KR20070075904A - 리니어 압축기의 리니어 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더 내부에 피스톤의 일단이 삽입되어 압축공간을 형성하고, 상기 피스톤을 축방향으로 리니어 모터가 구동시킴으로 상기 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 상기 피스톤의 다른 일단에 축방향으로 일정길이를 가진 라미네이션이 원주방향으로 적층된 이너스테이터와, 상기 이너스테이터의 외주면에 고정된 영구자석과, 상기 영구자석의 외둘레에 소정 간극을 두고 상기 이너스테이터의 라미네이션보다 축방향으로 더 긴 라미네이션이 코일 권선체를 감싸도록 원주방향으로 적층된 아우터스테이터로 이루어져 이너스테이터와 아우터스테이터 사이의 플럭스 손실을 줄일 수 있는 리니어 압축기의 리니어 모터에 관한 것이다.

리니어 압축기, 리니어 모터, 이너스테이터, 아우터스테이터, 영구자석, 플럭스

Description

리니어 압축기의 리니어 모터 {LINEAR MOTOR FOR LINEAR COMPRESSOR}

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기가 도시된 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기가 도시된 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터가 도시된 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 쉘 54 : 실린더

56 : 피스톤 60 : 리니어 모터

62 : 이너스테이터 64 : 아우터스테이터

66 : 영구자석

본 발명은 실린더, 피스톤 및 이를 구동시키는 리니어 모터로 이루어져 피스톤이 구동됨에 따라 실린더와 피스톤 사이에 형성된 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 이너스테이터, 아우터스테이터 및 영구자석들 사이에 생성되는 플럭스의 손실을 줄임으로 작동 효율을 극대화시킬 수 있는 리니어 압축기의 리니어 모터에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기가 도시된 측단면도이다.

종래의 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 실린더(4) 내부에 상기 피스톤(6)이 삽입되어 압축공간(P)을 형성하며, 상기 이너스테이너(12), 아우터스테이터(14) 및 영구자석(16)으로 이루어진 리니어 모터(10)가 상호 전자기력에 의해 상기 피스톤(6)을 왕복 직선 운동시키고, 그에 따라 냉매가 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 토출되도록 한다.

여기서, 상기 실린더(4), 피스톤(6) 및 리니어 모터(10)로 이루어진 구조체는 밀폐공간인 쉘(2) 내부에 완충 스프링(29)에 의해 탄성 지지되도록 설치되는 동시에 상기 쉘(2) 일측에 냉매가 유/출입되는 유입관(2a) 및 유출관(2b)이 연결되도록 설치된다.

다음, 상기 실린더(4)는 일단이 본체 프레임(20)에 고정되도록 설치되는 반면, 상기 피스톤(6)은 일단이 상기 실린더(4)에 삽입되어 압축공간(P)을 형성하는 동시에 그 내측에 냉매가 유입되는 연통홀(6h) 및 상기 압축공간(P)과 연통되도록 형성된 흡입홀(미도시)형성된다.

이때, 상기 피스톤(6)의 일단에 박형의 흡입밸브(22)가 설치되며, 상기 실린더(4) 일단에 토출밸브(24a)가 개폐 가능하도록 토출캡(24b) 내측에 토출밸브 스프 링(24c)에 의해 탄성 지지되는 토출밸브 어셈블리(24)가 설치되는 동시에 상기 토출캡에 루프 파이프(28)가 상기 유출관(2b)과 연통되도록 설치되어 상기 압축공간(P) 내부의 압력에 따라 냉매가 흡/토출되도록 한다.

다음, 상기 리니어 모터(10)는 원주방향으로 적층된 라미네이션(12a)으로 이루어진 원통형 이너스테이터(12)와, 상기 이너스테이터(12)의 외둘레에 소정의 간격을 두고 설치되어 코일 권선체(14a)에 원주방향으로 라미네이션(14b)이 적층된 아우터스테이터(14)와, 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14) 사이에 간극을 유지하면서 상기 피스톤(6)의 다른 일단과 연결되도록 설치된 영구자석(16)으로 이루어진다.

이때, 상기 이너스테이터(12)가 상기 실린더(4) 외주면에 고정되도록 설치되는 동시에 그 외주면에 소정 간격을 두고 상기 아우터스테이터(14)가 상기 본체 프레임(20) 및 모터 커버(미도시) 사이에 볼트 고정되도록 설치되며, 상기 영구자석(16)이 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14) 사이에 간극을 두고 상기 피스톤(6)의 다른 일단과 연결되도록 설치된다.

아울러, 상기 피스톤(6)의 다른 일단이 상기 모터 커버 및 이와 운동방향으로 소정 간격을 두고 설치된 본체 커버(26) 사이에 복수개의 스프링(8a,8b)에 의해 운동방향으로 탄성 지지되도록 설치된다.

물론, 상기 실린더(4) 내부에서 상기 피스톤(6)이 왕복 직선 운동함에 냉매를 흡입하여 압축시키는 동시에 진동이 발생되고, 이러한 진동에 의해 상기 쉘(2) 내부에 저장된 오일을 펌핑하여 상기 실린더(4)와 피스톤(6) 사이로 유동되도록 하 는 오일펌핑장치(30)가 상기 본체 프레임(20) 하부에 장착되어 냉각 및 윤활이 이루어지도록 한다.

따라서, 상기 코일 권선체(14a)에 전류가 공급되면, 상기 이너스테이터의 라미네이션(12a)과 상기 아우터스테이터의 라미네이션(14b) 사이에 생성되는 플럭스가 생성되면서 상기 영구자석(16)의 자력과 상호 작용에 의해 상기 영구자석(16)을 구동시키고, 이와 연결된 상기 피스톤(6)이 왕복 직선 운동하면서 상기 압축공간(P) 내부의 압력이 가변됨에 따라 냉매가 상기 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 토출되도록 한다.

그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터는 상기 이너스테이터(12)를 구성하는 라미네이션(12a)의 축방향 길이가 상기 아우터스테이터(14)를 구성하는 라미네이션(14b)의 축방향 길이와 같거나, 더 크게 형성되기 때문에 상기 이너스테이터의 라미네이션(12a) 선/후단 및 상기 아우터스테이터의 라미네이션(14b) 선/후단에서 발생되는 플럭스가 일부 손실되어 작동 효율이 떨어질 뿐 아니라 구동력이 작아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이너스테이터와 아우터스테이터 사이에 플럭스 손실을 줄일 수 있는 리니어 압축기의 리니어 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터는 실린더 내부에 피스톤의 일단이 삽입되어 압축공간을 형성하고, 상기 피스톤을 축방향으로 리니어 모터가 구동시킴으로 상기 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 리니어 압축기에 사용되는, 리니어 압축기의 리니어 모터에 있어서, 상기 피스톤의 다른 일단에 축방향으로 일정길이를 가진 라미네이션이 원주방향으로 적층된 이너스테이터와, 상기 이너스테이터의 외주면에 고정된 영구자석과, 상기 영구자석의 외둘레에 소정 간극을 두고 상기 이너스테이터의 라미네이션보다 축방향으로 더 긴 라미네이션이 코일 권선체를 감싸도록 원주방향으로 적층된 아우터스테이터로 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기가 도시된 측단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 리니어 모터가 도시된 측단면도이다.

본 발명에 따른 리니어 압축기는 도 2에 도시된 바와 같이 밀폐공간인 쉘(52) 내부에 실린더(54), 피스톤(56) 및 리니어 모터(60)로 이루어진 구조체가 설치되되, 상기 리니어 모터(60)는 이너스테이터(62), 아우터스테이터(64) 및 영구자석(66)으로 이루어지고, 상기 이너스테이터(62) 및 영구자석(66)이 상기 피스톤(56)과 함께 이동 가능하게 설치되는 동시에 상기 아우터스테이터(64)가 상기 실린 더(54)에 고정되도록 설치되어 상호 전자기력에 의해 상기 피스톤(56)이 구동되도록 한다.

여기서, 상기 쉘(52)은 내부에 밀폐공간을 형성하되, 냉매가 유/출입되는 유입관(52a) 및 유출관(52b)이 각각 연결되도록 설치되고, 상기 구조체가 완충 스프링(미도시)에 의해 그 바닥면에 탄성 지지되도록 설치된다.

이때, 상기 실린더(54)와 피스톤(56) 사이로 오일을 공급하여 순환되도록 하여 냉각 및 윤활이 이루어지도록 하기 위하여 상기 쉘(52) 내부에 오일이 저장되고, 상기 실린더(54) 및 피스톤(56)의 진동에 따라 오일을 펌핑하여 순환되도록 하는 오일공급장치(80)가 설치된다.

다음, 상기 실린더(54)는 원통형상으로 그 일단이 반경방향으로 확장되어 본체 프레임(70)을 형성하되, 상기 본체 프레임(70) 하단에 상기 오일공급장치(80)가 설치되는 동시에 상기 본체 프레임(70)의 일면에 상기 피스톤(56)이 탄성 지지되도록 설치된다.

다음, 상기 피스톤(56)은 상기 실린더(54) 내부에 일단이 삽입되어 그 사이에 압축공간을 형성하되, 상기 피스톤(56)은 중앙에 냉매가 유입될 수 있는 연통홀(56a) 및 이와 연통되도록 막힌 일단에 흡입홀(미도시)이 형성된다.

이때, 상기 피스톤(56)의 막힌 일단에 박형의 흡입밸브(72)가 설치되어 상기 압축공간 내부의 압력에 따라 냉매의 흡입을 조절하고, 상기 실린더(54)의 일단에 토출밸브(74a), 토출캡(74b), 토출밸브 스프링(74c)으로 이루어진 토출밸브 어셈블리(74)가 설치되어 상기 압축공간 내부의 압력에 따라 냉매의 토출을 조절한다.

물론, 상기 압축공간에서 토출된 냉매는 상기 토출캡(74b)에 상기 유출관(52b)과 연통되는 루프 파이프(78)를 통과하면서 진동 및 소음이 저감되도록 한다.

다음, 상기 리니어 모터(60)는 복수개의 라미네이션(62a)이 원주방향으로 적층된 원통형상으로 형성되어 상기 피스톤(56)에 고정되도록 설치되는 이너스테이터(62)와, 상기 이너스테이터(62)와 반경방향으로 소정 간격을 두고 위치되어 코일 권선체(64a)에 복수개의 라미네이션(64b)이 원주방향으로 적층된 원통형상으로 상기 본체 프레임(70)에 고정되도록 설치되는 아우터스테이터(64)와, 상기 아우터스테이터(64)와 소정의 간극을 유지하면서 상기 이너스테이터(62)의 외주면에 고정된 영구자석(66)으로 이루어진다.

이때, 상기 이너스테이터(62)는 상기 피스톤(56)의 다른 일단과 별도의 서포터(미도시)에 의해 그 외주면에 고정되도록 설치되고, 상기 영구자석(66)은 상기 이너스테이터(62)의 외주면에 안착되도록 설치되며, 상기 아우터스테이터(64)는 축방향의 선후단이 상기 본체 프레임(70) 및 이와 축방향으로 일정 간격 떨어지도록 위치된 본체 커버(76)에 고정되도록 한다.

물론, 상기 피스톤(56)의 일단에 확장된 부분과 상기 본체 프레임(70) 및 상기 피스톤(56)의 다른 일단에 연결된 서포터와 상기 본체 커버(76) 사이에 복수개의 스프링(58a,58b)이 설치되어 상기 피스톤(56)을 축방향으로 완충 지지하도록 설치한다.

특히, 상기 이너스테이터(62)와 아우터스테이터(64) 사이에는 플럭스가 발생되고, 이러한 플럭스는 상기 영구자석(66)과 상호 전자기력을 발생시켜 상기 영구 자석(66)을 왕복 직선 구동하되, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 이너스테이터의 라미네이션(62a) 축방향 길이(l)가 상기 아우터스테이터의 라미네이션(64b) 축방향 길이(L)보다 더 짧게 형성되어 상기 아우터스테이터(64)의 선후단에서 발생되는 플럭스가 상기 이너스테이터(62)의 선후단으로 모두 전달되도록 하여 플럭스의 손실을 줄일 수 있다.

이때, 상기 이너스테이터의 라미네이션(62a)은 그 내주면의 축방향 길이가 그 외주면의 축방향 길이(l)보다 더 작게 형성되되, 상기 이너스테이터(62)의 내주면에 대해 상기 이너스테이터(62)의 선/후단이 90°보다 작은 설정각도(α)로 경사지도록 형성되어 상기 이너스테이터(62)의 선/후단 단면적이 상대적으로 넓게 구성한다.

물론, 상기 이너스테이터(62)는 상기 피스톤(56)의 다른 일단과 상기 서포터 사이에 삽입될 수 있도록 각 라미네이션(62a)의 내주면 중앙에 조립용 돌기(62a')가 돌출되도록 형성된다.

반면, 상기 아우터스테이터의 라미네이션(64b)은 내주면 및 외주면의 각 축방향 길이(L)가 동일하게 형성되며, 상기 아우터스테이터(64)의 내주면에 대해 상기 아우터스테이터(64)의 선/후단이 직각으로 형성된다.

따라서, 상기 아우터스테이터의 코일 권선체(64a)에 전류가 공급되면, 상기 아우터스테이터의 라미네이션(64b)으로부터 상기 이너스테이터의 라미네이션(62a)으로 플럭스가 발생되고, 이러한 플럭스와 상기 영구자석(66)과 상호 전자기력에 의해 상기 영구자석(66)을 왕복 직선 운동되도록 한다.

이때, 상기 아우터스테이터(64)의 내주면으로부터 상기 이너스테이터(62)의 외주면으로 플럭스가 발생되는 동시에 상기 아우터스테이터(64)의 축방향 선후단으로부터 상기 이너스테이터(62)의 축방향 선후단으로 플럭스가 발생되되, 상기 아우터스테이터(64)의 선후단이 수직하게 형성된 반면, 상기 이너스테이터(62)의 선후단이 경사지도록 형성되기 때문에 상기 아우터스테이터(64)의 선후단에서 발생된 플럭스가 상기 이너스테이터(62)의 선후단으로 유입되는 경로가 멀어지는 동시에 그 단면적이 넓어짐에 따라 플럭스의 손실을 저감시킬 수 있다.

물론, 상기 이너스테이터(62)의 선후단이 그 내주단에 대해 더 작은 각도로 경사지게 형성될수록 상기 아우터스테이터(64)의 선후단으로부터 상기 이너스테이터(62)의 선후단으로 전달되는 그 플럭스의 전달경로가 더 멀어질 뿐 아니라 그 플럭스가 전달되는 단면적이 더 넓어짐에 따라 플럭스의 손실을 더욱 저감시킬 수 있다.

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 이너 스테이터를 구성하는 라미네이션의 축방향 길이가 아우터스테이터를 구성하는 라미네이션의 축방향 길이보다 더 짧게 구성하여 아우터스테이터의 선후단에서 발생되는 플럭스가 이너스테이터의 선후단으로 모두 전달되도록 하여 플럭스의 손실을 저감시킬 수 있어 작동 효율을 증대시킬 수 있고, 상대적으로 이너스테이터의 크기가 줄어들도록 구성하더라도 기존의 구동력을 발생시킬 수 있으므로 제품 전체의 질량을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 실린더 내부에 피스톤의 일단이 삽입되어 압축공간을 형성하고, 상기 피스톤을 축방향으로 리니어 모터가 구동시킴으로 상기 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 리니어 압축기에 사용되는, 리니어 압축기의 리니어 모터에 있어서,

   상기 피스톤의 다른 일단에 축방향으로 일정길이를 가진 라미네이션이 원주방향으로 적층된 이너스테이터와,

   상기 이너스테이터의 외주면에 고정된 영구자석과,

   상기 영구자석의 외둘레에 소정 간극을 두고 상기 이너스테이터의 라미네이션보다 축방향으로 더 긴 라미네이션이 코일 권선체를 감싸도록 원주방향으로 적층된 아우터스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 리니어 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이너스테이터는 축방향 선후단이 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 리니어 모터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 이너스테이터는 내경에 대해 축방향 선후단이 90°보다 작은 설정각도로 경사지도록 내주면 축방향 길이가 외주면의 축방향 길이보다 더 짧은 라미네이션들이 원주방향으로 적층된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 리니어 모터.

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