KR100438951B1 - 왕복동식 모터의 고정자 적층구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 적층구조에 관한 것으로, 본 발명은 아우터 코어 및 그 아우터 코어에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 코어를 포함하여 구성된 고정자와, 영구자석이 구비되어 상기 아우터 코어와 이너 코어사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자를 포함하여 구성된 왕복동식 모터에 있어서, 상기 이너 코어는 도넛형 박판의 내부에 일정 간격을 두고 다수개의 관통공이 구비된 도넛형 라미네이션 시트가 길이 방향으로 일정 길이를 갖도록 다수개 적층된 길이방향 적층체와; 일정 폭과 길이를 갖는 박판으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트가 수직방향으로 적층되어 상기 도넛형 라미네이션 시트에 형성된 관통공들에 의해 형성되는 삽입구멍에 삽입되는 수직방향 적층체 및; 상기 길이방향 적층체를 구성하는 도넛형 라미네이션 시트들을 고정하는 고정수단을; 포함하도록 구성하여 그 고정자를 구성하는 이너 코어에서 플럭스가 흐르는 패스, 즉 자로를 극대화함으로써 모터에 과부하가 많게 됨에 따라 증가되는 플럭스를 원활하게 흐르도록 모터의 손실을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

왕복동식 모터의 고정자 적층구조{STRUCTURE FOR LAMINATING STATOR IN RECIPROCATING MOTOR}

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 적층구조에 관한 것으로, 특히 플럭스가 흐르는 패스, 즉 자로를 극대화할 수 있도록 한 왕복동식 모터의 고정자 적층구조에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 모터(Linear Motor)는 입체적인 구조를 갖는 보통 모터의 자속을 평면 형태로 만든 것으로, 평면 형태의 가동부가 평면의 고정부 위에 형성되는 자속(flux)의 변화에 따라서 평면 위를 직선적으로 움직이도록 한 것이다.

도 1, 2는 상기 왕복동식 모터의 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 왕복동식 모터는 원통형으로 형성된 아우터 코어(Outer Core)(10) 및 상기 아우터 코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성된 이너 코어(Inner Core)(20)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)내부에 결합되는 권선 코일(30)과, 영구자석(41)이 구비되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성되어 있다. 제시된 도면에서는 권선 코일이 아우터 코어에 결합된 구조이다.

상기한 바와 같은 왕복동식 모터는 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스(Flux)가 형성되며 그 플럭스는 고정자(S)인 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)를 따라 폐 루프(Closed Loop)를 형성하게 된다. 상기 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)에 형성된 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속, 즉 플럭스의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 되며, 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다.

한편, 상기 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(Lamination sheet)(11)가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 적층체이며 그 적층체는 고정링(12)에 의해 고정 결합된다. 그리고 그 원통 형태의 적층체는 그 단면이 디귿자 형태로 형성되는 패스부(a)와 그 패스부(a)의 양단에서 극을 형성하는 폴부(b)로 형성되며, 그 폴부(b)와 패스부(a)에 의해 형성되는 개구홈(H)의 내부에 권선 코일(30)이 위치하게 된다.

상기 이너 코어(20)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 소정 형상의 박판으로 그 양측면에 링홈(c)이 각각 구비된 라미네이션 시트(21)가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어진다. 즉, 상기 라미네이션 시트(21)를 원통 형상의 틀에 낱장으로 원통 형태가 되도록 방사상으로 적층하고 그 원통 형태로 적층된 적층체에 라미네이션 시트의 링홈(c)에 의해 형성되는 환형 홈에 고정링(22)을 압입하여 그 적층체를 고정 결합하게 된다.

상기 가동자(40)는 일정 두께를 갖는 원통 형태의 자석 홀더(42)와 그 자석홀더(42)의 외주면에 일정 간격을 두고 고정 결합되는 다수개의 영구자석(41)으로 구성된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 구조는 상기 고정자의 이너 코어(20)를 제작함에 있어 다수개의 라미네이션 시트(21)가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어지므로 그 적층체의 내주면측에 위치하는 라미네이션 시트들의 틈새가 발생하지 않게 되나 그 적층체의 외주면측에 위치하는 라미네이션 시트들사이에 틈새(G)가 발생하게 되어 모터의 손실을 발생시키게 된다. 즉, 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)를 통해 폐 루프를 형성하면서 플럭스가 흐르는 과정에서 모터에 과부하가 많게 되면 플럭스의 양도 증가하게 되는데 이때 이너 코어 적층체의 라미네이션 시트(21)들의 틈새(G)들에 의해 패스가 감소하게 되어 자기 포화가 발생하게 됨으로써 모터의 손실을 유발시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 플럭스가 흐르는 패스, 즉 자로를 극대화할 수 있도록 한 왕복동식 모터의 고정자 적층구조를 제공함에 있다.

도 1,2는 일반적인 왕복동식 모터의 일례를 도시한 정단면도 및 측면도,

도 3은 상기 왕복동식 모터를 구성하는 이너 코어를 도시한 사시도,

도 4,5는 본 발명의 왕복동식 모터 고정자 적층구조가 구비된 왕복동식 모터의 정단면도 및 측면도,

도 6은 본 발명의 왕복동식 모터 고정자 적층구조를 분해하여 도시한 분해 사시도,

도 7은 본 발명의 왕복동식 모터 고정자 적층구조의 다른 변형예를 도시한 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10 ; 아우터 코어 40 ; 가동자

41 ; 영구자석 60 ; 이너 코어

61 ; 길이방향 적층체 61a ; 관통공

62 ; 고정수단 63 ; 수직방향 적층체

70 ; 지지판 A ; 삽입 구멍

L ; 라미네이션 시트 R ; 도넛형 라미네이션 시트

S ; 고정자

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 아우터 코어 및 그 아우터 코어에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 코어를 포함하여 구성된 고정자와, 영구자석이 구비되어 상기 아우터 코어와 이너 코어사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자를 포함하여 구성된 왕복동식 모터에 있어서, 상기 이너 코어는 도넛형 박판의 내부에 일정 간격을 두고 다수개의 관통공이 구비된 도넛형 라미네이션 시트가 길이 방향으로 일정 길이를 갖도록 다수개 적층된 길이방향 적층체와; 일정 폭과 길이를 갖는 박판으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트가 수직방향으로 적층되어 상기 도넛형 라미네이션 시트에 형성된 관통공들에 의해 형성되는 삽입구멍에 삽입되는 수직방향 적층체 및; 상기 길이방향 적층체를 구성하는 도넛형 라미네이션 시트들을 고정하는 고정수단을; 포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 적층구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 왕복동식 모터 고정자 적층구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4, 5는 본 발명의 왕복동식 모터 고정자 적층구조의 일례가 구비된 왕복동식 모터를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 왕복동식 모터는 아우터 코어(Outer Core)(10) 및 그 아우터 코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성된 이너 코어(Inner Core)(60) 그리고 상기 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(60)에 결합되는 권선 코일(30)로 구성되는 고정자(S)와, 영구자석(41)이 구비되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(60)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성된다. 제시된 도면에서는 권선 코일이 아우터 코어에 결합된 구조이다.

상기 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(Lamination sheet)(11)가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 적층체이며 그 적층체는 고정링(12)에 의해 고정 결합된다. 그리고 그 원통 형태의 적층체는 그 단면이 디귿자 형태로 형성되는 패스부(a)와 그 패스부(a)의 양단에 삼각 형태로 각각 형성되는 폴부(b)로 형성되며, 그 폴부(b)와 패스부(a)에 의해 형성되는개구홈(H)의 내부에 권선 코일(30)이 위치하게 된다.

상기 이너 코어(60)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 원형 박판의 내부에 일정 간격을 두고 다수개의 관통공(61a)이 구비된 도넛형 라미네이션 시트(R)가 길이 방향으로 일정 길이를 갖도록 다수개 적층된 길이방향 적층체(61)와, 상기 길이방향 적층체(61)를 구성하는 도넛형 라미네이션 시트(R)들을 고정하는 고정수단(62)과, 일정 폭과 길이를 갖는 박판으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트(L)가 상기 길이방향 적층체(61)를 구성하는 도넛형 라미네이션 시트(R)들의 관통공(61a)에 의해 형성되는 삽입 구멍(A)에 수직방향으로 적층되는 수직방향 적층체(63)를 포함하여 구성된다.

상기 길이방향 적층체(61)를 구성하는 도넛형 라미네이션 시트(R)는 일정 외경을 갖는 원형 박판의 내부에 동일 원상으로 일정 간격을 두고 다수개의 관통공(61a)이 형성되고 그 원형 박판의 가운데 축이 삽입되는 축 결합구멍(61b)이 관통 형성되어 이루어진다. 상기 관통공(61a)은 일정 폭과 길이를 양측 직선 내변부(d1)(d2)와 그 양측 직선 내변부(d1)(d2)의 양단을 각각 연결하는 곡선 내변부(e1)(e2)로 각각 형성되며 그 두 개의 곡선 내변부(e1)(e2)는 같은 곡률로 형성됨이 바람직하다. 상기 길이방향 적층체(61)는 상기 도넛형 라미네이션 시트(R)를 길이방향으로 다수개 적층하여 이루어지며 그 적층체는 상기 도넛형 라미네이션 시트(R)들의 관통공(61a)들에 의해 관통된 삽입 구멍(A)을 형성하게 된다.

상기 고정수단(62)은 상기 길이방향 적층체(61)를 관통 체결하는 리벳으로 이루어짐이 바람직하다.

상기 수직방향 적층체(63)를 구성하는 라미네이션 시트(L)는 일정 폭과 길이를 갖는 사각 형태의 박판으로 이루어짐이 바람직하고 그 라미네이션 시트(L)의 길이는 길이방향 적층체(61)의 길이와 상응하고 그 폭은 상기 도넛형 라미네이션 시트의 관통공 직선 내변부(d1)(d2)의 길이와 상응하도록 형성됨이 바람직하다.

상기 수직방향 적층체(63)는 상기 사각 형태의 라미네이션 시트(L)를 여러 장 적층한 다음 상기 길이방향 적층체(61)의 삽입 구멍(A)과 상응하는 형태로 굴곡시킨 다음 그 길이방향 적층체(61)의 삽입 구멍(A)에 삽입하여 결합하게 된다. 이때 상기 길이방향 적층체(61)의 삽입 구멍(A)에 삽입된 수직방향 적층체(63)의 내주면과 외주면의 곡률이 같게 된다.

아울러, 변형된 형태로, 상기 수직방향 적층체(63)가 결합된 길이방향 적층체(61)의 양측에는 원형 박판으로 형성된 지지판(70)이 각각 더 적층 결합된다. 이때 상기 지지판(70)은 상기 고정수단(62)에 의해 고정 결합된다.

상기 가동자(40)는 일정 두께를 갖는 원통 형태의 자석 홀더(42)와 그 자석홀더(42)의 외주면에 일정 간격을 두고 고정 결합되는 다수개의 영구자석(41)으로 구성된다.

이하, 본 발명의 왕복동식 모터 고정자 적층구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 왕복동식 모터는 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스(Flux)가 형성되며 그 플럭스는 고정자(S)인 아우터 코어(10) 및 이너 코어(60)를 따라 폐 루프(Closed Loop)를 형성하게 된다. 이때, 상기 이너 코어(60)를 따라 흐르는 플럭스는 그 이너 코어(60)를 구성하는 길이방향 적층체(61)와 수직방향 적층체(63)를 통해 흐르게 된다.

상기 아우터 코어(10) 및 이너 코어(60)에 형성된 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속, 즉 플럭스의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너 코어(60)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 되며, 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다.

본 발명은 상기 고정자(S)를 구성하는 이너 코어(60)를 길이방향 적층체(61)와 수직방향 적층체(63)로 구성하게 되어 그 이너 코어(60)를 구성하는 라이네이션 시트들(L)(R)사이의 틈새를 최소화하게 된다. 즉, 상기 이너 코어(60)의 플럭스 패스를 극대화하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 고정자 적층구조는 고정자를 구성하는 이너 코어에서 플럭스가 흐르는 패스, 즉 자로를 극대화하게 됨으로써 모터에 과부하가 많게 됨에 따라 증가되는 플럭스가 원활하게 흐르게 되므로 자기 포화의 발생을 방지하게 되어 모터의 손실 방지로 인한 모터의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 아우터 코어 및 그 아우터 코어에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 코어를 포함하여 구성된 고정자와, 영구자석이 구비되어 상기 아우터 코어와 이너 코어사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자를 포함하여 구성된 왕복동식 모터에 있어서,

   상기 이너 코어는 도넛형 박판의 내부에 일정 간격을 두고 다수개의 관통공이 구비된 도넛형 라미네이션 시트가 길이 방향으로 일정 길이를 갖도록 다수개 적층된 길이방향 적층체와;

   일정 폭과 길이를 갖는 박판으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트가 수직방향으로 적층되어 상기 도넛형 라미네이션 시트에 형성된 관통공들에 의해 형성되는 삽입구멍에 삽입되는 수직방향 적층체 및;

   상기 길이방향 적층체를 구성하는 도넛형 라미네이션 시트들을 고정하는 고정수단을; 포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 적층구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 수직방향 적층체가 결합된 길이방향 적층체의 양측에 도넛형 박판으로 형성된 지지판이 각각 더 적층 결합된 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 적층구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 수직방향 적층체의 내측 곡률과 외측 곡률이 같은 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 적층구조.