KR19990027472U - 리니어압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 리니어압축기에 관한 것으로, 본 고안의 리니어압축기는 자장이 유기되는 내측고정자와 외측고정자, 각각의 고정자 사이에 설치된 자석, 자석과 고정자의 상호작용에 의하여 왕복운동하는 피스톤, 피스톤의 일단부에 설치되어 피스톤의 구동력을 증폭시키는 스프링을 구비하고, 내측고정자는 투자율이 높고, 주물 및 소결금형이 가능한 페라이트 코어로 마련되되, 일체로 형성된 원통형상으로 마련된 것이다.

이러한 본 고안의 리니어압축기는 내측코아의 적층, 조립불량에 따른 모터공극의 불균일 및 코어의 타발, 적층에 따른 제작, 조립의 어려움을 해결할 수 있다. 따라서 결과적으로 저럼하면서도 생산성이 좋은 고효율 고신뢰성의 리니어압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

리니어압축기

본 고안은 리니어압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자속을 안내하도록 압축기 내부에 설치된 내측고정자을 개선하여 압축기의 성능향상을 이룰 수 있도록 한 리니어압축기의 내측고정자에 관한 것이다.

일반적으로 리니어압축기는 냉동사이클이 구성되는 공조장치에 설치되어 유체를 고압으로 압축하는 장치이다.

도 1은 종래의 리니어압축기를 도시한 도면으로써, 이에 도시된 바와 같이 리니어압축기는 밀폐용기(10)를 구비하고, 이 밀폐용기(10) 내에 냉매를 흡입, 압축하여 토출하는 압축부와 이 압축부에 압축력을 발생시키도록 하는 구동부가 마련된다.

압축부는 피스톤(20)과 이 피스톤(20)이 내설되어 상하직선왕복운동 하도록 안내하는 압축실(16)을 형성하는 실린더블럭(14)을 구비한다.

그리고 이 실린더블럭(14) 내부로 유출입하는 냉매의 안내를 위한 흡입실(17)과 토출실(18)이 형성된 실린더헤드(15)가 실린더블럭(14)의 단부에 설치된다.

구동부는 리니어모터를 구현하는 내부고정자(11)와 외부고정자(12)를 포함하고, 이 고정자(11)(12) 사이에는 자장을 발생시키는 자석(19)이 설치된다. 그리고 자석(19)을 고정 지지하기 위한 원통형상의 고정프레임(21)이 마련된다.

이 고정프레임(21)에는 피스톤(20)의 하부에 형성된 결합축(20a)이 고정프레임(25)의 하단부를 관통하여 설치되며, 피스톤(20)의 결합축의 단부에는 공진스프링(22)이 결합되어 설치된다.

한편 내측고정자(11)는 도 2에 도시된 바와 같이 얇은 전자강판을 타발하여 얻은 다수개의 코어강판(11a)을 원주방향으로 적층하여 구성한다.

이상과 같이 구성된 종래의 리니어압축기의 작동은 외측고정자(12)의 내측 개구부(12a)에 환상형으로 권선된 코일(13)로 교류전원을 인가하면 이 외측고정자로(12)부터 유기된 자속이 고정프레임(21)에 결합된 영구자석(19)의 자계와 상호 작용하여 피스톤(20)을 상하 왕복운동시키게 된다.

이때 피스톤(20)이 상하 왕복운동하게 되면 흡입실(17)를 통해 실린더블럭(14) 내부로 흡입된 냉매가 압축실(16)에서 압축과정을 거쳐 토출실(18)로 배출되는 과정이 연속적으로 반복되므로써 필요로 하는 냉매의 압축이 이루어진다.

그리고 피스톤(20)의 질량과 공진스프링(22)의 고유 진동수는 인가되는 교류전원의 주파수와 거의 상응되는 값이 되도록 하므로써 공진에 의한 상당히 큰 구동력의 확보할 수 있고, 이로 인해 냉매의 충분한 압축이 가능하게 된다.

이러한 종래의 리니어압축기의 내측고정자(11)를 구성함에 있어서, 전술한 바와 같이 얇은 전자강판을 일정간격으로 타발하여 얻은 다수개의 강판(11a)을 원주방향으로 적층한 다음 용접 등과 같은 방법을 사용하여 각 강판(11a)들을 고정하게 된다.

그러나 강판(11a)의 적층을 원주방향으로 균일하게 유지하기가 어렵고, 또한 축방향으로 기울어진 채 조립되기 쉬울 뿐 아니라, 적층해야 하는 강판(11a)의 수가 많아 그 조립시간이 많이 걸리는 단점이 있었다.

그리고 이렇게 조립된 강판(11a)의 외주면이 일정 지름을 유지하기 어렵기 때문에 결국은 모터 공극이 균일하지 않아, 모터의 성능을 떨어뜨리거나 심할 경우 모터를 파손시키게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 내측고정자의 재질을 변경하여 내측고정자의 조립 및 제작이 용이하고 균일한 외경을 가질 수 있도록 하며, 따라서 압축기의 제작비 절감 및 생산성을 향상시킴은 물론 성능 및 신뢰성 까지도 개선할 수 있도록 한 리니어압축기를 제공하는 것이다.

도 1는 종래의 리니어압축기를 보인 단면도이다.

도 2는 종래의 리니어압축기의 내측고정자를 보인 사시도이다.

도 3은 본 고안에 따른 리니어압축기를 보인 단면도이다.

도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 리니어압축기의 내측고정자를 보인 사시도이다.

도 5는 본 고안에 타실시예에 따른 리니어압축기의 내측고정자의 강판을 보인 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

50...밀폐용기 62...외측고정자

53...코일 54...실린더블럭

56...압축실 57...흡입실

58...토출실 59...자석

60...피스톤 61...고정프레임

62...공진스프링 70...일실시예에 따른 내측고정자

80...타실시예에 따른 내측고정자 81...블럭

82...절연재

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 자장이 유기되는 내측고정자와 외측고정자, 상기 각각의 고정자 사이에 설치된 자석, 상기 자석과 상기 고정자의 상호작용으로 발생한 전자기력에 의하여 왕복운동하는 피스톤, 상기 피스톤의 일단부에 설치되어 상기 피스톤의 구동력을 증폭시키는 스프링을 구비한 리니어압축기에 있어서, 상기 내측고정자는 투자율이 높고, 주물 및 소결금형이 가능한 페라이트 코어로 마련된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 내측고정자는 일체로 형성된 원통형상으로 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측고정자는 다수의 블럭이 원주방향으로 결합되어 원통형상을 이루도록 된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 블럭과 블럭 사이에는 절연재가 삽입 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

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

도 3은 본 고안에 따른 리니어압축기를 보인 단면도이고, 도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 리니어압축기의 내측고정자를 보인 사시도이다. 그리고 도 5는 본 고안에 타실시예에 따른 리니어압축기의 내측고정자의 강판을 보인 사시도이다.

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(60)과 이 피스톤(60)이 내설되어 상하직선왕복운동 하도록 안내하는 압축실(56)을 형성하는 실린더블럭(54)을 구비한다.

그리고 이 실린더블럭(54) 내부로 유출입하는 냉매의 안내를 위한 흡입실(57)과 토출실(58)이 형성된 실린더헤드(55)가 실린더블럭(54)의 단부에 설치된다.

구동부는 리니어모터를 구현하는 내측고정자(70)와 다수의 강판이 적층되되, 중간부에 개구부(52a)를 구비하여 이 개구부(52a)에 코일(53)이 권선되어 있는 외측고정자(52)를 포함한다.

그리고 내측고정자(70)와 외측고정자(52) 사이에는 자장을 발생시키는 자석(59)이 설치된다. 또한 이 자석(59)을 고정 지지하기 위한 원통형상의 고정프레임(61)이 마련된다.

이 고정프레임(61)에는 피스톤(60)의 하부에 형성된 결합축(60a)이 고정프레임(61)의 하단부를 관통하여 설치된다. 피스톤(60)의 결합축(60a)의 단부에는 공진스프링(62)이 결합되어 설치된다.

한편 내측고정자(70)는 도 4에 도시된 바와 같이 투자율이 높고, 소결, 또는 주물 제작이 가능한 페라이트(ferrite) 재질로 마련되며, 그 형상은 원통형상의 일체형으로 마련된다.

또한, 본 고안의 또 다른 실시예로 도 5에 도시된 바와 같이 내측고정자(80)는 복수개의 원주방향으로 형성된 다수개의 블럭(81)이 결합되어 원통형상을 이루되어 마련할 수 있으며, 이때에는 각각의 블럭(81)사이에 절연재(82)를 삽입 설치한다.

이러한 절연재(82)를 통하여 내측고정자(80)의 원주방향으로 절연이 가능하게 함으로써 와전류에 의하여 리니어압축기의 리니어모터의 구동을 멈추게 하는 에디전류(eddy current)의 발생을 저감시킬 수 있도록 한다.

이상과 같이 구성된 본 고안의 리니어압축기의 작동은 외측고정자(52)의 내측 개구부(52a)에 환상형으로 권선된 코일(53)로 교류전원을 인가한다.

이로 인해 외측고정자(52)와 내측고정자(70)에 유기된 자속이 외측고정자(52)와 내측고정자(70) 사이에 형성된 공극내에 설치된 영구자석(59)의 자계와 상호작용하여 피스톤(60)을 교류전원의 주파수로 상하왕복 운동시키게 된다.

이때 피스톤(60)이 상하왕복 운동시키게 되면 흡입실(57)을 통해 실린더 내부의 압축실(56)로 흡입된 냉매가 압축과정을 거쳐 토출실(58)로 토출되는 고정이 연속적으로 반복됨으로써 필요로 하는 냉각성능을 얻게 된다.

한편, 피스톤(60)의 질량과 공진스프링(62)의 강성을 적절히 선정하여 그 계의 고유진동수가 인가되는 교류전원의 주파수와 공진스프링(62)의 주파수를 거의 상응하도록 하면, 이때의 공진에 의한 큰 구동력의 확보가 가능하게 되어 충분히 효율적인 압축작용을 얻게 된다.

한편 내측고정자(70)와 외측고정자(52) 사이에 형성된 공극의 크기는 리니어모터의 성능에 영향을 주기 때문에 영구자석(59)의 반경측 두께보다 너무 크게 설정하기 어렵다.

따라서 영구자석(59) 내측면과 내측고정자(70)의 외측면 사이에는 아주 작은 간격만이 존재하게 되어 내측고정자(70)의 외측면이 거의 진원이 되도록 조립이 이루어지지 않으면 영구자석(59)과 마찰이 발생되거나 공극의 크기가 원주상으로 일정하지 않게 되어 압축기의 성능을 떨어뜨리게 된다.

그러나 본 고안에서와 같이 내측고정자를(70) 주물 또는 소결 금형에 의해 일체로 형성된 원통상의 페라이트 코어로 마련하면 내측고정자(70)의 외측면이 균일하게 되고, 반경이 일정하게 되기 때문에 원주방향으로의 공극거리가 거의 같게 유지된다.

또한 원통상으로 형성된 하나의 코어만을 설치하므로 리니어모터의 제조 및 조립을 용이하게 할 수 있다.

이상과 같은 본 고안의 리니어압축기는 내측코아의 적층, 조립불량에 따른 모터공극의 불균일 및 코어의 타발, 적층에 따른 제작, 조립의 어려움을 해결할 수 있다.

따라서 결과적으로 저럼하면서도 생산성이 좋은 고효율 고신뢰성의 리니어압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 자장이 유기되는 내측고정자와 외측고정자, 상기 각각의 고정자 사이에 설치된 자석, 상기 자석과 상기 고정자의 상호작용으로 발생한 전자기력에 의하여 왕복운동하는 피스톤, 상기 피스톤의 일단부에 설치되어 상기 피스톤의 구동력을 증폭시키는 스프링을 구비한 리니어압축기에 있어서,

   상기 내측고정자는 투자율이 높고, 주물 및 소결금형이 가능한 페라이트 코어로 마련된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 내측고정자는 일체로 형성된 원통형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 내측고정자는 다수의 블럭이 원주방향으로 결합되어 원통형상을 이루도록 된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 블럭과 블럭 사이에는 절연재가 삽입 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어압축기.