーム４０に支持される。
以下、図２に基づいて本発明によるリニア圧縮機の固定子３２の構造をより詳細に説明する。図２に示すように、固定子３２の第２コア３３は多数枚のコア板が重なって作られ、半径方向に配設される。第２コア３３はマグネット３５ａとの対向側が開口され、開口部３３ａの一部を覆うように、第２コア３３の開口部３３ａ側の両端からそれぞれ第１延長部３３ｂと第２延長部３３ｃが延長される。
前記第１及び第２延長部３３ｂ、３３ｃにより、第２コア３３はマグネット３５ａと電磁気的に相互作用する対向面積が増大してマグネット３５ａのストロークを増大させる。前記第１延長部３３ｂと前記第２延長部３３ｃは互いに離隔して設けられる。したがって、コイル３４により生成された磁束が第２コア３３からマグネット３５ａを介して第１コア３１に円滑に流れる。
前記コイル３４は第１延長部３３ｂ及び第２延長部３３ｃの内側に形成される第１収容部３３ｄと、第１延長部３３ｂと第２延長部３３ｃとの間に形成される第２収容部３３ｅとにわたって巻き付けられる。コイル３４は第１収容部３３ｄと第２収容部３３ｅに最大限巻き付けられるように第１収容部３３ｄと第１延長部３３ｂ及び第２延長部３３ｃの端部に対応する形状に巻き付けられる。
図３に示すように、第２コア３３は、第１延長部３３ｂと第２延長部３３ｃの対向端部が内側から外側に斜めに形成される。これは、磁束がマグネット３５ａ側に流れなく第１延長部３３ｂと第２延長部３３ｃとの間を通過しながら漏洩することを防止するためのものである。
このような第１延長部３３ｂと第２延長部３３ｃの端部間の形状に対応する形状にコイル３４が巻き付けられる。
図４に示すように、第１延長部３３ｂと第２延長部３３ｃの端部は磁束の漏洩を防止するための半円状を有し得る。この際にも、コイル３４は第１延長部３３ｂと第２延長部３３ｃの端部間の形状に対応する形状に巻き付けられる。
つぎに、このように構成される本発明によるリニア圧縮機の動作を説明する。
固定子３２のコイル３４に交流電源が印加されると、固定子３２と第１コア３１間には磁場が形成され、交流電源の特性上、磁場の極性が周期的に変化するので、マグネット３５ａが結合された可動子３５が上下に進退する。そして、可動子３５が進退するにつれて、可動子３５に連結されたピストン２２が圧縮室２１ａの内部で進退しながら冷媒を圧縮する。
この際、本発明によるリニア圧縮機に設けられた固定子３２は、第１延長部３３ｂと第２延長部３３ｃの内側の第１収容部３３ｄだけでなく第１延長部３３ｂと第２延長部３３ｃ間の離隔空間である第２収容部３３ｅにもコイル３４が巻き付けられるので、コイル３４が従来の圧縮機と同一回数で第２コア３３に巻き付けられる場合、コイル３４の直径を相対的に大きくすることができる。
したがって、コイル３４の抵抗値が減少するので、コイル３４を通過する電流値とコイル３４の周囲に生成される磁束が増大して可動子３５の推力が増大する。
本発明によるリニア圧縮機の全体構造を示す側断面図である。 本発明によるリニア圧縮機の固定子及び可動子を示す部分断面斜視図である。 図２に示す固定子の他の形態を示す断面図である。 図２に示す固定子のさらに他の形態を示す断面図である。
符号の説明
１０ 密閉容器
１１ 上部容器
１２ 下部容器
２０ 圧縮部
２１ シリンダ
２１ａ 圧縮室
２２ ピストン
２２ａ 連結軸
２３ シリンダヘッド
２３ａ 吸入室
２３ｂ 吐出室
２４ バルブプレート
２４ａ 吸入バルブ
２４ｂ 吐出バルブ
２５ 支持部
３０ 駆動部
３１ 第１コア
３２ 固定子
３３ａ 開口部
３３ｂ 第１延長部
３３ｃ 第２延長部
３３ｄ 第１収容部
３３ｅ 第２収容部
３５ 可動子
３５ａ マグネット
３５ｂ 固定部

Claims (8)

  1. 冷媒を圧縮するためピストンとともに直線運動する可動子と、前記可動子と相互作用するように磁場を形成する固定子とを有するリニア圧縮機において、
    前記固定子は、一側が開口したコアと、前記コアの開口部の一部を覆うように前記コアの開口部の両端から延長され、互いに離隔する一対の延長部と、前記一対の延長部の内側空間及び前記一対の延長部間の離隔空間にわたって巻き付けられるコイルとを有することを特徴とするリニア圧縮機。
  2. 前記コイルは前記一対の延長部の形状に対応する形状に巻き付けられることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
  3. 前記一対の延長部は、その対向端部が内側から外側に斜めに形成されることを特徴とする請求項２に記載のリニア圧縮機。
  4. 前記一対の延長部は、その対向端部が半円状に形成されることを特徴とする請求項２に記載のリニア圧縮機。
  5. 固定子と、第１コアと、前記固定子と前記第１コアとの間を直線運動するマグネットとを有するリニア圧縮機において、
    前記固定子は、一側が開口した第２コアと、前記第２コアの開口部の一部を覆うように前記第２コアの開口部の両端から延長され、互いに離隔する一対の延長部と、前記一対の延長部の内側空間及び前記一対の延長部間の離隔空間にわたって巻き付けられるコイルとを有することを特徴とするリニア圧縮機。
  6. 前記コイルは前記一対の延長部の形状に対応する形状に巻き付けられることを特徴とする請求項５に記載のリニア圧縮機。
  7. 前記一対の延長部は、その対向端部が内側から外側に斜めに形成されることを特徴とする請求項６に記載のリニア圧縮機。
  8. 前記一対の延長部は、その対向端部が半円状に形成されることを特徴とする請求項６に記載のリニア圧縮機。
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