KR101204547B1 - 리니어 압축기의 리니어 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 링 형상의 이너 스테이터와, 상기 이너 스테이터 외측에 소정 간격을 두고 위치되어 코일이 원주방향으로 권선된 코일 권선체 둘레에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 일부 구간에만 적층된 코어블록들이 원주방향으로 일정 간격을 두고 설치된 아우터 스테이터와, 상기 이너 스테이터와 아우터 스테이스 사이에 설치되어 상기 코일에 전류가 흐름에 따라 상기 아우터 스테이터 및 이너 스테이터와 상호 전자기력에 의해 축방향으로 왕복 직선 운동하는 영구자석을 포함하여 이루어진 리니어 압축기의 리니어 모터에 있어서, 상기 아우터 스테이터는 축방향 측의 양단에 홈이 형성된 라미네이션들을 원주방향으로 서로 고정시키기 위하여 상기 라미네이션들의 양단 홈에 각각 링 형상의 고정링이 설치되기 때문에 코어블록들을 고정시키기 위한 사출 성형을 하지 않고, 간단한 구조적 결합을 통하여 코어블록들을 고정시킬 수 있다.
리니어압축기, 리니어모터, 아우터스테이터, 코어블록, 라미네이션, 고정링

Description

리니어 압축기의 리니어 모터 {LINEAR MOTOR FOR LINEAR COMPRESSOR}
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 모터가 포함된 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 리니어 모터의 아우터스테이터가 도시된 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 리니어 모터가 포함된 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 리니어 모터의 아우터스테이터가 도시된 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 실린더 54 : 피스톤
56 : 흡입밸브 58a : 토출밸브
58b : 토출캡 58c : 토출밸브 스프링
60 : 리니어 모터 62 : 이너스테이터
64 : 아우터스테이터 64a : 코일 권선체
64b,64b' : 제1,2코어블록 66 : 영구자석
72 : 연결부재 74a,74b : 고정링
76 : 용접 연결부 H : 홈
본 발명은 이너스테이터 및 아우터스테이터와 영구자석 사이에 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 구동력을 발생시켜 피스톤을 실린더 내부에서 왕복 운동하도록 하는 리니어 압축기의 리니어 모터에 관한 것으로서, 특히 코어 블록들을 코일 권선체에 원주방향으로 구조적으로 결합되도록 하여 설계 치수대로 아우터스테이터를 제작할 수 있는 리니어 압축기의 리니어 모터에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
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(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(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.
최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
보통, 리니어 압축기는 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 구성되되, 상기 리니어 모터는 이너스테이터 및 아우터스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 하여 상호 전자기력에 의해 영구자석이 직선 왕복 운동하도록 구동되고, 이러한 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 모터가 포함된 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 리니어 모터의 아우터스테이터가 도시된 사시도이다.
종래 기술에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터는 도 1에 도시된 바와 같이 실린더(2) 내부에서 피스톤(4)을 왕복 직선 운동하도록 구동시키되, 상기 실린더(2) 외주면에 고정될 수 있도록 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 원통형상의 이너스테이터(12)와, 상기 이너스테이터(12) 외측에 소정 간격을 두고 위치되어 코일 권선체(14a)에 한 쌍의 코어블록(14b,14b')이 조립된 아우터스테이터(14)와, 상기 피스톤(4)과 연결부재(22)에 의해 연결되도록 상기 이너스테이터(12) 와 아우터스테이터(14) 사이에 축방향으로 이동 가능하게 설치된 영구자석(16)으로 이루어진다.
물론, 상기 실린더(2) 내부에는 상기 피스톤(4)과 사이에 압축공간(P)이 형성되고, 상기 피스톤(4)이 왕복 직선 운동함에 따라 상기 압축공간(P)으로 냉매가 흡입되어 압축된 다음, 토출되는데, 상기 피스톤(4) 일단에는 냉매가 상기 압축공간(P)으로 유입될 수 있는 흡입홀(4h) 및 이에 흡입밸브(6)가 개폐 가능하게 설치되고, 상기 실린더(2) 일단에는 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출밸브(8a)가 상기 실린더(2) 일단에 고정된 토출캡(8b)에 나선형의 토출밸브 스프링(8c)에 의해 탄성 지지되어 개폐 가능하게 설치된다.
특히, 상기 아우터스테이터(14)는 도 2에 도시된 바와 같이 코일이 원주방향으로 권선된 코일 권선체(14a)와, 상기 코일 권선체(14a)의 외측을 감싸도록 상기 코일 권선체(14a)의 원주방향으로 일정 간격을 두고 위치된 제1,2코어블록(14b,14b')으로 이루어지되, 상기 제1,2코어블록(14b,14b')은 상기 코일 권선체(14a)의 모서리 부분을 감쌀 수 있도록 절곡된 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 일부 구간에만 적층되도록 구성된다.
이때, 상기 코일 권선체(14a) 및 제1,2코어블록(14b,14b')은 별도의 지그(Jig)에 의해 고정된 상태에서 상기 제1,2코어블록(14b,14b')이 상기 코일 권선체(14a)의 축방향 양단에 각각 조립되고, 상기 제1,2코어블록(14b,14b')이 서로 결합될 수 있을 뿐 아니라 상기 코일 권선체(14a)에 결합될 수 있도록 사출 성형되는데, 상기 코일 권선체 및 제1,2코어블록(14b,14b')의 외주면에 플라스틱 재질로 사 출 성형된 사출 고정부(24)가 형성되도록 한다.
그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터는 아우터스테이터(14)를 제작하는 과정에서 코일 권선체(14a)에 제1,2코어블록(14b,14b')을 조립/고정시키기 위하여 코일 권선체(14a) 및 제1,2코어블록(14b,14b')의 외주면에 플라스틱 재질로 사출 성형된 사출 고정부(24)가 형성되고, 이러한 사출 고정부(24)에 의해 코일 권선체(14a) 및 제1,2코어블록(14b,14b')이 서로 고정되기 때문에 사출물의 특성상 온도 변화 등과 같은 환경 하에서 오랜 시간이 경과됨에 따라 뒤틀림이 발생되거나, 변형되어 아우터스테이터(14)의 치수가 변하게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같이 아우터스테이터(14)의 변형으로 인하여 이너스테이터(12)와 영구자석(16)과 함께 작용하여 발생되는 상호 전자기력이, 초기에 리니어 모터(10)에 포함된 각종 구성부품과 관련 사항을 고려하여 설계된 전자기력과 달라지기 때문에 각종 소음 및 진동 문제가 발생될 수 있어 제품의 신뢰성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 아우터스테이터 제작 과정에서 코일 권선체에 제1,2코어블록을 구조적으로 결합시킴으로 변형이 발생되지 않도록 하는 리니어 압축기의 리니어 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 링 형상의 이너 스테이터와, 상기 이너 스테이터 외측에 소정 간격을 두고 위치되어 코일이 원주방향으로 권선된 코일 권선체 둘레에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 일부 구간에만 적층된 코어블록들이 원주방향으로 일정 간격을 두고 설치된 아우터 스테이터와, 상기 이너 스테이터와 아우터 스테이스 사이에 설치되어 상기 코일에 전류가 흐름에 따라 상기 아우터 스테이터 및 이너 스테이터와 상호 전자기력에 의해 축방향으로 왕복 직선 운동하는 영구자석을 포함하여 이루어진 리니어 압축기의 리니어 모터에 있어서, 상기 아우터 스테이터는 축방향 측의 양단에 홈이 형성된 라미네이션들을 원주방향으로 서로 고정시키기 위하여 상기 라미네이션들의 양단 홈에 각각 링 형상의 고정링이 설치된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 리니어 모터가 포함된 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 리니어 모터의 아우터스테이터가 도시된 사시도이다.
본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터는 도 3에 도시된 바와 같이 이너스테이터(62) 및 아우터스테이터(64) 사이에 위치된 영구자석(66)이 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하도록 설치되어 실린더(52) 내측에서 피스톤(54)이 왕복 직선 운동하도록 하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 하는데, 상 기 아우터스테이터(64)는 코일 권선체(64a)의 원주방향으로 일정 간격을 두고 그 외주면을 감싸도록 제1,2코어블록(64b,64b')이 서로 맞닿도록 조립되고, 각각의 제1,2코어블록(64b,64b')은 원주방향으로 서로 결합될 수 있도록 상기 제1,2코어블록(64b,64b')이 서로 맞닿는 면과 반대 방향의 일면에 각각 형성된 홈(H)에 각각 고정링(74a,74b)이 설치되는 동시에 상기 제1,2코어블록(64b,64b')의 서로 맞닿는 일면이 서로 용접되어 용접 연결부(76)에 의해 서로 연결된다.
물론, 상기 실린더(52) 내측에는 상기 피스톤(54)과 사이에 냉매가 흡입되어 압축되는 압축공간이 형성되고, 상기 피스톤(54) 일단에는 냉매가 흡입될 수 있도록 흡입홀(54h)이 형성되는 동시에 이에 박형의 흡입밸브(56)가 개폐 가능하게 설치되며, 상기 실린더(52) 일단에는 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출밸브(58a)가 상기 실린더(52) 일단에 고정된 토출캡(58b) 내측에서 나선형의 토출밸브 스프링(58c)에 의해 축방향으로 탄성 지지되어 개폐 가능하게 설치된다.
여기서, 상기 이너스테이터(62)는 직사각형상의 라미네이션들이 원주방향으로 적층되어 원통형상으로 형성되되, 축방향의 양단에 링이 끼움되어 서로 원주방향으로 연결되도록 형성되고, 상기 실린더(52) 외주면에 끼움된 상태에서 상기 실린더(52)의 외주면과 상기 이너스테이터(62)의 내주면 사이에 별도의 고정부재(미도시)가 끼움되어 고정되도록 한다.
다음, 상기 아우터스테이터(64)는 상기 이너스테이터(62)의 외측에 소정 간격을 두고 위치되어 그 양단이 각종 프레임 및 커버에 의해 상기 실린더(52)에 고정되도록 설치되고, 상기 이너스테이터(62)와 아우터스테이터(64) 사이에 상기 영 구자석(66)이 위치되도록 설치되며, 상기 영구자석(66)은 일단이 상기 피스톤(54) 타단과 연결부재(72)에 의해 연결되도록 설치된다.
특히, 상기 아우터스테이터(64)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 코일 권선체(64a)의 원주방향으로 일정 간격을 두고 상기 제1,2코어블록(64b,64b')이 상기 코일 권선체(64a)의 외주면을 감싸도록 설치되는데, 상기 코일 권선체(64a)는 전류가 흐를 수 있는 코일이 원주방향으로 여러번 감겨지도록 구성되고, 상기 제1,2코어블록(64b,64b')은 직각으로 절곡되도록 형성되는 동시에 축방향 측 끝단에 홈(H)이 형성된 라미네이션들이 원주방향으로 일부 구간에만 적층되도록 구성되며, 상기 제1,2코어블록(64b,64b')에서 상기 홈(H)이 형성되지 않은 일단이 서로 맞닿도록 축방향으로 나란하게 설치된다.
이때, 상기 제1,2코어블록(64b,64b')은 서로 맞닿는 일단이 서로 용접되어 상기 용접 연결부에 의해 연결되어 축방향으로 서로 결합되는 동시에 그와 반대되는 타단에는 각각의 홈(H)에 중심방향으로 탄성력이 작용하는 고정링(74a,74b)이 설치되어 원주방향으로 서로 결합된다.
구체적으로, 상기 고정링(74a,74b)은 일종의 'C' 링이 사용되는데, 이러한 고정링(74a,74b)에서 반경방향 폭 및 축방향 두께는 상기 제1,2코어블록의 각 홈(H)과 동일하게 형성되더라도 상기 고정링(74a,74b)의 내경은 상기 제1,2코어블록의 홈(H) 내경보다 더 작게 형성되도록 구성된다.
따라서, 상기와 같이 구성된 아우터스테이터(64)의 조립과정을 살펴보면, 상기 제1,2코어블록(64b,64b')이 원주방향으로 일정 간격을 두고 상기 코일 권선체 (64a)의 외주면을 감싸도록 조립되되, 상기 제1,2코어블록의 홈(H)이 형성되지 않은 일단이 서로 맞닿도록 조립된 상태에서 상기 제1,2코어블록(64b,64b')의 일단 외주면이 서로 용접되어 축방향으로 서로 연결된 다음, 상기 제1,2코어블록의 홈(H)에 각각 고정링(74a,74b)이 끼움된다.
이때, 상기 고정링(74a,74b)은 그 양끝단에 공구가 끼워진 상태에서 서로 반대의 원주방향으로 힘이 가해짐에 따라 양끝단이 서로 벌어지고, 이와 같이 양끝단이 서로 벌어진 고정링(74a,74b)이 각각 상기 제1,2코어블록의 홈(H)에 끼워져 중심방향으로 탄성력을 작용하면서 상기 제1,2코어블록(64b,64b')을 각각 원주방향으로 고정시키도록 한다.
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.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터는 아우터스테이터 제작 과정에서 코일 권선체의 외주면에 한 쌍의 코어블록이 서로 맞닿도록 조립한 다음, 한 쌍의 코어블록의 연결부분 외주면이 서로 용접 고정되고, 이와 동시에 각 코어블록에서 서로 맞닿는 면과 반대 방향의 일면에 형성된 홈에 각 각 중심방향으로 탄성력이 작용하는 고정링이 설치되기 때문에 한 쌍의 코어블록이 코일 권선체에 구조적으로 결합됨으로 온도변화가 큰 환경에서 장시간 사용되더라도 아우터스테이터가 변형되지 않고, 나아가 아우터스테이터가 이너스테이터 및 영구자석과 함께 상호 작용에 의해 발생되는 전자기력을 일정하게 유지할 수 있어 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (3)

  1. 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 링 형상의 이너 스테이터와,
    상기 이너 스테이터 외측에 소정 간격을 두고 위치되어 코일이 원주방향으로 권선된 코일 권선체 둘레에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 일부 구간에만 적층된 코어블록들이 원주방향으로 일정 간격을 두고 설치된 아우터 스테이터와,
    상기 이너 스테이터와 아우터 스테이스 사이에 설치되어 상기 코일에 전류가 흐름에 따라 상기 아우터 스테이터 및 이너 스테이터와 상호 전자기력에 의해 축방향으로 왕복 직선 운동하는 영구자석을 포함하여 이루어진 리니어 압축기의 리니어 모터에 있어서,
    상기 아우터 스테이터는 축방향 측의 양단에 홈이 형성된 라미네이션들을 원주방향으로 서로 고정시키기 위하여 상기 라미네이션들의 양단 홈에 각각 링의 일부가 오프된 'C'형 모양의 고정링이 설치된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 리니어 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정링은 상기 아우터 스테이터의 중심 방향으로 탄성력이 작용하는 스프링 링인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 리니어 모터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 아우터 스테이터는, 축방향 측 일단에 상기 홈이 형성된 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 일부 구간에 적층된 제1,2코어블록에서 각각의 홈이 형성되지 않은 끝단이 서로 맞닿은 상태에서 상기 코일 권선체 외측을 감싸도록 위치되고, 그 외주면이 축방향으로 서로 용접 연결된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 리니어 모터.
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