KR20210079215A - 전자기 액추에이터 - Google Patents

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KR20210079215A
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actuating
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거노트 비셀마이어
마티아스 코른펠트
베른하르트 슈피에글
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회르비거 비엔 게엠베하
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Abstract

가능한 한 간단하고 콤팩트하게 구성되고 동시에 효율성, 낮은 유지 보수, 신뢰성 및 긴 서비스 수명의 요건을 충족하는 피스톤 압축기(19)의 밸브를 작동시키기 위한 전자기 액추에이터(1)를 제공하기 위해, 본 발명에 따르면 동력 전자장치(6)는 코일(3) 및 작동 개구부가 제공되는 축 방향 액추에이터 단부(E) 사이에서 액추에이터 하우징(2) 내에 배열되고, 상기 동력 전자장치(6)는 액추에이터 하우징(2)의 하우징 벽(7)에 의해 코일(3)로부터 분리되며, 동력 전자장치(6)의 인쇄 회로 기판(8)은 하우징 벽(7)에 제공된 고정표면(9) 상에 배열되고, 코일(3)의 전기 코일은 코일 접촉부(10)는 하우징 벽(7)을 통해 연장되고 인쇄 회로 기판(8)에 연결된다.

Description

전자기 액추에이터{Electromagnetic actuator}
본 발명은 밸브, 바람직하게 피스톤 압축기의 흡입 밸브를 작동시키기 위해 피스톤 압축기 상에 배열되고 전자기적으로 작동하는 액추에이터로서, 상기 액추에이터는 코일과 자석 전기자가 배열되는 액추에이터 하우징을 포함하고, 자석 전기자는 자석 전기자를 이동시키기 위해 코일과 전자기적으로 상호 작용하며, 자석 전기자는 밸브를 작동시키기 위한 작동 요소에 연결되고, 상기 작동 요소를 위한 작동 개구부가 액추에이터 하우징의 축 방향 작동기 단부에 제공되며, 액추에이터는 동력 전자장치에 의해 제어 가능한 전자기적으로 작동하는 액추에이터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 압축 매체의 매체 유동을 제어하기 위한 적어도 하나의 밸브, 특히 흡입 밸브를 가지며 밸브를 작동시키기 위한 액추에이터를 갖는 피스톤 압축기 및 밸브, 특히 흡입 밸브가 배열되는 수용 하우징을 가지며, 밸브를 작동시키기 위해 상기 수용 하우징에 고정된 액추에이터를 가지며 피스톤 압축기에 배열하기 위한 밸브 조립체에 관한 것이다.
지금까지 피스톤 압축기에서 기계식 또는 유압식 밸브 제어 장치가 입구 및 출구 밸브를 제어하기 위해 이용되었다. 그러나 이러한 기계식 또는 유압식 밸브 제어는 비교적 복잡하고 마모되기 쉬우므로 제조 및 유지 관리 비용이 많이 든다. 가장 간단하고 유지 보수가 적고 특히 유연한 밸브 제어를 가능하게 하기 위해 전자기 액추에이터가 밸브 작동을 위해 점점 더 자주 이용된다. 그러나, 상기 형태의 액추에이터는 매우 높은 요건을 가지며, 밸브 작동을 위해 이용될 때 액추에이터의 구조 및 작동 모드가 종래 기술에서 근본적으로 알려져 있다. 특히, 짧은 작동 시간과 가능한 최대 범위에서 정밀하게 설정되고 재현 가능한 밸브 스트로크가 가능해야 하며, 다른 한편으로 낮은 에너지 소비, 높은 신뢰성, 긴 서비스 수명 및 동시에 컴팩트한 설계가 보장되어야 한다.
특히, 밸브 제어를 위해 상대적으로 큰 질량을 이동시켜야 하는 대형 압축기에 있어서, 이용 가능한 전자기 액추에이터가 한계에 도달한다. 필요한 경계 조건을 충족하기 위해 이 경우 특히 강력한 코일이 필요하며 일반적으로 비교적 큰 설치 공간이 필요하다. 코일에는 작동 중에 큰 전류가 흐르기 때문에 상대적으로 많은 양의 열이 발생한다. 예를 들어, 액추에이터 코일 영역의 온도는 > 120℃ 범위를 가질 수 있다. 액추에이터의 코일을 제어하기 위해 온도에 민감한 동력 전자장치는 이러한 고온에 적합하지 않기 때문에 동력 전자장치의 허용 가능한 수준으로 주변 온도를 낮추기 위해 예를 들어 별도의 하우징에 가능한 한 코일로부터 멀리 떨어진 곳에 배열된다. 이로 인해 민감한 전자 부품을 과도한 고온으로부터 보호할 수 있었지만, 예를 들어 외부 하우징과 액추에이터 사이에 전선이 필요하기 때문에 전체 액추에이터의 복잡성이 더욱 증가한다. 물론 이외에도 액추에이터에 필요한 설치 공간이 증가한다. 그러나 이러한 구성은 라인을 포함하여 액추에이터를 배열하기 위해 이용할 수 있는 공간이 제한된 응용 분야에서 특히 불리하다.
따라서 본 발명의 목적은 가능한 한 간단하고 콤팩트하게 구성되고 동시에 효율성, 낮은 유지 보수, 신뢰성 및 긴 서비스 기간과 관련하여 높은 요구 조건을 충족하는 피스톤 압축기의 밸브를 작동시키기 위한 전자기 액추에이터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 동력 전자장치는 코일 및 작동 개구부가 제공되는 축 방향 액추에이터 단부 사이에서 액추에이터 하우징 내에 배열되고, 상기 동력 전자장치는 액추에이터 하우징의 하우징 벽에 의해 코일로부터 분리되며, 동력 전자장치의 인쇄 회로 기판은 하우징 벽에 제공된 고정표면 상에 배열되고, 코일의 전기 코일은 코일 접촉부는 하우징 벽을 통해 연장되고 인쇄 회로 기판에 연결된다. 그 결과, 동력 전자장치는 코일과 축 방향 액추에이터 단부 사이에 열적으로 유리하게 배열될 수 있어서, 코일에 의해 발생된 열의 개선된 소산이 달성된다. 따라서, 열은 유리하게 하우징 벽을 통해 액추에이터 하우징 및 축 방향 액추에이터 단부를 통해, 예를 들어 피스톤 압축기의 압축기 하우징으로 액추에이터의 내부로부터 소산될 수 있다.
상기 액추에이터 하우징은 적어도 하우징 벽의 영역에서 열전도성 재료, 바람직하게 금속, 특히 바람직하게 알루미늄으로 제조된다. 그 결과 하우징 벽을 통해 열 방출이 개선될 수 있다.
동력 전자장치로부터 하우징 벽으로의 열 방출을 더욱 향상시키기 위해, 적어도 하나의 열전도 요소가 액추에이터 하우징의 하우징 벽의 고정표면 및 인쇄 회로 기판 사이에 배열되는 것이 유리하다.
열전도 요소는 바람직하게 열전도 접착제 또는 열전도 접착 테이프에 의해 인쇄 회로 기판에 연결된다. 이것은 인쇄 회로 기판에서 열전도 요소로 더 나은 열 전달을 허용한다.
열전도 요소가 제공되는 경우에, 인쇄 회로 기판의 적어도 온도에 민감한 전자 부품, 특히 MOSFET이 열전도 요소의 영역에 배열된다. 이것은 최소한 가장 민감한 구성 요소를 보호하기 위해 유리한다.
동력 전자장치는 열전도성 캐스팅 컴파운드에 의해 적어도 부분적으로 덮여 있는 것이 유리하다. 그 결과, 동력 전자장치의 전자 부품에서 발생하는 열 방출이 더욱 향상될 수 있다.
전자기적으로 작동되는 액추에이터는 액추에이터의 작동 요소에 의해 피스톤 압축기의 밸브, 바람직하게 흡입 밸브를 작동시키기 위해 피스톤 압축기에서 이용되는 것이 바람직하다.
하기 설명에서, 본 발명은 예로서 본 발명의 개략적이고 비 제한적인 유리한 실시예를 도시하는 도 1 내지 2를 참고하여 더 상세하게 설명된다. 도면에서 :
도 1은 유리한 실시예에서의 액추에이터의 단면도이다.
도 2는 피스톤 압축기의 흡입 밸브에 조립된 상태의 액추에이터의 단면도이다.
도 1에서, 본 발명에 따른 액추에이터(1)가 종단면으로 도시된다. 도시된 액추에이터(1)는 적어도 하나의 코일(3) 및 코일과 상호 작용하는 적어도 하나의 자석 전기자(4)가 배열된 액추에이터 하우징(2)을 포함한다. 예를 들어, 복수의 코일(3)은 또한 원주 주위에 균일하게 배열되거나, 코일(3)은 원주 주위에 균일하게 배열된 복수의 세그먼트를 가질 수 있다. 자석 전기자(4)는 원주 방향으로 코일(3) 또는 코일 세그먼트에 대응하는 복수의 전기자 세그먼트를 가질 수 있다. 그러나 코일(들) 및 자석 전기자(4)의 특정 설계는 본 발명에 대해 실질적인 구성이 아니다. 따라서 본 발명은 하나의 코일(3) 및 코일과 상호 작용하는 자석 전기자(4)를 참고하여 아래에서 설명된다. 코일(3)과 자석 전기자(4)는 자석 전기자(4)를 축 방향으로 이동시키기 위해 전자기적으로 상호 작용한다. 이를 위해, 자기장을 발생하기 위해 코일(3)에 전압 또는 전류를 공급할 수 있으며, 이에 의해 자석 전기자(4)에 대해 자기 인력이 발생될 수 있다. 자석 전기자(4)는 자기인력에 의해 코일(3)을 향하여 끌어 당겨질 수 있다. 자석 전기자(4)를 리셋하기 위해 복귀 스프링이 제공될 수 있다. 물론, 복수의 코일(3)들이 배열될 수 있지만, 단순화를 위해 다음에서 하나의 코일(3)을 참고한다.
자석 전기자(4)가 이동할 수 있는 영역이 전기자 스트로크라고 설명된다. 전기자 스트로크의 크기는 실질적으로 액추에이터(1)의 특정 구조 설계에 의존하며, 차례로 액추에이터(1)의 적용 영역에 의존한다. 전기자 스트로크는 예를 들어 수 밀리미터 범위에 있을 수 있다. 코일(3)은 바람직하게 가능한 가장 높은 자기 전도도를 갖는 철심(3a) 내에 매립되거나 철심을 둘러싼다. 철심(3a)은 코일(3)에 의해 발생된 자속을 묶어(bundle)서 전기자(4)로 전달하는 역할을 한다. 전자기 액추에이터의 구조 및 작동 방식은 근본적으로 알려져 있으므로 본 명세서에서 더 자세히 설명하지 않을 것이다.
자석 전기자(4)는 자석 전기자(4)로부터 시작하여 액추에이터(1)를 통해 축 방향으로 실질적으로 중앙으로 연장되는 작동 요소(5)에 연결된다. 작동 요소(5)를 위한 작동 개구부(5a)가 액추에이터 하우징(2)의 축 방향 작동기 단부(E)에 제공된다.
작동 요소(5)는 작동 개구부(5a)에서 축 방향으로 이동(displaceable)할 수 있다; 따라서 작동 개구부(5a)는 실질적으로 작동 요소(5)를 안내하는 역할을 한다. 도시된 예에서, 작동 요소(5)의 단부 부분(5E)은 액추에이터 하우징(2)의 작동 개구부(5a)로부터 축 방향으로 돌출한다. 그러나 상기 구성은 절대적으로 필요한 것은 아니지만, 실질적으로 액추에이터(1)의 특정 구조 설계 및 바람직하게 그와 상호 작용하는 밸브의 작동 부분에 의존한다. 예를 들어, 작동 요소(5)의 단부 부분(5E)은 또한 액추에이터 하우징(2) 내에 배열될 수 있고, 이 경우에 상호 작용하는 밸브의 작동 부분은 작동 개구부(5a)를 통해 액추에이터 하우징(2) 속으로 부분적으로 축 방향으로 연장된다. 그러나, 액츄에이터(5a)는 축 방향 액추에이터 단부(E)에 제공된다. 액추에이터(1)가 (도 1에 도시되지 않은) 피스톤 압축기(19) 상에 조립된 상태에서, 액추에이터(1)의 축 방향 액추에이터 단부(E)는 피스톤 압축기(19)를 향한다(도 2를 참고).
도시된 예에서, 작동 요소(5)는 링 형태의 코일(3)에 의해 실질적으로 둘러싸인다. 작동 요소(5)는 밸브를 개폐하기 위해 밸브(미도시)를 작동시키는 역할을한다. 이를 위해, 전기자 스트로크는 작동 요소(5)를 통해 밸브로 전달되며, 이는 도 1에 표시된 것처럼 이른바 밸브 스트로크(VH)를 형성한다. 가장 간단한 경우, 밸브 스트로크(VH)는 전기자 스트로크와 일치한다. 그러나, 예를 들어, 전기자 스트로크와 밸브 스트로크(VH) 사이에 특정 변속비를 발생하기 위해, 자석 전기자(4)와 작동 요소(5) 사이에 전달 요소가 또한 제공될 수 있다. 그 결과, 예를 들어 밸브 스트로크(VH)는 전기자 스트로크에 비해 증가할 수 있으며 동시에 밸브를 작동하기 위해 이용할 수 있는 힘이 감소(또는 그 반대로) 될 수 있다. 액추에이터(1)를 작동할 때, 자석 전기자(4) 사이와 작동 요소(5)와 액추에이터 하우징(2) 사이에서 상대 운동이 발생한다.
액추에이터(1)를 작동시키기 위해, 코일(3)은 동력 전자장치(6)에 의해 전기적으로 제어될 수 있다. 동력 전자장치(6)는 코일(3)에 에너지를 공급하기 위한 적절한 형태로 제공되는 구성 요소로 이해되어야 한다. 예를 들어, 원하는 방식으로 코일(3)을 제어하기 위해 전류, 전압, 주파수 등과 같은 전기량의 변환 및/또는 증폭을 포함하여 코일(3)을 원하는 대로 제어한다. 이를 위해, 동력 전자장치(6)는 특정 전자 부품(12)(저항기, 커패시터, MOSFET 등)이 배열된 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(8)을 포함하며, 상기 전자 부품들은 인쇄 회로 기판(8)에 적합하게 예를 들어 납땜, 접착, 플러그 등으로 연결된다. 상기 설명과 같이, 동력 전자장치(6)는 이전에 액추에이터 하우징(2) 외부, 예를 들어 별도의 하우징에 배열되고, 액추에이터 하우징(2), 특히 적절한 전기 라인을 통해 그 안에 배열된 코일(3)에 연결된다.
이것은 특히 인쇄 회로 기판(8) 상에 배열된 전자 부품(12)이 일반적으로 온도에 매우 민감하다는 사실 때문이다. 한편으로 이것은 일부 전자 부품 및/또는 납땜된 연결이 특정 온도 이상에서 손상되어 기능이 완전히 또는 적어도 부분적으로 제한됨을 의미할 수 있다. 그러나 이는 일반적으로 MOSFET과 같은 일부 전자 부품의 손실이 온도가 증가함에 따라 불균형적으로 증가한다는 것을 의미한다. 이는 액추에이터(1)의 에너지 효율적인 작동에도 불리하다. 특히, 액추에이터 하우징(2) 내부의 온도는 코일(3)에 의해 방출된 열로 인해 이전에는 허용할 수 없을 정도로 높아서, 동력 전자장치(6) 및 결과적으로 액추에이터(1) 전체의 손상 및/또는 기능 저하를 초래할 수 있다. 특히 안전 관련 응용 분야(예를 들어, 가스 압축기의 밸브를 작동할 때)에서 이러한 제한은 허용되지 않는다. 이 경우, 액추에이터의 내구성 및 가용성에 대한 요구(예를 들어, 특정 안전 무결성 수준- "SIL"에 따른 표준화된 요건)이 높기 때문이다. 따라서 액추에이터 하우징(2) 내의 동력 전자장치(6)의 배열은 지금까지 회피되었다.
언급된 요건을 여전히 충족시킬 수 있도록, 본 발명에 따르면, 동력 전자장치(6)가 코일(3)과 축 방향 액추에이터 단부(E) 사이의 액추에이터 하우징(2)에 배열되고 코일(3)과 분리된다. 동력 전자장치(6)의 인쇄 회로 기판(8)은 하우징 벽(7)에 제공된 고정표면(9) 상에 배열된다. 코일(3)의 전기 코일 접점(10)은 하우징 벽(7)을 통해 연장되고 도 1에서 볼 수 있는 것처럼 인쇄 회로 기판(8)에 연결된다. 예를 들어, 이러한 목적을 위해 하우징 벽(7)에 보어와 같은 적절한 개구부가 제공된다. 하우징 벽(7)에 의한 분리는 한편으로 코일(3)로부터 동력 전자장치(6), 특히 그 위에 배열된 전자 부품(12)의 열 차폐를 형성한다. 또한, 동력 전자장치의 열적으로 유리한 위치에 의해 코일(3)과 축 방향 액추에이터 단부(E) 사이에서, 코일(3)에 의해 발생된 열의 개선된 소산이 달성된다. 따라서 열은 유리하게 액추에이터(1)의 내부로부터 하우징 벽(7)을 통해 액추에이터 하우징(2)으로 소산되고 축 방향 액추에이터 단부(E)를 통해 피스톤 압축기(19)의 압축기 하우징(20)으로 소산될 수 있다(도 2 참고).
동력 전자장치(6)는 에너지를 공급받을 수 있으며, 제어 명령은 예를 들어 액추에이터(1)의 측면에 제공된 개구부(17)를 통해 전달될 수 있는 적절한 전기 라인(15)을 통해 전송될 수 있다. 액추에이터 제어 유닛(16)이 또한 액추에이터(1) 상에 제공되며, 이는 상위 제어 유닛(18)으로부터, 예를 들어 압축기 제어 유닛으로부터 동력 전자장치(6)로 제어 명령을 수신, 처리 및 전송한다. 동력 전자장치(6)는, 그러나, 상위 제어 유닛(18)에 의해 직접 제어된다. 미리 결정된 제어 프로그램에 따라, 제어 유닛(들)(16, 18)은 자석 전기자(4) 또는 작동 요소(5)를 이동시키기 위한 제어 명령으로 액추에이터(1)를 제어하고 예를 들어, 압축기의 밸브를 개폐할 수 있다. 예를 들어 압축기의 매우 유연한 체적 제어가 수행될 수 있다.
액추에이터 하우징(2)은 바람직하게 가능한 최상의 열 소산을 달성하기 위해 적어도 하우징 벽(7)의 영역에서 가능한 가장 높은 열전도율을 갖는 재료로 제조된다. 유리한 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 적합한 금속이지만 물론 다른 재료도 고려될 수 있다. 인쇄 회로 기판(8)은 적절한 고정 수단(13)으로 하우징 벽(7)의 고정표면(9)에 고정된다. 도시된 예에서, 복수의 나사가 고정 수단(13)으로서 제공되며, 이는 둘레에 적절한 간격으로 분포된다. 물론, 다른 형태의 고정, 예를 들어 적절한 플러그 연결 또는 접착제연결이 가능할 것이다. 그러나, 동력 전자장치(6)를 보다 쉽게 조립하고 교체할 수 있도록 나사가 유리하다.
도 1에서 볼 수 있는 것처럼, 코일(3)의 코일 접점(10)은 이 경우 하우징 벽(7)을 통해 축 방향으로 연장되고 코일(7)의 반대편에 있는 (고정표면(9)이 제공되는) 하우징 벽(7)의 측부에서 인쇄 회로 기판(8)에 연결된다. 코일 접점(10)과 인쇄 회로 기판(8) 사이에 전기 전도성 연결을 발생하기 위해, 적절한 고정 요소(14)가 바람직하게 인쇄 회로 기판(8) 상에 제공된다. 고정 요소(14)는 예를 들어 예를 들어, 종래 기술에 공지된 플러그-인 또는 클램프 연결의 형태의 포지티브 또는 마찰 잠금으로 설계될 수 있다.
액추에이터(1)의 방열을 더욱 향상시키기 위해, 적어도 하나의 열전도 요소(11)가 액추에이터 하우징(2)의 하우징 벽(7)의 고정표면(9)과 인쇄 회로 기판(8) 사이에 배열되는 것이 유리하다. 열전도 요소(11)로서 알루미늄 또는 우수한 열전도 특성을 갖는 다른 적절한 재료로 만들어진 플레이트가 제공될 수 있다. 인쇄 회로 기판(8)과 하우징 벽(7) 사이의 열 전달은 열전도 요소(11)에 의해 개선된다. 열전도 요소(11)가 인쇄 회로 기판(8)에 연결되는 것이 특히 유리하다. 결과적으로 전체 동력 전자장치(6)는 액추에이터 하우징(2)에서 이미 사전 조립된 부품으로 이용될 수 있으며, 그 결과 액추에이터(1) 및 특히 유지 보수가 용이할 수 있다. 열전도 요소(11)는 바람직하게 회로 기판(8)과 열전도 요소(11) 사이의 양호한 열 전달을 보장하기 위해 열전도성 접착제 또는 접착 테이프에 의해 인쇄 회로 기판(8)에 고정된다. 하우징 벽(7)상의 고정표면(9)은 열전도 요소(11)를 위한 충분한 공간을 발생하기 위해 계단식으로 형성된다.
열전도 요소(11)가 제공되는 경우, 인쇄 회로 기판(8)의 적어도 온도에 민감한 전자 부품(12)이 열전도 요소(11)의 영역에 배열되는 것이 또한 유리하다. 특히 제한된 공간만 이용가능한 경우에, 열전도 요소(11)의 배열을 위해, 인쇄 회로 기판(8)의 모든 전자 부품(12)이 열전도 요소(11)의 영역에 공간을 갖지 않는 경우에 유리하다. MOSFET과 같이 특히 온도에 민감한 부품(12)은 열전도 요소(11)의 영역에 배열된다. 열전도 요소(11)의 개선된 열전도를 가능한 한 많이, 바람직하게 모든 전자 부품들을 이용하기 위해, 물론 가능한 한 전자 부품(12)은 열전도 요소(11)의 영역에 배열되어야 한다.
도 1에 도시된 예에서, 열전도 요소(11)는 예시를 위해 인쇄 회로 기판(8)의 외측 반경 방향 변부까지 연장되지 않는다. 이 경우, 열전도 요소(11)는 고정면(9)의 단차로부터 반경 방향으로 이격된다. 이것은 인쇄 회로 기판(8)에 배열된 전자 부품(이 경우)이 간격 아래에 놓여 있음을 의미한다. 열전도 요소(11)의 개선된 열전도율로부터 이익을 얻지 못한다. 따라서 열전도 요소(11)는 유리하게 가능한 한 인쇄 회로 기판(8)의 넓은 영역을 덮어야 한다. 동력 전자장치(6)가 열전도성 캐스팅 화합물(도시되지 않음)로 적어도 부분적으로 코팅되는 것이 또한 특히 유리하다. 이는 인쇄 회로 기판(8)을 통해(주조 화합물로 코팅된) 전자 부품(12)으로부터 가능한 열전도 요소(11)를 통해 하우징 벽(7)으로의 열 전달을 개선시킨다.
전자기적으로 작동되는 액추에이터(1)는 도 2를 참고하여 아래에서 설명되는 것처럼 피스톤 압축기(19)의 밸브, 특히 피스톤 압축기(19)의 흡입 밸브(21)를 작동시키기 위해 제공된다. 표시된 예에서, 액추에이터(1)는 피스톤 압축기(19)의 압축기 하우징(20)에 제공된 개구부에 전체 유닛으로서 배열될 수 있는 밸브 조립체의 일부이다. 밸브 조립체는 (압축기 하우징(20)의 일부로서) 수용 하우징(22), 액추에이터(1) 및 밸브(이 경우에는 흡입 밸브(21))를 포함한다. 액추에이터(1)는 수용 하우징(22) 상에 배열되며, 예를 들어 나사로 고정되거나 다른 적절한 방식으로 고정한다. 수용 하우징(22)은 피스톤 압축기(19)의 압축기 하우징(20)에서 이를 위해 제공된 개구부에 배열되고 개략적으로 나타낸 것처럼 압축기 하우징(20)에 나사 결합된다. 밸브는 수용 하우징(22) 내에 배열된다. 흡입 밸브(21)를 작동시키기 위해, 액추에이터(1)의 작동 요소(5)는 도시된 예에서 언로더(23)를 작동시키고, 언로더는 흡입 밸브(21)의 수용 하우징(22)에 축 방향으로 이동 가능하게 배열된다. 작동 요소(5)에 의해 언로더(23)를 작동시킬 수 있도록, 수용 하우징(22)에 개구부(22a)가 제공된다. 푸시로드와 같은 삽입된 하중 전달 부재가 또한 제공될 수 있다. 언로더(23)를 가지는 흡입 밸브(21)의 구조 및 기능은 원칙적으로 예를 들어 문헌 제AT 509 878 B1호에 알려져 있으며, 상기 문헌에 의해 작동 모드가 가장 중요한 구성 요소를 참고하여 설명된다.
흡입 밸브(21)는 일반적으로 밸브 시트(24)와 밸브 캐처(catcher)(25)로 구성된다. 밸브 시트(24)와 밸브 캐처(25) 사이에서 앞뒤로 이동할 수 있는 밸브 요소(26)가 그 사이에 배열된다. 가장 간단한 경우에, 밸브 요소(26)는 잘 알려진 밸브 플레이트일 수 있다. 밸브 요소(26)는 밸브 시트(24)의 채널(27)을 통해 환형을 폐쇄 및 해제함으로써 밀봉 기능을 가지기 위해 밸브 시트(24)와 상호 작용한다. 이를 위해, 밸브 요소(26)는 배열된 스프링 요소(28)에 의해 스프링-부하를 가질 수 있다. 따라서 스프링 요소(28)는 밸브 요소(26)를 밸브 시트(24)에 대해 가압한다. 언로더(23)는 밸브 시트(24)의 관통 채널(27)을 통해 도달하고 순서대로 밸브 요소(26)에 접촉하는 언로더 핑거(23a)를 갖는다. 언로더(23)는 예를 들어 부하 없이 압축기를 시동하거나 압축기(19)를 유휴 작동 모드로 전환하거나 압축기(19)의 볼륨 제어를 위해 이용된다.
도 2에 나타낸 것처럼 액추에이터(1)가 피스톤 압축기(19)에 배열되면, 액추에이터(1)의 코일(3)에 의해 발생된 열은 화살표로 표시된 것처럼 액추에이터 하우징(2)에서 압축기 하우징(20)으로 방출될 수 있다. 도시된 예에서, 밸브는 흡입 밸브(21)로서 설계되고 밸브 조립체에 배열된다. 언급한 것처럼, 밸브 조립체는 밸브(21)가 배열된 수용 하우징(22) 및 수용 하우징(22)에 고정되는 액추에이터(1)뿐만 아니라 위에서 언급된 구성 요소를 포함하는 흡입 밸브(21)를 포함한다. 열은 특히 액추에이터 하우징(2)으로부터 밸브 조립체의 수용 하우징(22)을 통해 압축기 하우징(20)으로 흐른다. 일반적으로 압축기(19)의 압축기 하우징(20)은 압축기를 통해 흐르는 냉각 매체에 의해 흡입 밸브(21) 영역에서 냉각된다. 가장 간단한 경우에, 냉각 매체는 흡입 채널(29)내에서 도 2에서 화살표로 표시된 것처럼 흡입된 압축 매체 KM(예를 들어, 공기 또는 공정 가스와 같은 기체 매체) 자체 일 수 있다. 그러나, 예를 들어 워터 재킷(30)에 의해 표시된 것처럼, 예를 들어 수냉의 경우, 자체 냉각 매체를 갖는 별도의 냉각 회로가 제공될 수 있다.
코일(3)은 작동 중에 가장 높은 온도에 도달하며, 일반적으로 120℃ 내지 130℃ 일 수 있다. 이에 비해, 동력 전자장치(6)는 하위 열원이며 작동 중에 특히 일반적으로 설치되는 MOSFET과 같은 반도체 스위치에서 100℃ 내지 110℃의 온도에 도달한다. 동력 전자장치(6)의 구성 요소는 예를 들어 고온 전자 구성 요소의 경우 125℃와 같은 최대 허용 작동 온도를 갖는다. 이러한 이유만으로 이전에 코일(3) 근처에 동력 전자장치(6)를 배열하는 것이 불가능했는데, 이는 인접한 코일(3)의 온도로 인해 전자 부품이 과열되어 손상되거나 파괴될 위험이 있기 때문이다. 그러나, 동력 전자장치(6)의 진보적인 배열로 인해, 피스톤 압축기(19) 자체는 액추에이터(1)를 위한 히트 싱크로 이용될 수 있다.
압축기 하우징(20)의 냉각에 의해, 통상적으로 최대 70℃의 온도가 압축기 하우징(20) 또는 이 경우 특히 밸브 조립체의 수용 하우징(22)에 설정된다. 이러한 저온 및 압축기(19)에 대한 액추에이터(1)의 열적 연결로 인해, 코일(3)과 압축기(19) 사이에 온도 구배가 설정된다. 이러한 방식으로, 열은 냉각기 압축기(19)를 향해 액추에이터(1)로부터 방출되고 동력 전자장치(6)가 냉각된다. 이러한 방식에 의해서만 코일(3) 부근과 액추에이터(1)의 액추에이터 하우징(2)에 동력 전자장치(6)를 배열할 수 있다. 액추에이터(1)의 액추에이터 하우징(2) 표면의 대류에 의한 냉각은 상기 목적에 충분하지 않을 수 있다. 액추에이터(1)에 대한 측정은 동력 전자장치(6)의 독창적인 배열이 동력 전자장치(6) 영역의 최대 온도가 110℃ 미만으로 유지되도록 하여 동력 전자장치(6)의 전자부품이 과열로부터 보호된다는 것을 보여 준다.
코일(3)과 액추에이터(1)의 축 방향 액추에이터 단부(E) 사이의 액추에이터 하우징(2)의 하우징 벽(7)상의 동력 전자장치(6)의 배열은 결과적으로 액추에이터(1)에서 발생된 열 때문에 동력 전자장치(6)의 충분한 냉각을 초래한다. 액추에이터 하우징(2)의 축 방향 액추에이터 단부(E) 및 하우징 벽(7)을 통해 압축기 하우징(20)으로 소산된다. 따라서 압축기(19)의 냉각은 액추에이터(1)로부터 개선된 열 소산을 달성하기 위해 유리하게 이용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 밸브, 바람직하게 피스톤 압축기(19)의 흡입 밸브(21)를 작동시키기 위해 피스톤 압축기(19) 상에 배열되고 전자기적으로 작동하는 액추에이터(1)로서, 상기 액추에이터(1)는 코일(3)과 자석 전기자(4)가 배열되는 액추에이터 하우징(2)을 포함하고, 자석 전기자(4)는 자석 전기자(4)를 이동시키기 위해 코일(3)과 전자기적으로 상호 작용하며, 자석 전기자(4)는 밸브를 작동시키기 위한 작동 요소(5)에 연결되고, 상기 작동 요소(5)를 위한 작동 개구부(5a)가 액추에이터 하우징(2)의 축 방향 작동기 단부(E)에 제공되며, 액추에이터(1)는 동력 전자장치(6)에 의해 제어 가능한 전자기적으로 작동하는 액추에이터(1)에 있어서,
    동력 전자장치(6)는 코일(3) 및 작동 개구부가 제공되는 축 방향 액추에이터 단부(E) 사이에서 액추에이터 하우징(2) 내에 배열되고, 상기 동력 전자장치(6)는 액추에이터 하우징(2)의 하우징 벽(7)에 의해 코일(3)로부터 분리되며, 동력 전자장치(6)의 인쇄 회로 기판(8)은 하우징 벽(7)에 제공된 고정표면(9) 상에 배열되고, 코일(3)의 전기 코일은 코일 접촉부(10)는 하우징 벽(7)을 통해 연장되고 인쇄 회로 기판(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동하는 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터 하우징(2)은 적어도 하우징 벽(7)의 영역에서 열전도성 재료, 바람직하게 금속, 특히 바람직하게 알루미늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동하는 액추에이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 열전도 요소(11)가 액추에이터 하우징(2)의 하우징 벽(7)의 고정표면(9) 및 인쇄 회로 기판(8) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동하는 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서, 열전도 요소(11)는 바람직하게 열전도 접착제 또는 열전도 접착 테이프에 의해 인쇄 회로 기판(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동하는 액추에이터.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 인쇄 회로 기판(8)의 적어도 온도에 민감한 전자 부품(12), 특히 MOSFET이 열전도 요소(11)의 영역에 배열되는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동하는 액추에이터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 동력 전자장치(6)는 열전도성 캐스팅 컴파운드에 의해 적어도 부분적으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동하는 액추에이터.
  7. 압축 매체의 매체 유동을 제어하기 위한 적어도 하나의 밸브, 특히 흡입 밸브(21)를 가지며 밸브를 작동시키기 위한 액추에이터를 갖는 피스톤 압축기로서, 상기 액추에이터는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항을 따르고 전자기적으로 작동되는 액추에이터(1)로서 설계되며, 상기 액추에이터(1)의 작동 요소(5)는 밸브를 작동시키기 위해 밸브와 상호 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 압축기(19).
  8. 제7항에 있어서, 피스톤 압축기(19)의 압축기 하우징(20)은 밸브, 바람직하게 흡입 밸브(21)의 영역에서 냉각 매체에 의해 냉각되고, 동력 전자장치(6)의 영역에서 액추에이터(1)를 냉각하기 위해, 액추에이터(1)는 콤프레셔 하우징(20)에 배열되어 코일(3)에 의해 발생된 열이 액추에이터 하우징(2)의 하우징 벽(7) 및 액추에이터(1)의 축 방향 액추에이터 단부(E)를 통해 콤프레셔 하우징(20)으로 소산되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 피스톤 압축기(19).
  9. 밸브, 특히 흡입 밸브(21)가 배열되는 수용 하우징(22)을 가지며, 밸브를 작동시키기 위해 상기 수용 하우징(22)에 고정된 액추에이터를 가지며 피스톤 압축기(19)에 배열하기 위한 밸브 조립체로서, 상기 액추에이터는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르고 전자기적으로 작동되는 액추에이터(1)로서 설계되고, 액추에이터(1)의 작동 요소(5)는 밸브를 작동시키기 위해 상기 수용 하우징(22) 내에 배열된 개구부(22a)를 통해 상기 밸브와 상호 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
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