线性压缩机

摘要

本发明涉及线性压缩机。本发明的实施例的线性压缩机包括：气缸，形成制冷剂的压缩空间，活塞，在上述气缸的内部能够沿着轴向进行往复运动，以及线性电机，向上述活塞供给推力；上述线性电机包括：外定子，包括第一定子磁极、第二定子磁极以及开口部，上述开口部形成于上述第一定子磁极与第二定子磁极之间，内定子，以与上述外定子隔开的方式配置，以及永久磁铁，以能够在上述外定子和内定子之间的空隙移动的方式配置，并包括三个磁极；上述三个磁极包括：两个两端磁极，以及中央磁极，配置于上述两个两端磁极之间，以比上述两端磁极长的方式形成。

权利要求

1.一种线性压缩机，其特征在于，

包括：

气缸，形成制冷剂的压缩空间，

活塞，在上述气缸的内部能够沿着轴向进行往复运动，以及线性电机，向上述活塞供给动力；

上述线性电机包括：

外定子，包括第一定子磁极、第二定子磁极以及开口部，上述开口部形成于上述第一定子磁极与第二定子磁极之间，内定子，以与上述外定子隔开的方式配置，以及永久磁铁，以能够在上述外定子和内定子之间的空隙移动的方式配置，并包括三个磁极；

上述三个磁极包括：

两个两端磁极，以及

中央磁极，配置于上述两个两端磁极之间，以比上述两端磁极长的方式形成。

2.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，上述中央磁极的长度在上述两个两端磁极中的任一个两端磁极的长度的两倍以下。

3.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，上述中央磁极的长度在上述两个两端磁极的长度之和以下。

4.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，上述开口部的轴向长度或者与上述空隙的半径方向高度相同，或者在上述空隙的半径方向高度以上。

5.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，上述活塞在上止点和下止点之间能够移动相当于行程的量，上述第一定子磁极或第二定子磁极的长度在上述行程以上。

6.根据权利要求5所述的线性压缩机，其特征在于，上述两个两端磁极中的某一个两端磁极的长度在上述第一定子磁极或第二定子磁极的长度的90％以上。

7.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，上述两个两端磁极包括：第一极，与上述中央磁极在第一边界面相结合；以及第二极，与上述中央磁极在第二边界面相结合。

8.根据权利要求7所述的线性压缩机，其特征在于，上述第一边界面以上述第一定子磁极的中心为基准，在上述第一定子磁极的两端之间沿着轴向进行往复运动，上述第二边界面以上述第二定子磁极的中心为基准，在上述第二定子磁极的两端之间沿着轴向进行往复运动。

9.根据权利要求7所述的线性压缩机，其特征在于，上述第一极包括末端部，上述末端部位于与上述第一边界面相向的位置，当上述活塞位于下止点的位置时，上述第一极的末端部位于上述外定子的外侧。

10.根据权利要求9所述的线性压缩机，其特征在于，当上述活塞位于上止点的位置时，上述第一极的末端部位于上述第一定子磁极的端部或其外侧。

11.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，上述两个两端磁极包括第一极，上述第一极与上述中央磁极的一侧相结合，上述第一极的至少一部分位于上述第一定子磁极与内定子之间的空隙。

12.根据权利要求11所述的线性压缩机，其特征在于，上述两个两端磁极包括第三极，上述第三极与上述中央磁极的另一侧相结合，上述第三极的至少一部分位于上述第二定子磁极与内定子之间的空隙。

13.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，上述开口部在收容线圈的收容空间的一侧形成于上述第一定子磁极的顶端与上述第二定子磁极的顶端之间。

14.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，上述永久磁铁由铁氧体材质构成。

15.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，上述活塞和气缸由铝或铝合金构成。

说明书

线性压缩机

技术领域

[0001] 本发明涉及线性压缩机。

背景技术

[0002] 一般来说，压缩机(Compressor)作为从电机或涡轮机等动力产生装置中接收动力，并对空气、制冷剂或除此之外的多种工作气体进行压缩，从而提高压力的机械装置，广泛使用于电冰箱和空调之类的家电电器或整个产业。

[0003] 此类压缩机可大致分为往复式压缩机(Reciprocating compressor)、旋转式压缩机(Rotary compressor)及涡旋式压缩机(Scroll compressor)，上述往复式压缩机使活塞(Piston)和气缸(Cylinder)之间形成吸入、排出工作气体的压缩空间，从而使活塞在气缸的内部进行直线往复运动，从而对制冷剂进行压缩，上述旋转式压缩机在偏心旋转的滚子(Roller)和气缸之间形成吸入、排出工作气体的压缩空间，滚子沿着气缸的内壁进行偏心旋转，从而对制冷剂进行压缩，上述涡旋式压缩机(Scroll compressor)在绕转涡旋(Orbiting scroll)和固定涡旋(Fixed scroll)之间形成吸入、排出工作气体的压缩空间，上述绕转涡旋沿着固定涡旋进行旋转，从而对制冷剂进行压缩。

[0004] 最近，在上述往复式压缩机中，尤其正在大量研发线性压缩机，上述线性压缩机使活塞直接与进行往复直线运动的驱动电机相连接，从而可在没有因运动转换所引起的机械损失的情况下，提高压缩效率，并由简单结构构成。

[0005] 通常，线性压缩机以以下方式构成，即，在封闭的壳体的内部，使活塞以借助线性电机在气缸的内部进行往复直线运动的方式运转，从而吸入制冷剂并进行压缩，然后排出。

[0006] 上述线性电机以在内定子及外定子之间设置永久磁铁的方式构成，且永久磁铁以通过永久磁铁和内(或外)定子之间的相互电磁力进行直线往复运动的方式构成。并且，随着上述永久磁铁在与活塞相连接的状态下驱动，活塞在气缸的内部进行往复直线运动，从而吸入制冷剂并进行压缩，然后排出。

[0007] 以往，与线性压缩机相关地，本申请人曾进行了专利申请(以下，称为以往申请)(韩国公开号10-2010-0010421)。

[0008] 上述以往申请的线性压缩机中，作为线性电机包括具有芯块242及线圈卷绕体的外定子24、内定子220、以及永久磁铁260；活塞140的一端与永久磁铁260相连接。

[0009] 在这里，上述永久磁铁260由具有一个极性的一个磁铁构成，并且可由稀土类磁铁形成。

[0010] 永久磁铁260借助上述永久磁铁260和内定子220、外定子240的相互电磁力进行往复直线运动，上述活塞140与上述永久磁铁260一起在气缸130的内部进行往复直线运动。

[0011] 根据这种以往技术，上述永久磁铁由一个磁铁构成来与外定子的芯块的两极进行相互作用。此时，在一个磁铁产生的磁通量的量并不充分，并且具有需要使上述永久磁铁的量(长度或厚度)变大以进行补充的问题。

[0012] 并且，上述永久磁铁由昂贵的稀土类磁铁形成，因而具有基于上述理由而所需的永久磁铁的量越多，上述线性压缩机的制造费用急剧上升的问题。

发明内容

[0013] 本发明是为了解决这种问题而提出的，其目的在于提供一种线性压缩机，上述线性压缩机具有能够产生充分的力(推力)的线性电机。

[0014] 解决问题的手段

[0015] 本发明的实施例的线性压缩机包括：气缸，形成制冷剂的压缩空间，活塞，在上述气缸的内部能够沿着轴向进行往复运动，以及线性电机，向上述活塞供给动力；上述线性电机包括：外定子，包括第一定子磁极、第二定子磁极以及开口部，上述开口部形成于上述第一定子磁极与第二定子磁极之间，内定子，以与上述外定子隔开的方式配置，以及永久磁铁，以能够在上述外定子和内定子之间的空隙移动的方式配置，并包括三个磁极；上述三个磁极包括：两个两端磁极，以及中央磁极，配置于上述两个两端磁极之间，以比上述两端磁极长的方式形成。

[0016] 并且，本发明的特征在于，上述中央磁极的长度在上述两个两端磁极中的任一个两端磁极的长度的两倍以下。

[0017] 并且，本发明的特征在于，上述中央磁极的长度在上述两个两端磁极的长度之和以下。

[0018] 并且，本发明的特征在于，上述开口部的轴向长度或者与上述空隙的半径方向高度相同，或者在上述空隙的半径方向高度以上。

[0019] 并且，上述活塞在上止点和下止点之间能够移动相当于行程(stroke)的量，上述第一定子磁极或第二定子磁极的长度在上述行程以下。

[0020] 并且，上述两个两端磁极中的某一个两端磁极的长度在上述第一定子磁极或第二定子磁极的长度的90％以上。

[0021] 并且，上述两个两端磁极包括：第一极，与上述中央磁极在第一边界面相结合；以及第二极，与上述中央磁极在第二边界面相结合。

[0022] 并且，本发明的特征在于，上述第一边界面以上述第一定子磁极的中心为基准，在上述第一定子磁极的两端之间沿着轴向进行往复运动，上述第二边界面以上述第二定子磁极的中心为基准，在上述第二定子磁极的两端之间沿着轴向进行往复运动。

[0023] 并且，本发明的特征在于，上述第一极包括末端部，上述末端部位于与上述第一边界面相向的位置，当上述活塞位于下止点的位置时，上述第一极的末端部位于上述外定子的外侧。

[0024] 并且，本发明的特征在于，当上述活塞位于上止点的位置时，上述第一极的末端部位于上述第一定子磁极的端部或其外侧。

[0025] 并且，本发明的特征在于，上述两个两端磁极包括第一极，上述第一极与上述中央磁极的一侧相结合，上述第一极的至少一部分位于上述第一定子磁极与内定子之间的空隙。

[0026] 并且，本发明的特征在于，上述两个两端磁极包括第三极，上述第三极与上述中央磁极的另一侧相结合，上述第三极的至少一部分位于上述第二定子磁极与内定子之间的空隙。

[0027] 并且，本发明的特征在于，上述开口部在收容线圈的收容空间的一侧形成于上述第一定子磁极的顶端(tip)与上述第二定子磁极的顶端(tip)之间。

[0028] 并且，上述永久磁铁以铁氧体(ferrite)材质构成。

[0029] 并且，上述活塞和气缸由铝或铝合金构成。

[0030] 根据这种本发明，永久磁铁由具有三个磁极性的磁铁构成，从而可增大磁通量的量，并且由于所增大的永久磁铁的磁通量与在外定子产生的磁通量互相作用，因而具有作用于活塞的推力可变大的优点。

[0031] 并且，在外定子形成的磁极间的开口部的长度可维持在外定子和内定子之间的孔隙(空隙，Air gap)以上，因而能够减少泄漏的磁通量，并且增大空隙磁通量，即在外定子产生并向内定子流动的磁通量的大小。

[0032] 由此，具有上述孔隙磁通量与永久磁铁的磁通量相互作用来能够产生高推力的效果。

[0033] 并且，由三极构成的永久磁铁，相对于外定子的磁极长度，两端的磁极长度以规定的比率构成，因而具有相对于向线性电机施加的电流，可增大所产生的推力，并且可减少齿槽力(或扭矩)的优点。

[0034] 并且，由三极构成的永久磁铁，中央磁极的长度比两端的磁极的长度长且在两端的磁极的长度的两倍以下，从而具有可增大所产生的推力，并且可减少齿槽力(或扭矩)的优点。

[0035] 并且，活塞和气缸由非磁性体的铝或铝合金形成，因而具有可防止磁通量通过活塞或气缸向外泄漏的现象的优点。

[0036] 并且，由于永久磁铁由低廉的铁氧体材质形成，因而具有可减少电机组件的制造费用的优点。

附图说明

[0037] 图1为表示本发明的实施例的线性压缩机的内部结构的剖视图。

[0038] 图2为放大图1的“A”部分的剖视图。

[0039] 图3及图4为表示随着线性电机的驱动来沿着轴向进行往复运动的永久磁铁的剖视图。

[0040] 图5及图6为简要表示线性电机的结构的剖视图。

[0041] 图7A为表示具有磁极顶端间隔T1的线性电机的磁通量的图，图7B为表示具有磁极顶端间隔T2的线性电机的磁通量的图。

[0042] 图7C为表示基于图7A和图7B的结构的线性电机的泄漏磁通量的大小的图。

[0043] 图8为表示本发明的实施例的当活塞位于上止点的位置时与此相对应的永久磁铁的位置的线性电机的图。

[0044] 图9为表示本发明的实施例的当活塞位于下止点的位置时与此相对应的永久磁铁的位置的线性电机的图。

[0045] 图10为表示本发明的实施例的永久磁铁根据两端磁极的长度所产生的推力的大小的图表。

[0046] 图11为表示本发明的实施例的永久磁铁随着两端磁极的长度而变化的齿槽力的图表。

[0047] 图12为表示本发明的实施例的永久磁铁根据中央磁极的长度所产生的推力的大小的图表。

[0048] 图13为表示本发明的实施例的永久磁铁的齿槽力随着中央磁极的长度而变化的图表。

具体实施方式

[0049] 以下，参照附图，对本发明的具体实施例进行说明。但是，本发明的思想并不受所提出的实施例，理解本发明的思想的技术人员可在相同的思想范围内容易提出其他实施例。

[0050] 图1为表示本发明的实施例的线性压缩机的内部结构的剖视图。

[0051] 参照图1，本发明的实施例的线性压缩机10包括：气缸120，设置于壳体100的内部；活塞130，在上述气缸120的内部进行往复直线运动；以及电机组件200，作为向上述活塞130赋予驱动力的线性电机。上述壳体100可由上部壳体及下步壳体结合来构成。

[0052] 上述壳体100包括：吸入部101，制冷剂流入上述吸入部101；以及排出部105，排出在上述气缸120的内部压缩的制冷剂。通过上述吸入部101吸入的制冷剂经吸入消音器140向上述活塞130的内部流动。在制冷剂通过上述吸入消音器140的过程中，可减少噪音。

[0053] 上述活塞130可由作为非磁性体的铝材(铝或铝合金)构成。通过由铝材构成上述活塞130，在上述电机组件200产生的磁通量向上述活塞130传递，从而可防止向上述活塞130的外部泄漏的现象。而且，上述活塞130可通过锻造法来形成。

[0054] 另一方面，上述气缸120可由作为非磁性体的铝材(铝或铝合金)构成。而且，上述气缸120与活塞130的材质构成比，即种类及成分比可相同。

[0055] 通过由铝材构成上述气缸120，在上述电机组件200产生的磁通量向上述气缸120传递，从而可防止向上述气缸120的外部泄漏的现象。而且，上述气缸120可通过挤压棒加工方法来形成。

[0056] 而且，上述活塞130和气缸120以相同的材质(铝)构成，从而热膨胀系数互相相同。在线性压缩机10的运转期间内，上述壳体100的内部会形成高温(约100℃)的环境，但由于上述活塞130和气缸120的热膨胀系数相同，因此，上述活塞130和气缸120能够以相同的量产生热变形。

[0057] 最终，活塞130和气缸120以互不相同的大小或方向进行热变形，从而能够防止活塞130在运动期间内与上述气缸120产生干涉。

[0058] 在上述气缸120的内部形成通过上述活塞130压缩制冷剂的压缩空间P。而且，在上述活塞130形成吸入孔131a，上述吸入孔131a使制冷剂向上述压缩空间P流入，并且在上述吸入孔131a的一侧设置选择性地开放上述吸入孔131a的吸入阀132。

[0059] 在上述压缩空间P的一侧设置排出阀组件170、172、174，上述排出阀组件170、172、174用于排出在上述压缩空间P压缩的制冷剂。即，上述压缩空间P被理解为是在上述活塞
130的一侧端部和排出阀组件170、172、174之间形成的空间。

[0060] 上述排出阀组件170、172、174包括：排出盖172，用于形成制冷剂的排出空间；排出阀170，若上述压缩空间P的压力达到排出压力以上，则开放，而使制冷剂向上述排出空间流入；以及阀弹簧174，设置于上述排出阀170和排出盖172之间，沿着轴向赋予弹力。

[0061] 在这里，上述“轴向”可理解为上述活塞130进行往复运动的方向，即图1中的横向。另一方面，“半径方向”作为与上述活塞130进行往复运动的方向垂直的方向，可理解为图1的纵向。

[0062] 上述吸入阀132形成于上述压缩空间P的一侧，上述排出阀170可形成于上述压缩空间P的另一侧，即上述吸入阀132的对侧。

[0063] 在上述活塞130在上述气缸120的内部进行往复直线运动的过程中，若上述压缩空间P的压力低于上述排出压力且在吸入压力以下，则上述吸入阀132开放，使制冷剂向上述压缩空间P吸入。相反地，若上述压缩空间P的压力在上述吸入压力以上，则在上述吸入阀132关闭的状态下，压缩上述压缩空间P的制冷剂。

[0064] 另一方面，若上述压缩空间P的压力在上述排出压力以上，则上述气门弹簧174发生变形，从而开放上述排出阀170，并且，制冷剂从上述压缩空间P排出，并向排出盖172的排出空间排出。

[0065] 而且，上述排出空间的制冷剂经由上述排出消音器176流入环状管178。上述排出消音器176可减少所压缩的制冷剂的流动噪音，且上述环状管178向上述排出部105引导所压缩的制冷剂。上述环状管178与上述排出消音器176相结合，以弯曲的方式延伸，并与上述排出部105相结合。

[0066] 上述线性压缩机10还包括框架110。上述框架110作为固定上述气缸120的结构，能够与上述气缸120形成一体或借助另外的紧固部件进行紧固。而且，上述排出盖172及排出消音器176可与上述框架110相结合。

[0067] 上述电机组件200包括：外定子210，固定于上述框架110，以包围上述气缸120的方式配置；内定子220，以隔开方式配置于上述外定子210的内侧；以及永久磁铁230，位于上述外定子210和内定子220之间的空间。

[0068] 上述永久磁铁230可通过与上述外定子210及内定子220之间的相互电磁力而进行直线往复运动。而且，上述永久磁铁230可由具有一个极的单个磁铁构成，或由具有三个磁极的多个磁铁以相结合的方式构成。

[0069] 上述永久磁铁230可借助连接部件138与上述活塞130相结合。上述连接部件138可从上述活塞130的一侧端部向上述永久磁铁130延伸。随着上述永久磁铁230进行直线移动，上述活塞130能够与上述永久磁铁230一同沿着轴方向进行直线往复运动。

[0070] 上述外定子210包括线圈卷绕体213、215及定子铁芯211。

[0071] 上述线圈卷绕体213、215包括线轴213以及线圈215，上述线圈215沿着上述线轴213的圆周方向卷绕。上述线圈215的剖面可具有多角形的形状，作为一例，可具有六角形的形状。

[0072] 上述定子铁芯211以多个叠片(lamination)沿着圆周方向层叠的方式构成，并且能够以围绕上述线圈卷绕体213、215的方式配置。

[0073] 上述外定子210的一侧设置定子盖240。上述外定子210的一侧端可借助上述框架110来支撑，另一端可借助上述定子盖240来支撑。

[0074] 上述内定子220固定在上述气缸120的外周。并且，上述内定子220以由多个叠片在气缸120的外侧向圆周方向层叠的方式构成。

[0075] 上述线性压缩机10还包括：支架135，用于支撑上述活塞130；以及后盖115，从上述活塞130向上述吸入部101延伸。上述后盖115能够以至少盖住上述吸入消音器140的一部分的方式配置。

[0076] 上述线性压缩机10包括多个弹簧151、155，上述多个弹簧151、155以使上述活塞130能够进行共振运动的方式调节好了各固有振动数。

[0077] 上述多个弹簧151、155包括：第一弹簧151，支撑在上述支架135和定子盖240之间；第二弹簧155，支撑在上述支架135和后盖115之间。

[0078] 可在上述气缸120或活塞130的上侧或下侧设置多个上述第一弹簧151，且可在上述气缸120或活塞130的前方设置多个上述第二弹簧155。

[0079] 在这里，上述“前方”可理解为从上述活塞130朝向上述吸入部101的方向。即，可将从上述吸入部101朝向上述排出阀组件170、172、174的方向理解为“后方”。在以下说明中同样使用这些术语。

[0080] 上述壳体100的内部的底面可储藏预定的油。并且，在上述壳体100的下部可设置用于抽吸(pumping)工作油的供油装置160。上述供油装置160借助上述活塞130进行往复直线运动所产生的振动来工作，从而可向上方抽吸工作油。

[0081] 上述线性压缩机10还包括供油管165，上述供油管165用于从上述供油装置160引导工作油的流动。上述供油管165可从上述供油装置160延伸至上述气缸120和活塞130之间的空间。

[0082] 从上述供油装置160抽吸的工作油经由上述供油管165向上述气缸120和活塞130之间的空间供给，执行冷却剂润滑作用。

[0083] 图2为放大图1的“A”部分的剖视图，图3及图4为表示随着线性电机的驱动沿着轴向进行往复运动的永久磁铁的形态。

[0084] 参照图2至图4，本发明的实施例的外定子210包括定子铁芯211，上述定子铁芯211由多个叠片沿着圆周方向层叠而成。上述定子铁芯211以第一芯211a及第二芯211b在结合部211c结合的方式构成。

[0085] 在上述定子铁芯211的内部形成有用于配置上述线轴213及线圈215的收容空间，并且在上述收容空间的一侧部形成开放的开口部219。即，上述第一芯211a和第二芯211b能够以上述定子铁芯211大致在中央部形成开口部219来具有“C”形状的方式结合。

[0086] 上述第一芯211a包括第一定子磁极217，上述第一定子磁极217与上述永久磁铁230产生作用。而且，在上述第二芯211b侧形成第二定子磁极218，上述第二定子磁极218与上述永久磁铁产生作用。上述第一定子磁极217与第二定子磁极218可分别为上述第一芯
211a及第二芯211b的一部分。

[0087] 可将上述开口部219理解为上述第一定子磁极217与第二定子磁极218之间的空间。

[0088] 上述永久磁铁230可由相对低廉的铁氧体材质构成。

[0089] 而且，上述永久磁铁230包括极性交叉配置的多个极231、232、233。上述多个极231、232、233包括互相结合的第一极231、第二极232、第三极233。

[0090] 若向上述电机组件200施加电流，则电流在上述线圈215流动，而借助在上述线圈215流动的电流，在上述线圈215的周边形成磁通量(flux)，并且，上述磁通量沿着上述外定子210及内定子220边形成闭合电路，边流动。

[0091] 此时，上述第一定子磁极217可形成N极和S极中的某一个极，上述第二定子磁极218可形成N极和S极中的另一个极(参照图5的实线箭头A)。

[0092] 上述永久磁铁231、232、233借助在上述外定子210及内定子220流动的磁通量与由上述永久磁铁231、232、233形成的磁通量的相互作用力来在上述外定子210和内定子220之间沿着轴向进行直线运动。

[0093] 而且，上述活塞130可借助上述永久磁铁231、232、233的移动来在上述气缸120的内部移动。

[0094] 另一方面，若改变在上述线圈215流动的电流的方向，则通过上述外定子210和内定子220的磁通量的方向发生改变。即，在上述例中，上述第一定子磁极217和第二定子磁极218的极性将互换。因此，上述永久磁铁231、232、233的运动方向相反，由此上述活塞130的运动方向也产生转变。一边反复转变这种磁通量的方向，一边上述活塞130可进行直线往复运动。

[0095] 图3示出上述永久磁铁231、232、233沿着一方向移动而使上述第一弹簧151伸长的形态，图4示出上述永久磁铁231、232、233沿着另一方向移动来使上述第二弹簧151压缩的形态。

[0096] 随着图3和图4的形态反复形成，上述永久磁铁231、232、233及活塞130可执行直线往复运动。作为一例，当上述永久磁铁231、232、233位于图3的位置时，上述活塞130位于下止点(Bottom Dead Center，BDC)，当上述永久磁铁231、232、233位于图4的位置时，上述活塞130位于上止点(Top Dead Center，TDC)。

[0097] 在这里，下止点意味着上述活塞130在上述气缸120的内部位于最低时的位置(下限点)，即上述活塞130离上述压缩空间P最远时的位置。

[0098] 而且，上止点意味着上述活塞130在上述气缸120的内部位于最高时的位置，即上述活塞130离上述压缩空间P最近时的位置。

[0099] 以下，参照附图，对上述电机组件200的结构进行详细说明。

[0100] 图5及图6为简要表示线性电机的结构的剖视图。

[0101] 参照图5，本发明的实施例的第一芯211a的第一定子磁极217与第二芯211b的第二定子磁极218以开口部219为基准隔开配置。

[0102] 详细地，在上述第一定子磁极217的端部形成第一顶端217a，在上述第二定子磁极218形成第二顶端218a。可将上述开口部219理解为上述第一顶端217a与第二顶端218a隔开的部分。上述开口部219的轴向长度可定为“T”，并且可理解为第一顶端217a与第二顶端
218a之间的间隔。

[0103] 另一方面，可将上述外定子210与内定子220之间的间隔理解为空隙(Air gap)。

[0104] 详细地，上述空隙为在上述外定子210产生的磁通量与上述永久磁铁230的磁通量相会的部分，可通过上述磁通量的相互作用来形成对于上述永久磁铁230的推力。上述空隙的高度定为“G”。

[0105] 由于上述永久磁铁230应在上述空隙内进行往复运动，因而上述永久磁铁230的厚度MT应小于上述空隙的高度G。

[0106] 另一方面，如图5所示，在以磁通量按顺时针方向形成的方式向上述线圈施加电流的情况下，一部分磁通量经由上述第二定子磁极218、上述永久磁铁230以及内定子220来经过上述第一定子磁极217。在这里，可将上述一部分磁通量称为“空隙磁通量”，并且上述空隙磁通量有助于产生对上述永久磁铁230的推力(实线箭头A)。

[0107] 而且，剩余磁通量可从上述第二定子磁极218经过上述第一定子磁极217。上述剩余磁通量作为对作用于上述永久磁铁230的推力无助的磁通量，可称为“泄漏磁通量”(虚线箭头)。

[0108] 对上述空隙的高度G和上述开口部219的轴向长度T之间的关系式进行规定。

[0109] 如上所述，上述磁通量可包括空隙磁通量及泄漏磁通量。上述空隙磁通量及泄漏磁通量中的某一个磁通量变大，则另一个磁通量的大小可相对变小。

[0110] 上述空隙磁通量和泄漏磁通量的比率可随着上述空隙的高度G与上述开口部219的轴向长度T的比率而变化。

[0111] 详细地，上述空隙的高度G越大，上述外定子210与内定子220之间的间隔变大，因而从上述外定子210向上述内定子220流动的磁通量的大小变小。即，空隙磁通量的大小变小。

[0112] 而且，上述开口部219的轴向长度T越小，上述第一定子磁极217与第二定子磁极218之间的间隔越小，因而从上述第一定子磁极217及第二定子磁极218中的某一个磁极向另一个磁极流动的磁通量的大小变大。即，泄漏磁通量的大小变大。

[0113] 因此，上述开口部219的轴向长度T可在上述空隙的高度G以上，以减少上述泄漏磁通量并相对增加上述空隙磁通量。即，T≥G可成立。与此相关的效果可在图7A至图7C中确认。

[0114] 图7A为表示在具有磁极顶端间隔T1的线性电机中的磁通量的图，图7B为表示具有磁极顶端间隔T2的线性电机中的磁通量的图，图7C为表示基于图7A和图7B的结构的线性电机中的泄漏磁通量的大小的图。

[0115] 图7A为表示在上述开口部219的轴向长度为T1的情况下在上述电机组件200产生的磁通量的流动的图，图7B为表示在上述开口部219的轴向长度为T2的情况下在上述电机组件200产生的磁通量的流动的图。

[0116] 上述T2的具有大于T1的值，作为一例，上述T1可以是3mm，T2可以是9mm。

[0117] 而且，像图7A及图7B，空隙的高度相同地均为G。

[0118] 在图7A及图7B，在贯通上述开口部219的中心的半径方向的第一线与上述内定子220相交的位置称为原点O时，可将与连接上述第一定子磁极217、第二定子磁极218的第二线橡胶带位置称为P1(第一位置)。上述原点O与P1之间的间隔可与空隙的高度相对应。

[0119] 而且，在将上述第一线与上述结合部211c相交的线轴213上的位置规定为P2(第二位置)时，图7C示出在上述电机组件200泄漏的磁通量。

[0120] 详细地，如图7A，相对于上述空隙的高度G，上述开口部219的轴向长度相对小的情况下，在上述外定子210产生的磁通量中，泄漏磁通量，作为一例(+)极的泄漏磁通量从上述原点O急剧增加到上述P1，并在P1形成最大泄漏磁通量。而且，从P1越向P2的方向，泄漏磁通量减少。

[0121] 而且，上述(+)极的泄漏磁通量在上述P2向(－)极转换方向而增加大小，并且随着从上述P2渐远，上述泄漏磁通量的大小具有大致规定的值(规定磁通量)。在这里，(+)极和(－)极意味着泄漏磁通量的方向相反。而且，上述规定磁通量理解为(－)极的最大磁通量。

[0122] 另一方面，如图7B所示，相对于上述空隙的高度G，上述开口部219的轴向长度相对大的情况下，在上述外定子210产生的磁通量中，泄漏磁通量，作为一例(+)极的泄漏磁通量从上述原点O缓慢增加到上述P1，并在P1形成最大泄漏磁通量。图7B的最大磁通量具有小于图7A的最大磁通量的值。

[0123] 而且，泄漏磁通量从P1越向P2方向越减少。

[0124] 上述(+)极的泄漏磁通量在上述P2向(－)极转换方向而增加大小，并且随着从上述P2渐远，上述泄漏磁通量的大小具有大致规定的值(规定磁通量)。只是，图7B的规定磁通量的大小小于图7A的规定磁通量的大小。

[0125] 如图7C所示，相对于规定空隙的高度G，开口部的长度T越大，泄漏磁通量的最大值，即(+)极及(－)极的最大磁通量小，并且可向上述永久磁铁230供给更大的推力，由此可改善电机组件200的运转效率。

[0126] 图8为表示本发明的实施例的活塞在上止点的位置时与此相对应的永久磁铁的位置的线性电机的图，图9为本发明的实施例的活塞在下止点的位置时与此相对应的永久磁铁的位置的线性电机的图。

[0127] 一并参照图5、图6、图8及图9，本发明的实施例的永久磁铁230包括极性交叉配置的多个极231、232、233。上述多个极231、232、233包括：第一极231；第二极232，与上述第一极231相结合；以及第三极233，与上述第二极232相结合。

[0128] 从上述第二极232位于上述第一极231与第三极233之间的角度出发，可将上述第二极称为“中央磁极”，将上述第一极231或第三极233称为“两端磁极”。

[0129] 上述中央磁极比上述两端磁极长。将上述中央磁极232的长度定为“MC”，将上述第一极231的长度定为“MF”，将上述第三极233的长度定为“MR”。上述MF和MR可具有相同的值，也可根据压缩机的设计而具有其他值，以增加推力。

[0130] 在上述第一极231与第二极232之间可形成第一边界面235，在上述第二极232与第三极233之间可形成第二边界面236。

[0131] 上述第一边界面235以上述第一定子磁极217的中心为基准可在不脱离上述第一定子磁极217的范围内进行往复运动，上述第二边界面236以上述第二定子磁极218的中心为基准可在不脱离上述第二定子磁极218的范围内进行往复运动。

[0132] 即，上述第一边界面235将上述第一定子磁极217的中心作为基准在上述第一定子磁极217的两端之间沿着轴向进行往复运动。而且，上述第二边界面236将上述第二定子磁极218的中心作为基准，在上述第二定子磁极218的两端之间沿着轴向进行往复运动的方式形成。

[0133] 在这里，上述第一定子磁极217的极性(N或S极)与上述第一极231、第二极232的极性之间相互作用来可产生推拉的力(推力)。而且，由于上述第二定子磁极217的极性(N或S极)与上述第二极232、第三极233的极性之间相互作用来产生推拉的力，因而可使上述永久磁铁230进行往复运动。

[0134] 上述第一极231与第三极233具有相同的极性，位于上述第一极231和第三极233之间的第二极232可具有相反的极性。作为一例，若上述第一极231与第三极233为N极，则上述第二极232为S极，若上述第一极231与第三极233为S极，则上述第二极232可以是N极。

[0135] 理想地，对于上述第一定子磁极217配置相互作用的两个极，对于上述第二定子磁极218配置相互作用的另外两个极，这可以是在上述永久磁铁230产生很多推力的结构。在这里，上述相互作用的两个极的长度相同，上述另外两个极的长度也可相同。

[0136] 但是，考虑限定的压缩机10的内部空间时，以永久磁铁包括四个极的方式配置有可能有限制。即，在配置四个极的情况下，永久磁铁的总长度增加，并出现由此线性电机的长度增加的问题。

[0137] 因此，在本实施例的永久磁铁230的特征在于，在配置四个极时，将位于中央部的两个极构成为一个，交替配置三个磁极。

[0138] 因此，位于上述中央的极，即中央磁极的长度长于上述两端磁极的长度并且在两端磁极长度的两倍以下，以体现与上述配置四个极的情况相比更紧凑的大小。

[0139] MF或MR≤MC≤2×MF或2×MR

[0140] 而且，上述中央磁极(MC)的长度可小于将上述第一极231的长度MF加上第三极233的长度MR的值。

[0141] 综上所述，由于上述中央磁极的长度越增加，与上述第一定子磁极217或第二定子磁极218之间的相互作用力越大，从而具有可增加推力的优点。

[0142] 只是，在考虑线性电机的整体大小时，即，在考虑小型化或紧凑化时，若满足如同上述关系式的极的长度比率，则可实现增加推力以及压缩机的紧凑化两种效果(参照图12及图13)。

[0143] 另一方面，上述第一定子磁极217或第二定子磁极218的轴向长度P能够基于压缩机10的最大负荷时运转的活塞130的行程(Stroke)S来决定。可将上述活塞130的行程S理解为上述上止点(TDC)与下止点(BDC)之间的距离。

[0144] 当上述活塞130位于下止点的位置时，上述第一极231的末端部(图8中的左侧端部)位于上述第一芯211a的外侧。在这里，上述第一极231的末端部形成规定上述第一极231的一侧端部的第一边界面235的相对的端部，即形成上述第一极231的另一侧端部。

[0145] 而且，可将上述第一芯211a的外侧理解为由经由上述第一芯211的外侧端部的半径方向的虚拟线的外部规定的区域。而且，在本说明书的术语中，“外侧或外部方向”意味着从上述开口部219的中心渐远的方向，“内侧或内部方向”可意味着朝向上述开口部219的中心的方向。

[0146] 而且，当上述活塞130位于上止点(TDC)的位置时，上述第一极231的末端部位于上述第一芯211a的内侧。即，上述第一极231的末端部以轴方向为基准位于上述第一芯211a所在的区域内。

[0147] 只是，此时，上述第一极231的末端部并不移动至上述第一定子磁极217的内侧。即，上述第一极231的末端部位于与上述第一定子磁极217的端部相对应的位置或上述第一定子磁极217的外侧。在这里，可将上述第一定子磁极217的内侧理解为经由上述第一定子磁极217的两末端的半径方向的虚拟线之间的空间。

[0148] 上述第一定子磁极217的轴向长度与上述第二定子磁极218的轴向磁极相同。

[0149] 详细地，可通过在上述活塞130的行程S加上控制性误差或结构性误差来决定上述第一定子磁极217或第二定子磁极218的轴向长度P。作为一例，若上述行程S为16mm，则可将上述长度P设定为约18mm。

[0150] 若，在上述长度P小于上述行程S，上述第一边界面235或第二边界面236向上述第一定子磁极217或上述第二定子磁极218的外侧移动，由此将产生上述磁极217、218与永久磁铁230之间产生的推拉力减少的问题。因此，可将上述长度P决定为上述行程S以上的值。

[0151] 决定上述长度P与上述第一极231或第三极233的长度之间的关系式。

[0152] 在上述第一边界面235及第二边界面236分别以上述第一定子磁极217、第二定子磁极218的中心为基准来进行往复运动时，若两端磁极231、233的两末端向上述第一定子磁极217、第二定子磁极218的两末端的内侧移动，则施加于上述永久磁铁230的推力减少。

[0153] 即，在上述两端磁极231、233中的至少一部分并不位于上述第一定子磁极217、第二定子磁极218的两末端外侧的情况下，上述外定子210的磁通量与永久磁铁230的磁通量之间的相互作用力变弱。

[0154] 因此，在考虑产生永久磁铁230的往复运动的推力的稳定性时，上述第一极231的长度MF及第三极233的长度MR可在上述第一定子磁极217、第二定子磁极218的长度P以上。

[0155] 只是，上述第一极231的长度MF及第三极233的长度MR作为对上述永久磁铁230的整体长度产生影响的因素，可适用为体现线性压缩机10的小型化的限制事项。

[0156] 因此，在本实施例中，提出如下关系式。

[0157] MF或MR≥0.9×P

[0158] 根据如上所述的关系式，上述第一极231的长度MF及第三极233的长度MR在与上述第一定子磁极217、第二定子磁极218的长度P类似的范围内可表现出能够将推力减少最小化，并能够体现线性压缩机10的紧凑化的效果。

[0159] 图10为表示本发明的实施例的永久磁铁根据两端磁极的长度产生的推力的大小的图表，图11为表示本发明的实施例的永久磁铁基于两端磁极的长度的齿槽力的变化的图表。

[0160] 参照图10，示出了随着本发明的实施例的两端磁极231、233的长度而变化的相对于输入相同电流的推力。

[0161] 图10的横轴表示永久磁铁230的位置。横轴的原点O规定上述第一边界面235及第二边界面236分别位于上述第一定子磁极217、第二定子磁极、18的中心的状态。可将此状态理解为上述永久磁铁230位于原点位置。

[0162] 而且，(－)位置规定上述永久磁铁230从上述原点向一方向移动的时候，(+)位置规定上述永久磁铁230从上述原点向另一方向移动的时候。就横轴而言，位置的绝对值越大，意味着越从原点渐远。

[0163] 根据图10，当上述永久磁铁230位于原点的位置时，有可能产生最大推力。而且，可知两端磁极231、233的长度越大，上述最大推力的值越大。

[0164] 作为一例，在上述中央磁极232的长度为24mm的相同条件下，当上述两端磁极231、233的长度为19mm时，上述最大推力为F1(N)，当上述两端磁极231、233的长度为18mm时，上述最大推力为F2(N)，当上述两端磁极231、233的长度为17mm时，上述最大推力为F3(N)。在这里，可以是上述F1＞F2＞F3。

[0165] 而且，可知上述两端磁极231、233的长度越长，根据上述永久磁铁230的位置，推力的大小整体上越大。即，上述两端磁极231、233的长度越长，则向上述永久磁铁230施加的推力的大小增加，因而可改善压缩机的运转效率。

[0166] 参照图11，示出了随着本发明的实施例的两端磁极231、233的长度变化的基于永久磁铁230的磁阻(reluctance)的力即齿槽(cogging)力的峰值的形态。

[0167] 可将上述永久磁铁230的磁阻或齿槽力理解为对于在上述外定子210产生的磁通量与上述永久磁铁230的磁通量的相互作用力的电阻。

[0168] 上述齿槽力可根据永久磁铁的位置(+或－位置)而向增加到峰值或从峰值减少的方向变化。

[0169] 详细地，当上述永久磁铁230位于(+)位置时，上述齿槽力向着(+)方向形成，并在规定位置具有峰值。另一方面，当上述永久磁铁230位于(－)位置时，上述齿槽力向着(－)方向形成，并在规定位置具有峰值。在这里，齿槽力的(+)和(－)表示互相相反方向的作用力。

[0170] 上述峰值越大，向上述弹簧151、155施加的力越大，由此不容易控制线性电机200。

[0171] 根据图11，上述两端磁极231、233的长度越大，上述齿槽力的(+)、(－)峰值越小，由此表现出容易控制线性电机200的效果。

[0172] 作为一例，在上述中央磁极232的长度为24mm的相同的条件下，当上述两端磁极231、233的长度为19mm时，上述齿槽力的峰值为约15(N)，当上述两端磁极231、233的长度为
18mm时，上述齿槽力的峰值为约20(N)，当上述两端磁极231、233的长度为17mm时，上述齿槽力的峰值为约27(N)。

[0173] 图12为表示本发明的实施例的永久磁铁根据中央磁极的长度产生的推力的大小的图表，图13为表示本发明的实施例的永久磁铁的齿槽力随着中央磁极的长度而变化的图表。

[0174] 参照图12及图13，示出了两端磁极的长度越长，推力增加，所形成的齿槽力的峰值小的特点。

[0175] 如图10及图11中说明的图表中所说明，推力越大，可改善线性电机的运转效率，齿槽力的峰值越小，可提高线性电机的控制可靠性。

[0176] 如图10，可知在两端磁极的长度相同的条件下，中央磁极的长度MC越长，推力增加。作为一例，在MF及MR为18mm的条件下，在MC为26mm时的推力(最大推力：85V/m/s)大于24mm时的推力(最大推力：83V/m/s)。

[0177] 如图11，可知在两端磁极的长度相同的条件下，中央磁极MC的长度越长，齿槽力的峰值减小。作为一例，在MF及MR为18mm的条件下，MC为26mm时的齿槽力的峰值(约13N)可小于MC为24mm时的齿槽力的峰值(约20N)。