JP3816814B2

JP3816814B2 - 往復動式圧縮機のモータ構造

Info

Publication number: JP3816814B2
Application number: JP2002044697A
Authority: JP
Inventors: ユンシクパーク; ジンドンキム
Original assignee: エルジー電子株式会社
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: CN1372371A; KR100382930B1; US6838788B2; KR20020068633A; DE10206757B4; DE10206757A1; BRPI0200462B1; JP2002303264A; CN1190883C; US20020113500A1; BR0200462A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復動式圧縮機に係るもので、詳しくは、流体の圧縮時にピストンが押されることによって発生するモータの出力低下を防止し得る、往復動式圧縮機のモータ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機とは、冷媒ガスなどの流体を圧縮する機器であって、ガス圧縮方式によって、回転式圧縮機（rotary compressor）、往復動式圧縮機（reciprocating compressor）及びスクロール圧縮機（scroll compressor）などに区分され、それらの圧縮機は、密閉容器と、この容器内に装着されて外部から電源が印加されると駆動力を発生するモータと、このモータから駆動力を受けて流体の圧縮作用を行う圧縮部と、により構成される。
【０００３】
このような従来の往復動式圧縮機のモータは、図3に示したように、容器（未図示）の内部に固定される円筒形状のアウターコア（outer core）102と、アウターコア102の内周面と所定の間隔をおいて配置されてシリンダ104の外周面に固定されるインナーコア（inner core）106と、アウターコア102の内部に巻回されて外部から電源が印加される巻線コイル108と、アウターコア102とインナーコア106の間に所定の間隔を有して配置されて、巻線コイル108に電源が印加されると直線往復移動するマグネット110と、により構成される。
【０００４】
そして、アウターコア102には、内周面の中央部に巻線コイル108を配置するための開口溝112が円周方向に形成され、巻線コイル108に電流が流れるとフラックスが通るパス部が開口溝112の外周方向に形成され、この開口溝112によって分離されたアウターコア102の内周面の両方の端部はそれぞれ極部114を形成する。
【０００５】
また、インナーコア106は、円筒状に形成されてシリンダ104の外周面に固定され、ここで、インナーコア106の長さはアウターコア102の長さと同一長さを有するように形成される。
【０００６】
また、マグネット110は、アウターコア102とインナーコア106の間に位置するマグネットホルダ116に、円周方向に所定の間隔を有して複数個が装着される。詳しくは、マグネット110の中央はアウターコア102の中央と一直線（M）上になるように配置され、マグネット110の両方の端部は各極部114の中間にそれぞれ位置するように配置される。
【０００７】
更に、マグネットホルダ116は、シリンダ104の内部に直線往復移動できるように配置されるピストン120と一体に連結されており、マグネット110が往復移動すると、ピストン120をマグネット110と同一ストロークで往復移動させる。また、マグネットホルダ116の両方側にはリターンスプリング（未図示）が設置されて、ピストン120の往復運動時に弾性力を与えるだけでなく、モータが停止状態である時はマグネット116の位置を正しい位置にセッティングする役割をする。
【０００８】
ここで、ピストン120の最大ストロークは、マグネット110から発生するフラックス（FLUX）と、アウターコア102とインナーコア106の間で発生するフラックス（FLUX）との相互作動範囲を外れない範囲内で決定される。
【０００９】
そして、シリンダ104の一方の端部には、ピストン120の往復運動に従って流体の圧縮作用を行う圧縮部118が設置される。
【００１０】
以下、このように構成された従来の往復動式圧縮機のモータの動作について、図4に基づいて説明する。
【００１１】
巻線コイル108に電源が印加されると、巻線コイル108の周辺にフラックスが形成され、このフラックスはアウターコア102とインナーコア106に沿って閉ループ（closed loop）を形成し、アウターコア102とインナーコア106の間に形成されるフラックスとマグネット110により形成されるフラックスとの相互作用によってマグネット110が軸方向に直線移動する。また、巻線コイル108に供給される電流の方向を交互に変えると、マグネット110が直線往復運動を行う。
【００１２】
詳しくは、モータの停止状態では、マグネット110はリターンスプリングの弾性力によって初期中心位置（mid position）に維持され、その両方の端部がそれぞれ極部114の中央に位置する状態に維持される。
【００１３】
この状態で、巻線コイル108に一方向の電流が流れて、アウターコア102とインナーコア106の間に形成されるフラックスが図面のA方向に流れると、マグネット110により形成されるフラックスとアウターコア102とインナーコア106の間に形成されるフラックスとの相互作用によって、マグネット110が図面の矢印C方向に直線移動し、従って、ピストン120が前進しながら流体の圧縮作用を行う。
【００１４】
一方、巻線コイル108に反対方向の電流が流れて、アウターコア102とインナーコア106の間に形成されるフラックスが図面のB方向に流れると、アウターコア102とインナーコア106の間に流れるフラックスとマグネット110により形成されるフラックスとの相互作用によって、マグネット110が図面の矢印D方向に直線移動し、従って、ピストン120が後退しながら流体の吸入作用を行うようになっていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来の往復動式圧縮機のモータにおいては、往復動式圧縮機の駆動条件が理想的である場合は、マグネット110の往復運動範囲がストローク（P）の範囲内になるが、実際の作動時には、流体の圧縮圧力と吸入圧力との圧力差によってピストン120が圧縮部118の反対方向に押される現象が発生するので、マグネット110は理想的なストローク（P）から外れた実際のストローク（Q）の範囲内で往復運動を行い、このようにマグネット110の中心位置（mid position）が初期中心位置から外れると、モータの出力が低下すると共にモータの磁気飽和による漏洩磁束、すなわち無効なフラックスが増大する点で不利で、また、上記のマグネットが極部から外れるとシステムが不安定になって制御が不可能になるという不都合な点があった。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、マグネットの取付け位置を流体圧縮方向に偏心させて設置することにより、圧縮機の駆動時、上記の圧縮圧力と吸入圧力との差圧力によってピストン120が圧縮部118の反対方向に押されて移動するのに対応するマグネット110の移動量を補償してモータの出力低下を防止し、モータの磁気飽和現象の発生を防止し得る、往復動式圧縮機のモータ構造を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る往復動式圧縮機のモータ構造においては、密閉容器の内部に固定され、内側に巻線コイルが巻回されるアウターコアと、このアウターコアの内周面と所定の間隔をおいて配置されて、上記の巻線コイルに電源が印加されると上記のアウターコアとの間でフラックスを形成するインナーコアと、上記のアウターコアとインナーコアの間で直線運動可能に配置されてピストンを直線往復移動させるマグネットと、を備えて構成される往復動式圧縮機のモータにおいて、
上記のマグネットの初期中心位置は、上記のアウターコア及びインナーコアの中心位置から上記のピストンが流体を圧縮するときのこのピストンの移動方向に所定距離だけ偏心して位置することを特徴とする。
【００１８】
そして、上記のマグネットの偏心量は、上記のピストンが流体を圧縮するとき、このピストンが圧縮する方向と反対の方向に押される移動距離と同一である。
【００１９】
また、上記のマグネットに連結されて一緒に移動するピストンの液体を圧縮する部分である終端部の初期位置は、流体が圧縮及び吸入される上死点と下死点との中間から上記の上死点方向に所定距離だけ偏心して位置する。
【００２０】
また、上記のピストンの偏心量は、このピストンが流体を圧縮するとき、このピストンが圧縮する方向と反対の方向に押される距離と同一である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
【００２２】
本発明に係る往復動式圧縮機のモータは、図１に示したように、密閉容器（未図示）の内部に固定される円筒形状のアウターコア2と、アウターコア2の内周面と所定の間隔を有して配置されてアウターコア2との間でフラックスを形成するインナーコア4と、アウターコア2の内部に巻回される巻線コイル6と、アウターコア2とインナーコア4の間に直線移動可能に配置されるマグネット8と、を備えて構成される。
【００２３】
そして、アウターコア2は、巻線コイル6が巻回される開口溝10が内周面の中央に形成され、巻線コイル6に電源が印加されるとフラックスが通るパス部が開口溝10の外周方向に形成され、開口溝10によって分離された内周面の両方側には極部12がそれぞれ形成される。
【００２４】
また、インナーコア4は、円筒状に形成されてシリンダ14の外周面に固定され、その長さはアウターコア2の長さと同一に形成される。
【００２５】
また、マグネット8は、アウターコア2とインナーコア4の間の空間に位置するマグネットホルダ16に所定の間隔をおいて複数個に分割された形態で装着される。
【００２６】
更に、マグネットホルダ16は、シリンダ14の内部で直線移動するピストン18と一体に連結されて、マグネット8が直線移動するとき、ピストン18を直線移動させる役割をする。
【００２７】
そして、ピストン18は、中空円筒状に形成され、内部に流体吸入通路20がピストン18の内側に長さ方向に形成されてシリンダ14の内部に挿入され、一方の端部はシリンダ14の一方側に配置される圧縮部22に連結され、他方の端部はマグネットホルダ16に連結されて、マグネット8の往復運動に伴って直線往復移動しながら流体吸入通路20に流体を吸入し、吸入された流体を圧縮する動作を行う。
【００２８】
ここで、ピストン18が往復運動を行いながら圧縮作用をするとき、ピストン18が圧縮力によって押されるため圧縮方向と反対方向に移動するので、マグネット8を、このピストン18の移動量だけ、アウターコア2の中心から圧縮部22側に所定距離（X）だけ偏心して位置させる。
【００２９】
即ち、マグネット8の中心は、アウターコア2及びインナーコア4の中心から所定距離（X）だけ偏心され、従って、マグネット8の両方の端部は極部12の中心から圧縮部22側に偏心して配置される。
【００３０】
また、圧縮作用を行うピストン18の終端部は、ピストン18の理想的なストローク範囲である上死点と下死点の間の中間位置から上死点方向に所定距離（Y）だけ偏心して位置する。このピストン18の移動距離Yはマグネット8の移動距離Xと同様である。
【００３１】
このようなマグネット8の偏心量は、圧縮機が流体の圧縮作用を行うとき、圧縮力によってピストン18が圧縮する方向と反対の方向に押される移動距離だけ偏心されることが望ましい。
【００３２】
以下、このように構成される本発明に係る往復動式圧縮機のモータの動作について、図2に基づいて説明する。
【００３３】
先ず、モータが停止状態である場合、マグネット8は、アウターコア2及びインナーコア4の中心位置から圧縮部22側に所定距離（X）だけ偏心して位置し、ピストン18は、上死点と下死点間の中間位置から上死点方向に前記の所定距離（Y）だけ偏心して位置する。
【００３４】
この状態で巻線コイル6に正方向の電源が印加されると、アウターコア2とインナーコア4の間でフラックスが図面のG方向に生じ、このG方向に通るフラックスとマグネット8から発生するフラックスとの相互作用によってマグネット8は矢印I方向に移動し、従って、ピストン18が前進しながら流体の圧縮作用を行う。
【００３５】
一方、巻線コイル6に上記の方向と逆方向の電源が印加されると、アウターコア2とインナーコア4の間でフラックスが図面のH方向に生じ、このH方向に通るフラックスとマグネット8から発生するフラックスとの相互作用によってマグネット8は矢印のL方向に移動し、従って、ピストン18が後退しながら流体の吸入作用を行う。
【００３６】
このとき、ピストン18は、圧縮作用を行うときに、圧縮力によって圧縮方向とは反対方向に押されて移動する現象が発生するが、マグネット8の初期位置が予め圧縮方向に偏心して位置しているため、圧縮機が実際に駆動するときは、マグネット8の中心とアウターコア2及びインナーコア4の中心とが一致するようになる。
【００３７】
即ち、マグネット8の初期中心位置がアウターコア2及びインナーコア4の中心から圧縮方向に偏心して位置するため、圧縮機が実際に駆動するとき、ピストン18の上記の移動の量だけマグネット8が押されて、実際の圧縮機の駆動時にはマグネット8の両方の端部が極部16の中心と一致するようになる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る往復動式圧縮機のモータ構造においては、マグネットの初期中心位置がアウターコアの中心から圧縮方向に所定距離だけ偏心して位置し、ピストンの圧縮される部分の初期中心位置が上死点と下死点間の中間から上死点側に所定距離だけ偏心して位置するように形成されるので、圧縮機の駆動時に圧縮力によってピストンが圧縮方向の反対方向に押される移動量が補償されて、実際に圧縮動作を行う際、マグネットの中心位置がアウターコア及びインナーコアの中心位置に一致して、モータの性能低下を防止し得るという効果がある。
【００３９】
特に、圧縮運転を行う時、マグネットがアウターコア及びインナーコアの極端（pole end）に位置するときに発生するリラクタンス力（reluctance force）を最小化すると共に無効なフラックス量を最小化するためモータの性能が向上し、マグネットが極部から外れるときに発生するシステムの制御不能現象を防止し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る往復動式圧縮機のモータを示した縦断面図である。
【図２】本発明に係る往復動式圧縮機のモータの作動状態を示した断面図である。
【図３】従来の往復動式圧縮機のモータを示した縦断面図である。
【図４】従来の往復動式圧縮機のモータの作動状態を示した断面図である。
【符号の説明】
2…アウターコア
4…インナーコア
6…巻線コイル
8…マグネット
10…開口溝
12…極部
14…シリンダ
16…マグネットホルダ
18…ピストン
22…圧縮部

Claims

密閉容器の内部に固定され、内側に巻線コイルが巻回されるアウターコアと、該アウターコアの内周面と所定の間隔をおいて配置されて、前記巻線コイルに電源が印加されると前記アウターコアとの間でフラックスを形成するインナーコアと、前記アウターコアとインナーコアの間で直線往復運動可能に配置されてピストンを直線往復移動させるマグネットと、を備えて構成される往復動式圧縮機のモータのモータ構造において、
前記モータの巻線コイルに電源が印加されない停止状態における前記マグネットの初期中心位置は、所定の前記直線往復運動時のマグネットの振幅中心位置が前記アウターコア及びインナーコアの、運動方向の中心位置と一致するように、前記アウターコア及びインナーコアの中心位置から前記ピストンが流体を圧縮するときの前記マグネットの移動方向に所定距離だけ偏心して位置することを特徴とする往復動式圧縮機のモータ構造。
前記マグネットの前記偏心の量は、モータが停止状態で前記マグネットの中心位置が前記アウターコア及びインナーコアの中心位置と一致するように配置した場合に、前記直線往復運動時の前記マグネットの振幅中心位置が、前記ピストンが流体を圧縮するときに、該ピストンが圧縮方向の反対方向に押されることによって移動する距離と同一であることを特徴とする請求項1に記載の往復動式圧縮機のモータ構造。
前記マグネットに連結されて一緒に移動する前記ピストンの液体を圧縮する部分である終端部の初期位置は、流体が圧縮及び吸入される上死点と下死点の間の中間から前記上死点方向に所定距離だけ偏心して位置することを特徴とする請求項1に記載の往復動式圧縮機のモータ構造。
前記ピストンの前記偏心の量は、モータが停止状態で前記マグネットの中心位置が前記アウターコア及びインナーコアの中心位置と一致するように配置した場合に、前記直線往復運動時の前記マグネットの振幅中心位置が、該ピストンが流体を圧縮するときに、該ピストンが圧縮方向の反対方向に押されることによって移動する距離と同一であることを特徴とする請求項3に記載の往復動式圧縮機のモータ構造。