KR101830931B1 - 보이스 코일모터와 피스톤을 일체화한 공기 압축부 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보이스 코일모터와 피스톤을 일체화한 공기 압축부 모듈에 관한 것으로, 왕복운동이 탁월한 보이스 코일모터와 공기 압축부의 피스톤을 일체로 형성하여 구조적 간소화와 저전력의 콤팩트화가 가능한 것이다.
본 발명은 베이스 플레이트에 고정되는 원통형의 바디를 구비하되 바디의 중앙에 관통홀을 형성하고, 상기 바디의 외측에는 상측으로 코일이 함몰된 형태로 권회하고, 상기 바디의 상측으로 원통형의 부스트 바디를 구비하되 상기 부스트 바디의 상측으로 영구자석을 끼우고, 상기 영구자석의 상측으로 컨넥터를 매개로 하여 왕복 플레이트를 고정하고, 상기 왕복 플레이트의 상측으로 고정 플레이트에 고정된 피스톤 헤드에서 왕복 운동하는 피스톤을 직결하여 고정하고, 상기 고정 플레이트와 베이스 플레이트 사이에 고정된 가이드를 타고 왕복 플레이트가 왕복운동이 이루어지게 함으로써 이루어진다.

Description

보이스 코일모터와 피스톤을 일체화한 공기 압축부 모듈{Air compression module with integrated voice coil motor and the piston}

본 발명은 보이스 코일모터와 피스톤을 일체화한 공기 압축부 모듈에 관한 것으로, 왕복운동이 탁월한 보이스 코일모터와 공기 압축부의 피스톤을 일체로 형성하여 구조적 간소화와 저전력의 콤팩트화가 가능한 것이다.

압축공기는 산업 전 분야에서 다양하게 이용되고 있으며, 이러한 압축공기는 동력발생수단으로서 엔진을 이용하는 방식과 모터를 이용하는 방식으로 구분되며, 통상 엔진이나 모터의 회전동력은 벨트 등의 동력전달장치를 이용하여 피스톤을 구동시켜 공기를 압축시키는 공기 압축부로 전달한 후 공기 압축부에서 생산된 압축공기는 압축탱크에 저장한 후 안정된 압력으로 압축공기를 사용하게 된다.

공기압축기의 동력 발생장치는 회전 운동을 얻게 되고, 이러한 회전운동은 공기압축부에서 직선운동으로 변하면서 피스톤을 왕복 운동하여 공기 압축이 이루어지게 되는 것으로, 동력 전달장치에서 동력 전달이 이루어질 경우 동력 손실이 발생하는 한편 벨트에 의한 안전사고의 위험이 있고, 부품수가 증가하여 구조적으로 복잡함과 함께 콤팩트화가 어렵고, 구동에 따른 소음이 큰 문제와 함께 모터를 이용하는 경우 전력소모가 커서, 전련설비를 증가시켜야 하는 문제와 이로 인한 공사비용의 상승을 초래하게 된다.

즉, 회전동력을 발생하는 모터와, 모터의 회전동력을 전달하는 벨트 및 풀리, 전달되는 회전동력을 직선운동으로 변화시키는 크랭크 축을 구비한 후 상기 크랭크축에 피스톤을 연결하여 공기 압축이 이루어지게 하는 방식은 전술된 바와 같이 구조적 복잡함과 소음 발생 및 전력소비가 증가하는 문제가 발생하는 것으로, 본 발명에서는 정밀한 왕복운동이 탁월하고 저전력 구동과 저소음 구동이 가능한 보이스 코일모터에 공기 압축부의 피스톤을 직결함으로써 콤팩트한 구조와 저전력, 저소음의 공기 압축기 제공이 가능토록 하는 것이다.

대한민국 실용신안 등록 20-0310185호(2003.03.28. 등록) 대한민국 특허 공개 10-2009-0061109호(2009.06.16. 공개) 대한민국 실용신안 등록 20-0359638호(2004.08.10. 등록)

본 발명은 공기 압축기에서 모터의 회전동력을 공기압축부의 피스톤으로 전달하는 동력전달장치가 복잡하고, 벨트의 사용으로 인한 안전사고의 위험이 있으며, 소음이 발생하는 한편 모터의 소비전력이 커서 공기 압축용량을 높일 경우, 배전설비까지 별도로 마련하여야 하는 문제를 해결하기 위한 것으로, 저전력과 저소음으로 뛰어난 왕복운동을 갖는 보이스 코일모터에 공기 압축부의 피스톤을 직결함으로써 개선된 공기 압축기의 제공이 가능토록 하는 것이다.

본 발명은 베이스 플레이트에 고정되는 원통형의 바디를 구비하되 바디의 중앙에 관통홀을 형성하고, 상기 바디의 외측에는 상측으로 코일이 함몰된 형태로 권회하고, 상기 바디의 상측으로 원통형의 부스트 바디를 구비하되 상기 부스트 바디의 상측으로 영구자석을 끼우고, 상기 영구자석의 상측으로 컨넥터를 매개로 하여 왕복 플레이트를 고정하고, 상기 왕복 플레이트의 상측으로 고정 플레이트에 고정된 피스톤 헤드에서 왕복 운동하는 피스톤을 직결하여 고정하고, 상기 고정 플레이트와 베이스 플레이트 사이에 고정된 가이드를 타고 왕복 플레이트가 왕복운동이 이루어지게 함으로써 이루어지는 것으로, 코일에 가해지는 전기의 극성을 변화시킴에 따라 영구자석이 왕복운동 하면서 피스톤에 의한 공기 압축이 이루어지게 된다.

본 발명은 바디와 코일 및 영구자석으로 이루어지는 보이스 코일모터를 이용하여 공기 압축부의 피스톤을 왕복 운동시키는 것으로, 보이스 코일모터에 피스톤을 직결하여 간단한 구조에 의한 저소음 저전력의 안정된 공기 압축이 이루어지는 것이다.

본 발명은 왕복 운동이 탁월한 보이스 코일모터에 공기 압축부의 피스톤을 직결하여 공기 압축이 이루어지게 하는 것으로, 부품수가 줄어 생산이 용이한 동시에 콤팩트화가 가능하고, 저전력 운전이 가능하여 중소규모 작업시 전력문제를 해결하는 한편 일반차량에 탑재시킬 수 있는 효과가 있으며, 저소음 운전이 가능하고, 부품의 모듈화로 수리(교체)가 간단히 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 사시도
도 2는 본 발명의 정면도
도 3은 본 발명의 평면도
도 4는 본 발명의 저면도
도 5는 본 발명의 공기 압축시 단면도
도 6은 본 발명의 공기 흡입시 단면도

본 발명은 공기 압축기에 관한 것으로, 동력발생장치로써 보이스 코일모터를 사용하고, 동력전달장치를 사용하지 않으면서 보이스 코일모터에 공기 압축부의 피스톤을 직결함으로써 저소음, 저전력, 콤팩트화가 가능한 공기 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 보이스 코일모터는 코일이 외측으로 권회되고 원통 형상을 갖는 바디가 고정된 상태에서 바디의 상측에 설치되는 영구자석이 상하로 왕복 운동이 이루어지게 되는 것으로, 영구자석의 상하측에는 각각 컨넥터와 부스트 바디를 고정하여 바디가 띄는 극성과 영구자석의 극성에 의해 상하 운동이 이루어지게 하되 상기 영구자석은 가이드를 타고 안정된 상태의 왕복 운동을 하게 된다.

본 발명의 영구자석에 고정되어 가이드를 타고 왕복 운동하는 왕복 플레이트에는 공기 압축부의 피스톤을 직결함으로써 보이스 코일모터에 의해 피스톤의 왕복 운동이 이루어지게 되고, 이로 인하여 압축공기를 생산하게 된다.

본 발명의 보이스 코일모터는 코일에 가해지는 전기의 극성을 변화시킴에 따라 영구자석을 당기거나 밀게 되고, 영구자석은 왕복 플레이트에 고정된 채로 가이드를 타고 왕복 운동이 이루어게 되므로, 왕복 플레이트에 공기 압축부의 피스톤을 직결하여 공기 압축이 이루어지게 하는 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 실시예 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 동력을 발생시키는 보이스 코일모터(100)와, 상기 보이스 코일모터(100)의 동력을 받아 공기를 압축시키는 공기 압축부(200)를 일반적인 형태의 동력전달장치를 이용하지 않고, 직결시킴으로써 이루어지는 것이다.

본 발명의 보이스 코일모터(100)를 구성하는 원통형의 바디(10)는 베이스 플레이트(20)에 고정되게 하되 중앙에 관통홀(11)을 형성하여 부스트 바디(30)가 바디(10)에 끼워질 때 공기가 배출될 수 있도록 하고, 상기 바디(10)의 외측으로 코일(50)을 권회시키되 상기 코일(50)은 움직임이 발생하지 않도록 함몰되게 설치하며, 상기 코일(50)은 바디(10)의 상부 외측에 설치함으로써 부스트 바디(30)를 쉽게 당길 수 있도록 한다.

본 발명의 바디(10)에 형성된 개구부에는 컵 형상의 부스트 바디(30)가 끼워질 수 있는 형태로 설치하되 상기 부스트 바디(30)의 상측으로 네오디늄 영구자석(60)이 고정될 수 있도록 하고, 상기 부스트 바디(30)는 영구자석(60)을 바디(10)의 상측에 직접 설치하는 경우, 왕복 운동하는 행정거리가 짧아지기 때문에 행정거리를 늘리기 위하여 설치한 것으로, 부스트 바디(30)가 자성체로 작용하여 영구자석(60)이 상하 이동하는 왕복 행정거리를 늘리게 된다.

본 발명의 영구자석(60)은 부스트 바디(30)의 상측과 컨넥터(70)의 하측에 끼워져 고정되는 것으로, 상기 부스트 바디(30)의 상측과 컨넥터(70)의 하측에는 영구자석(60)이 끼워져 외부로 이탈되지 않도록 이탈방지턱(31)(71)을 형성하며, 부스트 바디(30)와 컨넥터(70)는 영구자석(60)의 강력한 자성에 의해 붙어서 고정된 상태를 유지하게 된다.

본 발명의 컨넥터(70)는 왕복 플레이트(80)를 고정하고, 상기 왕복 플레이트(80)의 상측에는 공기 압축부(200)를 구성하는 피스톤(210)을 직결하여 연결하는 한편 왕복 플레이트(80)는 양쪽으로 가이드(90)에 끼워져 상하 방향으로 안정된 왕복 운동이 이루어지게 되고, 상기 가이드(90)의 상측에는 고정 플레이트(40)가 고정된다.

본 발명의 왕복 플레이트(80)는 가이드(90)에 볼베어링(91)으로 끼워져 왕복 운동이 이루어지게 되고, 볼베어링(91)의 하측으로 가이드(90)에 스프링을 외삽하여 설치할 경우, 왕복 플레이트(80)의 왕복 운동에 도움을 주게 된다.

이러한 구성의 본 발명에서, 영구자석(60)은 코일(50)에 인가되는 전기의 극성이 변화됨에 따라 바디(10)쪽으로 이동하거나, 바디(10)와 멀어지는 쪽으로 이동하게 되고, 이러한 영구자석(60)의 왕복 운동을 이용하여 공기 압축부(200)의 피스톤(210)을 왕복 운동시켜 공기 압축이 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명의 코일(50)에 전기가 공급되어 바디(10)가 자성을 띄게 되고, 바디(10)의 자성과 영구자석(60)의 자성이 서로 다를 경우, 영구자석(60)을 바디(10)쪽으로 당기게 되고, 영구자석(60)은 하측으로 부스트 바디(30)가 고정되어 있기 때문에, 바디(10)와 부스트 바디(30)의 자성에 의해 영구자석(60)의 하강이 이루어지게 되며, 이때 부스트 바디(30)와 바디(10)의 내측에 채워진 공기는 관통홀(11)을 통하여 외부로 배출이 이루어지게 되므로, 영구자석(60)의 하강에 하등 문제가 없다.

여기서, 부스트 바디(30)는 영구자석(60)의 자성을 증가시켜 영구자석(60)이 왕복하는 행정거리를 높이고자 하는 것이고, 상기 영구자석(60)은 왕복 플레이트(80)에 고정된 상태에서 왕복 플레이트(80)가 가이드(90)를 타고 상하 이동하게 되므로, 안정된 상태의 왕복 운동이 이루어지게 된다,

본 발명에서 영구자석(60)의 하강이 완료된 후에는 코일(50)에 인가되는 전기의 극성을 변화시켜, 바디(10)와 영구자석(60)의 극성이 동일하게 하며, 영구자석(60)은 바디(10)에서 멀어지는 방향으로 이동하게 되며, 이때, 영구자석(60)은 왕복 플레이트(80)에 고정된 상태에서 가이드(90)를 타고 안정된 이동이 이루어진다.

따라서, 본 발명은 코일(50)의 극성을 변화시킴에 따라, 영구자석(60)의 상하 이동이 이루어지게 되고, 상기 영구자석(60)은 왕복 플레이트(80)에 고정된 상태에서 가이드(90)를 타고 왕복 운동을 하게 되므로, 안정된 상태의 이동이 이루어지게 되며, 보이스 코일모터(100)의 사용으로 저소음과 저전력의 구동이 가능하다.

한편, 본 발명은 상기 왕복 플레이트(80)의 상하 운동에 의해 직결된 피스톤(210)의 상하 운동이 이루어져, 공기 압축부(200)에서 압축 공기를 발생시킨 후 도시되지 아니한 압축탱크에 저장되게 된다.

본 발명은 보이스 코일모터(100)에서 공기 압축부(200)의 피스톤(210)을 직결하여 왕복 운동이 이루어지게 함으로써, 동력전달장치의 구조를 간단화시킬 수 있는 한편 왕복운동의 높을 효율을 기대하고, 저소음, 저전력의 공기 압축이 가능한 것이다,

본 발명은 모듈 형태로 제작되는 관계로, 고장이나 파손이 일어났을 때 쉽게 교체 수리가 이루어지는 효과가 있다.

10 : 바디 20 : 베이스 플레이트
30 : 부스트 바디 40 : 고정 플레이트
50 : 코일 60 : 영구자석
70 : 컨넥터 80 : 왕복 플레이트
90 : 가이드 100 : 보이스 코일모터
200 : 공기 압축부 210 : 피스톤

Claims (3)

1. 베이스 플레이트(20)에 원통형의 바디(10)를 고정시키되 바디(10)의 중앙에는 공기 배출이 이루어지는 관통홀(11)을 형성하고,
   상기 바디(10)의 외측으로 코일(50)을 함몰되게 권회하고,
   상기 베이스 플레이트(20)의 상측으로 일정 거리를 이격시켜 고정 플레이트(40)를 설치하되 상기 베이스 플레이트(20)와 고정 플레이트(40) 사이는 가이드(50)를 설치하고,
   상기 바디(10)의 상측으로 영구자석(60)을 설치하되 상기 영구자석(60)의 상하측으로 각각 컨넥터(70)와 원통형의 부스트 바디(30)를 고정하고,
   상기 부스트 바디(30)은 상기 바디(10)의 상측에 삽입되며,
   상기 컨넥터(70)의 상측으로 왕복 플레이트(80)를 고정시키되 상기 왕복 플레이트(80)는 가이드(90)에 끼워진 채로 상하 이동되게 하며,
   상기 왕복 플레이트(80)의 상측에는 고정 플레이트(40)에 고정된 공기 압축부(200)의 피스톤(210)을 직접 고정시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터와 피스톤을 일체화한 공기 압축부 모듈.
2. 제1항에 있어서, 영구자석(60)은 컨넥터(70)의 하측으로 형성된 이탈 방지턱(71)과 부스트 바디(30)의 상측으로 형성된 이탈 방지턱(31)의 내측으로 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 보이스 코일모터와 피스톤을 일체화한 공기 압축부 모듈.
3. 제1항에 있어서, 왕복 플레이트(80)는 볼베어링(91)으로 가이드(90)에 끼워진 채로 상하로 왕복 운동하되 상기 볼베어링(91)의 하측으로 가이드(90)의 외측에는 스프링을 끼워서 설치하는 것을 특징으로 하는 보이스 코일모터와 피스톤을 일체화한 공기 압축부 모듈.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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