WO2019156318A1 - 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기 - Google Patents

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WO2019156318A1
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linear motor
yoke
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정상섭
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엘지전자 주식회사
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

Definitions

  • the present invention relates to a linear motor having a mover linear reciprocating motion and a linear compressor having the same.
  • a linear motor is a motor in which a mover reciprocates in a straight line by interacting with a stator
  • a linear compressor is a compressor in which a piston is coupled to the mover by employing the linear motor. Therefore, the piston moves from the cylinder to the bottom dead center while reciprocating with the mover, and performs the compression stroke while moving to the suction stroke and the top dead center.
  • the linear motor includes a core through which magnetic flux flows, a coil to which a current is applied, and a magnet constituting a magnetic circuit together.
  • the magnet may be coupled to the mover to reciprocate with respect to the stator, and in some cases, may be fixedly coupled to the stator.
  • 1A to 1C are schematic views illustrating a relationship between a core, a coil, and a magnet in a conventional linear motor.
  • FIGS. 1A and 1B are examples in which a magnet is coupled to a mover
  • FIG. 1C is a magnet coupled to a stator. Examples are shown respectively.
  • the magnet 1 in FIG. 1A is a magnet of a radially magnetized 1-pole structure, and interacts with a magnetic force generated by an alternating current of the coil 2 to reciprocate.
  • the magnet 1 in FIG. 1B is a magnet of a radially magnetized 3-pole structure, and the magnet 1 reciprocates like the magnet in FIG. 1A.
  • the 1-pole structure as in FIG. 1A can be applied when a relatively strong rare earth (for example, NdFeB, commonly referred to as Nd magnet) is used, and as shown in FIG. As ferrite magnet with weak magnetic force is used, it is suitable for the structure to secure total magnetic force.
  • a relatively strong rare earth for example, NdFeB, commonly referred to as Nd magnet
  • the magnet 1 of FIG. 1C is attached to the air gap surface 3a of the stator 3 differently from FIGS. 1A and 1B.
  • the mover 4 is provided with a core 4a made of magnetic material, and the core 4a reciprocates while moving in the direction of increasing the magnetic flux by the current of the coil 2 and the magnetic flux by the magnet 1. You exercise.
  • the magnetic force is weak due to the characteristics of the ferrite magnets, so that a relatively large amount of magnets are required.
  • the weight of the entire vibrating body increases, thereby increasing the load of the motor and increasing the motor loss as well as being disadvantageous for high speed operation.
  • mechanical resonant springs such as coil springs are mainly used to efficiently reciprocate the piston.
  • the mechanical resonance spring has a predetermined spring constant and resonates by the reciprocating motion of the piston, thereby amplifying the reciprocating motion of the piston.
  • mechanical resonance springs have a disadvantage in that the operation of various frequency bands is impossible due to the limited resonance frequency, and in view of this, recent studies have been conducted to remove or replace mechanical resonance springs.
  • Patent Literature 1 introduces a mover having two or three magnets, and in addition to the thrust force that the driving unit pushes in the direction to drive the vibrating body, the restoring force for pulling the vibrating body toward the center of vibration is applied.
  • a magnetic resonance spring configuration is proposed. Since such a structure has a strong magnetic spring, linear reciprocating motion can be realized by using a spring without mechanical spring or a small rigid spring.
  • the weight of the mover can be reduced by lowering the amount of magnet used.
  • Nd magnets are 10 times more expensive than ferrite magnets, the manufacturing cost of the linear motor and the linear compressor is excessively increased compared to the efficiency increase effect due to weight reduction of the mover.
  • the weight of the mover can be reduced by attaching the magnet to the air gap surface of the stator.
  • the area of the air gap surface is enlarged, the size of the linear motor and the linear compressor increases. Therefore, there is a limit in securing the surface area of the magnet because the area of the gap surface cannot be excessively widened. This will eventually limit the usage of the magnet, causing the use of inexpensive ferrite magnets and the use of expensive Nd magnets, resulting in a problem that increases the manufacturing cost of the linear motor and the linear compressor.
  • An object of the present invention is to provide a linear motor and a linear compressor having the same that can reduce the manufacturing cost of the linear motor by using a relatively low-cost magnet.
  • Another object of the present invention is to provide a linear motor and a linear compressor having the same, which can maintain or improve motor efficiency by increasing the amount of magnet used while using a relatively inexpensive magnet.
  • Another object of the present invention is to provide a linear motor and a linear compressor having the same suitable for high-speed operation while increasing the motor efficiency by reducing the weight of the mover while increasing the amount of inexpensive magnets used.
  • Another object of the present invention is to provide a linear motor and a linear compressor having the same, which are advantageous in miniaturization by increasing the amount of inexpensive magnets while increasing the amount of inexpensive magnets applied to the stator.
  • a magnet is inserted into the stator provided with a winding coil, the mover is provided with a magnetic core rather than a permanent magnet, the magnet has a length in the direction crossing the movement direction of the mover
  • a linear motor may be provided which is formed longer than the length of the direction.
  • the magnet may be made of a ferrite magnet. .
  • the magnet may have a length of a surface from which magnetic flux is greater than an axial length of a gap in which the mover reciprocates.
  • the magnets located at both sides of the winding coil in the axial direction may be symmetrically formed.
  • the magnets located at both sides of the winding coil in the axial direction may be asymmetrically formed.
  • a stator having an air gap; A coil provided to the stator; A mover reciprocating in the gap; And at least one magnet fixed to the stator, wherein the magnet has a length in a second direction in which a length in a first direction that is a direction intersecting with a reciprocating direction of the mover is a reciprocating direction of the mover.
  • a linear motor including a longer formed magnet may be provided.
  • the magnet may be inserted into and fixed to the stator.
  • the magnet may be provided on at least one of both sides of the mover in the reciprocating direction, based on the coil.
  • the magnet the whole may be made of a ferrite magnet.
  • the magnet is made of a plurality of materials, at least some of the plurality of materials may be made of a ferrite magnet.
  • the ferrite magnet may have a larger surface area than the magnets of other series among the plurality of magnets.
  • the magnet may be formed of a plurality of magnets located on either side of the coil in the second direction, which is the movement direction of the mover.
  • the plurality of magnets may be spaced apart by a predetermined interval in the second direction.
  • the plurality of magnets may be arranged in the first direction.
  • the stator includes a first yoke portion forming a gyro in a second axial direction, a second yoke portion and a third yoke portion locating on both sides of the first yoke and gyro in a radial direction.
  • the first yoke and the second insertion groove into which the magnet is inserted may be formed in the second yoke portion and the third yoke portion in the first direction.
  • the first insertion groove may be located at the center of the second direction of the second yoke part, and the second insertion groove may be located at the center of the second direction of the third yoke part.
  • the first direction cross-sectional area of the second yoke portion or the third yoke portion except for the first insertion groove and the second insertion groove may be the same as or larger than the second direction cross-sectional area of the first yoke portion, respectively. .
  • the mover may include a magnetic core that is not a permanent magnet, and a second direction length of the magnetic core may be longer than a second direction length of the magnet.
  • the mover is provided with at least one magnetic core, and in the alignment state where the center of the mover and the stator in the second direction coincides, the magnetic core may be provided at a position overlapping with the magnet in the second direction. .
  • the mover is further provided with a magnet, and the magnet provided in the mover is positioned at a position not overlapping with the magnet provided in the stator in a second direction in an aligned state in which the center of the mover and the stator are in the second direction. It may be provided.
  • the mover is a reciprocating drive unit; And a compression unit configured to compress the refrigerant while the piston coupled to the mover of the drive unit reciprocates in the cylinder.
  • the drive unit may be provided with a linear compressor, which is formed of the linear motor described above.
  • the linear motor and the linear compressor including the same As the magnet is inserted into the stator, it is possible to maintain or improve motor efficiency by increasing the amount of magnet used while using a relatively inexpensive magnet.
  • the present invention can increase the motor usage by reducing the weight of the mover while increasing the amount of inexpensive magnets, and can be suitable for high speed operation.
  • the present invention can be advantageous in miniaturization of the linear motor and the linear compressor by increasing the amount of inexpensive magnets while inserting the magnet into the stator so as not to increase the size of the stator.
  • the magnet is stably fixed and reliability can be improved.
  • FIGS. 1A to 1C are schematic diagrams for explaining the relationship between a core, a coil and a magnet in a conventional linear motor
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a linear compressor according to the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view schematically showing a linear motor according to the present embodiment
  • FIG. 4A and 4B are enlarged cross-sectional views of the second yoke part and the third yoke part of the linear motor according to FIG. 3;
  • FIG. 5 and 6 are cross-sectional views showing other examples of the insertion groove in the linear motor according to FIG.
  • FIG. 7A to 7C are schematic views illustrating an example in which an induced voltage is formed in the linear motor according to the present embodiment
  • FIG. 9 to 11 are schematic views showing another embodiment of the magnet in the linear motor according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an example in which a magnet is provided in a mover in the linear motor according to the present embodiment
  • FIGS. 13A and 13B are schematic views showing other embodiments of a first magnet and a second magnet in the linear motor according to the present embodiment
  • FIG. 14 and 15 are schematic diagrams showing other embodiments of the linear motor according to the present embodiment.
  • the linear compressor according to the present invention includes a linear motor to suck and compress a fluid and to discharge the compressed fluid.
  • the linear motor and the linear compressor according to the present invention may be a component of a refrigeration cycle, and the fluid is described below by taking a refrigerant circulating in the refrigeration cycle as an example.
  • the linear compressor 100 of the present embodiment includes a casing 110, a frame 120, a drive unit 130, and a compression unit 140.
  • the casing 110 may form a closed space.
  • the enclosed space may be a suction space 101 in which refrigerant sucked to be compressed is filled.
  • a suction port 114 may be formed in the casing 110 to suck the refrigerant into the suction space 101, and a suction pipe SP may be connected to the suction port 114.
  • the casing 110 may be provided with a discharge port 115 for discharging the refrigerant from the discharge space 102 to be described later, the discharge pipe 115 may be connected to the discharge pipe (DP).
  • the frame 120 may be provided inside the casing 110 to support the driving unit 130 and the compression unit 140.
  • the frame 120 may be connected to and supported at the other end of the support spring 150 which is positioned to fix one end to the casing 110.
  • the support spring 150 may be made of a leaf spring as shown, or may be made of a coil spring.
  • the drive unit 130 may serve to generate a reciprocating motion of the linear compressor 100 according to the present embodiment.
  • the driving unit 130 may include a stator 131 and a mover 132.
  • the stator 131 may be coupled between the frame 120 and the back cover 145 to be described later.
  • the stator 131 may include an outer stator 131a and an inner stator 131b.
  • the mover 132 may be positioned between the outer stator 131a and the inner stator 131b.
  • the winding stator 133 may be mounted on the outer stator 131a, and the mover 132 may include a movable core 132b made of a magnetic material in the connecting frame 132a.
  • the mover core 132b is not a magnet meaning a permanent magnet, but may be made of a ferromagnetic material to form a magnetic circuit together with the stator 131 by the winding coil 133. Accordingly, in the driving unit 130 according to the present embodiment, the magnet 135, which is a permanent magnet, is coupled to the stator 131 instead of the mover 132, and the coupling structure of the magnet will be described later.
  • the compression unit 140 is made to suck the refrigerant in the suction space 101, to compress and discharge.
  • the compression unit 140 may be located at the center of the casing 110 inward of the inner stator 131b and includes a cylinder 141 and a piston 142.
  • the cylinder 141 is supported by the frame 120 and may form a compression chamber P therein.
  • the cylinder 141 may have a cylindrical shape to accommodate the refrigerant and the piston 142 therein, and may be formed to open at both ends. One end of the cylinder 141 may be closed by a discharge valve 141a, and a discharge cover 143 may be mounted outside the discharge valve 141a.
  • a discharge space 102 may be formed between the discharge valve 141a and the discharge cover 143. That is, the compression chamber P and the discharge cover 143 may form a space separated from each other by the discharge valve 141a.
  • the casing 110 may be provided with a loop pipe 144 extending to communicate the discharge port 115 and the discharge space 102 with each other.
  • the piston 142 may be inserted into the other open end of the cylinder 141 to seal the compression chamber P.
  • the piston 142 may be connected to the mover 132 described above and reciprocate with the mover 132.
  • An inner stator 131b and a cylinder 141 may be positioned between the mover 132 and the piston 142.
  • the mover 132 and the piston 142 may be coupled to each other by a separate connecting frame 132a provided to bypass the cylinder 141 and the inner stator 131b.
  • the mover core 132b described above to the connection frame 132a may be inserted into and coupled to the inside or attached to an outer surface thereof.
  • the inner space of the piston 142 and the compression chamber (P) can be communicated by the suction port (142b). That is, the refrigerant flowing into the internal space of the piston 142 from the suction space 101 flows through the suction port 142b, and the refrigerant when the suction valve 142a covering the suction port 142b is opened by the pressure of the refrigerant. Can be sucked into the compression chamber (P).
  • the linear compressor according to the present embodiment as described above is operated as follows.
  • magnetic flux may be formed in the stator 131.
  • the mover 132 may be linearly reciprocated by the electromagnetic force generated by the magnetic flux generated in the stator 131.
  • the piston 142 connected to the mover 132 may be reciprocated together.
  • the piston 142 reciprocating inside the cylinder 141 repeats the movement of increasing and decreasing the volume of the compression chamber (P).
  • the suction valve 141b formed in the cylinder 141 may be opened, and the refrigerant remaining in the suction space 101 may be sucked into the compression chamber P.
  • the drive unit performs the role of a magnetic resonance spring to induce the resonance movement of the piston. That is, when a current is applied to the winding coil of the drive unit, a magnetic flux is formed in the stator, and the mover can reciprocate by the interaction between the magnetic flux formed by the current application and the magnetic flux formed by the magnet. Force may be generated.
  • the weight of the mover should be as light as possible.
  • the weight of the mover is increased, thereby limiting the movement of the mover at high speed.
  • the amount of magnet used is increased to secure the amount of magnetic flux, which may further increase the weight of the mover. This is more serious in linear motors employing magnetic resonant springs.
  • Nd magnets with relatively high magnetic flux are used, the weight of the mover can be reduced by lowering the amount of magnet used, but it is 10 times more expensive than ferrite magnets.
  • the manufacturing costs of motors and linear compressors can increase significantly.
  • the weight of the mover can be reduced, but there is a limit in securing the surface area of the magnet because the area of the air gap surface is not large. This may limit the usage of the magnet, and thus may cause a problem that the manufacturing cost of the linear motor and the linear compressor is increased because the expensive Nd magnet is used instead of the low-cost ferrite magnet.
  • the present invention is intended to maintain the efficiency of the linear motor by reducing the weight of the mover while reducing the production cost of the linear motor and the linear compressor having the same by using a relatively low-cost ferrite magnet.
  • the ferrite magnet is provided in the stator rather than the mover to reduce the weight of the mover.
  • the magnet is not necessarily limited to the ferrite series, nor is the magnet not limited to not being used in the mover at all. These other embodiments will be described later.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a linear motor according to the present embodiment
  • FIGS. 4A and 4B are enlarged cross-sectional views of a second yoke part and a third yoke part of the linear motor according to FIG. 3.
  • the linear motor shown in FIG. 3 shows a two-pore linear motor each having air gaps in both axial directions (hereinafter, referred to as axial directions) of the winding coil.
  • axial directions both axial directions
  • the same may be applied to a one-pore linear motor having a gap in only one side of the winding coil in the axial direction.
  • the specific description is omitted for the one-gauge linear motor.
  • the inner stator 131b constituting the stator 131 is mounted on the outer circumferential surface of the cylinder 141 constituting the compression unit to move the cylinder 141 in the circumferential direction.
  • the outer stator 131a may be disposed to surround the inner stator 131b in the circumferential direction.
  • the outer stator 131a and the inner stator 131b may be spaced apart from each other to form air gaps 134a and 134b which are spaces in which the mover 132 reciprocates.
  • the stator 131 may have voids 134a and 134b formed on both sides of the winding coil 133 in the axial direction.
  • the outer stator 131a may be formed in a ' ⁇ ' shape by mounting the winding coil 133 in the middle of the axial direction, and the inner stator 131b may be formed in a '-' shape that is long in the axial direction. Accordingly, the winding stator 133a may be formed in the middle of the outer stator 131a, and the voids 134a and 134b described above may be formed at both sides of the winding coil groove 133a.
  • the outer stator 131a is connected to both ends of the outer circumferential surface yoke part (hereinafter, the first yoke part) 131a1 and the first yoke part 131a1 constituting the outer circumferential surface of the winding coil groove 133a, and the winding coil groove 133a.
  • a plurality of side yoke parts (hereinafter, the second yoke part and the third yoke part) constituting both sides of the axial direction may be formed of 131a2 and 131a3.
  • the first yoke portion 131a1 is elongated in the axial direction (movement direction of the mover) such that the axial length L11 is formed longer than the radial length L12 in the radial direction (orthogonal to the moving direction of the mover).
  • the second yoke portion 131a2 and the third yoke portion 131a3 may be formed to be elongated in the radial direction so that the radial lengths L22 and L32 may be formed longer than the axial lengths L21 and L31, respectively.
  • the radial length L12 of the first yoke portion 131a1 is smaller than the axial lengths L21 and L31 of the second yoke portion 131a2 or the third yoke portion 131a3, and the second yoke
  • the axial lengths L21 and L31 of the portion 131a2 or the third yoke portion 131a3 may be smaller than or equal to the radial length L42 of the winding coil groove 133a.
  • the axial length of the side yoke portion may be longer than the axial length of the winding coil groove.
  • the second yoke portion 131a2 and the third yoke portion 131a3 constituting the side yoke portion may be symmetrically formed with respect to the coil winding groove 133a or may be asymmetrically formed in some cases.
  • the magnetic circuit is formed in the order of 'second yoke portion-first yoke portion-third yoke portion-inner stator' including the inner stator or vice versa. Is formed. Therefore, when a magnet is provided in the stator, it is preferable that a magnet is provided in the direction which can ensure the maximum amount of magnetic flux.
  • the magnet 135 may be inserted into and coupled to the outer stator 131a. That is, the magnet 135 may be inserted into the second yoke portion 131a2 and the third yoke portion 131a3 constituting the side yoke portion in the radial direction. Accordingly, the first insertion groove 136a is inserted into the second yoke portion 131a2 so that the first magnet 135a to be described later is inserted into the second yoke portion 131a3, and the second magnet 135b, which will be described later, is provided in the third yoke portion 131a3.
  • the second insertion groove 136b may be formed to be inserted.
  • the first insertion groove 136a and the second insertion groove 136b may each be formed to be elongated in the radial direction.
  • first insertion groove 136a and the second insertion groove 136b may be formed in a groove shape by leaving a portion of the second yoke portion 131a2 and the third yoke portion 131a3 in a bridge shape
  • the second yoke portion may be formed.
  • a magnet may be attached and fixed between the first outer yoke portion and the first inner yoke portion to be formed or between the second outer yoke portion and the second inner yoke portion to form the third yoke portion.
  • the space between the yoke portions is called an insertion groove for convenience.
  • portions except for the first insertion groove 136a and the second insertion groove 136b, that is, the second inner yoke portion 131a2a and the second outer yoke portion of the second yoke portion 131a2 are shown.
  • 131a2b, the axial cross-sectional areas A21 and A22 of the third inner yoke portion 131a3a and the third outer yoke portion 131a3b of the third yoke portion 131a3 have a radius of the first yoke portion 131a1. It may be preferable to form the same or larger than the direction cross-sectional area A1 because it can suppress the bottleneck of the magnetic flux.
  • the first insertion groove 136a and the second insertion groove 136b are respectively exposed to the inner circumferential surface of the second yoke portion 131a2 and the inner circumferential surface of the third yoke portion 131a3 and the first exposure hole 137a and the second insertion groove 136a. It may be preferable that the second exposed holes 137b are formed, respectively.
  • the magnetic flux may be exposed to each magnet ( Leakage from each of the outer yoke portions 131a2b and 131a3b to the inner yoke portions 131a2a and 131a3a may be minimized without passing through the 135a and 135b.
  • the first exposed hole 137a and the second exposed hole 137b have a minimum axial length so as to reduce the axial length of the mover core 132b.
  • the axial length of the mover core 132b is shortened, the amount of use of the mover core 132b, which is relatively heavy per unit area, is reduced compared to the connecting frame 132a, thereby reducing the weight of the mover 132. .
  • This can be achieved by minimizing the spacing of each pole relative to the axial length of the mover core 132b.
  • 5 and 6 are cross-sectional views showing other examples of the insertion groove in the linear motor according to FIG.
  • the second yoke portion 131a2 may have an axial length L51 of the first exposure hole 137a smaller than an axial length L52 of the first insertion groove 136a.
  • the gap between the outer pole portion 136a1 and the inner pole portion 136a2 forming both ends of the first exposure hole 137a may be minimized. This may be equally applicable to the case where a plurality of first magnets or second magnets are provided as shown in the embodiment of FIG. 11 to be described later.
  • the second yoke part 131a2 and the third yoke part 131a3 leave the connecting parts 131a2c and 131a3c in a bridge form on a part of the stator core, that is, the inner circumferential surface as described above, and thus the outer yoke part. It is also possible to connect between 131a2b and 131a3b and inner yoke portions 131a2a and 131a3a. Through this, it is possible to easily insert each magnet at the same time as possible to suppress the magnet is separated.
  • connection portion may be preferably smaller than the cross-sectional areas of both the outer yoke portions 131a2b and 131a3b and the inner yoke portions 131a2a and 131a3a. .
  • the magnets 135a and 135b form a magnetic path area on both sides of the axial direction
  • the radial lengths of the second yoke portion 131a2 and the third yoke portion 131a3 are exactly as long as possible in the radial direction. It may be preferable to be formed the same as or larger than (L22) (L32). Accordingly, for example, both ends of the first magnet 135a in the radial direction may be formed to have a length substantially equal to or smaller than the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the second yoke portion (also the third yoke portion) 131a2. have.
  • the magnet may be formed of one magnet as shown in FIG.
  • the magnet may be divided into a plurality of magnets. This takes into account the assembly process of the magnet, it may be more preferable to form as one if possible.
  • a plurality of pieces may be formed of a magnet of different materials, which will be described later in another embodiment.
  • the magnets 135a and 135b may be formed in various ways according to the shape of the outer stator 131a.
  • the magnet when the outer stator 131a is formed in a cylindrical shape, the magnet may also be formed in an annular shape or an arc shape having a different length from the inner circumferential surface and the outer circumferential surface.
  • the magnets when the outer stator 131a is formed by stacking a plurality of lamination sheets to form a stator core having a block shape, the magnets also have an outer side as the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of each stator core are formed to have the same length in the axial projection.
  • the inner circumferential surface and the outer circumferential surface may be formed in the same arc shape.
  • the magnet may be formed to have the same cross-sectional area in the circumferential direction with the stator core, but in some cases, the magnet may be formed to slightly protrude in the circumferential direction of the stator core, thereby increasing the magnetic flux density.
  • the axial thickness L52 of the magnets may not be important. However, if the axial thickness of the magnets 135a and 135b is too thick, the bottle area of the second yoke portion 131a2 or the third yoke portion 131a3 may be reduced. Accordingly, the axial thickness L52 of the magnet may be formed to be about 1/3 or less of the axial lengths L21 and L22 of the yoke portion into which the magnets 135a and 135b are inserted.
  • the magnets 135a and 135b have opposite magnetization directions for the first magnet 135a inserted into the second yoke portion 131a2 and the second magnet 135b inserted into the third yoke portion 131a3. It can be magnetized as much as possible. Accordingly, thrust and the return force are generated with respect to the mover 132 so that the mover 132 may reciprocate.
  • the mover 132 may be positioned to reciprocate in the gaps 134a and 134b.
  • the mover 132 may be fixed to the piston 142 by the connecting frame 132a as described above.
  • the mover 132 may include a mover core 132b to implement reciprocating motion in the axial direction of the cylinder 141.
  • the mover core 132b may be formed by stacking a plurality of mover sheets in a circumferential direction or in an axial direction, and may be bonded to the connecting frame 132a or fixedly coupled by a separate fixing member.
  • the mover core 132b may be preferably inserted into and coupled to the connecting frame 132a to minimize the radial spacing of the voids 134a and 134b.
  • the mover core may be understood to be fixed by being molded or inserted into the connection frame and attached or unevenly coupled. Can be.
  • the mover core 132b may be provided to correspond to the second yoke portion 131a2 and the third yoke portion 131a3 of the outer stator 131a, respectively.
  • the mover core 132b is radially provided to the first magnet 135a and the second magnet 135b, respectively.
  • the first mover core 132b1 and the second mover core 132b2 are provided at positions that can overlap each other, but in an aligned state, the axial center of the first magnet 135a and the first mover core ( It may be preferable that the axial center of the 132b1 is arranged such that the axial center of the second magnet 135b coincides with the axial center of the second mover core 132b2.
  • the axial lengths L61 and L62 of the respective mover cores 132b1 and 132b2 have the axial thicknesses L71 and L72 of the magnets, that is, the first insertion grooves 136a and the first lengths. 2 is formed longer than the axial length (L52) of the insertion groove (136b), at least a portion of each of the mover core (132b) in the reciprocating movement of the mover 132 radially overlaps each magnet (135a) (135b) It may be desirable to be able to maintain the restoring force as long as possible.
  • FIGS. 8A and 8B are schematic views illustrating the thrust generation principle.
  • the mover 132 When the induced voltage is generated as described above, the mover 132 generates thrust in the left and right directions of the drawing according to the direction of the current applied to the winding coil 133.
  • the main magnetic flux A2 of the winding coil 133 flows clockwise.
  • the main magnetic flux (A2) is the thrust is generated in the direction that is combined with the magnetic magnetic flux (B2) by the first magnet (135a), that is, in the negative direction (left direction of the figure).
  • the stator 131 and the mover 132 in addition to the thrust for the reciprocating motion of the piston 142 will also generate a restoring force.
  • the thrust ( ⁇ ) means the force pushing the mover 132 in the direction of movement, specifically, in the compression stroke acts toward the top dead center and the suction stroke toward the bottom dead center.
  • the restoring force refers to a force pulling the mover 132 in the reference position (0) direction. That is, the restoring force may be zero at the reference position (0), and the absolute value increases as the distance from the reference position (0) increases or decreases away from the reference position (0) and increases or decreases toward the top dead center or the bottom dead center, respectively. This tends to be increased. Accordingly, the piston 142 can compress and discharge the refrigerant in the compression chamber by the magnetic resonance spring.
  • the surface area of the magnet can be increased, and as the surface area of the magnet is increased, the output of the linear motor required while using a ferrite-based magnet having a relatively low magnetic flux density but low cost is achieved. It can be secured. Accordingly, the production cost of the linear motor can be reduced.
  • the weight of the mover can be reduced to realize high speed linear motors with the same capacity.
  • first magnet and one second magnet may be provided for each one stator core.
  • a plurality of first magnets and one second magnet may be provided.
  • the first magnet 135a and the second magnet 135b may be provided in plural numbers.
  • the first magnet 135a is inserted into and fixed in the radial direction from the second yoke portion 131a2 of the outer stator 131a, but in a pole portion (not shown) forming an inner circumferential surface of the second yoke portion 131a2.
  • the first inner magnet 135a1 may be provided up to the middle height
  • the first outer magnet 135a2 may be provided from the middle height of the second yoke portion 131a2 to the outer circumferential surface thereof.
  • the first inner magnet 135a1 and the second outer magnet 135a2 may be made of different materials.
  • the first inner magnet 135a1 may be a ferrite magnet
  • the first outer magnet 135a2 may be a rare earth Nd magnet.
  • the magnetic flux of the motor can be improved compared to the above-described embodiment while the cost for the entire magnet can be improved compared to the conventional one.
  • first inner magnet 135a1 and the first outer magnet 135a2 may be arranged in reverse. That is, in contrast to the above-described embodiment, the first inner magnet 135a1 may be formed of an Nd magnet, and the first outer magnet 135a2 may be formed of a ferrite magnet.
  • the radial length or the axial thickness of the first inner magnet 135a1 and the first outer magnet may be formed differently.
  • the ferrite magnet considering the manufacturing cost of the motor, it may be advantageous to form the ferrite magnet longer, or to form the thickness of the Nd magnet thinner than the thickness of the ferrite magnet.
  • the Nd magnet considering the output of the motor, the Nd magnet can be formed longer than the ferrite magnet.
  • the Nd magnet may be formed longer than the ferrite magnet, but the thickness thereof may be made thin to prevent excessive increase in manufacturing cost.
  • FIG. 10 illustrates an example in which the thickness of the first outer magnet 135a2, which is an Nd magnet, is thinner than the thickness of the first inner magnet 135a1, which is a ferrite magnet.
  • the material of the inner magnet and the outer magnet need not be limited.
  • the axial thicknesses of the first inner magnet 135a1 and the first outer magnet 135a2 are formed differently, that is, when the Nd magnet is formed thinner than the ferrite magnet, the ferrite magnet is located at the inner magnet position. It may be advantageous to be located. If the thin Nd magnet is located in the inner magnet position, the length of the mover core in consideration of the stroke of the mover 132 should be long, and thus the length of the mover core, which is relatively heavy as compared to the connecting frame, is longer, thereby increasing the weight.
  • the reduction effect can be halved. Therefore, when the Nd magnet is formed thinner than the ferrite magnet, it may be preferable that the ferrite magnet is located at the inner magnet position.
  • the embodiment described above may be equally applied to the second magnet. Detailed description thereof will be omitted.
  • one magnet is provided in the second yoke portion and the third yoke portion in the axial direction, respectively, but as in the present embodiment, the plurality of the second yoke portion and the third yoke portion are respectively axially disposed. Individual magnets may be provided.
  • 11 is a schematic diagram showing another embodiment of the magnet in the linear motor according to the present embodiment.
  • At least one of the first magnet 135a or the second magnet 135b may be provided with a plurality of magnets spaced apart at predetermined intervals along the axial direction.
  • both the first magnet 135a and the second magnet 135b are exemplified by a plurality of magnets.
  • the first magnet will be described as a representative example, and the second magnet will be replaced with the description of the first magnet.
  • a plurality of first magnets 135a may be provided to be spaced apart in the axial direction. Accordingly, the first magnet 135a includes a first front magnet 135a3 far from the winding coil 133 and a first rear magnet 135a4 near the winding coil 133, and the first front magnet 135a3 and the first magnet 135a3.
  • the first spacer 138a constituting a part of the second yoke portion 131a2 may be positioned between the first rear magnets 135a4.
  • the first spacer 138a may effectively form a magnetic ash such as a potato while forming a kind of magnetic resistance.
  • the second magnet 135b may be referred to as the second rear magnet 135b3 and the side near the winding coil 133 as the second winding magnet 133 based on the winding coil 133.
  • 138b is a second spacing part.
  • spacers 138a and 138b are provided between the first front magnet 135a3 and the first rear magnet 135a4 and between the second rear magnet 13ba3 and the second front magnet 135b4, respectively.
  • the thrust constant of the linear motor may be changed and the stiffness of the magnetic resonance spring may be adjusted. Accordingly, it becomes possible to design in which the mechanical resonant spring is replaced by the magnetic resonant spring, so that the weight reduction and manufacturing cost of the linear compressor can be achieved.
  • the rigidity of the spring can be increased to be suitable for high-speed operation, so that the mechanical resonant spring is more efficient than the mass that vibrates when the rigidity increases. to be.
  • the magnet structure of the linear motor according to the present invention as follows. That is, in the above embodiments, only the mover core is provided in the mover, but the magnet is provided in the stator. In this embodiment, the magnet is provided in the mover as a permanent magnet. 12 is a schematic view showing an example in which a magnet is provided in a mover in the linear motor according to the present embodiment.
  • a third magnet 135c may be provided at the cylindrical portion of the connection frame 132a. Like the mover core 132b, the third magnet 135c may be inserted into and coupled to the groove provided in the cylindrical portion of the connection frame 132a.
  • the third magnet 135c is formed of both mover cores, that is, the first mover core 132b1 corresponding to the first magnet 135a and the second mover core 132b2 corresponding to the second magnet 135b. It is provided between, and may be provided at a position overlapping the winding coil 133 in a radial direction.
  • the third magnet 135c may be formed of a ferrite magnet.
  • the axial length of the magnet is increased to increase the weight of the mover, whereas when the third magnet 135c is an Nd magnet, the axial length of the magnet is shortened and the weight is increased. Can reduce the weight of
  • the axial length L81 of the third magnet 135c may be formed to be longer than or equal to the minimum distance L82 between the pole portion of the first yoke portion 131a2 and the pole portion of the third yoke portion 131a3. Can be. However, if the axial length L81 of the third magnet 135c is longer than the minimum distance L82 of both pole portions, the longer length of the axial length L81 of the third magnet 135c is formed, as described above. Can increase the weight. Therefore, in order to appropriately secure the axial length L81 of the third magnet 135c while suppressing an increase in the weight of the mover 132, end portions of both poles are formed to extend long toward the winding coil 133. It is preferable.
  • the magnetization direction of the third magnet 135c is radial, that is, the magnetic flux is moved from the inner side to the outer side. It may be desirable to form so that it can be formed.
  • the third magnet 135c is provided in the mover 132, the magnetic flux of the motor is increased, thereby miniaturizing the motor.
  • the surface area of the first magnet 135a may be larger than the surface area of the second magnet 135b.
  • the magnet first magnet in FIG. 1
  • the surface area of the magnet located on the opposite side thereof.
  • the radial length of the first magnet (135a) as shown in Figure 13a is formed larger than the radial length of the second magnet (135b), or as shown in Figure 13b a plurality of first magnets, the second magnet as long as It may be provided with a dog.
  • the first magnet may be applied as an Nd magnet
  • the second magnet may be applied as a ferrite magnet.
  • the movement of the mover may be constant, thereby improving reliability.
  • the piston and the mover may be slightly pushed toward the rear side (away from the compression chamber) by the pressure of the compression chamber, so that the surface area of the first magnet and the second magnet is asymmetric to compensate for this. It may be advantageous when the compressor is stroked, especially when the surface area of the first magnet is larger.
  • the fourth magnet (135d) may be provided long in the axial direction on the surface of the inner stator (131b) or forming a gap.
  • the inner stator 131b since the inner stator 131b is formed by stacking a plurality of lamination sheets radially and formed into a cylindrical shape, the inner stator 131b may be inserted into the inner stator 131b long in the axial direction by forming a magnet in a cylindrical or arc shape.
  • the surface area of the magnet can be enlarged, so that the required level of output can be obtained while using the ferrite magnet.
  • the linear motor and the linear compressor can be miniaturized compared to the same output.
  • the magnet 135b may be provided only at the yoke portion 131a3 constituting the cavity 134 among the yoke portions positioned at both sides of the winding coil 133.
  • the amount of the magnet can be secured while reducing the axial length of the yoke portion provided with the magnet, which can be advantageous in miniaturization.
  • ferrite magnets can be used to reduce manufacturing costs or Nd magnets can be used to increase motor efficiency.
  • magnets may be respectively inserted into yoke portions located on both sides of the winding coil.
  • both magnets may also be asymmetrical.
  • the usage of the magnet can be increased, so that the motor efficiency can be maintained while using a low-cost magnet such as a ferrite magnet.

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Abstract

본 발명에 의한 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기는, 공극(air gap)을 구비하는 스테이터; 상기 스테이터에 구비되는 코일; 상기 공극에서 왕복운동을 하는 무버; 및 상기 스테이터에 고정되는 적어도 한 개 이상의 마그네트;를 포함하고, 상기 마그네트는, 상기 무버의 왕복방향에 대해 교차하는 방향인 제1 방향으로의 길이가 상기 무버의 왕복방향인 제2 방향으로의 길이보다 길게 형성되는 마그네트;를 포함함으로써, 상대적으로 저가인 마그네트를 사용하하면서도 마그네트의 사용량을 늘려 모터 효율을 유지 또는 향상시킬 수 있다.

Description

리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기
본 발명은 무버가 직선 왕복운동을 하는 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기에 관한 것이다.
리니어 모터는 일반적인 왕복동 모터와 달리 무버가 스테이터와의 상호 작용에 의해 직선으로 왕복운동을 하는 모터이고, 리니어 압축기는 이 리니어 모터를 채용하여 무버에 피스톤이 결합되는 압축기이다. 따라서, 무버와 함께 왕복운동을 하면서 피스톤이 실린더에서 하사점(Bottom Dead Center)까지 이동하면서 흡입행정, 상사점(Top Dead Center)까지 이동하면서 압축행정을 실시하게 된다.
리니어 모터는 자속이 흐르는 코어 및 전류가 인가되는 코일, 그리고 이들과 함께 자기회로를 이루는 마그네트가 구비된다. 마그네트는 무버에 결합되어 스테이터에 대해 왕복운동을 할 수도 있고, 경우에 따라서는 스테이터에 고정 결합될 수도 있다. 도 1a 내지 도 1c는 종래의 리니어 모터에서 코어, 코일 및 마그네트의 관계를 설명하기 위해 보인 개략도들로서, 도 1a 및 도 1b는 마그네트가 무버에 결합된 예를, 도 1c는 마그네트가 스테이터에 결합된 예를 각각 보인 도면들이다.
도 1a에서의 마그네트(1)는 반경방향으로 착자된 1-pole 구조의 마그네트로서, 코일(2)의 교번전류에 의해 만들어지는 자력과 상호 작용을 하여 왕복운동을 하게 된다. 도 1b에서의 마그네트(1)는 반경방향 착자된 3-pole 구조의 마그네트로서, 도 1a에서의 마그네트와 마찬가지로 마그네트(1)가 왕복운동을 하게 된다. 도 1a에서와 같은 1-pole 구조는 상대적으로 자력이 강한 희토류(예를 들어, NdFeB로, 통상 Nd 마그네트라고 함)가 사용되는 경우에 적용될 수 있으며, 도 1b에서와 같이 3-pole 구조는 상대적으로 자력이 약한 페라이트(Ferrite) 마그네트가 사용되는 경우 총 자력을 확보하기 위한 구조에 적합하다.
반면, 도 1c의 마그네트(1)는 도 1a 및 도 1b와는 달리 스테이터(3)의 공극면(3a)에 부착하게 된다. 이 경우, 무버(4)에는 자성체로 된 코어(4a)가 구비되고, 이 코어(4a)는 코일(2)의 전류에 의한 자속과 마그네트(1)에 의한 자속이 합해지는 증자 방향으로 움직이면서 왕복운동을 하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기에서, 압축기 출력을 높이기 위해 자력이 큰 희토류의 마그네트(이하, Nd 마그네트)를 사용하는 경우에는 그 Nd 마그네트가 상대적으로 고가여서 압축기의 제조 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
반면, 리니어 모터 및 리니어 압축기의 제조 비용을 고려하여 페라이트류의 마그네트(이하, 페라이트 마그네트)를 사용하는 경우에는 그 페라이트 마그네트 특성상 자력이 약해 상대적으로 많은 양의 마그네트가 필요하게 된다. 하지만, 많은 양의 마그네트가 무버에 결합되는 경우에는 그만큼 전체 진동체의 무게가 증가하면서 모터의 하중을 늘려 모터 손실이 증가할 뿐만 아니라 고속 운전에 불리하게 되는 문제점이 있었다.
특히, 종래의 리니어 압축기는, 피스톤의 왕복운동을 효율적으로 구현하기 위하여 코일스프링과 같은 기계적 공진스프링이 주로 사용되고 있다. 이러한 기계적 공진스프링은 기설정된 스프링상수를 가지고 피스톤의 왕복운동에 의해 공진되면서 피스톤의 왕복운동을 증폭시키게 된다. 다만, 기계적인 공진스프링은 공진주파수가 제한적이어서 다양한 주파수 대역의 운전이 불가능하게 되는 단점이 있었고, 이를 감안하여 최근에는 기계적 공진스프링을 제거 또는 대체하고자 하는 연구가 수행되어 오고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1은, 2개 또는 3개의 자석을 구비하는 무버를 도입하여, 구동부가 진동체를 구동시킬 방향으로 미는 추력(推力) 이외에, 진동체를 진동의 중심 방향으로 당기는 복원력을 발생시키는 자기적 공진 스프링 구성을 제시한 바 있다. 이러한 구조는 강한 자기적 스프링이 존재하므로 기계적 스프링이 없거나 강성이 작은 스프링을 이용하여 직선 왕복 운동을 구현할 수 있다.
이를 감안하여, 상대적으로 자속량이 높은 Nd 마그네트를 사용하여 무버에 결합하게 되면, 마그네트의 사용량을 낮춰 무버의 무게를 경감시킬 수는 있다. 하지만, Nd 마그네트는 페라이트 마그네트에 비해 10배 이상 가격이 비싸므로 무버의 무게 경감에 따른 효율 증가 효과에 비해 리니어 모터 및 리니어 압축기의 제조 비용이 과도하게 증가하는 문제점이 있었다.
또, 도 1c에서 보인 바와 같이, 마그네트를 스테이터의 공극면에 부착하여 무버의 무게를 줄일 수는 있지만, 공극면의 면적이 넓어지면 리니어 모터 및 리니어 압축기의 크기가 증가하게 된다. 따라서, 공극면의 면적을 과도하게 넓힐 수 없어 마그네트의 표면적을 확보하는데 한계가 있다. 이는 결국 마그네트의 사용량을 제한하게 되어 저가의 페라이트 마그네트를 사용하지 못하게 되고 고가의 Nd 마그네트를 사용하게 되는 원인이 되므로 리니어 모터 및 리니어 압축기의 제조 비용이 상승하게 되는 문제를 야기하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 상대적으로 저가인 마그네트를 사용하여 리니어 모터의 제조 비용을 절감할 수 있는 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기를 제공하려는데 있다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 상대적으로 저가인 마그네트를 사용하면서도 마그네트의 사용량을 늘려 모터 효율을 유지 또는 향상시킬 수 있는 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기를 제공하려는데 있다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 저가의 마그네트 사용량을 늘리면서도 무버의 무게를 줄여 모터 효율을 높이는 동시에 고속 운전에 적합한 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기를 제공하려는데도 있다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 마그네트를 스테이터에 적용함에 따라 저가의 마그네트 사용량을 늘리면서도 스테이터의 크기가 증가하지 않도록 하여 소형화에 유리한 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 권선코일이 구비된 스테이터에 마그네트가 삽입되고, 무버에는 영구자석이 아닌 자성체 코어가 구비되되, 상기 마그네트는 상기 무버의 운동방향에 대해 교차하는 방향의 길이가 운동방향의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 마그네트는 페라이트 마그네트로 이루어질 수 있다. .
그리고, 상기 마그네트는 자속이 나오는 면의 길이가 상기 무버가 왕복운동을 하는 공극의 축방향 길이보다 크게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 권선코일을 중심으로 축방향 양쪽에 위치하는 마그네트는 서로 대칭적으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 권선코일을 중심으로 축방향 양쪽에 위치하는 마그네트는 서로 비대칭적으로 형성될 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 공극(air gap)을 구비하는 스테이터; 상기 스테이터에 구비되는 코일; 상기 공극에서 왕복운동을 하는 무버; 및 상기 스테이터에 고정되는 적어도 한 개 이상의 마그네트;를 포함하고, 상기 마그네트는, 상기 무버의 왕복방향에 대해 교차하는 방향인 제1 방향으로의 길이가 상기 무버의 왕복방향인 제2 방향으로의 길이보다 길게 형성되는 마그네트;를 포함하는 리니어 모터가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 마그네트는, 상기 스테이터에 삽입되어 고정될 수 있다.
그리고, 상기 마그네트는, 상기 코일을 기준으로 할 때, 상기 무버의 왕복방향 양쪽 중에서 적어도 어느 한 쪽에 구비될 수 있다.
그리고, 상기 마그네트는, 전체가 페라이트 마그네트로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 마그네트는, 복수 개의 재질로 이루어지고, 상기 복수 개의 재질 중에서 적어도 일부는 페라이트 마그네트로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 마그네트 중에서 상기 페라이트 마그네트가 다른 계열의 마그네트보다 표면적이 넓게 구비될 수 있다.
여기서, 상기 마그네트는 상기 무버의 운동방향인 제2 방향에서 상기 코일을 중심으로 어느 한 쪽에 위치하는 마그네트는 복수 개로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 마그네트는, 상기 제2 방향으로 소정의 간격만큼 이격될 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 마그네트는, 상기 제1 방향으로 배열될 수 있다.
여기서, 상기 스테이터는, 축방향인 제2 방향으로 자로를 이루는 제1 요크부, 상기 제1 요크부의 양쪽에 위치하며 반경방향인 제1 방향으로 자로를 이루는 제2 요크부 및 제3 요크부를 포함하고, 상기 제2 요크부와 제3 요크부에는 상기 마그네트가 삽입되는 제1 삽입홈과 제2 삽입홈이 상기 제1 방향으로 길게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 삽입홈은 상기 제2 요크부의 제2 방향 중심에 위치하고, 상기 제2 삽입홈은 상기 제3 요크부의 제2 방향 중심에 위치할 수 있다.
그리고, 상기 제2 요크부 또는 제3 요크부 중에서 상기 제1 삽입홈과 제2 삽입홈을 제외한 부분의 제1 방향 단면적은 상기 제1 요크부의 제2 방향 단면적과 각각 동일하거나 크게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 무버에는 영구자석이 아닌 자성체 코어가 구비되고, 상기 자성체 코어의 제2 방향 길이는 상기 마그네트의 제2 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 무버는 적어도 한 개 이상의 자성체 코어가 구비되며, 상기 무버와 스테이터의 제2 방향 중심이 일치한 정렬상태에서, 상기 자성체 코어는 상기 마그네트와 제2 방향으로 중첩되는 위치에 구비될 수 있다.
그리고, 상기 무버는 마그네트가 더 구비되고, 상기 무버에 구비되는 마그네트는 상기 무버와 스테이터의 제2 방향 중심이 일치한 정렬상태에서, 상기 스테이터에 구비되는 마그네트와 제2 방향으로 중첩되지 않는 위치에 구비될 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 무버가 왕복운동을 하는 구동유닛; 상기 구동유닛의 무버에 결합된 피스톤이 실린더에서 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 압축유닛;을 포함하고, 상기 구동유닛은 앞서 설명한 리니어 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기는, 스테이터에 마그네트가 삽입됨에 따라, 상대적으로 저가인 마그네트를 사용하하면서도 마그네트의 사용량을 늘려 모터 효율을 유지 또는 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명은, 스테이터에 마그네트가 삽입됨에 따라, 저가의 마그네트 사용량을 늘리면서도 무버의 무게를 줄여 모터 효율을 높이는 동시에 고속 운전에 적합할 수 있다.
또, 본 발명은, 마그네트를 스테이터에 삽입함에 따라 저가의 마그네트 사용량을 늘리면서도 스테이터의 크기가 증가하지 않도록 하여 리니어 모터 및 리니어 압축기의 소형화에 유리할 수 있다.
본 발명은, 스테이터에 마그네트가 삽입됨에 따라, 마그네트가 안정적으로 고정되어 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 리니어 모터에서 코어, 코일 및 마그네트의 관계를 설명하기 위해 보인 개략도들,
도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일실시예를 보인 종단면도,
도 3은 본 실시예에 따른 리니어 모터를 개략적으로 보인 단면도,
도 4a 및 도 4b는 도 3에 따른 리니어 모터에서 제2 요크부와 제3 요크부를 확대하여 보인 단면도,
도 5 및 도 6은 도 3에 따른 리니어 모터에서 삽입홈에 대한 다른 예들을 보인 단면도들,
도 7a 내지 도 7c는 본 실시예에 따른 리니어 모터에서 유기전압이 형성되는 예를 설명하기 위해 보인 개략도들,
도 8a 및 도 8b는 추력 발생 원리를 설명하기 위해 보인 개략도들,
도 9 내지 도 11는 본 실시예에 따른 리니어 모터에서, 마그네트에 대한 다른 실시예를 보인 개략도들,
도 12는 본 실시예에 따른 리니어 모터에서, 무버에 마그네트가 구비된 예를 보인 개략도,
도 13a 및 도 13b는 본 실시예에 따른 리니어 모터에서, 제1 마그네트와 제2 마그네트에 대한 다른 실시예들을 보인 개략도들,
도 14 및 도 15는 본 실시예에 따른 리니어 모터에 대한 다른 실시예들을 보인 개략도들.
이하, 본 발명에 관련된 리니어 압축기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 다만, 서로 다른 실시예라고 하더라도, 앞선 실시예와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일하거나·유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또, 본 명세서에 개시된 실시예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예들을 쉽게 이해할 수 있도록 도시된 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에 따른 리니어 압축기는 리니어 모터를 구비하여 유체를 흡입하여 압축하고, 압축된 유체를 토출하는 동작을 수행한다. 본 발명에 따른 리니어 모터 및 리니어 압축기는 냉동 사이클의 구성요소가 될 수 있으며, 이하에서 유체는 냉동 사이클을 순환하는 냉매를 예로 들어 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일실시예를 보인 종단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예의 리니어 압축기(100)는, 케이싱(110), 프레임(120), 구동유닛(130) 및 압축유닛(140)을 포함한다.
케이싱(110)은 밀폐된 공간을 형성할 수 있다. 밀폐된 공간은 압축되기 위하여 흡입되는 냉매가 채워지는 흡입공간(101)이 될 수 있다. 흡입공간(101)으로 냉매가 흡입되기 위하여 케이싱(110)에는 흡입구(114)가 형성되고, 흡입구(114)에는 흡입배관(SP)이 연결될 수 있다. 또, 케이싱(110)에는 후술하는 토출공간(102)으로부터 냉매가 외부로 토출되기 위한 토출구(115)가 형성되고, 토출구(115)에는 토출배관(DP)이 연결될 수 있다.
프레임(120)은 구동유닛(130) 및 압축유닛(140)을 지지하기 위하여 케이싱(110) 내부에 구비될 수 있다. 프레임(120)은 케이싱(110)에 일단부가 고정되도록 위치되는 지지스프링(150)의 타단부에 연결 및 지지될 수 있다. 지지스프링(150)은 도시된 것과 같이 판스프링으로 이루어질 수 있고, 또는 코일스프링으로 이루어질 수도 있다.
구동유닛(130)은 본 실시예에 따른 리니어 압축기(100)의 왕복운동을 발생시키는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 구동유닛(130)은 스테이터(131) 및 무버(132)를 포함할 수 있다. 스테이터(131)는 프레임(120)과 후술할 백 커버(145) 사이에 결합될 수 있다. 스테이터(131)는 외측 고정자(131a)와 내측 고정자(131b)를 포함할 수 있다. 외측 고정자(131a)와 내측 고정자(131b) 사이에는 무버(132)가 위치될 수 있다.
외측 고정자(131a)에는 권선코일(133)이 장착될 수 있고, 무버(132)는 연결프레임(132a)에 자성체로 된 가동자 코어(132b)를 구비할 수 있다. 가동자 코어(132b)는 영구자석을 의미하는 마그네트가 아니며, 다만 권선코일(133)에 의해 스테이터(131)와 함께 자기회로를 이루도록 강자성체로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 구동유닛(130)에서는 영구자석인 마그네트(135)가 무버(132)가 아니라 스테이터(131)에 결합되는 것으로, 마그네트의 결합구조에 대하여는 나중에 설명한다.
한편, 압축유닛(140)은 흡입공간(101) 내의 냉매를 흡입하여, 압축 및 토출하도록 이루어진다. 압축유닛(140)은 내측 고정자(131b)의 내측으로 케이싱(110)의 중심부에 위치될 수 있고, 실린더(141) 및 피스톤(142)을 포함한다. 실린더(141)는 프레임(120)에 의해 지지되고, 내부에 압축실(P)을 형성할 수 있다.
실린더(141)는 내부에 냉매 및 피스톤(142)을 수용하도록 원통형으로 이루어질 수 있고, 양단이 개방되도록 형성될 수 있다. 실린더(141)의 일단에는 토출밸브(141a)에 의해 폐쇄될 수 있고, 토출밸브(141a)의 외측에는 토출커버(143)가 장착될 수 있다.
토출밸브(141a)와 토출커버(143) 사이에는 토출공간(102)이 형성될 수 있다. 즉, 토출밸브(141a)에 의해 압축실(P)과 토출커버(143)가 서로 분리된 공간을 형성할 수 있다. 아울러 케이싱(110) 내부에는 토출구(115)와 토출공간(102)을 서로 연통시키도록 연장되는 루프파이프(144)가 설치될 수 있다.
피스톤(142)은 실린더(141)의 개방된 타단으로 삽입되어, 압축실(P)을 밀폐하도록 이루어질 수 있다. 피스톤(142)은 앞서 설명한 무버(132)과 연결되어 무버(132)와 함께 왕복 운동될 수 있다. 무버(132)와 피스톤(142) 사이에는 내측 고정자(131b) 및 실린더(141)가 위치될 수 있다. 따라서, 무버(132)와 피스톤(142)은 실린더(141) 및 내측 고정자(131b)를 우회하도록 구비되는 별도의 연결프레임(132a)에 의해 서로 결합될 수 있다. 연결프레임(132a)에 앞서 설명한 가동자 코어(132b)가 내부에 삽입되어 결합되거나 외표면에 부착되어 결합될 수 있다.
한편, 피스톤(142)의 내부공간과 압축실(P)은 흡입포트(142b)에 의해 연통될 수 있다. 즉, 흡입공간(101)으로부터 피스톤(142) 내부공간으로 유입되는 냉매가 흡입포트(142b)를 통하여 흐르고, 흡입포트(142b)를 덮는 흡입밸브(142a)가 냉매의 압력에 의해 개방될 때 냉매가 압축실(P)로 흡입될 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 리니어 압축기는 다음과 같이 동작된다.
즉, 구동유닛(130)에 전류가 인가되면 스테이터(131)에 자속이 형성될 수 있다. 스테이터(131)에 형성되는 자속에 의해 발생되는 전자기력에 의해, 무버(132)가 직선 왕복 운동될 수 있다.
무버(132)의 왕복 운동 시, 무버(132)에 연결되는 피스톤(142)이 함께 왕복 운동될 수 있다. 실린더(141) 내부에서 왕복 운동되는 피스톤(142)은, 압축실(P)의 체적을 증가 및 감소시키는 운동을 반복하게 된다.
피스톤(142)이 압축실(P)의 체적을 증가시키면서 이동될 때, 압축실(P) 내부의 압력은 감소한다. 이에, 실린더(141)에 형성된 흡입밸브(141b)가 개방되고, 흡입공간(101)에 머무르던 냉매가 압축실(P)로 흡입될 수 있다.
피스톤(142)이 압축실(P)의 체적을 감소시키면서 이동될 때, 압축실 내부의 압력은 상승한다. 압축실(P)의 압력이 기설정된 압력에 도달하면, 실린더(141)에 장착되는 토출밸브(141a)가 개방되어 냉매가 토출공간(102)으로 토출된다.
이러한 피스톤(142)의 흡입 및 압축행정이 반복되면서, 흡입배관(SP)으로 유입된 흡입공간(101)의 냉매가 압축실(P)로 흡입되어 압축되고, 토출공간(102), 루프파이프(144) 및 토출배관(DP)을 거쳐 압축기의 외부로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기는, 구동유닛이 피스톤의 공진운동을 유도하는 자기적 공진스프링의 역할을 수행하게 된다. 즉, 구동유닛의 권선코일에 전류가 인가되면 스테이터에는 자속(magnetic flux)이 형성되고, 전류 인가에 의해 형성되는 자속과 마그네트에 의해 형성되는 자속의 상호 작용에 의해 무버가 왕복운동을 할 수 있는 힘이 발생될 수 있다.
여기서, 무버가 고속으로 왕복운동을 하기 위해서는 무버의 무게가 가급적 가벼워야 유리하다. 하지만, 종래의 리니어 모터 중에서 무버에 영구자석인 마그네트가 구비되는 경우에는 무버의 무게가 증가하게 되고, 이에 따라 무버를 고속으로 운동시키는데 한계가 있었다. 더욱이, 페라이트 마그네트가 사용된 경우에는 자속량을 확보하기 위해 마그네트의 사용량이 증가하게 되고, 이로 인해 무버의 무게가 더욱 증가하게 될 수 있다. 이는 자기적 공진스프링을 채용하는 리니어 모터에서 더욱 심각하게 발생되었다. 하지만, 앞서도 설명하였듯이 상대적으로 자속량이 높은 Nd 마그네트를 사용하게 되면, 마그네트의 사용량을 낮춰 무버의 무게를 경감시킬 수는 있지만 페라이트 마그네트에 비해 10배 이상 비싼 가격으로 인해 무버의 무게 경감 효과에 비해 리니어 모터 및 리니어 압축기의 제조 비용이 크게 증가할 수 있다. 또, 앞서 설명한 바와 같이 마그네트를 스테이터의 공극면에 부착하게 되면, 무버의 무게를 줄일 수는 있지만 실제 공극면의 면적이 넓지 않아 마그네트의 표면적을 확보하는데 한계가 있었다. 이는 결국 마그네트의 사용량을 제한하게 되어 저가의 페라이트 마그네트를 사용하지 못하고 고가의 Nd 마그네트를 사용하게 되므로 리니어 모터 및 리니어 압축기의 제조 비용이 상승하게 되는 문제를 야기하게 될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상대적으로 저가인 페라이트 마그네트를 사용하여 리니어 모터 및 이를 구비한 리니어 압축기의 생산비용을 낮추면서도, 무버의 무게를 줄여 리니어 모터의 효율을 유지하거나 높일 수 있도록 하고자 하는 것이다.
이를 위해, 본 실시예에서는 페라이트 계열의 마그네트를 무버가 아닌 스테이터에 구비하여 무버의 무게를 줄이도록 하였다. 물론, 마그네트는 반드시 페라이트 계열로 한정되는 것도 아니고, 마그네트가 무버에 전혀 사용되지 않는 것으로 한정되는 것도 아니다. 이들 다른 실시예에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
도 3은 본 실시예에 따른 리니어 모터를 개략적으로 보인 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3에 따른 리니어 모터에서 제2 요크부와 제3 요크부를 확대하여 보인 단면도이다. 도 3에 도시된 리니어 모터는 권선코일을 중심으로 축방향(이하, 무버의 왕복방향을 축방향이라고 한다) 양쪽에 각각 공극을 가지는 2공극 리니어 모터를 도시하였다. 하지만, 경우에 따라서는 권선코일을 중심으로 축방향 한쪽에만 공극을 가지는 1공극 리니어 모터에도 동일하게 적용될 수 있다. 1공극 리니어 모터에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 리니어 모터는, 스테이터(131)를 이루는 내측 고정자(131b)가 압축유닛을 이루는 실린더(141)의 외주면에 장착되어 실린더(141)를 원주 방향으로 감싸도록 배치될 수 있고, 외측 고정자(131a)는 내측 고정자(131b)를 원주 방향으로 감싸도록 배치될 수 있다.
외측 고정자(131a)와 내측 고정자(131b)는, 무버(132)가 왕복운동을 하는 공간인 공극(air gap)(134a)(134b)을 형성하도록 서로 이격 배치될 수 있다. 본 실시예의 스테이터(131)는 앞서 설명한 바와 같이 권선코일(133)의 축방향 양쪽에 각각 공극(134a)(134b)이 형성될 수 있다.
외측 고정자(131a)는 축방향 중간에 권선코일(133)이 안착되어 '∩'자 형상으로 형성되고, 내측 고정자(131b)는 축방향으로 긴 '-'자 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 외측 고정자(131a)는 중간에 권선코일홈(133a)이 형성되고, 권선코일홈(133a)의 양쪽에 앞서 설명한 공극(134a)(134b)이 각각 형성될 수 있다.
그리고 외측 고정자(131a)는 권선코일홈(133a)의 외주면을 이루는 외주면 요크부(이하, 제1 요크부)(131a1), 제1 요크부(131a1)의 양단에 연결되며 권선코일홈(133a)의 축방향 양쪽 측면을 이루는 복수 개의 측면 요크부(이하, 제2 요크부 및 제3 요크부)(131a2)(131a3)로 이루어질 수 있다.
제1 요크부(131a1)는 축방향(무버의 운동방향)으로 길게 형성되어 축방향 길이(L11)가 반경방향(무버의 운동방향에 대한 직교방향) 길이(L12)에 비해 길게 형성되고, 제2 요크부(131a2)와 제3 요크부(131a3)는 반경방향으로 길게 형성되어 각각 반경방향 길이(L22)(L32)가 축방향 길이(L21)(L31)에 비해 길게 형성될 수 있다.
그리고 제1 요크부(131a1)의 반경방향 길이(L12)는 제2 요크부(131a2) 또는 제3 요크부(131a3)의 축방향 길이(L21)(L31)에 비해 작게 형성되고, 제2 요크부(131a2) 또는 제3 요크부(131a3)의 축방향 길이(L21)(L31)는 권선코일홈(133a)의 반경방향 길이(L42)보다는 작거나 같게 형성될 수 있다. 하지만, 공극(134)이 1개인 1공극 리니어 모터에서는 측면 요크부의 축방향 길이가 권선코일홈의 축방향 길이보다 길게 형성될 수도 있다.
여기서, 측면 요크부를 이루는 제2 요크부(131a2)와 제3 요크부(131a3)는 코일권선홈(133a)을 기준으로 대칭되게 형성될 수도 있고, 경우에 따라서는 비대칭적으로 형성될 수도 있다.
상기와 같이 권선코일(133)이 환형으로 감기는 경우, 자기회로는 내측 고정자를 포함하여 '제2 요크부 - 제1 요크부 - 제3 요크부 - 내측고정자'순으로 형성되거나 또는 그 반대 순으로 형성된다. 따라서, 마그네트가 스테이터에 구비되는 경우, 마그네트는 자속량을 최대로 확보할 수 있는 방향으로 구비되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 도 3과 같이, 마그네트(135)가 외측 고정자(131a)에 삽입되어 결합될 수 있다. 즉, 마그네트(135)는 측면 요크부를 이루는 제2 요크부(131a2) 및 제3 요크부(131a3)에 각각 반경방향으로 삽입되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 제2 요크부(131a2)에는 후술할 제1 마그네트(135a)가 삽입될 수 있도록 제1 삽입홈(136a)이, 제3 요크부(131a3)에는 후술할 제2 마그네트(135b)가 삽입될 수 있도록 제2 삽입홈(136b)이 형성될 수 있다. 제1 삽입홈(136a)과 제2 삽입홈(136b)은 각각 반경방향으로 길게 형성될 수 있다.
제1 삽입홈(136a) 및 제2 삽입홈(136b)은 제2 요크부(131a2) 및 제3 요크부(131a3)에서 일부분을 브릿지 형태로 남겨 홈 형상으로 형성할 수도 있지만, 제2 요크부를 이루는 제1 외측 요크부와 제1 내측 요크부 사이, 또는 제3 요크부를 이루는 제2 외측 요크부와 제2 내측 요크부 사이에 마그네트를 두고 접착하여 고정할 수도 있다. 이 경우, 요크부들 사이의 공간을 편의상 삽입홈이라고 한다.
도 4a 및 도 4b와 같이, 제1 삽입홈(136a)과 제2 삽입홈(136b)을 제외한 부분, 즉 제2 요크부(131a2)의 제2 내측요크부(131a2a)와 제2 외측요크부(131a2b), 제3 요크부(131a3)의 제3 내측요크부(131a3a)와 제3 외측요크부(131a3b)의 각 축방향 단면적(A21)(A22)는 제1 요크부(131a1)의 반경방향 단면적(A1)과 동일하거나 크게 형성되는 것이 자속의 병목을 억제할 수 있어 바람직할 수 있다.
그리고, 제1 삽입홈(136a)과 제2 삽입홈(136b)은 각각 제2 요크부(131a2)의 내주면과 제3 요크부(131a3)의 내주면을 향해 관통되도록 제1 노출공(137a)과 제2 노출공(137b)이 각각 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이를 통해, 제1 마그네트(135a)의 내주면(즉, 무버를 마주보는 면)과 제2 마그네트(135b)의 내주면이 각각의 공극(134a)(134b)을 향해 노출됨에 따라, 자속이 각 마그네트(135a)(135b)를 거치지 않고 각 외측 요크부(131a2b)(131a3b)에서 내측 요크부(131a2a)(131a3a)로 누설되는 것을 최소화할 수 있다.
이 경우, 제1 노출공(137a)과 제2 노출공(137b)은 축방향 길이를 최소한으로 형성하는 것이 가동자 코어(132b)의 축방향 길이를 줄일 수 있어 바람직할 수 있다. 가동자 코어(132b)의 축방향 길이가 짧아지면 연결프레임(132a)에 비해 단위 면적당 무게가 상대적으로 무거운 가동자 코어(132b)의 사용량이 감소되어, 그만큼 무버(132)의 무게를 줄일 수 있다. 이는, 가동자 코어(132b)의 축방향 길이와 관련 있는 각 폴부 간격을 최소한으로 작게 형성하여 구현할 수 있다. 도 5 및 도 6은 도 3에 따른 리니어 모터에서 삽입홈에 대한 다른 예들을 보인 단면도들이다.
도 5와 같이, 예를 들어, 제2 요크부(131a2)는 제1 노출공(137a)의 축방향 길이(L51)가 제1 삽입홈(136a)의 축방향 길이(L52)보다 작게 형성되어, 제1 노출공(137a)의 양단을 이루는 외측 폴부(136a1)와 내측 폴부(136a2) 사이의 간격을 최소한으로 작게 하여 구현할 수 있다. 이는, 나중에 설명할 도 11의 실시예와 같이 제1 마그네트 또는 제2 마그네트가 각각 복수 개로 구비되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
하지만, 도 6과 같이, 제2 요크부(131a2) 및 제3 요크부(131a3)는 앞서 설명한 바와 같이 스테이터 코어의 일부분, 즉 내주면에 연결부(131a2c)(131a3c)를 브릿지 형태로 남겨 외측 요크부(131a2b)(131a3b)와 내측 요크부(131a2a)(131a3a) 사이를 연결할 수도 있다. 이를 통해, 각각의 마그네트를 용이하게 삽입하는 동시에 마그네트가 이탈되는 것을 최대한 억제할 수 있다. 다만, 이 경우, 연결부의 단면적은 양쪽의 외측 요크부(131a2b)(131a3b)와 내측 요크부(131a2a)(131a3a)의 단면적보다 현저하게 작게 형성되는 것이 자속누설을 최소화할 수 있어 바람직할 수 있다.
또, 마그네트(135a)(135b)는 축방향 양쪽 측면이 자로면적을 형성하게 되므로, 반경방향으로 가능한 한 길게, 정확하게는 제2 요크부(131a2)와 제3 요크부(131a3)의 반경방향 길이(L22)(L32)와 동일하거나 크게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 제1 마그네트(135a)의 반경방향 양단은 각각 제2 요크부(제3 요크부도 마찬가지이다)(131a2)의 외주면과 내주면에 대략 일치하거나 폴부만큼 작은 길이로 형성될 수 있다. 물론, 마그네트는 도 3과 같이 한 개의 마그네트로 형성될 수 있지만, 경우에 따라서는 복수 개로 나눠 형성될 수도 있다. 이는 마그네트의 조립공정을 고려하는 것으로, 가능하면 한 개로 형성하는 것이 더 바람직할 수 있다. 또, 복수 개로 나눠 형성하는 경우 서로 다른 재질의 마그네트로 형성할 수 있으나, 이에 대해서는 나중에 다른 실시예로 설명한다.
또, 마그네트(135a)(135b)는 외측 고정자(131a)의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 외측 고정자(131a)가 원통 형상으로 형성되는 경우에는 마그네트 역시 환형으로 형성되거나 내주면과 외주면의 길이가 다른 원호 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 외측 고정자(131a)가 복수 개의 라미네이션 시트를 적층하여 블록 형상의 스테이터 코어로 형성되는 경우에는 축방향 투영시 각 스테이터 코어의 내주면과 외주면의 길이가 동일한 원호 형상으로 형성됨에 따라, 마그네트 역시 외측 고정자(131a)를 이루는 스테이터 코어의 형상과 같은 내주면과 외주면의 길이가 동일한 원호 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 이 경우 마그네트는 스테이터 코어와 원주방향으로 동일한 단면적을 가지도록 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 마그네트가 스테이터 코어의 원주방향으로 약간 돌출되도록 형성되어 자속밀도를 높일 수도 있다.
또, 마그네트(135a)(135b)의 자로면적은 축방향 양쪽 측면의 면적과 비례하게 되므로, 마그네트의 축방향 두께(L52)는 크게 중요하지 않을 수 있다. 다만, 마그네트(135a)(135b)의 축방향 두께가 너무 두꺼우면 제2 요크부(131a2) 또는 제3 요크부(131a3)의 자로면적이 감소되어 병목이 발생할 수 있다. 따라서, 마그네트의 축방향 두께(L52)는 그 마그네트(135a)(135b)가 삽입되는 요크부의 축방향 길이(L21)(L22) 대비 대략 1/3 이하가 되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
또, 마그네트(135a)(135b)는 제2 요크부(131a2)에 삽입되는 제1 마그네트(135a)와 제3 요크부(131a3)에 삽입되는 제2 마그네트(135b)는 착자방향이 서로 반대가 되도록 착자될 수 있다. 이에 따라, 무버(132)에 대해 추력과 복귀력이 발생하여 무버(132)가 왕복운동을 할 수 있다.
한편, 무버(132)는 공극(134a,134b) 내에 왕복 운동 가능하도록 위치될 수 있다. 무버(132)는 앞서 설명한 것과 같이 연결 프레임(132a)에 의해 피스톤(142)과 고정될 수 있다. 무버(132)는 실린더(141)의 축방향으로 왕복 운동을 구현하기 위해, 가동자 코어(132b)를 구비할 수 있다.
가동자 코어(132b)는 복수 개의 가동자 시트를 원주방향으로 적층하거나 또는 축방향으로 적층하여 형성되어, 연결 프레임(132a)에 접착되거나 또는 별도의 고정부재에 의해 고정 결합될 수 있다. 가동자 코어(132b)는 공극(134a)(134b)의 반경방향 간격을 최소화하기 위해 연결 프레임(132a)에 삽입되어 결합되는 것이 바람직할 수 있다. 참고로, 도 3을 비롯한 본 명세서의 도면들에서는 연결 프레임과 가동자 코어의 결합관계를 구체적으로 도시하지 않았지만, 가동자 코어는 연결 프레임에 몰딩되거나 삽입되어 부착되거나 요철 결합되어 고정되는 것으로 이해될 수 있다.
또, 가동자 코어(132b)는 외측 고정자(131a)의 제2 요크부(131a2)와 제3 요크부(131a3)에 각각 대응하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 무버(132)가 스테이터(131)의 중심에서 정렬된 상태(이하, 정렬 상태)에서 가동자 코어(132b)는 제1 마그네트(135a)와 제2 마그네트(135b)에 각각 반경방향으로 중첩될 수 있는 위치에 제1 가동자 코어(132b1)와 제2 가동자 코어(132b2)가 구비되되, 가능한 한 정렬 상태에서는 제1 마그네트(135a)의 축방향 중심과 제1 가동자 코어(132b1)의 축방향 중심이, 제2 마그네트(135b)의 축방향 중심과 제2 가동자 코어(132b2)의 축방향 중심이 각각 일치하도록 배치되는 것이 바람직할 수 있다.
또, 도 3과 같이 각 가동자 코어(132b1)(132b2)의 축방향 길이(L61)(L62)는 각 마그네트의 축방향 두께(L71)(L72), 즉 제1 삽입홈(136a)과 제2 삽입홈(136b)의 축방향 길이(L52)보다 길게 형성되되, 무버(132)의 왕복운동시 각 가동자 코어(132b)의 적어도 일부가 각 마그네트(135a)(135b)에 반경방향으로 중첩될 수 있는 정도의 길이로 형성되는 것이 복원력을 유지할 수 있어 바람직할 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 리니어 모터에서 무버는 다음과 같이 동작된다. 도 7a 내지 도 7c는 본 실시예에 따른 리니어 모터에서 유기전압이 형성되는 예를 설명하기 위해 보인 개략도들이고, 도 8a 및 도 8b는 추력 발생 원리를 설명하기 위해 보인 개략도들이다.
즉, 도 7a와 같이, 가동자 코어(132b)가 정렬 상태(무버의 위치는 0)에서는 스테이터에 주 자로가 흐르지 않게 되므로 쇄교자속 역시 영(zero)이다.
다음, 도 7b 및 도 7c와 같이, 권선코일(133)에 전원이 인가되어 무버(132)가 도면의 우측 또는 좌측으로 이동한 경우에는 스테이터(131)에는 반시계 방향 또는 시계 방향으로 자속이 흐르게 된다. 이때, 주 자속(A1)(A2)은 권선코일(133)과 쇄교하는 자속이므로 가동자 코어(132b1)(132b2)에 유기전압이 발생하게 된다.
상기와 같이 유기전압이 발생되면, 권선코일(133)에 인가되는 전류의 방향에 따라 무버(132)가 도면의 좌우방향으로 추력이 발생하게 된다. 예를 들어, 도 8a와 같이 전류가 지면에 대해 나오는 방향으로 흐르는 경우에는 권선코일(133)의 주 자속(A2)은 시계 방향으로 흐르게 된다. 이때, 주 자속(A2)은 제1 마그네트(135a)에 의한 마그네트 자속(B2)과 합해지는 방향, 즉 음의 방향(도면의 좌측방향)으로 추력이 발생하게 된다.
반면, 도 5b와 같이, 전류가 지면으로 들어가는 방향으로 흐르는 경우에는 권선코일(133)의 주 자속(A1)은 반시계 방향으로 흐르게 된다. 이때, 주 자속(A1)은 제2 마그네트(135b)에 의한 마그네트 자속(B2)과 합해지는 방향, 즉 양의 방향(도면의 우측방향)으로 추력이 발생하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 스테이터(131)와 무버(132)는, 피스톤(142)의 왕복 운동을 위한 추력외에 복원력도 함께 발생하게 된다. 여기서, 추력(推力)은 무버(132)를 운동 방향으로 미는 힘을 의미하며, 구체적으로, 압축행정시에는 상사점을 향하고 흡입행정시에는 하사점을 향하는 방향으로 작용된다. 반면, 복원력은 무버(132)를 기준 위치(0) 방향으로 당기는 힘을 의미한다. 즉, 복원력은 기준 위치(0)에서 그 값이 0이 될 수 있고, 기준 위치(0)에서 멀어져 상사점 또는 하사점으로 갈수록 각각 증가 또는 감소되면서 기준 위치(0)에서 멀리 벗어날수록 그 절대값이 증가되는 경향을 갖게 된다. 이에 따라, 피스톤(142)은 자기적 공진스프링에 의해 압축실의 냉매를 압축하여 토출시킬 수 있게 된다.
상기와 같이, 외측 고정자에 마그네트가 삽입됨에 따라 마그네트의 표면적을 증대시킬 수 있고, 마그네트의 표면적이 증대됨에 따라 상대적으로 자속밀도가 낮지만 저가인 페라이트 계열의 마그네트를 사용하면서도 필요한 리니어 모터의 출력을 확보할 수 있다. 이에 따라, 리니어 모터의 생산비용을 절감할 수 있다.
아울러, 무거운 마그네트는 스테이터에 삽입하여 고정하고 무버에는 상대적으로 가벼운 가동자 코어를 장착함에 따라, 무버의 무게를 줄여 동일한 용량 대비 리니어 모터의 고속화를 구현할 수 있다.
나아가, 마그네트를 요크부에 반경방향으로 삽입하여 고정함에 따라, 마그네트의 사용량을 확대하면서도 리니어 모터의 크기가 비대해지는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 동일한 용량 대비 리니어 모터 및 리니어 압축기의 제조 비용은 낮추면서도 소형화를 이룰 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 리니어 모터에서 마그네트에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 제1 마그네트와 제2 마그네트가 각각 한 개의 스테이터 코어 당 한 개씩으로만 구비되는 것이나, 본 실시예와 같이 한 개의 스테이터 당 복수 개로 구비될 수도 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제1 마그네트(135a)와 제2 마그네트(135b)는 각각 복수 개씩으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 마그네트(135a)는 외측 고정자(131a)의 제2 요크부(131a2)에서 반경방향으로 삽입하여 고정하되, 제2 요크부(131a2)의 내주면을 이루는 폴부(미도시)에서 중간 높이까지는 제1 내측 마그네트(135a1)가, 제2 요크부(131a2)의 중간 높이에서 외주면까지는 제1 외측 마그네트(135a2)가 각각 구비될 수 있다.
여기서, 제1 내측 마그네트(135a1)와 제2 외측 마그네트(135a2)는 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 내측 마그네트(135a1)는 페라이트 마그네트로, 제1 외측 마그네트(135a2)는 희토류의 Nd 마그네트로 이루어질 수 있다.
상기와 같이, 상대적으로 자속량이 높은 Nd 계열의 마그네트가 일부 사용됨에 따라, 전체 마그네트에 대한 비용은 종래에 비해 개선할 수 있으면서 모터의 자속량은 전술한 실시예에 비해 개선될 수 있다.
아울러, 제1 내측 마그네트(135a1)와 제1 외측 마그네트(135a2)의 재질을 반대로 배치할 수도 있다. 즉, 앞서 설명한 실시예와는 반대로 제1 내측 마그네트(135a1)는 Nd 마그네트로, 제1 외측 마그네트(135a2)는 페라이트 마그네트로 각각 형성할 수 있다.
나아가, 제1 내측 마그네트(135a1)와 제1 외측 마그네트의 반경방향 길이나 축방향 두께를 다르게 형성할 수도 있다. 예를 들어, 모터의 제조비용을 고려한다면 페라이트 마그네트를 더 길게 형성하거나, Nd 마그네트의 두께를 페라이트 마그네트의 두께보다 얇게 형성하는 것이 유리할 수 있다. 반면, 모터의 출력을 고려한다면 Nd 마그네트를 페라이트 마그네트에 비해 더 길게 형성할 수 있다. 모터의 출력을 고려한 경우, Nd 마그네트를 페라이트 마그네트보다 더 길게 형성하면서도 두께는 얇게 형성하여 제조 비용이 과도하게 상승하는 것을 억제할 수도 있다. 도 10은 Nd 마그네트인 제1 외측 마그네트(135a2)의 두께를 페라이트 마그네트인 제1 내측 마그네트(135a1)의 두께보다 얇게 형성한 예를 보인 실시예이다.
상기와 같이, 제1 내측 마그네트(135a1)와 제1 외측 마그네트(135a2)의 축방향 두께를 동일하게 형성하는 경우에는 내측 마그네트의 재질과 외측 마그네트의 재질은 굳이 한정할 필요가 없다. 하지만, 제1 내측 마그네트(135a1)와 제1 외측 마그네트(135a2)의 축방향 두께를 상이하게 형성하는 경우, 즉, Nd 마그네트가 페라이트 마그네트에 비해 얇게 형성하게 되는 경우에는 페라이트 마그네트가 내측 마그네트 자리에 위치하는 것이 유리할 수 있다. 만약, 얇은 Nd 마그네트가 내측 마그네트 자리에 위치할 경우 무버(132)의 스트로크를 감안한 가동자 코어의 길이가 길어져야 하고, 이로 인해 연결 프레임에 비해 상대적으로 무거운 가동자 코어의 길이가 길어져 그만큼 무게의 감소효과가 반감될 수 있다. 따라서, Nd 마그네트가 페라이트 마그네트에 비해 얇게 형성하는 경우에는 페라이트 마그네트가 내측 마그네트 자리에 위치하는 것이 바람직할 수 있다. 앞서 설명한 실시예는 제2 마그네트에도 동일하게 적용될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 의한 리니어 모터의 마그네트 구조에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 제2 요크부 및 제3 요크부에 각각 축방향으로 한 개씩의 마그네트가 구비되는 것이나, 본 실시예와 같이 제2 요크부와 제3 요크부에 각각 축방향으로 복수 개씩의 마그네트가 구비될 수도 있다. 도 11은 본 실시예에 따른 리니어 모터에서, 마그네트에 대한 다른 실시예를 보인 개략도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1 마그네트(135a) 또는 제2 마그네트(135b) 중에서 적어도 어느 한 쪽 마그네트는 복수 개의 마그네트가 축방향을 따라 소정의 간격을 두고 이격되어 구비될 수 있다. 도면에서는 제1 마그네트(135a)와 제2 마그네트(135b) 모두 복수 개의 마그네트로 이루어진 예를 도시하고 있다. 이하에서는 제1 마그네트를 대표예로 살펴보고, 제2 마그네트는 제1 마그네트의 설명으로 대신한다.
제1 마그네트(135a)는 축방향으로 이격되어 복수 개가 구비될 수 있다. 이에 따라, 제1 마그네트(135a)는 권선코일(133)에서 먼 쪽의 제1 전방 마그네트(135a3), 가까운 쪽의 제1 후방 마그네트(135a4)로 이루어지고, 제1 전방 마그네트(135a3)와 제1 후방 마그네트(135a4)의 사이에는 제2 요크부(131a2)의 일부를 이루는 제1 이격부(138a)가 위치할 수 있다. 제1 이격부(138a)는 일종의 자기 저항을 형성하면서 감자와 같은 자기회를 효과적으로 형성할 수 있다.
여기서, 제2 마그네트(135b)는 권선코일(133)을 기준으로 그 권선코일(133)에 먼 쪽을 제2 후방 마그네트(135b3), 가까운 쪽을 제2 전방 마그네트(135b4)라고 할 수 있다. 도면중 138b는 제2 이격부이다.
상기와 같이, 제1 전방 마그네트(135a3)와 제1 후방 마그네트(135a4)의 사이, 제2 후방 마그네트(13ba3)와 제2 전방 마그네트(135b4) 사이에 각각 이격부(138a)(138b)를 구비하게 되면, 자기 저항을 형성하거나 감자를 이뤄 효과적인 자기회로를 형성할 수 있게 된다. 특히, 이격부(138a)(138b)의 두께를 적절하게 설정하여 자기 저항을 조절하게 되면, 리니어 모터의 추력 상수가 변화되고 자기적 공진 스프링의 강성이 조절될 수 있다. 이에 따라, 기계적인 공진 스프링이 자기적 공진 스프링으로 대체되는 설계가 가능하게 되면서, 리니어 압축기의 경량화 및 제작 비용 절감이 달성될 수 있다.
또, 자기저항(이격부)(138a)(138b)의 설계에 따라 고속 운전에 적합하도록 스프링의 강성을 증가시킬 수 있어, 기계적인 공진 스프링이 강성 증가 시 진동되는 질량이 함께 증가되는 것에 비해 효율적이다.
한편, 본 발명에 의한 리니어 모터의 마그네트 구조에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다. 즉, 전술한 실시예들에서는 무버에 가동자 코어만 구비될 뿐 마그네트는 스테이터에 구비되는 것이었으나, 본 실시예는 무버에도 영구자석인 마그네트가 구비되는 것이다. 도 12는 본 실시예에 따른 리니어 모터에서 무버에 마그네트가 구비된 예를 보인 개략도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 연결 프레임(132a)의 원통부에는 제3 마그네트(135c)가 구비될 수 있다. 제3 마그네트(135c)는 가동자 코어(132b)와 마찬가지로 연결 프레임(132a)의 원통부에 구비된 홈에 삽입되어 결합될 수 있다.
그리고 제3 마그네트(135c)는 양쪽 가동자 코어, 즉 제1 마그네트(135a)에 대응되는 제1 가동자 코어(132b1)와 제2 마그네트(135b)에 대응되는 제2 가동자 코어(132b2)의 사이에 구비되는 것으로, 대략 권선코일(133)과 반경방향으로 중첩되는 위치에 구비될 수 있다.
그리고, 제3 마그네트(135c)는 페라이트 마그네트로 형성될 수도 있다. 다만, 제3 마그네트(135c)가 페라이트 마그네트인 경우는 마그네트의 축방향 길이가 길어져 무버의 무게를 증가시키는 반면, 제3 마그네트(135c)가 Nd 마그네트인 경우에는 마그네트의 축방향 길이가 짧아져 무게의 무게를 줄일 수 있다.
그리고, 제3 마그네트(135c)의 축방향 길이(L81)는 제1 요크부(131a2)의 폴부와 제3 요크부(131a3)의 폴부 사이의 최소 간격(L82)보다는 길거나 같게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 제3 마그네트(135c)의 축방향 길이(L81)가 양쪽 폴부의 최소 간격(L82)보다 길어지기 위해 제3 마그네트(135c)의 축방향 길이(L81)를 길게 형성하면 앞서 설명한 바와 같이 무버의 무게가 증가할 수 있다. 따라서, 무버(132)의 무게가 증가하는 것을 억제하면서도 제3 마그네트(135c)의 축방향 길이(L81)를 적정하게 확보하기 위해서는 양쪽 폴부의 단부가 권선코일(133)을 향해 길게 연장되도록 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 도 12와 같이 외측 고정자(131a)에 제1 마그네트(135a)와 제2 마그네트(135b)가 구비되는 경우라면 제3 마그네트(135c)의 착자방향은 반경방향, 즉 내측에서 외측으로 자속이 형성될 수 있도록 형성하는 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같이, 무버(132)에 제3 마그네트(135c)가 구비되는 경우에는 모터의 자속량이 증가하게 되면서 모터를 더욱 소형화할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 리니어 모터의 마그네트 구조에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다. 즉, 전술한 실시예들에서는 제1 마그네트와 제2 마그네트가 대칭인 경우를 설명하였으나, 본 실시예와 같이 제1 마그네트와 제2 마그네트가 비대칭으로 구비될 수도 있다. 도 13a 및 도 13b는 본 실시예에 따른 리니어 모터에서 제1 마그네트와 제2 마그네트에 대한 다른 실시예들을 보인 개략도들이다.
예를 들어, 도 13a 및 도 13b와 같이, 제1 마그네트(135a)의 표면적이 제2 마그네트(135b)의 표면적보다 크게 형성될 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 반대로 형성될 수 있다. 다만, 도 13a 및 도 13b의 경우에는 압축실에 가깝게 위치하는 마그네트(도면에서는 제1 마그네트)가 그 반대쪽에 위치하는 마그네트의 표면적보다 넓게 형성되는 것이 유리할 수 있다. 통상, 리니어 압축기의 특성상 압축실에서 압축되는 냉매는 가스력이 발생하게 되어 압축행정시 추력이 더 많이 요구될 수 있다. 따라서, 자기회로가 동일한 조건이라면 압축실에 근접한 마그네트(예를 들어, 제1 마그네트)의 표면적이 제2 마그네트의 표면적보다 크게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
이를 위해, 도 13a와 같이 제1 마그네트(135a)의 반경방향 길이가 제2 마그네트(135b)의 반경방향 길이보다 크게 형성되거나, 또는 도 13b와 같이 제1 마그네트는 복수 개로, 제2 마그네트는 한 개로 구비될 수도 있다. 또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 제1 마그네트는 Nd 마그네트로, 제2 마그네트는 페라이트 마그네트로 적용될 수도 있다.
상기와 같이 제1 마그네트의 표면적과 제2 마그네트의 표면적이 대칭인 경우에는 무버의 움직임이 일정하게 되어 신뢰성이 향상될 수 있다. 하지만, 앞서 설명한 바와 같이 리니어 압축기의 특성상 압축실의 압력에 의해 피스톤과 무버가 후방측(압축실에서 멀어진 방향)으로 약간 밀려날 수 있으므로, 이를 보상하기 위해서는 제1 마그네트와 제2 마그네트의 표면적이 비대칭인 것, 특히 제1 마그네트의 표면적이 더 큰 경우가 압축기를 압축행정시 유리할 수 있다.
한편, 도 14와 같이, 제4 마그네트(135d)는 내측 고정자(131b)의 내부 또는 공극을 이루는 면에 축방향으로 길게 구비될 수도 있다. 이 경우, 내측 고정자(131b)는 다수 개의 라미네이션 시트를 방사상으로 적층하여 원통형으로 형성됨에 따라, 마그네트를 원통형 또는 원호 형상으로 형성하여 내측 고정자(131b)에 축방향으로 길게 삽입할 수 있다.
상기와 같이 내측 고정자에 마그네트를 삽입하는 경우에도 마그네트의 표면적을 확대할 수 있어, 페라이트 마그네트를 사용하면서도 필요한 정도의 출력을 확보할 수 있는 것은 전술한 실시예들과 유사하다. 다만, 이 경우에는 내측 고정자에 마그네트가 구비됨에 동일 출력 대비 리니어 모터 및 리니어 압축기를 소형화할 수 있다.
한편, 전술한 실시예들에서는 권선코일의 양쪽에 각각 공극이 구비되는 리니어 모터에 대해 살펴보았으나, 권선코일의 일측에만 공극이 형성되고 권선코일의 타측은 요크부를 이루는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 다만, 본 실시예의 경우에는 도 15와 같이 권선코일(133)의 양쪽에 위치하는 요크부 중에서 공극(134)을 이루는 요크부(131a3)에만 마그네트(135b)가 구비될 수 있다. 이 경우 마그네트가 구비되는 요크부의 축방향 길이를 줄이면서도 마그네트의 사용량은 확보할 수 있어 소형화에 유리할 수 있다. 이 경우, 페라이트 마그네트를 사용하여 제조 비용을 줄이거나 Nd 마그네트를 사용하여 모터 효율을 높일 수 있다.
또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 권선코일의 양쪽에 위치하는 요크부에 각각 마그네트가 삽입될 수도 있다. 이 경우에는 양쪽 요크부가 비대칭을 이룸에 따라, 양쪽 마그네트 역시 비대칭을 이룰 수 있다. 이 경우에도 마그네트의 사용량을 늘릴 수 있어 페라이트 마그네트와 같은 저가의 마그네트를 사용하면서도 모터 효율은 유지할 수 있다.

Claims (16)

  1. 공극(air gap)을 구비하는 스테이터;
    상기 스테이터에 구비되는 코일;
    상기 공극에서 왕복운동을 하는 무버; 및
    상기 스테이터에 고정되는 적어도 한 개 이상의 마그네트;를 포함하고,
    상기 마그네트는,
    상기 무버의 왕복방향에 대해 교차하는 방향인 제1 방향으로의 길이가 상기 무버의 왕복방향인 제2 방향으로의 길이보다 길게 형성되는 마그네트;를 포함하는 리니어 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트는, 상기 코일이 구비되는 스테이터에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마그네트는, 상기 코일을 기준으로 할 때, 상기 무버의 왕복방향 양쪽 중에서 적어도 어느 한 쪽에 구비되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트는, 전체가 페라이트 마그네트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트는, 복수 개의 재질로 이루어지고, 상기 복수 개의 재질 중에서 적어도 일부는 페라이트 마그네트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 마그네트 중에서 상기 페라이트 마그네트가 다른 계열의 마그네트보다 표면적이 넓은 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코일을 중심으로 상기 제2 방향에서 어느 한 쪽에 위치하는 마그네트는 복수 개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 마그네트는, 상기 제2 방향으로 소정의 간격만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 마그네트는, 상기 제1 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터는, 축방향인 제2 방향으로 자로를 이루는 제1 요크부, 상기 제1 요크부의 양쪽에 위치하며 반경방향인 제1 방향으로 자로를 이루는 제2 요크부 및 제3 요크부를 포함하고,
    상기 제2 요크부와 제3 요크부에는 상기 마그네트가 삽입되는 제1 삽입홈과 제2 삽입홈이 상기 제1 방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 삽입홈은 상기 제2 요크부의 제2 방향 중심에 위치하고, 상기 제2 삽입홈은 상기 제3 요크부의 제2 방향 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 요크부 또는 제3 요크부 중에서 상기 제1 삽입홈과 제2 삽입홈을 제외한 부분의 제1 방향 단면적은 상기 제1 요크부의 제2 방향 단면적과 각각 동일하거나 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 무버에는 영구자석이 아닌 자성체 코어가 구비되고, 상기 자성체 코어의 제2 방향 길이는 상기 마그네트의 제2 방향 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 무버는 적어도 한 개 이상의 자성체 코어가 구비되며, 상기 무버와 스테이터의 제2 방향 중심이 일치한 정렬상태에서, 상기 자성체 코어는 상기 마그네트와 제2 방향으로 중첩되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 무버는 마그네트가 더 구비되고, 상기 무버에 구비되는 마그네트는 상기 무버와 스테이터의 제2 방향 중심이 일치한 정렬상태에서, 상기 스테이터에 구비되는 마그네트와 제2 방향으로 중첩되지 않는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  16. 무버가 왕복운동을 하는 구동유닛;
    상기 구동유닛의 무버에 결합된 피스톤이 실린더에서 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 압축유닛;을 포함하고,
    상기 구동유닛은 상기 제1항 내지 제15항 중 적어도 어느 한 항의 리니어 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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