KR19990026581U - 리니어압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 리니어압축기에 관한 것으로, 본 고안의 리니어 압축기는 마그네트, 마그네트를 고정하는 고정체, 고정체를 결합되어 왕복운동하는 피스톤을 하고, 고정체는 비자성, 비전도체인 내열성 수지로 마련되되, 마그네트와 일체로 성형된 것이다. 이러한 고정체는 마그네트의 상부를 지지하는 상부지지부, 마그네트의 하부를 지지하는 하부지지부, 마그네트와 마그네트 사이에 위치하는 연결부를 구비하며, 연결부는 상부지지부와 하부지지부를 연결하면서 각각의 지지부와 일체로 형성된 것이다. 이러한 본 고안의 리니어압축기는 마그네트를 고정하는 고정체를 마그네트와 일체로 성형함으로써 종래의 상하 고정체를 볼트, 또는 리벳으로 조립하는 단계를 생략할 수 있기 때문에 압축기의 생산성을 향상시킬 수 있고, 생산원가를 절감할 수 있다. 또한 고정체의 재질을 비자성, 비전도체 재질의 수지로 구비함으로써 자속누설과 와전류 손실을 제거할 수 있어 압축기의 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 더욱이 압축기의 구동으로 발생한, 열, 진동, 충격등으로부터 마그네트가 이탈하게 되는 불안정성을 제거할 수 있고, 또한 마그네트와 고정체의 동축도를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 고정체의 돌기부에 의하여 피스톤의 동축을 유지할 수 있기 때문에 리니어모터의 내측 및 외측 고정자와의 공극을 일정하게 유지시켜 공극의 불균일로 인한 압축기 효율저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

리니어압축기

본 고안은 리니어 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매를 압축하도록 직선왕복운동하는 피스톤과 이 피스톤의 작동을 위하여 설치된 마그네트의 설치를 위한 고정체를 개선한 리니어 압축기의 마그네트 고정체에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기조화기나 냉동기에서 냉매의 압축, 팽창 그리고 증발과정을 반복적으로 수행하는 장치이다.

이러한 압축기 중에서 리니어압축기는 자속의 방향변화에 의한 상호작용으로 구동하는 리니어모터를 구비하여 피스톤을 직선왕복운동시키는 것이다.

이 리니어 압축기에는 마그네트와 이 마그네트가 조립되어 고정되는 고정체를 구비하며, 또한 이 고정체에는 피스톤이 결합되어 설치된다.

한편 종래의 리니어압축기의 고정체에 대한 최신의 기술은 한국에서 출원된 실용신안 95-10112와 실용신안 94-28473이 있다.

먼저, 실용신안 95-10112는 도 1에 도시된 바와 같이 마그네트(10)의 외형을 잡아주는 링부재(11)와, 이 링부재(11)를 관통하는 다수개의 볼트부재(12)와, 이 볼트부재(12)를 한 번에 결합고정시키는 탄성체로 형성된 결합부재(13)를 구성한 것이다.

그러나 이러한 리니어압축기의 마그네트 고정구조는 볼트부재(12)를 사용함으로써 각각의 볼트부재(12)를 탄성체인 결합부재(13)에 조립하여야 하는데, 결합부재(13)의 제작이 쉽지않으며, 작업 생산성도 볼트부재(12)와 결합부재(13)간의 체결이므로 별로 좋아지지는 않는다.

그리고 실용신안 94-28473은 상단부에 피스톤이 설치되고, 하단부에 피스톤 판스프링이 설치되는 원통형 피스톤 고정축부(21)와 피스톤 고정축부(21)의 하부 외주면상에 피스톤 고정축부(21)의 중심축과 수직으로 결합되는 환평판상의 바닥벽부(22)와, 피스톤 고정축부(21)의 중심축과 평행하게 바닥벽부(22)의 최외곽 상부표면 상에 직설되어 체결수단으로 체결되는 외주벽부(24)와 이 외주벽부(24)에 지지되어 마그네트를 장착하기 위한 마그네트홀더로 구성되고, 피스톤 고정축부(21), 바닥벽부(22) 및 외주벽부(24)를 일체로 형성하고, 마그네트홀더 대신에 마그네트가 장착되는 열십(+)자 형상의 마그네트 장착봉(26)을 외주벽부(24)의 상단에 일체로 형성하며, 마그네트 장착봉(26)에 장착되는 마그네트를 고정유지시키도록 마그네트 장착봉(26) 상단에 체결수단으로 체결되는 마그네트 상단고정링을 구비한 것이다.

그러나 이러한 구조에서 "+"자 형상의 마그네트 장착봉(26)을 외주벽부(24)의 상단에 일체로 형성하게 한 조립구조에서는 가공상의 어려움 때문에 일체형으로 제작하기가 거의 불가능하다.

이상과 같이 전술한 두경우에서는 모두 볼트와 너트의 조립구조이므로 조립시 마그네트의 홈부와 고정체의 홈부등 가공축이 직선화 되어야 한다. 즉 정밀한 가공이 이루어져야 하는 문제점이 발생하게 된다.

또한 볼트는 비자성과 비전도체 성질을 갖는 재질이 아니기 때문에 자속에 의한 와전류 손실이 발생하며 마그네트 조립장치의 진원도 및 동심도를 제대로 얻기가 어려운 문제점이 발생하게 된다.

본 고안은 상기의 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 마그네트 조립체를 비자성, 비전도체인 내열성수지로 마련하여 마그네트를 이 내열성수지와 일체형 인서트 성형 함으로써 제조 및 조립을 간단하게 하고, 재료비 절감이 가능하며 동시에 모터의 성능이 개선되도록 한 리니어압축기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 리니어 압축기의 마그네트 조립체의 사시도이다.

도 2는 종래의 리니어 압축기의 또 다른예에 따른 마그네트 조립체의 평면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 리니어 압축기를 보인 단면도이다.

도 4는 본 고안에 따른 리니어 압축기의 마그네트 고정체의 단면도이다.

도 5는 본 고안에 따른 리니어 압축기의 마그네트 고정체의 사시도이다.

도 6의 (a)와 (b)은 본 고안에 따른 마그네트 고정체의 조립 평면도의 다른 실시예들이다.

도 7은 본 고안에 따른 리니어 압축기의 마그네트 고정체에 보강부재가 설치된 것을 나타낸 사시도이다.

도 8의 (a)와 (b)는 다른 실시예에 따른 보강부재를 보인 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

50...밀폐용기 51...피스톤

52...압축실 53...실린더블럭

54...흡입실 55...토출실

59...마그네트 70...고정체

72...상부지지부 73...하부지지부

74...연결부 75...보강부재

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 마그네트, 상기 마그네트를 고정하는 고정체, 상기 고정체를 결합되어 왕복운동하는 피스톤을 구비한 리니어압축기에 있어서, 상기 고정체는 비자성, 비전도체인 내열성 수지로 마련되되, 상기 마그네트와 일체로 성형된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 고정체는 상기 마그네트의 상부를 지지하는 상부지지부, 상기 마그네트의 하부를 지지하는 하부지지부, 상기 마그네트와 마그네트 사이에 위치하는 연결부를 구비하며, 상기 연결부는 상기 상부지지부와 상기 하부지지부를 연결하면서 상기 각각의 지지부와 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마그네트는 상기 고정체와의 접촉면에 요철부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정체는 상기 마그네트 조립체의 진원형상을 유지할 수 있도록 비자성 금속으로 된 보강부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정체는 상기 피스톤의 일측을 지지하도록 상기 고정체의 일측에서 돌출 형성된 돌출부를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안에 따른 리니어 압축기를 보인 단면도이고, 도 4는 본 고안에 따른 리니어 압축기의 마그네트 고정체의 단면도이고, 도 5는 본 고안에 따른 리니어 압축기의 마그네트 고정체의 사시도이고, 도 6의 (a)와 (b)은 본 고안에 따른 마그네트 고정체의 조립 평면도의 다른 실시예들이고, 도 7은 본 고안에 따른 리니어 압축기의 마그네트 고정체에 보강부재가 설치된 것을 나타낸 사시도이다. 그리고 도 8의 (a)와 (b)는 다른 실시예에 따른 보강부재를 보인 평면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 고안의 리니어압축기는 밀폐용기(50)를 구비하고, 이 밀폐용기(50) 내에 냉매를 흡입, 압축하여 토출하는 압축부와 이 압축부에 압축력을 발생시키도록 하는 구동부가 마련된다.

압축부는 피스톤(51)과 이 피스톤(51)이 내설되어 상하직선왕복운동 하도록 안내하는 압축실(52)을 형성하는 실린더블럭(53)을 구비한다. 그리고 이 실린더블럭(53) 내부로 유출입하는 냉매의 안내를 위한 흡입실(54)과 토출실(55)이 형성된 실린더 헤드(56)가 실린더블럭(53)의 단부에 설치된다.

구동부는 리니어모터를 구현하는 내부고정자(57)와 외부고정자(58)를 포함하고, 이 고정자(57)(58) 사이에는 자장을 발생시키는 마그네트(59)가 설치된다. 그리고 마그네트(59)를 고정 지지하기 위한 원통형상의 고정체(70)가 마련된다.

이 고정체(70)는 피스톤(51)의 하부에 형성된 결합축(51a)이 고정체(70)의 하단부를 관통하여 설치되며, 또한 피스톤(51)의 하부를 지지하도록 하단에서 수직절곡된 돌출부(71)를 구비한다. 그리고 피스톤(51)의 결합축(60a)의 단부에는 판스프링(61)이 볼트 결합되어 설치된다.

이러한 고정체(70)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 마그네트(59)의 하부를 지지하는 하부지지부(73)와 마그네트(59)의 상부를 지지하는 상부지지부(72)를 구비하고, 각각의 상부지지부(72)와 하부지지부(73)를 연결하는 연결부(74)를 구비한다. 그리고 연결부(74) 사이에는 전술한 마그네트(59)가 설치된다.

이 고정체(70)의 각각의 지지부(72)(73)와 연결부(74)는 일체가 비자성, 비전도체인 수지재질로 마련된다. 이 수지재질은 구동부의 발열로 PC, PBT, ABS 등의 내열성수지로 구성되며, 또한 내열성의 향상을 위하여 그래스울(Glass wool)을 30% 정도 추가하여 재조할 수 있다.

한편 고정체(70)의 연결부(74)는 도 6의 (a)와 (b)에서와 같이 두가지 종류로 형성할 수 있다. 이것은 마그네트(59)와의 일체형 구조이기 때문에 봉형상으로 마련할 수 있고, 또는 마그네트(59)들이 접하는 부분에 수지가 도포되도록 할 수 있다.

그리고 이 고정체(70)에 결합되는 마그네트(59)와 피스톤(51)은 고정체(70)의 성형시 함께 일체로 인서트 성형되며 마그네트(59)의 연결부(74)와의 성형부분에는 마그네트(59)의 견고한 결합상태 유지를 위하여 요철(59a)을 형성한다.

또한, 상부지지부(72)의 상단부는 굴곡지게 형성되어 마련되는데, 이것은 고정체(70)의 상하운동으로 발생하는 고정체(70)의 유체저항을 줄일 수 있도록 함과 동시에 이때의 유체가 마그네트(59) 표면으로 최대한 많이 흐르게 하여 마그네트(59)의 방열을 보다 용이하게 한다.

이와 같이 함으로써 마그네트(59)의 온도상승에 의한 마그네트(59)의 감자현상을 최소화하고 리니어모터의 구동효율을 향상시킬 수 있다.

한편 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 마그네트로 조립된 마그네트(59) 조립체의 진원형상을 보강하기 위하여 보강부재(75)가 설치된다. 이 보강부재(75)의 형상은 고정체(70)의 성형을 용이하게 하기 위하여 마그네트 조립체와 동일한 형상으로 마련된다. 그리고 보강부재(75)의 재질은 비자성 금속(스테인레스, 알루미늄, 황동 등) 판재로 제작할 수 있다.

이 보강부재(75)(75')는 도 8의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 원형 고리형상으로 마련하여 연결부(74)가 관통되도록 다수의 홀(75a)을 형성하여 마련할 수 있으며, 또는 도 6의 (b)와 같은 형상의 연결부(74)에서 마그네트(59)의 배치부분에 홈(75'a)을 형성하여 구현할 수 있다.

이상과 같이 구성된 리니어압축기의 작동은 먼저 외부의 상용교류전원이 인가되면 이에 따라 고정자(57)(58)에 권선된 코일의 극성이 공급된 전류의 극성에 따라 변하게 된다. 이로 인하여 마그네트(59)와 전류에 의하여 고정자(57)(58)의 적층부에 유기되는 자속의 상호작용에 의해 마그네트(59)은 상하로 움직이게 된다.

이때 공급되는 전원은 일정한 공급주파수를 갖고 교번하여 제공되어 진다. 이와 같이 마그네트(59)의 상하구동에 따라 고정체(70)가 마그네트(59)와 함께 상하 회동하게 되고, 고정체(70)의 구동으로 피스톤(51)이 상하 직선왕복운동 하게 된다. 그리고 마그네트(59)에서 발생된 구동력을 보다 증폭시키기 위하여 판스프링(61)의 고유진동수를 공급전원의 주파수와 거의 일치 시킴으로써 공진에 의한 구동력의 확보가 가능하다.

따라서 이와 같은 작동에 의하여 피스톤(51)은 압축실(52) 내부로 유입된 냉매를 압축, 토출시키게 되며 이러한 동작을 연속적으로 반복하게 됨으로써 냉매의 압축이 가능하게 되는 것이다.

이하에서는 본 고안에 따른 리니어압축기의 고정체(70)와 마그네트(59) 그리고 피스톤(51)의 조립에 대하여 설명한다.

먼저 마그네트(59)의 진원을 유지시키도록 보강부재(75)를 결합하고, 피스톤(51)을 적절한 성형기에 안착한 후 액상의 수지를 성형기를 통하여 마그네트(59)와 피스톤(51)을 함게 성형하면 마그네트(59)와 피스톤(51)에 고정체(70)가 일체로 사출 성형된다.

이상과 같은 본 고안의 리니어압축기는 마그네트를 고정하는 고정체를 마그네트와 일체로 성형함으로써 종래의 상하 고정체를 볼트, 또는 리벳으로 조립하는 단계를 생략할 수 있기 때문에 압축기의 생산성을 향상시킬 수 있고, 생산원가를 절감할 수 있다.

또한 고정체의 재질을 비자성, 비전도체 재질의 수지로 구비함으로써 자속누설과 와전류 손실을 제거할 수 있어 압축기의 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

더욱이 압축기의 구동으로 발생한, 열, 진동, 충격등으로부터 마그네트가 이탈하게 되는 불안정성을 제거할 수 있고, 또한 마그네트와 고정체의 동축도를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 고정체의 돌기부에 의하여 피스톤의 동축을 유지할 수 있기 때문에 리니어모터의 내측 및 외측 고정자와의 공극을 일정하게 유지시켜 공극의 불균일로 인한 압축기 효율저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 마그네트, 상기 마그네트를 고정하는 고정체, 상기 고정체를 결합되어 왕복운동하는 피스톤을 구비한 리니어압축기에 있어서,

   상기 고정체는 비자성, 비전도체인 내열성 수지로 마련되되, 상기 마그네트와 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정체는 상기 마그네트의 상부를 지지하는 상부지지부, 상기 마그네트의 하부를 지지하는 하부지지부, 상기 마그네트와 마그네트 사이에 위치하는 연결부를 구비하며, 상기 연결부는 상기 상부지지부와 상기 하부지지부를 연결하면서 상기 각각의 지지부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 마그네트는 상기 고정체와의 접촉면에 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고정체는 상기 마그네트 조립체의 진원형상을 유지할 수 있도록 비자성 금속으로 된 보강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 고정체는 상기 피스톤의 일측을 지지하도록 상기 고정체의 일측에서 돌출 형성된 돌출부를 구비한 것을 특징으로 하는 리니어압축기.