KR100746415B1 - 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조는 본체 프레임에 일단이 고정된 실린더와, 상기 실린더 내측에 압축공간을 형성하도록 일단이 삽입되어 왕복 직선 운동하면서 상기 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시키는 피스톤과, 상기 실린더 외주면에 고정되어 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 이너 스테이터와, 상기 이너 스테이터 외주면과 이격되도록 설치되어 코일 권선체 둘레에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 아우터 스테이터와, 상기 이너 스테이터와 아우터 스테이터 사이의 간극을 유지하도록 설치되는 동시에 상기 피스톤의 다른 일단과 연결되어 상기 이너 스테이터 및 아우터 스테이터와 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 가동자와, 상기 아우터 스테이터의 일단을 지지하도록 상기 본체 프레임의 일면에 돌출된 지지용 돌기와, 상기 아우터 스테이터의 다른 일단을 지지하도록 상기 본체 프레임에 고정되는 모터커버로 이루어진다.
리니어 압축기, 리니어 모터, 이너 스테이터, 아우터 스테이터, 영구자석, 본체 프레임, 모터커버, 지지용 돌기

Description

리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조 {LINEAR MOTOR MOUNTING FOR LINEAR COMPRESSOR}
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도,
도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조가 일부 도시된 분해 사시도 및 분해 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조가 일부 도시된 분해 사시도 및 분해 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 실린더 54 : 피스톤
56 : 흡입밸브 58 : 토출밸브
60 : 리니어 모터 62 : 이너 스테이터
64 : 아우터 스테이터 66 : 영구자석
72 : 본체 프레임 72a,72b : 지지용 돌기
74 : 모터커버
본 발명은 리니어 모터가 구동되어 피스톤을 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하도록 하여 실린더와 피스톤 사이의 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 하는 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 본체 프레임과 모터커버 사이에 리니어 모터의 아우터 스테이터를 고정시키더라도 그 접촉면에 집중 하중이 가해지도록 하여 보다 안정적으로 고정시키는 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도이고, 도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조가 일부 도시된 분해 사시도 및 분해 단면도이다.
종래 기술에 따른 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 실린더(2) 내측에 피스톤(4)의 일단이 삽입되어 그 내부에 압축공간(P)을 형성하고, 상기 피스톤(4)이 리니어 모터(10)에 의해 구동됨에 따라 왕복 직선 이동되면서 냉매를 상기 압축공간(P)으로 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 구성되되, 상기 실린더(2)의 일단이 본체 프레임(22)에 고정되는 반면, 상기 리니어 모터(10)는 모터커버(24)에 의해 상기 본체 프레임(22)에 지지되도록 고정된다.
물론, 상기 실린더(2), 피스톤(4) 및 리니어 모터(10)가 상기 본체 프레임 (22) 및 모터커버(24)에 의해 조립체로 구성되고, 이와 같은 조립체는 밀폐공간인 쉘(미도시) 내부에 완충 스프링(미도시)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.
여기서, 상기 실린더(2)는 일단이 본체 프레임(22)에 관통된 상태에서 고정되도록 설치되고, 그 내측에 상기 피스톤(4)의 일단이 삽입되도록 설치되며, 상기 압축공간(P) 양측에 각각 냉매가 유/출입되도록 한다.
이때, 상기 피스톤(4)의 일단에 상기 압축공간(P)으로 냉매가 공급될 수 있도록 하기 위하여 흡입홀(4h)이 형성되는 동시에 상기 흡입홀(4h)을 개폐시킬 수 있도록 박형의 흡입밸브(6)가 고정 설치된다.
또한, 상기 실린더(2)의 일단에 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출밸브(8a)가 개폐 가능하게 설치되되, 상기 실린더(2) 일단에 고정된 토출캡(8b) 내측에 나선형의 토출밸브 스프링(8c)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.
다음, 상기 리니어 모터(10)는 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층되도록 구성된 원통형상의 이너스테이터(12)와, 코일이 원주방향으로 감겨진 코일 권선체(14a)에 원주방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 라미네이션이 적층된 한 쌍의 코어블록들(14b)이 사출물(14c)에 의해 상기 코일 권선체(14a)를 감싸도록 고정된 원통형상의 아우터 스테이터(14)와, 상기 이너 스테이터(12)와 아우터 스테이터(14) 사이에 위치되어 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 영구자석(16)로 이루어진다.
이때, 상기 이너스테이터(12)는 일단이 상기 본체 프레임(22)에 지지된 상태 에서 타단이 고정링(미도시)에 의해 상기 실린더(2) 외주면에 고정되도록 설치되고, 상기 영구자석(16)은 상기 이너 스테이터(12) 외주면에 소정 간격을 두고 축방향으로 이동 가능하게 위치되어 상기 피스톤(4)의 타단과 연결되도록 설치된다.
특히, 상기 아우터 스테이터(14)는 상기 영구자석(16)의 외주면에 역시 소정 간격을 두고 위치되되, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 일단이 역시 상기 본체 프레임의 일면(22A)에 지지된 상태에서 다른 일단이 모터커버(24)에 의해 지지되는 동시에 상기 모터커버(24)가 상기 본체 프레임(22)에 볼트 고정되며, 상기 아우터 스테이터(14)의 코어블록들(14b)에 별도의 고정용 홈(14h)이 형성되는 동시에 이와 맞닿는 상기 본체 프레임의 일면(22A)에 링 형상의 고정용 돌기(22a)가 형성되어 보다 안정적으로 지지하도록 한다.
이때, 상기 아우터 스테이터(14)는 상기 고정용 홈(14h)이 상기 코어블록들(14b)의 일단에 형성되도록 하기 위하여 각 라미네이션의 일단에 각각 홈이 형성될 뿐 아니라 그 내주단에 코일 권선체(14a)를 감싸도록 장착홈을 형성하게 해 준 다음, 이와 같은 라미네이션들이 코일 권선체(14a)를 감싸도록 원주방향으로 적층되도록 하여 상기 아우터 스테이터(14)를 구성하게 된다.
물론, 상기 아우터 스테이터(14)는 상기 코어블록들(14b)의 일단에서 그 중심 부분에 상기 고정용 홈(14h)이 형성되되, 상기 고정용 홈(14h)은 상기 코어블록들(14b)의 반경방향으로 나뉘어진 직선부 구간(a)과 장착홈 구간(b) 사이에 형성되어 충격이 가해지더라도 상기 아우터 스테이터(14)의 내경이 상기 영구자석(16)과 소정의 간격을 유지할 수 있도록 안정적으로 지지하기 위함이다.
따라서, 상기 아우터 스테이터(14)는 상기 코어블록들의 고정용 홈(14h)에 상기 본체 프레임의 고정용 돌기(22a)가 삽입된 상태에서 상기 코어블록들(14b)의 일단이 상기 본체 프레임의 일면(22A)에 지지되는 동시에 상기 코어블록들(14b)의 다른 일단이 상기 모터커버(24)에 지지되고, 상기 본체 프레임(22)과 모터커버(24)가 상기 코어블록들(14b) 사이로 관통하도록 볼트로 고정된다.
그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조는 코일 권선체(14a) 둘레에 고정된 코어블록들(14b)이 고정된 아우터 스테이터(14)가 상기 본체 프레임(22)과 모터커버(24) 사이에 설치되되, 상기 코어블록들(14b)의 일단 중심부분에 형성된 고정용 홈(14h)에 상기 본체 프레임의 일면(22A)에 형성된 고정용 돌기(22a)가 삽입된 상태에서 상기 코어블록들(14b)의 일단이 본체 프레임(22)에 지지되기 때문에 상기 고정용 홈이 상기 코어블록들(14b)의 일단 중 직선부 구간(a)과 장착홈 구간(b)에 걸쳐지도록 형성됨에 따라 상기 아우터 스테이터(14)가 상기 본체 프레임(22)과 모터커버(24) 사이에 조립되는 경우, 체결력이 상기 코어블록들(14b) 중 직선부 구간(a)에만 작용함으로 체결력을 높이는데 한계가 있을 뿐 아니라 이로 인하여 작동의 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있고, 나아가 상기 코어블록들의 고정용 홈(14h)을 형성하기 위하여 일단에 홈이 형성된 각 라미네이션을 원주방향으로 적층하도록 구성함으로 제작공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 아우터 스테이터를 본체 프레임과 모터커버 사이에 보다 안정적으로 지지할 뿐 아니라 제작공정을 보다 간단하게 할 수 있는 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조는 본체 프레임에 일단이 고정된 실린더와, 상기 실린더 내측에 압축공간을 형성하도록 일단이 삽입되어 왕복 직선 운동하면서 상기 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시키는 피스톤과, 상기 실린더 외주면에 고정되어 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 이너 스테이터와, 상기 이너 스테이터 외주면과 이격되도록 설치되어 코일 권선체 둘레에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 아우터 스테이터와, 상기 이너 스테이터와 아우터 스테이터 사이의 간극을 유지하도록 설치되는 동시에 상기 피스톤의 다른 일단과 연결되어 상기 이너 스테이터 및 아우터 스테이터와 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 가동자와, 상기 아우터 스테이터의 일단을 지지하도록 상기 본체 프레임의 일면에 돌출된 지지용 돌기와, 상기 아우터 스테이터의 다른 일단을 지지하도록 상기 본체 프레임에 고정되는 모터커버로 구성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조가 일부 도시된 분해 사시도 및 분해 단면도이다.
본 발명에 따른 리니어 압축기는 도 3에 도시된 바와 같이 실린더(52), 피스톤(54), 이너스테이터(62) 및 아우터 스테이터(64)와 영구자석(66)으로 이루어진 리니어 모터(60)가 서로 조립된 구조체가 밀폐공간인 쉘(미도시) 내측에 완충 스프링(미도시)에 의해 지지되도록 설치되고, 상기 실린더(52)의 일단이 본체 프레임(72)에 고정되는 동시에 상기 피스톤(54)의 일단이 그 내측에 삽입되어 그 내부에 압축공간(P)을 형성하도록 설치되며, 상기 실린더(52) 외주면에 상기 이너 스테이터(62)를 고정하는 동시에 그 외측에 소정 간격을 두고 상기 영구자석(66)이 상기 피스톤(54)의 다른 일단과 연결되도록 설치되되, 특히 상기 아우터 스테이터(64)는 상기 영구자석(66)과 반경방향으로 소정 간격을 두고 축방향으로 보다 안정적으로 집중하중을 견딜 수 있는 일부분에 집중하중이 가해지도록 모터커버(74)에 의해 상기 본체 프레임(72)에 지지되도록 설치된다.
여기서, 상기 실린더(52)는 일단이 본체 프레임(72)에 관통된 상태에서 고정되도록 설치되고, 그 내측에 상기 피스톤(54)의 일단이 삽입되어 상기 압축공간(P)을 형성하며, 상기 피스톤(54)의 일단에 상기 압축공간(P)으로 냉매가 공급될 수 있도록 하기 위하여 흡입홀(54h)이 형성된다.
이때, 상기 압축공간(P)을 중심으로 일단에서 냉매가 흡입되는 동시에 다른 일단에서 압축된 냉매가 토출되도록 하되, 상기 흡입홀(54h)을 개폐시킬 수 있도록 박형의 흡입밸브(56)가 고정 설치되고, 상기 실린더 일단에 토출밸브(58a)가 개폐될 수 있도록 상기 토출밸브(58a)가 상기 실린더(52) 일단에 고정된 토출캡(58b) 내측에 나선형의 토출밸브 스프링(58c)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.
다음, 상기 리니어 모터(60)를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 이너스테이터(62)는 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층되도록 구성된 원통형상으로 일단이 상기 본체 프레임(22)에 지지된 상태에서 타단이 고정링(미도시)에 의해 상기 실린더(52) 외주면에 고정되도록 설치되고, 상기 영구자석(66)은 상기 이너스테이터(62)와 아우터 스테이터(64) 사이에 상호 전자기력을 발생시켜 상기 피스톤(54)을 축방향으로 왕복 직선 구동시킬 수 있도록 별도의 연결부재(미도시)에 의해 상기 피스톤(54)의 다른 일단에 연결되도록 설치된다.
특히, 상기 아우터 스테이터(64)는 코일이 원주방향으로 감겨진 코일 권선체(64a)에 원주방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 라미네이션이 적층된 한 쌍의 코어블록들(64b)이 상기 코일 권선체(64a)를 감싸도록 위치시킨 다음, 상기 코어블록들(64b)이 상기 코일 권선체(64a)에 사출 성형되어 사출물(64c)에 의해 고정되도록 형성되되, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 일단이 상기 본체 프레임의 일면(72A)에 돌출 형성된 적어도 하나 이상의 지지용 돌기(72a,72b)에 지지된 상태에서 다른 일단이 상기 모터커버(74)에 지지된 상태에서 볼트에 의해 상기 모터커버(74)가 상기 본체 프레임(72)에 고정된다.
물론, 상기 이너 스테이터(62)와 아우터 스테이터(64) 및 그 사이의 영구자석(66)은 상호 전자기력을 발생시켜 상기 영구자석(66)이 축방향으로 왕복 구성될 수 있도록 서로 반경방향으로 간극을 유지하도록 설치된다.
이때, 상기 아우터 스테이터(64)는 상기 코어블록들(64b)의 반경방향으로 상기 코일 권선체(64a)가 장착되지 않는 직선부 구간(a)과 상기 코일 권선체(64a)가 장착되는 장착홈이 형성된 장착홈 구간(b)으로 나뉘어지되, 상기 지지용 돌기(72a,72b)는 상기 아우터 스테이터의 코어블록들(64b) 중 직선부 구간(a)에 접촉하도록 상기 아우터 스테이터(64)의 외경보다 작은 링 형상으로 상기 본체 프레임의 일면(72A)에 돌출되도록 형성된다.
나아가, 상기 지지용 돌기(72a,72b)는 체결력에 의해 집중하중을 분산시키기 위하여 접촉면적이 크도록 하나만 형성할 수도 있으나, 보다 효과적으로 체결력에 의해 집중하중을 분사시키기 위하여 반경방향으로 소정의 간격을 두고 적어도 두 개 이상이 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 아우터 스테이터(64) 중 코어블록들(64b)의 양단이 상기 본체 프레임(72)과 모터커버(74) 사이에 지지된 다음, 상기 본체 프레임(72)과 모터커버(74)를 상기 코어블록들(64b) 사이의 공간을 관통하는 볼트에 의해 체결하여 고정시키되, 상기 본체 프레임의 일면(72A) 측 상기 지지용 돌기(72a,72b)가 상기 아우터 스테이터 중 코어블록들(64b)에서 축방향으로 연장되도록 형성된 직선부 구간(a)에 지지되기 때문에 체결력에 의한 집중하중이 상기 코어블록들(64b) 중 보다 견고한 직선부 구간(a)에만 작용하여 체결력을 높일 수 있으며, 충격이 가해지더라도 체결력이 높음으로 상기 아우터 스테이터 중 코어블록들(64b)의 반경방향 중심 부분이 지지되지 않더라도 서로 조립이 해체되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조는 아우터 스테이터 중 코어블록들의 축방향 일단이 본체 프레임에 돌출된 형성된 지지용 돌기에 지지되는 동시에 아우터 스테이터 중 코어블록들의 축방향 다른 일단이 모터커버에 지지되도록 설치되되, 적어도 하나 이상의 지지용 돌기가 코어블록들 중 코일 권선체가 설치되지 않는 직선부 구간에 지지되도록 하여 보다 안정적인 동시에 견고하게 고정시킬 수 있으므로 작동 신뢰성을 높일 수 있고, 나아가 별도로 코어블록들에 고정용 홈을 구성하지 않아도 되어 제작공정을 단순화시킬 수 있어 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.

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  2. 본체 프레임에 일단이 고정된 실린더와,
    상기 실린더 내측에 압축공간을 형성하도록 일단이 삽입되어 왕복 직선 운동하면서 상기 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시키는 피스톤과,
    상기 실린더 외주면에 고정되어 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 이너 스테이터와,
    상기 이너 스테이터 외주면과 이격되도록 설치되어 코일 권선체 둘레에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 아우터 스테이터와,
    상기 이너 스테이터와 아우터 스테이터 사이의 간극을 유지하도록 설치되는 동시에 상기 피스톤의 다른 일단과 연결되어 상기 이너 스테이터 및 아우터 스테이터와 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 가동자와,
    상기 아우터 스테이터의 일단을 지지하도록 상기 본체 프레임의 일면에 돌출된 지지용 돌기와,
    상기 아우터 스테이터의 다른 일단을 지지하도록 상기 본체 프레임에 고정되는 모터커버를 포함하고,
    상기 지지용 돌기는 상기 아우터 스테이터 중 코일 권선체가 설치되지 않는 라미네이션들의 외경과 근접한 부분인 직선부 구간에 맞닿도록 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지용 돌기는 상기 아우터 스테이터의 외경보다 작은 링 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지용 돌기는 적어도 두 개 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 리니어 모터 고정구조.
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