KR101384226B1 - Electromagnetic air compressor - Google Patents

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KR101384226B1
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양동욱
백일현
노윤식
강병용
임주생
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재단법인 전북자동차기술원
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Abstract

The present invention relates to an electromagnetic air compressor, and the air compressor includes: first and second hollow cylinders (11, 12) linearly arranged in an axial direction thereof; first and second pistons (13, 14) having magnets (15, 16) having different polarities from each other and linearly movable in such a manner as to be inscribed with the first and second hollow cylinders (11, 12); first and second center bodies (21, 22) facing each other in such a manner as to be tightly inserted between the first and second hollow cylinders (11, 12); an electromagnet (32) inserted coaxially between the first and second center bodies (21, 22) and producing a magnetic force between the magnets (15, 16) if power is supplied; first and second side covers (41, 42) coupled to the outside end portions of the first and second hollow cylinders (11, 12) to support the first and second hollow cylinders (11, 12) and the first and second center bodies (21, 22) disposed therebetween. Further, an inverter (52) having an AC/DC converter and a controller (43) are connected sequentially to the electromagnet (32), and the inverter (52) includes a buck converter dropping a voltage and an inverter converting DC power into AC power again. The controller (53) controls the inverter (52) to allow the output voltage of the inverter (52) to be varied.

Description

전자기식 공기 압축기{Electromagnetic Air Compressor}Electromagnetic Air Compressor

본 발명은 전자기 방식에 의해 공기를 압축하여 공급하는 전자기식 공기 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인버터에 의해 전원의 극성을 변화시켜 공급함으로써 내부에 설치된 영구자석과의 극성의 차이로 인한 인력과 척력을 이용하여 동력을 발생시키고, 이 발생된 동력에 의해 공기를 고압으로 압축하여 공급하는 전자기식 공기 압축기에 관한 것이다.
The present invention relates to an electromagnetic air compressor for compressing and supplying air by an electromagnetic method, and more particularly, by attracting power due to a difference in polarity between a permanent magnet installed therein and by changing the polarity of the power supply by an inverter. The present invention relates to an electromagnetic air compressor that generates power using repulsive force and compresses and supplies air at high pressure by the generated power.

일반적으로 압축기는 냉매를 압축하는 냉매 압축기와, 대기중의 공기를 압축하는 공기 압축기로 대별된다.Generally, a compressor is roughly classified into a refrigerant compressor for compressing a refrigerant and an air compressor for compressing air in the atmosphere.

공기 압축기는 대기 중의 공기를 고압으로 압축하여 에어실린더와 같은 공압 액추에이터 등에 공급함으로써 액추에이터가 동작되도록 하는 것으로, 자동제어 시스템, 치과용 기구 등을 동작시키기 위한 동력원으로서 사용되고 있으며, 이러한 공기 압축기는 이미 알려진 바와 같이, 그 분류기준에 따라 여러 가지 분류로 나누어지고, 특히 동작 형식에 따라 로터리 타입과 피스톤 타입으로 구분되는데, 로터리 타입의 공기 압축기는 공기의 흡입 및 송출을 위한 밸브 없이 회전자의 회전에 의해 공기를 운송할 수 있게 구성되며, 적은 유량과 고압의 양정을 요구하는 경우에 사용하기 적당하고, 구조가 간단하며 취급이 용이하며, 피스톤 타입의 공기 압축기는 피스톤의 왕복운동으로 공기를 흡입 및 배출할 수 있게 구성되고, 흡입, 압축, 배기 순으로 압축공기를 생성하며, 다른 공기 압축기 대비 비교적 성능이 우수하다.The air compressor compresses the air in the atmosphere at high pressure and supplies it to a pneumatic actuator such as an air cylinder to operate the actuator. The air compressor is used as a power source for operating an automatic control system, a dental instrument, and the like. As described above, it is divided into various categories according to the classification criteria, and in particular, rotary type and piston type according to the operation type. The rotary type air compressor is operated by the rotation of the rotor without a valve for intake and delivery of air. It is configured to transport air, it is suitable for use when low flow and high pressure lift is required, and its structure is simple and easy to handle. The piston type air compressor sucks and discharges air by reciprocating the piston. Can be pressurized, inlet, compressed and evacuated It generates the air, and is excellent in performance, compared to other relatively air compressor.

그러나 상기와 같은 종래의 로터리 타입 및 피스톤 타입의 공기 압축기는 그 장점에도 불구하고 고출력의 동력원이 필요할 뿐만 아니라, 또한 동작과정에서 발생되는 마찰을 방지하는 동시에 기밀성능을 높이기 위해 윤활유를 사용하고 이로 인해 배출되는 압축공기에 윤활유가 혼입됨으로써 정교하고 청정한 압축공기를 필요로 하는 공정에 사용하기가 곤란하다는 문제가 있다.
However, the conventional rotary type and piston type air compressors, in spite of their advantages, require not only a high power source but also use lubricating oil to improve the airtight performance while preventing friction generated during operation. Since lubricating oil is mixed in the compressed air discharged, there is a problem that it is difficult to use in a process requiring fine and clean compressed air.

본 발명은 상기와 같은 종래의 로터리 타입 및/또는 피스톤 타입의 공기 압축기가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전자기적 방법에 의해 센터로드의 극성을 주기적으로 변화시켜 피스톤과 센터로드 사이에 작용하는 인력과 척력을 번갈아 반복적으로 형성되도록 함으로써 압축공기를 생성하여 공급하는 전자기식 공기 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the problems of the conventional rotary type and / or piston type air compressor as described above, and acts between the piston and the center rod by periodically changing the polarity of the center rod by an electromagnetic method. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic air compressor that generates and supplies compressed air by repeatedly forming an alternating force and repulsive force.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전자기식 공기 압축기를, 상기 공기 압축기는 축선방향으로 일직선으로 배치되는 중공형의 제1,2실린더와; 서로 다른 극성의 마그넷을 가지며, 상기 제1,2실린더에 각각 내접하여 선형 이동가능하게 설치되는 제1,2피스톤과; 상기 제1,2실린더 사이에 마주 접하여 기밀하게 삽입되는 제1,2센터바디와; 상기 제1,2센터바디 사이에 동축으로 삽입되고, 전력이 공급되면 상기 마그넷과의 사이에 자기력을 형성하게 되는 전자석부 및; 상기 제1,2실린더의 외측 단부에 각각 결합되어 그 사이의 제1,2실린더와 제1,2센터바디를 지지하는 제1,2사이드 커버;로 이루어지고, 상기 전자석부에는 AC 전원을 DC로 변환시키는 AC/DC 컨버터가 포함된 인버터와 제어기가 차례로 연결되고, 상기 인버터는 전압을 강하시키는 벅 컨버터와, DC 전원을 다시 AC 전원으로 변환시키는 인버터로 이루어지며, 상기 제어기는 상기 인버터의 출력전압이 가변되도록 제어하는 것에 의해 달성된다.In order to achieve the above object, the present invention provides an electromagnetic air compressor, wherein the air compressor comprises a hollow first and second cylinders arranged in a straight line in the axial direction; First and second pistons having magnets of different polarities and installed in the first and second cylinders so as to be linearly movable; First and second center bodies which face each other and are hermetically inserted between the first and second cylinders; An electromagnet portion inserted coaxially between the first and second center bodies and forming a magnetic force with the magnet when electric power is supplied; First and second side covers respectively coupled to the outer ends of the first and second cylinders and supporting the first and second cylinders and the first and second center bodies therebetween; And an inverter including an AC / DC converter for converting the voltage into an inverter, and the inverter is composed of a buck converter for dropping a voltage and an inverter for converting DC power back to AC power. By controlling the voltage to vary.

이때 상기 제1,2사이드 커버에는 상기 제1,2피스톤의 충돌 충격을 완화하기 위한 자석댐퍼가 설치되는 것이 바람직하다.In this case, the first and second side covers are preferably provided with a magnetic damper for mitigating the impact shock of the first and second pistons.

또한 상기 자석댐퍼의 내측에는 각각 위치센서가 설치되고, 상기 위치센서의 출력은 상기 제어기에 입력되도록 구성되어 상기 전자석부의 극성변환 타이밍과 압축량이 조절되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, a position sensor is provided inside the magnet damper, respectively, and the output of the position sensor is configured to be input to the controller, so that the polarization timing and compression amount of the electromagnet portion may be adjusted.

그리고 상기 제1,2사이드 커버 각각에는 제1,2실린더에 공기 유입 및 배출시키기 위한 유입구와 배출구가 형성되고, 상기 유입구와 배출구 각각에는 일방향으로만 유체 유동이 가능한 체크밸브가 설치되는 것이 바람직하다.In addition, each of the first and second side covers is provided with an inlet and an outlet for introducing and discharging air into the first and second cylinders, and each of the inlets and outlets is provided with a check valve capable of fluid flow in only one direction. .

이에 더하여 상기 제1실린더의 내측 끝단과 상기 제2실린더의 내측 끝단에는 각각 상기 제1,2실린더 내부의 공기가 배출될 수 있도록 상기 제1,2실린더의 외주면을 따라 복수개의 관통공이 형성되는 것이 바람직하다.
In addition, a plurality of through holes are formed at the inner end of the first cylinder and the inner end of the second cylinder, respectively, along the outer circumferential surface of the first and second cylinders so that air inside the first and second cylinders can be discharged. desirable.

본 발명은 제1,2피스톤과 제1,2센터로드 사이에 형성되는 인력 및 척력의 효율적인 이용을 통하여 저압부터 고압까지 다양한 공기압력을 생성할 수 있고, 또한 공기 압축기를 소형화할 수 있는 동시에 최적화할 수 있기 때문에 종래의 공기 압축기에 비해 에너지 변환 효율을 증대시킬 수 있다.The present invention can generate various air pressures from low pressure to high pressure through efficient use of the attraction force and repulsive force formed between the first and second pistons and the first and second center rods, and at the same time, the air compressor can be miniaturized and optimized. As a result, the energy conversion efficiency can be increased as compared with the conventional air compressor.

또한 본 발명은 제1,2피스톤이 전자석에 의해 생성되는 자기력에 의해 동작되기 때문에 소음이 대폭 줄어들고, 또한 제1,2피스톤과 제1,2실린더 간의 마찰을 방지하기 위한 윤활유가 공급될 필요가 없기 때문에 압축공기 중에의 윤활유의 혼입이 근본적으로 차단되어 필터링 시스템이 요구되지 않는 동시에 공기 청정도가 개선된다.In addition, since the first and second pistons are operated by the magnetic force generated by the electromagnets, the noise is greatly reduced, and also a lubricant for preventing friction between the first and second pistons and the first and second cylinders needs to be supplied. This eliminates the incorporation of lubricants in the compressed air, thus eliminating the need for a filtering system and improving air cleanliness.

이에 더하여 본 발명은 동력원으로서 전자석을 이용하기 때문에 기계식 방식의 공기 압축기에 비해 열 발생이 현저하게 적으며, 따라서 공기 압축기에 별도의 냉각장치를 설치하지 않아도 된다.In addition, since the present invention uses an electromagnet as a power source, heat generation is significantly lower than that of a mechanical air compressor, and thus, there is no need to install a separate cooling device in the air compressor.

그리고 본 발명은 또한 자석댐퍼의 내측에 각각 위치센서가 설치되고, 이 위치센서의 출력은 제어기에 입력되도록 구성됨으로써 전자석부의 극성변환 타이밍과 압축량이 적절히 조절되며, 그 결과 공기 압축기 구동시 발생되는 토크리플을 줄일 수 있어 정숙한 운전과 효율적인 전력 사용이 달성될 수 있다.
In addition, the present invention is also provided with a position sensor in each of the magnetic damper, the output of the position sensor is configured to be input to the controller to adjust the polarity conversion timing and the amount of compression of the electromagnet portion, as a result is generated when driving the air compressor Torque ripple can be reduced, resulting in quiet operation and efficient power usage.

도 1은 본 발명에 따른 전자기식 공기 압축기를 나타낸 분해 사시도,
도 2 및 3은 본 발명에 따른 전자기식 공기 압축기의 일부 구성을 나타낸 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 전자기식 공기 압축기의 결합된 상태를 보인 사시도,
도 5는 도 4의 A-A에서 바라본 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 전자기식 공기 압축기를 포함하는 전체 압축공기 공급시스템을 나타낸 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 공기 압축기에 전압을 가변시켜 공급하는 인버터의 구성을 나타낸 구성도,
도 7(a, b)은 본 발명에 따른 전자기식 공기 압축기의 작동상태를 나타낸 단면도이다.1 is an exploded perspective view showing an electromagnetic air compressor according to the present invention;
2 and 3 is an exploded perspective view showing a part of the configuration of the electromagnetic air compressor according to the present invention,
4 is a perspective view showing a coupled state of the electromagnetic air compressor according to the present invention;
5 is a cross-sectional view taken from AA of FIG. 4;
6 is a configuration diagram showing a whole compressed air supply system including an electromagnetic air compressor according to the present invention;
8 is a configuration diagram showing a configuration of an inverter for supplying a variable voltage to the air compressor according to the present invention;
7 (a, b) is a cross-sectional view showing an operating state of the electromagnetic air compressor according to the present invention.

이하, 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment will be described in more detail the configuration of the present invention.

본 발명은 전자기적 방법에 의해 센터로드의 극성을 주기적으로 변화시켜 피스톤과 센터로드 사이에 작용하는 인력과 척력을 번갈아 반복적으로 형성되도록 함으로써 압축공기를 생성 공급하는 전자기식 공기 압축기를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 공기 압축기는, 도 1에 도시된 바와 같이 중공형의 제1실린더(11)와 제2실린더(12); 상기 제1,2실린더(11, 12)에 각각 내접하여 선형이동가능하게 삽입 설치되는 제1피스톤(13)과 제2피스톤(14); 상기 제1,2실린더(11, 12) 사이에 마주 접하여 기밀하게 설치되는 제1센터바디(21)와 제2센터바디(22); 상기 제1,2센터바디(21, 22) 사이에 동축으로 기밀하게 삽입되는 전자석부(32); 및 상기 제1,2실린더(11, 12)의 외측 단부에 기밀하게 설치되는 제1사이드 커버(41)와 제2사이드 커버(42);를 포함하여 구성된다.The present invention is to provide an electromagnetic air compressor for generating and supplying compressed air by periodically changing the polarity of the center rod by the electromagnetic method to be repeatedly formed alternately the attraction force and the repulsive force acting between the piston and the center rod. To this end, the air compressor of the present invention, as shown in Figure 1, the first cylinder 11 and the second cylinder 12 of the hollow; A first piston 13 and a second piston 14 which are internally installed in the first and second cylinders 11 and 12 so as to be movable in a linear manner; A first center body 21 and a second center body 22 which are installed in a gastight manner to face each other between the first and second cylinders 11 and 12; An electromagnet portion 32 which is coaxially and airtightly inserted between the first and second center bodies 21 and 22; And a first side cover 41 and a second side cover 42 that are hermetically installed at outer ends of the first and second cylinders 11 and 12.

상기 제1,2실린더(11, 12)는 알루미늄과 같은 비자성체를 이용하여 원통형으로 형성되며, 도 5에 도시된 바와 같이 축선방향으로 제1,2센터바디(21, 22)를 사이에 두고 일렬로 배치된다.The first and second cylinders 11 and 12 are formed in a cylindrical shape using a nonmagnetic material such as aluminum, and have first and second center bodies 21 and 22 therebetween in the axial direction as illustrated in FIG. 5. Arranged in line.

그리고 제1실린더(11)의 내측 끝단과 제2실린더(12)의 내측 끝단에는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1,2실린더(11, 12) 내부의 공기가 배출될 수 있도록 제1,2실린더(11, 12)의 외주면을 따라 각각 복수개의 관통공(11A, 12A)이 형성되는데, 이러한 관통공은 후술하는 제1,2피스톤(13, 14)이 각각 후진할 때 이들 피스톤의 후방에 위치하는 공간 내부에 존재하는 공기가 제1,2피스톤(13, 14)에 대해 배압(背壓)으로 작용함으로써 제1,2피스톤(13, 14)의 원활한 이동이 방해되는 것을 방지하기 위한 것이다. And the inner end of the first cylinder 11 and the inner end of the second cylinder 12, as shown in Figures 1 and 4 so that the air inside the first and second cylinders (11, 12) is discharged A plurality of through holes 11A and 12A are formed along the outer circumferential surfaces of the first and second cylinders 11 and 12, respectively, and these through holes are formed when the first and second pistons 13 and 14, which will be described later, respectively move backward. Air present in the space located at the rear of the air acts as a back pressure with respect to the first and second pistons 13 and 14 to prevent the smooth movement of the first and second pistons 13 and 14. It is to.

상기 제1,22피스톤(13, 14)의 내부에는 서로 다른 극성의 영구자석으로 형성된 마그넷(15, 16)이 각각 내장되고, 그 외측에는 마그넷(15, 16)이 이탈되는 것을 방지하기 위해 피스톤 스냅링(17, 18)이 각각 설치된다.Inside the first and the 22 pistons 13 and 14, magnets 15 and 16 formed of permanent magnets having different polarities are embedded, respectively, and pistons are provided on the outside to prevent the magnets 15 and 16 from being separated. Snap rings 17 and 18 are respectively installed.

그리고 상기 제1,2피스톤(13, 14)의 외주면에는 각각 피스톤 오링(19, 20)이 설치되어 제1,2피스톤(13, 14)과 제1,2실린더(11, 12) 사이의 기밀 성능을 증대시킨다.In addition, piston o-rings 19 and 20 are respectively installed on the outer circumferential surfaces of the first and second pistons 13 and 14 to seal the airtightness between the first and second pistons 13 and 14 and the first and second cylinders 11 and 12. Increase performance

상기 전자석부(32)는 강자성체로 이루어진 원통형의 코어(33)와 상기 코어(33)에 감긴 도선(34)으로 구성되며, 원통형으로 감긴 도선(34)에 전류를 흘리면 자기장이 형성되고 그 자기장에 의해 코어(33)가 자화되어 자석 역할을 하게 된다.The electromagnet part 32 is composed of a cylindrical core 33 made of a ferromagnetic material and a conductive wire 34 wound around the core 33. As a result, the core 33 is magnetized to act as a magnet.

이러한 전자석부(32)는 제1,2실린더(11, 12) 사이에 각각 기밀하게 끼움되는 제1,2센터바디(21, 22) 사이에 내장된 형태로 지지되어 제1,2실린더(11, 12) 사이에 고정되게 구성되며, 도선(34)에 전류가 흘러 코어(33)가 자화됨에 따라 제1,2피스톤(13, 14)의 마그넷(15, 16)과의 사이에 인력 및 척력을 형성하게 된다.The electromagnet part 32 is supported between the first and second cylinders 11 and 12 in a built-in form between the first and second center bodies 21 and 22 to be hermetically sandwiched between the first and second cylinders 11 and 12, respectively. , 12), and the attraction force and repulsive force between the magnets 15 and 16 of the first and second pistons 13 and 14 as a current flows through the conductive wire 34 and the core 33 is magnetized. Will form.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전자석부(32)에는 인버터(52)가 연결 설치되어 교류전원(51)으로부터 공급되는 전압을 가변시켜 공급함으로써 이에 의해 전자석부(32)로부터 생성되는 자력이 세기가 제어된다.As shown in FIG. 6, an inverter 52 is connected to the electromagnet part 32 to supply a variable voltage supplied from the AC power source 51, thereby increasing the magnetic force generated from the electromagnet part 32. Is controlled.

도 7은 본 발명에 사용되는 인버터의 구체적 구조를 나타낸 도면으로서, 먼저 상용전원으로부터 AC 전원이 공급되면, 공급된 AC 전원은 AC/DC 컨버터에 의해 DC로 변환되고, 이 변환된 AC 전원은 버크 컨버터(buck converter)에 의해 전압이 강하된 다음, 다시 풀 브릿지 타입의 인버터(full bridge type inverter)에 의해 AC로 변환되어 출력된 후 전자식 공기 압축기의 전자석부(32)에 입력된다.7 is a view showing a specific structure of the inverter used in the present invention, when AC power is first supplied from a commercial power source, the supplied AC power is converted to DC by an AC / DC converter, the converted AC power is a buck The voltage is dropped by a buck converter, and then converted into AC by a full bridge type inverter and then output to AC and then input to the electromagnet portion 32 of the electronic air compressor.

이때 제어기는 공기 압축기로부터 생성되어야 하는 공기의 압력에 따라 버커 컨버터 제어하여 전압을 가변시키고, 또한 공기를 압축하기 위해 전자석부(32)에 필요한 극성에 따라 공기 압축기에 공급되는 AC의 방향을 변환시켜 출력되도록 함으로써 공기 압축기의 전자석부(32)의 극성에 의해 인력과 척력이 작용되도록 한다.At this time, the controller controls the bucker converter in accordance with the pressure of the air to be generated from the air compressor to change the voltage, and also to change the direction of the AC supplied to the air compressor according to the polarity required for the electromagnet portion 32 to compress the air By outputting the attraction force and the repulsive force by the polarity of the electromagnet portion 32 of the air compressor.

이러한 구성에 의해 전자석부(32)는 인버터(52)를 통해 도선에 공급되는 교류 전력에 의해 코어(33)의 극성이 주기적으로 변화되어 제1,2피스톤(13, 14)의 마그넷(15, 16)과의 사이에 인력 및 척력이 번갈아가며 반복적으로 형성하게 되고, 이에 제1 및 제2피스톤(13, 14)은 도 8a 및 8b에서와 같이 제1,2실린더(11, 12) 각각의 내벽을 따라 왕복 운동하여 제1,2실린더(11, 12)의 내부공기를 압축함으로써 압축공기를 생성하게 된다.Due to this configuration, the electromagnet portion 32 periodically changes the polarity of the core 33 by the alternating current power supplied to the conductive wire through the inverter 52, so that the magnets 15 of the first and second pistons 13 and 14 are changed. 16) the attraction force and the repulsive force are alternately formed between the first and second pistons 13 and 14, so that the first and second pistons 13 and 14 are formed as shown in FIGS. 8A and 8B, respectively. Compressed air is generated by reciprocating along the inner wall to compress internal air of the first and second cylinders 11 and 12.

즉, 상기 인버터(52)는 결과적으로 전자석부(32)의 코어(33)의 극성을 주기적으로 바꾸어주는 역할을 하는 동시에 전자석부(32)의 코어(33)에 입력되는 전압의 크기를 조절한다.That is, the inverter 52 serves to periodically change the polarity of the core 33 of the electromagnet portion 32 as a result and to adjust the magnitude of the voltage input to the core 33 of the electromagnet portion 32. .

상기 제1,2실린더(11, 12)에서 각각 생성된 압축공기는 도 6과 같이 공기 분리기(54)와 공기 필터(55)를 거쳐 공기 탱크(56)에 저장되며, 필요에 따라서 해당 액추에이터에 공급된다. 상기 액추에이터는 공급된 압축공기를 이용하여 기계적인 작업을 수행하여 해당 기계를 작동시킨다.Compressed air generated in each of the first and second cylinders 11 and 12 is stored in the air tank 56 through the air separator 54 and the air filter 55 as shown in FIG. Supplied. The actuator operates the machine by performing mechanical work using the supplied compressed air.

또한, 상기 인버터(52)는 연결되어 있는 제어기(53)의 제어에 의해 출력되는 교류전력의 주파수가 가변될 수 있으며, 이러한 구성에 의해 코어(33)의 극성의 변경 주기를 제어함으로써 저압에서 고압까지 다양한 공기압력을 갖는 압축공기의 생성을 가능하게 된다.In addition, the inverter 52 may vary the frequency of the AC power output by the control of the controller 53 is connected, by controlling the period of change of the polarity of the core 33 by such a configuration high pressure at low pressure It is possible to produce compressed air having various air pressures.

아울러, 상기 전자석부(32)는 도선(34)과 코어(33) 사이에 배치되어 도선(34)과 코어(33) 사이를 절연하는 센터부쉬(35)를 포함하여 구성된다.In addition, the electromagnet portion 32 includes a center bush 35 disposed between the conductive wire 34 and the core 33 to insulate the conductive wire 34 from the core 33.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1,22피스톤(13, 14)은 전자석부(32)의 코어(33)를 축선방향으로 관통하는 센터로드(38)에 의해 일체로 연결되게 구성된다.Meanwhile, as shown in FIG. 5, the first and second pistons 13 and 14 are integrally connected by a center rod 38 penetrating the core 33 of the electromagnet portion 32 in the axial direction. do.

상기 센터로드(38)는 양단부가 제1,22피스톤(13, 14)의 상단부에 압입되어 결합됨으로써 제1,2피스톤(13, 14)을 일체로 연결해주며, 제1,2피스톤(13, 14)이 안정적으로 선형 이동하도록 지지해준다.The center rod 38 is connected to the first and second pistons 13 and 14 by integrally connecting both ends of the first and second pistons 13 and 14 by press-fitting the upper ends of the first and second pistons 13 and 14. 14) supports stable linear movement.

또한, 상기 센터로드(38)는 제1,2피스톤(13, 14)과 함께 선형 이동할 때 코어(33)의 내벽면에 설치된 코어 오링(36)에 의해 제1,2실린더(11, 12)의 기밀을 유지되면서 이동하게 된다.In addition, the center rod 38 is the first and second cylinders 11 and 12 by a core O-ring 36 installed on the inner wall surface of the core 33 when the center rod 38 linearly moves together with the first and second pistons 13 and 14. Will be moved while maintaining confidentiality.

상기 제1,2센터바디(21, 22)는 일단면이 각 실린더에 삽입가능하게 단차지게 형성되며, 중앙부가 축선방향으로 천공된 구조를 갖는다.The first and second center bodies 21 and 22 have one end surface formed to be stepped into each cylinder and have a structure in which a central portion thereof is axially drilled.

이러한 제1,2센터바디(21, 22)는 단차진 부위가 제1,2실린더(11, 12) 각각의 일단부에 기밀하게 삽입되고 타단면이 서로 마주하여 접한 형태로 구성되며, 그 중앙부에 동축으로 삽입되는 전자석부(32) 및 전자석부(32)를 관통하는 센터로드(38)와 더불어 제1,2실린더(11, 12)의 마주하는 일단부를 밀폐하게 된다.The first and second center bodies 21 and 22 are formed in a shape in which the stepped portion is hermetically inserted into one end of each of the first and second cylinders 11 and 12 and the other end faces face each other. The opposite ends of the first and second cylinders 11 and 12 are sealed together with the electromagnet portion 32 and the center rod 38 penetrating through the electromagnet portion 32.

아울러, 상기 제1,2센터바디(21, 22)와 제1,2실린더(11, 12) 사이 및 제1,2센터바디(21, 22)와 전자석부(32)의 코어(33) 사이에는 각각 기밀 성능을 증대하기 위한 센터바디 오링(31) 및 전자석부 오링(37)이 장착된다.In addition, between the first and second center bodies 21 and 22 and the first and second cylinders 11 and 12 and between the first and second center bodies 21 and 22 and the core 33 of the electromagnet part 32. The center body o-ring 31 and the electromagnet portion O-ring 37 are respectively mounted to increase the airtight performance.

한편, 제1,2실린더(11, 12) 각각의 타단부 즉, 일렬로 배치된 제1,2실린더(11, 12)의 외측 단부는 제1,2사이드 커버(41, 42)에 의해 밀폐된다.Meanwhile, the other end of each of the first and second cylinders 11 and 12, that is, the outer end of the first and second cylinders 11 and 12 arranged in a line, is sealed by the first and second side covers 41 and 42. do.

상기 제1,2사이드 커버(41, 42)는 단차진 일단면이 제1,2실린더(11, 12) 각각의 타단부에 기밀하게 삽입되고, 장볼트 등의 체결부재(39)에 의해 결합된다.The first and second side covers 41 and 42 are stepped into one end of each of the first and second cylinders 11 and 12 in an airtight manner, and are coupled by fastening members 39 such as long bolts. do.

이때 상기 체결부재(39)는 도 4와 같이 제1,2실린더(11, 12)의 외측에서 제1,2센터바디(21, 22)를 관통하여 제1,2사이드 커버(41, 42)를 결합해주고, 이를 통해 제1,2실린더(11, 12) 사이에 조립되어 있는 제1,2센터바디(21, 22)를 지지 및 고정해주게 된다.At this time, the fastening member 39 penetrates through the first and second center bodies 21 and 22 from the outside of the first and second cylinders 11 and 12, as shown in FIG. 4, and the first and second side covers 41 and 42. To combine and support and secure the first and second center bodies 21 and 22 assembled between the first and second cylinders 11 and 12.

또한, 상기 제1,2사이드 커버(41, 42)에는 제1,2피스톤(13, 14)의 충돌시 충격을 완화하기 위한 댐퍼부재가 설치된다. In addition, the first and second side covers 41 and 42 are provided with damper members for alleviating impact when the first and second pistons 13 and 14 collide with each other.

상기 댐퍼부재로는 우레탄 소재로 이루어진 고무댐퍼(43, 44)와 영구자석으로 이루어진 자석댐퍼(45, 46)가 사용되고, 자석댐퍼(45, 46)는 제1,2피스톤(13, 14)의 마그넷(15, 16)과 동일 극성을 갖는다.As the damper member, rubber dampers 43 and 44 made of urethane material and magnet dampers 45 and 46 made of permanent magnets are used, and the magnetic dampers 45 and 46 are formed of the first and second pistons 13 and 14. It has the same polarity as the magnets 15 and 16.

상기 자석댐퍼(45, 46)는 제1,2사이드 커버(41, 42)의 일단면에 삽입 설치되고, 이에 제1,2사이드 커버(41, 42)에는 자석댐퍼(45, 46)의 이탈 방지를 위해 커버 스냅링(47, 48)이 각각 조립된다.The magnetic dampers 45 and 46 are inserted into one end surfaces of the first and second side covers 41 and 42, and the magnetic dampers 45 and 46 are separated from the first and second side covers 41 and 42. Cover snap rings 47 and 48 are assembled respectively for prevention.

그리고 자석댐퍼(45, 46)의 내측에는 각각 주기적으로 또는 반복적으로 이동하는 마그넷(15, 16)의 위치를 확인할 수 있도록 홀센서와 같은 위치센서(도면부호 없음)가 설치되고, 이 위치센서의 출력은 제어기(53)에 입력되도록 구성되며, 이에 의해 제어기(53)는 위치센서로부터의 입력신호에 기초하여 인버터(52)를 제어하여 전자석부(32)의 극성변환 타이밍과 압축량 등을 조절하며, 그 결과 공기 압축기 구동시 발생되는 토크리플을 줄일 수 있어 정숙한 운전과 효율적인 전력 사용이 달성된다.
And inside the magnet dampers 45 and 46, a position sensor (not shown) such as a hall sensor is installed to check the positions of the magnets 15 and 16 that move periodically or repeatedly, respectively. The output is configured to be input to the controller 53, whereby the controller 53 controls the inverter 52 based on the input signal from the position sensor to adjust the polarity conversion timing and compression amount of the electromagnet portion 32, etc. As a result, torque ripple generated when the air compressor is driven can be reduced, resulting in quiet operation and efficient power usage.

그리고 제1,2사이드 커버(41, 42) 각각에는 도 5에 도시된 바와 같이 제1,2실린더(11, 12)에 공기 유입 및 배출시키기 위한 유입구(49A, 50A)와 배출구(49B, 50B)가 형성된다.Each of the first and second side covers 41 and 42 has inlets 49A and 50A and outlets 49B and 50B for introducing and discharging air into the first and second cylinders 11 and 12 as shown in FIG. 5. ) Is formed.

상기 유입구(49A, 50A)와 배출구(49B, 50B)는 각각 제1,2실린더(11, 12)의 내부와 외부를 연결하는 공기통로의 역할을 하며, 각 유입구(49A, 50A)와 배출구(49B, 50B)에는 일방향으로만 유체 유동이 가능한 체크밸브(40A', 49B', 50A', 50B')가 설치된다. The inlets 49A and 50A and the outlets 49B and 50B serve as air passages connecting the inside and the outside of the first and second cylinders 11 and 12, respectively, and each of the inlets 49A and 50A and the outlets ( 49B and 50B are provided with check valves 40A ', 49B', 50A 'and 50B', which allow fluid flow in only one direction.

이러한 구성에 의해 유입구(49A, 50A)로는 제1,2실린더(11, 12) 내부로 공급되는 공기만 유입되고, 배출구(49B, 50B)로는 실린더(11, 12) 내부에서 생성된 압축공기만 배출되며, 아울러 유입구(49A, 50A)로의 공기 배출 및 배출구(49B, 50B)로의 공기 유입이 방지된다.
By this configuration, only the air supplied into the first and second cylinders 11 and 12 flows into the inlets 49A and 50A, and only the compressed air generated inside the cylinders 11 and 12 into the outlets 49B and 50B. In addition, air discharge to the inlets 49A and 50A and air inflow to the outlets 49B and 50B are prevented.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 전자기적인 방법에 의해 공기 압축기를 동작시킴으로써 윤활유의 사용이 배제되며, 그 결과 청정한 압축공기가 생산 공급될 수 있다.
As described above, the present invention eliminates the use of lubricating oil by operating the air compressor by an electromagnetic method, and as a result, clean compressed air can be produced and supplied.

10 : 전자기식 공기 압축기 11 : 제1실린더
11A: 관통공 12 : 제2실린더
12A: 관통공 13 : 제1피스톤
14 : 제2피스톤 15, 16 : 마그넷
17, 18 : 피스톤 스냅링 19, 20 : 피스톤 오링
21 : 제1센터바디 22 : 제2센터바디
31 : 센터바디 오링 32 : 전자석부
33 : 코어 34 : 도선
35 : 센터부쉬 36 : 코어 오링
37 : 전자석부 오링 38 : 센터로드
39 : 체결부재 41 : 제1사이드 커버
42 : 제2사이드 커버 43, 44 : 고무댐퍼
45, 46 : 자석댐퍼 47, 48 : 커버 스냅링
49A, 50A: 유입구 48B, 50B: 배출구
49A', 49B', 50A', 50B': 체크밸브 51 : 직류전원
52 : 인버터 53 : 제어기
54 : 공기 분리기 55 : 공기 필터
56 : 공기 탱크10 electromagnetic electromagnetic compressor 11 first cylinder
11A: through hole 12: second cylinder
12A: through hole 13: first piston
14: 2nd piston 15, 16: magnet
17, 18: piston snap ring 19, 20: piston o-ring
21: 1st center body 22: 2nd center body
31: center body O-ring 32: electromagnet
33 core 34 conductor
35: center bush 36: core O-ring
37: Electromagnet O-ring 38: Center Rod
39: fastening member 41: first side cover
42: second side cover 43, 44: rubber damper
45, 46: magnetic dampers 47, 48: cover snap ring
49A, 50A: Inlet 48B, 50B: Outlet
49A ', 49B', 50A ', 50B': Check valve 51: DC power
52: inverter 53: controller
54: air separator 55: air filter
56: air tank

Claims (7)

인버터에 의해 전자석의 극성을 변화시켜 영구자석과의 극성의 차이로 발생되는 인력과 척력을 이용하여 동력을 발생시켜 공기를 압축하여 공급하는 전자기식 공기 압축기에 있어서,
상기 공기 압축기는 축선방향으로 일직선으로 배치되는 중공형의 제1실린더(11)와 제2실린더(12)와;
서로 다른 극성의 마그넷(15, 16)을 가지며, 상기 실린더(11, 12)에 각각 내접하여 선형 이동가능하게 설치되는 제1피스톤(13) 및 제2피스톤(14)과;
상기 제1 및 제2실린더(11, 12) 사이에 마주 접하여 기밀하게 삽입되는 제1센터바디(21) 및 제2센터바디(22)와;
상기 제1 및 제2센터바디(21, 22) 사이에 동축으로 삽입되고, 전력이 공급되면 상기 마그넷(15, 16)과의 사이에 자기력을 형성하게 되는 전자석부(32) 및;
상기 제1 및 제2실린더(11, 12)의 외측 단부에 각각 결합되며, 복수 개의 체결부재(39)에 의해 연결되어 상기 실린더(11, 21)와 센터바디(21, 22)를 지지하는 제1사이드 커버(41) 및 제2사이드 커버(42);로 이루어지고,
상기 전자석부(32)에는 AC 전원을 DC로 변환시키는 AC/DC 컨버터가 포함된 인버터(52)와 제어기(53)가 차례로 연결되고, 상기 인버터(52)는 전압을 강하시키는 벅 컨버터와, DC 전원을 다시 AC 전원으로 변환시키는 인버터로 이루어지며, 상기 제어기(53)는 상기 인버터(52)의 출력전압이 가변되도록 제어하고,
상기 사이드 커버(41, 42) 각각에는 제1 및 제2실린더(11, 12)에 공기 유입 및 배출시키기 위한 유입구(49A, 50A)와 배출구(49B, 50B)가 형성되고, 상기 유입구(49A, 50A)와 배출구(49B, 50B) 각각에는 일방향으로만 유체 유동이 가능한 체크밸브(40A', 49B', 50A', 50B')가 설치되는 것을 특징으로 하는 전자기식 공기 압축기.
In the electromagnetic air compressor that changes the polarity of the electromagnet by the inverter to generate power by using the attraction force and the repulsive force generated by the difference of the polarity with the permanent magnet, to compress and supply the air,
The air compressor includes a hollow first cylinder 11 and a second cylinder 12 arranged in a straight line in the axial direction;
A first piston (13) and a second piston (14) having magnets (15, 16) of different polarities and installed in a linearly movable manner in contact with the cylinders (11, 12), respectively;
A first center body (21) and a second center body (22) which are hermetically inserted in contact with each other between the first and second cylinders (11, 12);
An electromagnet portion 32 inserted coaxially between the first and second center bodies 21 and 22 and forming a magnetic force between the magnets 15 and 16 when electric power is supplied;
It is coupled to the outer end of the first and second cylinder (11, 12), respectively, is connected by a plurality of fastening members 39 for supporting the cylinder (11, 21) and the center body (21, 22) 1 side cover 41 and the second side cover 42;
An inverter 52 including an AC / DC converter for converting AC power to DC is connected to the electromagnet part 32 and a controller 53, and the inverter 52 includes a buck converter for dropping a voltage, and a DC. An inverter converts power back to AC power, and the controller 53 controls the output voltage of the inverter 52 to vary.
Each of the side covers 41 and 42 is provided with inlets 49A and 50A and outlets 49B and 50B for introducing and discharging air into the first and second cylinders 11 and 12, respectively. Electromagnetic air compressor, characterized in that the check valve (40A ', 49B', 50A ', 50B') that is capable of fluid flow in only one direction is provided in each of the 50A) and the outlet (49B, 50B).
청구항 1에 있어서,
상기 제1,2사이드 커버(41, 42)에는 상기 제1,2피스톤(13, 14)의 충돌 충격을 완화하기 위한 자석댐퍼(45, 46)가 설치되는 것을 특징으로 하는 전자기식 공기 압축기.
The method according to claim 1,
Electromagnetic air compressor, characterized in that the first and second side cover (41, 42) is provided with a magnetic damper (45, 46) for mitigating the impact impact of the first and second piston (13, 14).
청구항 2에 있어서,
상기 자석댐퍼(45, 46)의 내측에는 각각 위치센서가 설치되고, 상기 위치센서의 출력은 상기 제어기(53)에 입력되도록 구성되어 상기 전자석부(32)의 극성변환 타이밍과 압축량이 조절되는 것을 특징으로 하는 전자기식 공기 압축기.
The method according to claim 2,
Position sensors are installed inside the magnetic dampers 45 and 46, respectively, and outputs of the position sensors are configured to be input to the controller 53 to control the polarity conversion timing and the amount of compression of the electromagnet part 32. Electromagnetic air compressor characterized by.
청구항 1에 있어서,
상기 전자석부(32)는 강자성체로 이루어진 원통형의 코어(33)와 코어(33)에 감긴 도선(34)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기식 공기 압축기.
The method according to claim 1,
The electromagnet part 32 is an electromagnetic air compressor, characterized in that consisting of a cylindrical core (33) made of a ferromagnetic material and the conductive wire (34) wound around the core (33).
청구항 1에 있어서,
상기 제1,2피스톤(13,14)은 상기 전자석부(32)를 축선방향으로 관통하는 센터로드(38)에 의해 일체로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기식 공기 압축기.
The method according to claim 1,
The first and second pistons (13,14) is characterized in that the electromagnetic air compressor is configured to be integrally connected by a center rod (38) penetrating the electromagnet portion (32) in the axial direction.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제1실린더(11)의 내측 끝단과 상기 제2실린더(12)의 내측 끝단에는 각각 상기 제1,2실린더(11, 12) 내부의 공기가 배출될 수 있도록 상기 제1,2실린더(11, 12)의 외주면을 따라 복수개의 관통공(11A, 12A)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기식 공기 압축기.The method according to claim 1,
The first and second cylinders 11 and 11 allow the air inside the first and second cylinders 11 and 12 to be discharged to the inner end of the first cylinder 11 and the inner end of the second cylinder 12, respectively. , 12) A plurality of through-holes (11A, 12A) is formed along the outer circumferential surface of the electromagnetic air compressor.
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