[发明专利]线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机

说明书

本发明的线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机，包括：定子，具有气隙(air gap)；线圈，设置在所述定子；动子，在所述气隙进行往复运动；以及至少一个以上的磁铁，固定于所述定子，所述磁铁包括形成为与所述动子的往复方向交叉的方向即第一方向上的长度大于所述动子的往复方向即第二方向上的长度的磁铁，因此在使用相对廉价的磁铁的同时增加了磁铁的使用量，从而能够保持或提高马达效率。

技术领域

本发明涉及一种由动子进行直线往复运动的线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机。

背景技术

与通常的往复式马达不同，线性马达是由动子通过与定子的相互作用而进行直线往复运动的马达，并且线性压缩机是通过采用该线性马达而将活塞结合到动子的压缩机。因此，在与动子一起进行往复运动的同时，活塞在缸筒中移动到下死点(Bottom DeadCenter)以实施吸入程序，并且移动到上死点(Top Dead Center)以实施压缩程序。

线性马达包括：铁芯，磁通流过所述铁芯；线圈，电流施加到所述线圈；以及磁铁，与所述铁芯和所述线圈一起形成磁路。磁铁可以结合于动子以相对于定子进行往复运动，或者在某些情况下，也可以固定结合于定子。图1a 至图1c是用于说明现有的线性马达中的铁芯、线圈和磁铁之间的关系的概略图，图1a和图1b是示出磁铁结合于动子的例子的图，图1c是示出磁铁结合于定子的例子的图。

图1a中的磁铁1是沿径向磁化的单极(1-pole)结构的磁铁，通过与由线圈2的交流电产生的磁力相互作用而进行往复运动。图1b中的磁铁1是沿径向磁化的三极(3-pole)结构的磁铁，磁铁1与图1a中的磁铁相似地进行往复运动。图1a所示的单极结构适用于使用磁力相对较强的稀土类(例如， NdFeB，通常称为Nd磁铁)的情况，如图1b所示，当使用了磁力相对较弱的铁氧体(Ferrite)磁铁时，三极结构适合用于确保总磁力的结构。

另一方面，与图1a和图1b不同，图1c的磁铁1附接在定子3的气隙面 3a上。在这种情况下，在动子4中设置有由磁体构成的铁芯4a，并且该铁芯 4a在沿着基于线圈2的电流的磁通与基于磁铁1的磁通合并的增磁方向移动的同时进行往复运动。

但是，在如上所述的现有的线性马达以及具有该线性马达的线性压缩机中，在使用磁力较大的稀土类磁铁(以下，称为Nd磁铁)以提高压缩机输出的情况下，由于Nd磁铁相对昂贵，因此存在压缩机的制造成本增高的问题。

另一方面，当考虑到线性马达和线性压缩机的制造成本而使用铁氧体类磁铁(以下，称为铁氧体磁铁)时，由于铁氧体磁铁的特性，磁力较弱，因此将需要相对大量的磁铁。但是，当大量的磁铁结合于动子时，整个振动体的重量会相应地增加，同时增加了马达的载荷，从而不仅会增加马达损失，而且还存在不利于高速运转的问题。

特别地，在现有的线性压缩机中，主要使用诸如螺旋弹簧的机械共振弹簧来有效地实现活塞的往复运动。这种机械共振弹簧具有预设的弹簧系数，并且通过活塞的往复运动而共振，同时放大活塞的往复运动。但是，由于机械共振弹簧的共振频率受到限制，因此具有无法在各种频带下运转的缺点，鉴于此，最近进行了研究以去除或替代机械共振弹簧。

例如，专利文献1中提出了一种磁共振弹簧构成，其中引入了具有两个或三个磁铁的动子，从而除了驱动部向驱动振动体的方向推动的推力以外，还产生将振动体拉向振动的中心方向的回复力。由于这种结构中存在强磁性弹簧，因此可以使用没有机械弹簧或刚性较小的弹簧来实现直线往复运动。

考虑到这一点，如果使用磁通量相对较高的Nd磁铁结合到动子，则可以通过减少磁铁的使用量来减轻动子的重量。但是，由于Nd磁铁的价格要比铁氧体磁铁高出十倍以上，因此相对于动子的重量减轻所带来的效率增加效果，存在线性马达和线性压缩机的制造成本过度增加的问题。