KR100253214B1 - 압축기의 리니어 모터 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 리니어 모터 구조에 관한 것으로, 종래에는 코일에 인가되는 전류에 의해 마그네트가 직선 왕복운동하는 과정에서 마그네트가 극 바깥 가장자리에 근접하게 될 때 극의 바깥쪽으로 벗어나려는 리럭턴스 힘이 발생하게 되며, 이로 인하여 마그네트와 연동되는 피스톤이 토출측과 충돌을 야기시키게 될 뿐만 아니라 과전류의 발생 등으로 압축기가 불안정하게 작동하는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 모터를 구성하는 내측고정자의 양극을 비대칭적으로, 형성하여 마그네트가 극의 단부에 위치할 때 발생되는 리럭턴스 힘을 감소시켜 마그네트의 행정길이를 안정적으로 유지시킴으로써 이와 연동되는 피스톤의 왕복운동을 안정적으로 유지하여 피스톤의 충돌을 방지할 뿐만 아니라 압축기의 작동을 원활하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

압축기의 리니어 모터 구조

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 인가되는 전류에 의해 직선 구동력을 발생시키는 리니어 모터에 관한 것이다.

압축기의 일예로 리니어 압축기는 리니어 모터에 의해 발생된 직선 운동에너지를 피스톤 스프링의 탄성에너지로 변환하고, 다시 상기 피스톤 스프링의 탄성에너지를 피스톤의 직선운동으로 바꾸어 기체를 압축시키는 기계이다.

상기 리니어 압축기의 일예로, 도1에 도시한 바와 같이, 리니어 압축기는 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐용기(1)와, 상기 밀폐용기(1)의 내부 저면으로 부터 소정의 높이를 두고 설치되는 실린더(2) 및 이 실린더(2)가 결합되는 플랜지(3)와, 상기 실린더(2)의 외주면에 적층 결합되는 내측고정자(4)와, 상기 내측고정자(4)의 내부에 권선된 권선코일과, 상기 내측고정자와 소정의 공극을 이루도록 상기 플랜지(3)의 내측에 적층, 결합된 외측고정자(6)와, 상기 플랜지(3)의 일측 단부에 결합되는 피스톤 스프링(7)과, 상기 내측고정자(4)와 외측고정자(6)사이에 위치하는 마그네트(8)와, 상기 피스톤 스프링에 일측이 결합되고 타측에 상기 마그네트(8)가 결합 되며 또한, 상기 실린더(2)에서 직선 왕복운동 하는 피스톤(10)를 구비하여 이루어진 마그네트 패들(9)과, 상기 실린더(2)의 일측에 결합되는 밸브조립체(11)와, 상기 밸브조립체(11)의 연통되게 결합되는 소음기(12)와, 상기 피스톤 스프링(7)과 밀폐용기(1)의 사이에 연결 설치되어 피스톤 스프링(7)을 탄력 지지하는 수개의 마운팅 스프링(13)을 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같은 리니어 압축기는 내측고정자(4)와 외측고정자(6) 및 권선코일(5)과 상기 마그네트 패들(9)에 결합된 마그네트(8)가 이루는 리니어 모터에 전류가 인가되면 모터의 구동과 함께 피스톤 스프링(7)의 턴성에너지에 의해 마그네트 패들(9)이 직선 왕복 운동하면서 밸브조립체(11) 또는 피스톤(10) 단부에 형성된 흡입밸브(미도시)를 통하여 냉매를 실린더(2)내에 흡입하여 압축한 후, 밸브조립체(11)를 통하여 토출시키게 되며, 이와 같은 과정이 반복되면서 냉매가스를 고온고압의 상태로 토출시키게 된다.

도2는 상기 구동력을 발생시키는 종래 리니어 모터를 도시한 것으로, 이를 참고로 하여 모터를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외측고정자는 소정의 형상을 갖는 철편 다수개가 원통형으로 적층되어 형성되며, 상기 내측고정자(4)는 내부에 소정의 폭과 깊이를 갖는 개구홈(4a)이 형성된 철편 다수개가 원통형으로 적층되어 형성된다. 상기 원통형으로 적층된 내측고정자(4)의 외주면에는 철편의 개구홈(4a)에 의해 코일(5)이 권선되는 코일권선 홈이 형성되며, 이 코일권선 홈에 권선코일(5)이 위치하게 된다. 한편, 상기 내측고정자(4)는 코일이 권선된 코일권선 홈의 양측이 대칭이 되도록 형성되며, 이 양측은 권선코일에 전류가 인가되면 극(POLE)(4b)을 이루게 된다. 그리고 상기 코일이 권선된 내측고정자(4)는 외측고정자(6)의 내부에 소정의 공극을 두며 삽입되며, 이 공극에 마그네트(8)가 마그네트 패들(9)에 부착된 상태에서 삽입된다.

상기 마그네트(4)의 길이는, 도3에 도시한 바와 같이, 보통 코일이 권선되는 코일 권선 홈에 의해 형성되는 극간거리(Lc)와 극이 형성되는 일극의 길이(Lp)의 합에 의해 길이가 결정되며, 또한 상기 리니어 모터의 출력은 개구부(4a)에 의해 이루어지는 코일권선 홈에 권선된 코일이 감김수, 즉 턴수와 마그네트(8)에 비례하게 된다.

상기한 바와 같은 리니어 모터는 권선코일(5)에 전류가 인가되면 코일(3)에 흐르는 전류와 마그네트(4)에 의한 상호작용으로, 도4에 도시한 바와 같이, 마그네트(4)가 힘을 받아 상사점과 하사점을 직선 왕복운동하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 리니어 모터는 권선코일(5)에 인가되는 전류에 의해 마그네트(8)가 직선 왕복 운동하는 과정에서 마그네트(8)가 극 바깥 가장자리에 근접하게 될 때 마그네트(8)가 극의 바깥쪽으로 벗어나려는 리럭턴스 힘(Reluctance Force)이 발생하게 되며, 이로 인하여 마그네트(8)와 연동되는 피스톤(10)이 토출측과 충돌을 유발시키게 될 뿐만 아니라 과전류의 발생 등으로 압축기가 불안정하게 작동하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 압축기의 구동력을 발생시키는 리니어 모터의 작동과정에서 발생되는 리럭턴스 힘을 감소시켜 마그네트의 움직임을 안정적으로 유지할 수 있도록 한 압축기의 리니어 모터 구조를 제공함에 있다.

도1은 일반적인 리니어 압축기의 일예를 도시한 단면도.

도2는 상기 리니어 압축기의 실린더부분 및 이에 결합되는 모터를 도시한 단면도.

도3은 상기 리니어 압축기의 모터를 구성하는 마그네트의 길이 설정 기준을 나타낸 모터의 반단면도.

도4는 상기 리니어 압축기의 모터를 구성하는 마트네트의 행정거리를 나타낸 모터의 반단면도.

도5는 본 발명의 리니어 압축기의 모터를 도시한 단면도.

도6은 본 발명의 리니어 압축기의 모터를 구성하는 마트네트의 행정거리를 도시한 모터의 반단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 내측고정자 4 : 내측고정자

4a : 개구홈 4b,4b' : 내측고정자 극

5 : 권선코일 6 : 외측고정자

8 : 마그네트 9 : 마그네트 패들

10 : 피스톤

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 냉매가스가 압축되는 실린더의 외주면에 적층 형성되며 외주면에 코일이 권선되는 코일권선 홈이 구비된 내측고정자와, 상기 내측고정자의 코일권선 홈에 권선되는 권선코일과, 상기 내측고정자와 소정의 공극을 두고 적층 형성된 외측고정자와, 상기 실린더에 삽입되는 피스톤과 일체로 형성된 마그네트 패들에 부착되어 상기 공극에 삽입되는 마그네트를 포함하여 구성되는 압축기의 리니어 모터에 있어서 ; 상기 내측고정자의 코일이 권선되는 코일권선 홈 양측에 위치하는 극의 형상이 서로 비대칭되도록 형성함을 특징으로 하는 압축기의 리니어 모터 구조가 제공된다.

상기 내측고정자의 코일권선 홈 양측에 각각 위치하는 극은 실린더의 토출측에 위치하는 극의 길이가 길게 형성됨을 특징으로 하는 압축기의 리니어 모터 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 압축기의 리니어 모터 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 압축기의 리니어 모터 구조는, 도5에 도시한 바와 같이, 냉매가스가 압축되는 실린더(2)의 외주면에 적층되어 형성되며 외주면에 코일이 권선되는 코일권선 홈이 구비된 내측고정자(4)와, 상기 내측고정자(4)의 코일권선 홈에 권선되는 권선코일(5)과, 상기 내측고정자(4)와 소정의 공극을 두고 적층되어 형성된 외측고정자(6)와, 상기 실린더(2)에 삽입되는 피스톤(10)과 일체로 형성된 마그네트 패들(9)에 부착되어 상기 공극에 삽입되는 마그네트(8)를 포함하여 구성됨은 종래와 유사하다. 그리고 상기 내측고정자(4)의 코일이 권선되는 코일권선 홈 양측에 위치하는 극(4b)의 형상이 서로 비대칭되도록 형성된다.

상기 내측고정자(4)는 종래와 같이 내부에 소정의 폭과 깊이를 갖는 개구홈(4a)이 형성된 철편 다수개가 원통형으로 적층되어 형성된다. 상기 원통형으로 적층된 내측고정자(4)의 외주면에는 철편의 개구홈(4a)에 의해 코일이 권선되는 코일권선 홈이 형성되며, 그 코일권선 홈에 권선코일(5)이 위치하게 된다. 상기 내측고정자(4)는 코일이 권선된 코일권선 홈의 양측이 극4(b)을 이루게 되며, 그 형상은 비대칭이 되도록 형성된다. 상기 내측고정자(4)의 코일권선 홈 양측에 각각 위치하는 극(4b)(4b')은 실린더(2)의 토출측에 위치하는 극(4b')의 길이가 길게 형성된다. 이때 내측고정자(4)를 구성하는 철편의 형상을 개구홈(4a)의 양측을 비대칭되게 형성하고 그 비대칭되게 형성된 철편을 적층함에 의해 내측고정자(4)가 이루어진다.

이하, 본 발명의 압축기의 리니어 모터 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 권선된 권선코일(5)에 전류를 인가하게 되면 권선된 코일에 흐르는 전류에 의해 내측고정자(4)에 형성된 플럭스(Flux)가 외측고정자(6)를 통해 페루프(Closed-loop)를 이루며 흐르게 되며, 이 플럭스와 마그네트(8) 의 자장에 의한 상호작용에 의해 마그네트(8)가 직선운동하게 된다. 이 마그네트(8)의 직선운동이 마그네트 패들(9)에 전달되어 피스톤(10)을 실린더(2)내에서 왕복운동시킴으로써 가스를 압축하게 된다. 상기 마그네트(8)는, 도6에 도시한 바와 같이, 내측고정자(4)의 양측 극(4b)(4b') 사이를 왕복운동하게 되며, 이때 토출측의 극(4b')이 행정 길이보다 길게 되어 바깥측으로 이탈하려는 리럭턴스 힘을 감소시키게 됨으로써 마그네트(8)가 안정적인 행정길이가 확보하게 된다. 또한, 이로 인하여 과전류 발생을 억제할 뿐만 아니라. 마그네트(8)와 함께 연동되는 피스톤(10)이 토출측과 충돌됨이 없이 행정거리를 안정적으로 유지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 압축기의 리니어 모터 구조는 모터를 구성하는 내측고정자의 양극을 비대칭적으로 형성하여 마그네트의 행정길이를 안정적으로 유지시켜 이와 연동되는 피스톤의 왕복운동을 안정적으로 유지함으로써 피스톤의 충돌을 방지할 뿐만 아니라 압축기의 작동을 원활하게 하여 압축성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 냉매가스가 압축되는 실린더의 외주면에 적층 형성되며 그 외주면에 코일이 권선되는 코일권선 홈이 구비된 내측고정자와, 상기 내측고정자의 코일권선 홈에 권선되는 권선코일과, 상기 내측고정자와 소정의 공극을 두고 적층 형성된 외측고정자와, 상기 실린더에 삽입되는 피스톤과 일체로 형성된 마그네트 패들에 부착되어 상기 공극에 삽입되는 마그네트를 포함하여 구성되는 압축기의 리니어 모터에 있어서 ; 상기 내측고정자의 코일권선 홈 양측에 위치하는 극의 형상에서 상기 실린더의 토출측에 위치하는 극의 길이가 반대편 극의 길이 보다 길게 형성됨을 특징으로 하는 압축기의 리니어 모터 구조.

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