KR100352656B1

KR100352656B1 - 선형 모터

Info

Publication number: KR100352656B1
Application number: KR1020000066978A
Authority: KR
Inventors: 모리타이치로; 고바야시마사노리; 이나가키고오; 가타야마마코토
Original assignee: 마쓰시타 레키 가부시키가이샤
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 2000-11-11
Publication date: 2002-09-13
Also published as: CN1101524C; KR20010007635A; CN1187880C; EP1344933A2; CN1232926A; KR100298270B1; US6153951A; DE69816968T2; DE69833137D1; EP1585209A2; CN1388631A; ES2207798T3; SG101512A1; SG73603A1; EP1610442A2; DE69816968T9; TW418286B; EP0952347B1; KR19990081787A; US6084320A

Abstract

본 발명은 냉장고 또는 에어컨 안에 사용되는 선형 압축기에 적용될 수 있는 선형 모터를 제공한다. 본 발명의 선형 모터는 회전자와, 코일 및 그 안에 이 코일을 유지하는 환상 요우크를 가지는 고정자를 포함한다. 요우크는 아크형 블록들로 이루어지며, 블록 안에 홈이 형성되어 있어서 이 홈 안에 코일이 고정되는 구조이다. 또한, 요우크의 블록들은 중앙부와 제1 및 제2외측부로 구성될 수도 있다. 이 중앙부는 투자율이 큰 박판들로 구성되며 외측부들은 투자율이 작고 저항이 큰 재료로 만들어진다. 외측부의 마주보는 표면들에는 블록들의 결합을 위해 돌기와 홈이 각각 형성되어 있다. 한편, 요우크의 블록들은 홀더가 규칙적으로 배치되어 있는 리테이너에 유지될 수 있다. 본 발명의 선형 모터를 선형 압축기에 적용함으로써, 구리 손실과 와전류 손실 등을 최소화하고 이로써 선형 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

선형 모터{LINEAR MOTOR}

본 발명은 냉장고 또는 에어컨 안에 사용되는 선형 압축기에 적용 가능한 개선된 구조를 갖는 선형 모터에 관한 것이다.

일본국 특허 공개 평8-247025호는 냉장고 안에 사용되는 선형 압축기를 게재하고 있는데, 이것은 상사점(top dead center)에서 피스톤의 과도 행정(overstroke)을 방지할 수 있도록 실린더 헤드와 피스톤 헤드 사이에 일정한 상부 틈새(top clearance)가 유지되게 설계된 압축기이다. 그러나, 이 선형 압축기는 일정한 상부 틈새 때문에 냉장고의 주변 온도의 저하 또는 냉장고의 열적 부하(thermal load)가 결과적으로 냉장 용량을 지나치게 크게 한다는 단점이 있다.

더욱이, 상기 선형 압축기에 적용되며 상기 피스톤을 선형으로 움직이는 선형 모터는 코일의 구리 손실이 크기 때문에 효율이 좋지 않다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 해결할 수 있도록 공간 계수가 크고 체적당 감은 수가 많게 코일이 구성되어 구리 손실, 와전류 손실 및 자기속의 누출을 줄일 수 있는 선형 모터를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 선형 모터를 적용할 수 있는 제1형태의 선형 압축기를 도시한 도면,

도 2는 냉장 효율에 대한 선형 압축기의 효율과 기준 상사점을 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명의 선형 모터를 적용할 수 있는 제2형태의 선형 압축기를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 선형 모터를 적용할 수 있는 제3형태의 선형 압축기를 도시한 단면도,

도 5는 제1 내지 제3형태의 선형 압축기에 이용될 수 있는 본 발명의 선형 모터를 도시한 부분 단면도,

도 6은 도 5에 도시한 선형 모터의 제1실시예에 사용되는 외부 요우크를 도시한 평면도,

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 절취한 종단면도,

도 8은 도 6과 도 7에 도시한 외부 요우크에 고정되는 코일의 제조를 설명하기 위해 도시한 사시도,

도 9는 도 6과 도 7에 도시한 외부 요우크를 구성하는 각 블록들 중 하나를 도시한 사시도,

도 10은 도 5에 도시한 선형 모터의 제2실시예에 사용되는 외부 요우크를 도시한 평면도,

도 11은 도 10의 측면도,

도 12는 도 10과 도 11에 도시한 각 블록들 중 하나를 도시한 사시도,

도 13은 도 5에 도시한 선형 모터의 제3실시예에 사용되는 외부 요우크를 도시한 평면도,

도 14는 도 13에 도시한 각 블록들 중 하나를 도시한 사시도,

도 15는 도 13에 도시한 블록 리테이너를 도시한 사시도이다.* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명3 : 선형 모터 3a : 고정자3b : 회전자 106 : 코일104 : 외부 요우크 104a, 104b, 104c, 104d : 블록210 : 홈 220 : 돌기216 : 리테이너 218 : 홀더219 : 스트립 부재

본 발명의 제1특징에 따르면, (a) 회전자, (b) 코일과 그 안에 이 코일을 유지하는 환상 요우크(annular yoke)를 가지는 고정자를 포함하는 선형 모터가 제공된다. 요우크는 코일의 주변 부분이 그 안에 고정되는 홈이 형성되어 있는 복수의 아크형 블록으로 이루어진다.본 발명의 제2특징에 따르면, (a) 회전자, (b) 환상 요우크를 가지는 고정자를 포함하는 선형 모터가 제공된다. 요우크는 그 원주의 한 부분을 구성하는 복수의 블록으로 형성되고, 각 블록들은 중앙부와 이 중앙부 양쪽 측면에 배치된 제1 및 제2외측부를 포함한다. 중앙부는 투자율이 보다 큰 재료로 만들어진 박판들로 이루어지며, 제1 및 제2외측부는 모두 중앙부보다 투자율이 작으며 전기 저항이 큰 재료로 만들어진다.본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 요우크의 각 블록들의 중앙부를 이루는 박판들은 요우크의 원주 방향으로 서로 포개어 놓여진다.요우크의 각 블록들의 중앙부는 사각 프리즘-형상이며, 제1 및 제2외측부는 모두 삼각 프리즘-형상이다.중앙부와 제1 및 제2외측부는 수지를 사용하여 서로 결합된다.요우크의 각 블록들의 제1외측부는 요우크의 원주 방향으로 마주보는 표면에 돌기가 형성되어 있다. 제2외측부는 요우크의 원주방향으로 마주보는 표면에 형성된 홈을 가지는데, 블록들을 서로 결합하여 요우크를 이루도록 돌기가 홈 안에 끼워진다.본 발명의 제3특징에 따르면, (a) 회전자, (b) 요우크의 원주 중 한 부분을 이루는 복수의 블록으로 형성된 환상 요우크를 가지는 고정자, 및 (c) 그 원주 방향으로 그 안쪽 표면에 블록들을 규칙적인 간격으로 유지하는 환상 리테이너(retainer)를 포함하는 선형 모터가 제공된다. 각 블록들은 투자율이 보다 큰 재료로 만들어진 박판으로 형성되고, 리테이너는 스트립 부재와 홀더를 포함한다. 스트립 부재는 요우크보다 투자율이 작고 전기 저항은 큰 재료로 만들어지며, 각 홀더들은 그 안에 블록들 중 하나를 유지하며 스트립 부재 위에 접착제에 의해 접착된다.본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 각 홀더들은 블록들 중 하나가 그 안에 배치되는 C-형상 부재로 만들어진다.이제 도면들을 참조하여 보면, 특히 도 1에는 본 발명의 선형 모터를 적용할 수 있는 선형 압축기(소위, 진동 압축기)가 도시되어 있다. 이하에서 냉장고와 같은 냉장 시스템에 이용되는 선형 압축기를 언급할 것이지만, 본 발명의 적용은 이에 한정되지 않는다.

선형 압축기는 일반적으로 밀봉 케이싱(1) 및 압축기 기구(2)를 포함한다.

압축기 기구(2)는 선형 모터(3), 실린더(4), 피스톤(5), 중공 블록(hollow block)(6), 실린더 헤드(7) 및 스프링 조립체(8)를 포함하며, 현가 스프링들(도시하지 않음)에 의해 케이싱(1) 안에 지지된다. 윤활유(11)가 케이싱(1)의 하부에 놓여져 있다.

블록(6)은 그 내부에 실린더(4)가 형성되어 있는데, 이 실린더 안에는 피스톤(5)이 왕복하여서 예를 들어 냉매를 흡입구(7a)로부터 압축실(9)로 흡입하고 그 냉매를 출구(7b)로부터 냉각 시스템으로 배출한다.

모터(3)는 환상 고정자(3a) 및 피스톤(5)에 장착되는 회전자(3b)로 구성되어 있다. 고정자(3a)는 블록(6)의 외주벽에 장착된다.

4개의 스프링 디스크(8a)로 구성되는 스프링 조립체(8)는 서로 포개지도록 놓여지고, 외부 및 내부 환상 스페이서(spacer)(8b, 8c)는 이웃하는 2개의 스프링 디스크들(8a) 사이에 배치된다. 모든 스프링 디스크들(8a)은 그 안쪽에 예를 들어 아크형 슬릿이 형성되어 스프링 암을 이루며, 그 중심이 피스톤(5)의 외주에 접속되고, 바깥쪽 가장자리가 중공 블록(6)의 내벽에 접속된다.

또한, 선형 압축기는 피스톤 센서(14), A/D 변환기(15), 상사점 결정 회로(16), 기준 상사점 위치 결정 회로(23), 진동 제어기(18) 및 교류 전원 공급기(17)를 포함한다. 진동 제어기(18)는 왕복 운동 제어기(21) 및 베이스 구동기(22)를 포함한다. 왕복 운동 제어기(21)는 기준 상사점 위치 메모리(19), 증폭기(20) 및 비교기(25)를 포함한다.

피스톤 위치 센서(14)는 차동 변압기에 의해 실행되며, 원형 코일(14a)과 영구 자석으로 만들어진 코어(14b)를 포함한다. 원통형 코일(14a)은 중공 블록(6)의 내부 한쪽 내부벽에 연결된다. 코어(14b)는 피스톤(5)의 하부에 연결된다. 코어(14b)(즉, 피스톤(5))의 운동은 코일(14a)이 피스톤(5)의 위치를 지시하는 아날로그 형태인 전기 신호를 A/D 변환기(15)로 출력시키게 한다. A/D 변환기(15)는 입력 신호를 디지털 신호로 변환하여 이를 상사점 결정 회로(16)로 출력한다. 상사점 결정 회로(16)는 A/D 변환기(15)로부터의 신호를 토대로 피스톤(5)의 위치를 관찰하고, 피스톤(5)이 상사점에 도달될 때 상사점 신호를 왕복 운동 제어기(21)로 출력한다. 왕복 운동 제어기(21)는 비교기(25)에 의해 상사점 신호가 가리키는 피스톤(5)의 실제 상사점 위치와 기준 상사점 위치 메모리(19)에 기억된 기준 상사점 위치를 비교하여, 실제 상사점 위치와 기준 상사점 위치의 차이에 따라 증폭기(20)를 거쳐 베이스 구동기(22)로 출력되는 전압 신호의 크기를 바꾼다. 베이스 구동기(22)는 입력된 전압 신호에 의거하여 전원 공급기(17)로부터 모터(3)로의 전원(즉, 출력 전압) 공급을 제어하여 피스톤(5)의 운동을 조절함으로써, 실제 상사점 위치와 기준 상사점 위치의 차이값이 영으로 줄어든다.

기준 상사점 위치 결정 회로(23)는 온도 센서(70) 및 동작 상태 센서(75)에 연결되어 있다. 온도 센서(70)는 주변 온도를 측정한다. 동작 상태 센서(75)는 냉장 시스템(예를 들면, 냉장고)의 냉장실 내부 온도의 함수로 표현되는 냉장 시스템에 필요한 열적 부하(즉, 냉장 요구(refrigeration demand))와 같은 주어진 동작 상태를 관찰한다.

기준 상사점 위치 결정 회로(23)는 온도 센서(70)에 의해 측정된 주변 온도와 동작 상태 센서(75)에 의해 감지된 냉장 시스템의 동작 상태에 따라 메모리(19)에 기억된 기준 상사점 위치를 변경한다.

작동 중에 전원 공급기(17)가 켜지면, 모터(3)의 회전자(3b)가 여기되어 도면에 도시된 바와 같이 피스톤(5)을 따라 스프링 조립체(8)를 누르는 수평 방향으로 끌어 당겨진다. 스프링 조립체(8)는 반발력을 발생시켜 피스톤(5)을 반대 방향으로 이동시킴으로써 상기 피스톤(5)을 진동시키고 압축실(9)의 체적을 번갈아 증감시킨다.

전술한 바와 같이, 진동 제어기(18)는 전원 공급기(17)로부터 모터(3)로의 출력 전압을 조정함으로써 피스톤 위치 센서(14)에 의해 감지된 피스톤(5)의 실제 상사점 위치와 메모리(19)에 기억된 기준 상사점 위치의 차이가 영으로 줄어들 수 있다. 따라서, 피스톤(5)의 상부 틈새(즉, 상사점에서의 피스톤(5)의 헤드와 실린더 헤드(7)의 내벽 사이의 간격)가 일정하게 유지된다.

온도 센서(70)와 동작 상태 센서(75)에 의해 감지된 주변 온도 및/또는 요구되는 열적 부하가 작아질 때, 선형 압축기의 요구되는 냉장 용량을 작게 할 것이다. 기준 상사점 위치 결정 회로(23)는 감지된 주변 온도와 냉장 시스템의 열적 부하를 토대로 한 맵(map)을 이용한 검색에 의해서 기준 상사점 위치들 중 하나를 선택하고, 피스톤(5)의 상부 틈새가 증가하도록 왕복 운동 제어기(21)의 메모리(19)에 기억된 기준 상사점 위치를 변경한다. 피스톤(5)의 상부 틈새의 증가는 선형 압축기의 냉장 용량(즉, 냉장 시스템의 용량)을 줄임으로써 선형 압축기의 과도한 압축 용량을 방지한다.

또한, 선형 압축기는 냉장고의 작동 판넬에 설치되는 급냉 수동 스위치(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 조작자가 급냉 수동 스위치를 켜면 기준 상사점 위치 결정 회로(23)는 메모리(19)에 기억된 기준 상사점 위치를 변경시켜, 온도 센서(70) 및 동작 상태 센서(75)로부터의 출력과 상관없이 냉장 용량을 향상시키기 위해 피스톤(5)의 상부 틈새를 감소시킨다.

도 2는 본 출원 발명자에 의해서 수행된 실험 결과를 나타낸 것인데, 피스톤(5)의 상부 틈새를 크게 하기 위한 기준 상사점 위치의 변경이 선형 압축기의 냉장 용량을 저하시킴을 보여주고 있으나, 선형 압축기의 효율은 실린더(4)의 체적에 대한 피스톤(5)의 상부 틈새 체적의 비율이 10%에 도달할 때까지 거의 변하지 않는다. 특히, 이 10% 범위 내에서 선형 압축기와 전체 냉장 시스템의 효율을 저하시키지 않으면서 냉장 용량은 주변 상태와 냉장 상태에 따라 약 1/2로 될 수 있다.

도 3은 본 발명의 선형 모터를 적용할 수 있는 제2형태의 선형 압축기를 나타낸다. 도 1의 번호와 동일한 참조 번호는 동일한 부품을 가리키며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

선형 압축기는 환상 고정자 이동 베이스(27), 압력 제어 시스템(25) 및 제어기(100)를 포함한다.

고정자 이동 베이스(27)는 그 내벽에 모터(3)의 고정자(3a)를 견고하게 유지하고, 중공 블록(6)의 외주벽 안에 형성된 환상형 챔버(50) 안에 배치된다. 환상형 챔버(50)는 그 끝부분과 고정자 이동 베이스(37)의 끝부분 사이에 형성된 제1 및 제2배력 챔버(back pressure chamber)(26a 및 26b)를 가진다.

압력 제어 시스템(25)은 압력 제어 밸브(25a, 25b, 25c, 25d), 연결 파이프(25e, 25f, 25g, 25h) 및 압력 파이프(25i, 25j)를 포함한다. 연결 파이프(25e, 25f)는 압축기 기구(2)의 흡입구(7a)에 연결된 흡입 파이프(24)를 압력 제어 밸브(25a, 25b)에 각각 연결시킨다. 연결 파이프(25g, 25h)는 압축기 기구(2)의 출구(7b)에 연결된 방출 파이프(10)를 압축 제어 밸브(25c, 25d)에 각각 연결시킨다. 압력 파이프(25i)는 케이싱(1)을 관통하여 뻗어 있는 배력 파이프(26b)에 의해 압력 제어 밸브(25a, 25c)를 배력 챔버(28b)에 연결시킨다. 압력 파이프(25j)는 케이싱(1)을 관통하여 뻗어 있는 배력 파이프(26a)에 의해 압력 제어 밸브(25b, 25d)를 배력 챔버(28a)에 연결시킨다. 각각의 압력 제어 밸브(25a, 25b, 25c, 25d)는 제어기(100)에 의해 작동되는 예컨대 솔레노이드 밸브이다.

또한, 제2형태의 선형 압축기는 주변 온도를 측정하는 온도 센서(70)와 제어기(100)에 연결되어 있는 방출 파이프(10) 안에 있는 냉매의 압력을 측정하는 압력 센서(77)를 포함한다.

주변 온도 및/또는 압축기 기구(2)의 출구(7b)로부터 방출된 냉매의 압력이 감소될 때, 도면에 도시된 바와 같이, 피스톤(5)은 상사점을 넘어 왼쪽으로 이동됨으로써 실린더 헤드(7)의 내벽과 부딪히게 될 것이다. 따라서, 온도 센서(70)와 압력 센서(77)로부터의 모든 출력 또는 그 중 한 출력이 주어진 하한값을 벗어나면 제어기(100)는 압력 제어 밸브(25a, 25d)를 개방하는 반면 압력 제어 밸브(25b, 25c)를 폐쇄하여, 배력 챔버(28a)와 출구(7b) 사이 그리고 배력 챔버(28b)와 압축기 기구(2)의 흡입구(7a) 사이가 연결되도록 한다. 따라서, 배력 챔버(28a)의 내부 압력이 증가되는 반면 배력 챔버(28b)의 압력이 감소됨으로써 고정자 이동 베이스(27)가 도면의 오른쪽으로 움직여서 피스톤(5)의 진동 중심을 실린더 블록(7)으로부터 멀어지게 이동시킨다. 이것은 원하지 않는 피스톤(5)의 기계적인 소음 및 손상을 야기할 실린더 헤드(7) 내벽과 피스톤(5)의 충돌을 방지한다.

도 4는 도 3에 도시된 것과 단지 다음과 같은 점에서 다른 본 발명의 선형 모터를 적용할 수 있는 선형 압축기를 나타낸다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 다른 점은 코일 스프링(29)이 중공 블록(6)의 내벽에 장착된 홀더(45)와 선형 모터(3)의 고정자(3a) 사이에 배치된다는 것인데, 이 스프링은 고정자(3a)가 왼쪽으로 이동하지 못하도록 스프링력을 발생시킨다. 그외 구성은 동일하며 상세한 설명은 생략한다.

도 3에 도시한 제2형태의 선형 압축기가 꺼질 경우, 도면에 도시된 바와 같이, 선형 모터(3)는 고정자(3a)가 피스톤(5)의 진동 중심으로부터 멀어져 왼쪽으로 이동되어 중지될 것이다. 이 상태에서 선형 압축기가 켜질 경우, 피스톤(5)이 상사점을 넘어 실린더 블록(7)의 내벽과 충돌될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이 형태의 코일 스프링(45)은 선형 압축기가 꺼진 후 배력 챔버들(28a, 28b) 안의 압력이 평형을 이룰 때 원하는 위치(예컨대, 피스톤(5)의 진동 중심)로 고정자(3a)를 유지시킴으로써, 선형 압축기가 꺼진 직후 실린더 블록(7)의 내벽과 피스톤(5)의 충돌을 방지한다.

코일 스프링(29) 대신 고무와 같은 탄성 부재가 이용될 수 있다.

도 5는 전술한 형태의 선형 압축기들에 적용될 수 있는 선형 모터(3)를 나타낸다.

선형 모터(3)는 필수적으로 고정자(3a)와 회전자(3b)로 구성된다. 고정자(3a)는 환상 내부 요우크(101), 환상 외부 요우크(104) 및 코일(106)을 포함한다. 내부 요우크(101)와 외부 요우크(104)는 도 1에 도시된 바와 같이 중공 블록(6)에 고정된다. 외부 요우크(104)는 2개의 자기 극(102, 103)을 갖는다. 회전자(3b)는 원통형 영구 자석(107)을 포함하고, 피스톤(5)이 그 하부를 관통한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 외부 요우크(104)는 끝면(114a, 114b, 114c, 114d)이 접착제에 의해 서로 접착되거나 용접된 복수의 개별 블록(104a, 104b, 104c, 104d)을 포함한다. 도 7과 도 9에 도시된 바와 같이, 모든 블록들(104a, 104b, 104c, 104d)은 코일(106)이 고정되는 홈(113)이 그 내벽에 형성되어 있다.

외부 요우크(104)는 적어도 2개의 개별 블록으로 형성될 수 있다.

코일(106)과 외부 요우크(104) 제조시, 도 8에 도시된 바와 같이, 코일(106)은 감기틀(bobbin)(150) 주위에 반경 방향 바깥쪽으로 전선을 잡아 당겨 고밀도로 감음으로써 만든다. 그 다음, 감기틀(150)을 코일(106)로부터 뽑아내고, 외부 요우크(104)의 블록들(104a, 104b, 104c, 104d)의 홈(113) 안에 고정된다. 최종적으로, 블록들(104a, 104b, 104c, 104d)은 접착제에 의해 서로 접착되거나 용접되어 외부 요우크(104)를 형성한다.

코일(106)은 변형을 방지하고 보호를 위해 액상 수지가 스며들게 할 수 있다.

종래 선형 모터에 있어서, 고정자는 일반적으로 반경 방향 안쪽으로 한 조각의 환상형 외부 요우크의 내벽에 형성된 홈 안에 전선을 감음으로써 만들어진다. 따라서, 와이어를 큰 인장력으로 감기가 어렵다. 한편, 본 실시예의 고정자(3a)는 전술한 것처럼 높은 인장력으로 반경 방향 바깥쪽으로 감아 만든 코일(106)을 블록들(104a, 104b, 104c, 104d)의 홈들(113) 안에 고정하고 이 블록들(104a, 104b, 104c, 104d)을 결합함으로써 만들어지며, 이렇게 함으로써 외부 요우크(104)가 완성된다. 따라서, 본 실시예의 코일(106)은 종래 선형 모터에 비해 큰 공간 계수(space factor)를 가지며 체적당 감은 수가 많다. 이것은 코일에 흐르는 전류의 제곱에 비례하는 구리 손실(copper loss)을 줄이며, 이렇게 함으로써 선형 모터(3)의 효율이 크게 향상된다.

도 10, 도 11 및 도 12는 선형 모터(3)의 제2실시예에 사용되는 외부 요우크(104)의 제2실시예를 도시한 것이다.

이 실시예의 외부 요우크(104)는 크기와 모양이 서로 동일한 12개의 팬-형상(fan-shaped)인 개별 블록들(104a)을 포함한다. 모든 개별 블록들(104a)은 중앙부(80)와 제1외측부(90) 및 제2외측부(101)로 이루어진다. 중앙부(80)는 투자율이 큰 재료로 만들어진 사각 프리즘-형상 박판(70)으로 형성된다. 제1외측부(90)와 제2외측부(101)는 각각 중앙부(80)보다 투자율은 작고 전기 저항은 큰 예컨대 수지로 만들어진 삼각 프리즘-형상 부재로 형성된다. 모든 블록들(104a)은 제1외측부(90)와 제2외측부(101) 사이에 중앙부(80)를 끼워 넣고 수지가 스며들도록 하여 제조된다.

도 10과 도 12에 도시된 바와 같이, 모든 제1외측부들(90)에는 원형 오목부 또는 홈(210)이 형성되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 모든 제2외측부들(101)에는 원통형 돌기(220)가 형성되어 있다. 외부 요우크(104)의 조립체는 제2외측부(101)의 원통형 돌기(220)를 축방향으로 제1외측부(90)의 원형 홈(210) 안으로 삽입하여 모든 블록(104a)을 결합시킴으로써 완성된다.

모든 블록들(104a)은 외부 요우크(104)가 조립되기 전에 표면 처리될 수 있다. 대안으로, 외부 요우크(104)가 조립된 후 표면 처리될 수도 있다.

일반적으로 선형 모터의 와전류 손실은 요우크 두께의 제곱에 비례하지만 본 실시예에서는 투자율이 큰 박판(70)으로 외부 요우크(104)의 중앙부(80)를 형성함으로써 이 손실이 대폭 감소하는데, 이로써 선형 모터(3)의 효율이 대폭 개선된다.

전술하였듯이 모든 블록들(104a)은 투자율이 작고 저항이 큰 제1외측부(90)와 제2외측부(101)를 중앙부(80)의 양 측면에 배치함으로써 자기속(magnetic flux)이 각 블록(104a)의 중앙부(80)로부터 인접하는 블록으로 누출되는 것을 최소화하며, 결과적으로 구리 손실을 감소시킨다.

본 실시예의 외부 요우크(104)는 코일(106)을 포함하고 있지 않으나, 필요하면 구비할 수 있다.

도 5에 도시한 내부 요우크(101)도 전술한 바와 같은 방법으로 제조될 수 있다.

도 13, 도 14 및 도 15는 선형 모터(3)의 제3실시예에 사용되는 외부 요우크(104)의 제3실시예를 나타낸 것이다.

이 실시예의 외부 요우크(104)는 12개의 개별 블록(215)과 환상 블록 리테이너(216)를 포함한다. 도 14에 잘 나타난 것처럼, 모든 블록들(215)은 투자율이 큰 재료로 만든 사각 프리즘-형상 박판(217)으로 형성된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 블록 리테이너(216)는 스트립 부재(strip member)(219) 및 12개의 C-형상(C-shaped) 홀더(218)로 이루어져 있다. 스트립 부재(219)는 휘어지기 쉬우며, 블록(215)보다 투자율이 작고 저항이 큰 예를 들어 수지로 만들어진다. 이것은 스트립 부재(219)를 통해 인접한 2개의 블록들 사이로 자기속이 흐르는 것을 방지하며, 이로써 구리 손실이 최소화된다.

C-형상 홀더(218)는 스트립 부재(219)의 안쪽 표면에 일정 간격으로 접착제에 의해 접착되며, 도 13에 도시한 것처럼 규칙적인 간격(220)을 두고 블록들(215)을 잡아 유지한다. 인접한 2개의 블록들(215) 사이에 간격(220)은 외부 요우크(104)의 표면적을 증가시키며, 이로써 선형 모터(3)의 냉각을 용이하게 한다.

이 실시예의 외부 요우크(104)는 코일(106)을 포함하지 않으나, 필요하면 구비할 수 있다.

도 5에 도시된 내부 요우크(101)도 전술한 바와 같은 방법으로 제조될 수 있다.

본 발명의 이해를 돕기 위해서 바람직한 실시예로 설명하였으나, 본 발명의 특징을 벗어나지 않고 다양한 방법으로 실시될 수 있다는 것으로 이해되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명은 가능한 모든 실시예 및 제시한 실시예들에 대하여 첨부한 청구범위에 기술된 본 발명의 특징을 벗어나지 않고 구현될 수 있는 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 선형 모터를 선형 압축기에 적용하면, 코일이 큰 공간 계수를 가지며 체적당 감은 수가 많게 구성되기 때문에 구리 손실을 줄일 수 있고, 와전류 손실을 줄일 수 있을 뿐 아니라 자기속의 누출을 최소화시킬 수 있으며, 더욱이 블록간 자기속의 흐름을 방지하기 때문에도 구리 손실이 최소화된다. 결과적으로, 본 발명을 적용한 선형 압축기의 효율을 높일 수 있다.

Claims

회전자; 및

코일과, 상기 코일을 그 안에 유지하는 환상 요우크를 가지는 고정자를 포함하며,

상기 요우크는 복수의 아크형상 블록으로 이루어지며, 상기 블록들은 그 안에 홈이 형성되어 있고 상기 홈 안에 상기 코일의 외주부가 고정되는 것을 특징으로 하는 선형 모터.
회전자; 및

환상 요우크를 가지는 고정자를 포함하며,

상기 요우크는 각각 상기 요우크의 원주의 한 부분을 구성하는 복수의 블록으로 구성되며, 상기 각 블록들은 중앙부와 상기 중앙부의 양쪽 측면에 배치된 제1 및 제2외측부를 포함하고, 상기 중앙부는 투자율이 큰 재료로 만들어진 박판들로 이루어지고, 상기 제1 및 제2외측부는 각각 상기 중앙부보다 투자율이 작고 전기 저항이 큰 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 선형 모터.
제2항에 있어서, 상기 요우크의 각 블록의 중앙부를 구성하는 상기 박판들은 상기 요우크의 원주 방향으로 서로 포개어 설치되는 것을 특징으로 하는 선형 모터.
제3항에 있어서, 상기 요우크의 각 블록의 중앙부는 사각 프리즘-형상이고, 상기 제1 및 제2외측부는 모두 삼각 프리즘-형상인 것을 특징으로 하는 선형 모터.
제2항에 있어서, 상기 중앙부와 상기 제1 및 제2외측부는 수지를 이용하여 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 선형 모터.
제2항에 있어서, 상기 요우크의 각 블록들의 제1외측부는 상기 요우크의 원주 방향으로 마주보는 표면에 형성된 돌기를 가지며, 상기 제2외측부는 상기 요우크의 원주 방향으로 마주보는 표면에 홈이 형성되며, 상기 블록들을 서로 결합하여 상기 요우크를 이루도록 상기 홈에 상기 돌기가 끼워지는 것을 특징으로 하는 선형 모터.
회전자;

요우크의 원주 중 한 부분을 구성하는 복수의 블록으로 형성된 환상 요우크를 가지는 고정자; 및

그 원주 방향으로 규칙적인 간격으로 안쪽 표면에 상기 블록들을 유지하는 환상 리테이너를 포함하며,

상기 각 블록들은 투자율이 보다 큰 재료로 만들어진 박판으로 형성되고, 상기 리테이너는 스트립 부재와 홀더들을 포함하고, 상기 스트립 부재는 상기 요우크보다 투자율이 작고 전기 저항은 큰 재료로 만들어지고, 상기 각 홀더들은 그 안에 상기 블록들 중 하나를 유지하며 상기 스트립 부재에 접착제에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 선형 모터.
제7항에 있어서, 상기 각 홀더들은 상기 블록들 중 하나를 그 안에 배치하는 C-형상 부재로 만들어지는 것을 특징으로 하는 선형 모터.