KR101487031B1 - Linear compressor - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기는 압축공간이 내부에 구비된 실린더; 실린더의 축방향 일단 외주면에 고정된 프레임; 프레임에 맞닿도록 실린더 외주면에 끼워지는 이너스테이터; 프레임에 맞닿도록 이너스테이터 외주면에 간극을 유지하도록 끼워지되, 이너스테이터의 축방향 일단을 프레임에 눌러주도록 겹쳐지는 아우터스테이터; 그리고, 아우터스테이터의 축방향에서 결합되고, 프레임과 볼트 체결되어 스테이터들을 프레임에 고정시키는 고정력을 제공하는 모터 커버;를 포함하기 때문에 아우터스테이터를 고정시키는 동시에 이너스테이터를 고정시킬 수 있어 조립 공정을 단순화시켜 생산성을 높일 수 있다.A linear compressor according to the present invention includes: a cylinder having a compression space therein; A frame fixed to an axial one end peripheral surface of the cylinder; An inner stator sandwiched between the outer circumferential surface of the cylinder so as to abut the frame; An outer stator which is fitted so as to maintain a clearance on an outer circumferential surface of the inner stator so as to abut the frame, and which overlaps one end of the inner stator in the axial direction so as to press the frame; Since the motor cover is coupled in the axial direction of the outer stator and fastened to the frame and bolts to fix the stator to the frame, the inner stator can be fixed while fixing the outer stator, thereby simplifying the assembling process Thereby enhancing productivity.

리니어 압축기, 프레임, 실린더, 이너스테이터, 아우터스테이터, 모터 커버 Linear compressor, frame, cylinder, inner stator, outer stator, motor cover

Description

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

본 발명은 저압축 용량 및 소형 설치공간이라는 요구에 부응하면서 고효율을 담보할 수 있는 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 두 개의 스테이터를 한꺼번에 고정시킬 수 있는 리니어 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a linear compressor capable of ensuring high efficiency in response to a demand for a low compression capacity and a small installation space, and more particularly to a linear compressor capable of fixing two stator units at the same time.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키도록 구성된다.BACKGROUND ART [0002] Generally, a reciprocating compressor is constituted such that a compression space in which a working gas is sucked and discharged is formed between a piston and a cylinder, so that the piston linearly reciprocates within the cylinder and compresses the refrigerant.

최근에는 왕복동식 압축기는 구동모터의 회전력을 피스톤의 왕복 직선 운동력으로 전환하기 위하여 크랭크 축 등과 같은 구성부품을 포함하기 때문에 운동전환에 의한 기계적인 손실이 크게 발생되는 문제점이 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.In recent years, since the reciprocating compressor includes components such as a crankshaft in order to convert the rotational force of the driving motor to the reciprocating linear motion force of the piston, there is a problem that mechanical loss due to the motion conversion is largely generated. A large number of linear compressors are being developed.

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

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

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

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

리니어 모터(30)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 이너스테이터(31)와 아우터스테이터(32) 사이에 간극(Air-gap)을 유지하고, 그 사이에 영구자석(33)이 왕복 직선 운동 가능하도록 설치되되, 영구자석(33)이 연결부재(34)에 의해 피스톤(4)과 연결됨에 따라 피스톤(4)을 왕복 구동시킨다. 이너스테이터(31)는 라미네 이션이 원주방향으로 적층된 원통형상으로 형성되는데, 이너스테이터(31)의 축방향 일단이 프레임(2)의 일면에 맞닿도록 실린더(3)의 외주면에 끼워진 다음, 고정링(C)이 실린더(3)에 구비된 고정홈(3h)과 이너스테이터(31)의 단부에 구비된 고정홈(31h)에 끼워지면서 이너스테이터(31)의 축방향 다른 일단이 실린더(3) 외주면에 고정된다. 아우터스테이터(32)는 코일 권선체(32A)에 원주 방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 코어들(32B)이 결합되는데, 코어(32B)는 코일 권선체(32A)의 외주면을 감싸도록 설치되고, 코일 권선체(32A)의 내주면 일부를 감싸도록 한 쌍의 폴이 구비된다. 물론, 아우터스테이터(32)는 이너스테이터(31) 외주면과 간극을 유지하도록 설치되는데, 아우터스테이터(32)는 축방향으로 프레임(2)과 모터 커버(7)에 맞닿도록 위치된 다음, 모터 커버(7)가 프레임(2)에 볼트 체결됨에 따라 고정된다. 영구자석(33)은 N-S 극을 가지되, 이너스테이터(31)와 마주보는 면과 아우터스테이터(32)와 마주보는 면에 각 극(N-S)이 위치하도록 설치되며, 연결부재(34)에 의해 피스톤(4)과 연결되도록 설치된다. 따라서, 이너스테이터(31)와 아우터스테이터(32) 및 영구자석(33) 사이에 상호 전자기력에 의해 영구자석(33)이 왕복 직선 운동하면서 피스톤(4)을 작동시킨다.The linear motor 30 maintains an air gap between the inner stator 31 and the outer stator 32 as shown in Figs. 1 and 2, and the permanent magnet 33 is reciprocated And the piston 4 is reciprocally driven as the permanent magnet 33 is connected to the piston 4 by the connecting member 34. [ The inner stator 31 is formed in a cylindrical shape in which the lamination is laminated in the circumferential direction. The inner stator 31 is fitted to the outer circumferential surface of the cylinder 3 so that one axial end of the inner stator 31 abuts on one surface of the frame 2, The fixing ring C is fitted in the fixing groove 3h provided in the cylinder 3 and the fixing groove 31h provided in the end portion of the inner stator 31 so that the other end of the inner stator 31 in the axial direction is inserted into the cylinder 3) It is fixed to the outer circumferential surface. The outer stator 32 has a plurality of cores 32B coupled to the coil winding body 32A at regular intervals in the circumferential direction. The core 32B is installed to surround the outer circumferential surface of the coil winding body 32A, And a pair of pawls are provided to surround a part of the inner circumferential surface of the coil winding body 32A. Of course, the outer stator 32 is installed so as to maintain a clearance with the outer circumferential surface of the inner stator 31. The outer stator 32 is positioned so as to abut the frame 2 and the motor cover 7 in the axial direction, (7) is bolted to the frame (2). The permanent magnet 33 is provided so that the poles NS are located on the surface facing the inner stator 31 and the surface facing the outer stator 32 and the connecting member 34 And is connected to the piston (4). Therefore, the permanent magnet 33 reciprocates linearly by the mutual electromagnetic force between the inner stator 31, the outer stator 32 and the permanent magnet 33 to operate the piston 4.

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

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

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

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

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

따라서, 본 발명에서는, 이너스테이터와 아우터스테이터의 일단이 서로 연결됨에 따라 이너스테이터와 아우터스테이터의 하나의 폴 사이에서만 영구자석이 왕복 직선 운동하는 리니어 모터의 구조로 개선되고, 영구자석 및 이와 연결된 피스톤의 스트로크가 줄어듦에 따라 피스톤이 삽입되는 실린더의 길이도 짧아진다. 하지만, 실린더의 길이가 이너스테이터의 길이보다 더 짧아지기 때문에 이너스테이터를 실린더의 외주면에 고정링으로 고정시킬 수 없고, 별도의 고정 구조가 요구된다.Therefore, according to the present invention, as one end of the inner stator and the outer stator are connected to each other, the structure of the linear motor in which the permanent magnet reciprocates linearly between only one pole of the inner stator and the outer stator is improved, and the permanent magnet and the piston The length of the cylinder into which the piston is inserted is also shortened. However, since the length of the cylinder is shorter than the length of the inner stator, the inner stator can not be fixed to the outer circumferential surface of the cylinder by the stationary ring, and a separate fixing structure is required.

본 발명은 리니어 모터 구조를 변경함으로써, 구성 부품을 일체화 또는 삭제하여 경량화 또는 소형화시킬 수 있고, 자기 스프링 상수를 이용하여 효율을 높일 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a linear compressor capable of increasing the efficiency by using a magnetic spring constant, by making the linear motor structure change, by integrating or eliminating the component parts to make it lighter or smaller.

또한, 본 발명은 두 개의 스테이터를 한꺼번에 고정시킬 수 있는 리니어 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a linear compressor capable of fixing two stator units at the same time.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 압축공간이 내부에 구비된 실린더; 실린더의 축방향 일단 외주면에 고정된 프레임; 프레임에 맞닿도록 실린더 외주면에 끼워지는 이너스테이터; 프레임에 맞닿도록 이너스테이터 외주면에 간극을 유지하도록 끼워지되, 이너스테이터의 축방향 일단을 프레임에 눌러주도록 겹쳐지는 아우터스테이터; 그리고, 아우터스테이터의 축방향에서 결합되고, 프레임과 볼트 체결되어 스테이터들을 프레임에 고정시키는 고정력을 제공하는 모터 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a compressor comprising: a cylinder having a compression space therein; A frame fixed to an axial one end peripheral surface of the cylinder; An inner stator sandwiched between the outer circumferential surface of the cylinder so as to abut the frame; An outer stator which is fitted so as to maintain a clearance on an outer circumferential surface of the inner stator so as to abut the frame, and which overlaps one end of the inner stator in the axial direction so as to press the frame; And a motor cover coupled in the axial direction of the outer stator and bolt-fastened to the frame to provide a fixing force to fix the stator to the frame.

또한, 본 발명에서, 이너스테이터는 축방향 일단 외주면에 외주 방향으로 돌출된 고정용 돌기가 구비되고, 아우터스테이터는 축방향 일단 내주면에 이너스테이터의 고정용 돌기를 축방향으로 눌러주는 고정용 홈이 구비된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the inner stator is provided with a fixing protrusion protruding in the outer circumferential direction on one axial end peripheral surface, and the outer stator has a fixing groove for pressing the fixing protrusion of the inner stator in the axial direction on the one- .

또한, 본 발명에서, 프레임은 이너스테이터의 고정용 돌기가 일부 수용되는 위치결정용 홈이 구비된 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the frame is provided with a positioning groove in which a fixing projection of the inner stator is partially received.

또한, 본 발명에서, 이너스테이터의 고정용 돌기와 아우터스테이터의 고정용 홈이 결합되면, 이너스테이터의 축방향 일단은 프레임과 맞닿고, 아우터스테이터의 축방향 일단은 프레임과 간극을 유지하는 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, when the fastening protrusion of the inner stator and the fastening groove of the outer stator are engaged, one end in the axial direction of the inner stator comes into contact with the frame, and one end in the axial direction of the outer stator holds the gap with the frame do.

또한, 본 발명에서, 리니어 압축기는 실린더 내측에서 왕복 직선 운동하면서 작동가스를 압축시키는 피스톤과, 이너스테이터와 아우터스테이터의 간극에서 상호 전자기력에 의해 피스톤을 왕복 직선 운동시키는 복수개의 영구자석;을 더 포함하고, 아우터스테이터는 이너스테이터와 연결된 부분과 반대 방향에 이너스테이터와 간극을 이루는 폴을 구비하며, 영구자석들은 이터스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에서 왕복 직선 운동할 시에, 그 상사점 및 하사점에서, 하나 이상의 영구자석이 이너스테이터와 아우터스테이터의 폴 사이의 간극 공간부를 벗어나는 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the linear compressor further includes a piston for reciprocating linear motion within the cylinder and compressing the working gas, and a plurality of permanent magnets for linearly moving the piston reciprocally by the electromagnetic force in the clearance between the inner stator and the outer stator And the outer stator is provided with a pawl which forms a clearance with the inner stator in a direction opposite to a portion connected to the inner stator. When the permanent magnets linearly move reciprocatingly in the gap between the rotor stator and the outer stator, , The at least one permanent magnet deviates from the gap space portion between the inner stator and the pole of the outer stator.

또한, 본 발명에서, 리니어 압축기는 피스톤을 왕복 직선 운동 방향의 양쪽에서 탄성 지지하는 스프링들;을 포함하고, 피스톤과 영구자석들을 포함하는 가동부재의 질량(M), 스프링들의 복원력에 의해 정의되는 기계 스프링 상수(Kmechanical), 압축공간 내의 작동유체 압력에 의해 정의되는 가스 스프링 상수(Kgas), 영구자석들이 이너스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에서 왕복 직선 운동 시에 영구자석의 한 극 중심이 아우터스테이터의 폴 중심과 일치하려는 복원력에 의해 정의되는 자기 스프링 상수(Kmagnet)에 의해 정의되는 공진 주파수(fo)를 이용하여 운전되는 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the linear compressor includes springs which elastically support the piston at both sides in the reciprocating linear motion direction, and are defined by the mass M of the movable member including the piston and the permanent magnets, A mechanical spring constant (K mechanical ), a gas spring constant (K gas ) defined by the working fluid pressure in the compression space, and a permanent magnet having one pole center of the permanent magnet at the time of reciprocating linear motion in the gap between the inner stator and the outer stator (F o ) defined by a magnetic spring constant (K magnet ) defined by the restoring force to match the center of the pole of the outer stator.

또한, 본 발명에서, 스프링들은 피스톤을 축방향 양쪽에서 지지하는 제1,2스프링인 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the springs are the first and second springs which support the piston from both sides in the axial direction.

또한, 본 발명에서, 피스톤과 축방향으로 간격을 유지하도록 설치된 백 커버;를 더 포함하고, 제1스프링은 실린더와 피스톤의 플랜지 사이에 설치되고, 제2스프링은 피스톤 플랜지와 백 커버 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.The first spring is installed between the cylinder and the flange of the piston, and the second spring is installed between the piston flange and the back cover. .

또한, 본 발명에서, 실린더는 이너스테이터 또는 아우터스테이터보다 축방향 길이가 짧게 형성된 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the cylinder is formed to have a shorter axial length than the inner stator or the outer stator.

또한, 본 발명에서, 실린더와 프레임은 자성 재질로 일체로 제작된 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the cylinder and the frame are integrally formed of a magnetic material.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기는 이너스테이터와 아우터스테이터의 하나의 폴 사이에서 운동 방향으로 연결된 두 개의 영구자석이 왕복 직선 운동하는 리니어 모터가 채용되고, 이러한 리니어 모터가 채용된 리니어 압축기는 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 고려하여 기존과 같은 공진 주파수를 설계함에 따라 기계 스프링 상수(Kmechanical)를 낮게 설계할 수 있기 때문에 두 개의 스프링만 피스톤을 지지하도록 구성할 수 있고, 그에 따라 두 개의 스프링이 피스톤을 직접 탄성 지지하도록 하기 때문에 서포터를 생략하거나, 모터 커버 형상을 단순화시킬 수 있어 저용량화, 경량화, 소형화시킬 수 있는 이점이 있다. The linear compressor according to the present invention configured as described above employs a linear motor in which two permanent magnets connected in the direction of motion between one pole of the inner stator and the pole of the outer stator reciprocate linearly. Since the mechanical spring constant (K mechanical ) can be designed to be low by designing the resonance frequency in consideration of the magnetic spring constant (K magnet ), only two springs can be configured to support the piston, Since the two springs allow the piston to be elastically supported directly, the supporter can be omitted or the shape of the motor cover can be simplified, which makes it possible to reduce the capacity, weight and size.

또한, 본 발명은 이너스테이터와 아우터스테이터의 일단이 서로 연결된 리니어 모터 구조로 개선되기 때문에 실린더의 길이가 이너스테이터의 길이보다 짧아지더라도 아우터스테이터를 프레임에 모터 커버로 고정시키면, 이너스테이터도 아우터스테이터와 같이 고정됨에 따라 조립 공정을 단순화시킬 뿐 아니라 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.Further, since the inner stator is improved to a linear motor structure in which one end of the inner stator and the outer stator are connected to each other, even if the length of the cylinder becomes shorter than the length of the inner stator, if the outer stator is fixed to the frame by the motor cover, So that the assembly process can be simplified and the productivity can be improved.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용되는 리니어 모터 일예는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 축방향 일단이 서로 연결되는 동시에 그 이외 부분은 간극을 유지하도록 설치되고, 자석부(133)가 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 간극 사이에 위치하여 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동할 수 있도록 설치된다.3 to 5, one end of the inner stator 131 and one end of the outer stator 132 in the axial direction are connected to each other, and the other part of the linear motor is maintained in a gap And the magnet portion 133 is disposed between the inner stator 131 and the outer stator 132 so as to reciprocate linearly by electromagnetic force.

이너스테이터(131)는 종래 기술과 마찬가지로 원주방향으로 라미네이션이 적층되는 형식으로 제작될 수 있는데, 아우터스테이터(132)와 연결될 수 있도록 축방 향 일단의 외주면에 반경 방향으로 확장된 고정용 돌기(131a)가 구비되고, 전자기력을 높이기 위하여 축방향 일단의 외주면이 축방향으로 확장된 돌출부(131b)가 구비된다. 이때, 이너스테이터(131)는 실린더(103)의 축방향 길이보다 길게 형성되기 때문에 기존과 같이 이너스테이터가 실린더 외주면에 고정되기 어렵고, 이를 보완하기 위하여 이너스테이터(131)를 아우터스테이터(132)에 의해 고정시키도록 하되, 하기에서 자세하게 설명하기로 한다.The inner stator 131 may be manufactured in a lamination manner in the circumferential direction as in the prior art. The inner stator 131 may include fixing projections 131a extending in the radial direction on the outer circumferential surface at one end in the axial direction so as to be connected to the outer stator 132, And a protrusion 131b having an axially extending outer circumferential surface at one end in the axial direction is provided to increase the electromagnetic force. Since the inner stator 131 is formed to be longer than the axial length of the cylinder 103, the inner stator is hardly fixed to the outer circumferential surface of the cylinder as in the conventional case. To compensate for this, the inner stator 131 is fixed to the outer stator 132 , But will be described in detail below.

아우터스테이터(132)는 원주방향으로 코일이 권선된 코일 권선체(132A)와, 코일 권선체(132A)의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 코일 권선체(132A)의 내주면을 제외한 부분을 감싸도록 설치된 복수개의 코어(132B)으로 이루어지되, 코어(132B)는 측단면이 '┗┛' 형상인 라미네이션이 원주방향으로 일부만 적층되도록 구성된다. 이때, 코어(132B)는 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a) 및 돌출부(131b)와 마주보도록 위치한 두 개의 단부가 구비되되, 코어(132B)의 하나의 단부에는 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a)와 축방향으로 겹쳐지는 고정용 홈(132a)이 구비되고, 코어(132B)의 다른 하나의 단부에는 이너스테이터(131)의 외주면 및 돌출부(131b)와 간극을 이주는 폴(132b)이 구비된다. 나아가, 코어(132B)의 고정용 홈(132a)은 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a)와 형합되거나, 축방향으로 작용하는 체결력에 의해 이너스테이터(131)를 눌러줄 수 있도록 겹쳐지도록 형성되고, 코어(132B)의 폴(132b)은 이너스테이터(131)의 돌출부(131b)와 마찬가지로 전자기력을 높이기 위하여 이너스테이터(131)와 마주보는 면의 면적을 넓히기 위해 양축 방향으로 모두 확장되는 돌출부(132b')가 형성되는 것이 바람직하다. The outer stator 132 is provided so as to surround a portion of the coil winding body 132A in which the coil is wound in the circumferential direction and a portion of the coil winding body 132A except for the inner circumferential surface at regular intervals in the circumferential direction of the coil winding body 132A The core 132B is configured such that only a part of the lamination in the circumferential direction is laminated such that the side end face of the core 132B is in the shape of "┗┛". At this time, the core 132B has two ends positioned to face the fixing protrusions 131a and the protrusion 131b of the inner stator 131, and one end of the core 132B is provided with the inner stator 131 The outer circumferential surface of the inner stator 131 and the protruding portion 131b of the inner stator 131 are provided with a fixing groove 132a which overlaps with the fixing protrusion 131a in the axial direction. (132b). Further, the fixing groove 132a of the core 132B is formed so as to overlap with the fixing protrusion 131a of the inner stator 131 or to be able to press the inner stator 131 by the fastening force acting in the axial direction And the pawl 132b of the core 132B is extended in both axial directions in order to increase the area of the surface facing the inner stator 131 in order to increase the electromagnetic force like the protrusion 131b of the inner stator 131. [ (132b ') is preferably formed.

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

자석부(133)는 N-S 극을 가진 제1,2영구자석(미도시)이 서로 다른 극과 맞닿아 결합되도록 구성되되, 제1,2영구자석이 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이에서 축방향으로 나열되도록 위치되는 것이 바람직하다. 즉, 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)가 축방향으로 일단이 서로 연결되기 때문에 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이에서만 전자기력을 형성시키고, 아우터스테이터(132)의 하나의 폴(132b)에서만 극이 변화되더라도 자석부(133)가 왕복 직선 운동하기 위하여서는 자석부(133) 자체가 두 개의 영구자석(미도시)이 축방향으로 서로 연결되도록 구성되되, 두 개의 영구자석이 서로 다른 극끼리 연결되는 것이 바람직하다. The first and second permanent magnets are coupled to the inner stator 131 and the outer stator 132. The first and second permanent magnets 133 and 132 are connected to the first and second permanent magnets 131 and 132, And the pawls 132b of the first clutch C1. That is, since one end of the inner stator 131 and the outer stator 132 are connected to each other in the axial direction, an electromagnetic force is generated only between the inner stator 131 and the pole 132b of the outer stator 132, (Not shown) are connected to each other in the axial direction so that the magnet portion 133 reciprocates linearly even if the pole is changed only in one pole 132b of the magnet portion 133. However, It is preferable that the two permanent magnets are connected to each other at different poles.

상기와 같은 리니어 모터(130)는 프레임(102), 실린더(103) 및 모터 커버(107) 사이에 결합되는데, 프레임(102)에는 이너스테이터(131)의 설치 위치를 결 정하기 위하여 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a)가 일부 수용될 수 있는 위치 결정용 홈(102h)이 구비된다. 이때, 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a)의 두께는 프레임(102)의 위치 결정용 홈(102h)의 깊이보다 두껍게 형성되고, 마찬가지로 아우터스테이터(132)의 고정용 홈(132a)의 깊이보다 두껍게 형성되되, 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a)의 두께는 프레임(102)의 위치 결정용 홈(102h)의 깊이와 아우터스테이터(132)의 고정용 홈(132a)의 깊이를 합한 값보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. The linear motor 130 is coupled between the frame 102 and the cylinder 103 and the motor cover 107. The frame 102 is provided with an inner stator 131 Is provided with a positioning groove 102h in which a part of the fixing protrusion 131a of the positioning groove 102h can be received. At this time, the thickness of the fixing protrusion 131a of the inner stator 131 is formed to be thicker than the depth of the positioning groove 102h of the frame 102, and the thickness of the fixing protrusion 131a of the inner stator 131 The thickness of the fixing protrusion 131a of the inner stator 131 is set to be larger than the depth of the positioning groove 102h of the frame 102 and the depth of the fixing groove 132a of the outer stator 132 Is formed to be larger than the sum of the sum of the thicknesses

상기와 같이 구성된 리니어 모터의 결합 과정을 살펴보면, 다음과 같다.The following is a description of a coupling process of the linear motor constructed as above.

이너스테이터(131)가 실린더(103) 외주면에 끼워지면, 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a)가 프레임(102)의 위치 결정용 홈(102h)에 안착된 다음, 아우터스테이터(132)가 이너스테이터(131) 외주면에 끼워지면, 아우터스테이터(132)의 고정용 홈(132a)이 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a)와 맞물리게 된다. 이때, 이너스테이터(131)와 맞물리는 아우터스테이터(132)의 축방향 일단은 프레임(102)과 간극을 유지하고, 아우터스테이터(132)의 폴(132b)은 이너스테이터(131)의 외주면과 간극을 유지하도록 결합된다. When the inner stator 131 is fitted to the outer circumferential surface of the cylinder 103, the fixing projections 131a of the inner stator 131 are seated in the positioning grooves 102h of the frame 102, The fixing groove 132a of the outer stator 132 is engaged with the fixing protrusion 131a of the inner stator 131. [ One end in the axial direction of the outer stator 132 engaged with the inner stator 131 maintains a clearance with the frame 102 and the pole 132b of the outer stator 132 is spaced apart from the outer peripheral surface of the inner stator 131, Respectively.

이후, 모터 커버(107)가 아우터스테이터(132)의 축방향 일단 외주면을 덮어주도록 결합된 다음, 모터 커버(107)를 프레임(102)에 볼트 체결시킨다. 물론, 볼트는 아우터스테이터(132)의 코어들(132B) 사이의 공간을 관통하여 프레임(102)과 모터 커버(107)를 결합하되, 프레임(102)과 모터 커버(107) 사이에 아우터스테이터(132)를 고정시키고, 아우터스테이터(132)에 작용하는 체결력에 의해 아우터스테 이터(132)의 고정용 홈(132a)이 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a)를 프레임(102)에 눌러주면서 손쉽게 이너스테이터(131)를 아우터스테이터(132)와 같이 고정시킬 수 있다. 따라서, 이너스테이터(131)의 고정용 돌기(131a)가 프레임(102)의 위치 결정용 홈(102h)에 안착되는 동시에 아우터스테이터(132)의 고정용 홈(132a)과 결합되면, 이너스테이터(131)는 프레임(102)과 맞닿는 반면, 아우터스테이터(132)는 프레임(102)과 간극을 유지하도록 하되, 모터 커버(107)가 체결됨에 따라 아우터스테이터(132)가 프레임(102)과 맞닿으면서 이너스테이터(131)를 소정의 힘으로 눌러주도록 하여 체결력을 더욱 높게 유지하도록 한다. Thereafter, the motor cover 107 is coupled to cover the outer circumferential surface of the one end of the outer stator 132 in the axial direction, and then the motor cover 107 is bolted to the frame 102. Of course, the bolt passes through the space between the cores 132B of the outer stator 132 to join the frame 102 and the motor cover 107, and the outer stator 132 And the fixing grooves 132a of the outer stator 132 press the fixing projections 131a of the inner stator 131 against the frame 102 by the fastening force acting on the outer stator 132, The inner stator 131 can be fixed with the outer stator 132 easily. When the fixing protrusion 131a of the inner stator 131 is seated in the positioning groove 102h of the frame 102 and at the same time is engaged with the fixing groove 132a of the outer stator 132, The outer stator 132 is brought into contact with the frame 102 as the motor cover 107 is fastened so that the outer stator 132 abuts the frame 102 while the outer stator 132 abuts the frame 102. [ The inner stator 131 is pressed with a predetermined force so that the fastening force is maintained at a higher level.

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

도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용된 리니어 모터의 작동 일예가 도시된 도면이다.6A and 6B are diagrams showing an example of operation of a linear motor applied to a linear compressor according to the present invention.

도 6a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 코일 권선체(132A)에 전원이 입력됨에 따라 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b)이 서로 N-S극을 번갈아가면서 띄게 된다. 따라서, 도 6a에 도시된 바와 같이 아우터스테이터(132)의 폴(132b)이 N극을 띄면, 자석부(133)의 S극을 끌어당기는 동시에 자석부(133)의 N 극을 밀어내기 때문에 제1영구자석(133a)이 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이에 위치하도록 자석부(133)가 일축 방향으로 움직이는데, 제1영구자석(133a)의 중심이 아우터스테이터(132)의 외측 돌출부(132b') 끝단을 벗어나지 않는 범위까지 이동하고, 따라서 제2영구자석(133b)은 아우터스테이터(132)의 외측 돌출부 끝단(132b')을 벗어남에 따라 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이의 간극 공간부를 완전히 벗어나게 된다. 반면, 도 6b에 도시된 바와 같이 아우터스테이터(133)의 폴(132b)이 S극을 띄면, 자석부(133)의 N극을 끌어당기는 동시에 자석부(133)의 S극을 밀어내기 때문에 제2영구자석(133b)이 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이에 위치하도록 자석부(133)이 반대 방향으로 움직이는데, 마찬가지로 제2영구자석(133b)의 중심이 아우터스테이터(132)의 내측 돌출부(132b') 끝단을 벗어나지 않는 범위까지 이동하고, 따라서 제1영구자석(133a)은 아우터스테이터(132)의 내측 돌출부 끝단(132b')을 벗어남에 따라 이너스테이터(131)와 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 사이의 간극 공간부를 완전히 벗어나게 된다. 즉, 자석부(133)의 움직이는 거리 즉, 피스톤(104)의 스트로크는 제1영구자석(133a)의 중심이 아우터스테이터(132)의 외측 돌출부(132b') 끝단에 위치한 지점부터 제2영구자석(133b)의 중심이 아우터스테이터(132)의 내측 돌출부(132b') 끝단에 위치한 지점 사이의 이동 거리로 볼 수 있다.As shown in FIGS. 6A and 6B, as the power is input to the coil winding body 132A, the inner stator 131 and the pole 132b of the outer stator 132 alternate with the N-S poles. 6A, when the pole 132b of the outer stator 132 has the N pole, the S pole of the magnet portion 133 is pulled out and at the same time the N pole of the magnet portion 133 is pushed out, The magnet portion 133 moves in the uniaxial direction so that the first permanent magnet 133a is positioned between the inner stator 131 and the pawl 132b of the outer stator 132. The center of the first permanent magnet 133a, The second permanent magnet 133b moves to the extent that it does not deviate from the end of the outer protrusion 132b 'of the inner stator 132. Accordingly, as the outer protrusion 132b' of the outer stator 132 moves away from the inner stator 131, And the pawl 132b of the outer stator 132 is completely deviated from the gap space portion. 6B, if the pole 132b of the outer stator 133 has the S pole, since the N pole of the magnet portion 133 is pulled out and the S pole of the magnet portion 133 is pushed out, The magnet portion 133 moves in the opposite direction so that the second permanent magnet 133b is positioned between the inner stator 131 and the pole 132b of the outer stator 132. Similarly, The first permanent magnet 133a moves away from the inner protruding end 132b 'of the outer stator 132 to the extent that the inner stator 131b does not deviate from the inner protruding end 132b' And the pawl 132b of the outer stator 132 are completely deviated from the gap space portion. That is, the moving distance of the magnet portion 133, that is, the stroke of the piston 104 is set such that the center of the first permanent magnet 133a is located at the end of the outer protruding portion 132b 'of the outer stator 132, And the center of the inner protrusion 133b is located at the end of the inner protrusion 132b 'of the outer stator 132.

그런데, 이상과 같은 본 발명에 따른 리니어 모터에서는 위와 같은 두 개의 영구자석(133a,133b)이 구비된 자석부(133)가 왕복 직선 운동을 하면서 또 다른 복 원력이 리니어 모터의 자석부(133)에 작용하게 된다. 이것은 도 6a 및 도 6b 에서와 같이 자석부(133) 중 하나의 영구자석이 이너스테이터의 돌출부(131b)와 아우터스테이터의 폴(132b) 사이를 지나치되, 자석부(133) 중 하나의 영구자석이 서로 다른 극을 가진 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 중심에서 벗어남에 따라 전자기력에 의해 다시 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 중심으로 되돌아오려고 작용하는 전자기적 복원력이 작용하는데, 이것이 피스톤(104)과 자석부(133)로 구성되는 이동부재를 지지하는 스프링들(120)의 복원력과 같은 메커니즘으로 작용하기 때문에 이를 본 발명에서는 자기 스프링(magnet spring)이라 하고, 자기 스프링에 의한 복원력으로 정의되는 것을 자기 스프링 상수(magnet spring constant : Kmagnet)라 한다. 물론, 자기 스프링 상수(Kmagnet)는 자석부(133) 중 하나의 영구자석 중심이 서로 다른 극을 가진 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 중심으로부터 아우터스테이터(132)의 폴(132b) 단부까지 이동되는 범위 내에서만 작용한다.In the linear motor according to the present invention as described above, when the magnet portion 133 including the two permanent magnets 133a and 133b is reciprocatingly linearly moved, another restoring force is applied to the magnet portion 133 of the linear motor, Lt; / RTI > This is because the permanent magnet of one of the magnet portions 133 is passed between the protruding portion 131b of the inner stator and the pole 132b of the outer stator as in Figs. 6A and 6B, and one of the permanent magnets 133 of the magnet portion 133 The electromagnetic striking force acts to return to the center of the pole 132b of the outer stator 132 by the electromagnetic force as the pole 132b of the outer stator 132 having the different poles departs from the center of the pole 132b, And the restoring force of the springs 120 supporting the moving member composed of the magnet portion 133 and the magnet portion 133. This is called a magnet spring in the present invention, What is defined is called a magnet spring constant (K magnet ). Of course, the magnetic spring constant (K magnet ) is set such that the center of the pole 132b of the outer stator 132 having the center of the permanent magnet of one of the magnet portions 133 is different from the center of the pole 132b of the outer stator 132 Lt; / RTI >

따라서, 본 발명의 리니어 모터가 채용된 리니어 압축기는, 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 고려함에 따라 기계 스프링 상수(Ktmechanical)가 작게 설계되기 때문에 스프링들의 사이즈를 축소시킬 수 있는 효과가 있다. 보다 상세히 설명하면, 리니어 압축기는 가장 효율적으로 운전시키기 위하여 전원 주파수(f)를 공진 주파수(fo)에 맞추도록 설계되는데, 본 발명의 리니어 모터 특성상 본 발명의 리니어 압축기를 설계하는 경우, 하기의 수학식과 같이 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 고려하여 공진 설 계가 이루어지는 것이 바람직하다. Therefore, in the linear compressor employing the linear motor of the present invention, since the mechanical spring constant (K tmechanical ) is designed to be small considering the magnetic spring constant (K magnet ), the size of the springs can be reduced. More specifically, in order to operate the linear compressor most efficiently, the power frequency f is designed to be adjusted to the resonance frequency (f o ). When the linear compressor of the present invention is designed according to the linear motor characteristic of the present invention, It is preferable that the resonance design is performed considering the magnetic spring constant (K magnet ) as shown in the following equation.

Figure 112009021568409-pat00001
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즉, 리니어 모터로 공급되는 전원 주파수(f)가 결정되면, 전원 주파수(f)를 공진점에 맞추기 위하여 피스톤 및 영구자석으로 이루어지는 이동부재의 질량(M), 피스톤을 축방향 양쪽으로 지지하는 스프링들의 복원력으로 정의되는 기계 스프링 상수(Kmechanical), 압축공간 내로 흡입되는 가스가 작용하는 압력으로 정의되는 스프링 상수(Kgas), 영구자석의 중심이 스테이터의 폴 중심을 벗어남에 따라 작용하는 복원력으로 정의되는 자기 스프링 상수(Kmagnet)가 조절될 수 있다. 이때, 이동부재의 질량(M)은 제품 별로 정해지고, 가스 스프링 상수(Kgas) 역시 냉매 종류에 따라 결정되는데, 가스 스프링 상수(Kgas)는 부하에 따라 변하기 쉽지만, 이동부재의 질량(M)을 소정 크기 이상으로 유지하면, 이동부재에 작용하는 가스 스프링의 영향을 줄일 수 있기 때문에 이동부재의 질량(M), 가스 스프링 상수(Kgas)는 고정된 값으로 간주한다. 따라서, 전원 주파수(f)를 공진점에 맞추기 위하여, 기계 스프링 상수(Kmechanical)와 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 조절하는 것이 바람직하며, 상기에서 설명한 바와 같이 기존에 비해 자기 스프링 상수(Kmagnet)를 고려함에 따라 기존에 비해 기계 스프링 상수(Kmechanical)는 작게 설계되는 것이 바람직하다. 결과적으로, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일예에서는 상기에서 설명한 바와 같이 피스톤을 왕복 직선 운동하는 피스톤을 양축 방향으로 지지하는 스프링들의 개수(n), 직경(D), 선경(d) 및 길이(l)를 작게 설계할 수 있고, 스프링들을 지지하는 부품들을 생략할 수 있어 경량화, 소형화시킬 수 있다.That is, when the power supply frequency f supplied to the linear motor is determined, the mass M of the moving member made up of the piston and the permanent magnet, the number of the springs supporting the piston on both sides in order to adjust the power frequency f to the resonance point (K mechanical ) defined as the restoring force, a spring constant (K gas ) defined as the pressure acting on the gas sucked into the compression space, and a restoring force acting as the center of the permanent magnet moves away from the pole center of the stator The magnetic spring constant (K magnet ) can be adjusted. At this time, the mass M of the moving member is determined for each product and the gas spring constant K gas is also determined according to the type of the refrigerant. The gas spring constant K gas is variable depending on the load, ) Of the movable member is maintained at a predetermined value or more, the mass M of the movable member and the gas spring constant (K gas ) are regarded as fixed values since the influence of the gas spring acting on the movable member can be reduced. Thus, to match the power-supply frequency (f) in resonance, mechanical spring constant (K mechanical) and magnetic spring constant, it is preferable to adjust the (K magnet), the magnetic spring constant (K magnet) compared to the conventional as described above, It is desirable that the mechanical spring constant (K mechanical ) is designed to be smaller than the conventional one. As a result, in the example of the linear compressor according to the present invention, the number n of the springs supporting the piston reciprocating linearly in the both axial directions, the diameter D, the diameter d, and the length l Can be designed to be small, and the parts for supporting the springs can be omitted, thereby making it lightweight and compact.

이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.In the foregoing, the present invention has been described in detail by way of examples on the basis of the embodiments of the present invention and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the content of the following claims.

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

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

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

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

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

도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 리니어 압축기에 적용된 리니어 모터의 작동 일예가 도시된 도면.6A to 6B illustrate an example of operation of a linear motor applied to a linear compressor according to the present invention.

Claims (10)

압축공간이 내부에 구비된 실린더;A cylinder having a compression space therein; 실린더의 축방향 일단 외주면에 고정된 프레임;A frame fixed to an axial one end peripheral surface of the cylinder; 프레임에 맞닿도록 실린더 외주면에 끼워지는 이너스테이터;An inner stator sandwiched between the outer circumferential surface of the cylinder so as to abut the frame; 프레임에 맞닿도록 이너스테이터 외주면에 간극을 유지하도록 끼워지되, 이너스테이터의 축방향 일단을 프레임에 눌러주도록 겹쳐지는 아우터스테이터; 그리고,An outer stator which is fitted so as to maintain a clearance on an outer circumferential surface of the inner stator so as to abut the frame, and which overlaps one end of the inner stator in the axial direction so as to press the frame; And, 아우터스테이터의 축방향에서 결합되고, 프레임과 볼트 체결되어 스테이터들을 프레임에 고정시키는 고정력을 제공하는 모터 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.And a motor cover coupled in the axial direction of the outer stator and bolted to the frame to provide a clamping force to fix the stator to the frame. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 이너스테이터는 축방향 일단 외주면에 외주 방향으로 돌출된 고정용 돌기가 구비되고, The inner stator is provided with a fixing projection projecting in an outer circumferential direction on an outer peripheral surface at one end in the axial direction, 아우터스테이터는 축방향 일단 내주면에 이너스테이터의 고정용 돌기를 축방향으로 눌러주는 고정용 홈이 구비된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.Wherein the outer stator is provided with a fixing groove for pressing the fixing protrusion of the inner stator in the axial direction on the inner circumferential surface at one end in the axial direction. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 프레임은 이너스테이터의 고정용 돌기가 일부 수용되는 위치결정용 홈이 구 비된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.Wherein the frame has a positioning groove in which a fixing projection of the inner stator is partially housed. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 이너스테이터의 고정용 돌기와 아우터스테이터의 고정용 홈이 결합되면,When the fixing projection of the inner stator and the fixing groove of the outer stator are engaged, 이너스테이터의 축방향 일단은 프레임과 맞닿고,One axial end of the inner stator is in contact with the frame, 아우터스테이터의 축방향 일단은 프레임과 간극을 유지하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기. And one end in the axial direction of the outer stator maintains a clearance with the frame. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,5. The method according to any one of claims 1 to 4, 리니어 압축기는 실린더 내측에서 왕복 직선 운동하면서 작동가스를 압축시키는 피스톤과, 이너스테이터와 아우터스테이터의 간극에서 상호 전자기력에 의해 피스톤을 왕복 직선 운동시키는 복수개의 영구자석;을 더 포함하고,The linear compressor further includes a piston for reciprocating linear motion inside the cylinder and compressing the working gas, and a plurality of permanent magnets for linearly reciprocating the piston by the mutual electromagnetic force in the clearance between the inner stator and the outer stator, 아우터스테이터는 이너스테이터와 연결된 부분과 반대 방향에 이너스테이터와 간극을 이루는 폴을 구비하며,The outer stator has a pole which forms a clearance with the inner stator in a direction opposite to a portion connected to the inner stator, 영구자석들은 이터스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에서 왕복 직선 운동할 시에, 그 상사점 및 하사점에서, 하나 이상의 영구자석이 이너스테이터와 아우터스테이터의 폴 사이의 간극 공간부를 벗어나는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.Characterized in that at the top dead center and the bottom dead point, at least one permanent magnet deviates from the gap space part between the inner stator and the pole of the outer stator, when the reciprocating linear motion is performed in the gap between the rotor stator and the outer stator, compressor. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5, 리니어 압축기는 피스톤을 왕복 직선 운동 방향의 양쪽에서 탄성 지지하는 스프링들;을 포함하고,The linear compressor includes springs for elastically supporting the piston at both sides in the reciprocating linear motion direction, 피스톤과 영구자석들을 포함하는 가동부재의 질량(M), 스프링들의 복원력에 의해 정의되는 기계 스프링 상수(Kmechanical), 압축공간 내의 작동유체 압력에 의해 정의되는 가스 스프링 상수(Kgas), 영구자석들이 이너스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에서 왕복 직선 운동 시에 영구자석의 한 극 중심이 아우터스테이터의 폴 중심과 일치하려는 복원력에 의해 정의되는 자기 스프링 상수(Kmagnet)에 의해 정의되는 공진 주파수(fo)를 이용하여 운전되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.The mass M of the movable member including the piston and the permanent magnets, the mechanical spring constant K mechanical defined by the restoring force of the springs, the gas spring constant K gas defined by the working fluid pressure in the compression space, (F) defined by a magnetic spring constant (K magnet ) defined by a restoring force that one pole center of the permanent magnet coincides with the pole center of the outer stator during reciprocating linear motion in the gap between the inner stator and the outer stator o ). < / RTI > 제6항에 있어서,The method according to claim 6, 스프링들은 피스톤을 축방향 양쪽에서 지지하는 제1,2스프링인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.And the springs are first and second springs which support the piston in both axial directions. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 피스톤과 축방향으로 간격을 유지하도록 설치된 백 커버;를 더 포함하고,And a back cover installed to maintain an axial gap with the piston, 제1스프링은 실린더와 피스톤의 플랜지 사이에 설치되고,The first spring is installed between the cylinder and the flange of the piston, 제2스프링은 피스톤 플랜지와 백 커버 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.And the second spring is installed between the piston flange and the back cover. 제8항에 있어서,9. The method of claim 8, 실린더는 이너스테이터 또는 아우터스테이터보다 축방향 길이가 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.Wherein the cylinder has a shorter axial length than the inner stator or the outer stator. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 실린더와 프레임은 자성 재질로 일체로 제작된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.Characterized in that the cylinder and the frame are integrally made of a magnetic material.
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