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KR101499992B1 - Linear Compressor - Google Patents

Linear Compressor Download PDF

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KR101499992B1
KR101499992B1 KR1020090051017A KR20090051017A KR101499992B1 KR 101499992 B1 KR101499992 B1 KR 101499992B1 KR 1020090051017 A KR1020090051017 A KR 1020090051017A KR 20090051017 A KR20090051017 A KR 20090051017A KR 101499992 B1 KR101499992 B1 KR 101499992B1
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KR
South Korea
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stator
inner stator
outer stator
piston
magnet
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KR1020090051017A
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Korean (ko)
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KR20100132277A (en
Inventor
송기욱
최종윤
최철락
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기는 리니어 모터 구조를 변경하기 때문에 자력 누설을 방지할 수 있고, 리니어 모터 구조를 변경함에 따라 자기 스프링 상수를 고려하여 기계 스프링 상수를 줄어들도록 설계하기 때문에 피스톤을 왕복 직선 운동 방향으로 지지하는 스프링들의 사이즈를 축소시킬 뿐 아니라 스프링들을 지지하는 부품들을 없앨 수 있어 소형화/경량화가 가능해지고, 리니어 모터 구조의 특성상 스트로크의 산포 영향을 축소시키며, 나아가 부하에 대응하는 압축 용량의 확대가 용이해지는 이점이 있다.Since the linear compressor according to the present invention changes the structure of the linear motor, it can prevent the leakage of the magnetic force and is designed so as to reduce the mechanical spring constant in consideration of the magnetic spring constant as the linear motor structure is changed. It is possible to reduce the size of the springs supporting the springs and to eliminate the parts supporting the springs, thereby making it possible to reduce the size and weight of the springs, to reduce the influence of the scattering of the stroke due to the characteristics of the linear motor structure, There is an advantage that it becomes easy.

리니어 압축기, 리니어 모터, 이너스테이터, 아우터스테이터, 영구자석 Linear compressor, linear motor, inner stator, outer stator, permanent magnet

Description

리니어 압축기 {LINEAR COMPRESSOR}[0001] LINEAR COMPRESSOR [0002]

본 발명은 저압축 용량 및 소형 설치공간이라는 요구에 부응하면서 고효율을 담보할 수 있는 리니어 압축기 및 이에 적용된 리니어 모터에 관한 것으로서, 특히 자력 누설을 방지할 수 있을 뿐 아니라 자기 스프링 상수(magnetic spring constant)를 이용할 수 있는 리니어 압축기 및 이에 적용된 리니어 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a linear compressor capable of ensuring high efficiency in response to a demand for a low compression capacity and a small installation space, and a linear motor applied thereto. More particularly, the present invention can prevent leakage of magnetic force, And a linear motor applied to the linear compressor.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤(piston)과 실린더(cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키도록 구성된다.BACKGROUND ART Generally, a reciprocating compressor is constituted such that a compression space in which a working gas is sucked and discharged is formed between a piston and a cylinder so that the piston linearly reciprocates in the cylinder and compresses the refrigerant.

최근에는 종래의 왕복동식 압축기(reciprocal compressor)가 구동모터의 회전력을 피스톤의 왕복 직선 운동력으로 전환하기 위하여 크랭크 축 등과 같은 구성부품을 포함하기 때문에 운동전환에 의한 기계적인 손실이 크게 발생되는 문제점이 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.In recent years, since a conventional reciprocal compressor includes a component such as a crankshaft in order to convert the rotational force of the driving motor into the reciprocating linear motion force of the piston, To solve these problems, many linear compressors have been developed.

이러한 리니어 압축기는 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 리니어 모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단하고, 이러한 리니어 모터로 입력되는 전원을 제어하여 그 작동을 제어할 수 있기 때문에 다른 압축기에 비해 소음이 작아 실내에서 사용되는 냉장고 등과 같은 가전기기에 많이 적용된다.In particular, the linear compressor is directly connected to a linear motor in which the piston reciprocates linearly, so that there is no mechanical loss due to the switching of the motion, so that the compression efficiency is improved and the structure is simple. Since the operation can be controlled, the noise is smaller than that of other compressors, and thus it is widely applied to home appliances such as refrigerators used indoors.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기 일예가 도시된 평단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기에 적용된 리니어 모터 일예가 일부 도시된 측단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a linear compressor according to the related art, and FIG. 2 is a side sectional view of an example of a linear motor applied to a conventional linear compressor.

종래의 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 밀폐용기(1) 내측에 프레임(2), 실린더(3), 피스톤(4), 흡입밸브(5), 토출밸브 어셈블리(6), 모터 커버(7), 서포터(8), 백 커버(9), 머플러 어셈블리(10), 8개의 스프링(20), 리니어 모터(30)로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치된다. 물론, 밀폐용기(1)에는 냉매가 흡입되는 흡입관(1a) 및 압축된 냉매가 토출되는 토출관(1b)이 구비된다.1, the conventional linear compressor includes a frame 2, a cylinder 3, a piston 4, a suction valve 5, a discharge valve assembly 6, a motor cover (not shown) 7, the supporter 8, the back cover 9, the muffler assembly 10, the eight springs 20, and the linear motor 30 are elastically supported. Of course, the closed container 1 is provided with a suction pipe 1a through which refrigerant is sucked and a discharge pipe 1b through which the compressed refrigerant is discharged.

스프링들(20)은 피스톤(4)이 축방향으로 탄성 지지되도록 설치되는데, 4개의 제1스프링들(21)이 모터 커버(7)와 서포터(8) 사이에 설치되고, 4개의 제2스프링들(22)이 서포터(8)와 백 커버(9) 사이에 설치된다. 따라서, 피스톤(4)이 냉매를 압축시키는 방향으로 이동할 때, 제1스프링들(21)이 압축되면서 피스톤(4)을 탄성 지지하는 반면, 피스톤(4)이 냉매를 흡입시키는 방향으로 이동할 때, 제2스프링들(22)이 압축되면서 피스톤(4)을 탄성 지지한다. The springs 20 are installed such that the pistons 4 are elastically supported in the axial direction and four first springs 21 are provided between the motor cover 7 and the supporter 8, (22) is provided between the supporter (8) and the back cover (9). Therefore, when the piston 4 moves in the direction of compressing the refrigerant, the first springs 21 compress and elastically support the piston 4. On the other hand, when the piston 4 moves in the direction of sucking the refrigerant, The second springs 22 are compressed and the piston 4 is elastically supported.

리니어 모터(30)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 이너스테이터(31)와 아우터스테이터(32) 사이에 간극(Air-gap)을 유지하고, 그 사이에 영구자석(33)이 왕 복 직선 운동 가능하도록 설치되되, 영구자석(33)이 연결부재(34)에 의해 피스톤(4)과 연결됨에 따라 피스톤(4)을 왕복 구동시킨다. 이너스테이터(31)는 라미네이션이 원주방향으로 적층된 원통형상으로 형성되는데, 이너스테이터(31)의 축방향 일단이 프레임(2)의 일면에 맞닿고, 이너스테이터(31)의 축방향 다른 일단이 고정링(미도시)에 의해 실린더(3) 외주면에 고정된다. 아우터스테이터(32)는 코일 권선체(32A)에 원주 방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 코어들(32B,32B')이 결합되는데, 코어(32B,32B')는 한 쌍의 블록(32B,32B')으로 이루어져 코일 권선체(32A)의 축방향에서 코일 권선체(32A)의 외주면을 감싸도록 설치되고, 코어(32B,32B')는 코일 권선체(32A)의 내주면 일부를 감싸도록 한 쌍의 폴(32a,32b)이 구비된다. 물론, 아우터스테이터(32)는 이너스테이터(31) 외주면과 간극을 유지하도록 설치되는데, 아우터스테이터(32)는 축방향으로 프레임(2)과 모터 커버(7)에 맞닿도록 위치된 다음, 모터 커버(7)가 프레임(2)에 볼트 체결됨에 따라 고정된다. 영구자석(33)은 N-S 극을 가지되, 이너스테이터(31)와 마주보는 면과 아우터스테이터(32)와 마주보는 면에 각 극(N-S)이 위치하도록 설치되며, 연결부재(34)에 의해 피스톤(4)과 연결되도록 설치된다. 따라서, 이너스테이터(31)와 아우터스테이터(32) 및 영구자석(33) 사이에 상호 전자기력에 의해 영구자석(33)이 왕복 직선 운동하면서 피스톤(4)을 작동시킨다.The linear motor 30 maintains an air gap between the inner stator 31 and the outer stator 32 as shown in Figs. 1 and 2, and a permanent magnet 33 is disposed between the inner stator 31 and the outer stator 32, And the piston 4 is reciprocally driven as the permanent magnet 33 is connected to the piston 4 by the connecting member 34. [ One end of the inner stator 31 is in contact with one surface of the frame 2 and the other end of the inner stator 31 in the axial direction is in contact with the inner surface of the frame 2. The inner stator 31 is formed in a cylindrical shape in which lamination is laminated in the circumferential direction. And is fixed to the outer peripheral surface of the cylinder 3 by a retaining ring (not shown). The outer stator 32 is coupled to a plurality of cores 32B and 32B 'at regular intervals in the circumferential direction of the coil winding body 32A. The cores 32B and 32B' And the cores 32B and 32B 'are provided so as to surround the outer circumferential surface of the coil winding body 32A in the axial direction of the coil winding body 32A so as to surround a part of the inner circumferential surface of the coil winding body 32A The pawls 32a and 32b are provided. Of course, the outer stator 32 is installed so as to maintain a clearance with the outer circumferential surface of the inner stator 31. The outer stator 32 is positioned so as to abut the frame 2 and the motor cover 7 in the axial direction, (7) is bolted to the frame (2). The permanent magnet 33 is provided so that the poles NS are located on the surface facing the inner stator 31 and the surface facing the outer stator 32 and the connecting member 34 And is connected to the piston (4). Therefore, the permanent magnet 33 reciprocates linearly by the mutual electromagnetic force between the inner stator 31, the outer stator 32 and the permanent magnet 33 to operate the piston 4.

따라서, 피스톤(4)과 영구자석(33)으로 구성되는 이동부재는 실린더(3)와 스테이터들(31,32)로 구성되는 고정부재에 대하여 직선 운동 방향을 기준으로 양쪽에서 기계 스프링(20)에 의해 지지되기 때문에 이동부재의 질량(mass : M)과 이를 지 지하는 스프링들의 스프링 상수(spring constant : K)에 의해 정의되는 M-K 공진 주파수를 산출하고, 리니어 모터(30)에 인가되는 전원 주파수를 M-K 공진 주파수를 추종하도록 설계함으로써, 리니어 압축기의 효율을 최적화시킬 수 있게 된다.Therefore, the moving member composed of the piston 4 and the permanent magnet 33 moves the mechanical spring 20 from both sides with respect to the linear motion direction with respect to the fixed member composed of the cylinder 3 and the stator 31, The MK resonance frequency defined by the mass (mass) M of the moving member and the spring constant K of the springs supporting the mass M is calculated, and the power frequency Is designed to follow the MK resonant frequency, it is possible to optimize the efficiency of the linear compressor.

상기와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the conventional art will be described.

코일 권선체(32A)에 전원이 입력되면, 이너스테이터(31)와 아우터스테이터(32)는 N/S 극이 번갈아가면서 착화되고, 그 사이에 위치한 영구자석(33)은 이너스테이터(31)와 아우터스테이터(32)의 극 변화에 따라 인력 또는 척력에 의해 움직이면서 왕복 직선 운동하게 된다. 이때, 영구자석(33)의 중심이 아우터스테이터(32)의 두 개의 폴(32a,32b) 끝단을 벗어나면, 영구자석(33)에 인력이 미치지 않거나 전자기장의 외부 발산이 커지기 때문에 영구자석(33)이 이너스테이터(31)와 아우터스테이터(32) 사이에서 이탈되거나 외부로 발산된 전자기장에 의해 밀폐용기(1) 혹은 밀폐용기(1) 내의 다른 구성 부품을 자화시키면서 작동 신뢰성을 떨어뜨리기 되는데, 이를 방지하기 위하여 피스톤(4)의 스트로크 즉, 영구자석(33)의 이동 거리는 영구자석(33)의 중심이 아우터스테이터(32)의 두 개의 폴(32a,32b) 끝단까지로 엄격히 제한되어 왔고, 이를 위해 고강성의 스프링강으로 만들어진 여러 개의 기계 스프링(20)이 도 1에 보인 바와 같이 이동부재를 탄성 지지하는데 사용되어 왔다.When the power is input to the coil winding body 32A, the inner stator 31 and the outer stator 32 are ignited alternately with the N / S poles, and the permanent magnet 33 positioned therebetween is interposed between the inner stator 31 And reciprocatingly linearly moves while being moved by an attractive force or a repulsive force according to the pole change of the outer stator 32. At this time, if the center of the permanent magnet 33 deviates from the ends of the two pawls 32a and 32b of the outer stator 32, the attractive force is not applied to the permanent magnet 33 or the external divergence of the electromagnetic field becomes large. Is detached between the inner stator 31 and the outer stator 32 or is magnetized by the electromagnetic field radiated to the outside to magnetize the other components in the hermetically sealed container 1 or the hermetically sealed container 1, The stroke of the piston 4 or the moving distance of the permanent magnet 33 has been strictly limited so that the center of the permanent magnet 33 reaches the ends of the two poles 32a and 32b of the outer stator 32, Several mechanical springs 20 made of a spring steel of high rigidity have been used to elastically support the moving member as shown in Fig.

이와 같이 리니어 모터(30)가 작동되면, 피스톤(3) 및 이와 연결된 머플러 어셈블리(10)가 왕복 직선 운동하게 되고, 압축공간(P)의 압력이 가변됨에 따라 흡입밸브(5) 및 토출밸브 어셈블리(6)가 작동되며, 이와 같은 작동에 의해 냉매가 밀 폐용기(1)의 흡입관(1a), 백 커버(9)의 개구부, 머플러 어셈블리(10), 피스톤(3)의 흡입구들을 지나 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 토출밸브 어셈블리(6), 루프 파이프(미도시) 및 밀폐용기(1)의 토출관(1b)을 통하여 외부로 빠져나간다.When the linear motor 30 is operated as described above, the piston 3 and the muffler assembly 10 connected thereto are linearly reciprocated, and as the pressure in the compression space P changes, the suction valve 5 and the discharge valve assembly The refrigerant flows through the suction holes 1a of the closed container 1, the openings of the back cover 9, the muffler assembly 10 and the pistons 3 through the inlets of the piston 3, And is discharged to the outside through the discharge valve assembly 6, the loop pipe (not shown) and the discharge pipe 1b of the closed container 1. [

최근의 리니어 압축기는 저용량에도 쉽게 적용될 수 있을 뿐 아니라 좁은 공간에서도 쉽게 설치될 수 있도록 개발되고 있다. 그런데, 종래의 리니어 압축기 및 이에 적용된 리니어 모터는, 피스톤(4)의 스트로크 길이를 전술한 이유 때문에 영구자석(33)의 중심이 아우터스테이터(32)의 두 개의 폴(32a,32b) 사이에서 왕복 직선 운동하는 거리로 엄격히 제한하고, 이를 위하여 여러 개의 스프링(20)을 사용하는 까닭에 저용량의 단순한 구조에 사용되기에 부적합하다.Recent linear compressors are being developed not only to be easily applied to low capacity but also to be easily installed in a small space. The conventional linear compressor and the linear motor applied thereto are arranged such that the center of the permanent magnet 33 is reciprocated between the two pawls 32a and 32b of the outer stator 32 because of the above- This is strictly limited by the distance of linear motion and is not suitable for use in a low-capacity simple structure because it uses several springs 20 for this purpose.

본 발명은 리니어 모터 구조를 변경함으로써, 구성 부품을 일체화 또는 삭제하여 경량화 또는 소형화시킬 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 아울러, 본 발명은 구성 부품의 일체화와 경량화 또는 소형화를 가능하게 하는 리니어 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a linear compressor capable of reducing the size or size of a linear compressor by integrating or eliminating component parts by changing the linear motor structure. It is another object of the present invention to provide a linear motor that enables integration, lightening, and downsizing of component parts.

또한, 본 발명은 리니어 모터 구조를 변경함으로써, 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 이용하여 효율을 최적화시킬 수 있는 리니어 압축기 및 이에 적용된 리니어 모터를 제공하는데 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a linear compressor capable of optimizing efficiency by using a magnetic spring constant (K magnet ) by changing a linear motor structure, and a linear motor applied thereto.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 압축공간이 내부에 구비되는 실린더와, 실린더의 외부에 설치되는 이너스테이터와, 이너스테이터와 간극에서 폴을 형성하는 아우터스테이터를 포함하는 고정부재; 그리고, 실린더의 압축공간으로 왕복 직선 운동하면서 압축공간으로 도입되는 작동유체를 압축시키는 피스톤과, 이너스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에서 상호 전자기력에 의해 피스톤과 함께 왕복 직선 운동하는 영구자석을 포함하는 가동부재;를 포함하고, 영구자석은 왕복 직선 운동하는 방향을 따라 복수 개가 나열되고, 각각의 영구자석의 N극 및 S극이 이너스테이터 및 아우터스테이터와 마주 보도록 형성되는 리니어 압축기를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a stator comprising: a cylinder having a compression space therein; an inner stator disposed outside the cylinder; and a stator including an inner stator and an outer stator forming a pole in a gap; A piston for compressing a working fluid introduced into the compression space while linearly reciprocating to the compression space of the cylinder and a permanent magnet for reciprocating linear motion together with the piston by the mutual electromagnetic force in the gap between the inner stator and the outer stator Wherein a plurality of permanent magnets are arranged along a direction of reciprocating linear motion, and N poles and S poles of the respective permanent magnets are formed to face the inner stator and the outer stator.

바람직하게는, 왕복 직선 운동하는 방향을 따라 나열된 복수 개의 영구자석은 서로 다른 극이 맞닿도록 나열된 것이 좋다. Preferably, the plurality of permanent magnets arranged along the direction of reciprocating linear motion are arranged so that the poles contact with each other.

다르게는, 왕복 직선 운동하는 방향을 따라 나열된 복수 개의 영구자석은 서로 다른 극이 인접하도록 나열된 것이 좋다. Alternatively, a plurality of permanent magnets arranged along the direction of reciprocating linear motion may be arranged so that the poles are adjacent to each other.

또한, 가동부재를 왕복 직선 운동 방향의 양쪽에서 고정부재에 대해 탄성 지지하는 기계스프링;을 포함하고, 하나 이상의 영구자석의 중심이 아우터스테이터의 폴의 중심으로부터 왕복 직선 운동하는 방향으로 멀어짐에 따라, 이너스테이터 및 아우터스테이터와 하나 이상의 영구자석 사이에서, 압축되는 방향의 기계스프링의 복원력과 같은 방향으로 전자기적 복원력이 작용할 수 있다. And a mechanical spring elastically supporting the movable member with respect to the stationary member at both sides in the reciprocating linear motion direction, and as the center of the at least one permanent magnet moves away from the center of the pole of the outer stator in the reciprocating linear motion, Between the inner stator and the outer stator and the at least one permanent magnet, an electromagnetic restoring force can act in the same direction as the restoring force of the mechanical spring in the compressed direction.

여기서, 이너스테이터 및 아우터스테이터와 하나 이상의 영구자석 사이에서, 압축되는 방향의 기계스프링의 복원력과 같은 방향으로 작용하는 최대 전자기적 복 원력으로부터 기계 스프링 상수(Kmechanical)와 호환 가능한 자기 스프링 상수(Kmagnet)가 얻어질 수 있다. Here, between the inner stator and the outer stator and the at least one permanent magnet, the magnetic spring constant K (K) compatible with the mechanical spring constant (K mechanical ) is obtained from the maximum electromagnetic repulsive force acting in the same direction as the restoring force of the mechanical spring in the compression direction magnet can be obtained.

이 경우, 가동부재의 질량(M), 기계스프링의 복원력에 의해 얻어지는 기계 스프링 상수(Kmechanical), 압축공간 내로 유입되는 작동유체 압력에 의해 얻어지는 정의되는 가스 스프링 상수(Kgas) 및 자기 스프링 상수(Kmagnet)에 의해 공진 주파수(fo)가 얻어질 수 있다. In this case, the mass M of the movable member, the mechanical spring constant (K mechanical ) obtained by the restoring force of the mechanical spring, the defined gas spring constant (K gas ) obtained by the working fluid pressure flowing into the compression space, the resonance frequency (f o) by a (K magnet) can be obtained.

이 경우, 바람직하게는 자기 스프링 상수(Kmagnet)는 자속밀도(B) 및 코일 길이(l)에 의해 산출되는 모터 특성치(α)와 비례 관계를 갖고, 가동부재의 스트로크(S)는 모터 특성치(α)와 반비례 관계를 가짐과 동시에 자기 스프링 상수(Kmagnet)과는 비례 관계를 갖는다. In this case, preferably, the magnetic spring constant (K magnet ) has a proportional relation with the motor characteristic value (alpha) calculated by the magnetic flux density (B) and the coil length (l), and the stroke (S) (α) and has a proportional relationship with the magnetic spring constant (K magnet ).

또한, 이너스테이터 및 아우터스테이터는 일측에서 맞닿고 타측에서만 하나의 폴을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the inner stator and the outer stator are formed to abut one side and have one pole only on the other side.

또한, 이너스테이터는 실린더의 외주면에 왕복 직선 운동 방향으로 길게 장착되고, 아우터스테이터는 이너스테이터의 외주면에 위치되어, 이너스테이터의 축방향 일단과 연결되는 연결부 및 이너스테이터의 축방향 다른 일단과 간극 공간부를 유지하는 폴을 구비하며, 영구자석들은 이너스테이터와 아우터스테이터의 폴 사이에 위치하여 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동할 수 있다. The outer stator is disposed on the outer peripheral surface of the inner stator and has a connecting portion connected to one end in the axial direction of the inner stator and a connecting portion connected to one axial end of the inner stator in the direction of the reciprocating linear motion. And the permanent magnets are positioned between the inner stator and the pole of the outer stator and can linearly reciprocate by mutual electromagnetic force.

또한, 실린더와 일체로 형성되며 이너스테이터와 아우터스테이터가 연결된 부분이 왕복 직선 운동 방향으로 지지되는 프레임;을 추가로 포함할 수 있다. The frame may further include a frame integrally formed with the cylinder, the frame having an inner stator and an outer stator connected to each other in a reciprocating linear motion direction.

또한, 아우터스테이터를 죽방향으로 지지하고, 아우터스테이터를 프레임에 볼트 체결시키는 모터 커버;를 추가로 포함하고, 이너스테이터는 아우터스테이터에 의해 고정되는 것이 바람직하다. Further, it is preferable to further include a motor cover which supports the outer stator in the die-cutting direction and bolts the outer stator to the frame, and the inner stator is preferably fixed by an outer stator.

이 경우, 기계 스프링은 피스톤을 왕복 직선 운동 방향의 양쪽에서 지지하는 제1스프링 및 제2스프링인 것이 좋다. In this case, it is preferable that the mechanical spring is a first spring and a second spring that support the piston on both sides in the reciprocating linear motion direction.

또한, 피스톤과 축방향으로 간격을 유지하도록 설치되는 백 커버;를 추가로 포함하고, 제1스프링은 실린더와 피스톤의 플랜지 사이에 설치되고, 제2스프링은 피스톤의 플랜지와 백 커버 사이에 설치될 수 있다. The first spring is installed between the cylinder and the flange of the piston, and the second spring is installed between the flange of the piston and the back cover. .

아울러, 본 발명은, 압축공간이 내부에 구비되는 실린더와, 실린더의 외부에 설치되는 이너스테이터와, 이너스테이터와 일측에서는 맞닿고 타측에서는 간극 사이에서 폴을 형성하는 아우터스테이터를 포함하는 고정부재; 실린더의 압축공간으로 왕복 직선 운동하면서 압축공간으로 도입되는 작동유체를 압축시키는 피스톤과, 이너스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에서 상호 전자기력에 의해 피스톤과 함께 왕복 직선 운동하며, 왕복 직선 운동하는 방향을 따라 복수개의 영구자석이 서로 다른 극이 맞닿으면서 각각의 영구자석의 N극 및 S극이 이너스테이터 및 아우터스테이터를 마주보도록 나열된 영구자석부를 포함하는 가동부재; 그리고, 가동부재를 왕복 직선 운동 방향의 양쪽에서 고정부재에 대해 탄성 지지하는 기계스프링;을 포함하고, 하나 이상의 영구자석의 중심이 아우터스테이터의 폴의 중심으로부터 왕복 직선 운동하는 방향으로 멀어짐에 따라, 이너스테이터 및 아우터스테이터와 하나 이상의 영구자석 사이에서, 압축되는 방향의 기계스프링의 복원력과 같은 방향으로 전자기적 복원력이 작용하는 리니어 압축기를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a stator comprising: a cylinder having a compression space therein; an inner stator provided outside the cylinder; and a stator including an inner stator which abuts against the inner stator at one side and forms a pole between the gaps at the other side; A piston which compresses a working fluid introduced into the compression space while linearly moving back and forth to a compression space of the cylinder, and a piston reciprocating linearly with the piston by mutual electromagnetic force in a gap between the inner stator and the outer stator, A movable member including a plurality of permanent magnets arranged so that N poles and S poles of the respective permanent magnets face each other with the poles thereof contacting each other, the permanent magnets facing the inner stator and the outer stator; As the center of one or more permanent magnets moves away from the center of the pole of the outer stator in the reciprocating linear motion, the mechanical springs move in the direction of reciprocating linear motion from the center of the pole of the outer stator, An electromagnetic compressor is provided between an inner stator and an outer stator and one or more permanent magnets, in which an electromagnetic restoring force acts in the same direction as the restoring force of a mechanical spring in a compression direction.

여기서, 이너스테이터 및 아우터스테이터와 하나 이상의 영구자석 사이에서, 압축되는 방향의 기계스프링의 복원력과 같은 방향으로 작용하는 최대 전자기적 복원력으로부터 기계 스프링 상수(Kmechanical)와 호환 가능한 자기 스프링 상수(Kmagnet)가 얻어지고, 자기 스프링 상수(Kmagnet)는 자속밀도(B) 및 코일 길이(l)에 의해 산출되는 모터 특성치(α)와 비례 관계를 갖고, 가동부재의 스트로크(S)는 모터 특성치(α)와 반비례 관계를 가짐과 동시에 자기 스프링 상수(Kmagnet)과는 비례 관계를 갖는 것이 좋다. Here, between the inner stator and the outer stator and the at least one permanent magnet, a magnetic spring constant (K magnet ) compatible with the mechanical spring constant (K mechanical ) is calculated from the maximum electromagnetic restoring force acting in the same direction as the restoring force of the mechanical spring in the compressed direction And the magnetic spring constant K magnet has a proportional relationship with the motor characteristic value alpha calculated by the magnetic flux density B and the coil length l and the stroke S of the movable member is the motor characteristic value α) and at the same time, it is preferably proportional to the magnetic spring constant (K magnet ).

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 모터는 이너스테이터와 아우터스테이터의 하나의 폴 사이에서 운동 방향으로 연결된 두 개의 영구자석이 왕복 직선 운동하도록 구성되기 때문에 자기 스프링 상수를 높일 뿐 아니라 영구자석의 이동 거리를 줄일 수 있고, 이러한 리니어 모터가 채용된 압축기는 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 고려하여 기존과 같은 공진 주파수를 설계함에 따라 기계 스프링 상수(Kmechanical)를 낮게 설계할 수 있기 때문에 두 개의 스프링만 피스톤을 지지하도록 구성할 수 있고, 그에 따라 두 개의 스프링이 피스톤을 직접 탄성 지지하도록 하기 때문에 서포터를 생략하거나, 모터 커버 형상을 단순화시킬 수 있어 저용량화, 경 량화, 소형화시킬 수 있는 이점이 있다.In the linear motor according to the present invention configured as described above, since two permanent magnets connected in the direction of motion between one pole of the inner stator and the pole of the outer stator are reciprocatingly linearly moved, not only the magnetic spring constant is increased, Since the compressor adopting such a linear motor can design the mechanical spring constant (K mechanical ) by designing the resonance frequency in consideration of the magnetic spring constant (K magnet ), the two springs Since the two springs can elastically support the piston directly, it is possible to omit the supporter or to simplify the shape of the motor cover, which is advantageous in that the capacity, the weight and the size can be reduced .

또한, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 리니어 모터의 구조가 변경됨에 따라 전체 스프링 상수(k)에서 기계 스프링 상수(Kmechanical)와 가스 스프링 상수(Kgas) 이외에도 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 고려하되, 냉력이 자기 스프링 상수(Kmagnet) 및 모터 특성치(α)에 의해 결정되기 때문에 자기 스프링 상수(Kmagnet)가 모터 특성치(α)의 영향을 상쇄시킬 수 있어 냉력을 좌우하는 스트로크(S)의 산포를 줄일 수 있는 이점이 있다.In the linear compressor according to the present invention, as the structure of the linear motor is changed, a magnetic spring constant (K magnet ) in addition to the mechanical spring constant (K mechanical ) and the gas spring constant (K gas ) is considered in the overall spring constant Since the cooling force is determined by the magnetic spring constant K magnet and the motor characteristic value alpha, the magnetic spring constant K magnet can cancel the influence of the motor characteristic value alpha, There is an advantage to reduce disparity.

또한, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 스테이터의 하나의 폴에서만 전자기력이 발생하기 때문에 스트로크(S)가 커질수록 모터 특성치(α) 및 자기 스프링 상수(Kmagnet)가 급격하게 줄어들게 되는데, 부하에 따라 가스 스프링(Kgas)의 영향으로 피스톤의 밀림량(Δx)이 발생하여 스트로크(S)가 증가하면, 자기 스프링 상수(Kmagnet)가 줄어듦에 따라 전체 스프링 상수(k)가 줄어들고, 이에 따라 피스톤의 밀림량(Δx)이 더 커져 전체 스트로크(S)가 더 늘어남에 따라 부하에 대응하는 압축 용량을 손쉽게 확대시킬 수 있는 이점이 있다.In the linear compressor according to the present invention, an electromagnetic force is generated only at one pole of the stator. Therefore, as the stroke S increases, the motor characteristic value alpha and the magnetic spring constant K magnet are sharply reduced. The spring constant k is reduced as the magnetic spring constant Kmagnet decreases as the amount of stroke Δx of the piston is increased by the influence of the spring K gas and the stroke S is increased, There is an advantage that the compression capacity corresponding to the load can be easily enlarged as the total amount of stroke S further increases because the amount of thrusting (DELTA x) becomes larger.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기 일예가 도시된 평단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 구조체 일예가 도시된 측단면도이다.FIG. 3 is a plan view showing an example of a linear compressor according to the present invention, and FIG. 4 is a side sectional view showing an example of a structure of a linear compressor according to the present invention.

본 발명에 따른 리니어 압축기는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 냉매가 흡/토출되는 흡입관(101a) 및 토출관(101b)이 구비된 밀폐용기(101)와, 밀폐용기(101) 내측에 프레임(102), 실린더(103), 피스톤(104), 흡입밸브(105) 및 토출밸브 어셈블리(106), 모터 커버(107), 백 커버(108), 흡입 머플러(110), 두 개의 스프링(120: 121,122), 리니어 모터(130)로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치된다.3 and 4, the linear compressor according to the present invention includes a hermetically sealed container 101 having a suction pipe 101a and a discharge pipe 101b through which a refrigerant is sucked / discharged, The valve assembly 100 includes a frame 102, a cylinder 103, a piston 104, a suction valve 105 and a discharge valve assembly 106, a motor cover 107, a back cover 108, a suction muffler 110, 120: 121, 122) and the linear motor 130 are elastically supported.

프레임(102)과 실린더(103)는 일체로 제작되는데, 본 발명에 따른 리니어 모터(130)의 특성상 자성 재질로 형성되더라도 무방하다. 즉, 종래의 리니어 압축기에서는 전술한 바와 같이 리니어 모터에 두 개의 폴이 존재했고, 실린더 측의 폴에 존재하는 간극을 통해 자속이 누설됨에 따라 프레임을 자화시키기 때문에 불가피하게 프레임, 실린더, 피스톤 중 하나 이상을 알루미늄과 같은 비자성체로 제작하여야 했다. 하지만, 본 발명에 따른 리니어 모터(130)에서는 후술하는 바와 같이, 프레임(102) 및 실린더(103) 측에서 리니어 모터(130)의 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)가 서로 맞닿아서, 이들 간에 폐루프가 형성됨에 따라 외부로 자속이 누설될 염려가 없기 때문에 프레임(102)이나 실린더(103)을 비자성체로 형성할 필요가 없고, 주철 등으로 프레임(102)과 실린더(103)를 일체로 주조할 수 있게 된다. The frame 102 and the cylinder 103 are integrally formed. However, the frame 102 and the cylinder 103 may be formed of a magnetic material due to the characteristics of the linear motor 130 according to the present invention. That is, in the conventional linear compressor, as described above, there are two pawls in the linear motor, and since the magnetic flux leaks through the gap existing in the pole on the cylinder side, the frame is magnetized and therefore one of the frame, cylinder, Should be made of a non-magnetic material such as aluminum. However, in the linear motor 130 according to the present invention, the inner stator 131 and the outer stator 132 of the linear motor 130 abut against each other on the side of the frame 102 and the cylinder 103 It is not necessary to form the frame 102 or the cylinder 103 as a nonmagnetic material and the frame 102 and the cylinder 103 are made of cast iron or the like because there is no fear that the magnetic flux leaks to the outside as a closed loop is formed therebetween. Can be integrally cast.

실린더(103)는 압축공간(P)이 구비될 수 있는 원통형상으로 형성되는데, 기존의 리니어 압축기에 비해 피스톤의 스트로크 길이가 짧게 구성되기 때문에 기존의 실린더보다 축방향으로 짧게 형성되며, 하기에서 설명될 리니어 모터(130)의 스 테이터들(131,132)의 축방향 길이보다 짧게 형성된다.The cylinder 103 is formed in a cylindrical shape in which the compression space P can be provided. Since the stroke length of the piston is shorter than that of the conventional linear compressor, the cylinder 103 is formed shorter in the axial direction than the conventional cylinder. Is shorter than the axial length of the stator (131, 132) of the linear motor (130).

피스톤(104)은 원통형의 막힌 일단에 구비되어 압축공간(P)으로 냉매를 흡입시키는 흡입구(104h)가 구비된 헤드부(104a)와, 원통형의 개방된 다른 일단에 반경 방향으로 확장되도록 형성된 플랜지부(104b)로 이루어지되, 리니어 모터(130)에서 자력 누설을 방지하기 위하여 일부가 비자성 재질로 제작될 수도 있다. 이것은 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 리니어 모터(130)에도 피스톤(104)의 플랜지부(104b) 쪽으로 폴이 존재하기 때문인데, 이 폴의 간극을 통해 누설된 자속이 그 부근의 자성체 부재를 자화시키기 때문이다. 이때, 피스톤(104)의 헤드부(104a)는 실린더(103) 내측에 삽입되도록 설치되고, 피스톤(104)의 플랜지부(104b)는 하기에서 설명될 리니어 모터(130)의 자석부(133)와 연결되는 동시에 두 개의 스프링(120: 121,122)에 의해 축방향으로 탄성 지지되도록 설치된다.The piston 104 has a head 104a provided at a closed end of the cylinder and provided with a suction port 104h for sucking the refrigerant into the compression space P, And a portion 104b. In order to prevent leakage of the magnetic force from the linear motor 130, a part of the linear motor 130 may be made of a non-magnetic material. This is because a pole exists in the linear motor 130 according to the present invention toward the flange portion 104b of the piston 104 as will be described later. The magnetic flux leaking through the gap of the pole causes the magnetic member It is because it magnetizes. The head portion 104a of the piston 104 is installed to be inserted into the cylinder 103 and the flange portion 104b of the piston 104 is inserted into the magnet portion 133 of the linear motor 130, And is elastically supported in the axial direction by two springs 120 (121, 122).

물론, 피스톤(104)의 헤드부(104a)에는 흡입밸브(105)가 장착되고, 실린더(103)의 압축공간(P) 일단에는 토출밸브 어셈블리(106)가 장착되되, 압축공간(P)의 압력 변화에 따라 개폐되도록 작동된다.Of course, the suction valve 105 is mounted on the head 104a of the piston 104, the discharge valve assembly 106 is mounted on one end of the compression space P of the cylinder 103, And is operated to open and close in accordance with the pressure change.

모터 커버(107)는 하기에서 설명될 리니어 모터(103)를 프레임(102)에 고정시키되, 리니어 모터(130)의 축방향 일단을 프레임(102)에 지지되도록 하고, 리니어 모터(130)의 축방향 다른 일단을 모터 커버(107)로 덮어준 다음, 모터 커버(107)를 프레임(102)에 볼트 체결시킨다. 이때, 리니어 모터(130)의 아우터스테이터(132)가 실제 프레임(102)과 모터 커버(107) 사이에 고정되는데, 리니어 모터(130)의 아우터스테이터(132)를 고정시키면서 이너스테이터(131)도 함께 고정시 키도록 구성할 수 있는데, 그 일예를 하기에서 자세하게 설명한다. The motor cover 107 fixes the linear motor 103 to be described later to the frame 102 so that one end in the axial direction of the linear motor 130 is supported on the frame 102, The other end of the motor cover 107 is covered with the motor cover 107, and then the motor cover 107 is bolted to the frame 102. At this time, the outer stator 132 of the linear motor 130 is fixed between the actual frame 102 and the motor cover 107, and the inner stator 131 is also rotated while fixing the outer stator 132 of the linear motor 130 And can be configured to be fixed together, an example of which will be described in detail below.

백 커버(108)는 평판을 피스톤(104)의 플랜지부(104b) 및 흡입 머플러(110)를 수용할 수 있도록 절곡시켜 형성되고, 선단이 리니어 모터(130)와 반대 방향에 위치하도록 모터 커버(107)에 볼트 체결된다. 백 커버(108)는 스프링(122)이 안착되도록 후방에 추가적인 캡(108a)이 돌출되는데, 구조체가 진동되더라도 추가적인 스토퍼가 구비될 수도 있지만, 백 커버(108)의 캡(108a)이 밀폐용기(101)와 충돌하면서 스토퍼 역할을 할 수 있도록 원형 또는 모서리 부분이 둥글게 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 백 커버(108)의 캡(108a)에는 흡입 머플러(110)로 냉매가 유입될 수 있도록 개구부(108h)가 구비되고, 밀폐용기(101)의 흡입관(101a)과 일직선 상에 위치되는 것이 바람직하다. The back cover 108 is formed by bending the flat plate to accommodate the flange portion 104b of the piston 104 and the suction muffler 110 and has a motor cover 107, respectively. The cap 108a of the back cover 108 may be attached to the closed container 108. The cap 108a of the back cover 108 may protrude from the closed container 108a, It is preferable that the round or the corner portion is rounded so as to serve as a stopper. Of course, the cap 108a of the back cover 108 is provided with an opening 108h for allowing the refrigerant to flow into the suction muffler 110 and is positioned on the straight line with the suction pipe 101a of the closed container 101 desirable.

흡입 머플러(110)는 피스톤(104)의 플랜지부(104b)에 고정되고, 각종 소음 공간 및 소음관이 구비되도록 하여 냉매가 피스톤(104)의 헤드부(104a)까지 흡입되도록 안내하는 동시에 흡입밸브(105)의 개폐 소음을 감쇄시킨다. 물론, 흡입 머플러(110)도 리니어 모터(130)의 자력 누설을 방지하기 위하여 일부 또는 전체가 비자성 재질로 형성될 수 있다.The suction muffler 110 is fixed to the flange portion 104b of the piston 104 and guides various kinds of noise spaces and noise pipes so that the refrigerant is sucked up to the head portion 104a of the piston 104, (105). Of course, the suction muffler 110 may be formed of a non-magnetic material in part or in whole in order to prevent magnetic leakage of the linear motor 130.

스프링들(120)은 실린더(103) 단부와 피스톤(104)의 플랜지(104b)에 지지되는 제1스프링(121)과, 피스톤(104)의 플랜지(104b)와 백 커버(108)의 캡(108b)에 지지되는 제2스프링(122)으로 이루어진다. 제1스프링(121)은 피스톤(104)이 냉매를 압축시키는 방향으로 이동될 때에 압축되는 반면, 제2스프링(122)은 피스톤(104)이 냉매를 흡입시키는 방향으로 이동될 때에 압축되되, 제1,2스프링(121,122)은 서로 반대로 거동한다. 하기에서 설명될 리니어 모터(130)에서는 기존의 리니어 모터와 달리 자기 스프링 상수(Kmagnet) 값이 의미를 가질 수 있기 때문에 상대적으로 기계 스프링 상수(Kmechanical) 값을 작게 할 수 있어서, 전체 스프링들의 스프링 상수를 줄이는 것 즉, 전체 스프링의 개수를 줄이거나, 개별 스프링의 스프링 상수를 줄이는 것 즉, 개별 스프링의 직경(D), 선경(d) 및 길이(l)를 줄이도록 설계하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 두 개의 스프링(120: 121,122)만 적용될 수 있고, 나아가 기존에 많은 스프링들을 보다 효과적인 공간에 설치하기 위하여 구비되었던 서포터도 생략하거나, 모터 커버에 구비된 스프링 지지부도 없앨 수 있어 압축기를 소형화, 경량화시킬 수 있다.The springs 120 include a first spring 121 supported by the end of the cylinder 103 and the flange 104b of the piston 104 and a second spring 121 supported by the flange 104b of the piston 104 and the cap And a second spring 122 which is supported by the second spring 108b. The first spring 121 is compressed when the piston 104 is moved in the direction to compress the refrigerant while the second spring 122 is compressed when the piston 104 is moved in the direction in which the refrigerant is sucked, The 1,2 springs 121 and 122 behave opposite to each other. In the linear motor 130 described below, since the value of the magnetic spring constant (K magnet ) can have a meaning, unlike the conventional linear motor, the K mechanical value can be made relatively small, It is possible to reduce the spring constant, that is, to reduce the total number of springs or to reduce the spring constant of the individual springs, that is, to reduce the diameter D, the diameter d and the length l of the individual springs . Accordingly, only the two springs 120 (121, 122) can be applied. Furthermore, the supporter that has been provided for installing a large number of springs in a more effective space can be omitted, or the spring support portion provided in the motor cover can be eliminated, , It can be lightened.

도 5는 본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용된 리니어 모터 일예가 일부 도시된 측단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용된 이너스테이터 및 아우터스테이터 일예가 도시된 사시도이다.FIG. 5 is a side cross-sectional view of an example of a linear motor applied to the linear compressor according to the present invention, and FIG. 6 is a perspective view illustrating one example of an inner stator and an outer stator applied to the linear compressor according to the present invention.

본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용되는 리니어 모터 일예는 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 축방향 일단이 서로 연결되는 동시에 그 이외 부분은 간극을 유지하도록 설치되고, 자석부(133)가 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 간극 사이에 위치하여 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동할 수 있도록 설치된다.5 to 6, one end of the inner stator 131 and one end of the outer stator 132 in the axial direction are connected to each other, and the other part of the linear motor is maintained in a gap And the magnet portion 133 is disposed between the inner stator 131 and the outer stator 132 so as to reciprocate linearly by electromagnetic force.

이너스테이터(131)는 종래 기술과 마찬가지로 원주방향으로 라미네이션이 적층되는 형식으로 제작될 수 있는데, 아우터스테이터(132)와 연결될 수 있도록 축방 향 일단의 외주면에 반경 방향으로 확장된 연결부(131a)가 구비되고, 전자기력을 높이기 위하여 축방향 일단의 외주면이 축방향으로 확장된 돌출부(131b)가 구비된다. 이때, 이너스테이터(131)는 실린더(103 : 도 4에 도시)의 축방향 길이보다 길게 형성되기 때문에 기존과 같이 이너스테이터가 실린더 외주면에 고정되기 어렵고, 이를 보완하기 위하여 이너스테이터(131)를 아우터스테이터(132)에 의해 고정시키도록 하되, 하기에서 자세하게 설명하기로 한다.The inner stator 131 can be manufactured in the form of lamination lamination in the circumferential direction as in the prior art. The inner stator 131 has a connecting portion 131a extending in the radial direction on the outer circumferential surface at one end in the axial direction so as to be connected to the outer stator 132 And a protrusion 131b having an axially extending outer peripheral surface at one end in the axial direction is provided to increase the electromagnetic force. In this case, since the inner stator 131 is formed to be longer than the axial length of the cylinder 103 (shown in FIG. 4), the inner stator is hardly fixed to the outer circumferential surface of the cylinder, And fixed by a stator 132, which will be described in detail below.

아우터스테이터(132)는 원주방향으로 코일이 권선된 코일 권선체(132A)와, 코일 권선체(132A)의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 코일 권선체(132A)의 내주면을 제외한 부분을 감싸도록 설치된 복수개의 코어(132B)으로 이루어지되, 코어(132B)는 측단면이 '┗┛' 형상인 라미네이션이 원주방향으로 일부만 적층되도록 구성된다. 이때, 코어(132B)는 이너스테이터(131)의 연결부(131a) 및 돌출부(131b)와 마주보도록 위치한 두 개의 단부가 구비되되, 코어(132B)의 하나의 단부에는 이너스테이터(131)의 연결부(131a)와 겹쳐지도록 이너스테이터(131) 방향으로 돌출된 연결부(132a)가 구비되고, 코어(132B)의 다른 하나의 단부에는 이너스테이터(131)의 외주면 및 돌출부(131b)와 간극을 이주는 폴(132b)이 구비된다. 나아가, 코어(132B)의 연결부(132a)는 이너스테이터(131)의 연결부(131a)와 형합 또는 용접되거나, 축방향으로 작용하는 체결력에 의해 이너스테이터(131)를 눌러주도록 형성되고, 어떤 형식으로 연결되든 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 일단부가 서로 연결되어 폐루프를 형성하기 때문에 스테이터들(131,132)의 연결 부분에서 자속이 누설될 가능성이 없어진다. 코어(132B)의 폴(132b)은 이너스테이터(131)의 돌 출부(131b)와 마찬가지로 전자기력을 높이기 위하여 이너스테이터(131)와 마주보는 면의 면적을 넓히기 위해 양축 방향으로 모두 확장되는 돌출부(132b')가 형성되는 것이 바람직하다. The outer stator 132 is provided so as to surround a portion of the coil winding body 132A in which the coil is wound in the circumferential direction and a portion of the coil winding body 132A except for the inner circumferential surface at regular intervals in the circumferential direction of the coil winding body 132A The core 132B is configured such that only a part of the lamination in the circumferential direction is laminated such that the side end face of the core 132B is in the shape of "┗┛". At this time, the core 132B has two ends positioned to face the connecting portion 131a and the protruding portion 131b of the inner stator 131, and one end of the core 132B has a connecting portion And a connecting portion 132a protruding in the direction of the inner stator 131 so as to overlap with the outer circumferential surface of the inner stator 131 and the protruding portion 131b of the inner stator 131 are provided at the other end of the core 132B. (132b). Further, the connecting portion 132a of the core 132B is formed so as to press the inner stator 131 by a fastening force that is formed, welded, or axially engaged with the connecting portion 131a of the inner stator 131, The ends of the inner stator 131 and the outer stator 132 are connected to each other to form a closed loop so that there is no possibility that the magnetic flux leaks from the connecting portion of the stator 131 or 132. The pawl 132b of the core 132B has protrusions 132b that are both extended in both axial directions to widen the area of the surface facing the inner stator 131 in order to increase the electromagnetic force like the protrusions 131b of the inner stator 131. [ ') Is preferably formed.

물론, 기존의 아우터스테이터에 적용된 코어는 두 개의 폴이 구비되되, 전자기력을 높이기 위하여 이너스테이터와 마주보는 폴들의 면적을 축방향으로 확장되도록 형성하고, 이와 같은 형상의 폴들을 가진 코어를 코일 권선체에 조립하기 위하여 측단면 형상이 '┗'와 '┛'인 라미네이션이 각각 적층된 두 개의 코어 블록으로 형성시킨 다음, 두 개의 코어 블록을 복잡한 결합 부재, 결합 방법으로 코일 권선체에 결합하여 사용하였지만, 본 발명의 아우터스테이터(132)에 적용된 코어(132B)는 하나의 폴(132b)만 구비되기 때문에 측단면 형상이 '┗┛' 인 라미네이션이 적층된 하나의 코어 블록으로 구성하여 바로 코일 권선체(132A)에 결합할 수 있어 제작 공정이 간단해질 수 있다. Of course, the core applied to the conventional outer stator is provided with two pawls. In order to increase the electromagnetic force, the area of the pawls facing the inner stator is formed to extend in the axial direction. And two laminated laminated laminated layers having a side cross-sectional shape of '┗' and '┛', respectively. Then, the two core blocks were combined with a coil winding body by using a complex joining member and a joining method The core 132B applied to the outer stator 132 of the present invention is formed of one core block laminated with laminations having a side cross-sectional shape of '┛┛' because only one pole 132b is provided, (132A), so that the manufacturing process can be simplified.

자석부(133)는 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)를 마주보는 N-S 극을 가진 제1,2영구자석(133a,133b)으로 구성되고, 제1,2영구자석(133a,133b)이 축방향 즉, 왕복 직선 운동 방향으로 서로 다른 극과 맞닿거나, 인접하도록 나열되는 것이 바람직하다. 즉, 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)가 축방향으로 일단이 서로 연결되기 때문에 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이에서만 전자기력을 형성시키고, 아우터스테이터(132)의 하나의 폴(132b)에서만 극이 변화되더라도 자석부(133)가 왕복 직선 운동하기 위하여서는 자석부(133) 자체가 두 개의 영구자석(133a,133b)이 축방향으로 서로 연결되도록 구성되되, 두 개 의 영구자석(133a,133b)이 서로 다른 극끼리 연결되는 것이 바람직하다. The magnet portion 133 is constituted by first and second permanent magnets 133a and 133b having an NS pole facing the inner stator 131 and the outer stator 132. The first and second permanent magnets 133a and 133b, Are arranged so as to be in contact with or adjacent to different poles in the axial direction, that is, the reciprocating linear motion direction. That is, since one end of the inner stator 131 and the outer stator 132 are connected to each other in the axial direction, an electromagnetic force is generated only between the inner stator 131 and the pole 132b of the outer stator 132, The magnet unit 133 itself is configured such that the two permanent magnets 133a and 133b are connected to each other in the axial direction so that the magnet unit 133 reciprocates linearly even if the pole is changed only in one pole 132b And the two permanent magnets 133a and 133b are connected to each other with mutually different poles.

물론, 하기에서 설명될 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 가지도록 리니어 모터(130)를 구성하기 위하여, 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이에 위치한 자석부(133)를 영구자석들의 배열, 개수를 조정하여 다양하게 구성할 수 있다. 일예로, 제1,2영구자석(133a,133b)은 각각 8개의 영구자석이 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배열되되, 8개의 제1영구자석(133a)과 8개의 제2영구자석(133b)이 축방향으로 서로 다른 극이 맞닿도록 설치되거나, 8개의 제1영구자석(133a)과 8개의 제2영구자석(133b)이 축방향으로 나열되더라도 서로 다른 극이 인접하도록 제1영구자석들(133a) 사이에 제2영구자석들(133b)이 위치하도록 설치될 수도 있다. 나아가, 자석부(133)는 제1,2영구자석(133a,133b) 이외에도 추가적으로 축방향으로 나열된 영구자석을 포함할 수도 있다.Of course, the magnet portion 133 located between the inner stator 131 and the pole 132b of the outer stator 132 may be formed to have the magnetic spring constant (K magnet ) Can be variously configured by adjusting the number and arrangement of permanent magnets. For example, the first and second permanent magnets 133a and 133b have eight permanent magnets arranged at regular intervals in the circumferential direction, and eight first permanent magnets 133a and eight second permanent magnets 133b. Even if eight first permanent magnets 133a and eight second permanent magnets 133b are arranged in the axial direction, the first permanent magnets 133a and the second permanent magnets 133b are arranged such that different poles are adjacent to each other, And the second permanent magnets 133b may be disposed between the first permanent magnets 133a and the second permanent magnets 133a. In addition to the first and second permanent magnets 133a and 133b, the magnet portion 133 may further include a permanent magnet arranged in the axial direction.

상기와 같이 구성된 리니어 모터의 결합 과정을 도 4 내지 도 6을 참조하여 살펴보면, 다음과 같다.Referring to FIGS. 4 to 6, the following will describe a process of assembling the linear motor constructed as above.

이너스테이터(131)가 실린더(103) 외주면에 끼워지되, 이너스테이터(131)의 축방향 일단이 프레임(102)과 맞닿도록 결합된 다음, 아우터스테이터(132)가 이너스테이터(131) 외주면에 끼워지되, 아우터스테이터(132)의 연결부(132a)가 이너스테이터(131)의 연결부(131a)와 겹쳐지고, 아우터스테이터(132)의 폴(132b)이 이너스테이터(131)의 외주면과 간극을 유지하도록 결합된다. 모터 커버(107)가 축방향에서 결합되어 아우터스테이터(132)의 축방향 일단 외주면을 덮어주도록 위치시킨 다음, 모터 커버(107)를 프레임(102)에 볼트 체결시킨다. 물론, 볼트는 아우터스테이터(132)의 코어들(132B) 사이의 공간을 관통하여 프레임(102)과 모터 커버(107)를 결합하되, 프레임(102)과 모터 커버(107) 사이에 아우터스테이터(132)를 고정시키고, 아우터스테이터(132)에 작용하는 체결력에 의해 아우터스테이터(132)의 연결부(132a)가 이너스테이터(131)의 연결부(131a)를 프레임(102)에 눌러주면서 손쉽게 이너스테이터(131)를 고정시킬 수 있다. The inner stator 131 is fitted on the outer circumferential surface of the cylinder 103 and the axial stator of the inner stator 131 is engaged with the frame 102 and then the outer stator 132 is fitted on the outer circumferential surface of the inner stator 131 The connecting portion 132a of the outer stator 132 overlaps with the connecting portion 131a of the inner stator 131 and the pawl 132b of the outer stator 132 keeps the gap with the outer circumferential surface of the inner stator 131 . The motor cover 107 is engaged in the axial direction to cover the outer circumferential surface of the one end portion in the axial direction of the outer stator 132, and then the motor cover 107 is bolted to the frame 102. Of course, the bolt passes through the space between the cores 132B of the outer stator 132 to join the frame 102 and the motor cover 107, and the outer stator 132 And the connecting portion 132a of the outer stator 132 presses the connecting portion 131a of the inner stator 131 against the frame 102 by the fastening force acting on the outer stator 132, 131 can be fixed.

이와 같이, 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)가 서로 연결된 부분이 폐루프를 형성하므로, 설사 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)가 프레임(102)과 맞닿더라도 자력이 프레임(102)으로 누설될 염려가 없기 때문에 프레임(102) 및 실린더(103)가 알루미늄과 같은 비자성체로 사출 성형 등의 방법으로 제작될 필요가 없고, 자성 재질 일예로, 주철에 의해 손쉽게 주물로 일체로 형성될 수 있다.Since the portions where the inner stator 131 and the outer stator 132 are connected to each other form a closed loop in this manner, even if the diathermal inner stator 131 and the outer stator 132 come into contact with the frame 102, The frame 102 and the cylinder 103 do not need to be made of a nonmagnetic material such as aluminum by injection molding or the like and can be easily formed into a casting body by a cast iron .

도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용된 리니어 모터의 작동 일예가 도시된 도면이다.7A to 7B are views showing an example of the operation of the linear motor applied to the linear compressor according to the present invention.

도 7a 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 코일 권선체(132A)에 전원이 입력됨에 따라 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b)이 서로 N-S극을 번갈아가면서 띄게 된다. 따라서, 도 7a에 도시된 바와 같이 아우터스테이터(132)의 폴(132b)이 N극을 띄면, 자석부(133)의 S극을 끌어당기는 동시에 자석부(133)의 N극을 밀어내기 때문에(마찬가지로, 이너스테이터(131)는 S극을 띄어서 자석부(133)의 N극을 끌어당기는 동시에 자석부(133)의 S극을 밀어냄), 제1스프링(121)의 복원 력에 부가하여 제2영구자석(133b)를 오른쪽으로 밀어내서 자석부(133)가 일축 방향(도 7a에서 오른쪽)으로 움직이는데, 제1영구자석(133a)의 중심이 아우터스테이터(132)의 외측 돌출부(132b') 끝단을 벗어나지 않는 범위(BDC 포인트)까지 이동한다. 결과적으로, 제2영구자석(133b)은 아우터스테이터(132)의 외측 돌출부 끝단(132b')을 벗어남에 따라 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이의 간극 공간부를 완전히 벗어나게 된다. 반면, 도 7b에 도시된 바와 같이 아우터스테이터(133)의 폴(132b)이 S극을 띄면, 자석부(133)의 N극을 끌어당기는 동시에 자석부(133)의 S극을 밀어내기 때문에(마찬가지로, 이너스테이터(131)는 N극을 띄어서 자석부(133)의 S극을 끌어당기는 동시에 자석부(133)의 N극을 밀어냄), 제2스프링(122)의 복원력에 부가하여 제1영구자석(133a)를 왼쪽으로 밀어내서 자석부(133)가 반대 방향(왼쪽)으로 움직이는데, 마찬가지로 제2영구자석(133b)의 중심이 아우터스테이터(132)의 내측 돌출부(132b') 끝단을 벗어나지 않는 범위(TDC 포인트)까지 이동한다. 결과적으로, 제1영구자석(133a)은 아우터스테이터(132)의 내측 돌출부 끝단(132b')을 벗어남에 따라 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이의 간극 공간부를 완전히 벗어나게 된다. 즉, 자석부(133)의 움직이는 거리 즉, 피스톤(104)의 스트로크는 제1영구자석(133a)의 중심이 아우터스테이터(132)의 외측 돌출부(132b') 끝단에 위치한 지점부터 제2영구자석(133b)의 중심이 아우터스테이터(132)의 내측 돌출부(132b') 끝단에 위치한 지점 사이의 이동 거리로 볼 수 있다.As shown in FIGS. 7A and 7B, as power is input to the coil winding body 132A, the inner stator 131 and the pole 132b of the outer stator 132 mutually alternate N-S poles. 7A, when the pole 132b of the outer stator 132 has the N pole, the S pole of the magnet portion 133 is pulled out and at the same time the N pole of the magnet portion 133 is pushed out In the same manner, the inner stator 131 draws the N pole of the magnet portion 133 while pushing the S pole of the magnet portion 133 with the S pole spaced apart. In addition to the restoring force of the first spring 121, The center of the first permanent magnet 133a is shifted from the outer protrusion 132b 'of the outer stator 132 to the outer protrusion 132b' (BDC point) which does not deviate from the end. As a result, the second permanent magnet 133b completely separates the gap space between the inner stator 131 and the pole 132b of the outer stator 132 from the outer protrusion end 132b 'of the outer stator 132 I will escape. 7B, if the pole 132b of the outer stator 133 has the S pole, since the N pole of the magnet portion 133 is pulled out and the S pole of the magnet portion 133 is pushed out Similarly, the inner stator 131 draws the S pole of the magnet portion 133 while pushing the N pole of the magnet portion 133 with the N pole being spaced apart from the N pole.) In addition to the restoring force of the second spring 122, The center of the second permanent magnet 133b similarly moves away from the inner protruding portion 132b 'end of the outer stator 132 while the magnet portion 133 moves in the opposite direction (left) by pushing the permanent magnet 133a to the left, (TDC point). The first permanent magnet 133a completely separates the gap space between the inner stator 131 and the pole 132b of the outer stator 132 from the inner protrusion end 132b 'of the outer stator 132 I will escape. That is, the moving distance of the magnet portion 133, that is, the stroke of the piston 104 is set such that the center of the first permanent magnet 133a is located at the end of the outer protruding portion 132b 'of the outer stator 132, And the center of the inner protrusion 133b is located at the end of the inner protrusion 132b 'of the outer stator 132.

그런데, 이상과 같은 본 발명에 따른 리니어 모터에서는 영구자 석(133a,133b)이 구비된 자석부(133)가 왕복 직선 운동을 하면서 또 다른 복원력이 리니어 모터의 자석부(133)에 작용하게 된다. 이것은 도 7a 및 도 7b 에서와 같이 자석부(133) 중 하나의 영구자석이 이너스테이터의 돌출부(131b)와 아우터스테이터의 폴(132b) 사이를 지나치되, 자석부(133) 중 하나의 영구자석이 서로 다른 극을 가진 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 중심에서 벗어남에 따라 전자기력에 의해 다시 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 중심으로 되돌아오려고 작용하는 전자기적 복원력이 작용한다. 즉, 도 7a에서는 제1영구자석(133a)이 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이에 위치하도록 하는 복원력이 작용하고, 도 7b에서는 제2영구자석(133b)이 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이에 위치하도록 하는 복원력이 작용한다. In the linear motor according to the present invention as described above, the magnet portion 133 provided with the permanent magnets 133a and 133b performs reciprocating linear motion, and another restoring force acts on the magnet portion 133 of the linear motor . This is because the permanent magnet of one of the magnet portions 133 is passed between the protruding portion 131b of the inner stator and the pole 132b of the outer stator as in Figs. 7A and 7B, and one of the permanent magnets 133 of the magnet portion 133 The electromagnetic striking force acts to return to the center of the pole 132b of the outer stator 132 by the electromagnetic force as the pole 132b of the outer stator 132 having the different polarity deviates from the center of the pole 132b. 7A, a restoring force is applied so that the first permanent magnet 133a is positioned between the inner stator 131 and the pole 132b of the outer stator 132. In Fig. 7B, the second permanent magnet 133b A restoring force is applied so as to be positioned between the inner stator 131 and the pawl 132b of the outer stator 132.

이러한 전자기적 복원력이 피스톤(104)과 자석부(133)로 구성되는 이동부재를 지지하는 스프링들(120, 121, 122)의 복원력과 같은 방향의 힘으로 작용하기 때문에 이를 본 발명에서는 자기 스프링(magnet spring)이라 정의하고, 이로부터 얻어지는 스프링 상수를 자기 스프링 상수(magnet spring constant: Kmagnet)로 표시하기로 한다. 이러한 자기 스프링 상수(Kmagnet)는 가동부재를 왕복 직선 운동 방향의 양쪽에서 탄성 지지하는 기계 스프링 상수(Ktmechanical)와 같은 단위로 표시되고 얼마든지 호환 가능하다. 이러한 복원력은, 자석부(133) 중 하나의 영구자석 중심이 서로 다른 극을 가진 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 중심으로부터 작용하기 시작하여 아우터스테이터(132)의 폴(132b)의 끝단에 위치하였을 때 최대가 되었다가 급격 히 작아진다. 즉, 제2스프링(122)의 복원력과 같은 방향의 자기 스프링의 복원력(전자기적 복원력)은 제1영구자석(133a)의 중심이 아우터스테이터(132)의 외측 돌출부(132b') 끝단에 위치할 때(도 7a의 경우) 가장 크게 되고 제1스프링(121)의 복원력과 같은 방향의 자기 스프링의 복원력(전자기적 복원력)은 제2영구자석(133b)의 중심이 아우터스테이터(132)의 내측 돌출부 끝단에 위치할 때(도 7b의 경우) 가장 크게 된다. 이상의 위치에서의 전자기적 복원력(최대 전자기적 복원력)에 의해 자기 스프링 상수가 얻어질 수 있다. Since the electromagnetic restoring force acts in the same direction as the restoring force of the springs 120, 121, 122 supporting the moving member composed of the piston 104 and the magnet portion 133, magnet spring, and the spring constant obtained therefrom is expressed as a magnet spring constant (K magnet ). Such a magnetic spring constant (K magnet ) is expressed in the same unit as a mechanical spring constant (K tmechanical ) that elastically supports the movable member on both sides of the reciprocating linear motion direction, and is compatible with any amount. This restoring force starts from the center of the pawl 132b of the outer stator 132 having the center of one of the permanent magnets 133 of the magnet portion 133 with different polarities and is applied to the end of the pole 132b of the outer stator 132 When it is located, it becomes maximum and becomes suddenly smaller. That is, the restoring force (electromagnetic restoring force) of the magnetic spring in the same direction as the restoring force of the second spring 122 is such that the center of the first permanent magnet 133a is positioned at the end of the outer protrusion 132b 'of the outer stator 132 The restoring force (electromagnetic restoring force) of the magnetic spring in the same direction as the restoring force of the first spring 121 becomes the largest when the center of the second permanent magnet 133b is the inner protrusion of the outer stator 132 (In the case of Fig. 7B). The magnetic spring constant can be obtained by the electromagnetic restoring force (maximum electromagnetic restoring force) at the above positions.

따라서, 본 발명의 리니어 모터가 채용된 리니어 압축기에서는, 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 고려함에 따라 기계 스프링 상수(Ktmechanical)를 상대적으로 작게 설계할 수 있어서 스프링들의 강성(스프링의 갯수, 직경, 길이, 선경 등을 포함함)을 축소시킬 수 있는 효과가 있다. 보다 상세히 설명하면, 리니어 압축기는 가장 효율적으로 운전시키기 위하여 전원 주파수(f)를 공진 주파수(fo)에 맞추도록 설계되는데, 본 발명의 리니어 모터 특성상 본 발명의 리니어 압축기를 설계하는 경우, 하기의 수학식과 같이 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 고려하여 공진 설계가 이루어지는 것이 바람직하다. Therefore, in the linear compressor employing the linear motor of the present invention, the mechanical spring constant K tmechanical can be designed to be relatively small considering the magnetic spring constant (K magnet ), so that the rigidity of the springs (the number of springs, Length, line diameter, and the like) can be reduced. More specifically, in order to operate the linear compressor most efficiently, the power frequency f is designed to be adjusted to the resonance frequency (f o ). When the linear compressor of the present invention is designed according to the linear motor characteristic of the present invention, It is preferable that the resonance design is performed in consideration of the magnetic spring constant (K magnet ) as shown in the following equation.

Figure 112009034831608-pat00001
Figure 112009034831608-pat00001

즉, 리니어 모터로 공급되는 전원 주파수(f)가 결정되면, 전원 주파수(f)를 공진점에 맞추기 위하여 피스톤 및 영구자석으로 이루어지는 이동부재의 질량(M), 피스톤을 축방향 양쪽으로 지지하는 기계 스프링들의 복원력에 의해 정의되는 기계 스프링 상수(Kmechanical), 압축공간 내로 흡입되는 가스의 압력에 의해 정의되는 스프링 상수(Kgas), 영구자석의 중심이 스테이터의 폴 중심을 벗어남에 따라 전술한 바와 같이 작용하는 복원력에 의해 정의되는 자기 스프링 상수(Kmagnet)가 조절될 수 있다. 이때, 이동부재의 질량(M)은 제품 별로 정해지는 상수 값으로 볼 수 있으나, 가스 스프링 상수(Kgas)는 냉매의 종류 및 부하에 따라 변하지만, 공진 설계를 위해서는 운전 범위 내에서 가스 스프링의 값이 상수로 작용할 수 있도록 별도의 배려를 하는 것이 필요한데, 이를 위해서 이동부재의 질량(M)을 크게 하여 가스 스프링의 영향을 줄이거나, 기계 스프링의 강성을 크게 하여 가스 스프링의 상대적 영향력을 줄이고 있다. 기계 스프링의 강성을 크게 하기 위해서 불가피하게 복수개의 기계 스프링이 병렬로 연결되어야 하므로 압축기의 부피를 크게 하고, 복수개의 기계 스프링을 병렬로 지지하기 위한 써포터 피스톤과 같은 별도의 지지 구조도 필요했었다. 그런데, 본 발명에서는 기계 스프링에 부가하여 기계 스프링과 같은 방향으로 복원력을 제공하는 자기 스프링을 고려할 수 있으므로 상대적으로 기계 스프링의 강성 혹은 기계 스프링 상수를 줄이는 것이 가능해진다. 따라서, 피스톤을 왕복 직선 운동하는 피스톤을 양축 방향으로 지지하는 스프링들의 개수(n), 직경(D), 선경(d) 및 길이(l)를 작게 설계할 수 있고, 스프링들을 지지하는 부품들을 생략할 수 있어 경량화, 소형화시킬 수 있다.That is, when the power supply frequency f supplied to the linear motor is determined, in order to adjust the power supply frequency f to the resonance point, the mass M of the moving member composed of the piston and the permanent magnet, resilient mechanical spring constant (K mechanical), spring constant (K gas), which is defined by the pressure of the gas sucked into the compression space which is defined by of, as described above, according to the center of the permanent magnets departing from the pole center of the stator The magnetic spring constant (K magnet ) defined by the restoring force acting can be adjusted. In this case, the mass (M) of the moving member can be regarded as a constant value determined for each product, but the gas spring constant (K gas ) varies depending on the type and load of the refrigerant. However, For this, it is necessary to increase the mass (M) of the movable member to reduce the influence of the gas spring, or to increase the rigidity of the mechanical spring, thereby reducing the relative influence of the gas spring . In order to increase the rigidity of the mechanical spring, a plurality of mechanical springs must be connected in parallel. Therefore, a separate supporting structure such as a supporter piston for supporting a plurality of mechanical springs in parallel was required. However, in the present invention, it is possible to consider a magnetic spring which provides a restoring force in the same direction as the mechanical spring in addition to the mechanical spring, so that the rigidity of the mechanical spring or the mechanical spring constant can be relatively reduced. Therefore, it is possible to design the number n of the springs, the diameter D, the diameter d and the length l of the pistons supporting the piston linearly reciprocating in the both axial directions to be small, So that it can be made lighter and smaller.

또한, 본 발명의 리니어 모터가 채용된 리니어 압축기는, 스트로크 산포 영향을 축소시키는 효과가 있다. 즉, 자기 스프링 상수(Kmagnet)는 모터 특성치(α)와 비례하는 관계를 갖는데(Kmagnet ∝ α), 이 특성을 이용하면 압축기의 모델별로 달라지는 모터 특성치(α)가 가져오는 스트로크 산포 영향도를 줄일 수 있게 된다. 보다 상세하게 설명하면, 먼저 냉력은 스트로크(S)에 비례하고(냉력 ∝ S), α로 표시되는 리니어 모터의 특성치는 역기전력에서 자속 밀도(B) 및 코일 길이(l)에 의해 산출될 수 있는 값인데, 리니어 모터의 모델에 따라 자속 밀도(B) 및 코일 길이(l)가 다를 수 있고 이에 따라 각각의 모델들은 고유의 모터 특성치(α)를 갖게 된다. 그런데, 이러한 모터 특성치(α)는 자기 스프링과 비례하는 관계(Kmagnet ∝ α)를 가지는 반면에, 스트로크(S)는 모터 특성치(α)에 대해서는 반비례하면서(S ∝ 1/α) 자기 스프링에 대해서는 비례하는 관계(S ∝ Kmagnet)를 갖는다. Further, the linear compressor employing the linear motor of the present invention has the effect of reducing the influence of the stroke dispersion. That is, the magnetic spring constant (K magnet ) is proportional to the motor characteristic value (K magnet α). Using this characteristic, the influence of the motor characteristic value (α) . More specifically, the cooling power is proportional to the stroke S (cooling power? S), and the characteristic value of the linear motor represented by? Can be calculated by the magnetic flux density B and the coil length l in the counter electromotive force The magnetic flux density B and the coil length l may be different depending on the model of the linear motor, so that each of the models has its own motor characteristic value [alpha]. However, while the motor characteristic value alpha has a relation (K magnet alpha alpha) proportional to the magnetic spring, the stroke S is inversely proportional to the motor characteristic value alpha (S alpha 1 / alpha) (S? K magnet ).

즉, 모터 특성치(α)가 큰 리니어 모터가 채용된 리니어 압축기에서는 상대적으로 큰 모터 특성치(α) 때문에 스트로크(S)가 작아지더라도, 상대적으로 큰 모터 특성치(α)는 상대적으로 큰 자기 스프링 상수 값을 가져오게 되고 이것은 또한 상대적으로 큰 스트로크(S)로 이어지므로, 모터 특성치(α)가 상대적으로 커서 생기게 되는 스트로크의 감소를, 자기 스프링 상수 값의 증가에 의한 스트로크의 증가로 상쇄하게 되어, 리니어 모터의 모델에 따라서 달라지는 모터 특성치에 따른 스트로크 산포 및 그에 따른 냉력 산포의 영향을 최소화할 수 있게 된다. That is, in the linear compressor employing the linear motor having a large motor characteristic value?, Even if the stroke S becomes small due to the relatively large motor characteristic value?, A relatively large motor characteristic value? And this also leads to a relatively large stroke S, so that the reduction of the stroke caused by the relatively large motor characteristic value? Is canceled by the increase of the stroke by the increase of the magnetic spring constant value, It is possible to minimize the influence of the stroke dispersion and the cooling power scattering according to the motor characteristic value that varies depending on the model of the linear motor.

다르게는, 모터 특성치(α)가 작은 리니어 모터가 채용된 리니어 압축기에서는 상대적으로 작은 모터 특성치(α) 때문에 스트로크(S)가 커지더라도, 상대적으로 작은 모터 특성치(α)는 상대적으로 작은 자기 스프링 상수 값을 가져오게 되고 이것은 또한 상대적으로 작은 스트로크(S)로 이어지므로, 모터 특성치(α)가 상대적으로 작아서 생기게 되는 스트로크의 증가를, 자기 스프링 상수 값의 감소에 의한 스트로크의 감소로 상쇄하게 되어, 리니어 모터의 모델에 따라서 달라지는 모터 특성치에 따른 스트로크 산포 및 그에 따른 냉력 산포의 영향을 최소화할 수 있게 된다. Alternatively, even if the stroke S becomes large due to a relatively small motor characteristic value? In a linear compressor employing a linear motor having a small motor characteristic value?, A relatively small motor characteristic value? And this also leads to a relatively small stroke S, so that the increase of the stroke caused by the relatively small motor characteristic value? Is canceled by the reduction of the stroke by the reduction of the magnetic spring constant value, It is possible to minimize the influence of the stroke dispersion and the cooling power scattering according to the motor characteristic value that varies depending on the model of the linear motor.

또한, 본 발명의 리니어 모터에서는 기계 스프링의 강성이 종래에 비해 줄어들게 되므로 부하에 따라 작용하는 가스 스프링의 영향이 상대적으로 커질 수 있지만, 부하에 따라 용량 확대가 용이한 장점을 동시에 갖게 된다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 기존의 리니어 모터는 스테이터의 두 개의 폴(2pole)에서 전자기력이 발생된 반면, 본 발명의 리니어 모터는 스테이터의 하나의 폴(1pole)에서만 전자기력이 발생되기 때문에 본 발명의 리니어 모터는 기존의 리니어 모터보다 스트로크(S)가 커질수록 자속 밀도(B)가 급격하게 작아지고, 그에 따라 자속 밀도(B)에 영향을 받는 모터 특성치(α)도 작아진다. 즉, 본 발명의 리니어 모터가 채용된 리니어 압축기에서 스트로크(S)가 증가할수록 모터 특성치(α)가 보다 민감하게 감소되는데, 하나의 리니어 모터 내에서 모터 특성치(α)와 자기 스프링 상수(Kmagnet)는 전술한 바와 같이 비례하는 특성을 나타낸다. 즉, 도 8의 좌측에 도시된 종래의 경 우에서는, 냉매가 압축공간으로 도입되면 가스 스프링에 의해 피스톤(104)의 초기 위치(xo)가 하사점 방향으로 소정의 밀림량(Δx) 만큼 밀리게 되고, 이와 같이 피스톤(104)의 밀린 초기 위치(xo')를 중심으로 피스톤(104)이 상사점(top dead center: TDC) 및 하사점(bottom dead center: BDC) 사이에서 스트로크 S의 왕복 직선 운동을 하고, 자기 스프링의 영향을 받지 않으므로 기계 스프링 및 가스 스프링에 의해서만 스트로크(S)가 형성된다. 반면에, 도 8의 우측에 도시된 본 발명의 경우에서는 상기에서 언급한 특성과 같이 자기 스프링의 영향 때문에 상대적으로 기계 스프링 상수 값이 작도록 설계될 수 있어서 도 8의 좌측에 도시된 종래의 경우에서와 동등한 압력의 냉매가 압축공간으로 도입되더라도 피스톤(104)의 초기 위치(xo)로부터 하사점 방향으로 밀림량(Δx')의 크기가 커지고, 스트로크(S)가 커질수록 모터 특성치(α)는 작아지고 그에 비례하는 자기 스프링 상수(Kmagnet) 값도 함께 작아지므로 전체적으로 스프링 상수(K) 값이 작아져서 피스톤(104)이 밀린 초기 위치(xo'')를 중심으로 종래의 경우에 비해 더 긴 스트로크(S1)에 걸쳐서 왕복 직선 운동을 할 수 있게 된다. 결과적으로 결과적으로 압축 용량을 보다 용이하게 확대시킬 수 있다.Further, in the linear motor of the present invention, since the rigidity of the mechanical spring is reduced compared with the conventional one, the influence of the gas spring acting on the load can be relatively increased. More specifically, in the conventional linear motor, an electromagnetic force is generated at two poles (2pole) of the stator, whereas the linear motor of the present invention generates an electromagnetic force at only one pole (1pole) of the stator. As the stroke S of the linear motor becomes larger than that of the conventional linear motor, the magnetic flux density B becomes sharply smaller, and the motor characteristic value? Affected by the magnetic flux density B becomes smaller. That is, as the stroke S increases in the linear compressor employing the linear motor of the present invention, the motor characteristic value? Is more sensitively reduced. In a linear motor, the motor characteristic value? And the magnetic spring constant K magnet ) ≪ / RTI > exhibits a proportional characteristic as described above. 8, when the refrigerant is introduced into the compression space, the initial position (x o ) of the piston 104 by the gas spring is reduced by a predetermined amount (? X) in the bottom dead center direction is pushed, this way was pressed in a piston 104, an initial position (x o ') the center of the piston 104 is the top dead center (top dead center: TDC) and bottom dead center: the stroke between the (bottom dead center BDC) S And the stroke S is formed only by the mechanical spring and the gas spring since it is not affected by the magnetic spring. On the other hand, in the case of the present invention shown in the right side of FIG. 8, the mechanical spring constant value can be designed to be relatively small due to the influence of the magnetic spring as described above, The amount of the throttling amount? X 'increases in the bottom dead center direction from the initial position (x o ) of the piston 104 even if a refrigerant having the same pressure as that of the motor 104 is introduced into the compression space. As the stroke S increases, ) is the smaller and the conventional case around the magnetic spring constant (K magnet) value also becomes small as a whole spring constant (K) values small since with the piston 104 is pressed initial position (x o '') which is proportional thereto It is possible to perform the reciprocating linear motion over the longer stroke S1. As a result, the compression capacity can be expanded more easily as a result.

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 의해 서만 제한될 것이다.In the foregoing, the present invention has been described in detail by way of examples on the basis of the embodiments of the present invention and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the content of the following claims.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기 일예가 도시된 평단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a plan sectional view showing an example of a linear compressor according to the prior art; Fig.

도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기에 적용된 리니어 모터 일예가 일부 도시된 측단면도.2 is a side cross-sectional view partially showing an example of a linear motor applied to a linear compressor according to the related art.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기 일예가 도시된 평단면도.3 is a plan sectional view showing an example of a linear compressor according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 구조체 일예가 도시된 측단면도.4 is a side sectional view showing an example of a structure of a linear compressor according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용된 리니어 모터 일예가 일부 도시된 측단면도.5 is a side cross-sectional view of a portion of an example of a linear motor applied to a linear compressor according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용된 이너스테이터 및 아우터스테이터 일예가 도시된 사시도.6 is a perspective view showing an example of an inner stator and an outer stator applied to the linear compressor according to the present invention.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용된 리니어 모터의 작동 일예가 도시된 도면.7A to 7B are diagrams illustrating an example of operation of a linear motor applied to a linear compressor according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 피스톤의 초기위치, 밀림량, 상사(TDC)점 및 하사점(BDC)이 종래와 비교되어 도시된 그래프.8 is a graph showing an initial position, a throttle amount, a TDC point, and a bottom dead center BDC of a piston in a linear compressor according to the present invention, as compared with the prior art.

Claims (15)

압축공간이 내부에 구비되는 실린더와, 실린더의 외부에 설치되는 이너스테이터와, 이너스테이터와 간극에서 폴을 형성하는 아우터스테이터를 포함하는 고정부재;A stationary member including a cylinder provided with a compression space therein, an inner stator provided outside the cylinder, and an outer stator forming an inner stator and a pole in a gap; 실린더의 압축공간으로 왕복 직선 운동하면서 압축공간으로 도입되는 작동유체를 압축시키는 피스톤과, 이너스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에서 상호 전자기력에 의해 피스톤과 함께 왕복 직선 운동하는 영구자석을 포함하는 가동부재; 그리고,A piston which compresses a working fluid introduced into the compression space while linearly reciprocating to a compression space of the cylinder and a permanent magnet including a permanent magnet reciprocating linearly together with the piston by an electromagnetic force in a gap between the inner stator and the outer stator; And, 가동부재를 왕복 직선 운동 방향으로 양쪽에서 고정부재에 대해 탄성 지지하는 기계스프링;을 포함하고, And a mechanical spring elastically supporting the movable member with respect to the fixed member on both sides in the reciprocating linear motion direction, 영구자석은 왕복 직선 운동하는 방향을 따라 복수 개가 나열되고, 각각의 영구자석의 N극 및 S극이 이너스테이터 및 아우터스테이터와 마주 보도록 형성되며,A plurality of permanent magnets are arranged along a direction of reciprocating linear motion, and N poles and S poles of the respective permanent magnets are formed to face the inner stator and the outer stator, 하나 이상의 영구자석의 중심이 아우터스테이터의 폴의 중심으로부터 왕복 직선 운동하는 방향으로 멀어짐에 따라, 이너스테이터 및 아우터스테이터와 하나 이상의 영구자석 사이에서, 압축되는 방향의 기계스프링의 복원력과 같은 방향으로 전자기적 복원력이 작용하고,As the center of the at least one permanent magnet moves away from the center of the pole of the outer stator in the direction of reciprocating linear motion, between the inner stator and the outer stator and the at least one permanent magnet, Miraculous restoring force works, 이너스테이터 및 아우터스테이터와 하나 이상의 영구자석 사이에서, 압축되는 방향의 기계스프링의 복원력과 같은 방향으로 작용하는 최대 전자기적 복원력으로부터 기계 스프링 상수(Kmechanical)와 호환 가능한 자기 스프링 상수(Kmagnet)가 얻어지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기. Between the inner stator and the outer stator and the at least one permanent magnet, a magnetic spring constant (K magnet ) compatible with the mechanical spring constant (K mechanical ) from the maximum electromagnetic restoring force acting in the same direction as the restoring force of the mechanical spring in the compressed direction Is obtained. 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 왕복 직선 운동하는 방향을 따라 나열된 복수 개의 영구자석은 서로 다른 극이 맞닿도록 나열된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.And the plurality of permanent magnets arranged along the direction of the reciprocating linear motion are arranged so that different poles contact each other. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 왕복 직선 운동하는 방향을 따라 나열된 복수 개의 영구자석은 서로 다른 극이 인접하도록 나열된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기. And a plurality of permanent magnets arranged along the direction of reciprocating linear motion are arranged such that the poles are adjacent to each other. 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 가동부재의 질량(M), 기계스프링의 복원력에 의해 얻어지는 기계 스프링 상수(Kmechanical), 압축공간 내로 유입되는 작동유체 압력에 의해 얻어지는 정의되는 가스 스프링 상수(Kgas) 및 자기 스프링 상수(Kmagnet)에 의해 공진 주파수(fo)가 얻어지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기. The mass M of the movable member, the mechanical spring constant K mechanical obtained by the restoring force of the mechanical spring, the defined gas spring constant K gas and the magnetic spring constant K magnet obtained by the working fluid pressure flowing into the compression space, (F o ) can be obtained by the following equation. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 5. The method according to any one of claims 1 to 4, 이너스테이터 및 아우터스테이터는 일측에서 맞닿고 타측에서만 하나의 폴을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기. Wherein the inner stator and the outer stator are formed so as to abut on one side and have only one pole on the other side. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5, 이너스테이터는 실린더의 외주면에 왕복 직선 운동 방향으로 길게 장착되고,The inner stator is prolonged in the reciprocating linear motion direction on the outer peripheral surface of the cylinder, 아우터스테이터는 이너스테이터의 외주면에 위치되어, 이너스테이터의 축방향 일단과 연결되는 연결부 및 이너스테이터의 축방향 다른 일단과 간극 공간부를 유지하는 폴을 구비하며,The outer stator is disposed on the outer circumferential surface of the inner stator and has a connecting portion connected to one axial end of the inner stator and a pole for holding the other axial end portion and the gap space portion of the inner stator, 영구자석들은 이너스테이터와 아우터스테이터의 폴 사이에 위치하여 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기. Wherein the permanent magnets are located between the inner stator and the outer stator and are reciprocatingly linearly moved by mutual electromagnetic forces. 제6항에 있어서,The method according to claim 6, 실린더와 일체로 형성되며 이너스테이터와 아우터스테이터가 연결된 부분이 왕복 직선 운동 방향으로 지지되는 프레임;을 추가로 포함하는 리니어 압축기.And a frame which is integrally formed with the cylinder and in which a portion where the inner stator and the outer stator are connected is supported in a reciprocating linear motion direction. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 아우터스테이터를 축방향으로 지지하고, 아우터스테이터를 프레임에 볼트 체결시키는 모터 커버;를 추가로 포함하고,And a motor cover which axially supports the outer stator and bolts the outer stator to the frame, 이너스테이터는 아우터스테이터에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.Wherein the inner stator is fixed by an outer stator. 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 기계 스프링은 피스톤을 왕복 직선 운동 방향의 양쪽에서 지지하는 제1스프링 및 제2스프링인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기. Wherein the mechanical spring is a first spring and a second spring that support the piston on both sides of the reciprocating linear motion direction. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 피스톤과 축방향으로 간격을 유지하도록 설치되는 백 커버;를 추가로 포함하고,Further comprising a back cover installed to maintain an axial gap with the piston, 제1스프링은 실린더와 피스톤의 플랜지 사이에 설치되고,The first spring is installed between the cylinder and the flange of the piston, 제2스프링은 피스톤의 플랜지와 백 커버 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.And the second spring is installed between the flange of the piston and the back cover. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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