JP4153516B2 - 横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機 - Google Patents

横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機 Download PDF

Info

Publication number
JP4153516B2
JP4153516B2 JP2005306541A JP2005306541A JP4153516B2 JP 4153516 B2 JP4153516 B2 JP 4153516B2 JP 2005306541 A JP2005306541 A JP 2005306541A JP 2005306541 A JP2005306541 A JP 2005306541A JP 4153516 B2 JP4153516 B2 JP 4153516B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
linear motor
magnetic flux
iron core
transverse magnetic
flux linear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005306541A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006121897A (ja
Inventor
炳哲 禹
道鉉 姜
正煥 張
志元 金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Electrotechnology Research Institute KERI
Original Assignee
Korea Electrotechnology Research Institute KERI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Electrotechnology Research Institute KERI filed Critical Korea Electrotechnology Research Institute KERI
Publication of JP2006121897A publication Critical patent/JP2006121897A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4153516B2 publication Critical patent/JP4153516B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F04B35/045Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/005Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders with two cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/02Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders arranged oppositely relative to main shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0027Pulsation and noise damping means
    • F04B39/0044Pulsation and noise damping means with vibration damping supports
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/06Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
    • F16F15/067Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs using only wound springs
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/34Reciprocating, oscillating or vibrating parts of the magnetic circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2230/00Purpose; Design features
    • F16F2230/22Pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

本発明は、高出力かつ高効率な線形動力発生システムに関し、より詳細には、比較的簡単な構造ながら高出力で動力発生効率を高められる横磁束型線形電動機(リニアモータ)を使用した両方向駆動型圧縮機に関する。
一般に、通常の冷蔵庫やエアコンには圧縮機が必要である。この圧縮機は、蒸発器から吸収した熱を使用して、低圧蒸気を高圧蒸気に変換する。この種の、ピストンとシリンダを備えた圧縮機は、往復動式やスクロール方式の回転型電動機を幅広く使用している。そして、直線動力を得るために、回転型電動機と、回転動力を直線運動に変換する付加的な機械装置とを結合した二重構造の駆動システムを使用している。回転動力を直線運動に変換する機械装置としてはボールスクリューなどが使用される。しかしながら、この種の二重構造の駆動システムは、構造が複雑で、製造コストが高く、メンテナンス費用も高いという欠点があった。さらに、二重構造の駆動システムには、騷音が大きく、効率が低く、体積が大きいという欠点があった。
一方、線形電動機は、直線運動変換装置を必要とする回転型電動機とは異なり、直線運動を直接発生させるので、付加的な機械装置を必要としない、簡単な構造を有している。しかしながら、構造によって長さが制限されており、入口端及び出口端が存在するため、磁束の漏洩と、エネルギーの歪み及び損失が発生し、効率が低下する。また、高出力及び高効率を図るためには多くの永久磁石が必要とするため、コストが高くなり、電動機の体積も大きくなる。このため、線形電動機を圧縮機に適用することは好ましくない。それにもかかわらず、圧縮機に線形電動機を適用する場合もある。従来の線形電動機は、縦磁束型であり、一般的には単方向駆動型である。
このような従来の線形電動機を使用した圧縮機の例を図1に示す。図1に示すように、圧縮機は、上側及び下側固定子101と、前記固定子の一側に結合されるシリンダ102と、前記固定子の他側に結合されて駆動力を発生させる電動機を構成する外部鉄芯103と、所定の間隙を置いて外部鉄芯103に挿入されてシリンダ102に結合される内部鉄芯104と、外部鉄芯103に巻回される巻線コイル105と、外部鉄芯103と内部鉄芯104との間に結合されて電動機の駆動時に直線運動を行う永久磁石106と、シリンダ102内部の圧縮空間に挿入されるピストン107と、永久磁石106をピストン107に連結して永久磁石106の直線運動をピストン107に伝える連結部材108と、固定子101の一側に結合される、内部に所定の移動空間を有し連結部材108を覆うボディーカバー109と、連結部材108とシリンダ102の間、及び連結部材108とボディーカバー109の間にそれぞれ挿入されてピストン107の動きを弾性的に支持すると共に、運動エネルギーを保存する内側及び下側ばね110・111と、を備えている。電動機に電流が印加されて巻線コイル105に電流が流れたときに外部鉄芯103と内部鉄芯104に流れる磁束と、永久磁石106から発生した磁束との相互作用力によって、永久磁石106が直線往復動を行う。前記直線運動は連結部材108を介してピストン107に伝えられ、ばね110・111によって弾性支持されたピストン107は、シリンダ102内の圧縮空間を直線往復動する。
このような線形電動機を使用した圧縮機は、巻線コイル105に電流が流れると、縦磁束力によって単方向に駆動される。ピストン107の移動方向は、巻線コイル105に流れる電流によって外部鉄芯103及び内部鉄芯104に印加される磁束の方向と同じである。そのため、この圧縮機は、同じ容量の両方向駆動型圧縮機と比べて、相対的にサイズが大きく、効率が低いという欠点がある。
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためのもので、一般的に汎用されている往復動式などの回転型電動機では、回転運動を直線運動に変換する方式を採用するのに対して、本発明では、ピストンが直線往復動する横磁束線形電動機を直接締結した圧縮機を提案し、現在汎用されている線形圧縮機には、1つの電動機が1つのピストンで駆動されたり回転する単方向駆動型が採用されているのに対して、本発明では、1つの横磁束線形電動機の前後にピストンを設ける横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機を提案する。すなわち、本発明は、両側にピストンを設け、中間に横磁束線形電動機を設けて駆動する方式を採用し、ピストンの前後移動時の圧縮と弛緩による速度変化をばねが吸収して放出する共振メカニズムを利用し、磁束の方向が移動方向に対して横方向となる横磁束線形電動機を用いたことを特徴とする。特に、冷凍機に必須要素となる圧縮機に対して、正確な位置とトーク値の調整により容量の調節が可能となり、単位重さ当たり推力特性に優れた横磁束線形電動機を適用する。
上記目的を達成するために、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、複数のU字状の固定鉄芯を、前後方向に一定間隔でオフセットして交互に互いに向き合うように、かつ、前記鉄芯の脚が所定の空隙をおいて対向するように、前後方向に整列してなる固定鉄芯群及び前記鉄芯の左右の脚列をそれぞれ全体的に卷回するように巻かれた一対の巻線を含む固定子と、所定長さ可動鉄芯に永久磁石を組み合わせて成る一対の左右移動子部分を連結部によって対向する部分の磁束が反対となるように所定の間隔で連結させて成り、前記左右移動子部分が、それぞれ対応する前記鉄芯の対向する脚の間の前記空隙内に配置されているような移動子と、前記移動子の長手方向両端に連結されたピストンと、前記ピストンに対応するように配置され、前記ピストンの往復動に応じて空気の圧縮を行う一対のシリンダとを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、前記移動子支持部とシリンダの一側に両端がそれぞれ固定されたばねをさらに備えることを特徴とする。
また、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、前記移動子中心部に四角孔を両側に形成することを特徴とする。
また、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、前記移動子の両側のピストン駆動軸が中心軸に対して偏心していることを特徴とする。
本発明は、基本的に線形システムを元にすることから、直線動力を得るために回転型電動機と動力伝達装置を用いるシステムに比べて、構造が簡単であり、メンテナンス費用を低減することができる。
また、本発明は、単方向に駆動される圧縮機に比べて、同じ容量の線形電動機を用いる場合でも、移動子の前後移動時に圧縮と吸入を同時に行うことから、ほぼ2倍に近い推力を得ることができる。同時に、横磁束線形電動機の場合、正確な位置とトーク値の調整が可能であり、電気回路と磁気回路の分離・調節が可能な可変吐出方式を採用することにより、容量とサイズを減らすことができて、既存の線形電動機に比べて同じ容量で得られる推力の2倍以上を得ることができる。したがって、実際、両方向駆動型と横磁束電動機を共に採用すると、同じサイズで計算上4倍以上の推力を得ることができる。
また、本発明は、既存の線形電動機に比べて同じ容積で得られる推力特性に優れていることから、圧縮機への適用に当たり電動機の占有面積を最大限に減らすことができる。
しかも、本発明は、高出力であるために使用鉄芯と巻線の量を節約できることから、資材費を低減することができる。
併せて、本発明は、移動子中心部に四角孔を両側に形成することで、電動機の重さを減らすことができる。
さらに、本発明は、移動子の両側に共振ばねを配置して前後移動時の圧縮と弛緩によって発生する慣性力をばねが吸収して放出するシステムの共振特性を利用するので、電動機のエネルギーの損失を最大限に抑えることができる。
また、本発明は、ピストン駆動軸が中心軸に対して偏心していることから、軸方向の回転が発生せず電動機の空隙を一定に保つことができて、均一な力を発生させ、振動を減らすことができる。例えば、周り止めが必要なくなる。
以下、添付した図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳しく説明する。
図2は、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機(以降、単に「両方向駆動型圧縮機」という)を示す分解斜視図である。
図2に示すように、一対の固定子201a・201bは、それぞれ、複数のU字状の固定鉄芯211a・211bと、固定子に電流を流す一対の連接型の環状巻線212a・212bとから成り、上下方向に対向して配置されている。移動子202は、可動鉄芯221と、高いエネルギー密度を有する永久磁石222とから成り、上下一対の固定子201a・201bの間に配置され、共振用ばね227と連結されている。
また、複数の永久磁石222(反対方向の磁束を発生させるために、反対の極が向き合うように配置されている)が所定長さの可動鉄芯221によって連結された1対の構造が、その中間に設けられた中心部223を境界にして、互いに反対の極が向き合うように配置されている。よって、固定子巻線から発生した磁束によって、移動子を水平方向に動かす力が生じる。
また、移動子の正確な水平を確保できても、微細な振動や力の不均衡が生じると、上下及び左右の変位が発生する畏れがあるので、圧縮機と接触するピストンの駆動軸を、中心軸に対して反対方向に偏心するように設計して、このような不平衡によって生じる変位を減らすガイドの役割を持たせている。また、移動子の重さを減らすために、中心部223の付近に四角孔を形成している。さらに、前後に久磁石と鉄芯が連結された一対の構造の間に設けられた中心部223と支持部224は、永久磁石から発生する磁束が漏洩しないように、非磁性体から作製する。
図3は、図2に示した移動子202の分解斜視図であり、移動子202を左右2つの移動子部分202a・202bに切断している。図3に示すように、可動鉄芯221によって連結された多数の永久磁石222は相異なる方向の磁束を発生すべく配置されており、永久磁石222と可動鉄芯221が連結された1対の構造が対向配置させるべくその中間に移動子中心部223a・223bが配置されており、前記中心部の両側に移動子支持部224a・224bが連結されており、支持部224a・224bの一側にピストン225a・225bが連結されている。また、ピストン225a・225bの往復動に応じて空気の圧縮を行うシリンダ226a・226bが設けられ、駆動時にピストンがシリンダ226a・226bに挿入される。移動子支持部224a・224bとシリンダ226a・226bの一側に両端がそれぞれ固定された共振ばね227a・227bが配置されている。ばね227a・227bと連結された支持部224a・224bは、ピストン駆動軸に対して偏心するように左右移動子部分202a・202bに連結されている。左右移動子202a・202bの永久磁石222は、互いに反対極で対向配置することで高い空隙磁束を形成することができる。図面の矢印は、永久磁石222から発生する磁束の方向を示す。ここで、可動鉄芯221は同じ寸法を有し、さらに永久磁石222も同じ寸法を有する。
図4は、図2に示した移動子202の側面図である。
図4に示すように、移動子202は前後に水平運動をする平面形構造を有している。
図5は、図2に示した固定鉄芯211a・211bの斜視図である。
図5に示すように、固定鉄芯211a・211bは、複数の、柱部及び中心部からなるU字状の鉄芯から構成されており、上鉄芯211a及び下鉄芯211bは、移動子202の磁束と固定子201の磁束とによって、両側の空隙から同じ方向に力を発生させるために、上鉄芯211aと下鉄芯211bとの間にτpの極間隔をあけて対向して配置されている。また、複数の上下固定鉄芯211a・211bは、上鉄芯211a同士の間、下鉄芯211b同士の間にそれぞれ2τpの間隔をあけて平行に配置されており、上鉄芯211aと下鉄芯211bは、互い違いとなるように、前後にτpの極間隔をあけて配置されている。
図6は、固定子巻線212a・212bの斜視図である。
図6に示すように、巻線は2つの長い環状に形成されており、両者が連接して配置されている。また、上巻線212aと下巻線212bにそれぞれ同じ方向の電流Iが流れると、固定鉄芯に磁束が発生し、反対方向の電流Iが流れると、磁束の方向も反対に変わる。したがって、移動子202は電流の方向に応じて移動する。図2に示すように、一方の環状巻線212a−1・212b−1の中心の穴には、平行に配置された複数の固定鉄芯211a・211bの一側方向の柱部が挿入され、他方の環状巻線212a−2・212b−2の中心の穴には、平行に配置された複数の固定鉄芯211a・211bの他側方向の柱部が挿入される。
このように環状巻線212a−1・212a−2・212b−1・212b−2の中央部に固定鉄芯の柱部が挿設されると、図2に示すように、2つの環状巻線212a・212bの連接部は固定鉄芯211a・211bの中心部によって支持される。また、移動子202は、環状巻線の連接部上における固定鉄芯の柱部の間に載置される。並設された固定鉄芯211a・211bの1ピッチ(2τp)は、2つの可動鉄芯及び2つの永久磁石が連結された長さに該当することが好ましい。
図7は、両方向駆動型圧縮機の右側駆動説明図である。
図7に示すように、固定子巻線212a・212bに電流Iを流すと、アンペアの法則によって、上側固定鉄芯211aの前側ではS極、後側ではN極、そして下側固定鉄芯211bの前側ではN極、後側ではS極の磁束が発生する。このとき、固定子201の磁極と移動子202の磁極との相互作用により、磁極の方向が同じであれば反発力、磁極の方向が異なれば引力が発生する。このため、N−N極間の反発力とN−S極間の引力とによって右向きの合成力Fが生じる。
図8は、両方向駆動型圧縮機の右側駆動力発生原理図である。図8は上部と下部の前方断面を基準とする2次元図面を示す。
図8に示すように、固定子巻線212a・212bに電流が流れると、上側固定鉄芯211aではS極、下側固定鉄芯211bではN極の磁束が発生する。このとき、移動子202との関係により、S−S、N−Nの反発力(F、F)、S−N、N−Sの引力(F、F)が作用し、その結果、全体的に右向きの力Fが生じる。
図9は、両方向駆動型圧縮機の左側駆動説明図である。
図9に示すように、反対方向の電流Iを流すと、上固定鉄芯211aの前側と後側ではそれぞれN極、S極が発生し、下側固定鉄芯211bの前側と後側ではそれぞれS極、N極の磁束が発生する。このとき、固定子201の磁極と移動子202の磁極の相互作用により、磁極の方向が同じであれば反発力、磁極の方向が異なれば引力が発生する。このため、N−N極間の反発力とN−S極間の引力とによって左向きの合成力Fが生じる。
図10は、両方向駆動型圧縮機の左側駆動力発生原理図である。図10は上部と下部の前方断面を基準とする2次元図面を示す。
図10に示すように、図8での引力作用個所では反発力F、Fが発生し、図8での反発力作用個所では引力F、Fが発生する。すなわち、図8と大きさは同じであるが、方向が反対である力Fが作用し、その結果、圧縮機は反対方向に動く。
図11は、本発明に係る複数の可動鉄芯と固定鉄芯を有する横磁束線形電動機の側面図である。図11は上部と下部の前方断面を基準とする2次元図面を示す。
図11に示すように、複数の可動鉄芯221及び永久磁石222が設けられている。同様に、複数の固定子の鉄芯211a・211bも設けられている。このことにより、移動子は、1周期だけでなく複数周期の移動が可能となる。
図12は、本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の時間−電流の特性図であり、図13は、移動子の時間−発生推力の特性図である。
図12に示すように、最初の1/2周期区間t−tでは電流Iが、残り1/2周期区間t−tでは同じ大きさで反対方向の電流Iがそれぞれ印加されれば、図13に示すように、移動子は、最初の1/2周期区間t−tでは推力Fが、残り1/2周期区間t−tでは同じ大きさで反対方向の推力Fがそれぞれ発生する。この推力は、電流と同じ極性を有し、IによってFが、Iによって同じ大きさで反対方向のFがそれぞれ発生する。
図14は、本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の位置−電流の特性図であり、図15は移動子の位置−発生推力の特性図である。
図14に示すように0−τp区間でI電流が印加されると、図15に示すように移動子の位置によってFの推力が発生する。また、I電流が印加されるとFの推力が発生する。
図16は、本発明に係る横磁束線形電動機の電流供給回路図である。図16に示すように、上巻線212aと下巻線212bに同じ方向の電流が流れる場合、スィッチS及びスイッチSを導通させてI方向の電流を流すと、力Fが発生する。一方、反対方向の電流が流れる場合、スィッチSとスイッチSを導通させてI方向の電流を流すと、力Fが発生する。このとき、好ましくは、スィッチS〜Sは高速切り換えが可能な半導体素子で作製する。
図17は、本発明に係る横磁束線形電動機の2並列構成による回路図である。
図17に示すように、前巻線212a−1・212b−1と後巻線212a−2・212b−2よりなる上巻線212aと下巻線212bの2つを並列連結した2並列回路であって、これは低電圧、高電流向きになっている。
図18は、本発明に係る横磁束線形電動機の直列構成による回路図である。
図18に示すように、上巻線212aと下巻線212bを直列連結した回路であって、これは高電圧、低電流向きになっている。
図19は、本発明に係る横磁束線形電動機の4並列構成による回路図である。
図19に示すように、左右上下巻線212a−1・212a−2・212b−1・212b−2の4つを並列連結した4並列回路であって、これは図17よりも低電圧、高電流向きになっている。
図20は、本発明に係る両方向駆動型ピストン−共振ばねと横磁束線形電動機よりなる圧縮機の説明図である。
図20に示すように、横磁束線形電動機203を用いて両方向に駆動される線形圧縮機は、横磁束線形電動機の内部に巻線212a・212bと固定鉄芯211a・211bを備える上下固定子201a・201bの間に設けられる移動子202を備えている。移動子202は、可動鉄芯221と永久磁石222とピストン225a・225bを備え、両側に共振用ばね227a・227bとシリンダ226a・226bが連結されている。移動子202の左側部が圧縮されると、左側吐出用弁229b及び右側吸入用弁228aが同時に開かれ、一方、右側部が圧縮されると、右側吐出用弁229a及び左側吸入用弁228bが同時に開かれる。
また、図20は、横磁束線形電動機203の両側にピストン225a・225b及びシリンダ226a、226bを有する圧縮機を示すものである。両側に配置した圧縮機と中心部にある横磁束線形電動機との間にばね227a・227bを設けることにより、電磁石とピストンロッドとばね間の共振メカニズムを用いた高効率かつ高出力型線形圧縮機を提案する。
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない範囲で本発明の属する分野で通常の知識を有する者によって修正及び変換が可能であり、その技術思想も特許請求の範囲に属すると理解されるべきである。
従来の縦磁束形線形電動機を用いた圧縮機の断面図である。 本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機(以降、単に「両方向駆動型圧縮機」という)を示す分解斜視図である。 図2に示した移動子202の分解斜視図である。 図2に示した移動子202側面図である。 図2に示した固定鉄芯211a・211bの斜視図である。 固定子巻線212a・212bの斜視図である。 本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の右側駆動説明図である。 本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の右側駆動力発生原理図である。 本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の左側駆動説明図である。 本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の左側駆動力発生原理図である。 本発明に係る複数の可動鉄芯と固定鉄芯を有する横磁束線形電動機の側面図である。 本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の時間−電流の特性図である。 本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の時間−発生推力の特性図である。 本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の位置−電流の特性図である。 本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の位置−発生推力の特性図である。 本発明に係る横磁束線形電動機の電流供給回路図である。 本発明に係る横磁束線形電動機の2並列構成による回路図である。 本発明に係る横磁束線形電動機の直列構成による回路図である。 本発明に係る横磁束線形電動機の4並列構成による回路図である。 本発明に係る両方向駆動型ピストン−共振ばねと横磁束線形電動機よりなる圧縮機の説明図である。
符号の説明
201a 上固定子
201b 下固定子
211a 上固定鉄芯
211b 下固定鉄芯
212a 上固定子巻線
212b 下固定子巻線
202 移動子
221 可動鉄芯
222 移動子永久磁石
223 移動子中心部
224 移動子支持部
225 ピストン
226 シリンダ
227 共振用ばね

Claims (3)

  1. 横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機であって、
    複数のU字状の固定鉄芯を、前後方向に一定間隔でオフセットして交互に互いに向き合うように、かつ、前記鉄芯の脚が所定の空隙をおいて対向するように、前後方向に整列してなる固定鉄芯群及び前記鉄芯の左右の脚列をそれぞれ全体的に卷回するように巻かれた一対の巻線を含む固定子と、
    所定長さ可動鉄芯に永久磁石を組み合わせて成る一対の左右移動子部分を連結部によって対向する部分の磁束が反対となるように所定の間隔で連結させて成り、前記左右移動子部分が、それぞれ対応する前記鉄芯の対向する脚の間の前記空隙内に配置されているような移動子と、
    駆動軸が前記移動子の中心軸に対して互いに反対方向に偏心するように前記移動子の長手方向両端に連結されたピストンと、
    前記ピストンに対応するように配置され、前記ピストンの往復動に応じて空気の圧縮を行う一対のシリンダとを備える横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
  2. 一端が前記移動子の端部に固定され、他端が前記シリンダの端部に固定されたばねをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
  3. 前記連結部には四角孔が形成されていることを特徴とする請求項1記載の横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
JP2005306541A 2004-10-22 2005-10-21 横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機 Expired - Fee Related JP4153516B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040084891A KR100603943B1 (ko) 2004-10-22 2004-10-22 횡자속 선형 전동기를 이용한 양방향 구동형 압축기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006121897A JP2006121897A (ja) 2006-05-11
JP4153516B2 true JP4153516B2 (ja) 2008-09-24

Family

ID=36205573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005306541A Expired - Fee Related JP4153516B2 (ja) 2004-10-22 2005-10-21 横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20060087180A1 (ja)
JP (1) JP4153516B2 (ja)
KR (1) KR100603943B1 (ja)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100870448B1 (ko) * 2006-12-22 2008-11-25 한국전기연구원 횡자속 선형전동기
US20090091196A1 (en) * 2007-02-26 2009-04-09 Phillip Cooper Magnetic Power Supply Engine
US8465266B2 (en) * 2007-10-12 2013-06-18 United Technologies Corp. Vacuum pressure systems
KR101328307B1 (ko) * 2007-10-24 2013-11-11 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기
KR100985905B1 (ko) * 2008-10-27 2010-10-08 이인호 선형 진동기
US7868508B2 (en) 2008-11-03 2011-01-11 Motor Excellence, Llc Polyphase transverse and/or commutated flux systems
US8053944B2 (en) 2010-03-15 2011-11-08 Motor Excellence, Llc Transverse and/or commutated flux systems configured to provide reduced flux leakage, hysteresis loss reduction, and phase matching
CN102986115A (zh) 2010-03-15 2013-03-20 电扭矩机器股份有限公司 用于电动自行车的横向和/或换向通量系统
US8222786B2 (en) 2010-03-15 2012-07-17 Motor Excellence Llc Transverse and/or commutated flux systems having phase offset
CN102032012A (zh) * 2010-05-05 2011-04-27 天津蹊径动力技术有限公司 辐向永磁直线电机式电磁气门驱动系统
CN101858325B (zh) * 2010-05-21 2012-08-29 浙江大学 动磁式直驱压缩机
CN101834510A (zh) * 2010-05-21 2010-09-15 浙江大学 用于直驱压缩机的动磁式横向磁通直线振动电机
WO2012067896A2 (en) 2010-11-17 2012-05-24 Motor Excellence, Llc Transverse and/or commutated flux systems having laminated and powdered metal portions
US8405275B2 (en) 2010-11-17 2013-03-26 Electric Torque Machines, Inc. Transverse and/or commutated flux systems having segmented stator laminations
WO2012067895A2 (en) 2010-11-17 2012-05-24 Motor Excellence, Llc Transverse and/or commutated flux system coil concepts
TWI459690B (zh) * 2012-08-09 2014-11-01 Chun Chao Wang 凸極型線性馬達及具有凸極型線性馬達之往復式雙活塞壓縮機
JP5783643B2 (ja) * 2013-06-12 2015-09-24 株式会社ソディック 放電加工装置
CN106208611A (zh) * 2015-04-29 2016-12-07 上海日立电器有限公司 一种动子结构及包括该动子结构的动磁式直线电机
KR101718039B1 (ko) * 2015-05-11 2017-03-20 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기
ITUB20155088A1 (it) * 2015-10-29 2017-04-29 Hdm S R L Compressore elettromagnetico lineare alternativo simmetrico
CN106451990A (zh) * 2016-11-02 2017-02-22 深圳市兆业电子科技有限公司 一种永磁直线电机及直线振动器
CN107387362B (zh) * 2017-05-31 2020-01-07 青岛海尔智能技术研发有限公司 容积可调式直线压缩机及其控制方法
KR102338889B1 (ko) * 2020-04-14 2021-12-14 한국원자력연구원 원통형 동흡진 장치

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2721453A (en) * 1953-01-30 1955-10-25 Reutter Jean Leon Synchronous oscillating compressor for alternating current
FR1309350A (fr) * 1961-10-03 1962-11-16 Dispositif électromécanique de transformation d'énergie
JPH0787722A (ja) * 1993-09-13 1995-03-31 Oriental Motor Co Ltd リニアモータ
JPH101904A (ja) 1996-06-14 1998-01-06 Yoshihisa Hirane 交流電磁石式磁気吸引浮上リニアモータ搬送装置
AU8877398A (en) * 1997-10-04 1999-04-27 Wei-Min Zhang Linear motor compressor
FR2774824B1 (fr) * 1998-02-09 2000-04-28 Moving Magnet Tech Actionneur lineaire ameliore
KR100302908B1 (ko) * 1999-02-25 2001-09-26 윤문수 영구자석 여자 횡자속형 선형 액츄에이터
KR100326145B1 (ko) * 1999-06-05 2002-02-27 권영한 비접촉 전원공급이 가능한 횡자속형 추진시스템
SE521607C2 (sv) * 2000-04-07 2003-11-18 Abb Ab En linjär elektrisk maskin
US6405659B1 (en) * 2000-05-01 2002-06-18 Nikon Corporation Monolithic stage
CN1289371C (zh) * 2001-06-07 2006-12-13 里特纺织机械法国公司 用于将纱线缠绕成卷装的往复装置
US6633217B2 (en) * 2001-06-29 2003-10-14 The Regents Of The University Of California Inductrack magnet configuration
KR100440389B1 (ko) * 2001-12-26 2004-07-14 한국전기연구원 2상 횡자속형 영구자석 여자 선형 전동기
KR100440391B1 (ko) * 2002-03-21 2004-07-14 한국전기연구원 비접촉 전원공급장치 및 영구자석 여자 횡자속형 선형전동기 결합 시스템
KR100454656B1 (ko) * 2002-05-24 2004-11-05 한국전기연구원 영구자석여자 횡자속 선형전동기 이용 수평 및 수직이송장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR100603943B1 (ko) 2006-07-25
JP2006121897A (ja) 2006-05-11
KR20060035409A (ko) 2006-04-26
US20060087180A1 (en) 2006-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4153516B2 (ja) 横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機
EP2094958B1 (en) A reciprocating piston machine with oscillating balancing rotors
JP5690315B2 (ja) 突極型リニアモータ及び突極型リニアモータを有する往復式ダブルピストン圧縮機
JPH01164256A (ja) リニア発電機
US11131296B2 (en) Transverse flux type reciprocating motor and reciprocating compressor having a transverse flux type reciprocating motor
US7679227B2 (en) Working machine with an electromagnetic converter
US11050335B2 (en) Transverse flux type linear motor and linear compressor having the same
JP4184273B2 (ja) 電機変換器、線形コンプレッサ及び無線送信アンテナ
KR20180089746A (ko) 횡자속형 왕복동 모터 및 이를 구비한 왕복동식 압축기
EP3349341B1 (en) Movable core-type reciprocating motor and reciprocating compressor having the same
CN102966512B (zh) 一种环形压缩机
JP2010200522A (ja) 往復動駆動機構とその往復駆動機構を用いた蓄冷型冷凍機及び圧縮機
KR102608386B1 (ko) 왕복동 모터 및 이를 구비한 왕복동식 압축기
JPH0868379A (ja) リニアパルスモータを備えた往復形ポンプ
JP2006034057A (ja) 環状コイル式リニアモータ及びこれを利用したシリンダ式コンプレッサー並びにポンプ
WO2003017451A1 (en) Magneto-electric machine of linear type
KR20180093412A (ko) 횡자속형 왕복동 모터 및 이를 구비한 왕복동식 압축기
JP2004056988A (ja) 可動コイル形リニアモータおよび圧縮機,冷凍機
JP4799959B2 (ja) リニアモータシリンダ装置
JP2002168174A (ja) リニアモータ圧縮機
JP4770183B2 (ja) リニア圧縮機
RU51718U1 (ru) Компрессорная машина с линейным электроприводом
CN117477887A (zh) 一种磁通反向型无弹簧双边直线振荡电机

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071225

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080325

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080328

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080424

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080610

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080703

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130711

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees