KR20000014058U - 리니어 모터를 사용한 압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉장고 압축기에서, 압축기를 이루는 모터를 리니어 모터로 구성하고, 리니어 모터의 가동자에 피스톤 로드 결합용 크랭크를 결합시킨 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 사용한 압축기이며,

냉장고 압축기에 사용하는 모터를 유도형 모터가 아닌 리니어 모터를 사용하고 리니어 모터가 왕복 운동을 하므로, 회전운동을 왕복운동으로 변환시키는 별도의 변환수단이 필요 없어 구성이 간단해지고, 면적을 줄일 수 있다.

Description

리니어 모터를 사용한 압축기

본 고안은 냉장고 압축기에 관한 것으로, 압축기를 이루는 모터를 리니어 모터로 구성하고, 리니어 모터의 가동자에 피스톤 로드 결합용 크랭크를 결합시킨 리니어 모터를 사용한 압축기에 관한 것이다.

압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시켜 주는 기기로서, 증발기로부터 흡입된 저압의 냉매가스를 응축압력 까지 압축하여 주는 기능을 수행하게 되며, 이러한 압축기의 종류에는 왕복압축기, 회전압축기, 터보압축기 등이 있다.

왕복압축기는 피스톤의 왕복운동을 통해서 냉매가스를 압축시켜 주고, 회전압축기는 실린더 내의 회전자를 회전시켜 냉매가스를 압축하며, 터보압축기는 임펠러의 원심력을 이용하여 속도에너지를 압력에너지로 변환시켜 냉매가스를 압축시켜 준다.

이러한 압축기는 증발기로부터 유입된 저압의 냉매가스를 압축하여 응축압력 까지 높여주는 역할을 한다.

그리고, 압축기로부터 토출된 냉매가스는 응축기, 팽창밸브, 증발기 등을 순환하면서 냉매가스의 증발잠열을 이용하여 증발기 주위의 열을 빼앗는 냉각작용을 하게 된다.

즉, 압축기가 냉매가스를 압축하여 포화압력 까지 압력과 온도를 상승시켜 주면, 응축기가 물이나 공기를 이용하여 고온ㆍ고압의 냉매가스가 갖고 있는 열을 흡수하므로서 냉매가스를 응축 및 액화시키고, 응축 및 액화된 냉매가스는 팽창밸브의 교축작용에 의해 온도와 압력이 급격히 낮아지며, 이 냉매가스가 증발기에서 증발되면서 피냉각물체로 부터 열을 흡수하여 냉각시키게 되는 것이다.

도 1 은 주로 사용되고 있는 밀폐형 압축기의 단면도를 나타낸 것으로서, 밀폐형 압축기는 통상 상하부케이스(10,20)의 밀폐된 공간 내에 압축기 본체가 설치되어 있다.

압축기 본체는 크게 나누어서 골격 역할을 하는 프레임(30)과, 프레임의 하부에 설치되어 샤프트(60)를 회전시키는 구동부(또는 모터부,40) 및, 상기 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 냉매가스를 흡입 및 압축하는 기계부(50)로 구성된다.

프레임(30)은 구동부와 기계부 전체를 지지하게 되며, 그 상하단이 각각 상하부케이스(10,20)와 일정간격이 유지되도록 완충 및 소음 방지수단인 사이드 스토퍼(70)와 코일스프링(80)에 의해 지지되어 있다.

구동부(40)는 스테이터 볼트를 통하여 프레임(30)에 지지되므로서 고정자 역할을 하는 스테이터(90)와, 회전자 역할을 하는 로터(100) 및, 로터의 중심부에 설치되어 그와 함께 회전하는 샤프트(60)로 구성되어 있다.

기계부(50)는 냉매가스의 실질적으로 흡입하여 압축하는 실린더(110)와 피스톤(120) 및 피스톤 로드(130), 냉매가스의 흡입 및 토출수단인 흡입 및 토출밸브등으로 구성되며, 피스톤로드(130)가 샤프트(60)의 편심부(61)에 연결되어 상기 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환시키면서 실린더(110)내의 피스톤(120)을 통하여 냉매가스를 흡입 및 압축하게 된다.

이중, 샤프트(60)는 구동부(40)의 회전력을 기계부(50)에 전달해 주는 기능을 하는 동시에 회전시 발생하는 자체의 원심력을 이용하여 저면의 냉동기유(200)를 흡상시킨 다음 이를 본체에 비산시켜 압축기의 윤활 및 냉각작용을 하게 된다.

즉, 냉동기유(200)를 자체의 원심력으로 흡상시켜 본체에 골고루 펌핑(비산)하므로서 각 부분의 가열을 방지하고, 기계부(50)의 윤활작용을 도와주게 된다.

도 2 는 도 1 에 사용된 로터와 스테이터의 결합 구조를 보인 단면도로, 로터()는 샤프트(60)가 중심에 삽입 고정되고, 로터(100)는 스테이터(90)의 중앙에 회전 가능토록 결합된다. 상기 샤프트(60)의 상단에는 샤프트(60)를 회전시키는 편심상의 크랭크 형태를 이룬 편심부(61)가 설치되고, 편심부(61)에는 피스톤 로드(130)가 회전하면서 왕복 운동을 가능토록 유착된다. 상기 피스톤 로드(130) 선단에는 피스톤(120)이 결합되어 실린더(110)를 구동시킨다.

이러한 방식은 로터와 스테이터를 제조하기 위하여 원하는 형상으로 슬리팅, 프레싱, 열처리, 연삭 및 세척의 과정을 수행하여야 하고, 이로 인하여 제조비의 상승을 초래하고 설비투자가 많이 들게되는 요인이 된다.

본 고안의 목적은 이를 해소코자 하는 것으로, 일반적인 유도 전동기 형태가 아닌 리니어 모터를 사용한 압축기를 제공하여 설치 공간을 작게하고 구조를 간단히 설계 가능토록 하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위한 수단으로 본 고안은 압축기의 모터를 유도전동기가 아닌 리니어 모터로 대체하고, 리니어 모터의 가동자에 크랭크를 결합시킨다.

도 1 은 종래의 압축기 단면도,

도 2 는 종래의 모터 요부 구성 단면도,

도 3 은 본 고안의 평면 상태로 나타낸 단면도,

도 4a 는 본 고안에 사용되는 리니어 모터의 원리를 나타낸 구성도,

도 4b 내지 도 4d 는 본 고안의 리니어 모터의 이동을 설명하는 원리도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

62;크랭크 210;하우징

220;리니어 모터 230;가동자

240;엔코더

즉 본 고안은 냉장고 압축기에서 압축기를 이루는 모터를 리니어 모터로 구성하고, 리니어 모터의 가동자에 피스톤 로드 결합용 크랭크를 결합시킨 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 사용한 압축기를 제공하려는 것이다.

이하 본 고안을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3 은 본 고안의 평면도로, 하우징(210)에 실린더(110), 피스톤(120), 피스톤 로드(130)를 통상의 방식대로 구성하고, 피스톤 로드(130)는 크랭크(62)에 의하여 왕복 운동하고, 크랭크(62)에는 리니어 모터(220)의 가동자(230)를 결합시킨다. (240)은 리니어모터 구동 제어용 엔코더이다.

도 4a 는 본 고안에 사용되는 리니어 모터(220)의 원리를 나타낸 설명도로, 요철형 돌극(241)을 가지는 고정자(240)에 대응하여 수평 이동하는 가동자(230)로 이루어진다. 상기 가동자(230)의 일 예로는 영구자석(231)의 선단에 전자석(232)을 일조로 설치하고, 각 전자석(232)은 상호 극성이 반대를 이루도록 권선 한다.

이와 같이 구성한 본 고안은 도 4a 에서 코일 1 과 코일 2 는 극성이 서로 반대가 되도록 직렬로 접속되고, 코일 3 과 코일 4 도 상호 반대로 이루어진다. 이 상태에서 상(A) 의 경우 도 4a 의 화살표 방향으로 전류가 흘러 여자 시키면 코일 1 에 대응하는 고정자(240)의 돌극은 영구자석(231)의 자계와 전자석(232)의 자계가 서로 상쇄되어 가동자(forcer)는 도 4a 와같이 정지 상태를 이룬다. 이 때 상(B)의 경우는 자력의 평형이 취해져 있다. 다음에 상(B)에 도 4b 와 같이 전류를 흘리면 코일 4 에 대응하는 돌극 부위에는 자계가 증강되고 코일 3 에 대응하는 돌극의 자계는 상쇄된다. 즉, 화살표 방향으로 1/4 피치를 이동한다.

또한 다음에 상(A) 에서 상기와는 반대로 여자하면 다시 1/4 피치 이동하여 도 4c 위치에 정지한다. 이어 상(B)에 전류를 제공하여 도 4d 와 같이 역시 1/4 피치를 이동한다. 즉 직선운동을 가능케 한다. 물론 전자석(232)에 전류를 상마다 구분하여 공급 제어하는 수단(예를 들어 엔코더(240)등)이 부가되어야 하고, 이러한 기술 자체는 공지의 기술이므로 이에 대한 설명 자체는 생략한다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같이 본 고안은 냉장고 압축기에 사용하는 모터를 유도형 모터가 아닌 리니어 모터를 사용하고 리니어 모터가 왕복 운동을 하므로, 회전운동을 왕복운동으로 변환시키는 별도의 변환수단이 필요 없어 구성이 간단해지고, 면적을 줄일 수 있다.

Claims (1)

1. 냉장고 압축기에서, 압축기를 이루는 모터를 리니어 모터로 구성하고, 리니어 모터의 가동자에 피스톤 로드 결합용 크랭크를 결합시킨 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 사용한 압축기.