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KR102242373B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

리니어 압축기 Download PDF

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KR102242373B1
KR102242373B1 KR1020140110639A KR20140110639A KR102242373B1 KR 102242373 B1 KR102242373 B1 KR 102242373B1 KR 1020140110639 A KR1020140110639 A KR 1020140110639A KR 20140110639 A KR20140110639 A KR 20140110639A KR 102242373 B1 KR102242373 B1 KR 102242373B1
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KR
South Korea
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core
stator
coupled
side core
cylinder
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정상섭
이종구
김제훈
권오창
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엘지전자 주식회사
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Priority to CN201580042593.0A priority patent/CN106574609B/zh
Priority to PCT/KR2015/008078 priority patent/WO2016032140A1/en
Priority to EP19151791.1A priority patent/EP3502471B1/en
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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤; 및 상기 피스톤에 동력을 제공하는 리니어 모터가 포함되며, 상기 리니어 모터에는, 상기 실린더의 외측에 제공되며, 센터 코어 및 상기 센터 코어의 적어도 일측에 배치되는 사이드 코어가 포함되는 이너 스테이터; 상기 이너 스테이터로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 배치되는 아우터 스테이터; 상기 이너 스테이터와 아우터 스테이터 사이의 에어 갭에 이동 가능하게 배치되는 영구자석; 및 상기 이너 스테이터의 변형을 방지하기 위한 변형방지 장치가 포함된다.

Description

리니어 압축기{A linear compressor}
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 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 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor) 및 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 상기 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.
최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 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 구성된다.
상기 리니어 모터는 이너 스테이터 및 아우터 스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 구성되며, 영구자석은 영구자석과 이너(또는 아우터) 스테이터 간의 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하도록 구동된다. 그리고, 상기 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라, 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 한다.
도 1은 종래의 리니어 압축기에 구비되는 리니어 모터의 일부 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 종래의 리니어 모터의 조립 후, 변형이 발생되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 리니어 모터(1)에는, 이너 스테이터가 포함된다.
상세히, 상기 이너 스테이터에는, 제 1 코어(2) 및 상기 제 1 코어(2)의 양측에 결합되는 제 2 코어(3a,3b)가 포함된다. 상기 제 2 코어(3a,3b)는 다수의 코어 플레이트가 방사상으로 적층되어 구성될 수 있다.
상기 제 2 코어(3a,3b)에는, 상기 제 2 코어(3a,3b)의 중심선(C1)을 기준으로 외경(R)을 규정하는 팁(6a,6b)이 각각 포함된다. 상기 팁(6a,6b)는 서로 이격되어 마주보도록 배치된다.
상기 제 2 코어(3a,3b)는, 상기 다수의 코어 플레이트가 조립될 때 작용하는 힘(F)에 의하여 변형되는 현상이 발생될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 코어(3a,3b)는 상기 제 1 코어(2)에 조립될 때 작용하는 힘(F)에 의하여 더욱 변형될 수 있다.
특히, 상기한 변형에 의하여 상기 제 2 코어(3a,3b)의 팁(6a,6b)이 외부 방향으로 벌어질 수 있고, 이에 따라 제 2 코어(3a,3b)의 외경이 커지게 된다. 즉, 도 2를 참조하면, 상기 제 2 코어(3a,3b)의 외면을 연장한 가상의 선(ℓ1,ℓ2)이 상기 중심선(C1)을 기준으로 경사지게 형성된다.
상기 제 2 코어(3a,3b)의 외경이 커지게 되면, 아우터 스테이터(미도시)와의 간격(에어 갭, airgap)의 유지가 제한되어 모터의 작동효율이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
한편, 상기 제 2 코어(3a,3b)의 외경이 커지는 현상은, 상기 리니어 모터가 리니어 압축기에 설치될 때, 압축기의 소정의 구성요소로부터 전달되는 외력에 의하여 더 심하게 발생될 수 있다. 일례로, 상기 소정의 구성요소는, 상기 제 2 코어(3a,3b)의 일측에 결합되는 스테이터 커버 또는 프레임일 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 견고하게 조립될 수 있는 리니어 모터를 구비하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤; 및 상기 피스톤에 동력을 제공하는 리니어 모터가 포함되며, 상기 리니어 모터에는, 상기 실린더의 외측에 제공되며, 센터 코어 및 상기 센터 코어의 적어도 일측에 배치되는 사이드 코어가 포함되는 이너 스테이터; 상기 이너 스테이터로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 배치되는 아우터 스테이터; 상기 이너 스테이터와 아우터 스테이터 사이의 에어 갭에 이동 가능하게 배치되는 영구자석; 및 상기 이너 스테이터의 변형을 방지하기 위한 변형방지 장치가 포함된다.
또한, 상기 변형방지 장치에는, 상기 사이드 코어에 구비되는 후크; 및 상기 센터 코어에 구비되며, 상기 후크에 결합되는 후크 결합부가 포함된다.
또한, 상기 사이드 코어에는, 스테이터 커버 또는 프레임에 결합되는 코어 본체; 상기 코어 본체의 일측으로부터 연장되는 팁; 및 상기 코어 본체의 타측으로부터 돌출되는 돌출부가 포함되고, 상기 후크는 상기 돌출부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 사이드 코어에는, 상기 센터 코어의 전방부에 결합되는 제 1 사이드 코어; 및 상기 센터 코어의 후방부에 결합되는 제 2 사이드 코어가 포함된다.
또한, 상기 제 1 사이드 코어에 형성되는 팁(tip)과, 상기 제 2 사이드 코어에 형성되는 팁이 마주보는 서로 이격되어 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이너 스테이터에는, 상기 센터 코어와 제 1,2 사이드 코어가 이루는 공간에 설치되는 보빈; 및 상기 보빈의 외측에 권선되는 코일이 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 사이드 코어에는, 상기 보빈에 결합되는 내면 및 상기 스테이터 커버에 결합되는 외면이 포함되고, 상기 제 2 사이드 코어에는, 상기 보빈에 결합되는 내면 및 상기 프레임에 결합되는 외면이 포함된다.
또한, 상기 후크 결합부에는, 상기 후크의 삽입이 가능하도록, 상기 센터 코어의 외주면에 함몰된 함몰부가 포함된다.
또한, 상기 사이드 코어는, 다수 개의 코어 플레이트가 원주 방향 또는 방사상으로 적층되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 사이드 코어에는, 상기 다수 개의 코어 플레이트에 결합되어, 상기 다수 개의 코어 플레이트의 조립상태를 유지하는 사이드 고정부재가 더 포함된다.
또한, 상기 변형 방지장치에는, 상기 사이드 코어의 일면에 설치되어, 상기 다수 개의 코어 플레이트를 고정시키는 제 1 고정부재; 및 상기 사이드 코어의 타면에 설치되어, 상기 다수 개의 코어 플레이트를 고정시키는 제 2 고정부재가 포함된다.
또한, 상기 사이드 코어의 타면은, 코일이 권선되는 보빈에 결합하는 면인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 고정부재는 비도전성 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 리니어 압축기에는, 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤; 및 상기 피스톤에 동력을 제공하는 리니어 모터가 포함되며, 상기 리니어 모터에는, 상기 실린더의 외측에 제공되며, 센터 코어 및 상기 센터 코어의 적어도 일측에 배치되는 사이드 코어가 포함되는 이너 스테이터; 상기 이너 스테이터로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 배치되는 아우터 스테이터; 상기 이너 스테이터와 아우터 스테이터 사이의 에어 갭에 이동 가능하게 배치되는 영구자석; 상기 사이드 코어에 구비되는 후크; 및 상기 센터 코어에 형성되며, 상기 후크의 걸림이 이루어지는 후크 결합부가 포함된다.
또한, 상기 사이드 코어에는, 서로 적층되도록 배치되는 다수 개의 코어 플레이트; 및 상기 다수 개의 코어 플레이트에 결합되는 사이드 고정부재가 포함된다.
또한, 상기 사이드 코어에는, 상기 센터 코어의 양측에 결합되는 제 1 사이드 코어 및 제 2 사이드 코어가 포함되며, 상기 후크 결합부는 상기 제 1 사이드 코어 및 제 2 사이드 코어에 대응하여, 2개소에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 사이드 코어의 내면과, 상기 제 2 사이드 코어의 내면 사이에 배치되는 보빈; 및 상기 보빈에 결합되는 코일이 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 이너 스테이터를 구성하는 사이드 코어의 변형이 방지되어 이너 스테이터와 아우터 스테이터 사이의 공극(에어 갭, Air gap)이 요구되는 범위로 유지될 수 있으므로, 리니어 모터의 작동효율이 개선될 수 있다는 효과가 있다.
특히, 사이드 코어가 센터 코어에 후크 결합될 수 있으므로, 사이드 코어의 내측면이 외부 방향으로 벌어지는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 사이드 코어를 구성하는 코어 플레이트를 결합시키기 위한 고정부재가 사이드 코어의 내측면 및 외측면에 각각 제공되므로, 상기 사이드 코어의 변형이 방지될 수 있다.
도 1은 종래의 리니어 압축기에 구비되는 리니어 모터의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 리니어 모터의 조립 후, 변형이 발생되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 모터의 이너 스테이터의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이너 스테이터의 조립구조를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사이드 코어의 구성을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터 코어의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터 코어와 사이드 코어의 조립후 변형이 발생되지 않은 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리니어 모터의 이너 스테이터의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리니어 모터에서, 자속이 흐르는 모습을 보여주는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 쉘(100)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(130) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 리니어 모터로서 모터 어셈블리(200)가 포함된다. 상기 쉘(100)은 하부 쉘(100a) 및 상부 쉘(100b)이 결합되어 구성될 수 있다.
상기 쉘(100)에는, 냉매가 유입되는 흡입부(101) 및 상기 실린더(120)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(미도시)가 포함된다. 상기 흡입부(101)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(140)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 상기 흡입 머플러(140)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되며, 냉매가 상기 흡입 머플러(140)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다.
상기 피스톤(130)은 비자성체인 알루미늄 소재(알루미늄 또는 알루미늄 합금)로 구성될 수 있다. 상기 피스톤(130)이 알루미늄 소재로 구성됨으로써, 상기 모터 어셈블리(200)에서 발생된 자속이 상기 피스톤(130)에 전달되어 상기 피스톤(130)의 외부로 누설되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 실린더(120)는 비자성체인 알루미늄 소재(알루미늄 또는 알루미늄 합금)로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 실린더(120)와 피스톤(130)의 소재 구성비, 즉 종류 및 성분비는 동일할 수 있다.
상기 실린더(120)가 알루미늄 소재로 구성됨으로써, 상기 모터 어셈블리(200)에서 발생된 자속이 상기 실린더(120)에 전달되어 상기 실린더(120)의 외부로 누설되는 현상을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 피스톤(130)과 실린더(120)가 동일한 소재(알루미늄)로 구성됨으로써 열팽창 계수가 서로 같게 된다. 리니어 압축기(10)의 운전간, 상기 쉘(100) 내부는 고온(약 100℃)의 환경이 조성되는데, 상기 피스톤(130)과 실린더(120)의 열팽창 계수가 동일하므로, 상기 피스톤(130)과 실린더(120)는 동일한 양만큼 열변형 될 수 있다.
결국, 피스톤(130)과 실린더(120)가 서로 다른 크기 또는 방향으로 열변형 됨으로써, 피스톤과(130)의 운동간에 상기 실린더(120)와 간섭이 발생되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤(130)에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(131)이 형성되며, 상기 흡입공(131)의 외측에는 상기 흡입공(131)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(132)가 제공된다.
상기 압축 공간(P)의 일측에는, 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(170,172,174)가 제공된다. 즉, 상기 압축 공간(P)은 상기 피스톤(130)과 토출밸브 어셈블리(170,172,174)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다.
상기 토출밸브 어셈블리(170,172,174)에는, 냉매의 토출 공간을 형성하는 토출 커버(172)와, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(170) 및 상기 토출 밸브(170)와 토출 커버(172)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(174)이 포함된다.
여기서, 상기 "축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 3에서 가로 방향으로 이해될 수 있다. 반면에, "반경 방향"이라 함은 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 3의 세로 방향으로 이해될 수 있다.
상기 흡입 밸브(132)는 상기 압축 공간(P)의 일측에 형성되고, 상기 토출 밸브(170)는 상기 압축 공간(P)의 타측, 즉 상기 흡입 밸브(132)의 반대측에 제공될 수 있다.
상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(132)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(132)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.
한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(174)이 변형하여 상기 토출 밸브(170)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출 커버(172)의 토출공간으로 배출된다.
그리고, 상기 토출 공간의 냉매는 상기 토출 머플러(176)를 거쳐 루프 파이프(미도시)로 유입된다. 상기 토출 머플러(176)는 압축된 냉매의 유동 소음을 저감시킬 수 있으며, 상기 루프 파이프는 압축된 냉매를 상기 토출부로 가이드 한다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 프레임(110)이 더 포함된다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서, 상기 실린더(120)와 일체로 구성되거나 별도의 체결부재에 의하여 체결될 수 있다. 그리고, 상기 토출 커버(172)는 상기 프레임(110)에 결합될 수 있다.
상기 모터 어셈블리(200)에는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 이너 스테이터(210)와, 상기 이너 스테이터(210)의 반경방향 외측으로 이격되어 배치되는 아우터 스테이터(220) 및 상기 이너 스테이터(210)와 아우터 스테이터(220)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(230)이 포함된다.
상기 영구자석(230)은, 상기 아우터 스테이터(210) 및 이너 스테이터(220)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다. 그리고, 상기 영구자석(230)은 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다. 다만, 상기 영구자석(230)은 1개의 극을 가지는 자석으로 구성될 수도 있다. 그리고, 상기 영구자석(230)은 페라이트 소재로 구성될 수 있다.
상기 영구자석(230)은 연결부재(138)에 의하여 상기 피스톤(130)에 결합될 수 있다. 상기 연결부재(138)는 상기 피스톤(130)의 플랜지부(133)에 결합되어 상기 영구자석(230)으로 연장될 수 있다. 상기 영구자석(230)이 직선 이동함에 따라, 상기 피스톤(130)은 상기 영구자석(230)과 함께 축 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있다.
그리고, 리니어 압축기(10)에는, 상기 영구자석(230)을 상기 연결부재(138)에 고정하기 위한 고정부재(147)가 더 포함된다. 상기 고정부재(147)에는, 유리 섬유 또는 탄소 섬유와 수지(resin)가 혼합되어 구성될 수 있다. 상기 고정부재(147)는 상기 영구자석(230)의 내측 및 외측을 감싸도록 제공되어, 상기 영구자석(230)과 상기 연결부재(138)의 결합상태를 견고하게 유지시킬 수 있다.
상기 이너 스테이터(210)의 외측에는 스테이터 커버(240)가 제공된다. 상기 스테이터 커버(240)는 체결부재(242)에 의하여 상기 프레임(110)에 결합된다. 상기 이너 스테이터(210)의 일측부는 상기 프레임(110)에 의하여 지지되며, 타측부는 상기 스테이터 커버(240)에 의하여 지지될 수 있다. 즉, 상기 이너 스테이터(210)는 상기 프레임(110)과 스테이터 커버(240)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 아우터 스테이터(220)는 상기 이너 스테이터(210)로부터 반경방향 외측으로 에어 갭(airgap)만큼 이격되어, 상기 영구자석(230)의 외측에 고정된다. 그리고, 상기 아우터 스테이터(220)의 외측부는 상기 프레임(110)에 의하여 지지될 수 있다.
상기 아우터 스테이터(220)는 다수 개의 얇은 판이 원주 방향 또는 방사상으로 적층되어 구성된다(라미네이션 구조).
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(135)가 더 포함된다. 상기 서포터(135)는 상기 피스톤(130)의 플랜지부(133)에 결합되어 후방으로 연장된 후 반경 외측 방향으로 연장될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)으로부터 상기 흡입부(101)를 향하여 연장되는 백 커버(115)가 더 포함된다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 스프링(151,155)이 포함된다.
상기 복수의 스프링(151,155)에는, 상기 서포터(135)와 스테이터 커버(240)의 사이에 지지되는 제 1 스프링(151) 및 상기 흡입 머플러(140)와 백 커버(115)의 사이에 지지되는 제 2 스프링(155)이 포함된다.
상기 제 1 스프링(151)은 상기 실린더(120) 또는 피스톤(130)의 양측에 복수 개가 제공될 수 있으며, 상기 제 2 스프링(155)은 상기 흡입 머플러의 방으로 복수 개가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 "후방"이라 함은 상기 피스톤(130)으로부터 상기 흡입부(101)를 향하는 방향으로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 흡입부(101)로부터 상기 토출밸브 어셈블리(170,172,174)를 향하는 방향을 "전방"이라 이해될 수 있다. 이 용어는 이하의 설명에서도 동일하게 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 모터의 이너 스테이터의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이너 스테이터의 조립구조를 보여주는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사이드 코어의 구성을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터 코어의 구성을 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터 코어와 사이드 코어의 조립후 변형이 발생되지 않은 모습을 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이너 스테이터(210)에는, 전후 방향으로 연장되는 센터 코어(211) 및 상기 센터 코어(211)의 외측에 결합되는 사이드 코어(212a,212b)가 포함된다. 상기 사이드 코어(212a,212b)에는, 제 1 사이드 코어(212a) 및 제 2 사이드 코어(212b)가 포함된다.
상기 센터 코어(211)는 다수 개의 코어 플레이트(211c)가 원주 방향 또는 방사상으로 적층되어 구성된다. 상기 코어 플레이트(211c)는 대략 사각형의 형상을 가질 수 있다.
상기 센터 코어(211)에는, 상기 적층된 다수 개의 코어 플레이트(211c)가 조립된 상태를 유지하도록 하는 센터 고정부재(211b)가 포함된다. 상기 센터 고정부재(211b)는 대략 링 형상을 가지는 부재로서, 상기 센터 코어(211)의 전면 및 후면에 설치될 수 있다.
상기 센터 고정부재(211b)에 의하여 고정된 다수의 코어 플레이트(211c)는, 대략 중공의 원통 형상을 가지는 센터 코어(211)를 구성할 수 있다.
상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)는 상기 센터 코어(211)의 양측에 조립될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 사이드 코어(212a)는 상기 센터 코어(211)의 후방부에 결합되고, 상기 제 2 사이드 코어(212b)는 상기 센터 코어(211)의 전방부에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 사이드 코어(212a)의 외측에는, 상기 스테이터 커버(240)가 결합되고, 상기 제 2 사이드 코어(212b)의 외측에는, 상기 프레임(110)이 결합될 수 있다.
상기 제 1 사이드 코어(212a) 및 제 2 사이드 코어(212b)는 다수 개의 코어 플레이트(219)가 원주 방향 또는 방사상으로 적층되어 각각 구성된다. 상기 코어 플레이트(219)는 절곡된 부분을 포함하는 다각형의 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제 1 사이드 코어(212a)와 제 2 사이드 코어(212b)는 유사한 형상을 가진다.
상기 제 1 사이드 코어(212a) 및 제 2 사이드 코어(212b)에는, 상기 다수의 코어 플레이트(219)를 고정하여, 조립상태를 유지하도록 하는 사이드 고정부재(218)가 포함된다. 상기 사이드 고정부재(218)는 대략 링 형상을 가지는 링 부재로서 이해되며, 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)의 각 외측면에 설치된다.
그리고, 상기 제 1 사이드 코어(212a)에 설치되는 사이드 고정부재(218)는 상기 스테이터 커버(240)를 바라보도록 배치되고, 상기 제 2 사이드 코어(212b)에 설치되는 사이드 고정부재(218)는 상기 프레임(110)을 바라보도록 배치된다.
상기 제 1 사이드 코어(212a) 및 제 2 사이드 코어(212b)에는, 대략 환형의 형상을 가지는 코어 본체(212c) 및 상기 코어 본체(212c)의 일측으로부터 연장되는 팁(216,tip) 및 상기 코어 본체(212c)의 타측으로부터 돌출되는 돌출부(217a)가 포함된다.
상기 팁(216)은 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)의 각 외주면에 형성되며, 상기 돌출부(217b)는 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)의 각 내주면에 형성된다.
상기 제 1 사이드 코어(212a)의 팁(216)과, 상기 제 2 사이드 코어(212b)의 팁(216)은 서로 이격되어 마주보도록 배치되는 팁(216)이 포함된다. 상기 제 1 사이드 코어(212a)의 팁(216)은, 상기 코어 본체(212c)의 외주면으로부터 전방으로 연장되며, 상기 제 2 사이드 코어(212b)의 팁(216)은 상기 코어 본체(212c)의 외주면으로부터 후방으로 연장된다.
그리고, 상기 제 1 사이드 코어(212a)의 돌출부(217a)는 상기 코어 본체(212c)의 내주면으로부터 전방으로 연장되며, 상기 제 2 사이드 코어(212b)의 돌출부(217a)는 상기 코어 본체(212c)의 내주면으로부터 후방으로 연장된다.
상기 이너 스테이터(210)에는, 코일 권선체(213,215)가 더 포함된다. 상기 코일 권선체(213,215)에는, 보빈(213) 및 상기 보빈(213)의 외주면에 권선된 코일(215)이 포함된다. 상기 권선된 코일(215)의 단면은 다각형 형상을 가질 수 있다.
상기 보빈(213) 및 코일(215)은, 상기 센터 코어(211)와 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)가 이루는 공간에 설치된다.
상기 보빈(213)은 상기 센터 코어(211)의 일면과, 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)의 일면에 결합되도록 절곡된 형상을 가진다.
상기 제 1 사이드 코어(212a) 중 상기 보빈(213)에 결합되는 면을 내면이라 하고, 상기 사이드 고정부재(218)가 설치되는 면을 외면이라 이름할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제 2 사이드 코어(212b) 중 상기 보빈(213)에 결합되는 면을 내면이라 하고, 상기 사이드 고정부재(218)가 설치되는 면을 외면이라 이름할 수 있다. 따라서, 상기 보빈(213)은 상기 제 1 사이드 코어(212a)의 내면과, 상기 제 2 사이드 코어(212b)의 내면 사이에 배치되는 것으로 이해될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 상기 센터 코어(211)와 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)는 상기 코일 권선체(213,215)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 제 1 사이드 코어(212a) 및 제 2 사이드 코어(212b)의 돌출부(217a)에는, 상기 센터 코어(211)의 후크 결합부(211a)에 결합되는 후크(217b)가 포함된다. 상기 후크(217b)는 상기 돌출부(217a) 중 상기 후크 결합부(211a)에 삽입되는 일부분으로서 이해될 수 있다.
상기 후크 결합부(211a)는, 상기 사이드 코어(212a,212b)의 후크(217b)의 결합을 가이드 하는 구성으로서 이해된다.
상세히, 상기 후크 결합부(211a)는 상기 센터 코어(211)의 외주면 중, 상기 후크(217b)의 삽입이 가능하도록 함몰부를 포함할 수 있다. 상기 함몰부는 상기 센터 코어(211)의 둘레를 따라 연장되어, 원형의 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기 후크 결합부(211a)는 상기 센터 코어(211)의 외주면에 복수 개가 형성될 수 있다. 상세히, 상기 후크 결합부(211a)는, 상기 제 1 사이드 코어(212a) 및 제 2 사이드 코어(212b)의 후크(217b)가 각각 결합되는 부분에 대응하여 2개소에 형성될 수 있다.
상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)에 후크(217b)가 구비되어, 상기 센터 코어(211)에 결합되도록 구성됨으로써, 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)가 상기 센터 코어(211)의 외측에 끼워질 때 발생되는 외력에 의하여 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)에 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)의 외측에, 스테이터 커버(240)와 상기 프레임(110)이 조립될 때, 상기 스테이터 커버(240) 또는 프레임(110)으로부터 전달되는 외력에 의하여 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)의 외주면, 즉 팁(216)이 형성되는 부분이 외측으로 벌어지는 현상을 방지할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터 코어(211)와 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)가 조립되었을 때, 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)의 후크(217b)는 상기 센터 코어(211)의 후크 결합부(211a)에 견고하게 결합될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 사이드 코어(212a)의 외주면을 연장한 가상의 선과, 상기 제 2 사이드 코어(212b)의 외주면을 연장한 가상의 선은 대략 일치할 수 있다(ℓ3). 이와 같이, 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)의 변형이 방지될 수 있으므로, 상기 이너 스테이터(210)와 아우터 스테이터(220) 사이의 간극이 설정범위에서 유지될 수 있으므로, 리니어 모터의 작동효율이 개선될 수 있다는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리니어 모터의 이너 스테이터의 구성을 보여주는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리니어 모터에서, 자속이 흐르는 모습을 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 사이드 코어(212a,212b)에는, 상기 사이드 코어(212a,212b)의 각 외면에 설치되는 제 1 고정부재(318a) 및 각 내면에 설치되는 제 2 고정부재(318b)가 포함된다.
상기 제 1 사이드 코어(212a)의 외면은 상기 스테이터 커버(240)를 바라보는 면으로서 이해되며, 상기 제 1 사이드 코어(212a)의 내면은 상기 보빈(213)에 결합되는 면으로서 이해될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 사이드 코어(212a)에 설치되는 제 1 고정부재(318a) 및 제 2 고정부재(318b)는 상기 제 1 사이드 코어(212a)를 구성하는 다수의 코어 플레이트(219)를 고정하기 위한 부재로서 이해될 수 있다.
상기 제 2 사이드 코어(212b)의 외면은 상기 프레임(110)을 바라보는 면으로서 이해되며, 상기 제 2 사이드 코어(212a)의 내면은 상기 보빈(213)에 결합되는 면으로서 이해될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 사이드 코어(212b)에 설치되는 제 1 고정부재(318a) 및 제 2 고정부재(318b)는 상기 제 2 사이드 코어(212b)를 구성하는 다수의 코어 플레이트(219)를 고정하기 위한 부재로서 이해될 수 있다.
이와 같이, 상기 사이드 코어(212a,212b)의 내면과 외면에 각각 고정부재(318a,318b)가 설치됨으로써, 상기 사이드 코어(212a,212b)의 변형을 방지할 수 있다. 즉, 상기 고정부재(318a,318b)에 의하여 상기 사이드 코어(212a,212b)를 구성하는 다수의 코어 플레이트(219)의 조립된 상태를 용이하게 유지될 수 있으므로, 상기 사이드 코어(212a,212b)가 외부 방향으로 벌어지는 변형을 방지할 수 있다.
상기 제 1 고정부재(318a) 및 제 2 고정부재(318b)는 링 형상을 가지므로, 각각 "제 1 링부재" 및 "제 2 링부재", 또는 "외측 링" 및 "내측 링"으로 이름할 수 있다.
한편, 상기 제 2 고정부재(318b)는 비도전성 물질로 구성될 수 있다. 일례로, 상기 비도전성 물질에는, 플라스틱이 포함된다.
도 10을 참조하면, 상기 리니어 압축기(10)가 운전될 때 리니어 모터에는 전류가 인가되고, 상기 센터 코어(2110) 및 사이드 코어(212a,212b)에는 화살표 방향의 자속(flux)이 흐르게 된다. 상기 자속은, 상기 코일(215)에 인가되는 전류의 방향에 따라 일방향(실선 화살표) 또는 타방향(점선 화살표)으로 흐를 수 있다.
이 때, 상기 자속은 상기 제 1,2 사이드 코어(212a,212b)의 내면에 제공되는제 2 고정부재(318b)를 통과하는 반면, 외면에 제공되는 제 1 고정부재(318a)를 통과하지 않게 된다. 즉, 상기 자속은 링 형상의 제 2 고정부재(318b)의 내부를 통과하여 상기 센터 코어(211) 또는 상기 사이드 코어(212a,212b)측으로 흐르게 된다.
상기 자속이 상기 제 1 고정부재(318a)를 통과하지 않으므로, 상기 제 1 고정부재(318a)에 의한 와전류가 발생되지 않고 이에 따라 상기 와전류에 의한 손실이 발생되지 않을 수 있다.
반면에, 상기 자속이 상기 제 2 고정부재(318b)를 통과하는 과정에서, 상기 제 2 고정부재(318b)에 의한 와전류가 발생할 수 있고 이에 따라 상기 와전류에 의한 손실이 발생될 가능성이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 제 2 고정부재(318b)에 의한 와전류 발생을 방지하기 위하여, 상기 제 2 고정부재(318b)를 비도전성 물질로 구성하는 것을 특징으로 한다.
제 1 실시예에 따른 후크(217b) 및 후크 결합부(211a)의 구성과, 제 2 실시예에 따른 제 1,2 고정부재(318a,318b)는 상기 사이드 코어(212a,212b)의 변형을 방지하기 위한 장치로서, 이들을 합하여 "변형방지 장치"라 이름할 수 있다.
10 : 리니어 압축기 100 : 쉘
110 : 프레임 120 : 실린더
130 : 피스톤 140 : 흡입 머플러
151,155 : 제 1,2 스프링 170 : 토출 밸브
200 : 모터 어셈블리 210 : 이너 스테이터
211 : 센터 코어 211a : 후크 결합부
211b: 센터 고정부재 212a : 제 1 사이드 코어
212b : 제 2 사이드 코어 212c : 코어 본체
213 : 보빈 215 : 코일
217a : 돌출부 217b : 후크
218 : 사이드 고정부재 219 : 코어 플레이트
220 : 아우터 스테이터 230 : 영구자석
240 : 스테이터 커버 318a : 제 1 고정부재
318b : 제 2 고정부재

Claims (17)

  1. 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤; 및
    상기 피스톤에 동력을 제공하는 리니어 모터가 포함되며,
    상기 리니어 모터에는,
    상기 실린더의 외측에 제공되며, 중공의 원통 형상을 가지는 센터 코어, 상기 센터 코어의 후방부에 결합되는 제 1 사이드 코어 및 상기 센터 코어의 전방부에 결합되는 제 2 사이드 코어가 포함되는 이너 스테이터;
    상기 이너 스테이터로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 배치되는 아우터 스테이터;
    상기 이너 스테이터와 아우터 스테이터 사이의 에어 갭에 이동 가능하게 배치되는 영구자석; 및
    상기 이너 스테이터의 변형을 방지하기 위한 변형방지 장치가 포함되고,
    상기 제 1 사이드 코어 및 상기 제 2 사이드 코어 각각에는,
    스테이터 커버 또는 프레임에 결합되며 환형의 형상을 가지는 코어 본체;
    상기 코어 본체의 일측으로부터 연장되며, 상기 제 1 사이드 코어 및 상기 제 2 사이드 코어의 각 외주면을 형성하는 팁; 및
    상기 코어 본체의 타측으로부터 돌출되며, 상기 제 1 사이드 코어 및 상기 제 2 사이드 코어의 각 내주면을 형성하는 돌출부가 포함되고,
    상기 변형방지 장치에는,
    상기 제 1 사이드 코어 및 상기 제 2 사이드 코어의 돌출부에 구비되는 후크; 및
    상기 후크의 삽입이 가능하도록, 상기 센터 코어의 외주면에서 함몰된 함몰부를 포함하는 후크 결합부가 포함되는 리니어 압축기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 사이드 코어에 형성되는 팁(tip)과, 상기 제 2 사이드 코어에 형성되는 팁이 서로 이격되어 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이너 스테이터에는,
    상기 센터 코어와 제 1,2 사이드 코어가 이루는 공간에 설치되는 보빈; 및
    상기 보빈의 외측에 권선되는 코일이 더 포함되는 리니어 압축기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 사이드 코어에는, 상기 보빈에 결합되는 내면 및 상기 스테이터 커버에 결합되는 외면이 포함되고,
    상기 제 2 사이드 코어에는, 상기 보빈에 결합되는 내면 및 상기 프레임에 결합되는 외면이 포함되는 리니어 압축기.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드 코어는, 다수 개의 코어 플레이트가 원주 방향 또는 방사상으로 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사이드 코어에는,
    상기 다수 개의 코어 플레이트에 결합되어, 상기 다수 개의 코어 플레이트의 조립상태를 유지하는 사이드 고정부재가 더 포함되는 리니어 압축기.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤; 및
    상기 피스톤에 동력을 제공하는 리니어 모터가 포함되며,
    상기 리니어 모터에는,
    상기 실린더의 외측에 제공되며, 중공의 원통 형상을 가지는 센터 코어, 상기 센터 코어의 후방부에 결합되는 제 1 사이드 코어 및 상기 센터 코어의 전방부에 결합되는 제 2 사이드 코어가 포함되는 이너 스테이터;
    상기 이너 스테이터로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 배치되는 아우터 스테이터;
    상기 이너 스테이터와 아우터 스테이터 사이의 에어 갭에 이동 가능하게 배치되는 영구자석;
    상기 센터 코어와 제 1,2 사이드 코어가 이루는 공간에 설치되는 보빈; 및
    상기 이너 스테이터의 변형을 방지하기 위한 변형방지 장치가 포함되고,
    상기 제 1,2 사이드 코어는, 다수 개의 코어 플레이트가 원주 방향 또는 방사상으로 적층되어 구성되고,
    상기 제 1 사이드 코어에는, 상기 보빈에 결합되는 내면 및 스테이터 커버에 결합되는 외면이 포함되고,
    상기 제 2 사이드 코어에는, 상기 보빈에 결합되는 내면 및 프레임에 결합되는 외면이 포함되며,
    상기 변형방지 장치에는,
    상기 제 1,2 사이드 코어의 각 외면에 설치되어, 상기 다수 개의 코어 플레이트를 고정시키는 제 1 고정부재; 및
    상기 제 1,2 사이드 코어의 각 내면에 설치되어, 상기 다수 개의 코어 플레이트를 고정시키는 제 2 고정부재가 포함되고,
    상기 제 2 고정부재는 비도전성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1,2 사이드 코어에는,
    상기 다수 개의 코어 플레이트에 결합되는 사이드 고정부재가 더 포함되는 리니어 압축기.
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 보빈에 결합되는 코일이 더 포함되는 리니어 압축기.
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