KR100295178B1 - 선형모터 및 선형압축기 - Google Patents

Abstract

선형모터는, 직사각형의 형상을 가지고 또한 높은 투자율을 각각 가지는 다수의 박판들이 서로간에 적층되도록 구성된 각주형의 내부요크와 직사각형의 형상을 가지고 또한 높은 투자율 각각 가지는 다수의 박판들이 서로간에 적층되도록 구성된 외부요크를 구비한다. 선형모터의 축방향을 따라 상이한 자극들을 교대로 만들기 위해 외부요크의 세 자극부중 중앙부 둘레에 코일들이 감긴다. 자극부를 가지는 외부요크의 표면은 내부요크와 사이에 규정된 갭을 만들도록 내부요크에 대향관계로 배설되어, 내부요크와 외부요크는 각각 다수의 요크블록들을 형성한다. 요크블록들은 박판 적층방향이 샤프트의 직경방향에 대해 수직이 되도록 축주위에 위치된다. 이외에도, 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 반경방향으로 자화된 한 쌍의 영구자석을 가지는 가동요소가 축을 따라 규정된 간격으로 내부요크와 외부요크 사이에 가동되게 위치된다. 이 구성은 모터효율성을 개선하고 또한모터의 제조를 용이하게 한다.

Description

선형모터 및 선형압축기{LINEAR MOTOR AND LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 가동(可動) 자석(磁石)형의 선형모터 및 추가적으로 선형압축기에 관한 것이다.

최근에는 선형모터의 개발이 활성화되어 있다. 이전에는 유럽 및 미국에서, 우주 공간에서 사용되는 스털링(Stirling) 엔진용으로 선형모터를 연구해 왔다. 최근에는, 미국 SUNPOWER사가 통상적인 환경에서 사용되는 선형압축기 및 압축기용 가동 자석형의 선형모터를 개발하였다(Nicholas R. van der Walt, Reuven Unger: Linear Compressor-amaturing technology, International Appliance Technical Conference, pp1-6, 1994).

도 37은 종래의 선형모터의 개략적인 도면이다.

통상적으로 숫자(300)로 표시된 선형모터는, 원통형의 내부요크(yoke)(301), 두 개의 자극(磁極)부(302, 303)를 포함하는 외부요크(304), 중앙의 축(305) 주위에 감은 코일(306), 및 원통형의 영구자석(307)이 있는 가동소자(308)로 구성되어 있다.

이러한 구성에서는, 코일(306)에 교류를 공급하면, 자극부(302, 303)에 축 방향으로 상이한 자극이 번 갈아서 발생하고, 가동소자(308)의 영구자석(307)과의 자기적인 자력과 척력작용이 코일(306)을 흐르는 전류의 크기와 영구자석(307)의 자속(磁束) 밀도에 비례하는 추력(推力)을 발생시켜서, 가동소자(308)는 교류 주파수에 동기화되어 왕복운동을 한다.

상기의 종래의 예에서, 내부요크(301) 및 외부요크(304)는 각각 높은투자율(透磁率)을 갖는 다수의 박판(薄板)을 서로 적층하는 방식으로 구성된다. 모터의 와류손(渦流損)은 요크 재료의 판 두께의 제곱에 비례하는 특성을 나타내므로, 종래의 예에서 볼 수 있는 이러한 구성은 와류손을 감소시켜서, 요크가 다만 하나의 금속 블록으로 형성되는 경우에 비교해서, 코어(core) 손실(철손)로 인한 모터 효율의 저하를 개선할 수 있다.

그러나, 종래의 선형모터의 구성으로써는, 요크가 원통형의 형상을 갖고 있어서, 요크의 내부 원주 단면 및 외부 원주 단면 사이에 칫수의 차이를 형성하므로, 제조에 있어서 중앙 축을 향하여 균일한 두께의 박판을 정확하게 적층하기에는 상당한 어려움이 있다는 문제가 있다. 이러한 이유 때문에, 판은 균일한 두께를 갖도록 제조되지 않았지만, 외부 원주 단면은 쐐기(wedge) 형상을 이루도록 두께가 약간 크게 설계되었다. 그러나 이것으로 인하여 제조 비용이 극도로 높아진다.

더욱이, 도 38은 종래의 선형압축기의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 38에서, 숫자(400)으로 표시된 선형압축기는, 실린더(401), 실린더(401)내에 삽입되어 왕복운동을 하도록 되어 있는 피스톤(402), 피스톤(402) 헤드에 직면하는 상태로 구성되는 압축실(403), 및 압축실(403)에서 가스 압력에 응답하여 개폐 가능한 흡입(입구) 밸브(도면에 나타내지 않음) 및 송출(출구) 밸브(도면에 나타내지 않음)로 구성되어 있다.

선형압축기(400)는 피스톤(402)을 왕복 운동하게 하기 위한 선형모터(406), 및 피스톤(402)이 왕복 운동을 하도록 피스톤(402)을 지지하는 공진(共振) 스프링 (407)을 부가적으로 갖추고 있다. 선형모터(406)는 원통형의 내부요크(408), 두 개의 자극부(409, 410)를 포함하는 외부요크(411), 코일(413), 및 피스톤(402)과 연결되면서 원통형의 영구 자석(414)을 갖춘 가동 소자(415)를 포함한다.

코일(413)에 교류를 공급하면, 자극부(409, 410)에 축 방향으로 상이한 자극이 번갈아서 발생하고, 가동 소자(415)의 영구 자석(414)과 자기적인 자력과 척력이 코일(413)을 흐르는 전류의 크기와 영구자석(414)에서의 자속(磁束)밀도에 비례하는 추력(推力)을 발생시켜서, 가동 소자(415)는 교류 주파수에 동기화되어 왕복 운동을 행하여, 결과적으로 피스톤(402)이 또한 왕복 운동을 한다. 더욱이, 압축실(403) 내부가 낮은 압력의 상태라고 가정하면, 팽창된 가스가 흡입 밸브를 통하여 압축실(403)로 흡입되고, 반면에, 높은 압력 상태라면, 압축된 가스가 송출 밸브를 통하여, 압축실(403)로부터 송출됨에 따라서, 압축기의 역할을 하게 된다.

와류손 및 히스테리시스(hysteresis) 손실 등의 코어 손실(철손)은 모터 및 압축기의 개선에 방해 요인이 된다. 와류손은 요크재료 두께의 제곱에 비례하기 때문에, 판을 적층하여 요크를 구성하는 것이 효과적이다. 그러나, 상기와 같이, 종래의 선형모터 또는 종래의 선형압축기의 선형모터는 원통형의 구조로 된 요크로 구성되어 있고, 이러한 원통형 구조의 요크는 그 제조 과정에서 중앙축을 향하여 판을 정확하게 적층하는 데에 상당한 어려움이 있다.

본 발명은 이러한 문제점들을 제거하고자 하는 관점으로 개발되었으므로, 본 발명의 목적은 와류손을 적게 하여 모터 효율을 개선하고 요크를 더욱 저렴한 비용으로 용이하게 제조할 수 있는 선형모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 압축기 효율을 개선하고 제조를 용이하게 할 수 있는 선형압축기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 중앙 축, 통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 판이 서로 적층되는 방식으로 각각 구성되는 각주형(角柱形)(prismatic)의 내부요크와, 통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 판이 마찬가지로 서로 적층되는 방식으로 각각 구성되는 외부요크를 구비하고, 상기 외부요크의 세 개의 자극부중 중앙부 주위에 각 코일이 권선되어 번갈아서 축방향으로 상이한 자극을 형성하도록된 선형모터가 제공되고, 세 개의 자극부를 갖는 외부요크의 표면은 대응하는 내부요크에 대하여 대향관계로 배열되어서 그 사이에 소정의 간격을 형성하여 내부요크 및 외부요크가 각각의 다수의 요크 블록을 구성하도록 하고, 다수의 요크 블록이 중앙 축 주위에 배치되어서 다각형(多角形)의 모양을 형성하여 박판의 적층 방향이 중앙 축을 포함하는 샤프트의 직경 방향에 대하여 수직이 되고, 또 자화(磁化) 방향이 서로간에 반대가 되도록 반경방향으로 자화되고 또한 중앙 축 방향을 따라서 소정의 간격을 두고 배치되는 상태로 내부요크 및 외부요크 사이에 위치되는 한 쌍의 평판형의 영구자석을 갖춘 가동 소자가 중앙 축 방향을 따라서 가동되게 설치된다.

이것으로 인하여 코어 손실이 감소되어 모터 효율이 개선되고 선형모터의 제조가 용이하게 된다.

더욱이, 본 발명에 따라서, 통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판을 적층함으로써 각각 구성되는 각주형의 내부요크와; 통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판(4)을 적층함으로써 각각 구성되고, 제1자극부와, 제2자극부와 그리고 제3자극부를 형성하기 위해 박판들을 적층하는 방향으로 절단함으로써 형성되는 제1슬롯과 제2슬롯들을 가지며, 자극부들을 가지는 그 표면이 내부요크에 대향관계로 위치되어 내부요크와의 사이에 규정된 갭을 형성해 각 셋트의 요크블록들을 구성하여 박판들의 표면을 따라 자로 (磁路)가 형성되도록 구성된 외부요크와; 제1자극부, 제2자극부 및 제3자극부에서 번갈아서 상이한 자극들을 형성하기 위하여 제2자극부의 둘레에 각각 권선된 코일과; 소정의 공간을 형성하도록 그들의 내부요크 측면들이 서로간에 대향관계로 배치되는 상태로 요크블록의 세트를 지지하는 평판형의 베이스; 내부요크들 사이에 위치되도록 상기 베이스에 고정된 베어링; 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 내부요크들과 외부요크들이 대향하는 방향으로 자화(磁化)되고 또한 베어링의 축 방향을 따라서 소정의 간격을 두고 배치되는 상태로 각각 갭(gap)내에 위치되는 제1 및 제2평판형 영구자석을 구비하여, 축 방향을 따라서 이동할 때에 제1평판형 영구자석은 항상 제1자극부와 제2자극부를 교차하는 한편 제2평판형 영구자석은 항상 제2자극부와 제3자극부를 교차하도록 구성된 가동소자와; 그리고 가동소자에 일체적으로 고정되어 베어링에 삽입된 샤프트를 구비하는 선형모터가 제공된다.

마찬가지로, 이러한 구성으로써, 내부요크와 외부요크에서의 코어 손실이 감소될 수 있어서, 모터효율이 개선되고, 더욱이, 선형모터의 제조가 용이하게 된다.

또한 더욱이, 본 발명에 따라서, 통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 구성되는 각주형의 내부요크와;통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판(4)을 적층함으로써 각각 구성되고, 다수의 자극부들을 형성하기 위해 박판을 적층하는 방향으로 절단하여 형성된 다수의 슬롯들을 가지는 외부요크와; 외부요크의 양단부에 위치하는 자극부외의 모든 자극부의 둘레에 각각 권선되어 인접한 자극부에서 번갈아서 상이한 자극을 형성하도록 구성된 코일과; 내부요크, 외부요크 및 코일로 각각 구성되고 자극부들을 가지는 외부요크의 표면이 내부요크에 대해 대향관계로 소정의 갭을 두고서 위치되어 박판들의 표면을 따라서 자로(磁路)를 형성하는 한 세트의 요크블록과; 내부요크 측면들이 소정의 공간을 형성하도록 서로간에 대향관계로 배치되는 상태로 요크블록의 세트를 지지하는 평판형의 베이스와; 요크블록의 세트중에서 내부요크들 사이에 위치되도록 베이스에 고정된 베어링과; 슬롯의 수와 동일하고 또한 서로간에 자화방향이 반대가 되도록 내부요크와 외부요크가 마주보는 방향으로 자화(磁化)된 각각의 평판형 영구자석의 세트가 베어링의 축 방향을 따라서 소정의 간격을 두고 배치되는 상태로 내부요크와 외부요크 사이의 갭내에 설치되어, 축 방향을 따라서 이동할 때에, 각각의 평판형 영구자석이 항상 외부요크의 인접하는 자극부를 동시에 교차하도록 구성된 가동소자와; 그리고 가동소자에 일체적으로 고정되어 베어링에 삽입된 샤프트를 구비하는 선형모터가 제공된다.

이러한 구성으로써, 큰 추력을 얻을 수 있으며, 따라서 모터 효율을 높일 수 있다.

추가로, 본 발명에 따라서, 통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 구성되는 각주형의 내부요크와; 통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 판을 적층함으로써 각각 구성되고, 다수의 자극부들을 형성하기 위해 박판들을 적층하는 방향으로 절단하여 다수의 슬롯들이 형성되어 있는 외부요크와; 다수의 자극부중에서 모든 우수(偶數)의 자극부의 둘레에 각각 권선되어 인접한 자극부에서 번갈아서 상이한 자극을 형성하도록 구성된 코일과; 내부요크, 외부요크와 코일을 포함하고 또한 다수의 자극부를 갖는 외부요크의 표면이 내부요크에 대하여 소정의 간격을 두고 마주 보게 되도록 배열되어 박판의 표면을 따라서 자로(磁路)를 형성도록 되어있는 한 세트의 요크블록과; 내부요크 측면들이 소정의 간격을 형성하도록 서로 마주 보게 배치되는 상태로 요크블록의 세트를 지지하는 평판형의 베이스와; 요크블록의 세트중에서 내부요크들 사이에 위치되도록 베이스에 고정된 베어링과; 슬롯의 수와 동일하고 또한 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 내부요크와 외부요크가 마주 보는 방향으로 자화(磁化)된 각각의 평판형 영구 자석의 세트가 베어링의 축 방향을 따라서 소정의 간격을 두고 배치되는 상태로 내부요크와 외부요크 사이의 갭내에 설치되어, 축 방향을 따라서 이동할 때에, 각각의 평판형 영구자석이 항상 외부요크의 인접하는 자극부를 동시에 교차도록된 가동소자와; 그리고 가동소자에 일체적으로 고정되어 베어링에 삽입된 샤프트를 구비하는, 이러한 실시예에 따른 선형모터가 제공된다.

마찬가지로, 이러한 구성으로써, 큰 추력을 얻을 수 있으며, 따라서 모터 효율을 높일 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따라서, 각각 투자율이 높은 다수의 판을 적층함으로써각각 구성되는 각주형의 내부요크와; 각각 투자율이 높은 다수의 판을 적층함으로써 각각 구성되고, 그 안에 세 개의 자극부들을 형성하기 위해 박판들을 적층하는 방향으로 두 개의 슬롯이 구성되어 있는 외부요크와; 상기 외부요크의 상기 세 개의 자극부중에서 중앙의 자극부의 주위에 각각 권선되어 상기 세개의 자극부에서 번갈아서 상이한 자극을 형성하는 코일과; 상기의 내부요크와 상기의 외부요크를 각각 포함하고, 상기 자극부들을 갖는 상기 외부요크의 표면이 상기 내부요크와의 사이에 소정의 갭을 형성하도록 내부요크에 대해 대향관계로 위치되도록 되어 있는 한 세트의 요크블록과; 내부요크 측면들이 소정의 간격을 형성하도록 서로간에 대향관계로 배치되도록 요크블록을 지지하는 평판형의 베이스와; 상기 내부요크들 사이에 위치하도록 상기 베이스에 부착된 실린더와; 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 상기 내부요크와 상기 외부요크가 대향하는 방향으로 자화(磁化)되고 또한 그들 사이에 소정의 간격을 형성하도록 배치되는 상태로 상기 내부요크와 상기 외부요크사이의 상기 갭내에 위치되는 평판형 영구자석의 쌍을 포함하는 가동소자와; 상기 가동소자와 일체적으로 구성된 샤프트의 선단부(先端部)에 배치되어 상기 실린더에 삽입되는 피스톤과; 그리고 상기 샤프트에 연결된 스프링을 구비하는, 선형압축기가 제공된다.

이러한 구성으로써, 선형압축기의 효율을 개선할 수 있으며, 선형압축기의 제조를 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 선형모터를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 선분 A-A를 따라서 본 단면도.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 선형모터를 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 선형모터를 나타내는 단면도.

도 5는 도 4의 선분 A-A를 따라서 본 단면도.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 선형모터의 외부요크를 나타내는 분해도.

도 7은 본 발명의 제7실시예에 따른 선형모터를 나타내는 단면도.

도 8은 본 발명의 제11실시예에 따른 선형모터의 가동소자를 나타내는 사시도.

도 9는 본 발명의 제12실시예에 따른 선형모터를 나타내는 종단면도.

도 10은 영구 자석 및 자극 사이의 위치 관계의 설명에 유용한 구조도.

도 11은 본 발명의 제13실시예에 따른 선형모터의 외부요크 및 베이스를 나타내는 사시도.

도 12는 본 발명의 제14실시예에 따른 선형모터의 외부요크 및 베이스를 나타내는 사시도.

도 13은 본 발명의 제15실시예에 따른 선형모터의 내부요크, 외부요크 및 베이스를 나타내는 사시도.

도 14는 본 발명의 제16실시예에 따른 선형모터의 외부요크를 나타내는 분해도.

도 15는 본 발명의 제17실시예에 따른 선형모터의 외부요크를 나타내는 분해도.

도 16은 본 발명의 제18실시예에 따른 선형모터의 가동소자를 나타내는 사시도.

도 17은 본 발명의 제19실시예에 따른 선형모터의 가동소자를 나타내는 사시도.

도 18은 본 발명의 제20실시예에 따른 선형모터의 가동 영구자석 부분을 나타내는 분해도.

도 19는 본 발명의 제21실시예에 따른 선형모터를 나타내는 단면도.

도 20은 본 발명의 제22실시예에 따른 선형모터를 나타내는 단면도.

도 21은 본 발명의 제23실시예에 따른 선형압축기를 나타내는 평단면도.

도 22는 도 21의 선분 A-A를 따라서 본 정단면도.

도 23은 본 발명의 제24실시예에 따른 선형압축기의 가동소자를 나타내는 사시도.

도 24는 도 23의 가동소자를 포함하는 선형압축기를 나타내는 정단면도.

도 25는 본 발명의 제24실시예의 변형을 나타내는 사시도.

도 26은 본 발명의 제25실시예에 따른 선형압축기의 가동소자를 나타내는 사시도.

도 27은 본 발명의 제27실시예에 따른 선형압축기의 실린더를 나타내는 사시도.

도 28은 본 발명의 제28실시예에 따른 선형압축기의 가동소자를 나타내는 사시도.

도 29는 제28실시예에 따른 선형압축기를 나타내는 정단면도.

도 30은 본 발명의 제29실시예에 따른 선형압축기의 가동소자를 나타내는 사시도.

도 31은 본 발명의 제30실시예에 따른 선형압축기를 나타내는 평단면도.

도 32는 판스프링의 한 예를 나타내는 평면도.

도 33은 제30실시예의 효과를 설명하기 위한 선형압축기를 나타내는 평단면도.

도 34는 본 발명의 제31실시예에 따른 선형압축기를 나타내는 평단면도.

도 35는 본 발명의 제32실시예에 따른 선형압축기를 나타내는 평단면도.

도 36은 본 발명의 제33실시예에 따른 선형압축기를 나타내는 평단면도.

도 37은 종래의 선형모터를 나타내는 단면도.

도 38은 종래의 선형압축기의 구조를 나타내는 단면도.

본 발명의 실시예를 도면을 참조로 하여 이하에서 설명한다. 실시예의 설명에서, 대응하거나 또는 동일한 부분은 동일한 참조 번호로써 표시된다.

(제1실시예)

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 선형모터를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 선분 A-A를 따라서 본 단면도이다.

도면에서, 숫자(1)로 표시된 각 내부요크는, 통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판(2)을 중앙축(5)을 포함하는 축(17)의 특정한 직경방향(도 1에서 선분 A-A 방향을 따르는 방향 또는 선분 A-A 방향에 수직인 방향)에 수직인 방향으로 적층하여 각주형의 모양을 형성하도록 만들어진다. 더욱이, 숫자(3)으로 표시된 각 외부요크는, 통상적으로 각각 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 판(4)을 축(17)의 규정된 직경 방향(도 1에서 선분 A-A 방향을 따르는 방향 또는 선분 A-A 방향에 수직인 방향)에 수직인 방향으로 적층함으로써 각주형의 모양을 형성하고 축 방향을 따라서 세 개의 자극부(6, 7 및 8)가 배열되도록 하는 방식으로 구성된다. 자극부(6, 7 및 8)를 가지는 외부요크(3)의 표면은, 내부요크(1)에 대해 대향관계로 내부요크(1)의 외부에 배치되어 내부요크와의 사이에 소정의 갭(9)을 형성하여 다수의 요크블록(10)의 각각을 구성한다. 더욱이, 박판(2, 4)의 적층 방향이 축(17)의 규정된 직경 방향에 수직이 되도록 다수의 요크 블록(10)이 중앙 축(5) 주위에 배열됨에 따라서, 전체의 요크(80)가 통상적으로 정다각형의 모양을 형성한다.

추가로, 각 코일(12)은 세 개의 자극부(6, 7 및 8)중에서 중앙의 자극부(7)의 주위에 권선되어 상기 세개의 자극부(6, 7 및 8)에서 번갈아서 상이한 자극을형성한다. 코일(12)은 각각 요크 블록(10)에 권선되어, 병렬로 연결된다.

이 경우에, 내부요크(1) 및 외부요크(3)를 각각 구성하는 박판(2, 4)은 무방향성(無方向性) 자성(磁性) 강판 및 강대(鋼帶)(신일본제철에서 제조되는 35H440 등)로 제조하며, 이것들은 표면을 따라 흐르는 자속에서 매우 높은 포화 자속 밀도를 나타내며, 표면을 절연 피막으로 도포함으로써 코어 손실이 낮은 특성을 갖는다.

숫자(13)으로 표시된 가동소자(가동부)는, 한 쌍의 평판형 영구자석(14, 15), 영구자석 지지대(16) 및 샤프트(17)로 구성된다. 영구자석(14, 15)은 Nd-Fe-B계의 희토류 자석으로 제조하는 것이 바람직하다. 이러한 영구자석(14, 15)은 축 방향으로(중앙축(5)을 따르는 방향으로) 배열되도록 영구자석 지지대(16)로써 고정되어 영구자석들 사이에 소정의 간격을 형성하고, 내부요크(1) 및 외부요크(3) 사이의 갭(9)안에 위치되어 자화 방향이 서로 반대로 되도록 한다.

영구자석 지지대(16) 및 샤프트(17)는 알루미늄 및 스테인레스 강 등의 비자성(非磁性) 재료로 제조한다. 샤프트(17)의 왕복 운동을 원활하게 하는 베어링(18)은 어떠한 구조를 사용해도 좋으며, 예로서, 선형 보올 베어링 및 오일 함유 금속 베어링을 포함하는 여러 가지 종래의 구조를 사용할 수 있다. 베어링(18)을 지지하는 플랜지(flange)(70, 71) 부분은 비자성 재료로 제조한다.

이렇게 해서 구성된 선형모터에서, 영구자석(15)에서 발생한 자속(19)은 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 영구자석(14), 외부요크(3) 및 갭(9)을 통과하여 영구 자석(15)으로 회귀하며, 갭(9)에서 정자계(靜磁界)를 생성한다. 내부요크(1) 및 외부요크(3)에서, 자속은 박판(2, 4)의 평면내에서 순환한다.

더욱이, 코일(12)에 교류가 공급되면, 자극부(6, 7 및 8)에서 축 방향으로 상이한 자극이 번갈아서 발생하고, 가동소자(13)의 영구자석(14, 15)에 의한 자력 및 척력작용은 코일(12) 전류의 크기 및 영구자석(14, 15)의 자속 밀도에 비례하는 추력을 발생시켜서, 가동소자(13) 및 샤프트(7)가 교류 주파수에 동기화되어 왕복 운동을 하게 된다.

이 경우에, 영구자석(14, 15)으로부터의 자속(19)은 내부요크(1) 및 외부요크(3)의 박판(2, 4)의 평면 내에서 순환하기 때문에, 철손(鐵損)이 감소된다. 추가로, 자속(19)이 박판(2, 4)의 평면 내에서 순환할 때, 자속(19)에 수직인 방향으로 와전류(渦電流)(20)가 발생하기 쉽다. 이것은 자속 밀도에 비례하는 전류이다. 그러나, 각각 투자율이 높고, 절연 표면을 갖는 다수의 박판(2 또는 4)이 샤프트(17)의 직경 방향에 수직인 방향으로 적층되는 방식으로 내부요크(1) 및 외부요크(3)의 각각이 각주형 모양으로 형성되기 때문에, 쐐기형의 판에 비교해서, 적은 와전류가 발생하여 철손을 상당히 감소시키고, 이것으로 인하여 모터 효율이 개선된다.

더구나, 각각의 내부요크(1) 및 외부요크(3)는 다수의 박판(2, 4)을 단순하게 적층하는 방식으로써 각주형 모양으로 형성되기 때문에, 선형모터에서의 요크의 제조가 매우 용이하게 된다.

추가적으로, Nd-Fe-B계 희토류 자석은 가공이 어렵고, 원통형 모양은 가공의 어려움으로 인하여 제조 비용이 커지게 된다. 본 실시예에서, 공정이 간단하게 되는 평판형 영구자석(14, 15)의 사용으로 인하여, 자석의 제조가 간단하게 되고, 이로 인하여 자석의 제조 비용이 감소하게 됨에 따라서, 모터 비용이 감소된다.

상기의 설명에서 요크블록(10)의 수는 4이지만, 다수의, 즉 2개 이상의 요크 블록을 사용하는 한, 요크 블록의 수에는 제한이 없다.

더욱이, 상기에서 박판(2, 4)은 통상적으로 구형의 모양을 갖지만, 정확하게 구형으로 형성할 필요는 없고, 평행사변형 및 타원 등의 여러 가지 변형도 또한 허용된다.

더욱 추가적으로, 상기에서는 예로서 자극의 수가 3으로 되어 있지만, 요크, 자석 및 코일을 서로 직렬로 축 방향으로 추가로 연결하는 모양을 생각하는 것도 또한 적절하다.

(제2실시예)

도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 선형모터를 나타내는 단면도이다. 이러한 선형모터의 구성은 도 1 및 도 3을 참조로 한 상기의 것과 유사하다.

도 3에서, 중앙 축(5)으로부터 좌측은 가동소자(13)가 아래의(하) 사점(死點)(dead center)에 도달하는 것을 나타내는 한편, 중앙 축으로부터 우측은 가동 소자(13)가 위의(상) 사점에 도달하는 것을 나타낸다. 가동소자(13)가 하사점으로부터 상사점으로 이동하는 도중에 각 쌍의 평판형의 영구자석(14, 15)은 외부요크 (3)의 두 개의 자극부를 항상 동시에 교차하도록 배치된다. 즉, 중앙축 방향에서 영구자석(14, 15), 및 외부요크(3)의 자극부(6, 7 및 8) 사이의 위치 관계는, 하 사점에서는, 영구자석(15)이 외부요크(3)의 자극부(6, 7)를 동시에 교차하는 한편 영구자석(14)은 자극부(7, 8)를 동시에 교차하고, 상사점에서는, 영구자석(15)이양 자극부(6, 7)를 동시에 교차하는 한편 영구자석(14)은 자극부(7, 8)를 동시에 교차하도록 설정된다.

이렇게 구성된 선형모터에서, 하사점에서는, 영구자석(14)의 N극으로부터 발생되는 자속(19)이 외부요크(3)의 자극부(8)를 우선 통과하고 이어서 자극부(7)를 통과하여 코일(12)의 슬롯(22)를 둘러싸고 이후에 영구자석(15)의 S극에 도달한다. 추가로, 자속은 초기에 자극부(8)를 통과하며 이후에 자극부(6)를 통과하여 코일(12)의 슬롯(21)을 둘러싸고 최종적으로 영구 자석(15)의 S극에 도달한다. 더욱이, 자속은 영구자석(15)의 N극 및 내부요크(1)를 통하여 영구자석(14)의 S극에 회귀한다. 따라서, 가동소자(13)가 하사점으로부터 상사점으로 이동하는 도중에 각각의 평판형 영구 석(15, 14)의 쌍은 외부요크(3)의 두 개의 자극부를 항상 동시에 교차하도록 배치되기 때문에, 영구자석(15, 14)으로 인한 자속은 코일(12)의 슬롯(22, 21)에 대하여 효과적으로 작용하고 영구자석(15, 14) 및 코일(12)의 조합으로 인하여 자력이 효과적으로 발생함에 따라서 큰 추력을 제공한다.

상기와 같이, 본 실시예에 의한 선형모터의 특징은 가동소자가 동작하는 동안에 각각의 평판형 영구자석의 쌍은 외부요크의 두 개의 자극부를 항상 동시에 교차하도록 배치된다는 것이다. 이것으로 인하여 영구자석 및 코일로써 자력을 효과적으로 생성하여 큰 추력을 제공한다.

(제3실시예)

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 선형모터를 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 4의 선분 A-A를 따라서 본 단면도이다.

도면에서, 각 내부요크(1)는 각각 통상적으로 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판(2)을 적층하는 방식으로써 각주형의 모양으로 형성된다. 더욱이, 각 외부요크(3)는 각각 통상적으로 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판(4)을 적층하는 방식으로써 각주형의 모양으로 형성하고, 축(5) 방향을 따라 슬롯(21, 22)을 잘라내어 세 개의 자극부(6, 7 및 8)를 형성한다. 자극부(6, 7 및 8)를 갖는 외부요크(3)의 표면은 대응하는 내부요크(1)와의 사이에 소정의 갭(9)을 형성하도록 대응하는 내부요크에 대해 대향관계로 설치되어 각각의 요크 블록 세트(10)을 구성한다. 더구나, 요크블록(10) 세트는 내부요크 측면들이 그 사이에 소정의 간격을 두고 서로 마주 보게 되도록 배열되는 상태로 평판형 베이스(11)에 고정된다.

추가로, 각 코일(12)을 외부요크(3)의 세 개의 자극부(6, 7 및 8) 중에서 중앙의 자극부(7) 주위에 권선하고, 두 개의 외부요크(3)에 코일(12)을 개별적으로 권선하여 병렬로 연결함으로써 상이한 자극이 번갈아서 세 개의 자극부(6, 7 및8)에 발생하도록 한다.

이 경우에, 내부요크(1) 및 외부요크(3)를 각각 구성하는 박판(2, 4)은 무방향성 자성 강판 및 강대(신일본제철에서 제조되는 35H440 등)로 제조하며, 이것들은 표면을 따라 흐르는 자속에서 매우 높은 포화 자속 밀도를 가지며, 표면을 절연 피막으로 도포함으로써 코어 손실이 낮은 특성을 갖는다.

숫자(13)으로 표시된 가동소자는, 각 쌍이 각 내부요크(1) 및 각 외부요크 (3)가 마주 보는(선분 A-A를 따르는 방향) 대향방향으로 자화되는 평판형영구자석(14, 15)의 쌍, 영구자석 지지대(16) 및 샤프트(17)로 구성된다. 영구자석(14, 15)은 Nd-Fe-B계의 희토류 자석으로 제조하는 것이 바람직하다. 이러한 영구자석(14, 15)은 축 방향으로(중앙축(5)을 따르는 방향으로) 배열되도록 영구자석 지지대(16)로써 고정되어 그 사이에 소정의 간격을 형성하고, 내부요크(1) 및 외부요크(3) 사이의 갭(9)내에 위치되어 자화 방향이 서로 반대로 되도록 한다.

샤프트(17)를 원활하게 왕복 운동을 하게 하는 베어링(18)은, 만일 축의 회전을 조절한다면 어떠한 구조라도 사용할 수 있으며, 예로서, 선형 보올 베어링 및 오일 함유 금속 베어링을 포함하는 여러 가지 종래의 구조를 선택할 수 있다.

이렇게 해서 구성된 선형모터에서, 영구자석(15)에서 발생한 자속(19)은 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 영구자석(14), 외부요크(3) 및 갭(9)을 통과하여 영구 자석(15)으로 회귀하며, 갭(9)에서 정자계를 생성한다. 내부요크(1) 및 외부요크 (3)에서, 자속은 박판(2, 4)의 평면 내에서 순환한다.

더욱이, 코일(12)에 교류가 공급되면, 자극부(6, 7 및 8)에서 축 방향으로 상이한 자극이 번갈아서 발생하고, 가동소자(13)의 영구자석(14, 15)에 의한 자력 및 척력작용은 코일(12) 전류의 크기 및 영구 자석(14, 15)의 자속 밀도에 비례하는 추력을 발생시켜서, 가동소자(13) 및 샤프트(7)가 교류 주파수에 동기화되어 왕복 운동을 하게 된다.

이 경우에, 영구자석(14, 15)으로부터의 자속(19)은 내부요크(1) 및 외부요크(3)의 박판(2, 4)의 평면 내에서 순환한다. 추가로, 자속(19)이 박판(2, 4)의 평면 내에서 순환할 때, 자속(19)에 수직인 방향으로 와전류(渦電流)(20)가 발생하기쉽다. 이것은 자속 밀도의 제곱에 비례하고 요크 재료의 두께에 비례하는 전류이다. 각각 투자율이 높고, 절연 표면을 갖는 다수의 박판(2 또는 4)이 서로 적층되는 방식으로 내부요크(1) 및 외부요크(3)의 각각이 각주형 모양으로 형성되기 때문에, 적은 와전류가 발생하여 철손을 상당히 감소시키고, 따라서 이것으로 인하여 모터 효율이 개선된다.

더구나, 각각의 내부요크(1) 및 외부요크(3)는 다수의 박판(2, 4)을 단순하게 적층하는 방식으로써 각주형 모양으로 형성되기 때문에, 선형모터에서의 요크의 제조가 매우 용이하게 된다.

추가적으로, Nd-Fe-B계 희토류 자석은 가공이 어렵고, 원통형 모양은 가공의 어려움으로 인하여 제조 비용이 커지게 된다. 본 실시예에서, 공정이 간단하게 되는 평판형 영구자석(14, 15)의 사용으로 인하여, 자석의 제조가 간단하게 되고, 이로 인하여 자석의 제조 비용이 감소하게 됨에 따라서, 모터 비용이 감소된다.

상기에서 코일(12)은 외부요크(3)에 권선되지만, 코일(12)이 내부요크(1)에 권선되는 구조도 또한 사용할 수 있다.

추가로, 상기에서 외부요크(3)의 자극부의 수는 3이지만, 요크, 자석 및 코일을 추가로 축 방향으로 직렬 연결하는 것도 또한 적절하다.

따라서, 상기와 같이, 본 실시예에 의한 선형모터는, 각각 통상적으로 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판(2)을 적층함으로써 각각 구성되는 각주형의 내부요크(1)와, 각각 통상적으로 지사각형의 모양이고 투자율이 높으면서 축 방향으로 노치(notch)한 슬롯이 있는 다수의 박판(4)을 적층함으로써 각각 구성되는 외부요크와, 외부요크(3)의 세 개의 자극부(6, 7 및 8)중에서 중앙의 자극부 주위에 각각 권선되어 축(5) 방향을 따라서 번갈아서 상이한 자극을 형성하는 코일(12)과, 자극부(6, 7 및 8)를 갖는 외부요크(3)의 표면을, 내부요크(1)에 대하여 소정의 갭(9)을 두고 마주 보게 되도록 배치하는 방식으로 각각 구성한 요크블록(10)의 세트, 내부요크(1) 측면을 소정의 간격을 형성하면서 서로 마주 보게 배치하는 상태로 요크블록(10)의 세트를 지지하는 평판형의 베이스(11)와, 내부요크(1) 사이에 위치되도록 베이스(11)에 고정된 베어링(18)과, 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 내부요크(1) 및 외부요크(3)와 마주보는 방향으로 자화되는 평판형 영구자석(14, 15)의 쌍들이 소정의 간격을 두고 축 방향으로 배치되고 또한 내부요크(1) 및 외부요크(3) 사이의 갭(9)내에 설치된 가동 소자(13), 및 가동 소자(13)에 일체적으로 고정되어 베어링(18)에 삽입된 샤프트(17)를 포함한다.

따라서, 이것으로 인하여 코어 손실중에서 와류손이 감소되어 모터 효율이 향상되고, 또한 모터의 제조가 용이하게 되어 제조 비용이 감소된다.

(제4실시예)

도 6은 본 발명의 제4실시예에 의한 선형모터의 외부요크를 나타내는 분해도이다. 이러한 선형모터의 구성은 도 4 및 5에 나타낸 것과 전반적으로 유사하다.

도 6에서, 외부요크(3)는 각각 투자율이 높은 다수의 박판(4)들을 적층함으로써 구성되며, 세 개의 자극부(6, 7 및 8)에 대응하는 세 개의 분할된 블록(23, 24 및 25)으로 되어 있다. 별도로 권선된 코일(26)은 중앙의 블록(24)에 부착되며, 이후에, 세 개의 블록(23, 24 및 25)은 용접, 끼워 맞춤(fitting), 코오킹(caulking) 등으로써 통합된다.

이렇게 구성된 외부요크(3)에서, 코일은 기계에 의한 통상의 권선 방법으로써 제조되므로, 일정한 권선 회수의 조건 이하에서 외부요크(3)의 크기 감축이 가능하고, 따라서 선형모터의 크기를 감축할 수 있게 된다.

추가로, 상기에서 요크블록(10)의 수는 2이지만, 요크블록(10)의 수는 다수의 요크블록(10)이 있는 한 이것에 한정되지는 않는다.

더욱이, 내부요크(1) 및 외부요크(3)는 원통형의 모양이 될 수도 있다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 선형모터에서, 외부요크(3)는 세 개의 자극부(6, 7 및 8)에 대응하는 세 개의 분할 블록(23, 24 및 28)으로 구성되며, 코일(26)이 중앙의 자극부(7)에 부착된 후에 세 개의 블록(23, 24 및 25)이 서로 통합된다.

따라서, 코일(12)의 점적율(占積率)은 더욱 커져서 선형모터의 크기 감축이 가능하다.

(제5실시예)

본 발명의 제5실시예에 따른 선형모터의 구조는 도 4 및 5에 나타낸 것과 유사하다. 이러한 이유로 인하여, 본 실시안은 이하에서 도 4 및 5를 참조로 하여 설명한다.

도 4 및 5에서, 각각의 내부요크(1) 및 각각의 외부요크(3)를 고정적으로 지지하는 베이스(11)는 비자성 재료로 제조한다. 구체적으로는, 알루미늄 등의 상대 투자율이 1에 가까운 재료가 바람직하다.

상기와 같이 구성된 선형모터에서, 영구자석(15)으로부터의 자속(19)은 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 영구자석(14), 외부요크(3) 및 갭(9)을 통과하여 동일한 영구자석(15)으로 회귀하며, 갭(9)에서 정자계를 발생한다. 내부요크(1) 및 외부요크(3)에서, 자속은 상기 요크들의 박판(2, 4)의 평면 내에서 순환한다.

내부요크(1) 및 외부요크(3)는 베이스(11)에 접촉하게 되지만, 베이스(11)는 비자성 재료로 제조하기 때문에, 내부요크(1) 및 외부요크(3)에서 흐르는 자속의 순환은 베이스(11)에 도달하지 않아서, 불필요한 와전류에 의한 철손이 베이스(11)에서는 발생하지 않는다.

추가로, 상기에서 요크블록(10)의 수는 2이지만, 요크블록(10)의 수는 다수의 요크블록(10)이 있는 한 이것에 한정되지는 않는다.

더욱이, 내부요크(1) 및 외부요크(3)는 원통형의 모양을 갖도록 형성될 수도 있다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 선형모터에서, 요크블록(10)을 지지하는 베이스(11)는 비자성 재료로 제조하므로, 베이스(11)에 철손이 발생하지 않고, 이것으로 인하여 모터 효율이 개선된다.

(제6실시예)

본 발명의 제6실시예에 따른 선형모터의 구조는 도 4 및 5에 나타낸 것과 유사하다. 이러한 이유로 인하여, 본 실시예는 이하에서 도 4 및 5를 참조로 하여 설명한다.

도 4 및 5에서, 각각의 내부요크(1) 및 각각의 외부요크(3)를 고정적으로 지지하는 베이스(11)는 높은 고유저항(비저항(比抵抗))을 갖는 비자성 재료로 제조한다. 구체적으로는, SUS 및 세라믹스 등, 상대 투자율이 1에 가깝고, 고유 저항이 알루미늄의 고유 저항의 10배 이상인 재료가 바람직하다.

상기와 같이 구성된 선형모터에서, 영구자석(15)으로부터의 자속은 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 영구자석(14), 외부요크(3) 및 갭(9)을 통과하여 동일한 영구 자석(15)으로 회귀하며, 갭(9)에서 정자계를 발생한다. 내부요크(1) 및 외부요크(3)에서, 자속은 상기 요크들의 박판(2, 4)의 평면 내에서 순환한다.

내부요크(1) 및 외부요크(3)는 베이스(11)에 접촉하게 되지만, 베이스(11)는 높은 고유 저항을 갖는 비자성 재료로 제조하기 때문에, 내부요크(1) 및 외부요크 (3)에서 흐르는 자속의 순환은 베이스(11)에 도달하지 않아서, 불필요한 와전류에 의한 철손이 베이스(11)에서는 발생하지 않는다.

추가로, 베이스(11)는 고유저항이 높기 때문에, 내부요크(1) 및 외부요크(3)에서 발생하는 와전류는 베이스(11)로 거의 누설되지 않으므로, 불필요한 와전류에 의한 철손이 베이스(11)에서는 발생하지 않는다.

추가로, 상기에서 요크블록(10)의 수는 2이지만, 요크블록(10)의 수는 다수의 요크블록(10)이 있는 한 이것에 한정되지는 않는다.

더욱이, 내부요크(1) 및 외부요크(3)는 원통형의 모양을 갖도록 형성될 수도 있다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 선형모터에서, 요크블록(10)을 지지하기 위한 베이스(11)는 높은 고유저항을 갖는 비자성 재료로 제조하므로, 베이스(11)에철손이 발생하지 않고, 이것으로 인하여 모터 효율이 향상된다.

(제7실시예)

도 7은 본 발명의 제7실시예에 따른 선형모터를 나타내는 단면도이다.

도면에서, 각 내부요크(1)는 각각 통상적으로 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판(2)을 적층하는 방식으로써 각주형의 모양으로 형성된다. 더욱이, 각 외부요크(3)는 각각 통상적으로 직사각형의 모양이면서 투자율이 높은 다수의 박판(4)들을 적층하는 방식으로써 각주형의 모양으로 형성하고, 축(5) 방향을 따라서 세 개의 자극부(6, 7 및 8)를 형성한다. 자극부(6, 7 및 8)를 갖는 외부요크(3)의 표면은 대응하는 내부요크(1)에 대하여 그 사이에 소정의 갭(9)을 두고 마주 보게 되도록 배열되어 각각의 요크블록 세트(10)을 구성한다. 더구나, 요크블록(10) 세트는 내부요크 측면들이 그들 사이에 소정의 간격을 두고 서로 마주 보게 되도록 배열되는 상태로 평판형 베이스(11)에 고정된다.

베이스(11) 위에는, 내부요크(1) 및 외부요크(3) 사이의 갭(9)의 폭과 동일한 폭을 각각 갖는 돌출부(30)가 형성되어 있다. 내부요크(1) 및 외부요크(3)를 돌출부(30)가 갭(9) 안에 삽입되어 있는 상태로 베이스(11)에 대하여 가압하여 베이스에 고정시킨다.

추가로, 각 코일(12)을 외부요크(3)의 세 개의 자극부(6, 7 및 8) 중에서 중앙의 자극부(7) 주위에 권선하고, 두 개의 외부요크(3)에 코일(12)을 개별적으로 권선하여 병렬로 연결함으로써, 상이한 자극이 세 개의 자극부(6, 7 및 8)에 번갈아서 발생하도록 한다.

숫자(13)으로 표시된 가동소자는, 각 쌍이 각 내부요크(1) 및 각 외부요크 (3)가 마주 보는 방향으로 자화되는 평판형 영구자석(14, 15)의 쌍, 영구자석 지지대(16) 및 샤프트(17)로 구성된다. 영구자석(14, 15)은 Nd-Fe-B계의 희토류 자석으로 제조하는 것이 바람직하다. 이러한 영구자석(14, 15)은 그들 사이에 소정의 간격을 형성하도록 축 방향으로 배열되게 영구자석 지지대(16)로써 고정되고, 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 내부요크(1) 및 외부요크(3) 사이의 갭(9)내에 위치된다.

상기와 같이 구성된 선형모터에서, 영구자석(15)으로부터의 자속은 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 영구자석(14), 외부요크(3) 및 갭(9)을 통과하여 동일한 영구 자석(15)으로 회귀하며, 갭(9)에서 정자계를 생성한다. 내부요크(1) 및 외부요크 (3)에서, 자속은 박판(2, 4)의 평면내에서 순환한다.

이러한 경우에, 내부요크(1) 및 외부요크(3) 사이의 갭(9)의 폭과 동일한 폭을 각각 갖는 돌출부(30)가 베이스(11) 위에 형성되어 있고 내부요크(1) 및 외부요크(3)를 돌출부(30)가 갭(9)에 맞추어 정렬되어 있는 상태로 베이스(11)에 대하여 가압하여 베이스에 고정시키므로, 내부요크(1) 및 외부요크(3) 사이의 간격, 즉 갭(9)은 높은 정밀도를 확보할 수 있다. 더욱이, 영구자석(14, 15)으로부터 발생하는 자속(19)의 자기회로의 변동이 감소되기 때문에, 자속(19)의 변동이 또한 감소되어서, 선형모터의 추력 안정도를 향상시킨다. 추가로, 내부요크(1) 및 외부요크 (3) 사이의 갭(9)의 폭에 대한 정밀도 관리가 쉬워져서 선형모터의 제조가 용이하게 된다.

상기와 같이, 본 실시예에 의한 선형모터에서, 내부요크(1) 및 외부요크(3) 사이의 갭(9)의 폭과 동일한 폭을 각각 갖는 돌출부(30)가 베이스(11) 위에 형성되고, 내부요크(1) 및 외부요크(3)를 돌출부(30)가 갭(9)에 끼워 맞추어지는 상태로 베이스(11)에 고정시키므로, 내부요크(1) 및 외부요크(3) 사이의 갭(9)의 폭에 대한 높은 정밀도를 확보할 수 있어서 선형모터의 추력의 변동을 억제하며, 더구나 선형모터의 제조가 용이하게 된다.

(제8실시예)

본 발명의 제8실시예에 따른 선형모터의 구조는 도 4 및 5에 나타낸 것과 유사하다. 이러한 이유로 인하여, 본 실시예는 이하에서 도 4 및 5를 참조로 하여 설명한다.

도 4 및 5에서, 가동소자(13)는 각 쌍이 각 내부요크(1) 및 각 외부요크(3)가 마주 보는 방향으로 자화되는 평판형 영구자석(14, 15)의 쌍, 영구자석 지지대(16) 및 샤프트(17)로 구성된다. 가동소자(13)의 영구자석 지지대는 비자성 재료로 제조한다. 더욱 상세하게는, 알루미늄 등, 상대 투자율이 1에 가까운 재료가 바람직하다.

이렇게 구성된 선형모터에서, 영구자석(15)으로부터의 자속(19)은 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 영구자석(14), 외부요크(3) 및 갭(9)을 통과하여 동일한 영구 자석(15)으로 회귀하며, 갭(9)에서 정자계를 생성한다. 내부요크(1) 및 외부요크 (3)에서, 자속은 박판(2, 4)의 평면 내에서 순환한다.

자속(19)의 일부는 추가적으로 영구자석 지지대(16)를 통과하려 하지만, 영구자석 지지대(16)는 비자성 재료로 제조되기 때문에, 자속(19)은 영구자석 지지대(16)를 거의 통과하지 않아서, 불필요한 와전류에 의한 코어 손실이 영구자석 지지대(16)에서는 발생하지 않는다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 선형모터에서, 가동부(13)를 비자성 재료로 제조함으로써, 가동부(13)에서의 코어 손실 감축이 가능하고, 따라서 모터 효율이 향상된다.

(제9실시예)

본 발명의 제9실시예에 따른 선형모터의 구조는 도 4 및 5에 나타낸 것과 유사하다. 이러한 이유로 인하여, 본 실시예는 이하에서 도 4 및 5를 참조로 하여 설명한다.

도 4 및 5에서, 가동소자(13)는 각 쌍이 각 내부요크(1) 및 각 외부요크(3)가 마주 보는 방향으로 자화되는 평판형 영구자석(14, 15)의 쌍, 영구자석 지지대(16) 및 샤프트(17)로 구성된다. 더욱이, 가동소자(13)의 영구자석 지지대(16)는 높은 고유 저항을 나타내는 비자성 재료로 제조한다. 더욱 상세하게는, 상대 투자율이 1에 가깝고 고유 저항이 알루미늄의 고유 저항의 10배 이상인 재료가 바람직하다. 가동 소자(13)는 경량(輕量)일 필요가 있으므로, 경량 세라믹스, 영률(Young's Modulus)이 높은 재료 등이 적절하다.

이렇게 구성된 선형모터에서, 영구자석(15)으로부터의 자속(19)은 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 영구자석(14), 외부요크(3) 및 갭(9)을 통과하여 동일한 영구자석(15)으로 회귀하며, 갭(9)에서 정자계를 생성한다. 내부요크(1) 및 외부요크(3)에서, 자속은 박판(2, 4)의 평면 내에서 순환한다.

자속(19)의 일부는 추가적으로 영구자석 지지대(16)를 통과하려 하지만, 영구자석 지지대(16)는 비자성 재료로 제조되기 때문에, 자속(19)은 영구자석 지지대 (16)를 거의 통과하지 않아서, 불필요한 와전류에 의한 코어 손실이 영구자석 지지대(16)에서는 발생하지 않는다.

또한, 영구자석 지지부(16)가 높은 고유저항을 나타내기 때문에, 자속 일부가 영구자석 지지부(16)를 통해 통과할지라도, 철손은 발생하지 않는다.

상기 언급했듯이, 이 실시예에 따른 선형모터에서, 가동부(13)는 높은 고유저항을 갖는 비-자성 재료로 제조되어, 가동부(13)의 철손을 더 양호하게 감소시켜서, 모터 효율을 개선시킨다.

(제10실시예)

도 8은 본 발명의 제10실시예에 따른 선형모터의 가동부(가동 소자)를 도시하는 사시도이다. 그 선형모터의 전체 구성은 도 4 및 5에 도시된 것과 비슷하다.

도 8에서, 가동부(13)는, 한쌍의 직사각형 가동부 베이스(33, 34)와, 거의 입방체 형태를 이루도록 상기 가동부 베이스(33, 34)를 지지하는 복수의 지주(35)와, 각 쌍이 가동부 베이스(33, 34) 사이에서, 서로간에 대향관계인 입방체 형상의 두 측면(표면)에 놓여지고 또한 쌍들 간에 소정의 간격을 형성하기 위해 스페이서(38)가 제공되는 상태로 설치되는 영구자석(14, 15) 쌍들과, 내부요크들 (1)간의 공간에서 가동부(13)와 샤프트(17)를 접속하는 지지부(39)로 구성된다.

그렇게 구성된 가동부(13)는 구조적 강도를 갖고, 경량이며, 또한 내부요크및 외부요크(3)간의 공간(9)내에 높은 정밀도로 한쌍의 평판형 영구자석(14, 15)이 축방향으로 규정된 간격을 두고서 지지되도록 한다. 또한, 가동부(13) 및 샤프트(17)를 접속하는 지지부(39)가 내부요크들(1)간의 갭에 위치되므로, 가동부를 소형으로 만들 수 있다.

상설했듯이, 이 실시예에 따른 선형모터에서, 가동부(13)는, 한쌍의 직사각형 가동부 베이스(33, 34)와, 거의 입방체 형태로 상기 가동부 베이스(33, 34)를 지지하는 복수의 지주(35)와, 각 쌍이 가동부 베이스(33, 34) 쌍들 사이에 놓여지고 또한 각 쌍들 간에 소정의 간격을 형성하기 위해 스페이서(38)가 설치되는 상태로 설치되는 영구자석(14, 15) 쌍들과, 내부요크들(1) 간의 공간에서 가동부(13) 및 샤프트(17)를 접속하는 지지부(39)로 구성되어, 그러므로 가동부(13)의 강도가 확보되고, 선형모터의 제조가 쉬워진다.

(제11실시예)

본 발명의 제11실시예에 따른 선형모터의 가동부의 구성은 도 8에 도시된 것과 비슷하고, 그 선형모터의 전체 구성은 도 4 및 5에 도시된 것과 비슷하다.

도 8에서, 가동부(13)는 한쌍의 직사각형 가동부 베이스(33, 34)와, 거의 입방체 형태를 이루도록 상기 가동부 베이스(33, 34)를 지지하는 복수의 지주(35)와, 각 쌍이 가동부 베이스(33, 34) 사이에서 서로간에 대향관계인 입방체 형상의 두 측면(36, 27)들에 놓여지고 또한 규정된 간격을 형성하기 위해 각 쌍들 사이에 스페이서(38)가 제공되는 상태로 설치되는 영구자석(14, 15) 쌍들과, 내부요크들(1)간의 공간에서 가동부(13) 및 샤프트(17)를 접속하는 지지부(39)로 구성된다.

이 예에서, 영구자석(14, 15)과 접촉하게 되는 가동부 베이스(33, 34) 및 스페이서(38)는 높은 고유저항을 갖는 비-자성 재료로 제조된다. 상세하게, 재료의 상대 투자율은 1에 가깝고 그 고유저항은 알루미늄의 10배 이상이다. 또한, 가동부 (13)가 경량으로 될 필요가 있으므로, 경량의 세라믹, 높은 영률(Yonng's modulus)을 갖는 수지재료 등이 적합하다.

또한, 영구자석(14, 15)과 접촉하지 않는 지지부(39)를 1에 가까운 상대 투자율을 갖는 알루미늄 등의 재료로 제조함이 바람직하다.

그렇게 구성된 선형모터에서, 영구자석(15)로부터 발생한 자속(19)이 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 영구자석(14), 외부요크(3) 및 갭(9)을 통과해서 같은 영구자석(15)으로 회귀하고, 갭(9)에 정자계를 발생시킨다. 내부요크(1) 및 외부요크(3)에서, 자속은 요크의 박판(2, 4)의 평면내에서 순환한다.

자속(19)의 일부가 가동부 베이스(33, 34), 스페이서(38) 및 지지부(39)를 통해 통과하지만, 가동부 베이스(33, 34), 스페이서(38) 및 지지부(39)가 비-자성 재료로 제조되기 때문에, 자속(19)이 가동부 베이스(33, 34), 스페이서(38) 및 지지부(39)를 거의 통과하지 않아, 결과적으로 불필요한 와전류에 의한 철손이 가동부 베이스(33, 34), 스페이서(38) 및 지지부(39)에서 발생하지 않는다.

또한, 영구자석(14, 15)와 접촉하는 가동부 베이스(33, 34) 및 스페이서(38)가 높은 고유저항을 나타내기 때문에, 자속(19) 일부가 가동부 지지부(16)를 통과할지라도, 철손은 발생하지 않는다.

상기 언급했듯이, 이 실시예에 따른 선형모터의 가동부 베이스(33 및 34) 및스페이서(38)는 높은 고유저항을 갖는 비-자성 재료로 제조되고 지지부(39)가 비-자성 재료로 제조되어, 가동부(13)의 강도가 확보될 뿐만 아니라, 선형모터의 제조가 용이하게 되고, 가동부(13)의 철손이 더 감소되어 모터 효율을 향상시킨다.

(제12실시예)

도 9는 본 발명의 제12실시예에 따른 선형모터를 도시하는 수직 횡단면도이고, 도 10은 영구자석 및 자극간의 위치관계를 설명하는데 사용하는 구조적 예시이다. 도 9에 도시된 선형모터의 수평 횡단면 예시는 도 4와 같아, 그러므로 도 4는 제12실시예를 설명하는데 또한 설명된다.

도 4, 9 및 10에서, 각 내부요크(1)가 거의 직사각형 형태이며 높은 투자율을 각기 갖는 다수의 박판(2)을 적층하는 방식으로 각주(prismatic) 형태로 형성된다. 또한, 각 외부요크(3)가 거의 직사각형 형태이며 높은 투자율을 각기 갖는 다수의 박판(4)을 적층하는 방법으로 각주(prismatic) 형태로 형성되고, 2개의 슬롯(21, 22)이 박판(4)을 적층하는 방향을 따라 절단되어 제1자극(6), 제2자극(7) 및 제3자극(8)을 만든다. 박판(2, 4)들의 표면을 따라 자로(magnetic path)(19a)가 형성되도록 자극(6, 7 및 8)을 갖는 외부요크(3)의 표면과 대응하는 내부요크(1) 사이에 소정의 갭(9)을 형성하기 위해 외부요크의 표면이 대응하는 내부요크에 대해 대향관계로 설치되어, 각 요크블록(10) 세트를 구성한다. 또한, 요크블록(10) 세트는 그 내부요크 측면들이 그들 간에 규정된 공간을 형성하도록 대향관계에 놓인 상태로 평판형 베이스(11)상에 유지된다.

또한, 각 코일(12)이 외부요크(3)의 3개 자극(6, 7 및 8)중 제2자극(7) 주위에 권선되어서 코일(12)들이 두 개의 외부요크(3)들에 개별적으로 권선되어 병렬로 연결되면 세 자극부(6, 7, 8)에서 상이한 자극들이 번갈아 발생한다.

이 예에서, 내부요크(1) 및 외부요크 각각을 구성하는 박판(2, 4)들은 무방향성의 전기 강철판 및 강대(magnetic steel sheets and strip)(신일본제철제 35H440 등)를 사용하여, 박판 표면을 따라 흐르는 자속에서 높은 포화 자속밀도를 가지고 또한 표면들이 절연 코팅재로 커버되면 철손이 낮다는 특성을 가진다.

가동부(13)는, 각 쌍이 내부요크(1) 및 외부요크(3)를 대향하는 방향(라인 A-A에 따른 방향)으로 자화되도록 구성된 제1 및 제2 평판형 영구자석(15, 14) 쌍들과, 영구자석 지지부(16) 및 샤프트(17)로 구성된다. 바람직하게, 영구자석(14, 15)은 Nd-Fe-B계 희토류 자석으로 제조한다. 상기 영구자석(14, 15)들은 그들 사이에 소정의 간격을 형성하도록 축방향(중심축(5)에 따른 방향으로)으로 배열되게 영구자석 지지부(16)에서 고정되어, 영구자석이 내부요크(1)와 외부요크(3) 사이의 갭(9)내에 위치되면 영구자석들의 자화방향이 서로간에 반대가 된다.

샤프트(17)의 왕복운동을 원활히 하는 베어링(18)은 축회전을 조절할 수 있는 한은 어떤 구성이어도 좋고, 예컨대 선형 볼 베어링 및 함유(oil-retaining) 금속 베어링을 포함하는 각종 종래의 구성을 가질 수 있다.

도 10에서, 라인 B-B의 좌측은 가동부(13)가 하사점(lower dead center)에 도달하는 것을 도시하는 반면에 그로부터 우측은 가동부(13)가 상사점에 도달하는 것을 나타낸다. 가동부(13)가 하사점에서 상사점으로 이동하는 도중에, 제1평판형 영구자석(15)이 제1자극부(6)와 제2자극부(7)를 항상 동시에 교차하고 또한 제2평판형 영구자석(14)이 제2자극부(7)와 제3자극부(8)를 항상 교차하도록 평판형 영구자석(14, 15) 쌍들이 설치된다.

그렇게 구성된 선형모터에서, 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)으로부터 발생한 자로(19a)(실선으로 도시)는 제1평판형 영구자석(15), 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 제2평판형 영구자석(14), 갭(9), 외부요크 및 갭(9)을 통해 통과하고 그후 제1평판형 영구자석(15)으로 복귀하여 슬롯(21 또는 22)을 에워싸, 갭(9)에서 정자계를 발생시킨다. 내부요크(1) 및 외부요크(3)에서, 자속은 박판(2, 4)의 평면내에서 순환한다.

또한, 교류전류를 코일(12)로 공급하면, 상이한 자극들이 제1자극(6), 제2자극(7) 및 제3자극(8)에서 축방향으로 교대로 나타나고, 가동부(13)의 제1 및 제2영구자석(15, 14)과의 자력 및 척력작용으로 코일(12) 전류의 크기와 영구자석 (14, 15)로부터 발생된 자속의 자속밀도에 비례해는 추력을 발생시켜, 샤프트(17)와 함께 가동부(13)는 교류전류의 주파수와 동기해서 왕복운동한다.

또한, 자로(19b)(점선으로 도시)는 제2평판형 영구자석(14), 갭(9), 제2자극(7), 갭(9) 및 제1평판형 영구자석(15)을 통해 진행하고, 슬롯(21 또는 22)을 포위하지 않기 때문에, 이 자로는 축방향 추력에는 작용하지 않는다.

도 10에 도시했듯이, 하사점에서 제1평판형 영구자석(15)은 제1자극(6)을 교차하는 반면에 제2평판형 영구자석(14)은 제2자극(7)을 교차하기 때문에, 제2평판형 영구자석(14)의 N극에서 발생된 자속이 제3자극(8)을 통해 통과하고 그후 제1자극(6)을 통과하여 슬롯(21, 22)을 포위하고, 그후 제1평판형 자석(15)의 S극에 복귀한다. 또한, 자속은 제2자극(7)을 통과한 후 제1자극(6)을 통해 진행하여 슬롯(21)을 포위하고, 그후 제1평판형 영구자석(15)의 S극에 복귀한다.

또한, 상사점에서 제1평판형 영구자석(15)은 제 2자극(7)을 교차하는 반면에 제2평판형 영구자석(14)은 제3자극(8)을 교차하기 때문에, 제2평판형 영구자석(14)의 N극에서 발생된 자속이 제3자극(8)을 통과하고 그후 제1자극(6)을 통과하여 슬롯 (21, 22)을 포위하고, 계속해서 제1평판형 영구자석(15)의 S극에 복귀한다. 또한, 자속은 제3자극(8)을 통과한 후 제2자극(7)을 통해 진행하여 슬롯(22)을 포위하고, 계속해서 제1평판형 영구자석(15)의 S극에 복귀한다.

그러므로, 가동부(13)가 하사점에서부터 상사점으로의 이동하는 도중에 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14) 쌍이 외부요크의 2개 자극부들을 항시 동시에 교차하도록 설치되기 때문에, 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)으로 인한 자속이 코일(12)의 슬롯(21, 22)들에 효과적으로 작용하여, 그러므로, 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)과 그리고 코일(12)을 흐르는 교류전류에 의한 자기력이 효과적으로 발생될 수 있어서, 큰 추력을 제공한다.

또한, 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)에서 발생된 자속의 자로(19a)는 내부요크(1) 및 외부요크(3)의 박판(2, 4) 평면에서 순환한다. 자속이 박판(2,4) 평면에서 순환하면, 와전류(20)가 자속에 수직방향으로 발생하는 경향이 있다. 와전류는 자속밀도의 제곱에 비례하고 요크재료 두께의 제곱에 비례하는 전류이다. 내부요크(1) 및 외부요크(3)가 높은 투자율 및 절연된 표면을 갖는 다수의 박판(2, 4)을 서로 적층하도록 각주 형태로 형성되기 때문에, 와전류는 거의 발생하지 않고, 철손이 상당히 감소될 수 있다. 따라서, 모터 효율이 향상될 수 있다.

또한, 내부요크(1) 및 외부요크(3)는 다수의 박판(2 또는 4)을 간단히 적층한 각주 형태로 형성되기 때문에, 선형모터의 요크 제조는 매우 쉬워진다.

또한, Nd-Fe-B계 희토류 자석은 가공하기 어렵고, 원통형태는 가공하기가 어렵기 때문에 비용이 비싸지게 된다. 본 실시예에서, 가공하기 쉬운 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)을 사용함으로써, 자석의 제조가 간단해져서, 자석의 원가를 감소시키고, 모터의 원가를 감소시킨다.

상기 설명에서 코일(12)이 외부요크(3)에 권선되지만, 내부요크에 코일(12)을 권선하는 것도 가능하다.

따라서, 상설했듯이, 본 발명에 따른 선형모터는, 거의 직사각형 형태이며 높은 투자율을 갖는 다수의 박판(2)을 적층함으로써 형성되는 각주 형태의 내부요크(1)와; 일반적으로 직사각형의 형상을 가지고 높은 투자율을 각각 가지는 다수의 시트(4)들을 적층함으로써 각각 형성되고, 제1자극부(6)와, 제2자극부(7)와 제3자극부(8)을 형성하도록 시트(4)들을 적층하는 방향으로 절단함으로써 두 개의 슬롯(21, 22)들이 형성되고, 자극부들을 갖는 표면이 각 요크블록(10) 셋트를 구성하도록 내부요크(1)와의 사이에 소정의 갭을 형성하기 위해 내부요크(1)에 대해 대향관계로 위치되어 자로가 시트들의 표면을 따라 만들어지도록 구성된 외부요크(3)와; 제2자극(7) 주위에 권선되고 또한 상이한 자극들을 제1자극부(6), 제2자극부 (7) 및 제3자극(8)부에서 교대로 발생하도록 만들어진 코일(12)과, 소정의 공간을 형성하기 위해 요크블록의 내부요크 측면들을 서로간에 대향관계로 위치시키는 상태로 요크블록(10) 셋트를 지지하는 평판형 베이스(11)와, 내부요크들 사이에 위치되도록 베이스(11)에 고정되는 베어링(18)과; 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 내부요크(1)와 외부요크(3)가 대향하는 방향으로 자화되고 또한 베어링(18)의 축방향을 따라 소정의 간격을 두고서 배열되는 상태로 갭(9)내에 각각 위치되는 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14) 쌍을 포함하여, 축방향을 따라 이동할 때에 제1평판형 영구자석(15)이 제1자극부(6)와 제2자극부(7)을 항상 교차하는 반면 제2평판형 영구자석(14)이 제2자극부(7)와 제3자극부(8)을 항상 교차하도록 구성된 가동부(13)와, 그리고 가동부(13)에 일체적으로 고정되어 베어링(18)에 삽입된 샤프트(17)를 구비한다.

그러므로, 내부요크(1) 및 외부요크(3)의 철손을 감소시킬 수 있어서 모터 효율을 개선하고 또한 선형모터의 제조가 쉬워진다.

(제13실시예)

도 11은 본 발명의 제13실시예에 따른 선형모터의 외부요크 및 베이스를 도시하는 사시도이다. 선형모터의 전체 구성은 도 4, 9 및 10에 도시된 것과 비슷하다.

도 11에서, 도면 번호 63은 외부요크(3)의 제 1자극(6) 및 제3자극(8)의 양단면에 박판(4)을 적층하는 방향으로 만들어진 구멍을 나타내고, 구멍(63)의 수는 전체적으로 4개이다. 또한, 번호 64는 외부요크(3)가 베이스(11)에 고정되도록 구멍(63)으로 각기 삽입되는 바이스(vises)와 같은 바-형 부재를 도시한다.

그렇게 구성된 선형모터에서, 외부요크(3)의 양단면이 베이스(11)에 놓여져서 바-형 부재(64)에 의해 베이스에 고정된다. 그러므로, 외부요크(3)는 베이스(11)에 견고하게 고정될 수 있고, 다수의 박판들을 적층해서 형성된 외부요크(3)의 강도가 확보된다.

상기 언급했듯이, 이 실시예에 따른 선형모터에서, 구멍(63)은 제1자극(6) 및 제3자극(8)에 외부요크(3)의 박판(4)들을 적층하는 방향으로 만들어지고, 외부요크(3)는 바-형 부재(64)에 의해 베이스(11)에 고정되게 확보되므로, 따라서 외부요크(3)는 베이스(11)에 견고히 고정될 수 있고 또한 다수의 박판을 적층시킨 외부요크(3)의 강도가 확보될 수 있다.

(제14실시예)

도 12는 본 발명의 제14실시예에 따른 선형모터의 외부요크 및 베이스를 도시하는 사시도이다. 선형모터의 전체 구성은 도 4, 9 및 10에 도시된 것과 비슷하다.

도 12에서, 도면번호 26은 외부요크(3)의 제1자극(6) 및 제3자극(8)에 박판(4)을 적층하는 방향으로 만들어진 관통 구멍을 나타내고, 도면번호 27은 외부요크(3)를 베이스(11)에 견고히 고정시키도록 관통 구멍(26)으로 삽입되는 관통 바를 나타낸다.

그렇게 구성된 선형모터에서, 외부요크(3)는 외부요크(3)의 양단면이 베이스(11)에 놓여진 상태에서 관통 바(27)를 통해 베이스(11)에 고정되기 때문에, 외부요크(3)가 베이스(11)에 견고하게 고정될 수 있고, 다수의 박판을 적층해서 형성된 외부요크(3)의 강도가 확보가능하다. 또한, 선형모터의 제조가 쉬워진다.

상설했듯이, 이 실시예에 따른 선형모터에서, 관통 구멍(26)이 외부요크(3)의 제1 및 제3자극부(6, 8)에 박판(4)을 적층하는 방향으로 제조되고 그리고 외부요크(3)가 관통 바(27)를 통해 베이스(11)에 고정되므로, 따라서 외부요크(3)가 베이스(11)에 견고히 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 박판을 적층해서 형성된 외부요크(3)의 강도가 확보가능해지고, 선형모터의 제조도 용이하게 될 수 있다.

(제15실시예)

도 13은 본 발명의 제15실시예에 따른 선형모터의 내부요크, 외부요크 및 베이스를 도시하는 사시도이다. 선형모터의 전체 구성은 도 4, 9 및 10에 도시된 것과 비슷하다.

도 13에서, 도면 번호 27, 28은 외부요크(3) 및 내부요크(1)와 각각 접촉하게 되는 베이스(11)의 일부에 만들어진 구멍을 나타낸다. 이 경우에, 내부요크(1) 및 외부요크(3)의 박판(2, 4) 평면에서 순환하는 자속이 가능한 베이스(11)를 통과하지 않도록 베이스(11)의 재료가 비-자성 재료일 필요가 있다. 또한, 베이스(11)가 가공성이 양호할 필요가 있기 때문에, 알루미늄 등의 재료가 바람직하다.

그렇게 구성된 선형모터에서, 내부요크(1) 및 외부요크(3)로부터의 자속 누설이 감소되어, 그 누출된 자속으로 인해 베이스(11)에서 발생하는 철손을 억제하므로, 따라서 모터효율을 향상시킨다.

상기 언급했듯이, 이 실시예에 따른선형모터에서, 베이스(11)는 외부요크 (3) 및 내부요크 각각과 접촉하는 그 일부에서 구멍(27, 28)을 갖도록 설계되어, 베이스(11)의 철손이 감소되어 모터 효율을 개선시킨다.

(제16실시예)

도 14는 본 발명의 제16실시예에 따른 선형모터의 외부요크를 도시하는 분해도이다. 선형모터의 전체 구성은 도 4, 9 및 10에 도시된 것과 비슷하다.

도 14에서, 도면번호 81은 제1슬롯(21)의 제 1자극 측벽면을 구성하는 제1자극 블록(1B)을 나타내고, 도면번호 82는 제1슬롯(21)의 제2자극 측벽면과 내부요크 대향벽면과 그리고 제2슬롯(22)의 제2자극 측벽면과 내부요크 대향벽면을 구성하는 제2자극 블록(2B)을 나타내고, 그리고 도면번호 83은 제2슬롯(22)의 제3자극 측벽면을 구성하는 제3자극 블록(3B)을 나타낸다. 외부요크(3)는 제1자극 블록 (81)(1B), 제2자극 블록(82)(2B) 및 제3자극 블록(83)(3B)으로 구성된다. 코일(26)이 제 2자극 블록(82) 주위에 직접 권선된 후, 3개의 블록(81 내지 83)은 용접, 피팅, 코오킹(caulking) 등으로 통합된다.

상기 언급한 바와 같이 형성된 외부요크(3)에서, 코일(26)은 제1 및 제2슬롯(21, 22)의 내부요크 대향 벽면들이 가이드로서 사용되는 방식으로 기계를 사용해서 단일의 제2자극 블록(82) 주위에서 직접 정렬해서 권선되기 때문에, 외부요크(3)의 크기가 일정한 권선수 조건하에서 감소될 수 있도록 점적율이 개선되어, 선형모터의 크기를 감소시킨다.

상기 설명에서 사용되게 되는 요크블록(10)의 수는 2라고 해도, 복수의 요크블록(10)이 있다면 요크블록(10)수는 2개로 제한되지 않는다.

상기에서 설명했듯이, 이 실시예에 따른 선형모터에서, 외부요크(3)는, 제1슬롯(21)과, 제2슬롯(22)과, 제1슬롯(21)의 제1자극 측벽면을 구성하는 제1자극 블록(81)과, 제1슬롯(21)의 내부요크 대향 벽면과 제2자극 측벽면과 그리고 제2슬롯(22)의 내부요크 대향 벽면과 제2자극 측벽면을 구성하는 제2자극 블록(82)과, 그리고 제2슬롯(22)의 제3자극 측벽면을 구성하는 제3자극 블록(83)으로 구성되며, 코일(26)이 제2자극 블록(82) 주위에서 감겨진 후 3개의 블록은 일체화된다. 그러므로, 코일(26)의 점유율이 개선되어, 선형모터의 크기를 감소시킨다.

(제17실시예)

도 15는 본 발명의 제17실시예에 따른 선형모터의 외부요크를 도시하는 분해도이다. 선형모터의 전체 구성은 도 4, 9 및 10에 도시된 것과 비슷하다.

도 15에서, 도면번호 84는 제1슬롯(21)의 내부요크 대향 벽면과 제1자극 측벽면과 제2슬롯(22)의 내부요크 대향 표면과 제3자극 측벽면을 구성하는 측면요크 블록을 나타내고, 도면번호 85는 제1슬롯(21)의 제2자극 측벽면과 제2슬롯(2)의 제2자극 측벽면을 구성하는 중앙요크 블록을 나타낸다. 외부요크(3)는 측면요크 블록(84)과 중앙 블록(85)으로 구성된다. 코일(26)이 중앙요크 블록(85)을 위에 끼워지고, 계속해서 2개의 블록(84, 85)은 용접, 피팅, 코오킹 등에 의해 일체화된다.

그렇게 구성된 외부요크(3)에서, 코일(26)이 기계를 사용해서 개별적으로 정렬되어 감겨질수 있거나 기계를 사용해서 단일의 요크블록(85) 주위에서 감겨질 수 있다. 상기 이유로 인해, 점유율이 개선되고, 외부요크(3)의 크기가 일정한 권선수 조건하에서 감소하고, 선형모터의 크기를 감소시킨다.

상기 설명에서 사용되는 요크블록(10)이 2개이지만, 복수의 요크블록(10)이 있다면 요크블록(10)수는 2개로 제한되지 않는다.

상설했듯이, 이 실시예에 따른 선형모터에서, 외부요크(3)는, 제1슬롯(21)과, 제2슬롯(22)과, 제1슬롯(21)의 내부요크 대향 벽면과 제1자극 측벽면과 그리고 제2슬롯(22)의 내부요크 대향 벽면과 제3자극측 벽면을 구성하는 측면요크 블록(84)과, 제1슬롯(21)의 제2자극 측벽면과 제2슬롯(22)의 제2자극 측벽면을 구성하는 중앙요크 블록(85)으로 구성되며, 코일(26)이 중앙요크 블록(85)을 위에 고정된 후 상기 2개의 블록(84, 85)이 일체화되므로, 따라서 점유율이 개선되어, 선형모터의 크기를 감소시킨다.

(제18실시예)

도 16은 본 발명의 제18실시예에 따른 가동부를 도시하는 사시도이다. 선형모터의 전체 구성은 도 4, 9 및 10에 도시된 것과 비슷하다.

도 16에서, 가동부(13)는 6면체 형태를 갖는 프레임(40)을 사용하여, 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)이 프레임(40)의 두 측면에 각각에 위치되고, 또한 영구자석 각각이 축방향으로 소정의 간격(41)을 형성하도록 내부요크(1)와 외부요크(3)간에 놓여지도록 구성된다. 가동부(13)는 내부요크(1)들 간의 공간에서 상기 언급된 가동부(13) 및 샤프트(17)를 접속하는 지지부(39)을 더 구비한다.

그렇게 구성된 가동부(13)는 구조적 강도를 갖고 경량이며, 내부요크(1) 및 외부요크(3)간의 갭에 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14) 쌍들이 축방향을 따라서 소정의 간격을 두고서 배치되는 상태로 매우 정확하게 지지될 수 있도록 한다. 또한, 가동부(13) 및 샤프트(17)을 접속하는 지지부(39)가 내부요크들(1)간의 공간에서 설치되어, 가동부(13)의 크기를 감소할 수 있게 된다.

상설했듯이, 본 발명에 따른 선형모터에서, 가동부(13)는 6면체 형태를 갖는 프레임(40)으로 구성되고, 또한 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)들이 내부요크(1)와 외부요크(3) 사이에 놓여지게 프레임(40)의 두 측면에 소정의 간격을 두고서 설치되도록 구성되고, 가동부(13)와 샤프트(17)가 상기 내부요크(1)들 간의 공간내에서 지지부(39)에 의해 서로간에 연결되므로, 가동부의 강도가 보장될 수 있고 또한 선형모터의 제조가 쉽게 된다.

(제19실시예)

도 17은 본 발명의 제19실시예에 따른 선형모터의 가동부를 도시하는 사시도이다. 선형모터의 전체 구성은 도 4, 9 및 10에 도시된 것과 비슷하다.

가동부(13)는 직사각형의 가동부 베이스(43)에 둘러싸이고 또한 그들 사이에 스페이서(38)가 위치되는 상태로 소정의 간격을 두고서 설치되는 항 쌍의 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14) 각각 포함하는 한 쌍의 가동 영구자석부(45)와, 그리고 가동부(13)가 거의 입방체 프레임 형태를 이루도록 한 쌍의 가동 영구자석부 (45)를 지지하는 다수의 지주(46)로 구성되고, 가동부(13) 및 샤프트(17)는 내부요크들(1) 간의 공간에서 지지부(39)를 통해 서로 접속한다.

그렇게 구성된 가동부(13)는 구조적 강도를 갖고 경량이며, 한 쌍의 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)은 내부요크(1) 및 외부요크(3)간의 갭에 소정의 간격을 두고서 축방향으로 설치되는 상태로 매우 정확하게 유지될 수 있다. 또한 가동부(13) 및 샤프트(17)를 접속하는 지지부(39)가 내부요크들(1)간의 공간에서 설치되므로, 가동부(13)의 크기를 감소할 수 있게 된다.

상설했듯이, 본 발명에 따른 선형모터에서, 가동부(13)는, 직사각형의 가동부 베이스(43)에 둘러싸이고 또한 그들 사이에 스페이서가 개재되는 상태로 소정의 간격을 두고서 설치되는 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)을 각각 포함하는 한 쌍의 가동 영구자석부(45)와, 그리고 가동부(13)가 거의 입방체 프레임 형태를 이루도록 한 쌍의 가동 영구자석부(45)를 지지하는 다수의 지주(46)로 구성되고, 가동부(13) 및 샤프트(17)는 내부요크들(1)간의 공간에서 지지부(39)를 통해 서로 접속되므로, 가동부(13)의 강도를 확보할 수 있고 또한 선형모터의 제조가 용이해진다.

(제20실시예)

도 18은 본 발명의 제20실시예에 따른 선형모터의 가동 영구자석부를 도시하는 분해도이다. 선형모터의 구성은 도 4, 9 및 10에 도시된 것과 대체로 비슷하다.

도 18에서, 가동 영구자석부(45)는 직사각형 또는 정사각형의 프레임, 한 쌍의 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14) 및 스페이서(38)로 구성된다. 직사각형 프레임은, 그 내측에 홈을 갖는 U자형 프레임(47) 및 바-형 프레서(48)을 구비하고, 한 쌍의 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)은 상기 홈에 끼워지게 되는 돌출부를 통해 직사각형 프레임으로 삽입된다. 스페이서(38)는 제1 및 제2평판형 영구자석 (15, 14) 사이에 위치되고 또한 마찬가지로 상기 홈에 끼워지는 돌출부를 갖는다.

그렇게 구성된 가동 영구자석부(45)는 구조적 강도를 보이고 경량이며, 영구자석들이 소정의 간격을 이루도록 설치되게 되는 상태로 매우 정확하게 한 쌍의 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)을 유지한다.

이 실시예에 따른 선형모터에서, 상설했듯이 가동 영구자석부(45)가, 홈을 내측에 갖는 U자형 프레임(47) 및 바-형 프레서(48)을 구비하는 직사각형 프레임과, 직사각형 프레임으로 삽입되도록 제조되고 또한 홈에 끼워지는 돌출부를 갖는 한쌍의 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14)과, 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14) 사이에 위치되고 또한 홈에 끼워지는 돌출부를 갖는 스페이서(38)로 구성되어, 가동부의 필요 강도가 확보되고, 또한 선형모터의 제조가 용이하게 된다.

(제21실시예)

도 19는 본 발명의 제21실시예에 따른 선형모터를 도시하는 횡단면도이다.

도 19에서, 각 외부요크(49)는, 거의 직사각형 형태이며 높은 투자율을 갖는 다수의 박판(4)들이 서로 적층되고 또한 적층방향으로 적층된 박판들을 절단함으로써 3개의 슬롯(21, 22, 55)이 만들어져 제1자극부(6), 제2자극부(7), 제3자극부(8) 및 제4자극부(50)가 형성되도록 구성된다.

외부요크(49)의 4개 자극(6, 7, 8 및 50)에서 상이한 자극들을 교대로 형성하기 위해, 각 코일(12)이 제2자극부(7) 주위에 감겨지는 반면에 각 코일(52)이 제3자극부(8) 주위에 감겨진다. 코일(12) 및 코일(52)은 2개의 외부요크(49)에 개별적으로 감겨진다.

가동소자(가동부)(53)는, 2개의 제1, 제2 및 제3평판형 영구자석(15, 14 및 54)세트와, 영구자석 지지부(16) 및 샤프트(17)로 구성된다. 바람직하게, 제1 내지 제3평판형 영구자석(15, 14 및 54)은 Nd-Fe-B계 희토류 자석으로부터 제조한다. 영구자석들은 그들의 자화방향이 번갈아 반대가 되게 소정의 축방향 간격을 두고서설치되도록 영구자석 지지부(16)에 고정되어, 내부요크(1)와 외부요크(49) 사이의 갭(9)에 놓여진다.

상기에서 설명한 바와 같이 구성된 선형모터에서, 제1 및 제2평판형 영구자석(15, 14) 간에 형성되는 자로는 상기에 설명한 제12실시예와 같다. 제2 및 제3평판형 영구자석(14, 54)으로부터 발생된 자속의 자로는 제3평판형 영구자석(54), 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 제2평판형 영구자석(14), 갭(9), 외부요크(49) 및 갭(9)을 통해 진행하여 제3평판형 영구자석(54)으로 복귀하여 슬롯(22 또는 55)을 둘러싸, 갭(9)내에 정자계를 발생시킨다. 내부요크(1) 및 외부요크(49)에서, 자로는 박판(2, 4)의 평면에서 순환한다.

그리고, 코일(12, 52)에 전류치가 같고 그 (코일 전류)방향이 인접한 슬롯에서는 서로간에 반대인 교류전류를 공급하면, 상이한 자극들이 제1자극부(6), 제2자극부(7), 제3자극부(8) 및 제4자극(50)부에서 축방향으로 교대로 발생하여, 가동 소자(53)의 제1, 2 및 3평판형 영구자석(15, 14 및 54)과의 자력 및 척력작용이 코일(12, 52)을 흐르는 전류의 크기와 제1 내지 제3평판형 영구자석(15, 14 및 54)으로부터 발생된 자속밀도에 비례하는 축방향 추력을 발생시켜서, 샤프트(17)와 함께 가동소자(53)가 교류 전류의 주파수에 동기해서 왕복운동한다.

이 경우에, 코일(12, 52) 전류의 크기 및 제1 내지 제3평판형 영구자석(15, 14 및 54)으로부터 발생된 자속밀도에 비례하는 축방향 추력을 얻었을 수 있어서, 높은 추력을 얻었을 수 있다.

또한, 제1, 2 및 3평판형 영구자석(15, 14 및 54)의 각 자석들은 가동소자(53)가 하사점에서부터 상사점으로 이동하는 도중에 외부요크(49)의 2개 자극들을 항상 동시에 교차하도록 배치되어, 결과적으로 제1, 2 및 3평판형 영구자석 (15, 14 및 54)로부터의 자속이 슬롯(21, 22 및 55)에서 효율적으로 작용하고, 그리고 제1, 2 및 3평판형 영구자석(15, 14, 54)과 코일(12, 52)을 흐르는 교류전류에 의한 자력이 효과적으로 발생하여 큰 추력을 제공한다.

또한, 제1, 2 및 3평판형 영구자석(15, 14 및 54)으로부터 발생된 자속의 자로(51)가 내부요크(1) 및 외부요크(49)의 박판 평면에서 순환한다. 자속이 박판 (2, 4)의 평면에서 순환할 때, 와전류(20)가 자속을 가로지르는 방향으로 발생한다. 와류전류는 자속밀도의 제곱에 비례하고 요크재료의 두께에 비례하는 전류이다. 높은 투자율 및 절연된 표면을 갖는 다수의 박판(2 또는 4)들을 서로 적층시키는 방식으로 내부요크(1) 및 외부요크(49)를 형성함으로써, 와전류가 발생하지 않아, 그러므로 철손을 상당히 감소시켜서, 모터 효율을 개선시킨다.

또한, 내부요크(1) 및 외부요크(49)가 다수의 박판(2 또는 4)들 단순히 적층하는 방식으로 각주 형태로 형성되기 때문에, 선형모터용 요크의 제조는 극히 쉬워진다.

또한, Nd-Fe-B계 희토류 자석은 가공하기 어렵고, 원통 구성은 그 가공의 어려움 때문에 제조 비용이 높아지게 된다. 이 실시예에서, 간단히 가공되는 제1, 2 및 3평판형 영구자석(15, 14 및 54)들을 사용함으로써, 자석의 제조가 간단해져서, 자석의 원가를 감소시키고, 모터의 원가를 감소시킨다.

또한, 상설에서 코일(12, 52)이 외부요크(49)에 감겨지지만, 내부요크(1)에코일(12, 52)을 권선하게 한 구성도 가능하다.

또한, 상설에서 자극이 4개이지만, 요크, 자석 및 코일을 축방향으로 직렬로 더 연결하는 것도 가능하다.

상설했듯이, 이 실시예에 따른 선형모터는, 거의 직사각형 형태이며 높은 투자율을 갖는 다수의 박판(2)들을 적층해서 형성된 각주형의 내부요크(1)와; 거의 직사각형 형태이며 및 높은 투자율을 갖는 다수의 박판(4)을 적층해서 형성되고, 박판(4)들을 적층하는 방향으로 절단함으로써 복수의 슬롯(21, 22, 55)들이 형성되어 다수의 자극부들을 이루도록 구성된 외부요크(49)와; 외부요크(49)의 양단부에 위치된 자극부들 외의 모든 자극부들 둘레에 각각 권선되고 또한 인접한 자극부들에 상이한 자극들을 교대로 형성하도록 만들어진 코일(12, 52)과; 내부요크(1), 외부요크(49) 및 코일(12, 52)를 각기 포함하고, 자극을 갖는 외부요크(49) 표면이 박판(2, 4)들의 표면을 따라 자로가 형성되도록 내부요크(1)에 대해 대향관계로 소정의 갭을 두고서 위치되도록 제조되는 요크블록(10) 셋트와; 내부요크 측면들이 소정의 간격을 형성하도록 서로간에 대향관계로 위치되는 상태로 요크블록(10) 셋트를 지지하는 평판형 베이스(11)와; 요크블록 셋트의 내부요크들 사이에 위치되도록 베이스(11)에 고정되는 베어링(18)과; 슬롯(21, 22, 55)들과 수적으로 동일하고 또한 자화방향이 반대가 되도록 내부요크(1)와 외부요크(49)가 마주하는 방향으로 자화된 각 평판형 영구자석(15, 14, 54) 셋트가 베어링(18)의 축방향을 따라서 소정의 간격을 두고서 배열되는 상태로 내부요크(1)와 외부요크(49) 사이의 갭(9)내에 위치되어, 축방향을 따라 이동할 때에, 평판형 영구자석(15, 14, 54) 각각이 외부요크(49)의 인접 자극부들을 동시에 항상 교차하도록 구성된 가동소자(53)와; 가동소자(53)에 일체적으로 고정되어 베어링(18)에 삽입되는 샤프트(17)로 구성된다.

상기 구성으로써, 더 높은 추력이 얻어질 수 있고, 내부요크 및 외부요크의 철손이 감소되어 모터 효율을 개선시키고, 또한 선형모터의 제조가 쉬워진다.

(제22실시예)

도 20는 본 발명의 제 22실시예에 따른 선형모터를 도시하는 횡단면도이다.

도 20에서, 각 외부요크(56)는, 거의 직사각형 형태이며 높은 투자율을 갖는 다수의 박판(4)들이 서로 적층되고 또한 4개의 슬롯(21, 22, 55, 57)들이 적층된 박판들을 적층 방향으로 절단해서 만들어져서 제1자극부(6), 제2자극부(7), 제3자극부(8) 및 제4자극부(50) 및 제5자극(58)부를 이루도록 형성된다. 외부요크(56)의 5개 자극부(6, 7, 8 및 50 및 58)에 상이한 자극들을 교대로 형성하기 위해, 각 코일(12)이 제2자극부(7) 주위에 감겨지는 반면에 각 코일(59)이 제4자극부(54) 주위에 감겨진다. 코일(12) 및 코일(59)은 2개의 외부요크(56)에 개별적으로 감겨진다.

가동소자(60)는 두 셋트로 이루어진 제1평판형 영구자석(15)과, 제2평판형 영구자석(14)과, 제3평판형 영구자석(54) 및 제4평판형 영구자석(61)과, 그리고 영구자석 지지부(16) 및 샤프트(17)로 구성된다. 바람직하게, 제1 내지 제4평판형 영구자석(15, 14, 54 및 61)은 Nd-Fe-B계 희토류 자석으로 제조한다. 영구자석들은 자화방향이 교대로 반대가 되도록 소정의 축방향 간격을 두고서 설치되게 영구자석 지지부(16)에 고정되어, 내부요크(1) 및 외부요크(56) 사이의 갭(9)에 놓여진다.

상기 설명했듯이 구성된 선형모터에서, 제1, 2 및 3평판형 영구자석(15, 14및 54)간에 형성되는 자로는 상설된 제12실시예와 같다. 제3 및 제4평판형 영구자석(54, 61)으로부터 발생된 자속의 자로는 제3평판형 영구자석(54), 갭(9), 내부요크(1), 갭(9), 제4평판형 영구자석(61), 갭(9), 외부요크(56) 및 갭(9)을 통해 진행하여 제3평판형 영구자석(54)으로 복귀하여 슬롯(55 또는 57)을 둘러싸, 갭(9)에서 정자계를 발생시킨다. 내부요크(1) 및 외부요크(56)에서, 자로는 박판(2, 4)의 평면에서 순환한다.

그리고, 코일(12, 59)에 전류치가 같고 그 (코일 전류)방향이 인접한 슬롯에서 서로 역방향인 교류전류를 공급하면, 상이한 자극들이 제1자극부(6), 제2자극부(7), 제3자극부(8) 및 제4자극부(50) 및 제5자극부(58)에서 축방향으로 교대로 발생하여, 가동소자(60)의 제1, 2 및 3 및 4평판형 영구자석(15, 14 및 54 및 61)과의 자력과 척력작용이 코일(12,59) 전류의 크기와 제1 내지 제4평판형 영구자석(15, 14 및 54 및 61)으로부터 발생된 자속밀도에 비례한 축방향 추력을 발생시켜서, 샤프트(17)와 함께 가동소자(60)는 교류전류의 주파수에 동기해서 왕복운동한다.

이 경우에, 코일(12, 59)을 흐르는 전류의 크기 및 제1 내지 제4평판형 영구자석(15, 14 및 54 및 61)으로부터 발생된 자속밀도에 비례하는 축방향 추력이 얻어질 수 있어서, 높은 추력이 얻어질 수 있다.

또한, 제1, 2 및 3평판형 영구자석(15, 14 및 54 및 61)으로 구성된 2개 세트로된 각 자석은 가동소자(60)가 하사점에서부터 상사점으로 이동하는 도중에 외부요크(56)의 2개 자극을 동시에 항상 교차하도록 배치되어, 결과적으로 제1, 2, 3및 4평판형 영구자석(15, 14, 54 및 61)로부터의 자속이 슬롯(21, 22, 55 및 61)에 효과적으로 작용하고, 제1 , 2, 3 및 4평판형 영구자석(15, 14, 54, 61)과 코일(12,59)을 흐르는 교류전류에 의한 자력이 효과적으로 발생하여 큰 추력을 얻는다.

또한, 제1, 2, 3 및 4평판형 영구자석(15, 14, 54 및 61)으로부터 발생된 자속의 자로(62)가 내부요크(1) 및 외부요크(56)의 박판(2, 4) 평면에서 순환한다. 자속이 박판(2, 4)의 평면에서 순환할 때, 와전류(20)가 자속을 가로지르는 방향으로 발생한다. 와전류는 자속밀도의 제곱에 비례하고 요크재료의 두께에 비례하는 전류이다. 높은 투자율 및 절연된 표면을 갖는 다수의 박판(2 또는 4)들을 서로 적층시키는 방식으로 내부요크(1) 및 외부요크(56)를 형성함으로써, 와전류가 발생하지 않으므로, 따라서 철손을 상당히 감소시켜서, 모터 효율을 개선시킨다.

또한, 내부요크(1) 및 외부요크(56)가 다수의 박판(2 또는 4)들을 단순히 적층하는 방식으로 각주 형태로 형성되기 때문에, 선형모터용 요크의 제조가 극히 쉬워진다.

또한, Nd-Fe-B계 희토류 자석은 가공하기 어렵고, 원통 구성은 그 가공의 어려움 때문에 제조비용이 높아지게 된다. 이 실시예에서, 간단히 가공되는 제1, 2, 3 및 4평판형 영구자석(15, 14, 54 및 61)를 사용함으로써, 자석의 제조가 간단해져서, 자석의 원가를 감소시키고, 모터의 원가를 감소시킨다.

또한, 상설에서 코일(12, 59)이 외부요크(56)에서 감겨지지만, 내부요크(1)에 코일(12, 59)을 감는 구성도 가능하다.

또한, 상설에서 자극이 5개이지만, 요크, 자석 및 코일을 축방향으로 직렬로 더 연결하는 것도 가능하다.

상설했듯이, 이 실시예에 따른 선형모터는, 거의 직사각형 형태이며 높은 투자율을 갖는 다수의 박판을 적층해서 형성된 각주 형태의 내부요크와; 거의 직사각형 형태이며 높은 투자율을 갖는 다수의 박판을 적층하여 형성되고, 박판들을 적층하는 방향으로 절단함으로써 다수의 슬롯들이 형성되어 다수의 자극부들을 만들도록 구성된 외부요크와; 복수의 자극부들중 모든 우수(even-number) 자극부들 주위에서 각기 감겨지고 상이한 자극들을 인접 자극부에서 교대로 형성하도록 제조된 코일과; 내부요크, 외부요크 및 코일을 각기 포함하고, 자극을 갖는 외부요크 표면이 자로가 박판의 표면에 따라 형성되도록 내부요크에 대해 대향관계로 소정의 갭을 두고서 위치되도록 제조되는 요크블록 세트와; 내부요크 측면들이 소정의 간격을 형성하도록 서로간에 대향관계로 위치되는 상태로 요크블록 세트를 지지하는 평판형 베이스와; 요크블록 세트의 내부요크들 사이에 위치되도록 베이스에 고정되는 베어링과; 슬롯들과 숫자가 동일하고 또한 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 내부요크와 외부요크가 마주하는 방향으로 자화되는 평판형 영구자석 셋트들 각각이 내부요크와 외부요크 사이의 갭내에 위치되어, 축방향을 따라 이동할 때에, 평판형 영구자석들 각각이 외부요크의 인접 자극부들을 항상 동시에 교차하도록 구성된 가동소자와; 가동소자에 일체적으로 고정되어 베어링으로 삽입되는 샤프트로 구성된다.

상기 구성으로써, 더 높은 추력이 얻어질 수 있고, 내부요크 및 외부요크의철손이 감소되어 모터 효율을 개선시키고, 또한 선형모터의 제조가 쉬워진다.

(제23실시예)

도 21은 본 발명의 제23실시예에 따른 선형압축기를 도시하는 평면 횡단면도이고, 도 22는 도 21의 라인 A-A로 얻어진 정면 횡단면도이다.

도 21 및 22에서, 선형압축기(100)는, 실린더(102)와, 실린더(102)내에서 왕복 이동하도록 삽입된 피스톤(103)과; 피스톤(103)의 헤드(104)에 면하는 상태로 형성된 압축실(105)과; 그 압축실(105)의 가스 압력에 따라 열고 닫을 수 있는 흡입(입구) 밸브(106) 및 배출(출구) 밸브(107)로 구성된다.

또한, 선형압축기(100)는, 피스톤(103)을 왕복 이동시키기 위한 선형모터 (108)와, 피스톤(3)을 왕복 이동하도록 지지하는 공진스프링(109)으로 구성된다.

선형모터(108)의 구성에 대한 설명이 하기에서 행해진다. 도 21 및 22에서 도면번호 110는 내부요크들을 나타내고, 각각은 높은 투자율을 갖는 다수의 박판(111)을 적층하는 방식으로 각주 형태로 형성된다. 또한, 도면번호 112는 외부요크들을 나타내고, 각각은 높은 투자율을 갖는 다수의 박판(113)을 적층하는 방식으로 각주 형태로 형성된다. 외부요크(112) 각각에서, 슬롯(114, 115)들이 박판(113)을 적층하는 방향으로 제조되어 3개의 자극부(116, 117, 118)를 형성한다. 자극부(116, 117, 118)를 갖는 각 외부요크들(112)의 각 표면은 대응하는 내부요크(110)에 대해 대향관계로 소정의 갭(19)을 형성하도록 위치되어, 요크 블록(120, 121)을 구성한다. 또한, 2개의 요크블록(120, 121)은 내부요크(10) 측면들간에 소정의 간격을 형성하도록 서로간에 대향관계인 상태로 평판형 베이스(122)에 유지된다.

또한, 코일(123)은 각 외부요크(112)의 중앙자극(117) 주위에서 감겨져서 상이한 자극들이 외부요크(112)의 3개 자극부(116, 117, 118)에서 교대로 발생한다. 코일(123)은 외부요크(112)에 개별적으로 권선되어 병렬로 접속된다.

또한, 가동소자(가동부)(124)는, 내부요크(110) 및 외부요크(112)가 대향하는 방향으로 자화된 영구자석(125, 126) 쌍들과, 영구자석 지지부(127)로 구성된다. 바람직하게, 영구자석(125, 126)은 Nd-Fe-B계 희토류 자석으로 제조한다. 영구자석(125, 126)은 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 피스톤(103)의 축방향으로 소정의 간격을 두고서 설치되는 상태로 영구자석 지지부(127)로써 고정되어, 내부요크(110) 및 외부요크(112) 간의 갭(119)에 위치된다.

가동소자(124)는 가동소자 지지부(127)를 통해 샤프트(129)와 일체화된다.

둘째로, 그렇게 구성된 선형압축기(100)의 동작에 대한 설명이 하기에서 행해진다.

각 요크블록에서, 영구자석(126)의 N극으로부터 발생된 자속(130)은 갭(119), 외부요크(112), 갭(119), 영구자석(125)의 S극, 영구자석(125)의 N극, 내부요크(110) 및 갭(119)을 통해 진행하여 영구자석(126)의 S극으로 복귀하여, 정자계를 갭(19)에서 발생시킨다. 내부요크(110) 및 외부요크(112)에서, 자속은 박판 (111, 113) 평면에서 순환한다.

코일(123)에 교류전류를 공급하면, 상이한 자극들이 자극부(116, 117 및 118)에서 축방향으로 교대로 발생하고, 그런후 가동소자(124)의 영구자석(125,126)과의 자력과 척력작용이 코일(123)을 흐르는 전류의 크기와 영구자석(125, 126)의 자속밀도에 비례하는 축방향 추력을 발생시켜서, 가동소자(124)와 함께 피스톤(103)을 왕복운동시킨다. 또한, 압축실(105)이 저압이면 팽창가스가 흡입밸브(106)를 통해 압축실(105)로 흡입되는 반면에, 압축실(105)이 고압이면 압축된 가스가 배출밸브(107)를 통해 압축실(105)의 외부로 배출되어, 냉동 작업을 선형압축기(100)로써 행한다.

이 예에서, 직동형 선형모터(108)는 피스톤(103)과 일체적으로 구성되고, 피스톤(103)은 선형모터(108)의 가동소자(124)의 왕복운동에 따라 실린더(102)내에서 왕복운동하고, 선형압축기(100)의 기계적인 슬라이딩(sliding) 손실 발생원은 피스톤(103)과 실린더(102) 사이에만 있다. 따라서, 기계적인 슬라이딩 손실 발생원을 제한하는 것에 의해, 이 선형압축기(100)로써 기계적 손실이 감소되고, 압축기 효율이 개선될 수 있다.

또한, 영구자석(125, 126)으로부터의 자속(130)은 내부요크(110) 및 외부요크(112)에서의 박판(111, 113) 평면내에서 순환한다. 박판들(111, 113)로 이루어진 평면내를 자속이 순환하는 경우, 당해 자속(130)과 직각을 이루는 와류전류(131)가 발생하게 된다. 이때의 와류전류는 자속의 제곱과 요크재(yoke material) 두께의 제곱에 비례한다. 그러나, 상기 각각의 내부요크(110) 및 외부요크(112)가, 각각 고투자율을 지닌 동시에 절연면을 갖는 다수의 박판들(111 또는 113)이 서로 적층되어 각주의 형상을 하고 있기 때문에, 상기 와류전류는, 코어손실(core ldss)을 현저히 감소시켜 압축기 효율 향상에 기여할 정도로는 좀처럼 발생하지 않는다.

게다가, 상기 각각의 내부요크(110) 및 외부요크(112)는 다수 박판들(111 또는 113)의 단순적층을 통해 각주 형상을 이루기 때문에, 선형압축기(110)의 제조가 극히 용이하게 된다.

덧붙여, Nd-Fe-B 베이스의 희토류 자석은 가공상의 어려움에 직면하게 되어 고비용에 이르게 된다. 본 실시예의 경우, 가공이 간단한 평판형 영구자석들(125, 126)을 사용함에 따라 영구자석 형성이 단순화되는 바, 이로써 자석가격의 절감에 기여하게 되어 선형압축기 원가절감의 효과를 가져올 수 있다.

상기 설명에 있어서는 외부요크(112)에 코일(123)을 감는 것으로 되어 있으나, 내부요크(110)에 상기 코일(123)을 감는 것 또한 적절하다.

상기 자극부가 3개인 것으로 설명되어 있으나, 내부요크들(110), 외부요크들(112), 자석들(125, 126) 및 코일들(123)이 일렬로 상호 연결된 형상을 이루는 것 역시 적절하다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 선형압축기는, 각각 고투자율을 지닌 많은 수의 박판들(111)을 적층함으로써 형성된 각주형 내부요크(110)와, 역시 고투자율을 지닌 많은 수의 박판들(113)의 적층을 통해 형성되고, 이들 박판들내에는 박판 적층방향으로 두개의 슬롯(slot)(114, 115)이 구비된 외부요크(112)와, 세개의 자극부(116, 117, 118)가 자체내에 확보되며, 세개의 자극부내에 하나 걸러 상이한 자극이 형성되도록 상기 외부요크(112)의 세개 자극부(116, 117, 118)중 중앙자극부(117)에 각각 감겨 있는 코일들(123)과, 각각 내부요크(110) 및 외부요크(112)를 포함하며, 상기 자극부들(116, 117, 118)을 가지는 외부요크(112)의 표면이 내부요크(110)와 마주보도록 함으로써 양자간에 일정 갭(119)이 형성된 한 세트의 요크블록들(120, 121)과, 내부요크(110) 측면들이 서로 마주봄에 따라 양자간 일정 공간이 형성되도록 상기 요크블록들(120, 121)을 지지하는 평판형 베이스(122)와, 내부요크(110)의 중심에 위치하도록 베이스(122)에 부착된 실린더(102)와, 내부요크 (110) 및 외부요크(112)와 마주보는 방향으로 자화되고, 이들 내부요크(110) 및 외부요크(112)간 상기 갭(119) 내부에 일정 간격으로 배치됨으로써 그 자화방향이 서로 반대인 평판형 영구자석쌍들(125, 126)을 포함하는 가동부재(124)와, 가동부재(124)와 일체로 구성된 축(129) 선단부에 위치하여 상기 실린더(102) 내부로 삽입된 피스톤(103)과, 상기 축(120)에 연결된 스프링(109)을 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성함으로써, 선형압축기 성능을 향상시키는 동시에 그 제작을 단순화할 수 있다.

(제24실시예)

도 23은 본 발명의 제24실시예에 따른 선형압축기의 가동부재(일부)를 나타내는 사시도이며, 도 24는 상기 도 23의 가동부재를 포함하는 선형압축기를 나타내는 정단면도이다.

도 23 및 도 24에 있어서, 가동부재(24)는 통상 육면체 형상으로 되고, 또한 각각의 내부요크(110) 및 외부요크(112)와 마주보는 방향으로 자화되어 그 자화방향이 서로 반대인 각쌍의 평판형 영구자석들(125, 126)은, 상기 육면체 형상의 두 면(132, 133)상에 위치함으로써, 각각의 영구자석 지지부(127)를 사이에 두고 상기 피스톤(103) 축방향으로 일정 간격을 갖는 상태로 각 내부요크(110) 및외부요크(112) 사이에 놓여 있다.

상기 영구자석 지지부(127)는 높은 비저항치를 갖는 비자성체로 되어 있다. 엄밀하게 말하면, 그 상대투자율은 1에 근접하며, 비저항은 알루미늄의 10배 이상인 것이 바람직하다. 덧붙여, 상기 가동부재(124)는 경량일 것이 요구되는 바, 높은 영률을 갖는 경량 세라믹, 수지재 또는 기타 동일류가 적절하다.

상기 가동부재(124)는 가동부재 지지부(128)를 통하여 상기 피스톤(103)의 반대측으로 하여 축(129)과 연결되어 있다.

이하, 상기 구조를 갖는 선형압축기(100)의 작동에 관하여 설명한다.

코일(123)에 교류전류가 인가되면, 가동부재 지지부(128)를 통해 상기 가동부재(124)와 일체화된 상기 피스톤(103)은 상기 축(129)상의 피스톤 반대측으로 왕복운동한다. 나아가, 상기 압축실(105) 내부가 저압상태로 되는 경우, 상기 흡입밸브(106)를 통해 압축실(105)로 팽창가스가 유입되는 반면, 고압상태로 되는 경우에는, 압축가스가 분배밸브(107)를 통해 당해 압축실(105)로부터 배출, 즉 압축기(100)로서의 역할을 수행하게 된다.

상기 선형압축기(100)를 조립함에 있어서, 베이스(122)에 실린더(102)를 부착하고 상기 피스톤(103)을 실린더(102)내에 삽입하는 동시에, 일정 틈새를 유지한 상태로 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이에 상기 가동부재(124)를 배치한 다음, 축(129)의 피스톤 반대측 선단에 압축스프링(109)를 착설한다. 따라서, 상기 조립방법은 선형압축기(100)의 제작을 용이하게 할 수 있다.

덧붙여, 가동부재(124)가 통상 육면체 형상으로 되어 있기 때문에, 당해 가동부재(124)는 높은 구조적 견고성을 나타냄으로써, 상기 내부요크(110) 및 외부요크(112)에 의해 상기 영구자석들(125, 126)이 견인력을 받음으로 인한 응력을 견뎌낼 수 있다.

상기 설명에 있어서는 가동부재(124)가 통상 육면체형인 것으로 예시되어 있으나, 도 25에 나타낸 바의 U자형 형상을 사용해도 무방하다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 선형압축기(100)의 경우, 가동부재(124)가 통상 육면체형 형상으로 되고, 내부요크(110) 및 외부요크(112)와 마주보는 방향으로 자화된 상기 각각의 평면형 영구자석들(125, 126)은, 각 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이에 배치된 통상적 육면체의 두 면상에서 상기 피스톤(103) 축방향으로 일정 간격을 갖는 상태로 놓임으로써, 그 자화방향이 서로 반대이고, 또한 피스톤(103) 반대측에 있어 상기 가동부재(124) 및 축(129)을 연결하기 위한 가동부재 지지부(128)가 구비되어 있다. 이러한 구조는 상기 선형압축기(100)의 제작을 용이하게 한다.

(제25실시예)

도 26은 본 발명의 제25실시예에 따른 선형압축기의 가동부재를 나타내는 사시도이다. 이 선형압축기의 구조는 전체적으로는 상기 도 21 및 도 22에 나타낸 바와 유사하다.

도 26에 있어서, 가동부재(124)는 통상 육면체 형상으로 되고, 또한 각각의 내부요크(110) 및 외부요크(112)가 마주하는 방향으로 자화되어 그 자화방향이 서로 반대인 각쌍의 평판형 영구자석들(125, 126)은, 상기 육면체 형상의 두 면(132,133)상에 위치함으로써, 각각의 영구자석 지지대(127)를 사이에 두고 상기 피스톤(103) 축방향으로 일정 간격을 갖는 상태로 각 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이에 놓여 있다.

상기 영구자석 지지부(127)는 높은 비저항치를 갖는 비자성체로 되어 있다. 엄밀하게 말하면, 그 상대투자율은 1에 근접하며, 비저항은 알루미늄의 10배 이상인 것이 바람직하다. 덧붙여, 상기 가동부재(124)는 경량일 것이 요구되는 바, 높은 영률을 갖는 경량 세라믹, 수지재 또는 기타 동일류가 적절하다.

상기 가동부재(124)는 가동부재 지지부(128')를 통하여 축(129)과 연결되어 있다.

이하, 상기 구조를 갖는 선형압축기(100)의 작동에 관하여 설명한다.

코일(123)에 교류전류가 인가되면, 가동부재 지지부(128')를 통해 상기 가동부재(124)와 일체화된 상기 피스톤(103)은 당해 가동부재(124) 내부에서 왕복운동한다. 나아가, 상기 압축실(105) 내부가 저압상태로 되는 경우, 상기 흡입밸브(106)를 통해 압축실(105)로 팽창가스가 유입되는 반면, 고압상태로 되는 경우에는, 압축가스가 분배밸브(107)를 통해 당해 압축실(105)로부터 배출, 즉 압축기(100)로서의 역할을 수행하게 된다.

상기 가동부재(124)는 양측 내부요크(110) 사이의 공간(135)내에서 가동부재 지지부(128')에 의해 축(129)과 연결되어 있기 때문에, 비록 왕복운동하더라도, 당해 가동부재(124)의 운동부는 상기 내부요크(110)의 일정 높이 범위내에 있게 된다. 따라서, 길이방향에 있어서의 선형압축기 체적을 감소시킬 수 있다.

덧붙여, 상기 가동부재는 그 중심부분이 축(129)과 일체화되어 있기 때문에, 구조상의 균형이 탁월하여 견고하게 된다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 선형압축기(100)의 경우, 가동부재(124)가 통상 육면체형 형상으로 되고, 내부요크(110) 및 외부요크(112)와 마주보는 방향으로 자화된 상기 각각의 평면형 영구자석들(125, 126)은, 각 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이에 배치된 통상적 육면체의 두 면상에서 상기 피스톤(103) 축방향으로 일정 간격을 갖는 상태로 놓임으로써, 그 자화방향이 서로 반대이고, 또한 양측 내부요크(110) 사이 공간내에 상기 가동부재(124) 및 축(129)을 연결하기 위한 가동부재 지지부(128')가 구비되어 있다. 이러한 구조는 길이방향에 있어 선형압축기(100)의 체적감소를 가능케 하며 그 견고성을 더하게 된다.

(제26실시예)

본 실시예에 따른 선형압축기는 상기 도 21 및 도 22에 나타낸 바와 전체적으로 유사하므로, 도 21 및 도 22를 참조로 설명한다.

도 21 및 도 22에 있어서, 선형압축기(100)는 실린더(102)와, 실린더(102)에 삽입되어 왕복운동하도록 된 피스톤(103)과, 피스톤(103)의 헤드(104)에 접한 상태로 형성된 압축실(105)과, 압축실(105)내 가스 압력에 따라 개폐되는 흡입밸브(106) 및 분배밸브(107)로 이루어진다.

상기 실린더(102)는 선형모터(108)를 구성하는 베이스(122)에 부착된다. 선형모터(108)의 내부요크(110) 및 외부요크(112)를 포함하는 두개의 요크블록들(120, 121)이 서로 마주보는 관계로 배치됨으로써, 상기 내부요크(110)양측으로 일정 간격이 형성되어 상기 평판형 베이스(122)에 의해 지지되어 있다. 이 경우, 상기 내부요크(110) 및 외부요크(112)는 베이스(122) 이외에는 접하지 않도록, 즉 상기 실린더(102) 및 기타 철-베이스 부재와는 접하지 않도록 걸계되어 있다.

상기 구조를 갖는 선형압축기(100)에 있어서, 영구자석(126)의 N극으로부터 발생한 자속(130)은 갭(119), 외부요크(112), 갭(119), 영구자석(125)의 S극, 영구자석(125)의 N극, 내부요크(110) 및 갭(119)을 거쳐 당해 영구자석(126)의 S극으로 복귀하며, 나아가 갭(119)내에 정적 자계를 형성하게 된다. 상기 내부요크(110) 및 외부요크(112)의 박판들(111, 113)내를 순환하는 것이다.

내부요크(110) 및 외부요크(112)가 베이스(122)와 접촉함에도 불구하고, 베이스(122)는 비자성재로 되어 있기 때문에, 이들 내부요크(110) 및 외부요크 (112)를 흐르는 자속은 베이스(122)내에는 흐르지 않으므로, 베이스(122)에 있어서의 불필요한 와류전류로 인한 철손(iron loss)이 발생하지 않는다.

덧붙여, 상기 내부요크(110) 및 외부요크(112)가 베이스(122) 이외에는 접촉하지 않기 때문에, 상기 실린더(102) 같은 철-베이스 부재에 있어 불필요한 와류전류로 인한 철손이 발생하지 않는다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 상기 선형압축기(100)는, 내부요크(11) 및 외부요크(112)가 베이스(122) 이외에는 접촉하지 않도록 되어 있음으로써, 선형압축기(100)에 있어서의 철손을 절감, 즉 선형압축기 성능을 향상시킬 수 있다.

(제27실시예)

도 27은 본 발명의 제27실시예에 따른 선형압축기의 실린더를 나타내는 사시도이다. 본 실시예에 따른 선형압축기의 구조는 도 21 및 도 22에 나타낸 바와 전체적으로는 유사하다.

본 실시예는 상기 본 발명의 제23실시예에 따른 선형압축기(100)의 실린더(102) 형상을 개선한 것이다. 그 외에는 제23실시예의 경우와 동일하므로 설명을 생략한다.

도 27에 있어서, 실린더(102)에는, 가동부재(124)가 왕복운동함에 있어 상기 가동부재 지지부(128)가 당해 실린더(102)와 접촉하는 것을 방지하기 위한 슬릿(134)이 축방향으로 형성되어 있다. 즉, 가동부재(124)가 피스톤(103)의 왕복과 함께 운동하더라도, 당해 가동부재(124)의 가동부재 지지부(128)는 상기 실린더 (102)와 접촉한다든지 또는 실린더를 마주보는 상태로 운동하지 않는다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 선형압축기의 경우, 실린더(102)내에 축방향으로 슬릿(134)을 형성하여, 가동부재의 왕복운동에 있어 상기 가동부재 지지부 (128)가 실린더(102)와 접촉하는 것을 방지함으로써 그 신뢰성 향상의 효과를 얻을 수 있다.

(제28실시예)

도 28은 본 발명의 제28실시예에 따른 선형압축기의 가동부재를 나타내는 사시도이며, 도 29는 제28실시예에 따른 선형압축기를 나타내는 정단면도이다.

도 28 및 도 29에 있어서, 가동부재(124)는 통상 육면체 형상으로 되고, 또한 각각의 내부요크(110) 및 외부요크(112)를 향하는 방향으로 자화되어 그 자화방향이 서로 반대인 각쌍의 평판형 영구자석들(125, 126)은, 상기 육면체 형상의 두 면(132, 133)상에 위치함으로써, 각각의 영구자석 지지대(127)를 사이에 두고 상기 피스톤(103) 축방향으로 일정 간격을 갖는 상태로 각 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이에 놓여 있다.

본 실시예에 있어서의 상기 피스톤(103)은 그 선단부에 형성된 제1슬라이딩부(135)와, 제1슬라이딩부(135)에 이어지며 보다 작은 직경으로 된 비슬라이딩부(136)와, 비슬라이딩부(136)에 이어지는 제2슬라이딩부(137)를 포함하는 바, 이때 상기 가동부재(124) 및 피스톤(103)을 상호 연결하기 위한 가동부재 지지부(128')는 상기 비슬라이딩부(136)상에 위치해 있다.

이하, 상기 구조를 갖는 선형압축기(100)에 관해 설명한다.

코일(123)에 교류전류가 인가되면, 가동부재 지지부(128')를 통해 상기 가동부재(124)와 일체화된 상기 피스톤(103)은 당해 가동부재(124) 내부에서 왕복운동한다. 나아가, 상기 압축실(105) 내부가 저압상태로 되는 경우, 상기 흡입밸브(106)를 통해 압축실(105)로 팽창가스가 유입되는 반면, 고압상태로 되는 경우에는, 압축가스가 분배밸브(107)를 통해 당해 압축실(105)로부터 배출, 즉 압축기(100)로서의 역할을 수행하게 된다.

상기 피스톤(103)이 왕복운동하는 경우, 제2 슬라이딩부(137)는, 제1슬라이딩부(135) 및 비슬라이딩부(136)와 연결된 상태로 상기 실린더(102) 내부를 미끄러져 운동한다. 즉, 상기 제1슬라이딩부(135) 및 제2슬라이딩부(137)를 각각 포함하는 두 개의 베어링이 상하부에 존재함에 따라 상기 가동부재(124)가 극히 안정적인축방향운동을 할 수 있으며, 결과적으로는 슬라이딩 손실을 감소시켜 당해 선형압축기 성능향상을 가져오게 됨을 의미한다.

상기 선형압축기(100)를 조립함에 있어서, 베이스(122)에 실린더(102)를 부착하고 상기 피스톤(103)을 실린더(102)내에 삽입하는 동시에, 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이의 공간(119)내에 상기 가동부재(124)를 넣은 다음, 축(129)의 피스톤 반대측 선단에 압축스프링(109)을 착설한다. 이 경우, 제1슬라이딩부 (135) 및 비슬라이딩부(136)를 거쳐 제2슬라이딩부(137)의 순서로 슬라이딩을 통해 상기 실린더 (102) 내부로 삽입한다. 이때, 실린더(102)에의 피스톤(103) 삽입부에 상하 두개의 베어링이 존재하기 때문에, 축의 편심이 발생하지 않아 조립이 쉽다. 따라서, 상기 선형압축기(100)의 제조가 용이해진다.

상기와 같이, 본 실시예에 있어서의 상기 피스톤(103)은 그 선단부에 형성된 제1슬라이딩부(135)와, 제1슬라이딩부(135)에 이어지며 보다 작은 직경으로 된 비슬라이딩부(136)와, 비슬라이딩부(136)에 이어지는 제2슬라이딩부(137)와, 상기 가동부재(124) 및 피스톤(103)을 상호 연결하기 위한 가동부재 지지부(128')를 포함하여 구성된다. 이로써, 상기 피스톤(103)의 안정적 운동이 이루어져 슬라이딩 손실이 감소되므로, 선형압축기(100)의 성능향상에 기여하게 되고 제조 또한 쉬워진다.

(제29실시예)

도 30은 본 발명의 제29실시예에 따른 선형압축기의 가동부재를 나타내는 사시도이다. 이 선형압축기의 구조는 상기 도 24에 나타낸 바와 전체적으로 유사하다.

도 30 및 도 24에 있어서, 가동부재(24)는 통상 육면체 형상으로 되고, 또한 각각의 내부요크(110) 및 외부요크(112)가 마주보는 방향으로 자화되어 그 자화방향이 서로 반대인 각쌍의 평판형 영구자석들(125, 126)은, 상기 육면체 형상의 두 면(132, 133)상에 위치함으로써, 각각의 영구자석 지지부(127)를 사이에 두고 상기 피스톤(103) 축방향으로 일정 간격을 갖는 상태로 각 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이에 놓여 있다.

나아가, 상기 가동부재(124)의 영구자석 지지부(127)는 높은 비저항치를 갖는 비자성체로 되어 있다. 구체적으로는, 그 상대투자율은 1에 근접하며, 비저항은 알루미늄의 10배 이상인 것이 바람직하다. 상기 가동부재(124)는 경량일 것이 요구되기 때문에, 높은 영률을 갖는 경량 세라믹, 수지재 또는 기타 동일류가 적절하다.

상기 가동부재(124)는 가동부재 지지부(128)를 통하여 상기 피스톤(103)의 반대측으로 하여 축(129)과 연결되어 있다. 또한, 가동부재(124) 및 축(129)을 상호 연결하기 위한 보강부(138)가, 통상적 육면체에 있어서 상기 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이에 놓이는 두 면이 아닌 다른 일측방(표면)에 추가로 구비되어 있다.

이하, 상기 구조를 갖는 선형압축기(100)의 작동에 관하여 설명한다.

코일(123)에 교류전류가 인가되면, 가동부재 지지부(128)를 통해 상기 가동부재(124)와 일체화된 상기 피스톤(103)은 상기 축(129)상의 피스톤 반대측으로 왕복운동한다. 나아가, 상기 압축실(105) 내부가 저압상태로 되는 경우, 상기 흡입밸브(106)를 통해 압축실(105)로 팽창가스가 유입되는 반면, 고압상태로 되는 경우에는, 압축가스가 분배밸브(107)를 통해 당해 압축실(105)로부터 배출, 즉 압축기( 100)로서의 역할을 수행하게 된다.

상기 선형압축기(100)를 조립함에 있어서, 베이스(122)에 실린더(102)를 부착하고 상기 피스톤(103)을 실린더(102)내에 삽입하는 동시에, 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이의 공간(119)내에 상기 가동부재(124)를 넣은 다음, 축(129)의 피스톤 반대측 선단에 압축스프링(109)을 착설한다. 이 경우, 제1슬라이딩부 (135) 및 비슬라이딩부(136)를 거쳐 제2슬라이딩부(137)의 순서로 슬라이딩을 통해 상기 실린더(102) 내부로 삽입한다. 따라서, 상기 선형압축기(100)의 제조가 용이해진다.

더욱이, 상기 가동부재(124)가 통상 육면체 형상으로 되고. 당해 육면체에 있어서 상기 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이에 놓이는 두 면이 아닌 다른 일측방(표면)에 상기 보강부(138)가 구비됨으로써, 상기 가동부재(124)가 구조상으로 견고하게 되어, 내부요크(11) 및 외부요크(112)에 의해 상기 영구자석들(125, 126)에 작용하는 견인력으로 인한 응력을 충분히 견뎌낼 수 있다.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 선형압축기(100)에 있어서, 상기 가동부재 (124)의 경우, 당해 가동부재(124) 및 축(129)을 상호 연결하기 위한 보강부(138)가, 상기 통상적 육면체에 있어 내부요크(110) 및 외부요크(112) 사이에 놓이는 양측면이 아닌 일측방(표면)에 추가로 구비되어 있다. 이는 보다 견고한 구조를 가능케 한다.

(제30실시예)

도 31은 본 발명의 제30실시예에 따른 선형압축기를 나타내는 평단면도이다. 상기 도 31에 나타낸 선형모터의 정단면도는 도 22의 경우와 유사하다. 나아가, 도 32는 판스프링의 일예를 나타내는 평면도이며, 도 33은 본 실시예의 효과를 설명하기 위한 선형압축기를 나타내는 평단면도이다.

본 실시예는 상기 제23실시예에 따른 선형압축기(100)의 내부요크(110) 및 외부요크(112)의 형상개선에 관한 것으로서, 본 실시예에 따른 선형압축기(100)의 기타 구조는 상기 제23실시예의 경우와 동일하므로 설명을 생략한다.

도 31에 있어서, 각각의 내부요크(110a)는, 당해 내부요크(110a) 및 영구자석들(125, 126) 사이의 갭 폭(거리)(144)이 박판들(111a)의 적층방향을 따라 중심위치(C-C)로부터 선단위치(D-D)로 갈수록 넓어진다. 즉, 중심위치(C-C)에서의 상기 내부요크(110a) 및 영구자석들(125, 126)간 갭 폭(143)에 비해 확장되어 있다.

덧붙여, 각각의 외부요크(112a)는, 당해 외부요크(112a) 및 영구자석들 (125, 126) 사이의 갭 폭(146)이 박판들(113a)의 적층방향을 따라 중심위치(C-C)로부터 선단위치(D-D)로 갈수록 넓어진다. 즉, 중심위치(C-C)에서의 상기 외부요크 (112a) 및 영구자석들(125, 126)간 갭 폭(145)에 비해 확장되어 있다.

이하, 상기 구조를 갖는 선형압축기(100)의 작동에 관하여 설명한다.

코일(123)에 교류전류가 인가되면, 가동부재(124)와 일체화된 상기 피스톤 (103)은 왕복운동한다. 나아가, 상기 압축실(105) 내부가 저압상태로 되는 경우,상기 흡입밸브(106)를 통해 압축실(105)로 팽창가스가 유입되는 반면, 고압상태로 되는 경우에는, 압축가스가 분배밸브(107)를 통해 당해 압축실(105)로부터 배출, 즉 압축기(100)로서의 역할을 수행하게 된다.

도 32는 나선 형태와 같은 판스프링(109)을 나타낸다. 상기 피스톤(103)의 왕복운동과 함께 판스프링(109)가 왕복운동하는 경우, 당해 판스프링(109)의 중심축 (108)은 아암(147)의 중심을 향하는 방향으로 회전하게 된다. 판스프링(109)이 축(129)상에 부착됨과 아울러 상기 가동부재(124) 역시 축(129)에 부착되어 있기 때문에, 도 33에 나타낸 바와 같이, 판스프링(109)의 축회전과 함께 상기 가동부재 (124)의 축 또한 회전한다.

상기 영구자석(126)의 N극으로부터 발생한 자속(130)은 갭(119), 외부요크 (112a), 갭(119), 영구자석(125)의 S극, 영구자석(125)의 N극, 내부요크(110a) 및 갭(119)을 거쳐 당해 영구자석(126)의 S극으로 복귀하며, 나아가 갭(119)내에 정적 자계를 형성하게 된다. 상기 내부요크(110a) 및 외부요크(112a)의 박판들(111a, 113a)내를 순환하는 것이다. 여기서, 갭(119)의 폭이 확장되는 경우, 갭(119)내 자속밀도는 감소하며, 이 때문에 상기 선형압축기(100)의 추력이 떨어지게 된다. 즉, 상기 갭(119)의 폭은 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

만일 도 33에 도시된 바와 같이 판스프링이 공진스프링으로서 사용되는 경우에, 내부요크와 외부요크는 이 실시예에서 내부요크(100a)와 외부요크(112a)로서 형성되지 않고서 상기에서 설명한 실시예들에서 이루어진 것과 같은 각주형의 형상으로 만들어지는데, 판스프링(109)이 피스톤(103)의 행정과 동시에 왕복운동하기때문에, 판스프링(109)의 축이 회전할 때에 판스프링(109)이 내부요크(110)과 외부요크(112)와 충돌하는 것을 방지하기 위해 판스프링(109)의 회전에 상응하는 값으로 외부요크(110)와 내부요크(102)간의 폭(119)을 크게 할 필요가 있다.

이러한 이유 때문에, 내부요크(110a)와 외부요크(112a)는, 내부요크 (110a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(144)과 외부요크(112a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(146)이 내부요크(110a)와 외부요크(112a)의 박판(111a 및 113a)들을 적층하는 방향에서 중앙위치(C-C)에 있는 내부요크(110a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(143)과 외부요크(112a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(145)에 대해 내부요크 (110a)의 박판(111a)들을 적층하는 방향과 외부요크(112a)의 박판(113a)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 양단부 위치 (D-D)를 향해 점진적으로 확장되도록 구성된다, 즉 내부요크(110a)와 외부요크(112a)의 형상은 판스프링(109)의 회전각에 따라 결정된다.

따라서, 판스프링(109)이 피스톤(103)의 왕복운동과 동시에 왕복운동하기 때문에 판스프링(109)의 축이 회전한다 하더라도, 가동요소(124)가 내부요크(110a)와 외부요크(112a)와 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

이외에도, 내부요크(110a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭과 외부요크(112a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭들이 평균적으로 감소될 수 있어서 작속밀도 강하의 영향이 작아지게 되고, 또한 선형압축기(100)의 추력강하가 억제될 수 있다.

이외에도, 만일 내부요크(110a)와 외부요크(112a)가 각각 중앙위치(C-C)에서 두개의 섹션으로 분할된다면, 결과는 형상적으로 동일한 두개로 분할된 요크들의조합과 같게 되어, 이는 선형압축기(100)의 제조를 용이하게 한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 이 실시예에 따른 선형압축기(100)에서, 내부요크(110a)는 내부요크(110a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(144)이 중앙위치(C-C)에 있는 내부요크(110a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(143)에 대해 내부요크(110a)의 박판(111a)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 양단부 위치(D-D)를 향해 점진적으로 확장되도록 구성되고, 그리고 외부요크(112a)는 외부요크(112a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(146)이 중앙위치(C-C)에 있는 외부요크(112a)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(145)에 대해 외부요크(112a)의 박판(113a)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 양단부 위치(D-D)를 향해 점진적으로 확장하도록 구성되어, 따라서 판스프링(109)이 피스톤(103)의 왕복운동시에 회전하는 경우라도, 가동요소(124)는 내부요크(110a)와 외부요크(112a)에 대해 충돌하지 않게 되고, 또한 선형압축기(100)의 추력강하가 억제될 수 있게 된다.

(제31실시예)

도 34는 본 발명의 제31실시예에 따른 선형압축기를 보여주는 평단면도이다. 이 선형압축기의 정단면도는 도 22의 것과 비슷하다. 게다가, 판스프링의 구조는 도 32에 도시된 것과 비슷하다.

이 실시예는 제23실시예에 따른 선형압축기(100)의 내부요크(110)와 외부요크(112)의 형상개선에 관한 것이고, 그리고 본 실시예에 따른 선형압축기의 다른 구조는 제23실시예의 것과 동일하여, 따라서 이의 설명은 간략화를 위해 생략한다.

도 34에서, 내부요크(110b)들중 하나는 내부요크(110b)와 영구자석(125,126)간의 갭폭(149, 150)이 내부요크(110b)의 박판(111b)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 한 단부위치(E-E)까지의 범위내에서는 일정하지만, 내부요크 (110b)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(149, 151)이 박판(111b)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)로 점진적으로 확대하도록 만들어진다. 따라서, 내부요크(110b)의 형상은 판스프링(109)의 회전각에 따라 결정된다. 한편, 다른 내부요크(110b)들은 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)까지의 범위내에서는 일정한 갭폭을 만들고 또한 중앙위치(C-C)에서 한 단부위치(E-E)로 점진적으로 확대하는 갭폭을 생성한다.

또한, 외부요크(112b)들중 하나는 외부요크(112b)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(152, 153)이 외부요크(112b)의 박판(113b)들을 적층하는 방향으로 중앙위치 (C-C)에서 한 단부위치(E-E)를 향해 점진적으로 확대되고 또한 외부요크(112b)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(152, 154)이 박판(113b)을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)까지의 범위내에서 일정하게 되도록 만들어진다. 마찬가지로, 외부요크(112b)의 형상은 판스프링(109)의 회전각에 따라 결정된다. 한편, 다른 외부요크(112b)는 중앙위치(C-C)에서 한 단부위치(E-E)까지의 범위내에서는 일정한 갭폭을 생성하고 또한 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)로 점진적으로 확대하는 갭폭을 생성한다.

코일(123)에 교류를 인가하면, 가동요소(124)와 일체적으로 구성된 피스톤 (103)이 왕복운동한다. 게다가, 압축실(105)의 내부가 저압상태가 되면, 팽창된 가스가 흡입밸브(106)에서 압축실(105)내로 도입되지만, 압축실의 내부가 고압상태가되면, 압축된 가스는 방출밸브(107)를 통해 압축실(105)에서부터 방출되게 되어, 따라서 압축기(100)로서 역할한다.

이 경우에, 판스프링(109)은 도 32에 도시된 나선형이다. 판스프링(109)이 피스톤(103)의 왕복운동과 동시에 왕복운동하면, 판스프링(109)의 중앙축(148)은 아암(147)의 중앙을 향하는 방향으로 회전한다. 판스프링(109)이 샤프트(129)상에 부착되고 또한 가동요소(124)가 샤프트(129)에 부착되기 때문에, 가동요소(124)의 축은 도 33에 도시된 바와 같이 판스프링(109)의 축회전과 동시에 회전한다.

영구자석(126)의 N극으로부터 방출되는 자속(130)은 갭(119)과, 외부요크(112b)와, 갭(119)과, 영구자석(125)의 S극과, 영구자석(125)의 N극과, 내부요크(110b)와 갭(119)을 통과해 영구자석(126)의 S극으로 돌아와, 갭(119)내에 정자기장을 만든다. 내부요크(110b)와 외부요크(112b)에서, 정자기장은 내부요크 (110b)와 외부요크(112b)들의 박판(111b, 113b)의 평면을 순환한다. 이 경우에 있어서, 갭(119)의 폭(거리)이 확대되면, 갭(119)에서 자속밀도가 감소되어, 이 때문에 선형압축기(100)의 추력이 감소한다. 따라서, 갭(119)의 폭은 가능한 작은 것이 바람직하다.

판스프링이 공진스프링으로서 사용되는 경우에, 만일 내부요크와 외부요크들이 이 실시예에서 내부요크(110a)와 외부요크(112a)로서 형성되지 않고서, 도 33에 도시되고 또한 상기에서 설명된 실시예들에서 이루어진 것과 같은 각주형의 형상으로 만들어진다면, 판스프링(109)이 피스톤(103)의 왕복운동과 동시에 왕복운동하기 때문에, 판스프링(109)이 회전할 때에 판스프링(109)이 내부요크(110)와 외부요크(112)와 충돌하는 것을 방지하기 위해 판스프링(109)의 회전에 상응하는 값으로서 내부요크(110)와 외부요크(112)간의 폭(119)을 확대할 필요가 있다.

이러한 이유 때문에, 이 실시예에서는, 내부요크(110b)와 외부요크(112b)들의 형상은 상기에서 언급된 바와 같이 설계된다. 이러한 형상 때문에, 판스프링(109)이 피스톤(103)의 왕복운동과 동시에 왕복운동하여 판스프링(109)의 축이 회전한다 하더라도, 가동요소(124)는 내부요크(110b)와 외부요크(112b)들과 충돌하지 않게 된다.

이외에도, 내부요크(110b)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭과 외부요크(112b)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭들은 평균적으로 감소될 수 있어서, 자속밀도 강하의 영향이 작게되고 또한 선형압축기(100)의 추력강하가 거의 발생하지 않게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 내부요크(110b)는 내부요크(100b)와 영구자석 (125, 126)간의 갭폭이 내부요크(110b)의 박판(111b)들을 적층하는 방향으로 중앙위치에서 한 단부위치까지의 범위내에서 일정하지만, 내부요크(110b)와 영구자석 (125, 126)간의 갭폭이 박판(111b)들을 적층하는 방향으로 중앙위치에서 다른 단부위치로 점진적으로 확대하도록 만들어지고, 그리고 외부요크(112b)는 외부요크(112b)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭이 외부요크(112b)의 박판(113b)들을 적층하는 방향으로 중앙위치에서 한 단부위치로 점진적으로 확대되고 또한 외부요크(112b)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭이 박판(113b)들을 적층하는 방향으로 중앙위치에서 다른 단부위치까지의 범위내에서는 일정하도록 만들어진다. 이러한 형상 때문에, 판스프링(109)이 피스톤(103)의 왕복운동시에 회전한다 하더라도, 가동요소(124)는 내부요크(110b)와 외부요크(112b)와 충돌하지 않게 되고, 그리고 내부요크(110b)와 외부요크(112b)간의 지속밀도의 저하가 억제될 수 있어서, 선형압축기(100)의 추력강하를 방지한다.

(제32실시예)

도 35는 본 발명의 제32실시예에 따른 선형압축기를 보여주는 평단면도이다. 이 선형압축기의 정면의 단면은 도 22의 것과 비슷하다.

이 실시예는 제30실시예에 따른 선형압축기(100)의 내부요크(110a)와 외부요크(112a)의 형상개선에 관한 것이고, 본 실시예에 따른 선형압축기(100)의 다른 구성은 제30실시예의 것과 같아서, 이의 상세한 설명은 간략화를 위해 생략한다.

도 35에서, 내부요크(110c)들은 각각 내부요크(110c)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(144)이 내부요크(110c)들의 박판(111c)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 양 단부위치(D-D)로 점진적으로 증가하도록, 즉 중앙위치(C-C)에 있는 내부요크(110c)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(143)에 대해 점진적으로 확대되도록 만들어진다. 즉, 외부요크(112c)와 면하는 내부요크(110c)의 한 표면은 외부요크(112c)에 향해 돌출하는, 만곡된 또는 볼록한 형상을 가지도록 만들어진다. 이외에도, 이 만곡된 표면에 대향하는 내부요크(110c)의 표면도 만곡된 표면과 평행하고 동일한, 만곡 또는 볼록한 형상을 가지도록 만들어진다. 따라서, 내부요크(110c)는 동일한 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되어, 전체적으로 만곡된 표면형상을 가지게 된다.

또한, 외부요크(112c)는 외부요크(112c)와 영구자석(125, 126)간의갭폭(146)이 외부요크(112c)의 박판(113c)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 양 단부위치(D-D)로 점진적으로 넓어지도록, 즉 중앙위치(C-C)에 있는 외부요크(112c)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(145)에 대해 확대되도록 만들어진다. 즉, 내부요크(110c)에 면하는 외부요크(112c)의 한 표면은 내부요크(110c)를 향해 돌출하는, 만곡 또는 볼록한 형상을 가지도록 만들어진다. 이외에도, 이 만곡된 표면에 대향하는 내부요크(112c)의 표면은 실질적으로 동일한 만곡 또는 볼록한 형상을 가지도록 만들어진다. 따라서, 외부요크(112c)는 동일한 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 만들어져, 전반적으로 만곡된 표면형상을 가진다.

내부요크(110c)와 외부요크(112c)의 제조 동안에, 동일한 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층하는데에 단순한 금속패턴이 사용된다. 실제로, 내부요크(110c) 또는 외부요크(112c)와 영구자석(125, 126)간의 갭의 발산은 작아서, 코일(123)을 감는데에 아무런 문제가 없다.

따라서, 상기에서 설명한 제30실시예의 효과외에도, 본 실시예는 내부요크(110c)와 외부요크(112c)의 제조를 용이하게 한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 선형압축기(100)에서, 내부요크(110c)들은 각각 내부요크(110c)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(144)이 내부요크(110c)의 박판(111c)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에 있는 내부요크 (110c)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(143)에 대해 중앙위치(C-C)에서 양 단부위치(D-D)를 향해 점진적으로 증가하도록 만들어져서, 외부요크(112c)에 면하는 내부요크(110c)의 한 표면은 외부요크(112c)를 향해 돌출하는 만곡 형상을 가지도록 만들어지고, 또한 상기 만곡 표면에 대향하는 내부요크(110c)의 표면은 먼저 언급한 내부요크(110c)의 만곡 표면형상과 실질적으로 동일한 만곡형상을 가지도록 만들어져, 동일 치수와 형상을 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되는 내부요크(110c)가 전체적으로 만곡 표면형상을 가지게 하고, 그리고 외부요크 (112c)들은 각각 외부요크(112c)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(146)이 외부요크 (112c)의 박판(113c)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에 있는 외부요크(112c)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(145)에 대해 중앙위치(C-C)에서 양 단부위치(D-D)를 향해 점진적으로 확대되도록 만들어져서, 내부요크(110c)에 면하는 외부요크(112c)의 한 표면은 내부요크(110c)를 향해 돌출하는 만곡형상을 가지도록 만들어지고 또한 이 만곡표면에 대향하는 외부요크(112c)의 표면은 먼저 언급한 외부요크(112c)의 만곡 표면형상과 실질적으로 동일한 만곡형상을 가지도록 만들어져서, 동일 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되는 외부요크 (112c)가 전체적으로 만곡 표면형상을 가지게 된다. 이러한 구성 때문에, 피스톤(103)의 왕복운동시에 판스프링(109)이 회전한다 하더라도, 가동요소(124)가 내부요크(110c)와 외부요크(112c)와 충돌하지 않게 되고, 또한 내부요크(110c)와 외부요크(112c)간의 자속밀도의 강하가 억제될 수 있기 때문에 선형압축기(100)의 추력강하를 방지할 수 있게 되고, 또한 내부요크(110c)와 외부요크(112c)의 제조가 쉽게 된다.

(제33실시예)

도 36은 본 발명의 제33실시예에 따른 선형압축기를 보여주는 평단면도이다. 이 선형압축기의 정단면은 도 22의 것과 비슷하다.

본 실시예는 제31실시예에 따른 선형압축기(100)의 내부요크(110b)와 외부요크(112b)의 형상개선에 관한 것이고, 또한 본 실시예에 따른 선형압축기(100)의 다른 구성은 제31실시예의 것과 동일하여, 여기에서는 간략화된 설명을 생략한다.

도 36에서, 내부요크(110d)들중 하나는 내부요크(110d)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(149, 150)이 내부요크(110d)의 박판(111d)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 한 단부위치(E-E)까지의 범위내에서는 일정하지만, 내부요크 (110d)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(149, 151)이 박판(111d)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)를 향해 점진적으로 확대되도록 만들어진다. 즉, 외부요크(112d)와 면하는 내부요크(110d)의 한 표면은 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)까지의 부분이 외부요크(112d)로부터 떨어지는 방향으로 경사진 형상을 가지도록 만들어진다. 이외에도, 상기 한 표면에 대향하는 내부요크(110d)의 표면은 상기 한 표면에 평행하고 또한 실질적으로 동일한 경사를 가지도록 만들어진다. 따라서, 내부요크(110d)는 동일 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되어 전반적으로 경사진 표면형상을 가지게 된다.

한편, 다른 내부요크(110d)는 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)까지의 범위내에서 일정한 갭폭을 생성하고 또한 중앙위치(C-C)에서 한 단부위치(E-E)로 점진적으로 확대되는 갭폭을 생성한다. 마찬가지로, 상기 다른 내부요크(110d)는 동일 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되어 전체적으로 경사진 표면형상을 가진다.

또한, 외부요크(112d)들중 하나는 외부요크(112d)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(152, 153)이 외부요크(112b)의 박판(113d)들을 적층하는 방향으로 중앙위치 (C-C)에서 한 단부위치(E-E)를 향해 점진적으로 확대되고 또한 외부요크(112d)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(154, 154)이 박판(113d)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)까지의 범위내에서 일정하도록 만들어진다. 즉, 내부요크(110d)에 면하는 외부요크(112d)의 한 표면은 중앙위치(C-C)에서 상기 한 단부위치(E-E)까지의 부분이 내부요크(110d)로부터 떨어지는 방향으로 경사진 형상을 가지도록 만들어진다. 이외에도, 상기 한 표면에 대향하는 외부요크(112d)의 표면은 상기 판 표면에 평행하고 또한 실질적으로 동일한 경사를 가지도록 만들어진다. 따라서, 외부요크(112d)는 동일 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되어 전체적으로 경사진 표면형상을 가진다.

한편, 다른 외부요크(112d)는 중앙위치(C-C)에서 한 단부위치(E-E)까지의 범위내에서 일정한 갭폭을 생성하고 또한 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)를 향해 점진적으로 확대되는 갭폭을 생성한다. 마찬가지로, 다른 외부요크(112)는 동일 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되어 전제적으로 경사진 표면형상을 가진다.

내부요크(110d)와 외부요크(112d)를 각각 제조하기 위해, 동일 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층하는데 단순한 금속패턴이 사용된다. 실제로, 내부요크(110d) 또는 외부요크(112d)와 영구자석(125, 126)간의 갭의 발산은 작아서,코일(123)을 감는데 아무런 문제가 없다.

따라서, 상기에서 설명한 제31실시예의 효과외에도, 본 실시예는 내부요크(110d)와 외부요크(112d)의 제조를 용이하게 한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 선형압축기에 있어서, 내부요크 (110d)는 내부요크(110d)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(149, 150)이 내부요크 (110d)의 박판(111d)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 한 단부위치(E-E)까지의 범위내에서는 일정하지만, 내부요크(110d)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(149, 151)이 박판(111d)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)를 향해 점진적으로 확대되도록 만들어져서, 외부요크(112d)와 면하는 내부요크(110d)의 한 표면은 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)까지의 범위내에서 외부요크(112d)로부터 떨어지는 방향으로 경사진 형상을 가지는 부분을 포함하도록 만들어지고 그리고 상기 한 표면에 대향하는 내부요크(110d)의 표면은 상기 한 표면에 평행하고 또한 실질적으로 동일한 경사를 가지도록 만들어져서, 동일 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되는 내부요크(110d)가 전체적으로 경사진 표면형상을 가지게 되고, 그리고 외부요크(112d)는 외부요크 (112d)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(152, 153)이 외부요크(112d)의 박판(113d)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 한 단부위치(E-E)를 향해 점진적으로 확대되고 또한 외부요크(112d)와 영구자석(125, 126)간의 갭폭(152, 154)이 박판(113d)들을 적층하는 방향으로 중앙위치(C-C)에서 다른 단부위치(F-F)까지의 범위내에서 일정하도록 만들여져서, 내부요크(110d)에 면하는 외부요크(112d)의 한표면은 중앙위치(C-C)에서 한 단부위치(E-E)까지의 범위내에서 상기 내부요크 (110d)로부터 떨어지는 방향으로 경사진 형상을 가지는 부분을 포함하도록 만들어지고 또한 상기 한 표면에 대향하는 내부요크(112d)의 표면은 상기 한 표면에 평행하고 또한 실질적으로 동일한 경사를 가지도록 만들어져, 동일 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되는 외부요크(112d)는 전체적으로 경사진 표면형상을 가지게 된다. 이러한 구성 때문에, 피스톤(103)의 왕복운동시에 판스프링(109)이 회전한다 하더라도, 가동요소(124)가 내부요크(110d)와 외부요크(112d)와 충돌하지 않게 되고, 또한 내부요크(110d)와 외부요크(112d)간의 갭에서 자속밀도의 강하가 억제될 수 있어서 선형압축기(100)의 추력 저하를 방지하고 또한 내부요크(110d)와 외부요크(112d)들을 보다 쉽게 생산할 수 있다.

상기 사항들은 본 발명의 바람직한 실시예들에만 관련되고, 또한 본 발명의 사상과 범위를 이탈함이 없이, 여기에서 설명의 목적으로 사용된 본 발명의 바람직한 실시예들의 모든 수정과 변형들을 포함한다는 것을 알아야만 한다.

Claims (33)

1. 중앙축과;

   직사각형 형상을 가지고 또한 높은 투자율을 가지는 다수의 박판들이 서로 적층되도록 각각 구성되는 각주형의 내부요크들과; 그리고

   직사각형 형상을 가지고 또한 높은 투자율을 가지는 다수의 박판들이 서로 적층되도록 각각 구성되는 외부요크들을 구비하고, 상기 중앙축의 방향을 따라 상이한 자극들을 교대로 형성하기 위해 상기 외부요크의 세 자극부중 중앙부 둘레에 코일들이 각각 감기며,

   상기 세 자극부를 가지는 상기 외부요크의 표면이 대응하는 내부요크에 대향하는 관계로 배설되어서 외부요크와 내부요크 사이에 규정된 갭이 형성되어 상기 내부요크와 외부요크는 각각 다수의 요크 블록들을 형성하고, 또한 상기 다수의 요크 블록들은 다각형 형상을 형성하도록 상기 중앙축 둘레에 위치되어, 박판 적층방향은 상기 중앙축을 포함하는 샤프트의 직경방향에 대해 수직이며, 또한 자화방향이 서로에 대해 반대가 되도록 반경방향으로 자화되고 또한 상기 내부요크와 상기 외부요크 사이에 상기 중앙축의 방향을 따라 규정된 간격으로 배열되는 상태로 위치되는 한 쌍의 평판형 영구자석을 가지는 가동요소가 중앙축의 방향을 따라 이동될 수 있도록 위치되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 평판형 영구자석들 쌍 각각은 상기 외부요크의 상기세 자극부중 두 자극부로 인해 항상 동시에 자극들과 교차하도록 배설되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 요크 블록들중 내부요크 측면들이 서로에 대해 대향관계로 배설되어 그들 사이에 규정된 간격을 형성하게 되는 상태로 상기 요크 블록들을 지지하는 평판형 베이스와; 그리고

   상기 내부요크들 사이에 위치되도록 상기 베이스에 고정되는 베어링을 포함하고,

   상기 샤프트는 상기 가동요소와 일체적으로 구성되어 상기 베어링에 삽입되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
4. 제1항에 있어서, 상기 외부요크들 각각은 상기 외부요크의 상기 세 자극부에 대응하는 세 개의 분할된 블록들로 구성되고, 상기 코일이 외부요크의 중앙자극부 위에 고정된 후에 상기 세 블록들이 서로간에 통합되게 되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
5. 제3항에 있어서, 상기 요크 블록들을 지지하는 상기 베이스는 비자성 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 선형모터.
6. 제3항에 있어서, 상기 요크 블록들을 지지하는 상기 베이스는 높은 비저항을 가지는 비자성 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 선형모터.
7. 제3항에 있어서, 상기 내부요크와 상기 외부요크 사이에 규정된 상기 갭의 폭과 동일한 폭을 가지는 돌출부가 상기 베이스상에 형성되고, 그리고 상기 내부요크와 상기 외부요크는 상기 돌출부가 상기 규정된 갭에 넣어진 상태에서 상기 베이스에 대해 압착함으로써 상기 베이스에 고정되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
8. 제1항에 있어서, 상기 가동요소는 비자성 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 선형모터.
9. 제1항에 있어서, 상기 가동요소는 높은 비저항을 가지는 비자성 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 선형모터.
10. 제1항에 있어서, 상기 가동요소는:

    한 쌍의 직사각형 가동섹션 베이스와;

    상기 가동요소를 입방체 형태로 만들도록 상기 가동섹션 베이스를 지지하는 다수의 지지 지주와;

    각 쌍이 서로간에 대향 관계인 상기 입방체 형상의 두 측면에서 가동섹션 베이스 사이에 놓여지고, 또한 각 쌍들 사이에 규정된 간격을 만들기 위해 각 쌍들사이에 스페이서가 제공되도록 구성된 다수쌍의 영구자석들과; 그리고

    상기 내부요크들 사이의 공간에서 상기 가동섹션과 상기 샤프트의 연결을 이루는 지지섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형모터.
11. 제10항에 있어서, 상기 가동섹션 베이스와 상기 스페이서들은 높은 비저항을 가지는 비자성 재료로 만들어지고, 또한 지지섹션은 비자성 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 선형모터.
12. 직사각형 형상을 가지고 또한 높은 투자율을 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 형성되는 각주형의 내부요크들과;

    직사각형 형상을 가지고 또한 높은 투자율을 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 형성되고, 제1자극부와, 제2자극부와 그리고 제3자극부를 만들기 위해 상기 박판들의 적층방향으로 절단함으로써 형성된 제1슬롯과 제2슬롯을 각각 가지며, 상기 자극부들을 가지는 그 표면들이 상기 내부요크에 대해 대향관계로 위치되어 내부요크와의 사이에 규정된 갭을 형성하여 한 셋트의 요크 블록들을 구성해, 상기 박판들의 표면들을 따라 자로(磁路)가 만들어지도록 구성된 외부요크들과;

    상기 제1자극부와, 상기 제2자극부와 그리고 상기 제3자극부에 상이한 자극들을 교대로 만들기 위해 상기 제2자극부에 주위에 각각 감겨지는 코일들과;

    규정된 공간을 형성하도록 내부요크측들이 서로에 대해 대향된 관계로 위치되는 상태로 상기 한 셋트의 요크 블록들을 지지하는 평판형 베이스와;

    상기 베이스에 고정되어 상기 내부요크들 사이에 위치되는 베어링과;

    자화방향이 서로간에 반대가 되도록 상기 내부요크들과 상기 외부요크들의 대향 방향으로 자화되고 또한 상기 베어링의 축방향을 따라 규정된 간격으로 배열되는 상태로 상기 갭내에 위치되는 제1 및 제2평판형 영구자석쌍들을 포함하여, 상기 베어링의 축방향을 따라 이동할 때에, 상기 제1평판형 영구자석이 상기 제1자극부와 상기 제2자극부를 항상 교차하는 반면 상기 제2평판형 영구자석이 상기 제2자극부와 상기 제3자극부를 교차하도록 구성된 가동요소와; 그리고

    상기 가동요소에 일체적으로 고정되어 상기 베어링에 삽입되는 샤프트를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형모터.
13. 제12항에 있어서, 상기 외부요크의 상기 박판들의 적층방향으로 상기 외부요크의 상기 제1 및 제3자극부에 구멍들이 만들어지고, 또한 상기 외부요크는 바형 부재들이 상기 구멍들에 삽입되도록 상기 베이스에 확고하게 고정되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
14. 제12항에 있어서, 상기 외부요크의 상기 박판들의 적층방향으로 상기 외부요크의 상기 제1 및 제3자극부에 관통구멍들이 만들어지고, 또한 상기 외부요크는 관통 바가 상기 관통구멍에 삽입되도록 상기 베이스에 확고하게 고정되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
15. 제12항에 있어서, 상기 베이스는 상기 외부요크와 상기 내부요크와 각각 접촉하게 되는 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 선형모터.
16. 제12항에 있어서, 상기 외부요크는 상기 제1슬롯의 제1자극 측벽면을 구성하는 제1자극블록과, 상기 제1슬롯의 제2자극 측벽면과 내부요크 대향 벽면과 그리고 상기 제2슬롯의 제2자극 측벽면과 내부요크 대향 벽면을 구성하는 제2자극블록과, 그리고 상기 제2슬롯의 제2자극 측벽면을 구성하는 제3자극블록으로 구성되고, 상기 세 개의 블록들은 상기 제2자극블록 둘레에 코일이 감겨진 후에 통합되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
17. 제12항에 있어서, 상기 외부요크는 상기 제1슬롯의 제1자극 측벽면과 내부요크 대향 벽면과 그리고 상기 제2슬롯의 제3자극 측벽면과 내부요크 대향 벽면을 구성하는 측면 요크블록과, 그리고 상기 제1슬롯의 제2자극 측벽면과 상기 제2슬롯의 제2자극 측벽면을 구성하는 중앙 요크블록으로 만들어지고, 상기 두 블록들은 상기 중앙 요크블록 위에 상기 코일이 고정된 후에 통합되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
18. 제12항에 있어서, 상기 가동요소는 육면체 형상을 가지는 프레임으로 형성되고, 또한 상기 제1 및 제2평판 영구자석들이 상기 내부요크와 외부요크 사이에 놓여지게 되는 상기 프레임의 두 측면에 상기 축방향으로 규정된 간격으로 배설되도록 구성되고, 상기 가동요소와 상기 샤프트는 상기 내부요크들 사이의 공간내에서 서로에 대해 섹션들을 지지함으로써 연결되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
19. 제12항에 있어서, 상기 가동요소는 직사각형의 가동섹션 베이스로 둘러 싸이고 또한 스페이서가 그 사이에 개재되는 상태로 규정된 간격으로 배설되는 제1 및 제2평판형 영구자석들을 각각 포함하는 한 쌍의 가동 영구자석섹션과, 그리고 상기 가동요소를 위한 입방체의 프레임형상을 만들기 위해 상기 가동 영구자속섹션 쌍을 지지하는 다수의 지지 지주들로 구성되고, 상기 가동요소와 상기 샤프트는 상기 내부요크들 사이의 공간에서 서로간에 섹션들을 지지함으로써 연결되는 것을 특징으로 하는 선형모터.
20. 제19항에 있어서, 상기 가동 영구자석섹션은 각각 그 내측 측면상의 홈과 바형 프레서를 가지는 U-형 프레임을 포함하는 직사각형 프레임과, 상기 직사각형 프레임내에 삽입되도록 만들어지는 상기 제1 및 제2평판형 영구자석들과, 그리고 상기 제1 및 제2평판형 영구자석들 사이에 위치되는 상기 스페이서로 만들어지고, 상기 제1 및 제2평판형 영구자석들은 상기 홈에 끼워지는 돌출부를 가지고, 또한 상기 스페이서는 상기 홈에 끼워지는 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 선형모터.
21. 직사각형 형상을 가지고 또한 높은 투자율을 각각 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 형성되는 각주형의 내부요크들과;

    직사각형 형상을 가지고 또한 높은 투자율을 각각 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 형성되고, 또한 다수의 자극부들을 만들기 위해 박판들을 적층하는 방향으로 절단함으로써 형성된 다수의 슬롯들을 포함하는 외부요크들과;

    상기 외부요크의 양단부에 위치된 상기 자극부들을 제외한 모든 자극부들 주위에 감겨지고 또한 인접 자극부들에 상이한 자극들을 교대로 만들도록 만들어지는 코일들과;

    상기 내부요크와, 상기 외부요크와 상기 코일들로 각각 구성되고 또한 상기 자극부들을 가지는 상기 외부요크의 표면들이 상기 박판들의 표면을 따라 자로의 형성이 이루어지도록 상기 내부요크에 대향하는 관계로 규정된 갭을 두고서 위치되도록 만들어지는 요크블록들의 셋트와;

    규정된 공간을 형성하기 위해 서로에 대해 대향하는 관계로 요크블록들의 내부요크 측면들이 위치되게 되는 상태로 요크블록들의 셋트를 지지하는 평판형 베이스와;

    상기 요크블록 셋트의 상기 내부요크들 사이에 위치되도록 상기 베이스에 고정되는 베어링과;

    상기 슬롯들과 수적으로 동일하고 또한 자화방향이 서로간에 반대가 되도록 상기 내부요크와 상기 외부요크와 면하는 방향으로 자화된 평판형 영구자석 셋트들 각각이 상기 베어링의 축방향을 따라 규정된 간격으로 배열되는 상태로 상기 내부요크와 상기 외부요크 사이의 갭내에 위치되어, 상기 축방향을 따라 이동할 때에, 상기 평판형 영구자석들 각각이 상기 외부요크의 상기 인접 자극부들을 동시에 항상 교차하도록 구성된 가동요소와; 그리고

    상기 가동요소와 일체적으로 고정되어 상기 베어링에 삽입되는 샤프트를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형모터.
22. 직사각형 형상을 가지고 또한 높은 투자율을 각각 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 형성되는 각주형의 내부요크들과;

    직사각형 형상을 가지고 또한 높은 투자율을 각각 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 형성되고, 또한 다수의 자극부를 만들기 위해 박판들을 적층하는 방향으로 절단함으로써 다수의 슬롯들이 형성되는 외부요크들과;

    상기 다수의 자극부들중에서 모든 짝수번째 자극부들 주위에 감기고 또한 인접 자극부들에서 상이한 자극들을 교대로 만들도록 만들어지는 코일들과;

    상기 내부요크와, 상기 외부요크와 상기 코일들을 포함하고 또한 상기 다수의 자극부들을 가지는 외부요크의 표면이 상기 박판들을 따라 자로의 형성이 이루어지도록 상기 내부요크에 대향 관계로 규정된 갭을 두고서 위치되도록 각각 만들어지는 요크블록 셋트와;

    규정된 공간을 형성하도록 서로에 대해 대향관계로 요크블록 셋트의 내부요크 측면들이 위치되는 상태로 요크블록 셋트를 지지하는 평판형 베이스와;

    상기 요크블록 셋트중 상기 내부요크들 사이에 위치되게 상기 베이스에 고정되는 베어링과;

    상기 슬롯들과 수적으로 동일하고 또한 자화방향이 서로간에 반대가 되도록상기 내부요크와 상기 외부요크에 면하는 방향으로 자화되는 평판형 영구자석들의 각 셋트들이 상기 베어링의 축방향을 따라서 규정된 간격으로 배열되는 상태로 상기 내부요크와 상기 외부요크 사이의 갭내에 위치되어, 상기 축방향을 따라 이동할 때에 상기 평판형 영구사적들 각각이 상기 외부요크의 인접 자극부들을 항상 동시에 교차하도록 구성된 가동요소와; 그리고

    상기 가동요소에 일체적으로 고정되어 상기 베어링에 삽입되는 샤프트를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형모터.
23. 높은 투자율을 각기 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 형성되는 각주형의 내부요크들과;

    높은 투자율을 각기 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 각각 형성되고, 또한 그안에 세 개의 자극부들을 만들기 위해 박판들을 적층하는 방향으로 두개의 슬롯들이 형성되어 있는 외부요크들과;

    상기 세 개의 자극부들에서 상이한 자극들을 교대로 만들기 위해 상기 외부요크의 상기 세 개의 자극부들중에서 중앙 자극부 둘레에 각각 감겨진 코일들과;

    상기 내부요크와 상기 외부요크를 각각 포함하고 또한 상기 자극부들을 가지는 상기 외부요크의 표면이 상기 내부요크와의 사이에 규정된 갭을 형성하도록 상기 내부요크에 대향관계로 위치되도록 만들어진 요크블록들 셋트와;

    요크블록들의 내부요크 측면 사이에 규정된 공간이 형성되도록 내부요크 측면들이 서로간에 대향관계로 위치되도록 요크블록들을 지지하는 평판형 베이스와;

    상기 내부요크들 사이에 위치되도록 상기 베이스에 부착된 실린더와;

    자화방향이 서로간에 반대가 되도록 상기 내부요크와 상기 외부요크들의 대향방향으로 자화되고 또한 상기 내부요크와 외부요크들 사이에 규정된 간격이 형성되게 배설되게 되는 상태로 상기 내부요크와 상기 외부요크들 사이의 갭내에 위치된 평판형 영구자석들 쌍을 포함하는 가동요소와;

    상기 가동요소와 일체적으로 구성되어 상기 실린더에 삽입되는 샤프트의 첨단부에 위치된 피스톤과; 그리고

    상기 샤프트에 연결된 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
24. 제23항에 있어서, 상기 가동요소는 육면체 형상으로 만들어지고, 또한 상기 평판형 영구자석 쌍들 각각은 상기 피스톤의 축방향을 따라서 상기 규정된 간격을 두고서 배설되는 상태로 상기 내부요크와 상기 외부요크 사이에 개재된 육면체 형상의 두 측면들에 각각 위치되고, 또한 상기 가동요소와 그리고 상기 피스톤에 대향하는 측면에 있는 상기 샤프트 사이에 연결을 이루는 가동요소 지지부가 제공되는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
25. 제23항에 있어서, 상기 가동요소는 육면체 형상으로 만들어지고, 또한 상기 평판형 영구자석 쌍들 각각은 상기 피스톤의 축방향을 따라서 상기 규정된 간격을 두고서 배설되는 상태로 상기 내부요크와 상기 외부요크 사이에 개재된 상기 육면체 형상의 두 측면들에 각각 위치되고, 또한 상기 가동요소와 상기 샤프트 사이에접속을 이루기 위해 상기 내부요크들 사이의 공간에 가동요소 지지부가 제공되는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
26. 제23항에 있어서, 상기 내부요크들과 상기 외부요크들은 상기 베이스외에는 서로간에 접촉하지 않도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
27. 제25항에 있어서, 상기 실린더는 상기 가동요소가 왕복운동할 때에 상기 가동요소가 상기 실린더내로 들어가는 것을 방지하기 위해 축방향으로 만들어진 슬릿을 가지는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
28. 제25항에 있어서, 상기 피스톤의 그의 첨단부에 형성된 제1활주 섹션과 상기 제1활주 섹션 다음에 있고 또한 작은 직경을 가지는 비할주 섹션과 그리고 상기 비활주 섹션 다음에 있는 제2활주 섹션으로 구성되고, 그리고 상기 피스톤에 상기 가동요소를 연결시키기 위한 상기 가동요소 지지부가 상기 비활주 섹션상에 위치되는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
29. 제24항에 있어서, 상기 가동요소와 상기 샤프트 사이에 연결을 만들기 위한 보강재가 상기 내부요크들과 상기 외부요크들 사이에 놓여진 상기 두 측면들 외의 육면체 형상의 측면에 부가적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
30. 제26항에 있어서, 상기 내부요크는 상기 내부요크와 상기 영구자석 사이의 갭폭이 중앙위치에 있는 상기 내부요크와 상기 영구자석간의 갭폭에 대해 상기 내부요크의 상기 박판들을 적층하는 방향으로 중앙위치에서 양단위치로 점진적으로 넓어지도록 구성되고, 또한 상기 외부요크는 상기 외부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 중앙위치에 있는 상기 외부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭에 대해 상기 외부요크의 상기 박판들을 적층하는 방향으로 상기 중앙위치에서 상기 양단위치로 점진적으로 넓어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
31. 제26항에 있어서, 상기 내부요크는 상기 내부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 내부요크의 박판들을 적층하는 방향으로 중앙위치에서 한 단부위치까지의 범위내에서 일정하지만, 상기 내부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 박판들을 적층하는 방향으로 상기 중앙위치에서 다른 단부위치로 점진적으로 확대되도록 만들어지고, 또한 상기 외부요크는 상기 외부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 외부요크의 박판들을 적층하는 방향으로 중앙위치에서 한 단부위치로 점진적으로 확대되고 그리고 상기 외부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 박판들을 적층하는 방향으로 상기 중앙위치에서 다른 단부위치까지의 범위내에서 일정하도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
32. 제26항에 있어서, 상기 내부요크들 각각은 상기 내부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 중앙위치에 있는 상기 내부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭에 대해 상기 내부요크의 상기 박판들을 적층하는 방향으로 중앙위치에서 양단위치를 향해 점진적으로 증가하도록 만들어져, 상기 외부요크에 면하는 상기 내부요크의 한 표면은 상기 외부요크를 향해 돌출하는 만곡 형상을 가지도록 형성되고 또한 상기 만곡표면에 대향하는 상기 내부요크의 표면은 먼저 언급한 상기 내부요크의 만곡 표면형상과 동일한 만곡형상을 가지도록 만들어져 동일한 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되는 상기 내부요크가 전체적으로 만곡 표면형상을 가지게 되고, 또한 상기 외부요크들 각각은 상기 외부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 중앙위치에 있는 상기 외부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭에 대해 상기 외부요크의 박판들을 적층하는 방향으로 상기 중앙위치에서 상기 양단부 위치를 향해 점진적으로 확장하도록 만들어져, 상기 내부요크와 면하는 상기 외부요크의 한 표면은 내부요크를 향해 돌출하는 만곡 형상을 가지도록 만들어지고, 또한 상기 만곡 표면에 대향하는 상기 외부요크의 표면은 먼저 언급한 상기 외부요크의 만곡 표면형상과 동일한 만곡형상을 가지도록 만들어져서, 동일한 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되는 상기 외부요크가 전체적으로 상기 만곡 표면형상을 가지는 것을 특징으로 하는 선형압축기.
33. 제26항에 있어서, 상기 내부요크는 상기 내부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 내부요크의 상기 박판들을 적층하는 방향으로 중앙위치에서 한 단부위치까지의 범위내에서 일정하지만, 상기 내부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 박판들을 적층하는 방향으로 상기 중앙위치에서 다른 단부위치로 점진적으로 확대되도록 만들어져 상기 외부요크와 면하는 상기 내부요크의 한 표면이 상기 중앙위치에서 다른 단부위치까지의 범위내에서 상기 외부요크로부터 떨어지는 방향으로 경사지는 형상을 가지는 부분을 포함하도록 만들어지고, 또한 상기 한 표면에 대향하는 상기 내부요크의 표면은 상기 한 표면에 평행하고 또한 동일한 경사를 가지도록 만들어져서, 동일한 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되는 상기 내부요크가 전체적으로 경사진 표면형상을 가지며, 그리고 상기 외부요크는 상기 외부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 외부요크의 박판들을 적층하는 방향으로 상기 중앙위치에서 한 단부위치로 점진적으로 확대되고 또한 상기 외부요크와 상기 영구자석 간의 갭폭이 상기 박판들을 적층하는 방향으로 상기 중앙위치에서 다른 단부위치까지의 범위내에서 일정하도록 만들어져, 상기 내부요크와 면하는 상기 외부요크의 한 표면은 상기 중앙위치에서 한 단부위치까지의 범위내에서 상기 내부요크로부터 떨어지는 방향으로 경사지는 형상을 가지는 부분을 포함하도록 형성되고 또한 상기 외부요크의 한 표면에 대향하는 상기 외부요크의 표면은 상기 한 표면에 평행하고 또한 동일한 경사를 가지도록 만들어져서, 동일 형상과 치수를 가지는 다수의 박판들을 적층함으로써 구성되는 상기 외부요크가 전체적으로 경사진 표면형상을 가지는 것을 특징으로 하는 선형압축기.