KR20090041716A - Linear compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리니어 모터에 의해 구동되는 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 리니어 모터의 아우터스테이터와 이터스테이터의 상호 전자기력으로 구동되는 리니어 압축기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear compressor driven by a linear motor, and more particularly to a linear compressor driven by mutual electromagnetic forces of an outer stator and an iterator of a linear motor.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다. In general, a compressor is a mechanical device that increases pressure by receiving power from a power generator such as an electric motor or a turbine to compress air, refrigerant, or various other working gases. It is widely used throughout.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cyliner) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크 롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.These compressors are classified into a reciprocating compressor which compresses the refrigerant while linearly reciprocating the inside of the cylinder by forming a compression space in which the working gas is absorbed and discharged between the piston and the cylinder. And a rotary compressor for compressing the refrigerant while the roller is eccentrically rotated along the inner wall of the cylinder to form a compression space in which the working gas is sucked and discharged between the eccentrically rotating roller and the cylinder. Scroll compressor that compresses the refrigerant while the rotating scroll is rotated along the fixed scroll by forming a compressed space in which the working gas is absorbed and discharged between the orbiting scroll and the fixed scroll. Divided into
최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다Recently, among the reciprocating compressors, in particular, a piston is directly connected to a reciprocating linear drive motor to improve the compression efficiency without mechanical loss due to the movement conversion, and a linear compressor having a simple structure has been developed.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 측단면도이다. 종래의 리니어 압축기는 쉘(1) 내측에 프레임(2), 실린더(3), 피스톤(4), 흡입 밸브(6), 토출 밸브(7), 리니어 모터(10), 모터 커버(15), 서포터(16), 백 커버(17), 메인 스프링들(S1, S2), 흡입 머플러 어셈블리(18)로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치된다.1 is a side cross-sectional view of a linear compressor according to the prior art. Conventional linear compressors have a frame (2), a cylinder (3), a piston (4), an intake valve (6), a discharge valve (7), a linear motor (10), a motor cover (15) inside a shell (1), A structure composed of the
실린더(3)가 프레임(2)에 끼움 고정되고, 토출 밸브(7)가 실린더(3)의 일단을 막아주도록 설치되는 반면, 피스톤(4)이 실린더(3) 내측에 삽입되고, 피스톤(4)의 흡입구(5)를 개폐시키도록 박형의 흡입밸브(6)가 설치된다.The
리니어 모터(10)는 이너스테이터(11)와 아우터스테이터(12) 사이에 간극을 유지하면서 영구자석(13)이 왕복 직선 운동 가능하도록 설치되되, 영구자석(13)이 연결부재에 의해 피스톤(4)과 연결되도록 설치되고, 이너스테이터(11)와 아우터스테이터(12) 및 영구자석(13) 사이에 상호 전자기력에 의해 영구자석(13)이 왕복 직선 운동하면서 피스톤(4)을 작동시킨다.The
모터 커버(15)는 아우터스테이터(12)를 고정하기 위하여 아우터스테이터(12) 를 축방향으로 지지하는 동시에 프레임(1)에 볼트 고정되고, 백 커버(17)는 모터 커버(15)에 결합되되, 모터 커버(15)와 백 커버(17) 사이에는 피스톤(4)의 다른 일단과 연결된 서포터(16)가 메인 스프링들(S1, S2)에 의해 축방향으로 탄성 지지되도록 설치되고, 흡입 머플러 어셈블리(18) 역시 서포터(16)와 같이 체결된다.The
이때, 메인 스프링들(S1, S2)은 서포터(16)를 기준으로 상하 및 좌우 대칭되는 위치에 4개의 전방 스프링(S1) 및 4개의 후방 스프링(S2)을 포함하되, 리니어 모터(8)가 작동됨에 따라 전방 스프링들(S1)과 후방 스프링들(S2)이 반대로 거동하면서 피스톤(4) 및 서포터(16)를 완충시킨다. 그 외에도 압축공간(P) 측의 냉매가 일종의 가스 스프링으로 작용하여 피스톤(4) 및 서포터(16)를 완충시킨다.At this time, the main springs (S1, S2) includes four front springs (S1) and four rear springs (S2) in a position that is symmetrical up and down and left and right relative to the
따라서, 리니어 모터(10)가 작동되면, 피스톤(4) 및 이와 연결된 흡입 머플러 어셈블리(18)가 왕복 직선 운동하게 되고, 압축공간(P)의 압력이 가변 됨에 따라 흡입밸브(6) 및 토출밸브(7)의 작동이 자동적으로 조절되며, 이와 같은 작동에 의해 냉매가 쉘(1) 측의 흡입관, 백 커버(17)의 개구부, 흡입 머플러 어셈블리(18), 피스톤(4)의 흡입구(5)를 지나 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 토출캡(8), 루프 파이프(9) 및 쉘(1) 측의 유출관(미도시)을 통하여 외부로 빠져나간다.Therefore, when the
도 2는 종래 기술에 따른 아우터스테이터의 사시도이다. 리니어 모터(10)의 이너스테이터(11)는 직사각형상의 라미네이션들이 원주방향으로 적층되어 원통 형상으로 형성된다. 또한, 아우터스테이터(12)는 원통형의 보빈(12a)에 코일(12a')이 감긴 코일 권선체(12A)와, 상기 코일 권선체(12A)의 원주방향으로 일정 간격을 두 고 그 외주면을 감싸도록 제1,2코어 블록(12B)이 방사상으로 배치되고, 제1,2코어 블록(12B)이 서로 맞닿도록 조립되며, 각각 제1,2코어 블록(12B)은 원주방향으로 서로 결합될 수 있도록 상기 제1,2코어 블록(12B)이 사출물(미도시)에 의해 서로 연결되어 있다. 2 is a perspective view of an outer stator according to the prior art. In the
그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 아우터스테이터(12)는, 리니어 모터(10)가 구동되면, 코일(12a')의 온도가 상승하고, 아우터스테이터(12)도 열기에 의해 온도 변화 등과 같은 환경하에서 오랜 시간이 경과됨에 따라 코일(12a') 과 아우터스테이터(12)가 변형되거나, 뒤틀림이 발생하여 아우터스테이터(12)의 치수가 변하게 되는 문제점이 있다. However, in the
또한, 변형된 아우터스테이터(12)와 이너스테이터(11) 사이에서 발생하는 상호 전자기력이, 초기에 리니어 모터(10)에 포함된 각종 구성부품과 관련 사항을 고려하여 설계된 전자기력과 달라지기 때문에 각종 소음 및 진동문제가 발생 될 수 있어 제품의 신뢰성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.In addition, since the mutual electromagnetic force generated between the deformed
본 발명은 리니어 모터의 구동 시 코일의 온도 상승으로 코일과 아우터스테이터가 변형이 발생하지 않도록 냉각용 공간을 구비하는 스테이터를 포함하는 리니어 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a linear compressor including a stator having a cooling space so that deformation of the coil and the outer stator does not occur due to a temperature rise of the coil when the linear motor is driven.
본 발명은 냉매를 압축시키는 압축 공간을 제공하는 실린더와 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축하는 피스톤과 실린더의 일단이 고정되고, 실린더와 피스톤 사이로 냉각용 오일이 순환되는 오일 순환 유로가 내부에 구비된 프레임 그리고, 실린더 외측에 고정되며 냉각용 오일이 순환될 수 있도록 프레임의 오일 순환 유로와 연통된 냉각용 공간을 구비하는 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기이다.The present invention is a cylinder that provides a compression space for compressing the refrigerant and the piston for compressing the refrigerant while the reciprocating linear motion inside the cylinder and one end of the cylinder is fixed, the oil circulation flow path for the cooling oil circulated between the cylinder and the piston therein And a stator having a frame provided and a cooling space fixed to the outside of the cylinder and communicating with an oil circulation passage of the frame so that the cooling oil can be circulated.
또한, 본 발명에서, 스테이터는 보빈 내부에 코일이 권선된 코일 권선체와, 코일 권선체의 외주면에 조립된 코어 블록들을 포함하는 아우터스테이터인 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the stator is an outer stator including a coil winding body in which a coil is wound inside the bobbin, and core blocks assembled to an outer circumferential surface of the coil winding body.
또한, 본 발명에서, 스테이터는 냉각용 공간이 보빈의 외주면 내부에 구비된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the stator is characterized in that the cooling space is provided inside the outer peripheral surface of the bobbin.
또한, 본 발명에서, 스테이터는 보빈의 축방향으로 돌출되고, 프레임의 오일 순환 유로와 냉각용 공간을 연통시키는 적어도 두 개의 오일 튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the stator is characterized in that it further comprises at least two oil tubes protruding in the axial direction of the bobbin, the oil circulation passage of the frame and the space for cooling.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 리니어 압축기는, 코일 권선체 외주면에 냉각용 공간을 구비하여, 아우터스테이터와 이너스테이터의 상호 전자기력으로 생기는 코일의 온도 상승을 최소화하고, 온도 변화로 인한 리니어 모터의 변형을 방지 하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 뿐 아니라 리니어 모터의 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.The linear compressor of the present invention configured as described above has a space for cooling on the outer circumferential surface of the coil winding to minimize the temperature rise of the coil caused by the mutual electromagnetic force between the outer stator and the inner stator, and deforms the linear motor due to the temperature change. This improves the reliability of the product as well as improves the efficiency of the linear motor.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은, 본 발명에 대한 리니어 압축기의 측단면도를 나타낸다. 리니어 압축기는 밀폐 용기인 쉘(110) 내에 프레임(120), 실린더(130), 피스톤(140), 이너스테이터(210)와 아우터스테이터(220) 및 영구자석(230)을 포함하는 리니어 모터(200)를 포함하되, 영구자석(230)이 이너스테이터(210) 및 아우터스테이터(220) 사이에서 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하면, 영구자석(230)과 연결된 피스톤(140)이 영구자석(230)과 함께 직선 왕복 운동하게 된다.3 shows a side sectional view of a linear compressor according to the present invention. The linear compressor includes a
이너스테이터(210)는 실린더(130)의 외주에 고정되고, 아우터스테이터(220)는 축방향으로 프레임(120)과 모터 커버(150)에 의해 고정되되, 프레임(120)과 모터 커버(150)가 볼트와 같은 체결 부재에 의해 체결되어 서로 결합하여, 프레임(120)과 모터 커버(150) 사이에서 아우터스테이터(220)가 고정된다. 프레임(120)은 실린더(130)와 일체로 형성된다. The
실린더(130)와 피스톤(140) 사이에 오일 순환 유로(243)를 형성하고, 상기 오일 순환 유로(243)는 상기 실린더(130) 내주면과 피스톤(140) 외주면에는 실린더(130) 홈과 피스톤(140) 홈이 서로 겹쳐지도록 형성되어 오일이 순환되도록 하며, 프레임(120)은 상기 오일 순환 유로(243)와 연통 되도록 오일 공급 유 로(241,242) 및 오일 회수 유로(244)가 형성된다. An
실린더(130) 하측에 구비되는 오일 공급 장치(240)는, 오일 공급 유로(242)와 연통 되도록 프레임(120)의 일면에 일단이 삽입되는 동시에 상기 밀폐된 쉘(110) 바닥면의 오일에 타단(미도시)이 담겨져 오일을 공급하도록 설치된다. The
실린더(130)내의 피스톤(140)이 구동됨과 동시에 실린더(130) 하부의 오일 공급 장치(240)에서 오일이 유입되고, 프레임(120)에 구비된 오일 공급 유로(241,242)를 통과하여 상기 실린더(130)와 상기 피스톤(140)의 사이에서 오일이 순환되어 윤활 작용한 다음, 상기 실린더(130)와 상기 피스톤(140)의 사이의 오일 순환 유로(243)와 오일 회수 유로(244)를 통과한다. At the same time as the
피스톤(140)의 후방에는 서포터(160)가 연결되고, 네 개의 전방 메인 스프링(S1)은 모터 커버(150)와 서포터(160)에 의해 양단이 지지 된다. 또한, 네 개의 후방 메인 스프링(S2)은 서포터(160)와 백 커버(170)에 의해 양단이 지지되며, 백 커버(270)는 모터 커버(150)의 후방에 결합된다. 피스톤(140)의 후방에는 또한 흡입 머플러 어셈블리(180)가 구비되며, 흡입 머플러 어셈블리(180)를 통해 피스톤(140)으로 냉매가 유입되면서, 냉매 흡입시의 소음을 저감한다. A
피스톤(140) 내부는 흡입 머플러 어셈블리(180)를 통해 유입된 냉매가 실린더(130)와 피스톤(140) 사이에 형성되는 압축공간(P)로 유입되어 압축될 수 있도록 중공되어 있다. 피스톤(140)의 선단에는 흡입밸브(260)가 설치되어 있으며, 흡입밸브(260)는 냉매가 피스톤(140)에서 압축공간(P)으로 유입되도록 개방되며, 압축 공간(P)에서 다시 피스톤(140)으로 유입되지 않도록 피스톤(140)의 선단을 폐쇄한다.The inside of the
압축공간(P)에서 피스톤(140)에 의해 냉매가 소정의 압력 이상으로 압축되면, 실린더(130)의 선단에 위치하는 토출밸브(270)가 개방된다. 압축된 고압의 냉매는 토출캡(280) 내로 토출된 뒤, 루프 파이프(290)를 통해 리니어 압축기(100) 외부로 토출되어 냉동 사이클을 순환한다.When the refrigerant is compressed to a predetermined pressure or more by the
도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일부 사시도이다. 리니어 모터(200)는 아우터스테이터(220)와 이너스테이터(210)와 영구자석(230)으로 형성되며, 아우터스테이터(220)는 코일 권선체(221)와 코어 블록들(223)로 구성된다. 상기 코일 권선체(221)는 보빈(221a)과, 보빈(221a)의 원주 방향으로 권선된 코일(221b)로 이루어진다. 코일 권선체(221)의 외주면으로 냉각용 공간(222)을 더 구비하고, 냉각용 공간(222)의 원주방향으로 외주면을 감싸도록 직각으로 절곡된 코어 블록들(223)이 설치되며, 냉각용 공간(222)은 오일이 공급될 수 있도록 오일 홈(310)이 구비된다. 4 is a partial perspective view of a linear compressor according to the present invention. The
제1,2 오일 튜브(301, 302)는 플라스틱 재질로 사출 성형된 것으로 두 개 이상 사용할 수 있으며, 제1 오일 튜브(301)의 일단은 냉각용 공간(222)과 타단은 오일 공급 유로(241,242)와 연결되고, 제2 오일 튜브(302) 일단은 냉각용 공간(222)과 타단은 오일 회수 유로(244)와 연결된다. 물론, 제1,2 오일 튜브(301, 302)가 끼움 고정될 수 있도록 프레임(120) 및 냉각용 공간(222)에는 제1,2 오일 튜브(301, 302)의 단부와 같은 크기의 오일 홈(미도시, 310)이 각각 두 개씩 구비된다. 따라서, 쉘(110) 바닥면에 저장된 오일은 오일 공급 유로(241,242), 제1오일 튜브(301), 냉각용 공간(222), 제2오일 튜브(302), 오일 회수 유로(244)를 따라 순 환되며, 냉각용 공간(222)을 흐르는 오일이 코일에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있도록 한다. The first and
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 실린더(130) 내측에서 피스톤(140)이 왕복 직선 운동하면, 상기 오일 공급 장치(240)에서 오일이 오일 공급 유로(241,242)로 유입되며, 오일은 오일 공급 유로(241,242)와 연통된 제1 오일 튜브(301)를 통해 냉각용 공간(222)으로 공급되며, 냉각용 공간(222)으로 공급된 오일은 코일 권선체(221)에서 발생하는 열기를 냉각시킨 다음, 제2 오일 튜브(302)를 통하여 오일 회수 유로(244)로 이동하여 쉘(110) 하부로 이동한다.First, when the
따라서, 이너스테이터(210)와 아우터스테이터(220)에의 상호 전자기력에 의해 리니어 모터(200)가 구동되어, 아우터스테이터(220)의 코일(221b)에서 발생하는 열기에 의해 온도 변화 등과 같은 환경하에서 오랜 시간이 경과됨에 따라 뒤틀림이 발생되거나, 변형되어 아우터스테이터(220)의 치수가 변하게 되는 것을 방지하여 있다.Therefore, the
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.In the above, the present invention has been described in detail by way of examples based on the embodiments of the present invention and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the contents described in the claims below.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view of a linear compressor according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 아우터스테이터의 사시도이다.2 is a perspective view of an outer stator according to the prior art.
도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 측단면도이다.3 is a side sectional view of a linear compressor according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일부 사시도이다.4 is a partial perspective view of a linear compressor according to the present invention.
Claims (4)
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