KR20050111098A - 리니어 모터 및 이를 갖춘 리니어 압축기 - Google Patents

리니어 모터 및 이를 갖춘 리니어 압축기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리니어모터를 갖춘 리니어 압축기에 관한 것으로, 본 발명에 따른리니어모터는 피스톤(30)과 소정거리 이격되어 실린더블록(21)에 고정되는 외측코어(41)와, 전원을 인가받아 자기장을 발생시키는 코일(42)과, 피스톤(30)의 외측에 고정되는 내측코어결합체(50)를 구비하며, 내측코어결합체(50)는 중공의 원통형상을 갖는 것으로, 내측코어(51)와, 내측코어(51) 외측에 고정되는 마그네트(52)와, 사출성형을 통해 내측코어(51)와 마그네트(52)를 고정시키는 성형물(53)을 포함하여 구성된다.

Description

리니어 모터 및 이를 갖춘 리니어 압축기{LINEAR MOTOR AND LINEAR COMPRESSOR HAVING THE SAME}
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤을 구동하도록 코어 및 마그네트로 마련되는 리니어모터를 갖춘 리니어 압축기를 제공하는 것이다.
일반적으로 압축기는 냉매를 매개체로 하여 압축, 응축, 팽창, 증발과정이 연속적으로 수행되는 냉동사이클에서 냉매를 압축하여 외부로 내보내는 작용을 하는 것으로, 이러한 압축기 중에서는 직선 운동력을 발휘하는 리니어모터가 피스톤을 직선왕복 운동시킴으로 냉매를 압축하게 되는 리니어 압축기가 있다.
종래 리니어 압축기는 밀폐용기 내부에 냉매를 압축하는 압축장치와, 압축장치에 동력을 제공하는 구동장치로 구성된다.
압축장치는 내부에 압축실이 형성된 실린더블록과, 압축실내를 진퇴하는 피스톤을 구비하여 냉매를 압축하게 된다.
구동장치는 전원을 인가받아 선형운동을 하는 리니어모터로써, 실린더블록의 외측에 설치되는 내측코어와, 내측코어와 소정거리 이격되게 배치되며 내부에 코일이 권선된 외측코어와, 피스톤에 고정되어 내측코어와 외측코어 사이에 배치되는 가동부재를 구비하며, 가동부재에는 두 코어와 전자기적 상호작용을 통해 가동부재 및 피스톤을 구동하도록 마그네트가 설치되게 된다.
그러나, 이러한 종래 리니어 압축기는 내측코어와 마그네트가 실린더블록과 가동부재에 각각 설치되므로 그 조립과정이 복잡해지고 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래 리니어 압축기는 내측코어와 외측코어 사이에 배치되는 가동부재에 의해 내측코어와 외측코어 사이에 일정 이상의 에어갭(air gap)이 요구되므로 리니어모터의 효율이 저하되고, 특히 가동부재가 외부 충격에 의해 변형되는 경우 리니어모터가 정상적인 작동을 이루지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내측코어와 마그네트의 설치를 보다 용이하게 이루고, 내측코어와 외측코어 사이의 에어갭을 최소화하여 구동효율을 향상시킬 수 있는 리니어모터를 갖춘 리니어 압축기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기는; 압축실 내부를 왕복 운동하며 냉매를 압축하는 피스톤과, 상기 피스톤과 이격되게 배치되며 내부에 코일이 권선되어 자기장을 형성하는 외측코어와, 상기 피스톤의 외측에 고정되는 내측코어결합체를 구비하되 상기 내측코어결합체는 상기 외측코어에 형성된 자기장의 통로가 되는 내측코어와, 상기 내측코어 및 상기 외측코어와 전자기적으로 상호 작용하여 상기 피스톤을 진퇴시키는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영구자석은 상기 내측코어의 외측에 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내측코어결합체는 사출성형을 통해 상기 내측코어와 상기 영구자석을 고정시키는 성형물을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내측코어와 상기 마그네트가 서로 절연되도록 상기 내측코어와 상기 마그네트 사이에 절연부재가 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피스톤은 외주면에 상기 내측코어결합체의 양단을 축방향으로 각각 지지하는 제 1지지턱 및 제 2지지턱이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피스톤은 제 1지지턱이 형성된 제 1피스톤부와, 제 2지지턱이 형성된 제 2피스톤부로 분리 가능하게 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1피스톤부와 상기 제 2피스톤부의 결합을 위해 두 피스톤부 중 하나에는 결합돌기가 형성되고 나머지 하나에는 상기 결합돌기가 삽입되는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 리니어 모터는 출력축을 구동하도록 상기 출력축과 이격되게 배치되며 내부에 코일이 권선되어 자기장을 형성하는 외측코어와, 상기 출력축의 외측에 고정되는 내측코어결합체를 구비하되 상기 내측코어결합체는 상기 외측코어에 형성된 자기장의 통로가 되는 내측코어와, 상기 내측코어 및 상기 외측코어와 전자기적으로 상호 작용하여 상기 출력축을 진퇴시키는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내측코어결합체는 사출성형을 통해 상기 내측코어와 상기 영구자석을 고정시키는 성형물을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 밀폐용기(10) 내부에 냉매를 압축하는 압축장치(20)와, 압축장치(20)를 구동하는 구동장치(40)를 구비한다.
압축장치(20)는 압축실(21a)을 형성하는 실린더블록(21)과, 압축실(21a) 내부에 왕복운동 가능하게 마련된 피스톤(30)을 포함하며, 실린더블록(21)의 일측에는 내부에 흡입실(22a)과 토출실(22b)이 형성된 실린더헤드(22)가 결합된다.
구동장치(40)는 피스톤(30)과 소정거리 이격되어 실린더블록(21)에 고정되는 외측코어(41)와, 전원을 인가받아 자기장을 발생시키는 코일(42)과, 피스톤(30)의 외측에 고정되는 내측코어결합체(50)를 포함하는 리니어모터로 마련되며, 외측코어(41)는 금속 박판이 원주방향으로 적층되어 형성되고, 코일(42)은 외측코어(41) 내부에 환형상으로 권선되게 된다.
도 2를 참조하면, 내측코어결합체(50)는 중공의 원통형상으로 마련되어 피스톤(30)의 외측에 고정되게 되는 것으로, 이러한 내측코어결합체(50)는 외측코어(41)에 형성된 자기장의 통로가 되도록 금속 박판이 원주방향으로 적층된 내측코어(51)와, 내측코어(51) 외측에 고정되며 두 코어(41,51)사이에서 전자기적으로 상호작용을 하면서 상하방향으로 진퇴하게 되는 마그네트(52)를 포함하여 구성된다.
즉, 내측코어결합체(50)는 내측코어(51)와 마그네트(52)가 일체화된 것으로, 사출성형을 통한 성형물(53)에 의해 내측코어(51)와 마그네트(52)는 서로 고정되게 되는 것이다.
이때, 내측코어(51)와 마그네트(52)가 서로 절연될 수 있도록 내측코어(51)와 마그네트(52) 사이에는 절연지나 절연필름 등과 같은 절연부재(54)가 끼워지게 된다.
한편, 내측코어결합체(50)를 고정하기 위해 피스톤(30)에는 외주면으로부터 외측으로 연장된 지지턱(31a,32a)이 형성되며, 이러한 지지턱(31a,32a)은 한 쌍으로 마련되어 내측코어결합체(50)의 상단과 하단을 각각 지지하게 된다.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 두 지지턱(31a,32a) 사이로 내측코어결합체(50)가 설치될 수 있도록 피스톤(30)은 제 1지지턱(31a)이 형성된 제 1피스톤부(31)와, 제 2지지턱(32a)이 형성된 제 2피스톤부(32)로 분리되는 구조를 갖게 되며, 제 1피스톤부(31) 및 제 2피스톤부(32)는 내측코어결합체(50)가 제 1피스톤부(31) 또는 제 2피스톤부(32) 중 어느 한측에 삽입된 후 서로 결합을 이루게 된다.
또, 제 1피스톤부(31)와 제 2피스톤부(32)의 견고한 결합을 위해 제 2피스톤부(32)의 상단에는 결합돌기(32b)가 상측으로 돌출 형성되고, 제 1피스톤부(31)의 하단에는 결합돌기(32b)가 삽입되는 결합홈(31b)이 형성되게 된다.
이때, 결합돌기(32b)는 결합홈(31b)에 압입될 수 있도록 그 직경이 결합홈(31b)의 직경보다 조금 크게 마련되고, 최초 원활한 삽입을 위해 선단부는 테이퍼지게 형성되는 것이 바람직하다.
다음은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 동작 및 그에 따른 효과를 설명한다.
먼저, 코일(42)에 전원이 인가되면 외측코어(41)에 자기장이 유기되게 되며, 이 자기장은 내측코어(51)로 흐르게 된다. 그리고 내측코어(51)와 외측코어(41) 사이에 위치하는 마그네트(52)는 두 코어(41,42) 사이를 흐르는 자기장과 자기적 상호 작용을 하며 상하방향으로 이동하게 되는데, 마그네트(52)가 내측코어(51)와 함께 내측코어조립체(50)를 이루고, 이 내측코어조립체(50)가 피스톤(30)의 외주면에 고정되어 있으므로 피스톤(30)은 마그네트(52)와 동시에 상하방향으로 왕복운동을 하면서 압축실(21a)의 냉매를 압축하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 마그네트(52)와 내측코어(51)가 사출성형을 통해 일체로 형성된 내측코어조립체(50)를 이루고 있으므로, 내측코어(51)와 외측코어(41) 사이의 에어갭(air gap)이 최소화되어 리니어모터의 구동효율이 상승되게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 내측코어와 마그네트가 사출성형을 통해 일체로 형성되어 내측코어조립체를 이루며, 상기 내측코어조립체가 피스톤의 외측에 고정되게 된다.
이에 따라, 종래 압축기에 사용되는 가동부재가 불필요하게 됨에 따라 내측코어와 외측코어 사이의 에어갭을 최소화 할 수 있게 되어 리니어모터의 출력효율 및 압축기의 구동효율이 전체적으로 향상되게 되는 효과가 있다.
또한, 사출성형을 통해 형성된 내측코어조립체를 피스톤에 고정함으로써 내측코어 및 마그네트의 설치를 완료하게 되므로 조립을 용이하게 이룰 수 있으며 생산성이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 전체적인 구조를 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기에 마련되는 내측코어조립체를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기에 있어서 내측코어조립체와 피스톤의 결합을 보인 분해 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 밀폐용기, 20 : 압축장치,
21 : 실린더블록, 21a : 압축실,
22 : 실린더헤드, 30 : 피스톤,
31 : 제 1피스톤부, 31a : 제 1지지턱,
31b : 결합홈, 32 : 제 2피스톤부,
32a : 제 2지지턱, 32b : 결합돌기,
40 : 구동장치, 41 : 외측코어,
42 : 코일, 50 : 내측코어결합체,
51 : 내측코어, 52 : 마그네트,
53 : 성형물, 54 : 절연부재.

Claims (9)

  1. 압축실 내부를 왕복 운동하며 냉매를 압축하는 피스톤과, 상기 피스톤과 이격되게 배치되며 내부에 코일이 권선되어 자기장을 형성하는 외측코어와, 상기 피스톤의 외측에 고정되는 내측코어결합체를 구비하되
    상기 내측코어결합체는 상기 외측코어에 형성된 자기장의 통로가 되는 내측코어와, 상기 내측코어 및 상기 외측코어와 전자기적으로 상호 작용하여 상기 피스톤을 진퇴시키는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영구자석은 상기 내측코어의 외측에 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내측코어결합체는 사출성형을 통해 상기 내측코어와 상기 영구자석을 고정시키는 성형물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 내측코어와 상기 마그네트가 서로 절연되도록 상기 내측코어와 상기 마그네트 사이에 절연부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 피스톤은 외주면에 상기 내측코어결합체의 양단을 축방향으로 각각 지지하는 제 1지지턱 및 제 2지지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 피스톤은 제 1지지턱이 형성된 제 1피스톤부와, 제 2지지턱이 형성된 제 2피스톤부로 분리 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1피스톤부와 상기 제 2피스톤부의 결합을 위해 두 피스톤부 중 하나에는 결합돌기가 형성되고 나머지 하나에는 상기 결합돌기가 삽입되는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  8. 출력축을 구동하도록 상기 출력축과 이격되게 배치되며 내부에 코일이 권선되어 자기장을 형성하는 외측코어와, 상기 출력축의 외측에 고정되는 내측코어결합체를 구비하되
    상기 내측코어결합체는 상기 외측코어에 형성된 자기장의 통로가 되는 내측코어와, 상기 내측코어 및 상기 외측코어와 전자기적으로 상호 작용하여 상기 출력축을 진퇴시키는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 내측코어결합체는 사출성형을 통해 상기 내측코어와 상기 영구자석을 고정시키는 성형물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
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