(57)【要約】【課題】  全体サイズを小さくしてコストを低減させるか、又は、効率を高めるリニアモーター及びこれを用いたリニア圧縮機を提供する。【解決手段】  本発明によるリニアモーターは、ボビン１４４と、ボビンに巻かれた相異なる太さの複数の巻線群１４６，１４７と、巻線群により形成された磁界により直線運動するマグネット１５０とを具備する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンと、前記ボビンに巻かれた相異なる太さの複数の巻線群と、前記巻線群により形成された磁界により直線運動するマグネットとを含むことを特徴とするリニアモーター。
【請求項２】
前記複数の巻線群は前記ボビンの円周方向に巻かれていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモーター。
【請求項３】
前記複数の巻線群は前記ボビンの半径方向に積層されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモーター。
【請求項４】
前記複数の巻線群は、内側の主巻線群と、前記主巻線群周りの外側の補助巻線群とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモーター。
【請求項５】
前記補助巻線群は前記主巻線群より巻線の太さが細いことを特徴とする請求項４に記載のリニアモーター。
【請求項６】
前記リニアモーターは前記複数の巻線群の全部又は一部に電流を選択的に入力させるスイッチをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアモーター。
【請求項７】
前記リニアモーターは、前記ボビンが装着されたアウターコアと、前記アウターコアから離隔して配置されたインナーコアと、前記マグネットと共に直線運動するように前記マグネットが装着されるマグネットフレームとをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモーター。
【請求項８】
シリンダーが備えられたシリンダーブロックと、前記シリンダーブロックから離隔して冷媒吸入路が形成されたバックカーバーと、前記シリンダーブロックと前記バックカーバーとの間に配置されたアウターコアと、前記アウターコアに装着されたボビンと、前記ボビンに巻かれた相異なる太さの複数の巻線群と、前記アウターコアから離隔して配置されたインナーコアと、前記アウターコアと前記インナーコアとの間に位置して前記巻線群により形成された磁界により直線運動するマグネットと、前記マグネットが装着されたマグネットフレームと、前記シリンダーの内部を直線運動するように前記マグネットフレームに連結され、冷媒貫通路が形成されたピストンと、前記冷媒貫通路を開閉するように前記ピストンに装着された吸入バルブと、前記シリンダーを開閉するように前記シリンダーブロックに装着された吐出バルブとを備えていることを特徴とするリニア圧縮機。
【請求項９】
前記複数の巻線群は前記ボビンの円周方向に巻かれていることを特徴とする請求項８に記載のリニア圧縮機。
【請求項１０】
前記複数の巻線群は前記ボビンの半径方向に積層されていることを特徴とする請求項８に記載のリニア圧縮機。
【請求項１１】
前記複数の巻線群は、内側の主巻線群と、前記主巻線群周りの外側の補助巻線群とを備えていることを特徴とする請求項８に記載のリニア圧縮機。
【請求項１２】
前記補助巻線群は前記主巻線群より巻線の太さが細いことを特徴とする請求項１１に記載のリニア圧縮機。
【請求項１３】
前記リニア圧縮機は前記複数の巻線群の各々が連結されたスイッチをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のリニア圧縮機。
【請求項１４】
外部から入力される電圧を感知する第１段階と、感知された電圧が設定電圧以上であれば、複数個の巻線群の全部に電圧を入力させ、感知された電圧が設定電圧未満であれば、複数の巻線群のうち、一部のみに電圧を入力させる第２段階とを有することを特徴とするリニアモーターの制御方法。
【請求項１５】
前記第２段階は感知された電圧が設定電圧未満であれば、複数の巻線群のうち、より太い巻線群に電圧を入力させることを特徴とする請求項１４に記載のリニアモーターの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアモーターに関し、特に、相異なる太さの複数個の巻線群をボビンに巻いたリニアモーターとその制御方法及びこれを用いたリニア圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モーターは電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する装置であって、圧縮機、送風機及びポンプなどの機械装置に使用されるが、これはケースと、前記ケースに設けられた固定子と、前記固定子との間に形成された電磁力により回転運動又は直線運動を行う可動子とを備えている。
【０００３】
前記モーターは前記可動子の運動方式に応じて可動子が回転する回転モーターと、可動子が直線往復運動するリニアモーターと、可動子が振動する振動モーターとに分けられる。
図１は従来の技術によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機を示した概略図である。
【０００４】
従来のリニア圧縮機は、図１に示したように、密閉容器１と、ガス冷媒を圧縮させるピストン２及びシリンダー３からなる圧縮部４と、前記ピストン２をシリンダー３の内部において直線往復運動させる固定子５及び可動子６からなるリニアモーター１０とで構成される。
【０００５】
前記固定子５は、積層体からなるアウターコア１２と、そのアウターコア１２と一定の空隙を有するように配置される積層体のインナーコア１４と、前記アウターコア１２に装着された巻線アセンブリ２０とを備えており、前記可動子６は、前記インナーコア１２とアウターコア１４との間に位置するマグネット４２と、前記マグネット４２の直線運動が前記ピストン２に伝えられるように前記マグネット４２及びピストン２が固定されるマグネットフレーム４４とを備えている。
【０００６】
前記巻線アセンブリ２０は、ボビン２４と、前記ボビン２４に巻き付けられて電圧の入力時に磁界を形成する巻線２６とを備え、前記巻線２６は通常的に２回以上巻かれる。
【０００７】
このようなリニアモーター１０は、巻線２６の太さが太くなるほど、効率が高まり、外部からの入力電圧が大きくなるほど、ピストン２の往復運動距離であるストロークが大きくなり、巻線２６のターン数が多くなるほど、ストロークは小さくなる特性がある。
【０００８】
通常、電力供給源から供給される電気の電圧は所定値(例えば、２２０V)の約１５%の上下の偏差で巻線２６に入力されるが、一定水準以上の高電圧が巻線２６に入力される場合、ピストン２のストロークが過度に大きくなりピストン２の周辺部品との衝突が発生するおそれがあるために、非正常的な高電圧の入力時のみ連結される補助巻線(図示せず)を前記巻線２６と共に備えると、全体巻線のターン数が増大してピストン２の過ストロークが発生せず、上述した衝突も防止することができる。
【０００９】
しかし、従来の技術によるリニアモーター及びこれを用いたリニア圧縮機は限定的に発生する高電圧の入力に対応して前記巻線２６のターン数を増加させると、巻線アセンブリ２０及びリニアモーターのサイズを増大させ、これによる高いコストをもたらすという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、全体サイズを小さくしてコストを低減させるか、又は、効率を高めるリニアモーター及びこれを用いたリニア圧縮機を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、非正常的な高電圧の入力時に発生する部品の破損などを防止できるリニアモーターの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するための本発明によるリニアモーターは、ボビンと、前記ボビンに巻かれた相異なる太さの複数の巻線群と、前記巻線群により形成された磁界により直線運動するマグネットとを具備することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明によるリニア圧縮機は、シリンダーが備えられたシリンダーブロックと、前記シリンダーブロックから離隔して冷媒吸入路が形成されたバックカーバーと、前記シリンダーブロックとバックカーバーとの間に配置されたアウターコアと、前記アウターコアに装着されたボビンと、前記ボビンに巻かれた相異なる太さの複数の巻線群と、前記アウターコアから離隔して配置されたインナーコアと、前記アウターコアとインナーコアとの間に位置して前記巻線群により形成された磁界により直線運動するマグネットと、前記マグネットが装着されたマグネットフレームと、前記シリンダーの内部を直線運動するように前記マグネットフレームに連結され、冷媒貫通路が形成されたピストンと、前記冷媒貫通路を開閉するように前記ピストンに装着された吸入バルブと、前記シリンダーを開閉するように前記シリンダーブロックに装着された吐出バルブとを備えている。
【００１４】
さらに、本発明によるリニアモーターの制御方法は、外部から入力される電圧を感知する第１段階と、感知された電圧が設定電圧以上であれば、複数の巻線群の全部に電圧を入力させ、感知された電圧が設定電圧未満であれば、複数の巻線群のうちの一部のみに電圧を入力させる第２段階とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるリニアモーター及びリニア圧縮機は次のような長所がある。
第一に、相異なる太さを有する複数の巻線群が巻かれることにより、非正常的な高電圧の入力時には、マグネット及びピストンの過ストロークを防止し、複数の巻線群の一部の太さが細いために、リニアモーター及びリニア圧縮機の全体サイズを縮小することができ、低コスト化を達成する。
【００１６】
第二に、前記リニアモーターを所定のサイズに限定する場合には、太さが相対的に細い一部の巻線群による余裕空間だけ他の巻線群の巻線を太くすることができるため、その効率を高める利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。図面中、同一構成部材には同一符号および番号を付ける。なお、周知技術については適宜説明を省略するものとする。
【００１８】
図２は本発明によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機の一実施例を示した断面図である。
図２に示したように、本実施例によるリニア圧縮機は上面開放の下部容器１０１と、前記下部容器１０１を覆う上部カーバー１０２とからなる密閉容器１０４を備える。
【００１９】
前記密閉容器１０４の内部にはシリンダー１０９を備えたシリンダーブロック１１０が緩衝可能に支持され、冷媒吸入路１２０ａを備えたバックカーバー１２０が前記シリンダーブロック１１０と共に緩衝可能に支持される。
【００２０】
前記バックカーバー１２０は前記シリンダーブロック１１０から離隔して配置される。
さらに、前記リニア圧縮機は、前記シリンダー１０９の内部に直線往復運動を可能に位置し、前記冷媒吸入路１２０ａから吸入された冷媒を前記シリンダー１０９の内部に流入させる冷媒貫通路１３０ａが形成されたピストン１３０と、前記ピストン１３０に連結されて前記ピストン１３０を直線往復駆動させるリニアモーター１４０と、前記ピストン１３０に装着されてガス冷媒により作動されることにより前記冷媒貫通路１３０aを開閉する吸入バルブ１６０と、前記シリンダーブロック１１０に装着されて前記シリンダー１０９及びピストン１３０と共に圧縮室Ｃを形成し、ガス冷媒により作動して前記シリンダー１０９を開閉する吐出バルブ１７０とを備えている。
【００２１】
前記ピストン１３０は、前記モーター１４０への連結のための固定部１３２が一端に半径方向に突出し、前記固定部１３２の一面とシリンダーブロック１１０との間に配置された第１スプリング１３３と、前記フレーム固定部１３２の他面とバックカーバー１２０との間に配置された第２スプリング１３４とにより前記シリンダーブロック１１０とバックカーバー１２０とに緩衝可能に支持される。
【００２２】
前記リニアモーター１４０は、固定子と可動子とからなり、前記可動子の一側に前記ピストン１３０の固定部１３２が固定され、前記固定子により形成された電磁力により可動子が直線往復すると、前記ピストン１３０が前記シリンダー１０９の内部を直線往復運動するようになる。
【００２３】
前記固定子は、積層体からなるアウターコア１４１と、前記アウターコア１４１から離隔して配置される積層体からなるインナーコア１４２と、前記アウターコア１４１に設けられる巻線アセンブリ１４３とで構成される。
【００２４】
前記アウターコア１４１は、前記シリンダーブロック１１０とバックカーバー１２０の対向面との間に配置されて前記シリンダーブロック１１０及びバックカーバー１２０へ締結部材などの締結手段で固定結合される。
【００２５】
前記インナーコア１４２は前記シリンダーブロック１１０へ締結部材などの締結手段で固定結合される。
前記巻線アセンブリ１４３は電圧の入力時に磁界を形成する巻線１４５がその内部に備えられる。
【００２６】
一方、前記可動子は、前記アウターコア１４１とインナーコア１４２との間に位置するマグネット１５０と、前記アウターコア１４１とインナーコア１４２との間に直線往復運動が可能に配置されて前記マグネット１５０とピストン１３０とが固定されるマグネットフレーム１５４とを備えている。
【００２７】
前記吐出バルブ１７０と吸入バルブ１６０とは前記ピストン１３０の直線往復運動と共に動作してガス冷媒が前記密閉容器１０４の内部に吸入されるようにし、吸入されたガス冷媒は前記圧縮室Ｃに吸入されて圧縮された後、吐出されるようにする。
【００２８】
さらに、参照符号１８０は前記密閉容器１０４の一方側に連結されて外部から冷媒が吸入される吸入連結パイプであり、参照符号１８２は前記吐出バルブ１７０に連結された吐出パイプであり、参照符号１８４は前記吐出パイプ１８２に一端が連結されたループパイプであり、参照符号１８６は前記ループパイプ１８４に一端が連結され、前記密閉容器１０４を貫通して密閉容器１０４の外部に延長される吐出連結パイプである。
【００２９】
図３は本発明によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機の一実施例の巻線アセンブリを示した拡大断面図である。
図３に示したように、前記巻線アセンブリ１４３は、ボビン１４４と、前記ボビン１４４に巻かれる巻線１４５とを備えており、前記巻線１４５は、相異なる太さを有する複数の巻線群１４６，１４７からなる。
【００３０】
前記ボビン１４４は中空円筒状の内周部と前記内周部の両端から半径方向に外側に突出された両側部とを有する。
前記巻線群１４６，１４７の巻線は前記ボビン１４４の両側部の間に位置するように前記ボビン１４４の内周部に巻かれ、前記複数個の巻線群１４６，１４７は前記ボビン１４４の半径方向に積層して配置される。
【００３１】
さらに、前記巻線群１４６，１４７は、内側の主巻線群１４６と、前記主巻線群１４６周りの外側の補助巻線群１４７とからなり、正常運転時は前記主巻線群１４６の巻線のみに電圧を入力させ、高電圧の運転時には前記主巻線群１４６の巻線のみならず、前記補助巻線群１４７の巻線にも電圧を入力させることにより、限定的に発生する高電圧の入力時に巻線の全体ターン数を増大させてピストンの過ストロークを防止する。
【００３２】
一方、前記補助巻線群１４７の巻線は前記主巻線群１４６の巻線よりその太さが細くて巻線アセンブリ１４３及びリニアモーターのサイズを縮小させる。
さらに、前記リニアモーターは、前記巻線アセンブリを所定のサイズに限定した場合には、前記ボビン１４４に前記主巻線群１４６の太い巻線と補助巻線群１４７の細い巻線とを巻くと、前記補助巻線群１４７の細い巻線による余裕空間だけ主巻線群１４６の巻線を太くすることができるため、その効率を高めることができる。
【００３３】
参照符号１４８は前記複数の巻線群１４６，１４７のうち、最外端の巻線群１４７の外周を取り囲む絶縁部材であって、絶縁線が巻かれて最外端の巻線群１４７を覆うことができ、別途のプラスチック射出物が最外端の巻線群１４７を覆うこともできる。
図４は本発明によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機の一実施例を示した制御ブロック図である。
【００３４】
前記リニアモーターは、外部から入力される電圧を感知する電圧感知部２００と、前記複数の巻線群がそれぞれ連結されたスイッチ２１０と、前記感知部２００により感知された電圧に応じて前記スイッチ２１０に制御信号を出力する制御部２２０とを備えている。
【００３５】
このように構成された本発明の動作を調べると次の通りである。
図５は本発明によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機の一実施例を示した制御フローチャートである。
【００３６】
まず、電源供給源から電圧が入力されると、前記電圧感知部２００は電圧を感知して前記制御部２２０に感知値を出力する(ステップＳ１)。
前記制御部２２０は感知電圧を設定電圧(例えば、２３５V)と比較する(ステップＳ２)。
【００３７】
前記制御部２２０は感知電圧が設定電圧未満であれば、前記補助巻線群１４７の巻線には電圧が入力されず、前記主巻線群１４６の巻線のみに電圧が入力されるように前記スイッチ２１０に制御信号を出力する(ステップＳ３)。
【００３８】
それにより、前記主巻線群１４６の巻線には電流が流れてその周囲に磁界が形成され、前記マグネット１５０は前記主巻線群１４６の巻線周囲に形成された磁界により直線往復運動し、前記マグネット１５０の直線往復運動は前記マグネットフレーム１５４を通じてピストン１３０に伝えられてピストン１３０が前記シリンダー１０９の内部を直線往復運動しながら、前記圧縮室Ｃ内のガス冷媒を圧縮する。
【００３９】
一方、前記制御部２２０は、電源供給源から入力された電圧が設定電圧(例えば、２３５V)以上であれば、前記主巻線群１４６の巻線のみならず、前記補助巻線群１４７の巻線にも電圧が入力されるように前記スイッチ２１０に制御信号を出力する(ステップＳ４)。
【００４０】
それにより、前記主巻線群１４６の巻線と補助巻線群１４７の巻線に電流が流れてその周囲に磁界が形成され、前記マグネット１５０は前記主巻線群１４６の巻線と補助巻線群１４７の巻線周囲に形成された磁界により直線往復運動し、前記マグネット１５０の直線往復運動は前記マグネットフレーム１５４を通じてピストン１３０に伝えられて前記ピストン１３０は前記シリンダー１０９の内部を直線往復運動しながら、前記圧縮室Ｃ内のガス冷媒を圧縮する。
【００４１】
この際、前記ピストン１３０はこのような高電圧の入力時には巻線の全体ターン数が大きいため、そのストロークが必要以上大きくならず、吐出バルブなどの周辺部品との衝突を防止しながら冷媒を圧縮する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の技術によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機を示した断面図である。
【図２】本発明によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機の一実施例を示した断面図である。
【図３】本発明によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機の一実施例の巻線アセンブリを示した拡大断面図である。
【図４】本発明によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機の一実施例を示した制御ブロック図である。
【図５】本発明によるリニアモーターが装着されたリニア圧縮機の一実施例を示した制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０４…密閉容器
１０９…シリンダー
１１０…シリンダーブロック
１２０…バックカーバー
１３０…ピストン
１４０…モーター
１４１…アウターコア
１４２…インナーコア
１４３…巻線アセンブリ
１４４…ボビン
１４５…巻線
１４６…主巻線群
１４７…補助巻線群
１４８…絶縁部材
１５０…マグネット
１５４…マグネットフレーム
１６０…吸入バルブ
１７０…吐出バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004364495.tif 000006
【図５】
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