KR100582754B1 - Linera motor compressor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 모타 컴프레서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스톤의 운동하는 방향으로 서로 다른 극성을 갖는 자극이 형성된 영구자석을 구비하여 출력이 증대되고 컴팩트하게 제작 할 수 있는 리니어 모타 컴프레서에 관한 것이다.The present invention relates to a linear motor compressor, and more particularly, to a linear motor compressor having a permanent magnet formed with magnetic poles having different polarities in the direction of movement of the piston, and having an increased output power.

본 발명에 따른 리니어 모타 컴프레서는, 실린더와, 실린더의 일측에 삽입되어 왕복운동이 가능하게 설치된 피스톤과, 실린터의 타측에 고정되어 실린더 내부와 피스톤 사이에 압축실을 형성하는 실린더헤드와, 압축실 내로 작동유체가 흡입 및 배출되도록 설치된 흡기 및 배기 밸브를 포함하는 컴프레서와; 피스톤이 왕복운동하도록 지지하기 위한 공진스프링과; 상기 피스톤과 함께 왕복운동하도록 피스톤에 고정되고 피스톤의 왕복운동 방향을 따라서 서로 다른 자극이 배치되도록 형성된 영구자석과, 실린더에 대하여 상대운동을 하지 않도록 고정되고 영구자석의 자극과 일정한 간격을 갖도록 이격되어 배치된 자극을 구비한 복수의 전자석을 포함하는 리니어 모타를 구비하고; 상기 리니어 모타의 복수의 전자석은 교류 전류에 의하여 여자되었을 때 각각의 자극의 극성이 영구자석의 자극과 인력 및 척력에 의하여 영구자석에 교번하는 추력을 가할 수 있도록 배열된 것을 특징으로 한다.The linear motor compressor according to the present invention includes a cylinder, a piston inserted into one side of the cylinder to allow reciprocating movement, a cylinder head fixed to the other side of the cylinder to form a compression chamber between the cylinder and the piston, and compression A compressor including an intake and exhaust valve installed to suck and discharge the working fluid into the chamber; A resonance spring for supporting the piston to reciprocate; The permanent magnet is fixed to the piston to reciprocate with the piston and is formed so that different magnetic poles are disposed along the reciprocating direction of the piston, and is fixed so as not to move relative to the cylinder and spaced apart at regular intervals from the magnetic pole of the permanent magnet. A linear motor including a plurality of electromagnets having magnetic poles disposed thereon; When the electromagnets of the linear motor are excited by an alternating current, the polarities of the magnetic poles are arranged to exert thrust alternately with the permanent magnets by the magnetic poles and the attractive force and the repulsive force of the permanent magnets.

리니어 모타, 컴프레서, 영구자석, 실린더, 피스톤Linear motor, compressor, permanent magnet, cylinder, piston

Description

리니어 모타 컴프레서{LINERA MOTOR COMPRESSOR}Linear motor compressor {LINERA MOTOR COMPRESSOR}

도 1은 본 발명에 따른 리니어 모타 컴프레서의 일시시예의 개략도1 is a schematic diagram of a temporary example of a linear motor compressor according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 리니어 모타 컴프레서의 다른 실시예의 단면도2 is a cross-sectional view of another embodiment of a linear motor compressor according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 모타 컴프레서의 또 다른 실시예의 단면도3 is a cross-sectional view of another embodiment of a linear motor compressor according to the present invention.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 실시예의 리니어 모타 컴프레서에 사용된 영구자석의 사시도4 is a perspective view of a permanent magnet used in the linear motor compressor of the embodiment shown in FIGS. 2 and 3;

도 5는 도 3에 도시된 실시예의 동작 원리의 설명도5 is an explanatory view of the operating principle of the embodiment shown in FIG.

도 6은 종래의 리니어 모타 컴프레서의 개략 단면도6 is a schematic cross-sectional view of a conventional linear motor compressor.

도 7 (a) 및 (b)는 도 6에 도시된 종래의 리니어 모타 컴프레서에 사용된 영구자석의 사시도7 (a) and (b) are perspective views of a permanent magnet used in the conventional linear motor compressor shown in FIG.

도 8은 도 6에 도시된 종래의 리니어 모타 컴프레서의 동작 원리의 설명도8 is an explanatory diagram of an operating principle of the conventional linear motor compressor shown in FIG.

<도면부호의 간단한 설명><Brief Description of Drawings>

11 실린더 12 피스톤11 cylinder 12 piston

13 실린더 헤드 14 배기밸브13 Cylinder head 14 Exhaust valve

15 흡기밸브 23 제1전자석15 Intake valve 23 First electromagnet

26 제2전자석 27 영구자석26 Second Electromagnet 27 Permanent Magnet

30 공진스프링 40 갭30 resonant spring 40 gap

50 실린더하우징 60 하우징커버50 Cylinder housing 60 Housing cover

본 발명은 리니어 모타 컴프레서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스톤의 운동하는 방향으로 서로 다른 극성을 갖는 자극이 형성된 영구자석을 구비하여 출력이 증대되고 컴팩트하게 제작 할 수 있는 리니어 모타 컴프레서에 관한 것이다.The present invention relates to a linear motor compressor, and more particularly, to a linear motor compressor having a permanent magnet formed with magnetic poles having different polarities in the direction of movement of the piston, and having an increased output power.

미국 특허 제6250,895호 및 제6,413,057호나 PCT 국제출원 공보 WO 02/086321 A1 에는 냉장고나 에어컨 등의 작동유체를 압축하기 위한 리니어 모타 컴프레서에 관한 기술이 공개되어 있다. 도 6에는 상기와 같은 문헌에 공개된 종래의 리니어 모타 컴프레서의 공통적인 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도 6에 도시된 것과 같이, 종래의 리니어 모타 컴프레서(100)는 작동유체를 압축하기 위하여 왕복운동하는 피스톤(102)을 구비한 컴프레서(110)와, 피스톤(102)을 왕복운동시키기 위한 동력을 공급하는 리니어 모타(120)와, 피스톤(102)이 왕복운동하도록 지지하기 위한 공진 스프링(130)을 포함한다. 컴프레서(100)는, 실린더(101)와, 실린더(101)의 일측에 왕복운동이 가능하게 삽입된 피스톤(102)과, 실린더(101)의 타측에 고정되어 실린더(101) 내부의 공간과 피스톤(102)과의 사이에 압축공간(CV)을 형성하는 실린더 헤드(104)를 구비한다. 또한 피스톤(102)의 후진시 압축실 내로 작동유체가 흡입되도록 피스톤(102)에 설치된 흡입밸브(105)와, 피스톤(102)의 전진시 압축실 내에서 압축된 작동유체가 배출되도록 설치된 실린더 헤드(103)에 설치된 배출밸브(104)를 포함한다. 물론 상기 PCT 공보에 도시된 실시예와 같이, 실린더 헤드(103)에 배출밸브(104)와 흡입밸브(105) 모두가 설치될 수도 있다. 리니어 모타(120)는, 실린더(101)의 주위에 설치된 실린더 형상의 인너코어(123)와, 인너코어(123)의 외부와 일정한 갭(140)이 형성되도록 설치된 아웃터 코어(122)와, 아웃터 코어(122)의 내부에 권선된 코일(121)을 포함한다. 또한, 상기 갭(140)에 설치된 실린더 형상의 영구자석(124)과, 영구자석(124)을 피스톤(102)에 연결하여 고정시키기 위한 영구자석 지지부재(125)를 포함한다. 아웃터 코어(122)와 인너코어(123)는 복수의 강자성체의 판을 적층하여 형성하고, 아웃터 코어(122)의 내부면에는 서로 다른 자극(122a, 122b)이 형성되도록 원주방향으로 슬롯(122c)이 형성되어 있다. 또한, 실린더 형상의 영구자석(124)은, 도 7 (a) 또는 도 7 (b)에 도시된 것과 같이, 실린더의 외주측(124a)과 내주측(124b)이 서로 다른 자극을 갖도록 형성되어 있다.U.S. Pat.Nos. 6250,895 and 6,413,057 or PCT International Application Publication No. WO 02/086321 A1 disclose a technique for a linear motor compressor for compressing a working fluid such as a refrigerator or an air conditioner. 6 schematically shows a common configuration of a conventional linear motor compressor disclosed in such a document. As shown in FIG. 6, the conventional linear motor compressor 100 includes a compressor 110 having a piston 102 reciprocating to compress a working fluid, and a power for reciprocating the piston 102. It includes a linear motor 120 for supplying, and a resonant spring 130 for supporting the piston 102 to reciprocate. The compressor 100 includes a cylinder 101, a piston 102 inserted in one side of the cylinder 101 so as to be reciprocated, and fixed to the other side of the cylinder 101, and a space and a piston inside the cylinder 101. The cylinder head 104 which forms the compression space CV between 102 is provided. In addition, the suction valve 105 installed in the piston 102 so that the working fluid is sucked into the compression chamber when the piston 102 is reversed, and the cylinder head installed so that the compressed working fluid is discharged in the compression chamber when the piston 102 is advanced. And a discharge valve 104 installed at 103. Of course, like the embodiment shown in the PCT publication, both the discharge valve 104 and the suction valve 105 may be installed in the cylinder head 103. The linear motor 120 includes a cylindrical inner core 123 provided around the cylinder 101, an outer core 122 provided so that a constant gap 140 is formed with the outside of the inner core 123, and an outer The coil 121 is wound inside the core 122. In addition, the permanent magnet 124 of the cylindrical shape provided in the gap 140, and a permanent magnet support member 125 for connecting and fixing the permanent magnet 124 to the piston (102). The outer core 122 and the inner core 123 are formed by stacking a plurality of ferromagnetic plates, and the slot 122c in the circumferential direction so that different magnetic poles 122a and 122b are formed on the inner surface of the outer core 122. Is formed. In addition, the cylindrical permanent magnet 124, as shown in Fig. 7 (a) or 7 (b), is formed so that the outer peripheral side 124a and the inner peripheral side 124b of the cylinder have different magnetic poles have.

도 8에는 상기와 같은 종래의 리니어 모타 컴프레서(100)에 교류 전원을 공급하였을 때의 작동원리가 도시되어 있다. 코일(121)에 교류 전원이 공급되면, 아웃터 요크(122)의 내주면의 자극(122a, 122b)이 교대로 변화하게 된다. 즉, 어느 하나의 자극(122a)에 N 극이 유도되면, 다른 하나의 자극(122b)에는 S극이 유도된다. 따라서 각각의 자극(122a, 122b)은 외주면에 S극이 형성된 영구자석(124)에 교대로 인력과 척력을 작용시켜서 영구자석에 교번하는 추력을 작용하게 된다. 도 8에 도시된 것과 같이 공급된 교류 전원의 반주기 동안은 좌측 화살표 방향으로(도 8a, 도 8b, 도 8c 구간), 나머지 반주기 동안(도 8c, 도 8d, 도 8a 구간)은 우측 화살표 방향으로 영구자석에 추력을 가하게 된다. 따라서 영구자석(124)에 연결된 피스톤(102)은 공급된 교류 전원과 동일한 주파수로 피스톤(101) 내를 왕복운동하게 된다. 이때, 영구자석에 가하여 지는 추력은 코일(121)에 흐르는 전류의 세기(magnitude of the current)와 영구자석(124)의 자속밀도(magnetic flux density)에 비례한다.8 illustrates an operation principle when AC power is supplied to the conventional linear motor compressor 100 as described above. When AC power is supplied to the coil 121, the magnetic poles 122a and 122b of the inner circumferential surface of the outer yoke 122 alternately change. That is, when the N pole is induced in one of the poles 122a, the S pole is induced in the other pole 122b. Accordingly, each of the magnetic poles 122a and 122b alternately exerts an attractive force and a repulsive force on the permanent magnet 124 having the S pole formed on the outer circumferential surface, thereby acting on the thrust alternately with the permanent magnet. As shown in FIG. 8, in the half arrow cycle of the supplied AC power in the left arrow direction (sections 8A, 8B and 8C), and in the remaining half cycle (sections 8C, 8D and 8A) in the right arrow direction. Thrust is applied to the permanent magnet. Accordingly, the piston 102 connected to the permanent magnet 124 reciprocates in the piston 101 at the same frequency as the supplied AC power. At this time, the thrust applied to the permanent magnet is proportional to the intensity of the current flowing through the coil 121 and the magnetic flux density of the permanent magnet 124.

그러나 상기와 같은 종래의 리니어 모타 컴프레서는, 도 7(a)에 도시된 것과 같은 실린더 형상의 영구자석을 사용하고, 특히 영구자석의 외주측(124a)과 내주측(124b)에 서로 다른 자극이 형성된 영구자석을 사용하기 때문에 내주측의 자극에 대한 자로(磁路)를 형성해 주기 위하여 반드시 인너 코어를 필요로 한다. 따라서 리니어 모타 컴프레서에 인너 코어를 설치하기 위한 공간이 필요하게 되고, 그 공간 만큼 컴프레서의 크기가 커지게 된다. 도 7(b)에 도시된 형태의 영구자석을 사용하더라도 내주측과 외주측이 서로다른 자극을 갖도록 되어 있기 때문에 인너 코어가 필요하기는 마찬가지 이다.However, the conventional linear motor compressor as described above uses a permanent magnet having a cylindrical shape as shown in FIG. 7 (a), and in particular, different magnetic poles are provided on the outer circumferential side 124a and the inner circumferential side 124b of the permanent magnet. Since the formed permanent magnet is used, an inner core is necessary to form a magnetic path for the magnetic pole on the inner circumferential side. Therefore, a space for installing the inner core in the linear motor compressor is required, and the size of the compressor increases as much as that space. Even if the permanent magnet of the type shown in Fig. 7 (b) is used, the inner core is required because the inner and outer circumferences have different magnetic poles.

또한, 도 7(a)에 도시된 것과 같은 자극의 분포를 갖는 영구자석은, 통상의 영구 자석재료(페라이트, NdFeB, Bonded 등)로 실린더의 내주면에 형성된 자극의 체적과 실린더의 외주면에 형성된 자극의 체적을 동일하게 제조하는 것이 현실적으로 곤란하다. 상기와 같은 체적의 불균형으로 영구자석의 제조시 최대의 자력을 갖도록 착자할 수 없게 되어, 동일한 크기의 다른 형태의 영구자석에 비하여 보자력이 작게 되고, 시간의 경과에 따라 자력의 감소가 급속히 진행되는 문제점이 있 다. 도 7(b)에 도시된 형태의 영구자석도 N극과 S극으로 착자되는 체적을 동일하게 형성하기가 현실적으로 어렵고, 제조 공정 또한 복잡하여 보자력을 크게할 수 없다. 따라서, 다른 형상의 영구자석에 비하여 피스톤에 작용하는 추력을 크게 할 수 없어서 대용량의 컴프레서를 제작할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 가정용 전원을 사용하는 장치에 사용할 경우 출력을 크게 하기 위하여 영구자석의 크기를 크게할 경우, 보조코어(인너코어)와 권선이 감겨진 주코어(아웃터 코어) 사이의 간격을 크게하여, 오히려 주코어에 의해 유도되는 보조코어의 전자기력을 현저하게 저하시켜서 오히려 영구자석의 운동을 방해하는 작용을 하게 된다. In addition, the permanent magnet having a distribution of magnetic poles as shown in Fig. 7 (a) is a magnetic pole formed on the inner circumferential surface of the cylinder and the volume of the magnetic pole formed on the inner circumferential surface of the cylinder with ordinary permanent magnet materials (ferrite, NdFeB, Bonded, etc.). It is practically difficult to manufacture the same volume of. Due to the volume imbalance as described above, the magnetization cannot be magnetized to have the maximum magnetic force in the manufacture of the permanent magnet, and the coercive force becomes smaller than other permanent magnets of the same size, and the magnetic force decreases rapidly over time. There is a problem. In the permanent magnet of the type shown in FIG. 7 (b), it is practically difficult to form the same volume magnetized into the north pole and the south pole, and the manufacturing process is also complicated and the coercive force cannot be increased. Accordingly, there is a problem in that the thrust acting on the piston cannot be increased as compared to other permanent magnets, and thus a large capacity compressor cannot be manufactured. In addition, when the size of the permanent magnet is increased in order to increase the output when used in a device using a home power supply, the distance between the auxiliary core (inner core) and the winding main winding (outer core) is increased, rather, It significantly lowers the electromagnetic force of the auxiliary core induced by the main core, rather it interferes with the movement of the permanent magnet.

종래의 리니어 모타 컴프레서는 상기와 같은 문제점을 갖기 때문에 150 Watt 이상의 출력을 갖는 대량생산을 위한 상용적인 제품이 개발되지 못하고 있다.Since the conventional linear motor compressor has the above problems, commercial products for mass production having an output of 150 Watt or more have not been developed.

본 발명은 상기와 같은 종래의 리니어 모타 컴프레서의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은 영구자석의 형태를 변경하여 보조코어를 필요로 하지 않아 컴팩트하게 제조할 수 있는 리니어 모타 컴프레서를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 영구자석의 착자력을 최대로 할 수 있도록 하여 출력이 증대된 리니어 모타 컴프레서를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히 상용적으로 대량생산이 가능한 1,200 Watt 이상의 출력을 갖는 리니어 모타 컴프레서를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the conventional linear motor compressor as described above. It is an object of the present invention to provide a linear motor compressor that can be manufactured in a compact form by changing the shape of the permanent magnet without requiring an auxiliary core. In addition, an object of the present invention is to provide a linear motor compressor with increased output power to maximize the magnetizing force of the permanent magnet. In particular, it aims to provide a linear motor compressor with a power output of more than 1,200 Watt, which is commercially available for mass production.

본 발명에 따른 리니어 모타 컴프레서는, 실린더와, 상기 실린더의 일측에 삽입되어 왕복운동이 가능하게 설치된 피스톤과, 상기 실린터의 타측에 고정되어 실린더 내부와 피스톤 사이에 압축실을 형성하는 실린더헤드와, 상기 피스톤의 후진시 압축실 내로 작동유체가 흡입되도록 설치된 흡기밸브와, 상기 피스톤의 전진시 압축실 내의 압축된 작동유체가 배출되도록 설치된 배기밸브를 포함하는 컴프레서와; 상기 피스톤이 왕복운동하도록 지지하기 위한 공진스프링과; 상기 피스톤과 함께 왕복운동하도록 피스톤에 연결되어 고정되고 피스톤의 왕복운동 방향을 따라서 서로 다른 자극이 배치되도록 형성된 영구자석과, 상기 실린더에 대하여 상대운동을 하지 않도록 고정되고 상기 영구자석의 자극과 일정한 간격을 갖도록 이격되어 배치된 자극을 구비한 복수의 전자석을 포함하는 리니어 모타를 구비하고; 상기 리니어 모타의 복수의 전자석은 교류 전류에 의하여 여자되었을 때 각각의 자극의 극성이 영구자석의 자극과 인력 및 척력에 의하여 영구자석에 교번하는 추력을 가할 수 있도록 배열된 것을 특징으로 한다.The linear motor compressor according to the present invention includes a cylinder, a piston inserted into one side of the cylinder to be reciprocated, and a cylinder head fixed to the other side of the cylinder to form a compression chamber between the cylinder and the piston. A compressor comprising an intake valve installed to suck the working fluid into the compression chamber when the piston moves backward, and an exhaust valve installed to discharge the compressed working fluid in the compression chamber when the piston moves forward; A resonance spring for supporting the piston to reciprocate; A permanent magnet connected to the piston so as to reciprocate with the piston, and formed so that different magnetic poles are disposed along the reciprocating direction of the piston, and fixed so as not to move relative to the cylinder and at a predetermined interval from the magnetic pole of the permanent magnet. A linear motor including a plurality of electromagnets having magnetic poles disposed to be spaced apart from each other; When the electromagnets of the linear motor are excited by an alternating current, the polarities of the magnetic poles are arranged to exert thrust alternately with the permanent magnets by the magnetic poles and the attractive force and the repulsive force of the permanent magnets.

또한, 상기 영구자석은 실린더 형상의 것을 사용하여 중심축선이 상기 피스톤의 왕복운동 방향의 중심축선과 일치하도록 피스톤에 고정하고, 한쌍의 전자석을 이웃하게 배치하여 컴팩트하게 제조하는 것이 보다 바람직하다. 한쌍의 전자석 중 제1 전자석은 상기 영구자석의 어느 하나의 자극을 중공의 내부에 수용하도록 배치하고, 상기 수용된 영구자석의 외주면과 일정한 간격으로 이격된 중공의 내주면에 한쌍의 자극이 형성되도록 원주방향으로 슬롯이 형성되고 강자성체 판으로 적층된 제1코어와, 상기 제1코어의 내부에 권선된 제1코일을 구비한다. 또한 제2 전자석은 상기 영구자석의 나머지 하나의 자극을 중공의 내부에 수용하도록 배치하고, 상기 수용된 영구자석의 외주면과 일정한 간격으로 이격된 중공의 내주면에 한쌍의 자극이 형성되도록 원주방향으로 슬롯이 형성되고 강자성체 판으로 적층된 제2코어와, 상기 제2코어의 내부에 상기 제1코일과 반대 방향으로 권선된 제2코일을 구비한다.Further, it is more preferable that the permanent magnet is manufactured in a compact form by using a cylindrical shape to fix the center axis to the piston so as to coincide with the center axis in the reciprocating direction of the piston, and to arrange a pair of electromagnets next to each other. The first electromagnet of the pair of electromagnets is arranged to receive any one magnetic pole of the permanent magnet in the hollow interior, and a pair of magnetic poles are formed on the inner circumferential surface of the hollow spaced at regular intervals from the outer peripheral surface of the accommodated permanent magnet And a first core having a slot formed therein and laminated with a ferromagnetic plate, and a first coil wound inside the first core. In addition, the second electromagnet is disposed so as to receive the other magnetic pole of the permanent magnet in the hollow, and the slot in the circumferential direction so that a pair of magnetic poles are formed on the inner peripheral surface of the hollow spaced at regular intervals from the outer peripheral surface of the accommodated permanent magnet And a second core formed and stacked in a ferromagnetic plate, and a second coil wound in a direction opposite to the first coil inside the second core.

또한, 피스톤의 왕복운동 거리를 영구자석의 어느 하나의 자극의 길이와 같게 하기 위하여 상기 제1전자석 및 제2전자석은 인접하게 배치하고, 각각의 전자석의 코어의 길이방향의 중앙에 슬롯을 형성하고, 전자석의 코어의 길이를 실린더 형상의 영구자석의 길이와 실질적으로 동일하게 한다.Further, in order to make the reciprocating distance of the piston equal to the length of one magnetic pole of the permanent magnet, the first electromagnet and the second electromagnet are disposed adjacent to each other, and a slot is formed at the center of the core of each electromagnet in the longitudinal direction. The length of the core of the electromagnet is made substantially the same as the length of the cylindrical permanent magnet.

본 발명에 의하면, 피스톤과 함께 왕복운동하도록 피스톤에 연결되어 고정되고 상기 피스톤의 왕복운동 방향을 따라서 서로 다른 자극을 갖는 영구자석을 사용하고, 복수의 전자석이 상기 영구자석에 교번하는 추력을 가하도록 되어 있다. 따라서, 별도의 보조 코어가 필요하기 않기 때문에 컴팩트한 컴프레서를 제공할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 의한 리니어 모타 컴프레서는 영구자석이 서로 다른 자극이 길이 방향으로 형성되어 있으므로, 서로 다른 자극의 체적이 실질적으로 동일하도록 제조할 수 있기 때문에 보자력이 큰 영구자석을 제조할 수 있어서 종래의 컴프레서 보다 출력을 증대시킬 수 있게 된다.According to the present invention, a permanent magnet is connected and fixed to the piston so as to reciprocate with the piston and has a different magnetic pole along the reciprocating direction of the piston, and a plurality of electromagnets apply alternating thrust to the permanent magnet. It is. Therefore, since a separate auxiliary core is not required, a compact compressor can be provided. In addition, since the linear motor compressor according to the present invention has magnetic poles having different permanent magnets formed in the longitudinal direction, the linear magnetic compressor can be manufactured to have substantially the same volume of different magnetic poles, so that a permanent magnet having a large coercivity can be manufactured. The output of the compressor can be increased.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1에는 본 발명에 따른 리니어 모타 컴프레서의 일시시예의 개략도가 도시되어 있다. 본 실시예의 리니어 모타 컴프레서는 플레임(F)에 고정된 컴프레서(C)와, 컴프레서(C)의 피스톤(2)을 왕복운동시키기 위하여 교번하는 추력을 피스톤(2) 에 제공하기 위한 리니어 모타(L)와, 피스톤(2)의 왕복운동을 지지하기 위하여 일단이 피스톤(2)에 연결되고 타단이 프레임(F)에 고정된 공진스프링(6)을 포함한다.1 shows a schematic view of a temporary example of a linear motor compressor according to the present invention. The linear motor compressor of this embodiment has a compressor (C) fixed to the flame (F) and a linear motor (L) for providing the piston (2) with alternating thrust to reciprocate the piston (2) of the compressor (C). ) And a resonant spring (6) having one end connected to the piston (2) and the other end fixed to the frame (F) to support the reciprocating motion of the piston (2).

컴프레서(C)의 피스톤(2)은 프레임(F)에 고정된 실린더(1)의 일측에 삽입되어 왕복운동이 가능하도록 설치되어 있다. 실린더(1)의 타측에는 실린더 헤드(3)가 고정되어 있고, 실린더 헤드(3)는 실린더 내부와 피스톤(2) 사이에 압축실(CV)을 형성한다. 또한, 실린더 헤드(3)에는 흡기구멍(3a)과 배기구멍(3b)이 형성되어 있으며, 각각의 구멍에는 흡기밸브(4)와 배기밸브(5)가 설치되어 있다. 상세히 도시하지는 않았으나, 흡기밸브(4)는 피스톤이 후진하여 압축실(CV) 내부의 압력이 일정 값 이하가 되면 개방되고 피스톤이 전진할 경우에는 폐쇄되도록 되어 있다. 또한, 배기밸브(5)는 피스톤(2)이 후진할 경우 폐쇄되도록 되어 있고, 피스톤(2)이 전진 하여 압축실(CV) 내부의 압력이 일정한 값 이상이 되면 개방되어 압축된 작동유체가 배출되도록 되어 있다.The piston 2 of the compressor C is inserted to one side of the cylinder 1 fixed to the frame F, and is installed to enable reciprocating motion. The cylinder head 3 is fixed to the other side of the cylinder 1, and the cylinder head 3 forms a compression chamber CV between the inside of the cylinder and the piston 2. In addition, an intake hole 3a and an exhaust hole 3b are formed in the cylinder head 3, and an intake valve 4 and an exhaust valve 5 are provided in each hole. Although not shown in detail, the intake valve 4 is opened when the piston moves backwards and the pressure inside the compression chamber CV becomes a predetermined value or less, and is closed when the piston moves forward. In addition, the exhaust valve 5 is closed when the piston 2 is reversed, and is opened when the piston 2 is moved forward and the pressure inside the compression chamber CV is equal to or higher than a predetermined value, and the compressed working fluid is discharged. It is supposed to be.

리니어 모타(L)는 영구자석지지대(7b)에 지지되어 피스톤(2)에 고정된 영구자석(7)과, 영구자석(7)의 자극(7a)과 일정거리 이격되어 배치되도록 프레임(F)에 고정된 한쌍의 전자석(8, 9)을 포함한다. 영구자석지지대(7b)는 알루미늄과 같은 비자성체로 되어 있으며, 도시된 것과 같이, 영구자석의 자극(7a)을 제외한 나머지 부분을 감싸고 피스톤(2)에 고정되어 있다. 또한, 본 실시예에 있어서 영구자석(7)은 판 형상이고, 서로 다른 극성(N, S)을 갖는 자극(7a)이 피스톤(7)의 왕복운동방향(화살표 방향)을 따라서 배치되어 있다. 한쌍의 전자석(8, 9)은 각각 강자성체로 된 금속판이 적층되어 형성된 코어에 코일(8a, 9a)이 각각 동일한 방향으로 권선되어 있다. 따라서 각각의 전자석에 교류전원이 공급된 경우, 영구자석(7)의 자극(7a)과 평행하게 배치된 각각의 전자석의 자극(8a, 9a)은 교류전원과 동일한 주파수로 교번하고 동일한 자성을 띄게 된다. 또한, 각각의 전자석(8, 9)은 영구자석의 서로 다른 자극과 적어도 일부가 면하도록 배치되어 있다. 따라서 동일한 위상의 교류 전류가 각각의 전자석(8,9)에 제공되었을 때, 각각의 전자석(8,9)의 자극(8a, 9a)은 영구자석(7)의 자극(7a)에 인력과 척력을 각각 작용하여 영구자석(7)에 교번하는 추력을 가하게 된다. 예를 들어 전자석(8,9)의 자극(8a, 9a)이 모두 N극인 경우 도시된 것과 같이 자극이 배치된 영구자석(7)은 그림에서 오른쪽 방향으로 추력을 받게 되고, 모두 S극인 경우 왼쪽 방향으로 추력을 받게 된다. 따라서, 영구자석(7)에 연결된 피스톤(2)이 교류 전원과 동일한 주파수로 왕복운동을 하게 되어 압축실(CV) 내의 작동유체를 압축하게 된다. 또한, 본 실시예에서 각각의 전자석(8,9)의 피스톤(7)의 왕복운동 방향의 길이는 전자석(7)의 하나의 자극의 길이와 동일하고, 각각의 전자석(8,9)은 영구자석(7)의 어느 하나의 자극의 길이 많큼 이격되어 설치되어 있다. 따라서, 피스톤(2)의 최대 행정거리는 영구자석(7)의 어느 하나의 자극의 길이와 같게 된다.The linear motor L is supported by the permanent magnet support 7b and is fixed to the piston 2 so as to be spaced apart from the magnetic pole 7a of the permanent magnet 7 by a predetermined distance. And a pair of electromagnets 8 and 9 fixed to it. The permanent magnet support 7b is made of a nonmagnetic material such as aluminum, and as shown in the figure, the permanent magnet support 7b surrounds the remaining portion except for the magnetic pole 7a of the permanent magnet and is fixed to the piston 2. In the present embodiment, the permanent magnet 7 has a plate shape, and magnetic poles 7a having different polarities N and S are arranged along the reciprocating direction (arrow direction) of the piston 7. In the pair of electromagnets 8 and 9, coils 8a and 9a are respectively wound in the same direction on a core formed by stacking ferromagnetic metal plates. Therefore, when AC power is supplied to each electromagnet, the magnetic poles 8a, 9a of each electromagnet disposed in parallel with the magnetic pole 7a of the permanent magnet 7 alternately have the same magnetic frequency as the AC power and exhibit the same magnetic properties. do. In addition, each of the electromagnets 8 and 9 is arranged so as to face at least part of different magnetic poles of the permanent magnet. Thus, when alternating currents of the same phase are provided to the respective electromagnets 8 and 9, the magnetic poles 8a and 9a of the respective electromagnets 8 and 9 are attracted to and repulsed by the magnetic poles 7a of the permanent magnet 7. Each acts to apply thrust alternately to the permanent magnet (7). For example, if the magnetic poles 8a and 9a of the electromagnets 8 and 9 are all the north poles, the permanent magnets 7 with the magnetic poles will be thrust in the right direction in the figure as shown, and if the poles are all the left poles, Thrust will be received in the direction. Therefore, the piston 2 connected to the permanent magnet 7 is reciprocated at the same frequency as the AC power source to compress the working fluid in the compression chamber CV. Further, in this embodiment, the length of the reciprocating direction of the piston 7 of each electromagnet 8, 9 is equal to the length of one magnetic pole of the electromagnet 7, and each electromagnet 8, 9 is permanent. The magnetic poles of the magnets 7 are spaced apart from one another in length. Therefore, the maximum stroke distance of the piston 2 is equal to the length of any magnetic pole of the permanent magnet 7.

도 2에는 본 발명에 따른 리니어 모타 컴프레서의 다른 실시예의 단면도가 도시되어 있다. 본 실시예의 리니어 모타 컴프레서는 컴프레서(10)와, 컴프레서(C)의 피스톤(12)을 왕복운동시키기 위하여 피스톤(12)에 교번하는 추력을 제공하기 위한 리니어 모타(20)와, 피스톤(12)의 왕복운동을 지지하기 위한 공진스프링(30)을 포함한다.2 shows a cross-sectional view of another embodiment of a linear motor compressor according to the invention. The linear motor compressor of this embodiment has a compressor 10 and a linear motor 20 for providing alternating thrust to the piston 12 to reciprocate the piston 12 of the compressor C, and the piston 12. Resonance spring 30 for supporting the reciprocating motion of the.

컴프레서(10)는 실린더(11)와, 실린더(11)의 일측에서 삽입되어 왕복운동이 가능하도록 설치된 피스톤(12)과, 실린더(11)의 타측에 고정되어 실린더 내부와 피스톤(2) 사이에 압축실(CV)을 형성하는 실린더 헤드(13)를 포함한다. 또한, 실린더 헤드(13)에는 배기구멍(13a)이 형성되어 있으며, 배기구멍(13a)에는 배기밸브(5)가 설치되어 있다. 피스톤(12)은 중공이고 실리더에 삽입되는 측의 단부에는 직경이 감소된 흡기구멍(12a)이 형성되어 있으며, 흡기구멍(12a)에는 흡기밸브(15)가 설치되어 있다. 상세히 도시하지는 않았으나, 흡기밸브(15)는 피스톤(12)이 후진하여 압축실(CV) 내부의 압력이 일정 값 이하가 되면 개방되어 작동유체가 유입되도록 되어 있고 피스톤(12)이 전진할 경우에는 폐쇄되도록 되어 있다. 또한, 배기밸브(14)는 피스톤(12)이 후진할 경우 폐쇄되도록 되어 있고, 피스톤(12)이 전진 하여 압축실(CV) 내부의 압력이 일정한 값 이상이 되면 개방되어 압축된 작동유체가 배출되도록 되어 있다.Compressor 10 is fixed to the cylinder 11, the piston 12 is inserted from one side of the cylinder 11 so that the reciprocating movement, and the other side of the cylinder 11 is fixed between the inside of the cylinder and the piston (2) And a cylinder head 13 forming a compression chamber CV. In addition, an exhaust hole 13a is formed in the cylinder head 13, and an exhaust valve 5 is provided in the exhaust hole 13a. The piston 12 is hollow and is provided with an intake hole 12a having a reduced diameter at the end of the side inserted into the cylinder, and an intake valve 15 is provided in the intake hole 12a. Although not shown in detail, the intake valve 15 is opened when the piston 12 moves backward and the pressure in the compression chamber CV becomes lower than a predetermined value so that the working fluid flows in. When the piston 12 moves forward, It is intended to be closed. In addition, the exhaust valve 14 is closed when the piston 12 is reversed, and when the piston 12 is moved forward and the pressure inside the compression chamber CV becomes a predetermined value or more, the compressed working fluid is discharged. It is supposed to be.

리니어 모타(L)는 영구자석지지대(28)의 플랜지부(28a)의 외주면에 삽입되어 밀착고정된 실린더 형상의 영구자석(27)과, 영구자석(27)의 외주면에 배치된 서로다른 자극(27a, 27b)과 일정한 간격의 캡(40)을 두고서 배치된 한쌍의 전자석(23, 26)을 포함한다. 영구자석지지대(7b)는 알루미늄과 같은 비자성체로 되어 있으며, 피스톤(12)이 삽입되어 고정되기 위한 고정부(28c)와, 고정부에서 반경방항으로 연장되고 공진스프링(30)이 지지되기 위한 목부(28b)와, 목부(28)로부터 피스톤 왕복운동의 길이방향으로 연장되어 영구자석의 내주면이 밀착 고정되기 위한 플랜지부(28a)로 구성된다. 본 실시예의 영구자석(27)은, 도 4에 도시된 것과 같은 실린더 형상이고, 중심축선이 상기 피스톤의 왕복운동 방향의 중심축선과 일치하도록 영구자석지지대(7b)에 고정되어 있다. 특히, 본 실시예의 영구자석(27)은 서로 다른 자극(27a, 27b)이 길이 방향으로 형성되어 있으므로, 도 7에 도시된 종래의 리니어모터에 사용된 영구자석과 달리, 서로 다른 자극의 체적이 동일하게 되도록 제조할 수 있기 때문에 보자력이 큰 영구자석을 제조할 수 있어서 보다 출력이 큰 리니어 모타 컴프레서를 제공하게 된다.The linear motor L is inserted into the outer circumferential surface of the flange portion 28a of the permanent magnet support 28 and fixed to the cylindrical permanent magnet 27, and different magnetic poles disposed on the outer circumferential surface of the permanent magnet 27 ( 27a, 27b and a pair of electromagnets 23, 26 disposed with the cap 40 at regular intervals. The permanent magnet support 7b is made of a nonmagnetic material such as aluminum, and includes a fixing portion 28c for inserting and fixing the piston 12 and a radial extension from the fixing portion to support the resonant spring 30. It consists of a neck 28b and a flange 28a extending from the neck 28 in the longitudinal direction of the piston reciprocating motion so that the inner circumferential surface of the permanent magnet is tightly fixed. The permanent magnet 27 of this embodiment has a cylindrical shape as shown in Fig. 4, and is fixed to the permanent magnet support 7b so that the center axis coincides with the center axis in the reciprocating direction of the piston. In particular, since the permanent magnets 27 of the present embodiment have different magnetic poles 27a and 27b formed in the longitudinal direction, unlike the permanent magnets used in the conventional linear motor shown in FIG. Since it can be manufactured to be the same, permanent magnets having a large coercivity can be manufactured, thereby providing a linear motor compressor with a larger output.

제1전자석(23)과 제2전자석(26)은 실린더 형상이고 축방향으로 인접하게 배치되어 있으며, 제1전자석(23)은 상기 영구자석(27)의 어느 하나의 자극(27a)을 중공의 내부에 수용하고 있으며, 제2전자석은 나머지 하나의 자극(27b)을 내부에 수용하고 있다. 또한, 제1전자석(23)과 제2전자석(26)은 각각 수용된 영구자석(27)의 외주면과 일정한 간격(40)으로 이격되어 배치되는 내주면이 형성된 제1코어(22) 및 제2코어(25)와 상기 제1코어(22) 및 제2코어(25)의 내부에 권선된 제1코일(21) 및 제2코일(24)을 구비하고 있다. 또한, 상기 제1코어(22) 및 제2코어(25)는 코일에 전류가 흐를 경우 내주면에 서로 다른 한쌍의 자극면이 형성되도록 원주방향으로 슬롯(22c, 25c)이 각각 형성되어 있다. 제1코어(22) 및 제2코어(25)는 각각 코일이 권선된 공간이 형성될 부분과 슬롯이 형성될 부분이 제거된 강자성체 금속판을 적층하여 형성한다. 또한, 각각의 코어(22, 25)에 형성된 슬롯(22c, 25c)은 각각의 코어의 길이방향의 중앙에 형성되어 있고, 각각의 전자석(23, 26)의 코어(22, 25)의 길이는 실린더 형상의 영구자석(27)의 길이와 실질적으로 동일한 길이를 갖는다. 또한, 영구자석(27)은 정지상태에서 한쌍의 전자석(23, 26)의 중앙에서 약 간 벗어나 위치하도록 공진 스프링(31, 32)의 탄성이 조절된다. 본 실시예의 리니어 모타(20)는, 도 7에 도시된 것과 같이, 길이 방향으로 서로 다른 자극이 착자된 영구자석(27)을 피스톤(12)의 왕복운동 방향을 따라서 배치하고, 서로 반대방향으로 권선된 코일을 갖는 제1전자석(23) 및 제2전자석(26)으로 영구자석(27)에 교번하는 추력을 가하도록 되어 있다. 따라서, 도 6에 도시된 것과 같은 종래의 리니어 모타와 달리 별도의 보조코어가 필요 없어서 컴프레서를 컴팩트하게 제작할 수 있다.The first electromagnet 23 and the second electromagnet 26 are cylindrical and are arranged adjacent to each other in the axial direction. The first electromagnet 23 has a hollow magnetic pole 27a of the permanent magnet 27. It accommodates inside, and the 2nd electromagnet accommodates the other one pole 27b inside. In addition, the first electromagnet 23 and the second electromagnet 26 are formed with a first core 22 and a second core having an inner circumferential surface spaced apart from the outer circumferential surface of the permanent magnet 27 accommodated at a predetermined interval 40, respectively. 25 and a first coil 21 and a second coil 24 wound around the first core 22 and the second core 25. In addition, the first core 22 and the second core 25 have slots 22c and 25c formed in the circumferential direction so that a pair of different magnetic pole surfaces are formed on the inner circumferential surface when current flows through the coil. The first core 22 and the second core 25 are formed by stacking ferromagnetic metal plates from which portions in which coils are wound and in which slots are formed are removed. In addition, the slots 22c and 25c formed in the respective cores 22 and 25 are formed in the center of the longitudinal direction of each core, and the lengths of the cores 22 and 25 of the respective electromagnets 23 and 26 are It has a length substantially the same as the length of the cylindrical permanent magnet (27). In addition, the elasticity of the resonant spring (31, 32) is adjusted so that the permanent magnet 27 is located slightly away from the center of the pair of electromagnets (23, 26) in the stationary state. In the linear motor 20 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the permanent magnets 27 magnetized with different magnetic poles in the longitudinal direction are arranged along the reciprocating direction of the piston 12, and in opposite directions to each other. The first electromagnet 23 and the second electromagnet 26 having the coils wound thereon are adapted to apply thrust alternately to the permanent magnet 27. Therefore, unlike the conventional linear motor as shown in FIG. 6, a separate auxiliary core is not required, and thus the compressor can be manufactured compactly.

또한, 본 실시예의 리니어 모타 컴프레서는 컴프레서(10)와 리니어모타(20)가 실린더 하우징과(50)과 하우징 커버(60)에 의하여 견고하게 고정된다. 실린더(11)와 실린더 헤드(13)는 실린더 하우징(50)의 일측에 형성된 지지구멍(52)에 삽입되어 고정되어 있다. 실린더하우징(50)과 하우징커버(60)는 디스크 형상이고, 각각의 사이에는 제1전자석(23) 및 제2전자석(26)이 삽입되어 밀착 고정된다. 각각의 전자석(23, 26)의 코어(22, 25)와 밀착하여 고정되는 실린더하우징(50)과 실린더 커버(60)는 비자성체인 알루미늄으로 되어 있다. 하우징커버(60)의 중앙에는 작동유체가 피스톤의 중공으로 통하도록 하기 위한 관통구멍(62)이 형성되어 있다. 또한, 제1공진스프링의 일단은 상기 실린더 하우징(50)에 형성된 스프링지지홈(51)에 삽입되어 지지되어 있고, 타단은 영구자석지지대(28)의 일측 목부(28b)에 지지되어 있다. 또한, 제2공진스프링의 일단은 하우징커버(60)의 스프링지지홈(51)에 삽입되어 지지되어 있고, 타단은 영구자석지지대(28)의 타측 목부(28b)에 지지되어 있다.In addition, the linear motor compressor of the present embodiment is firmly fixed to the compressor 10 and the linear motor 20 by the cylinder housing 50 and the housing cover 60. The cylinder 11 and the cylinder head 13 are inserted into and fixed to the support holes 52 formed on one side of the cylinder housing 50. The cylinder housing 50 and the housing cover 60 have a disk shape, and the first electromagnet 23 and the second electromagnet 26 are inserted into and fixed between each other. The cylinder housing 50 and the cylinder cover 60 fixed in close contact with the cores 22 and 25 of the electromagnets 23 and 26 are made of non-magnetic aluminum. A through hole 62 is formed at the center of the housing cover 60 to allow the working fluid to pass through the hollow of the piston. In addition, one end of the first resonant spring is inserted into and supported by a spring support groove 51 formed in the cylinder housing 50, and the other end is supported by one neck portion 28b of the permanent magnet support 28. In addition, one end of the second resonance spring is inserted into and supported by the spring support groove 51 of the housing cover 60, and the other end is supported by the other neck 28b of the permanent magnet support 28.

또한 본 실시예에 있어서 제1코일(21)과 제2코일(24)은, 도 2의 전류 방향 기호에 표시된 것과 같이, 서로 반대 방향으로 권선되어 있다. 따라서 각각의 전자석(23, 26)에 동일한 위상의 교류 전원이 공급될 경우, 영구자석(27)의 자극(27a, 27b)과 일정한 갭(40)을 사이에 두고 평행하게 배치된 제1전자석(23)의 자극(22a, 22b) 및 제2전자석(26)의 자극(25a, 25b)은 각각 교류 전원과 동일한 주파수로 교번하는 자극이 형성된다. 어떤 위상으로 공급된 교류 전원에서 제1전자석(23)의 자극(22a, 22b)이 순서대로 S극(22a)-N극(22b)으로 여자되면 이웃하는 제2전자석(26)의 자극(25a, 25b)은 역으로 N극(25b)-S극(25a)으로 여자된다. 따라서 정지된 상태에서 동일한 위상의 교류 전류가 각각의 전자석(23, 26)에 공급되었을 때, 영구자석(27)의 자극(27a, 27b)과 면하는 전자석의 자극(22b, 25a)이 모두 N극이므로, 영구자석(27)의 자극(27a, 27b)에 각각 인력과 척력을 작용하여 영구자석을 일방향으로 미는 추력을 가하게 된다. 추력에 의하여 영구자석(27)이 일방향으로 이동하게 되면(그림에서 우측방향으로 이동한다고 가정), 영구자석(27)이 이동하는 방향에 인접한 제2전자석(26)의 자극(25a)도 영구자석(27)에 인력을 가하게 된다. 가해진 추력에 의하여 영구자석(27)에 연결된 피스톤(12)이 우측으로 이동하게 된다. 이때, 공진스프링(31)에 피스톤(12)의 운동에너지가 탄성에너지로 저장된다. 교류전원의 위상이 반대로 바뀌면, 각각의 전자석(23, 26)의 자극(22a, 22b, 25a, 25b)의 극성도 반대로 바뀌게 되고 영구자석(27)의 이동 방향과 반대 방향으로 영구자석(27)에 추력이 작용하여 피스톤(12)을 좌측방향으로 이동시키게 된다. 따라서, 각각의 전자석(23, 26)에 교류전원이 계속 인가되면, 각각의 전자석 (23, 26)의 자극의 극성은 교류전원의 주파수와 동일한 주파수로 변화하게 되고, 영구자석(27)에 가해지는 추력도 교류전원의 주파수와 동일한 주파수로 교번하게 된다. 따라서, 영구자석(27)에 연결된 피스톤(12)은 교류 전원과 동일한 주파수로 왕복운동을 하게 되어 압축실(CV) 내로 흡기밸브(15)를 통하여 흡입된 작동유체를 압축하여 배기밸브(14)를 통하여 외부로 배출하게 된다.In the present embodiment, the first coil 21 and the second coil 24 are wound in opposite directions as indicated by the current direction symbol in FIG. 2. Accordingly, when AC power of the same phase is supplied to each of the electromagnets 23 and 26, the first electromagnets disposed in parallel with the magnetic poles 27a and 27b of the permanent magnet 27 and the constant gap 40 interposed therebetween. The magnetic poles 22a and 22b of the 23 and the magnetic poles 25a and 25b of the second electromagnet 26 are respectively formed with alternating magnetic poles at the same frequency as the AC power source. When the magnetic poles 22a and 22b of the first electromagnet 23 are excited to the S-poles 22a and N-poles 22b in the order of AC power supplied in a certain phase, the magnetic poles 25a of the neighboring second electromagnets 26a. And 25b are reversely excited to the N pole 25b and the S pole 25a. Therefore, when an alternating current of the same phase is supplied to each of the electromagnets 23 and 26 in the stopped state, the magnetic poles 22b and 25a of the electromagnet facing the magnetic poles 27a and 27b of the permanent magnet 27 are both N. Since the pole, the magnetic force and the repulsive force is applied to the magnetic poles (27a, 27b) of the permanent magnet 27 to apply a thrust pushing the permanent magnet in one direction. When the permanent magnet 27 is moved in one direction by the thrust (assuming that it moves in the right direction in the figure), the magnetic pole 25a of the second electromagnet 26 adjacent to the direction in which the permanent magnet 27 moves is also a permanent magnet. Manpower will be added to (27). The piston 12 connected to the permanent magnet 27 is moved to the right by the applied thrust. At this time, the kinetic energy of the piston 12 is stored as elastic energy in the resonant spring 31. When the phase of the alternating current power is reversed, the polarities of the magnetic poles 22a, 22b, 25a, and 25b of the respective electromagnets 23 and 26 are also reversed, and the permanent magnet 27 is opposite to the moving direction of the permanent magnet 27. Thrust acts on the piston 12 to move it to the left. Therefore, when AC power is continuously applied to each of the electromagnets 23 and 26, the polarity of the magnetic pole of each of the electromagnets 23 and 26 is changed to the same frequency as that of the AC power, and applied to the permanent magnet 27. Losing thrust is also alternating with the same frequency as the AC power source. Therefore, the piston 12 connected to the permanent magnet 27 is reciprocated at the same frequency as the AC power source to compress the working fluid sucked through the intake valve 15 into the compression chamber CV to exhaust valve 14. It is discharged to the outside through.

도 3에는 본 발명에 따른 리니어 모타 컴프레서의 또 다른 실시예의 단면도가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 실시예의 컴프레서가 도 2에 도시된 실시예의 컴프레서와 다른 점은, 제1코아 및 제2코어의 제조를 용이하게 하고 비용을 절감할 수 있도록 네개의 부분으로 일체화 한 것이다. 즉, 대칭구조를 갖는 한쌍의 외측코어(72, 74)와, 중앙코어(73)와, 커버코어(71)로 한쌍의 전자석의 코어를 형성한 점이다. 나머지 구성 및 작용 효과는 도 2에 도시된 실시예의 리니어 모타 컴프레서와 동일하므로 설명을 생략한다.3 shows a cross-sectional view of another embodiment of a linear motor compressor according to the invention. The difference between the compressor of the embodiment shown in FIG. 3 and the compressor of the embodiment shown in FIG. 2 is integrated into four parts to facilitate the manufacture of the first core and the second core and to reduce the cost. That is, a pair of electromagnet cores are formed of a pair of outer cores 72 and 74, a central core 73, and a cover core 71 having a symmetrical structure. Since the rest of the configuration and operation and effect is the same as the linear motor compressor of the embodiment shown in FIG.

도 5는 도 3에 도시된 리니어 모타 컴프레서에 가해지는 교류 전원의 위상변화에 따른 동작 상태의 설명도이다. 방향이 반대로 권선되고 이웃하게 배치된 한쌍의 전자석에 교류 전원이 공급되면, 각각의 전자석의 자극은 극성이 교대로 변화하게 된다. 도시된 것과 같이, 자극들은 순서대로 S극(22a)-N극(22b)-N극(25b)-S극(22a)으로 되거나 N극(22a)-S극(22b)-S극(25b)-N극(22a)으로 교대로 변화하게 된다. 자극들이 S극(22a)-N극(22b)-N극(25b)-S극(22a)으로 배열된 경우(도 5a, 도 5b, 도 5c 구간)에는 그림에서 좌측을 향한 화살표 방향으로 전자석이 영구자석(27)에 추력을 가하게 되고, 자극들이 N극(22a)-S극(22b)-S극(25b)-N극(22a)으로 배열된 경우(도 5c, 도 5d, 도 5a 구간)에는 그림에서 우측을 향한 화살표 방향으로 전자석이 영구자석(27)에 추력을 가하게 된다. 교류 전원의 극성이 전환 될 때에는 전자석의 자극은 자력을 잃게 되어 영구자석(27)에 추력을 제공하지 않지만, 공진스프링에 저장된 탄성에너지가 복원력으로 작용하여 영구자석을 최초의 위치로 복원시키게 된다. 따라서, 영구자석(52)의 좌우 왕복운동의 주파수는 교류 전원의 주파수에 동기되며, 전원의 1주기는 피스톤의 1회 왕복과 같다. 즉, 영구자석(124)에 연결된 피스톤(102)은 공급된 교류 전원과 동일한 주파수로 피스톤(101) 내를 왕복운동하게 된다. 따라서 피스톤의 급기밸브를 통하여 압축실 내부로 공급된 작동유체는 압축실내에서 압축되어 실린더 헤드의 배기밸브를 통하여 외부로 배출된다. 본 발명의 리니어 모타 컴프레서에 작동유체를 프레온 가스와 같은 냉매를 사용하면 냉동 또는 냉장 장치의 컴프레서로 사용할 수 있으며, 공기를 사용할 경우에는 고압 공기를 공급하기 위한 장치의 컴프레서로 사용할 수 있다.FIG. 5 is an explanatory diagram of an operating state according to a phase change of an AC power source applied to the linear motor compressor illustrated in FIG. 3. When the AC power is supplied to a pair of electromagnets which are wound in opposite directions and arranged adjacently, the magnetic poles of each electromagnet are alternately changed in polarity. As shown, the magnetic poles are in turn the S-pole 22a-N-pole 22b-N-pole 25b-S-pole 22a or the N-pole 22a-S-pole 22b-S-pole 25b. It alternately changes to) -N pole 22a. In the case where the magnetic poles are arranged as S poles 22a-N poles 22b-N poles 25b-S poles 22a (sections 5A, 5B and 5C), the electromagnet in the direction of the arrow pointing left in the figure is shown. Thrust is applied to the permanent magnet 27, and the magnetic poles are arranged in the N pole 22a-S pole 22b-S pole 25b-N pole 22a (Figs. 5C, 5D, and 5A). Section), the electromagnet exerts thrust on the permanent magnet 27 in the direction of the arrow pointing to the right in the figure. When the polarity of the AC power is switched, the magnetic pole of the electromagnet loses its magnetic force and does not provide thrust to the permanent magnet 27, but the elastic energy stored in the resonant spring acts as a restoring force to restore the permanent magnet to its original position. Therefore, the frequency of the left and right reciprocating motion of the permanent magnet 52 is synchronized with the frequency of the AC power supply, and one cycle of the power supply is equal to one reciprocation of the piston. That is, the piston 102 connected to the permanent magnet 124 reciprocates in the piston 101 at the same frequency as the supplied AC power. Therefore, the working fluid supplied into the compression chamber through the air supply valve of the piston is compressed in the compression chamber and discharged to the outside through the exhaust valve of the cylinder head. When the working fluid is used as a refrigerant such as a freon gas in the linear motor compressor of the present invention, it can be used as a compressor of a refrigerating or refrigerating device, and when using air, it can be used as a compressor of a device for supplying high pressure air.

본 발명에 의하면, 피스톤과 함께 왕복운동하도록 피스톤에 연결되어 고정되고 상기 피스톤의 왕복운동 방향을 따라서 서로 다른 자극을 갖는 영구자석과, 상기 영구자석에 교번하는 추력을 가할 수 있도록 배치된 복수의 전자석을 구비한 리니어 모타 컴프레서를 제공한다. 본 발명에 의한 리니어 모타 컴프레서는 별도의 보조 코어가 필요하지 않아서 컴팩트하고, 영구자석의 보자력을 극대화 할 수 있어서 종래의 리니어 모타 컴프레서에 비하여 출력을 증대 시킬 수 있다.According to the present invention, a permanent magnet is connected to the piston so as to reciprocate with the piston and has a different magnetic pole along the reciprocating direction of the piston, and a plurality of electromagnets arranged to apply alternating thrust to the permanent magnet. It provides a linear motor compressor having a. Since the linear motor compressor according to the present invention does not need a separate auxiliary core, it is compact, and the coercive force of the permanent magnet can be maximized, so that the output can be increased as compared with the conventional linear motor compressor.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.An embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

Claims (7)

실린더와, 상기 실린더의 일측에 삽입되어 왕복운동이 가능하게 설치된 피스톤과, 상기 실린터의 타측에 고정되어 실린더 내부와 피스톤 사이에 압축실을 형성하는 실린더헤드와, 상기 피스톤의 후진시 압축실 내로 작동유체가 흡입되도록 설치된 흡기밸브와, 상기 피스톤의 전진시 압축실 내의 압축된 작동유체가 배출되도록 설치된 배기밸브를 포함하는 컴프레서와,A cylinder, a piston inserted into one side of the cylinder to allow reciprocating movement, a cylinder head fixed to the other side of the cylinder to form a compression chamber between the cylinder and the piston, and into the compression chamber when the piston is retracted A compressor including an intake valve installed to suck the working fluid, and an exhaust valve installed to discharge the compressed working fluid in the compression chamber when the piston is advanced; 상기 피스톤이 왕복운동하도록 지지하기 위한 공진스프링과,A resonance spring for supporting the piston to reciprocate; 상기 피스톤과 함께 왕복운동하도록 피스톤에 연결되어 고정되고 피스톤의 왕복운동 방향을 따라서 서로 다른 자극이 배치되도록 형성된 영구자석과, 상기 실린더에 대하여 상대운동을 하지 않도록 고정되고 상기 영구자석의 자극과 일정한 간격을 갖도록 이격되어 배치된 자극을 구비한 복수의 전자석을 포함하는 리니어 모타를 구비하고,A permanent magnet connected to the piston so as to reciprocate with the piston, and formed so that different magnetic poles are disposed along the reciprocating direction of the piston, and fixed so as not to move relative to the cylinder and at a predetermined interval from the magnetic pole of the permanent magnet. A linear motor including a plurality of electromagnets having magnetic poles disposed to be spaced apart from each other, 상기 리니어 모타의 복수의 전자석은 교류 전류에 의하여 여자되었을 때 각각의 자극의 극성이 영구자석의 자극과 인력 및 척력에 의하여 영구자석에 교번하는 추력을 가할 수 있도록 배열된 것을 특징으로 하는 리니어 모타 컴프레서.The plurality of electromagnets of the linear motor are linear motor compressors, characterized in that the polarity of each magnetic pole is arranged to apply the thrust alternately to the permanent magnet by the magnetic force and the attraction and repulsive force of the permanent magnet when excited by the alternating current . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영구자석은 실린더 형상이고, 중심축선이 상기 피스톤의 왕복운동 방향의 중심축선과 일치하도록 피스톤에 고정되어 있으며,The permanent magnet is cylindrical and fixed to the piston so that its center axis coincides with the center axis of the reciprocating direction of the piston. 상기 복수의 전자석은, The plurality of electromagnets, 상기 영구자석의 어느 하나의 자극을 중공의 내부에 수용하고 있으며, 상기 수용된 영구자석의 외주면과 일정한 간격으로 이격된 중공의 내주면에 한쌍의 자극이 형성되도록 원주방향으로 슬롯이 형성되고 강자성체 판으로 적층된 제1코어와, 상기 제1코어의 내부에 권선된 제1코일을 구비한 제1전자석과,One pole of the permanent magnet is accommodated in the hollow, and a slot is formed in the circumferential direction so that a pair of poles are formed on the inner circumferential surface of the hollow spaced at regular intervals from the outer circumference of the accommodated permanent magnet, and laminated with a ferromagnetic plate. A first electromagnet having a first core, and a first coil wound around the first core, 상기 영구자석의 나머지 하나의 자극을 중공의 내부에 수용하고, 상기 수용된 영구자석의 외주면과 일정한 간격으로 이격된 중공의 내주면에 한쌍의 자극이 형성되도록 원주방향으로 슬롯이 형성되고 강자성체 판으로 적층된 제2코어와, 상기 제2코어의 내부에 상기 제1코일과 반대 방향으로 권선된 제2코일을 구비한 제2전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모타 컴프레서.The other one magnetic pole of the permanent magnet is accommodated inside the hollow, and a slot is formed in the circumferential direction so that a pair of magnetic poles are formed on the inner circumferential surface of the hollow spaced at regular intervals from the outer circumferential surface of the received permanent magnet and laminated with a ferromagnetic plate And a second electromagnet having a second core and a second coil wound inside the second core in a direction opposite to that of the first coil. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1전자석 및 제2전자석은 인접하여 배치되어 있으며, 각각의 전자석의 코어에 형성된 슬롯은 각각의 코어의 길이방향의 중앙에 형성되어 있으며, 각각의 전자석의 코어의 길이는 실린더 형상의 영구자석의 길이와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 리니어 모타 컴프레서.The first electromagnet and the second electromagnet are disposed adjacent to each other, the slot formed in the core of each electromagnet is formed in the center of the longitudinal direction of each core, the length of the core of each electromagnet is a cylindrical permanent magnet Linear motor compressor, characterized in that substantially the same as the length of. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 실린더 헤드에는 압축실 내의 작동유체를 배출하기 위한 배출구멍이 형성되어 있고,The cylinder head is formed with a discharge hole for discharging the working fluid in the compression chamber, 상기 피스톤에는 압축실로 작동유체가 유입되기 위한 유입구멍이 형성되어 있으며,The piston has an inlet hole for introducing the working fluid into the compression chamber, 상기 배기밸브는 실린더헤드에 형성된 상기 배출구멍에 설치되어 있고,The exhaust valve is provided in the discharge hole formed in the cylinder head, 상기 흡기밸브는 피스톤의 상기 유입구멍에 설치된 것을 특징으로 하는 리니어 모타 컴프레서.The intake valve is a linear motor compressor, characterized in that installed in the inlet hole of the piston. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 플랜지부를 구비하고 상기 피스톤의 외주면에 삽입 고정된 비자성체로 된 영구자석지지대를 더 포함하고,Further comprising a permanent magnet support of the non-magnetic material provided with a flange portion and inserted into the outer peripheral surface of the piston, 상기 영구자석의 내주면은 상기 플랜지부의 외주면에 밀착되어 고정된 것을 특징으로 하는 리니어 모타 컴프레서.An inner circumferential surface of the permanent magnet is in close contact with and fixed to the outer circumferential surface of the flange portion. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 일측으로 상기 실린더와 실린더헤드가 삽입되어 지지되기 위한 지지구멍이 형성된 실린더하우징과,A cylinder housing having a support hole for supporting the cylinder and the cylinder head to one side thereof; 상기 실린더 하우징과의 사이에 상기 복수의 전자석의 코아를 지지하기 위한 하우징커버를 포함하고,A housing cover for supporting the cores of the plurality of electromagnets with the cylinder housing; 상기 공진스프링은, 일단이 상기 실린더하우징에 지지되고 타단이 상기 영구자석지지대의 일측에 지지된 제1공진스프링과, 일단이 상기 하우징커버에 지지되고 타단이 상기 영구자석지지대의 타측에 지지된 제2공진스프링을 포함하는 것을 특징 으로 하는 리니어 모타 컴프레서.The resonance spring may include a first resonance spring having one end supported by the cylinder housing and the other end supported by one side of the permanent magnet support, and one end supported by the housing cover and the other end supported by the other side of the permanent magnet support. A linear motor compressor comprising two resonant springs. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1코어 및 제2코어는 네개의 부분코어를 결합하여 일체로 형성되고, 상기 네개의 부분코어는 실린더 하우징과 접하는 제1외측코어와 하우징커버와 접하는 제2외측코어와, 제1코일과 제2코일 사이에 배치된 중앙코어와, 상기 외측코어 및 중앙코어를 감싸는 커버코어인 것을 특징으로 하는 리니어 모타 컴프레서.The first core and the second core are integrally formed by combining four partial cores. The four partial cores include a first outer core contacting the cylinder housing, a second outer core contacting the housing cover, and a first coil. And a central core disposed between the second coils and a cover core surrounding the outer core and the central core.
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