KR100273437B1

KR100273437B1 - Linear actuator radiation structure

Info

Publication number: KR100273437B1
Application number: KR1019980031719A
Authority: KR
Inventors: 김성태
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR20000013056A

Abstract

본 발명은 선형 액츄에이터 방열구조에 관한 것으로, 종래에는 구동 모터의 외측 라미네이션을 지지하기 위한 중간 프레임 내의 모터 지지부와 외측 라미네이션의 사이에 조립을 위한 틈새만이 형성되어 있고, 냉동기의 작동시 하부 지지부재의 상,하 운동으로 인한 내부 작동 가스의 흐름을 구동 모터 쪽으로 효율적으로 유도할수가 없으며, 상기 중간 프레임의 외부에 또 다른 구조물인 밀봉셸이 설치되어 구동 모터와 접촉하는 중간 프레임의 외주면이 외부 공기와 접촉하는 것을 차단시키게 되는 등의 구동 모터에서 발생되는 내부 열을 효과적으로 방열시키기 위한 구조가 구비되어 있지 않으므로 인해 구동 모터의 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있었던 바, 본 발명은 무윤활 맥동관 냉동기 등의 선형 액츄에이터로 된 구동부에 장착되는 구동 모터에서 작동시 내부의 작동 가스를 구동 모터 쪽으로 강제 순환시켜 발생되는 열을 외부로 효율적으로 방열시킬수 있으므로써 내부 열에 의해 구동 모터의 효율이 저하되는 현상을 단순한 구조로서 용이하게 방지할수 있다.The present invention relates to a linear actuator heat dissipation structure, and conventionally, only a clearance for assembly is formed between the motor support and the outer lamination in the intermediate frame for supporting the outer lamination of the drive motor, and the lower support member during operation of the refrigerator. It is impossible to efficiently induce the flow of internal working gas due to the up and down movement of the inner frame to the driving motor, and the outer shell of the intermediate frame in contact with the driving motor is provided with a sealing shell which is another structure outside the intermediate frame. Since there is no structure for effectively dissipating internal heat generated by the drive motor, such as blocking contact with the bar, the present invention has a problem of lowering the efficiency of the drive motor. Mounted on drive with linear actuator Because the heat generated in the emitter is forced to circulate inside the working gas during operation of the drive motor towards the outside sikilsu efficiently dissipated to the write it can be prevented to facilitate the phenomenon of decreased efficiency of the drive motor by the heat inside a simple structure.

Description

Linear actuator heat dissipation structure

본 발명은 선형 액츄에이터 방열구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무윤활 맥동관 냉동기 등의 선형 액츄에이터로 된 구동부에 장착되는 구동 모터에서 작동시 내부의 작동 가스를 구동 모터 쪽으로 강제 순환시켜 발생되는 열을 외부로 효율적으로 방열시킬수 있도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear actuator heat dissipation structure, and more particularly, to generate heat generated by forcibly circulating internal working gas toward a driving motor during operation in a driving motor mounted on a driving unit including a linear actuator such as a non-lubricated pulsating tube refrigerator. Efficient heat dissipation to the outside.

일반적으로, 소형 전자부품 및 초전도체의 냉각을 위한 극저온 냉동기로는 스터링 냉동기(Stirling Refrigerator) 및 지엠 냉동기(GM Refrigerator) 등의 열재생식 냉동기가 주로 사용되고 있는데, 이러한 냉동기들은 그 신뢰성을 높이기 위해서 운전 속도를 낮게 하거나, 마찰이 발생하는 실링(Sealing) 재료의 향상, 그리고 운동하는 부분을 없애는 방법 등이 모색되고 있다.In general, cryogenic freezers for cooling small electronic components and superconductors are mainly used for thermal regeneration refrigerators such as Stirling Refrigerator and GM Refrigerator. Increasingly, the improvement of the sealing material which generate | occur | produces friction, and the method of eliminating the moving part are calculated | required.

한편으로는, 장기간 보수가 필요없는 고신뢰성의 극저온 냉동기의 개발도 요구되고 있는데, 이러한 극저온 냉동기중의 하나가 맥동관 냉동기(Pulse Tube Refrigerator)이다.On the other hand, there is also a need for the development of a highly reliable cryogenic freezer that does not require long-term maintenance, and one of such cryogenic freezers is a pulse tube refrigerator.

상기 맥동관 냉동기는 한 쪽이 막힌 관에 일정한 온도를 갖는 가스를 주기적으로 주입하여 압력을 변화시키면 가스의 유동에 난류 성분이 적을 때 매우 큰 온도 구배를 얻을수 있다는 원리를 이용하여 관의 열린 쪽에서 극저온의 냉동을 구현하는 기기이며, 또한 상기 맥동관 냉동기는 평균 압력과 압력비가 낮아서 비교적 냉동 용량이 작고 신뢰성이 요구되는 냉동기로 사용하기에 적합한 스터링 냉동기의 변형으로서, 종래의 스터링 냉동기가 피스톤과 디스플레이서 등 두 개의 운동부를 갖는 데 비하여 맥동관 냉동기의 운동부는 별도의 압축기 하나만을 갖는 차이가 있다.The pulsating tube refrigeration machine is cryogenically opened at the open side of the tube by using the principle that a constant temperature is injected into a clogged tube by periodically changing the pressure to obtain a very large temperature gradient when there is little turbulent component in the gas flow. In addition, the pulsating tube freezer is a variation of a sterling freezer suitable for use as a freezer having a relatively low freezing capacity and low reliability due to a low average pressure and pressure ratio. Compared to having two motion parts, the motion part of the pulsating tube refrigerator has a difference between having only one separate compressor.

도 1은 종래의 맥동관 냉동기를 나타낸 종단면도로서, 종래의 맥동관 냉동기는 리니어 모터의 가동자에 결합된 피스톤이 별도의 윤활 작용 없이 실린더를 직선 왕복운동하면서 작동 가스를 펌핑시킬 수 있도록 한 것으로, 상기 작동 가스의 왕복 운동을 발생시키는 선형 액츄에이터로 된 구동부(100)와, 그 구동부(100)에 의해 펌핑되면서 관내를 왕복 운동하는 작동 가스의 열역학적 사이클에 의해 극저온부를 갖게 되는 냉동부(200)로 크게 구분된다.Figure 1 is a longitudinal sectional view showing a conventional pulsating tube refrigerator, a conventional pulsating tube refrigerator is to allow the piston coupled to the mover of the linear motor to pump the working gas while linearly reciprocating the cylinder without additional lubrication action And a refrigeration part 200 having a cryogenic part by a thermodynamic cycle of a driving part 100 formed of a linear actuator for generating a reciprocating motion of the working gas and a working gas reciprocating in a pipe while being pumped by the driving part 100. Are largely divided into

상기 구동부(100)는 실린더부(110a)가 구비되고 내부에 작동 가스가 충진된 밀폐 케이스(110)와, 그 밀폐 케이스(110)의 내부에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동 모터(120)와, 그 구동 모터(120)의 가동자에 결합되어 직선 왕복운동을 하는 구동축(130)과, 그 구동축(130)에 연결됨과 아울러 밀폐 케이스(110)의 실린더부(110a)에 삽입되어 구동축(130)과 함께 직선 왕복운동을 하면서 작동 가스를 펌핑하는 피스톤(140)과, 상기 밀폐 케이스(110)와 구동축(130) 사이의 상,하부에 각각 결합되어 구동 모터(120)의 가동자의 직선 왕복운동을 탄성 에너지로 저장하고 그 저장된 탄성 에너지를 직선 운동으로 변환시켜 피스톤(140)의 공진 운동을 유발시킴과 아울러 가동자의 직선 운동을 전달받아 움직이는 피스톤(140)의 직진성을 안내하는 상,하부 지지부재(151)(152)로 구성된다.The drive unit 100 is provided with a cylinder unit 110a and a sealed case 110 filled with a working gas therein, a drive motor 120 mounted inside the sealed case 110 to generate a driving force; The drive shaft 130 is coupled to the mover of the drive motor 120 and performs a linear reciprocating motion. The drive shaft 130 is connected to the drive shaft 130 and inserted into the cylinder portion 110a of the sealed case 110. And a piston 140 for pumping a working gas while performing a linear reciprocating motion, and coupled to upper and lower portions between the sealed case 110 and the drive shaft 130 to perform linear reciprocating motion of the mover of the drive motor 120. Upper and lower support members for storing the elastic energy and converting the stored elastic energy into linear motion to cause the resonance motion of the piston 140 and guide the straightness of the moving piston 140 by receiving the linear motion of the mover. 151 and 152.

상기 밀폐 케이스(110)는 피스톤(140)이 삽입되어 직선 왕복운동을 하도록 실린더부(110a)가 형성되는 상부 프레임(111)과, 그 상부 프레임(111)의 하단에 밀봉되게 결합되어 내부에 상기 구동축(130)의 상단이 결합된 상부 지지부재(151)가 체결됨과 아울러 상기 구동 모터(120)가 고정 장착되는 중간 프레임(112A)과, 그 중간 프레임(112A)의 하단에 밀봉되게 결합되어 구동축(130)의 하단에 결합된 하부 지지부재(152)가 체결되는 하부 프레임(113)과, 상기 중간 프레임(112A) 및 하부 프레임(113)을 감싸도록 상부 프레임(111)의 하단면에 밀봉 결합되어 작동 가스의 누출을 방지하는 밀봉셸(114)로 이루어진다.The sealed case 110 is the upper frame 111, the cylinder portion 110a is formed so that the piston 140 is inserted to perform a linear reciprocating motion, and is sealed to the lower end of the upper frame 111 and the inside The upper support member 151 coupled with the upper end of the drive shaft 130 is fastened, and the intermediate frame 112A to which the drive motor 120 is fixedly mounted is sealed to be coupled to the lower end of the intermediate frame 112A. The lower frame 113 to which the lower support member 152 coupled to the lower end of the 130 is fastened, and sealingly coupled to the lower surface of the upper frame 111 to surround the intermediate frame 112A and the lower frame 113. And a sealing shell 114 to prevent leakage of the working gas.

상기 중간 프레임(112A)은 그 내주면 중간에 구동 모터(120)를 장착시키기 위한 모터 장착부(112a)가 환형으로 돌출 형성되고, 그 모터 장착부(112a)의 상측에는 상부 지지부재(151)가 얹혀져 체결되기 위한 복수개의 돌기형 지지부재 장착부(112b)가 동일한 원주상에 형성되는데, 상기 지지부재 장착부(112b)의 내경은 상부 지지부재(151)의 직경이 지나치게 크게 될 때에 발생되는 탄성력 저하를 감안하여 통상 구동 모터(120)의 외경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.The intermediate frame 112A has a motor mounting portion 112a for mounting the drive motor 120 in the middle of the inner circumferential surface thereof and protrudes in an annular shape, and an upper support member 151 is mounted on the upper side of the motor mounting portion 112a. A plurality of protruding support member mounting portions 112b are formed on the same circumference, and the inner diameter of the support member mounting portions 112b takes into account the decrease in elastic force generated when the diameter of the upper support member 151 becomes too large. It is preferable to form smaller than the outer diameter of the drive motor 120.

상기 하부 프레임(113)은 그 내주면에 하부 지지부재(152)를 체결시키기 위한 복수개의 돌기형 지지부재 장착부(113a)가 중간 프레임(112A)의 지지부재 장착부(112b)와 마찬가지로 동일한 원주상에 형성되는데, 상기 지지부재 장착부(113a)의 내경 역시 구동 모터(120)의 외경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.The lower frame 113 is formed on the same circumference as the support member mounting portion (112b) of the intermediate frame (112A) is a plurality of projection support member mounting portion 113a for fastening the lower support member 152 on its inner peripheral surface The inner diameter of the support member mounting portion 113a may also be smaller than the outer diameter of the drive motor 120.

상기 상,하부 지지부재(151)(152)는 모두 통상적으로 사용되고 있는 원판형의 판스프링으로서, 그 각각의 중앙에 형성되는 구동축 장착공(151a)(152a)은 피스톤(140)의 직진성이 유지되도록 상부 프레임(111)의 실린더부(110a)와 함께 동심상에 형성되는 것이 바람직하다.The upper and lower support members 151 and 152 are disc-shaped leaf springs which are commonly used, and drive shaft mounting holes 151a and 152a formed at the center thereof maintain the straightness of the piston 140. It is preferable to be formed concentrically with the cylinder part 110a of the upper frame 111 as much as possible.

상기 구동 모터(120)는 복수개의 철편이 원통형으로 적층되어 내,외측 라미네이션(121A)(121B)으로 이루어지고 그 중에서 외측 라미네이션(121B)에는 복수개의 코일(121b)이 장착된 고정자(121)와, 그 고정자(121)의 내,외측 라미네이션(121A)(121B) 사이에 개재되어 구동축(130)과 결합되고 상기 코일(121b)에 대향되도록 마그네트(112b)가 장착된 가동자(122)로 이루어지는 통상적인 리니어 모터로서, 상기 외측 라미네이션(121B)이 밀폐 케이스(110)의 중간 프레임(112A)에 체결되고, 상기 내측 라미네이션(121A)은 별도의 연결링(123)에 의해 외측 라미네이션(121B)과 일체로 결합된다.The drive motor 120 is composed of a plurality of iron pieces are stacked in a cylindrical shape consisting of inner and outer laminations (121A) (121B), the outer lamination (121B) of the stator 121 and the plurality of coils (121b) is mounted; And a mover 122 interposed between the inner and outer laminations 121A and 121B of the stator 121 and coupled to the drive shaft 130 and mounted with a magnet 112b to face the coil 121b. As a conventional linear motor, the outer lamination 121B is fastened to the middle frame 112A of the sealed case 110, and the inner lamination 121A is connected to the outer lamination 121B by a separate connection ring 123. Are integrally combined.

상기 구동축(130)은 전술한 바와 같이 구동 모터(120)의 가동자(122)에 일체로 결합되는 것으로, 그 상단은 상부 지지부재(151)를 관통하여 피스톤(140)에 일체로 압입되는 반면, 그 하단은 하부 지지부재(152)의 중앙을 관통하여 별도의 고정부재(160)로 체결된다.The drive shaft 130 is integrally coupled to the mover 122 of the drive motor 120 as described above, the upper end of which is integrally pressed into the piston 140 through the upper support member 151. The lower end penetrates through the center of the lower support member 152 and is fastened to a separate fixing member 160.

여기서, 상기 구동축(130)이 공진운동 및 직진운동을 하기 위해서는 구동축(130)과 상,하부 지지부재(151)(152)가 일체로 결합되어야 한다.In this case, the drive shaft 130 and the upper and lower support members 151 and 152 should be integrally coupled in order for the drive shaft 130 to perform the resonance motion and the straight motion.

한편, 상기 냉동부(200)는 밀폐 케이스(110)의 실린더부(110a)에서 펌핑된 작동 가스에 의해 내부의 작동 가스가 질량 유동되면서 양단부에서 압축과 팽창이 각각 발생되어 압축이 일어나는 압축부(211)에서는 열을 발생시키는 반면 팽창이 일어나는 팽창부(212)에서는 외부의 열을 흡수하는 맥동관(210)과, 그 맥동관(210)의 압축부(211)에 연결되어 왕복하는 작동 가스의 질량 유동과 압력 맥동 사이에 위상차를 발생시킴과 아울러 열적 평형을 이루도록 하는 오리피스(220)와, 그 오리피스(220)에 연결되어 작동 가스가 일시 체류하는 저장 용기(230)와, 그 맥동관(210)의 팽창부(212)와 구동부(100)의 실린더부(110a) 사이에 연결되어 맥동관(210)으로 펌핑되는 작동 가스의 현열을 저장하였다가 맥동관(210)에서 구동부(100)의 실린더부(110a)로 되돌아 가는 작동 가스의 온도를 보상하는 재생기(240)와, 그 재생기(240)와 구동부(100)의 실린더부(110a) 사이에 연결되어 펌핑되는 고온 및 고압의 작동 가스를 우선 냉각시키는 예냉기(250)로 구성된다.On the other hand, the refrigeration unit 200 is a compression unit in which compression and expansion are generated by compression and expansion at both ends as the working gas inside the mass flow by the working gas pumped from the cylinder portion 110a of the sealed case 110 ( In 211, heat is generated, while expansion 212 in which expansion occurs includes a pulsation tube 210 that absorbs external heat, and a working gas reciprocated by being connected to the compression unit 211 of the pulsation tube 210. An orifice 220 which generates a phase difference between the mass flow and the pressure pulsation and achieves thermal equilibrium, a storage container 230 connected to the orifice 220 to temporarily retain the working gas, and the pulsating tube 210 Connected between the expansion unit 212 and the cylinder unit 110a of the driving unit 100 stores the sensible heat of the working gas pumped into the pulsating tube 210, and then stores the cylinder of the driving unit 100 in the pulsating tube 210. The temperature of the working gas back to the unit (110a) Compensator regenerator 240 and the pre-cooler 250 is connected between the regenerator 240 and the cylinder portion (110a) of the drive unit 100 to cool the operating gas of the high temperature and high pressure pumped first.

상기와 같이 구성되는 종래의 무윤활 맥동관 냉동기는 다음과 같이 조립된다.Conventional non-lubricating pulsating tube freezer configured as described above is assembled as follows.

먼저, 상기 중간 프레임(112A)의 모터 지지부(112a)에 구동 모터(120)의 외측 라미네이션(121B)을 체결하고, 그 외측 라미네이션(121B)에 내측 라미네이션(121A)을 삽입한 다음에 연결링(123)을 이용하여 내,외측 라미네이션(121A)(121B)을 일체로 체결하며, 상기 내,외측 라미네이션(121A)(121B) 사이의 공극에 구동축(130)이 결합된 원통형의 가동자(122)를 개재시키고, 상기 구동축(130)이 중앙을 관통하도록 하여 상부 지지부재(151)를 중간 프레임(112A)의 지지부재 장착부(112b)에 얹어 체결시키며, 상기 중간 프레임(112A)의 하단에는 하부 프레임(113)을 체결하고, 그 하부 프레임(113)의 지지부재 장착부(113a)에는 구동축(130)의 하단이 중앙을 관통하는 하부 지지부재(152)를 체결시키며, 상기 구동축(130)의 상단에는 상부 지지부재(151)가 밀착 개재된 채로 피스톤(140)을 결합시키는 반면, 상기 구동축(130)의 하단에는 하부 지지부재(152)가 개재된 채로 고정 부재(160)를 결합시킨다.First, the outer lamination 121B of the drive motor 120 is fastened to the motor support 112a of the intermediate frame 112A, and the inner lamination 121A is inserted into the outer lamination 121B, and then the connection ring ( A cylindrical mover 122 having the inner and outer laminations 121A and 121B integrally fastened using the 123 and having the drive shaft 130 coupled to a gap between the inner and outer laminations 121A and 121B. Interposed therebetween, and the upper support member 151 is fastened to the support member mounting portion (112b) of the intermediate frame (112A) so that the drive shaft 130 passes through the center, the lower frame at the bottom of the intermediate frame (112A) Fastening the 113, fastening the lower support member 152 through the lower end of the drive shaft 130 to the support member mounting portion 113a of the lower frame 113, the upper end of the drive shaft 130 Couple the piston 140 while the upper support member 151 is in close contact. Surface, the lower end of the drive shaft 130, to couple the fixed member 160 while being sandwiched the lower support member 152.

이때, 상기 피스톤(140)은 직선 왕복 운동시 실린더부(110a)와의 간극이 전술한 바와 같이 10 ~ 20 μm를 유지하도록 상,하부 지지부재(151)(152)의 구동축 장착공 (151a)(152a) 및 실린더부(110a)가 동심도를 유지하여야 한다.At this time, the piston 140 is the drive shaft mounting hole (151a) of the upper and lower support members 151, 152 so that the gap with the cylinder portion 110a during the linear reciprocating motion to maintain 10 ~ 20 μm as described above 152a) and the cylinder portion 110a should maintain concentricity.

이후, 상기 중간 프레임(112A)의 상단에는 피스톤(140)이 실린더부(110a)에 삽입되도록 하여 상부 프레임(111)을 체결하고, 그 상부 프레임(111)의 하단에는 중간 프레임(112A)과 하부 프레임(113)을 감싸는 밀봉셸(114)을 결합시킨다.Subsequently, the upper frame 111 is fastened by allowing the piston 140 to be inserted into the cylinder part 110a at the upper end of the intermediate frame 112A, and the lower end of the upper frame 111 and the middle frame 112A. The sealing shell 114 surrounding the frame 113 is coupled.

그 다음, 상기 실린더부(110a)의 선단면에 예냉기(250)를 직접 밀착시켜 체결하고, 그 예냉기(250)에 재생기(240), 맥동관(210), 오리피스(220), 저장 용기(230) 등을 차례대로 결합시키는데, 경우에 따라서는 상기 실린더부(110a)와 예냉기(250) 사이에 별도의 연결관(260)을 개재시켜 결합시킬 수도 있다. 이는 상기 실린더부(110a)에서 발생되는 열이 예냉기(250)로 직접 전달되지 아니하고 외부로 방열되도록 하기 위함이다.Then, the precooler 250 is directly in close contact with the front end surface of the cylinder part 110a, and fastened, and the regenerator 240, the pulsating tube 210, the orifice 220, and the storage container are connected to the precooler 250. 230 and the like in order, in some cases, may be coupled via a separate connecting pipe 260 between the cylinder portion (110a) and the precooler (250). This is for the heat generated in the cylinder 110a is not directly transferred to the precooler 250 but radiated to the outside.

한편, 상기한 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 동작 과정은 다음과 같다.On the other hand, the operation process of the conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator is as follows.

즉, 상기 구동 모터(120)에 전원이 인가되어 가동자(122)가 직선 왕복운동을 하게 되면, 그 가동자(122)에 결합된 구동축(130) 역시 직선 왕복운동을 하게 되고, 그 구동축(130)에 일체로 결합된 피스톤(140)이 실린더부(110a) 내에서 직선 왕복운동을 하면서 작동 가스를 펌핑시키게 된다.That is, when power is applied to the drive motor 120 and the mover 122 reciprocates linearly, the drive shaft 130 coupled to the mover 122 also performs a linear reciprocating motion, and the drive shaft ( Piston 140 integrally coupled to 130 to pump the working gas while linearly reciprocating in the cylinder portion (110a).

이때, 상기 피스톤(140)의 압축 행정시는 실린더부(110a)의 작동 가스가 예냉기(250) 쪽으로 유출되고, 그 예냉기(250)에서 소정 온도로 미리 냉각된 작동 가스는 재생기(240)를 거치면서 열교환되어 내부의 현열을 저장한 채로 맥동관(210)으로 유입되는데, 이 유입되는 작동 가스에 의해 맥동관(210)에 충진되어 있던 작동 가스는 오리피스(220) 쪽으로 밀리면서 압축되어 맥동관(210)의 압축단 온도가 상승하게 되고, 그 상승된 온도는 작동 가스가 오리피스(220)를 지나면서 단열 팽창되어 외부로 방열된다.At this time, during the compression stroke of the piston 140, the working gas of the cylinder portion (110a) flows out toward the precooler 250, the working gas pre-cooled to a predetermined temperature in the precooler 250 is regenerator 240 Through the heat exchange is introduced into the pulsating tube 210 while storing the sensible heat therein, the working gas filled in the pulsating tube 210 by the incoming working gas is pushed toward the orifice 220 and compressed The compression end temperature of the copper tube 210 is increased, and the elevated temperature is thermally expanded by the working gas passing through the orifice 220 and radiated to the outside.

이후, 상기 맥동관(210)은 피스톤(140)의 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 고압 상태의 열적 평형상태를 이루게 되는데, 이 과정에서 작동 가스는 지속적으로 오리피스(220)를 통해 맥동관(210)으로 부터 저장 용기(230)로 이동하여 맥동관(210)의 온도를 낮추게 된다.Thereafter, the pulsation tube 210 forms a thermal equilibrium state of high pressure between the compression stroke and the expansion stroke of the piston 140, in which the working gas continues to the pulsation tube 210 through the orifice 220. From the storage container 230 to move to lower the temperature of the pulsating tube (210).

이후, 상기 피스톤(140)의 팽창 행정시는 맥동관(210)으로 유입되었던 작동 가스를 흡입하면서 맥동관(210)내의 작동 가스를 재생기(240) 쪽으로 이동시키게 되는데, 이때 재생기(240)를 통해 맥동관(210)을 빠져나가는 작동 가스의 질량 유량에 비해 오리피스(220)를 통해 맥동관(210)으로 유입되는 작동 가스의 질량 유량이 훨씬 적기 때문에 상기 맥동관(210)에서의 작동 가스는 단열 팽창이 되며, 이 작동 가스의 단열 팽창은 통상 냉측 열교환기(미부호)가 장착된 재생기(240) 쪽에서 급격하게 발생되어 극저온부가 형성된다.Subsequently, during the expansion stroke of the piston 140, the working gas in the pulsating tube 210 is moved toward the regenerator 240 while sucking the working gas introduced into the pulsating tube 210, through the regenerator 240. The working gas in the pulsating tube 210 is adiabatic because the mass flow rate of the working gas flowing into the pulsating tube 210 through the orifice 220 is much smaller than the mass flow rate of the working gas exiting the pulsating tube 210. Expansion, and the adiabatic expansion of this working gas is usually generated rapidly on the regenerator 240 equipped with a cold side heat exchanger (unsigned) to form a cryogenic portion.

그 다음, 상기 맥동관(210)은 피스톤(140)의 팽창 행정과 압축 행정 사이에서 저압 상태의 열적 평형상태를 이루게 되는데, 이 과정에서 작동 가스는 지속적으로 오리피스(220)를 통해 저장 용기(230)에서 맥동관(210)으로 이동하면서 맥동관(210)내의 압력을 높여 처음의 온도를 회복하게 된다.Then, the pulsation tube 210 is in a thermal equilibrium state of low pressure between the expansion stroke and the compression stroke of the piston 140, in which the working gas is continuously stored through the orifice 220, the storage vessel 230 While moving to the pulsating tube 210 to increase the pressure in the pulsating tube 210 to recover the initial temperature.

한편, 상기 구동축(130)의 상,하단부에 결합된 상,하부 지지부재(151)(152)는 구동축(130)의 왕복 운동을 전달받아 가동자(122)의 직선 왕복운동을 탄성 에너지로 저장하고, 그 저장된 탄성 에너지를 직선 운동으로 변환시켜 피스톤(140)의 공진 운동을 유발시킴과 아울러 가동자(122)의 직선 운동을 전달받아 움직이는 피스톤(140)이 실린더부(110a)의 내주벽과 항상 일정한 공차를 두고 직선 운동을 할 수 있도록 안내하게 된다.Meanwhile, the upper and lower support members 151 and 152 coupled to the upper and lower ends of the driving shaft 130 receive the reciprocating motion of the driving shaft 130 and store the linear reciprocating motion of the mover 122 as elastic energy. In addition, the stored elastic energy is converted into a linear motion to induce a resonance motion of the piston 140, and the piston 140, which is moved by receiving a linear motion of the mover 122, is connected to the inner circumferential wall of the cylinder part 110a. You will always be guided in a straight line with a certain tolerance.

그러나, 이와 같은 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 선형 액츄에이터로 된 구동부(100)에는 구동 모터(120)의 외측 라미네이션(121B)을 지지하기 위한 중간 프레임(112A)내의 모터 지지부(112a)와 외측 라미네이션(121B)의 사이에 조립을 위한 틈새만이 형성되어 있고, 냉동기의 작동시 하부 지지부재(152)의 상,하 운동으로 인한 내부 작동 가스의 흐름을 구동 모터(120) 쪽으로 효율적으로 유도할수가 없으며, 상기 중간 프레임(112A)의 외부에 또 다른 구조물인 밀봉셸(114)이 설치되어 구동 모터(120)와 접촉하는 중간 프레임(112A)의 외주면이 외부 공기와 접촉하는 것을 차단시키게 되는 등의 구동 모터(120)에서 발생되는 내부 열을 효과적으로 방열시키기 위한 구조가 구비되어 있지 않으므로 인해 구동 모터(120)의 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.However, the drive unit 100, which is a linear actuator of the conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator, includes a motor support 112a and an outer lamination (in the intermediate frame 112A) for supporting the outer lamination 121B of the driving motor 120. Only a gap for assembly is formed between 121B), and the internal working gas flow due to the up and down movement of the lower support member 152 during the operation of the refrigerator cannot be efficiently induced toward the driving motor 120. The sealing shell 114 which is another structure outside the intermediate frame 112A is installed to block the outer circumferential surface of the intermediate frame 112A contacting the driving motor 120 from contacting the outside air. Since the structure for effectively dissipating the internal heat generated by the motor 120 is not provided, there is a problem that the efficiency of the driving motor 120 is lowered.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무윤활 맥동관 냉동기 등의 선형 액츄에이터로 된 구동부에 장착되는 구동 모터에서 작동시 내부의 작동 가스를 구동 모터 쪽으로 강제 순환시켜 발생되는 열을 외부로 효율적으로 방열시킬수 있도록 하여 내부 열에 의해 구동 모터의 효율이 저하되는 현상을 단순한 구조로서 용이하게 방지할수 있을 뿐만 아니라, 선형 액츄에이터 구조의 단순화에 따른 제작 단가의 절감 및 조립 생산성을 향상시킬수 있는 선형 액츄에이터 방열구조를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, the heat generated by forcibly circulating the working gas inside the drive motor when operating in the drive motor mounted on the drive unit of a linear actuator, such as a non-lubricated pulsating tube refrigerator. It can efficiently dissipate to the outside and can easily prevent the phenomenon that the efficiency of the drive motor is degraded by the internal heat as a simple structure, and can reduce the manufacturing cost and improve assembly productivity by simplifying the linear actuator structure. Its purpose is to provide an actuator heat dissipation structure.

도 1은 종래의 맥동관 냉동기를 나타낸 종단면도Figure 1 is a longitudinal cross-sectional view showing a conventional pulsating tube refrigerator.

도 2는 도 1의 상,하부 지지부재를 나타낸 평면도2 is a plan view showing the upper and lower support members of FIG.

도 3은 본 발명에 따른 맥동관 냉동기를 나타낸 종단면도Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing a pulsating tube freezer according to the present invention

도 4는 도 3의 A-A선 단면도4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 5는 도 3의 B부 단면도5 is a cross-sectional view of part B of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

112; 중간 프레임 112a; 모터 장착부112; Intermediate frame 112a; Motor mounting

112c; 방열핀 112d; 순환 유로112c; Heat sink fins 112d; Circulation euro

112e; 통공 112f; 라미네이션 지지부112e; Through 112f; Lamination support

113; 하부 프레임 120; 구동 모터113; Lower frame 120; Drive motor

170; 밀봉 커버 151; 상부 지지부재170; Sealing cover 151; Upper support member

152; 하부 지지부재 160; 고정 부재152; Lower support member 160; Fixing member

170; 밀봉 커버 180; 안내 부재170; Sealing cover 180; Guide member

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 밀폐 케이스를 구성하는 중간 프레임의 내주면 중앙에 환형으로 돌출 형성되는 모터 장착부에 장착되며 복수개의 철편이 원통형으로 적층되어 내,외측 라미네이션으로 이루어지고 그 중에서 외측 라미네이션에는 복수개의 코일이 장착된 고정자와, 상기 내,외측 라미네이션의 사이에 개재되어 구동축과 결합되고 상기 코일에 대향되도록 마그네트가 장착된 가동자로 이루어진 구동 모터가 구비되는 선형 액츄에이터에 있어서, 상기 중간 프레임의 외주면에 구동 모터의 작동시 발생되는 열을 방열시키기 위한 복수개의 방열핀이 형성되고, 상기 중간 프레임의 내주면에는 내부 작동 가스의 순환을 안내하기 위해 방사형으로 길이 방향을 따라 복수개의 순환 유로가 형성되며, 상기 중간 프레임의 모터 장착부에는 상기 복수개의 순환 유로를 통과한 작동 가스가 상부로 이동하기 위해 통과하는 복수개의 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 선형 액츄에이터 방열구조가 제공되므로써 달성된다.In order to achieve the above object, the present invention is mounted to the motor mounting portion formed in an annular protrusion projecting in the center of the inner circumferential surface of the intermediate frame constituting the sealed case and a plurality of iron pieces are stacked in a cylindrical form consisting of inner and outer lamination, the outer lamination In the linear actuator is provided with a stator equipped with a plurality of coils, and a drive motor interposed between the inner and outer lamination, and a movable motor coupled to the drive shaft and the magnet is mounted so as to face the coil, the linear frame of the A plurality of heat dissipation fins are formed on the outer circumferential surface to dissipate heat generated during operation of the drive motor, and a plurality of circulation passages are formed on the inner circumferential surface of the intermediate frame in a radial direction along the longitudinal direction to guide the circulation of the internal working gas. Motor mounting part of the intermediate frame The plurality of circular working gas passing through the flow path is provided with a linear actuator to achieve heat dissipation structure, it characterized in that a plurality of through holes are formed to pass through in order to go to the upper doemeurosseo.

여기서, 상기 중간 프레임의 하단에 밀봉되도록 결합되는 하부 프레임의 하단에는 작동 가스의 누출을 방지하기 위한 밀봉 커버가 결합된 것을 그 특징으로 한다.Here, the lower end of the lower frame coupled to be sealed to the lower end of the intermediate frame is characterized in that the sealing cover for preventing the leakage of the working gas is coupled.

또한, 상기 밀봉 커버 내의 중앙에는 구동축의 상,하단에 각각 설치된 상,하부 지지부재의 직선 왕복운동으로 인한 작동 가스의 흐름을 구동 모터 쪽으로 유도하기 위한 안내 부재가 설치된 것을 그 특징으로 한다.In addition, the center of the sealing cover is characterized in that the guide member for inducing the flow of the working gas due to the linear reciprocating motion of the upper and lower support members respectively installed on the upper and lower ends of the drive shaft toward the drive motor.

또한, 상기 안내 부재는 하부 지지부재의 중앙을 관통하여 구동축의 하단에 체결되는 고정 부재를 향하도록 경사지게 돌출되도록 설치된 것을 그 특징으로 한다.In addition, the guide member is characterized in that it is installed so as to project inclined so as to pass through the center of the lower support member toward the fixing member fastened to the lower end of the drive shaft.

그리고, 상기 모터 장착부의 외측 라미네이션의 상단면과 접촉하는 하단면에는 순환 유로를 통과한 작동 가스도 용이하게 통과할수 있도록 단차를 갖는 라미네이션 지지부가 형성된 것을 그 특징으로 한다.In addition, a lower end surface in contact with the upper end surface of the outer lamination of the motor mounting part is characterized in that the lamination support having a step so that the working gas passed through the circulation passage can be easily passed.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention for achieving the above object will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 맥동관 냉동기를 나타낸 종단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이며, 도 5는 도 3의 B부 단면도로서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 본 발명을 설명한다.Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing a pulsating tube refrigerator according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of Figure 3, Figure 5 is a cross-sectional view of the portion B of Figure 3, the same reference numerals denote the same parts as in the prior art. The present invention will be described.

본 발명에 따른 무윤활 맥동관 냉동기는 중간 프레임(112)의 외주면에 구동 모터(120)의 작동시 발생되는 열을 방열시키기 위한 복수개의 방열핀(112c)이 길이 방향으로 형성되고, 상기 중간 프레임(112)의 내주면에는 내부 작동 가스의 순환을 안내하기 위해 방사형으로 길이 방향을 따라 복수개의 순환 유로(112d)가 형성되며, 상기 중간 프레임(112)의 내주면 중앙에 환형으로 돌출 형성되어 구동 모터(120)를 장착시키기 위한 모터 장착부(112a)에는 상기 복수개의 순환 유로(112d)를 통과한 작동 가스가 상부로 이동하기 위해 통과하는 복수개의 통공(112e)이 형성되고, 상기 모터 장착부(112a)의 외측 라미네이션(121B)의 상단면과 접촉하는 하단면에는 상기 순환 유로(112d)를 통과한 작동 가스도 용이하게 통과할수 있도록 단차를 갖는 라미네이션 지지부(112f)가 형성된다.In the non-lubricated pulsating tube refrigerator according to the present invention, a plurality of heat dissipation fins 112c are formed in a length direction on a circumferential surface of the intermediate frame 112 to dissipate heat generated when the driving motor 120 is operated. On the inner circumferential surface of the 112, a plurality of circulation passages 112d are formed radially along the longitudinal direction to guide the circulation of the internal working gas, and are formed to protrude in an annular shape in the center of the inner circumferential surface of the intermediate frame 112 to drive the motor 120 ), A plurality of through holes 112e through which the working gas passing through the plurality of circulation flow paths 112d to move upwards are formed in the motor mounting part 112a for mounting the motor mounting part 112a, and the outside of the motor mounting part 112a. On the bottom surface in contact with the top surface of the lamination 121B, a lamination support 112f having a step is formed so that the working gas having passed through the circulation passage 112d can be easily passed. The.

또한, 상기 중간 프레임(112)의 하단에 밀봉되도록 결합되는 하부 프레임(113)의 하단에는 작동 가스의 누출을 방지하기 위한 밀봉 커버(170)가 결합되며, 밀봉 커버(170)내의 중앙에는 상,하부 지지부재(151)(152)의 직선 왕복운동으로 인한 작동 가스의 흐름을 구동 모터(120) 쪽으로 유도하기 위해 하부 지지부재(152)의 중앙을 관통하여 구동축(130)의 하단에 체결되는 고정 부재(160)를 향하도록 경사지게 돌출되도록 안내 부재(180)가 설치되어 구성된다.In addition, a lower end of the lower frame 113 coupled to be sealed to the lower end of the intermediate frame 112, the sealing cover 170 for preventing the leakage of the working gas is coupled, the center in the sealing cover 170, Fixed to be fastened to the lower end of the drive shaft 130 through the center of the lower support member 152 to guide the flow of the working gas due to the linear reciprocating motion of the lower support members 151, 152 toward the drive motor 120 The guide member 180 is installed and configured to protrude obliquely toward the member 160.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 무윤활 맥동관 냉동기의 동작시 구동 모터(120)에 전원이 인가되어 가동자(122)가 직선 왕복운동을 하게 되면, 종래의 기술과 동일한 방식으로 가동자(122)에 결합된 구동축(130) 역시 직선 왕복운동을 하게 되고, 그 구동축(130)의 상단부에 결합된 피스톤(140)이 실린더부(110a) 내에서 직선 왕복운동을 하면서 작동 가스를 펌핑시켜 기기를 동작시키게 된다.When power is applied to the drive motor 120 during the operation of the non-lubricated pulsating tube refrigerator according to the present invention configured as described above, and the mover 122 reciprocates linearly, the mover 122 in the same manner as in the prior art. The drive shaft 130 coupled to the) also has a linear reciprocating motion, while the piston 140 coupled to the upper end of the drive shaft 130 performs a linear reciprocating motion in the cylinder portion 110a to pump the working gas to the device. It will work.

이때, 상기 구동 모터(120)의 구동에 의해 구동축(130)이 직선 왕복운동을 함과 동시에, 구동축(130)의 상,하단을 지지하기 위해 설치된 상,하부 지지부재(151)(152)의 외주면은 고정된 상태에서 구동축(130)과 연결된 중심부가 직선 왕복운동을 함에 따라 내부의 작동 가스가 상,하 방향으로 유동하게 되는데, 상기 하부 지지부재(152)가 하방으로 내려오면서 내부의 작동 가스를 압축하면, 작동 가스는 하부 프레임(113)의 하단에 결합되어 작동 가스의 누출을 방지하기 위한 밀봉 커버(170)내의 중앙에 하부 지지부재(152)의 중앙을 관통하여 구동축(130)의 하단에 체결되는 고정 부재(160)를 향하도록 경사지게 돌출되도록 설치되어 있는 안내 부재(180)의 유도에 의해 상승하여 작동 가스가 구동 모터(120)의 발열부인 고정자(121)의 복수개의 철편이 원통형으로 적층된 외측 라미네이션(121B)을 통과하게 된다.At this time, the drive shaft 130 is linearly reciprocated by the driving of the drive motor 120 and at the same time, the upper and lower support members 151 and 152 installed to support the upper and lower ends of the drive shaft 130. As the outer circumferential surface is fixed and the center connected to the drive shaft 130 performs a linear reciprocating motion, the inner working gas flows in the up and down directions, and the lower support member 152 descends downwards to thereby operate the inner working gas. When compressed, the working gas is coupled to the lower end of the lower frame 113 to penetrate the center of the lower support member 152 to the center in the sealing cover 170 to prevent the leakage of the working gas to the lower end of the drive shaft 130 The plurality of iron pieces of the stator 121, which is a heat generating portion of the driving motor 120, are raised by the induction of the guide member 180, which is installed to be inclined toward the fixing member 160 to be fastened to the cylindrical shape. Stacked outside It passes through the side lamination 121B.

이와 동시에, 상기 중간 프레임(112)의 내주면에 방사형으로 길이 방향을 따라 형성된 복수개의 순환 유로(112d)를 따라 작동 가스가 상승하면서 중간 프레임(112)의 외주면에 형성된 복수개의 방열핀(112c)이 구동 모터(120)의 작동시 발생되는 열을 외부로 방출시키게 되고, 계속해서 작동 가스는 상기 중간 프레임(112)의 내주면 중앙에 환형으로 돌출 형성되어 구동 모터(120)를 장착시키기 위한 모터 장착부(112a)에 형성된 복수개의 통공(112e)을 통과하여 상부로 이동하는 과정을 반복하므로써 구동 모터(120)에서 발생되는 열을 외부로 효율적으로 방열시킬수 있게 된다.At the same time, a plurality of heat dissipation fins 112c formed on the outer circumferential surface of the intermediate frame 112 are driven while the working gas rises along the plurality of circulation passages 112d formed radially on the inner circumferential surface of the intermediate frame 112 along the longitudinal direction. Heat generated during operation of the motor 120 is discharged to the outside, and the working gas continues to protrude in an annular shape in the center of the inner circumferential surface of the intermediate frame 112 to mount the motor mounting part 112a for mounting the drive motor 120. By repeating the process of moving upward through a plurality of through-holes (112e) formed in the) it is possible to efficiently dissipate heat generated from the drive motor 120 to the outside.

이때, 상기 모터 장착부(112a)의 외측 라미네이션(121B)의 상단면과 접촉하는 하단면에는 단차를 갖는 라미네이션 지지부(112f)가 형성되어 있으므로 상기 순환 유로(112d)를 통과한 작동 가스도 통공(112e)을 통해 원활한 상태로 용이하게 통과할수 있게 된다.At this time, since the lamination support part 112f having a step is formed at the lower end surface of the motor mounting part 112a that is in contact with the upper end surface of the outer lamination 121B, the working gas that has passed through the circulation passage 112d also passes through the opening 112e. ) Can be easily passed through a smooth state.

한편, 종래의 기술에서는 중간 프레임(112A) 및 하부 프레임(113)을 감싸도록 상부 프레임(111)의 하단면에 작동 가스의 누출을 방지하기 위해 밀봉 결합되는 밀봉셸(114)을 설치하였으나, 본 발명에서는 상기 하부 프레임(113)의 하단면에 평판형으로 된 밀봉 커버(170)만을 결합시키면 되므로 제작 단가를 절감시킬수 있고, 조립 작업이 용이하여 생산성을 향상시킬수 있으며, 구동부(100)의 크기를 콤팩트화시킬수 있게 된다.Meanwhile, in the related art, a sealing shell 114 that is sealingly coupled to prevent the leakage of working gas is installed on the lower surface of the upper frame 111 so as to surround the intermediate frame 112A and the lower frame 113. In the present invention, since only the sealing cover 170 made of a flat plate type is coupled to the lower surface of the lower frame 113, manufacturing cost can be reduced, assembly can be easily performed, and productivity can be improved, and the size of the driving unit 100 can be improved. It can be made compact.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 무윤활 맥동관 냉동기 등의 선형 액츄에이터로 된 구동부에 장착되는 구동 모터에서 작동시 내부의 작동 가스를 구동 모터 쪽으로 강제 순환시켜 발생되는 열을 외부로 효율적으로 방열시킬수 있으므로써 내부 열에 의해 구동 모터의 효율이 저하되는 현상을 단순한 구조로서 용이하게 방지할수 있으며, 구동부의 구조를 단순화시킬수 있어서 제작 단가를 절감시킬수 있는 한편 조립시의 생산성을 증대시킬수 있고, 선형 액츄에이터의 크기를 콤팩화할수 있는 등의 많은 장점이 구비된 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention efficiently radiates heat generated by forcibly circulating internal working gas to the drive motor during operation in a drive motor mounted in a drive unit made of a linear actuator such as a non-lubricated pulsating tube refrigerator. It is possible to easily prevent the phenomenon that the efficiency of the drive motor is degraded by the internal heat as a simple structure, and to simplify the structure of the drive unit, to reduce the manufacturing cost and increase the productivity during assembly, and to increase the linear actuator It is a very useful invention with many advantages, such as being compact in size.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention may be commonly used in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with knowledge will be able to make various changes.

Claims

It is mounted on the motor mounting part protruding annularly in the center of the inner circumferential surface of the intermediate frame constituting the sealed case and a plurality of iron pieces are stacked in a cylindrical shape consisting of inner and outer laminations, wherein the outer lamination is a stator with a plurality of coils, A linear actuator having a drive motor interposed between the inner and outer laminations and coupled with a drive shaft and having a magnet mounted to face the coil, wherein the heat generated when the drive motor is operated on the outer circumferential surface of the intermediate frame A plurality of heat dissipation fins are formed to dissipate heat, and a plurality of circulation passages are formed on the inner circumferential surface of the intermediate frame in a radial direction along the longitudinal direction to guide the circulation of the internal working gas. A plot through a circulation passage Linear actuator heat radiation structure such that a plurality of through holes for passing gases are formed to move to the top.

The linear actuator heat dissipation structure according to claim 1, wherein a sealing cover for preventing leakage of working gas is coupled to a lower end of the lower frame which is coupled to be sealed to the lower end of the intermediate frame.

3. A guide member according to claim 2, wherein a guide member is provided at the center of the sealing cover to guide the flow of the working gas toward the drive motor due to the linear reciprocating motion of the upper and lower support members respectively installed at the upper and lower ends of the drive shaft. Linear actuator heat dissipation structure.

4. The linear actuator heat dissipation structure according to claim 3, wherein the guide member is installed to be inclined so as to penetrate the center of the lower support member and toward the fixed member fastened to the lower end of the drive shaft.

The linear actuator heat dissipation structure according to claim 1, wherein a lamination support portion having a step is formed on a lower surface of the motor mounting portion in contact with an upper surface of the outer lamination so that a working gas having passed through the circulation passage can be easily passed.