KR100531828B1 - 왕복동식 압축기의 내측고정자 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 내측고정자 고정장치에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱의 내부에 탄력적으로 지지하여 설치하는 프레임과, 프레임에 외측고정자와 내측고정자로 된 고정자를 고정 설치하고 그 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재한 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 왕복동모터의 가동자에 결합하여 프레임에 고정한 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 피스톤을 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 복수 개의 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 내측고정자는 프레임에 압입하여 그 측면을 상기한 프레임에 결합한 고정판재로 지지하되, 고정판재에는 수 개의 공기통로를 형성함으로써, 가동자와 피스톤이 내측고정자와의 사이에 냉매가스를 유통시키고 이를 통해 가동자와 피스톤의 왕복운동을 원활하게 하여 압축기 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉매가스의 압력상승으로 인한 비체적의 증가를 미연에 방지하고 이를 통해 냉매가스의 흡입량을 늘려 압축기 성능을 더욱 높일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 내측고정자 고정장치{DEVICE FOR FIXING INNER STATOR OF RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 내측고정자를 지지하는 지지부재의 형상을 간소화하여 가동자의 왕복운동시 케이싱 내부의 가스가 내측고정자를 자유롭게 유동하도록 하는 왕복동식 압축기의 풍손 저감 구조에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출시키는 것으로, 도 1은 종래 입형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 일정량의 윤활유를 채운 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 가동자(33)가 상하로 왕복운동을 하도록 케이싱(10)의 내부에 고정하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)에 연결하여 프레임유니트(20)에 지지하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)와, 케이싱(10)의 저면과 상면에 고정하여 프레임유니트(20)를 포함한 진동체의 상하 양측을 탄력 지지하는 지지스프링유니트(60)를 구성하고 있다.

프레임유니트(20)는 압축유니트(40)를 지지하는 제1 프레임(21)과, 제1 프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 일측을 지지하는 제2 프레임(22)과, 제2 프레임(22)에 결합하여 왕복동모터(30)의 타측을 지지하는 제3 프레임(23)으로 이루어져 있다.

왕복동모터(30)는 제2 프레임(22)과 제3 프레임(23) 사이에 고정 설치하고 전원을 인가받도록 권선코일(C)을 고정하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 제3 프레임(23)에 고정하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(air gap)에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하고 그 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

외측고정자(31)는 다수 장의 얇은 스테이터코어(미부호)를 방사상으로 적층하거나 또는 여러 장의 얇은 스테이터코어를 적층한 스테이터블록(미부호)을 방사상으로 적층하여 원통 모양으로 형성하고, 낱장을 방사상으로 적층하는 경우에는 양측면에 고정링(미도시)을 압입하는 반면 스테이터블록을 방사상으로 적층하는 경우에는 절연재로 몰딩하여 원통 모양으로 형성하고 있다..

내측고정자(32)는 다수 장의 얇은 스테이터코어(32a)를 방사상으로 적층하여 원통 모양으로 형성하고, 양측에는 고정링(32b)을 압입하여 원통 모양을 유지하고 있다.

또, 내측고정자(32)는 제3 프레임(23)의 중앙부에 구비한 지지돌부(23a)에 압입하여 일측면은 제3 프레임(23)의 내측면에 지지하는 반면 타측면은 상기한 제3 프레임(23)의 지지돌부(23a)에 결합하는 별도의 고정판재(34)를 이용하여 고정하고 있다.

고정판재(34)는 그 내주면이 제3 프레임(23)의 지지돌부(23a)에 삽입되는 반면 외주면은 내측고정자(32)의 고정링(32b)을 포갤 수 있도록 환형으로 형성하고 있다.

가동자(33)는 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 왕복 가능하게 삽입하도록 원통 모양으로 형성하여 피스톤(42)의 플랜지부(42a)에 고정 결합하는 마그네트프레임(33a)과, 마그네트프레임(33a)의 외주면에 일정하게 고정하여 권선코일(C)에 인가되는 전원의 극성에 따라 직선 왕복운동을 하는 수 개의 마그네트(33b)로 이루어져 있다.

압축유니트(40)는 제1 프레임(21)에 고정하는 실린더(41)와, 실린더(41)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 기구적으로 결합하여 상하로 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(44)와, 토출밸브(44)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(45)과, 토출밸브(44)와 밸브스프링(45)을 함께 수용하여 실린더(41)의 토출측을 복개하는 토출커버(46)로 이루어져 있다.

공진스프링유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합하는 스프링지지대(51)와, 스프링지지대(51)의 상하 양측에 배치하여 가동자(33)와 피스톤(42)을 탄력적으로 지지하도록 압축코일스프링으로 형성한 제1 공진스프링(52)과 제2 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

지지스프링유니트(60)는 케이싱(10)의 바닥면과 이에 대응하는 토출커버(46)의 저면 사이에 고정하는 제1 지지스프링(61)과, 케이싱(10)의 상측 저면과 이에 대응하는 제3 프레임(23)의 상면 사이에 고정하는 제2 지지스프링(62)으로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 h는 관통구멍, P는 압축공간이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스가 형성되어 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 상하로 움직이면서 공진스프링유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 상하로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는, 가동자(33)의 마그네트프레임(32a)이 원통형으로 형성되고 그 일측이 피스톤(42)의 플랜지부(42a)에 연결됨에도 불구하고 이 마그네트프레임(32a)의 안쪽에 위치한 내측고정자(32)의 측면이 상기한 고정판재(34)에 막힘에 따라 마그네트프레임(32a)과 피스톤(42)의 왕복운동시 고정판재(34)와의 사이에 충진된 냉매가스가 압축되면서 가동자(33)와 피스톤(42)의 왕복운동을 저해하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 가동자의 왕복운동시 그 가동자와 내측고정자 사이의 풍손을 줄여 압축기 성능을 높일 수 있는 왕복동식 압축기의 풍손 저감 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 탄력적으로 지지하여 설치하는 프레임과, 프레임에 외측고정자와 내측고정자로 된 고정자를 고정 설치하고 그 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재한 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 왕복동모터의 가동자에 결합하여 프레임에 고정한 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 피스톤을 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 복수 개의 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 내측고정자는 프레임에 압입하여 그 측면을 상기한 프레임에 결합한 고정판재로 지지하되, 고정판재에는 수 개의 공기통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 풍손 저감 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 풍손 저감 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기에서 전동기구부의 일부를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 내측고정자와 고정판재의 일례를 분해하여 보인 사시도이며, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 전동기구부의 일부를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명의 왕복동식 압축기는, 가스흡입관과 가스토출관을 연통 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 가동자(33)가 상하로 왕복운동을 하도록 케이싱(10)의 내부에 고정하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 피스톤(42)을 연결하여 함께 상하 왕복운동하면서 냉매가스를 압축하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)과, 케이싱(10)의 저면과 상면에 고정하여 프레임유니트(20)를 포함한 진동체의 상하 양측을 탄력 지지하는 지지스프링유니트(60)를 포함한다.

프레임유니트(20)는 압축유니트(40)를 지지하는 제1 프레임(21)과, 제1 프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 일측을 지지하는 제2 프레임(22)과, 제2 프레임(22)에 결합하여 왕복동모터(30)의 타측을 지지하는 제3 프레임(23)으로 이루어진다.

제3 프레임(23)은 그 중앙에 냉매가스가 흡입되는 관통구멍(h)을 형성하고, 관통구멍(h)의 주변에는 후술할 왕복동모터(30)의 내측고정자(32)를 삽입하여 지지하는 지지돌부(23a)를 안쪽으로 돌출 형성한다.

왕복동모터(30)는 제2 프레임(22)과 제3 프레임(23) 사이에 고정 설치하고 전원을 인가받도록 권선코일을 고정하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 제3 프레임(23)에 고정하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하고 그 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어진다.

외측고정자(31)는 다수 장의 얇은 스테이터코어(미부호)를 방사상으로 적층하거나 또는 여러 장의 얇은 스테이터코어를 적층한 스테이터블록(미부호)을 방사상으로 적층하여 원통 모양으로 형성하고, 낱장을 방사상으로 적층하는 경우에는 양측면에 고정링(미도시)을 압입하는 반면 스테이터블록을 방사상으로 적층하는 경우에는 절연재로 몰딩하여 원통 모양으로 형성한다.

내측고정자(32)는 다수 장의 얇은 스테이터코어(32a)를 방사상으로 적층하여 원통 모양으로 형성하고, 양측에는 원통 모양을 유지하도록 고정링(32b)을 압입하여 고정한다.

또, 내측고정자(32)는 그 일측면, 보다 정확하게는 후술할 마그네트프레임(33a)과 피스톤(42)의 연결부위에 대향하는 측면의 축방향을 제3 프레임(23)의 지지돌부(23a)에 용접 결합하는 고정판재(110)로 지지하되, 이 고정판재(110)는 도 3에서와 같이 내측고정자(32)의 외주연에 접하는 부위에 가스통로(R)를 형성하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 고정판재(110)는 도 4에서와 같이 제3 프레임(23)의 지지돌부(23a)에 삽입하여 고정하는 고정부(111)와, 고정부(111)의 외주면에 방사상으로 돌출하여 그 사이가 상기한 가스통로(R)가 되도록 하는 수 개(도면에선 3개)의 지지부(112)로 이루어진다.

지지부(112)는 가급적 내측고정자(32)의 고정링(32b)을 덮을 수 있는 길이로 형성하는 것이 고정링(32b)의 이탈을 방지하는데 바람직하다.

한편, 도 6에서와 같이 고정판재(120)는 원판 모양으로 형성하되 그 중간에 수 개의 가스통공(121)을 관통 형성하여 이루어질 수도 있다.

가동자(33)는 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 왕복 가능하게 삽입하도록 원통 모양으로 형성하여 피스톤(42)의 플랜지부(42a)에 고정 결합하는 마그네트프레임(33a)과, 마그네트프레임(33a)의 외주면에 고정하여 권선코일(C)에 인가되는 전원의 극성에 따라 직선 왕복운동을 하는 마그네트(33b)로 이루어진다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 43은 흡입밸브, 44는 토출밸브, 45는 밸브스프링, 46은 토출커버, 51은 스프링지지대, 52 및 53은 제1 및 제2 공진스프링, 61 및 62는 제1 지지스프링 및 제2 지지스프링, P는 압축공간이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 풍손 저감 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스가 형성되어 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 상하로 움직이면서 공진스프링유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 상하로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출커버(46)를 거쳐 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클장치의 응축기로 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

여기서, 가동자(33)와 피스톤(42)이 왕복운동을 할 때 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부위에 대향하는 내측고정자(32)의 일측면이 고정판재(110)(120)에 의해 막히는 경우에는 그 사이에 충진되는 냉매가스가 가동자(33)와 피스톤(42)과 함께 이동하여 압축되면서 가동자(33)와 피스톤(42)의 왕복운동을 방해할 수 있으나, 본 실시예에서와 같이 고정판재(110)(120)에 가스통로(R) 또는 가스통공(121)을 형성하는 경우에는 도 5에서와 같이 내측고정자(32)의 일측에 충진된 냉매가스가 고정판재(110)(120)의 가스통로(R) 또는 가스통공(121)을 통해 내측고정자(32)의 스테이터코어간 간극으로 빠져나가 가동자(33)와 피스톤(42)이 원활하게 왕복운동을 할 수 있도록 하는 것이다.

이렇게 하여, 가동자와 피스톤이 내측고정자와의 사이에 충진된 냉매가스에 의해 왕복운동이 방해되는 것을 미연에 방지하여 압축기 성능을 향상시킬 수 있다. 또, 이를 통해 흡입되는 냉매가스가 압축되어 미리 가열되는 것을 방지함으로써 냉매가스의 비체적이 상승하는 것을 막아 흡입량을 늘리고 이로 인해 압축기 성능을 더욱 높일 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 풍손 저감 구조는, 내측고정자를 지지하는 고정판재에 가스통로를 형성함으로써, 가동자와 피스톤이 내측고정자와의 사이에 냉매가스를 유통시키고 이를 통해 가동자와 피스톤의 왕복운동을 원활하게 하여 압축기 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉매가스의 압력상승으로 인한 비체적의 증가를 미연에 방지하고 이를 통해 냉매가스의 흡입량을 늘려 압축기 성능을 더욱 높일 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기에서 내측고정자와 고정판재를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기에서 전동기구부의 일부를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 내측고정자와 고정판재의 일례를 분해하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 전동기구부의 일부를 보인 단면도,

도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 내측고정자와 고정판재의 변형예를 분해하여 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

23 : 제3 프레임 23a : 지지돌부

31 : 외측고정자 32 : 내측고정자

32a : 스테이터코어 32b : 고정링

33 : 가동자 33a : 마그네트프레임

33b : 마그네트 42 : 피스톤

42a : 플랜지부 110,120 : 고정판재

111 : 고정부 112 : 지지부

121 : 가스통공 h : 가스통로

Claims (3)

1. 케이싱의 내부에 탄력적으로 지지하여 설치하는 프레임과, 프레임에 외측고정자와 내측고정자로 된 고정자를 고정 설치하고 그 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재한 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 왕복동모터의 가동자에 결합하여 프레임에 고정한 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 피스톤을 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 복수 개의 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   내측고정자는 프레임에 압입하여 그 측면을 상기한 프레임에 결합한 고정판재로 지지하되, 고정판재에는 수 개의 공기통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 풍손 저감 구조.
2. 제1항에 있어서,

   고정판재는 수개의 고정부를 방사상으로 돌출 형성하여 그 고정부 사이가 상기한 공기통로를 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 풍손 저감 구조.
3. 제1항에 있어서,

   고정판재는 원판모양으로 형성하되 그 중간에 수 개의 공기통로를 관통 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 풍손 저감 구조.