KR100486583B1 - 왕복동식 모터의 고정자 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 구조에 관한 것으로, 본 발명은 여러 장의 얇은 스테이터코어를 적층하여 한 개의 묶음을 형성하고 이 낱개의 묶음을 방사상으로 적층하여 적층체를 이루는 코어뭉치와, 코어뭉치들 사이에 개재하여 함께 적층체를 이루면서 자로를 형성하는 철심뭉치와, 코어뭉치의 측면과 이에 이어지는 철심뭉치의 측면에도 고정링삽입홈을 형성하고 이 고정링삽입홈에 압입하여 적층체와 철심뭉치가 원형을 유지하도록 하는 고정링을 포함함으로써, 낱장의 스테이터코어를 일일이 적층하던 것에 비하여 스테이터코어의 적층작업이 한결 수월해져 코어를 적층하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

또, 고정자의 밀도(점적율)를 높여 고정자에서 일어나는 자기포화현상을 효과적을 줄일 수 있다.

Description

왕복동식 모터의 고정자 구조{STATOR STRUCTURE FOR RECIPROCATING MOTOR}

본 발명은 왕복동식 모터에 관한 것으로, 특히 고정자의 조립을 용이하게 하고 스테이터코어의 점적율을 높일 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 구조에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 모터는 입체적인 구조를 갖는 모터의 자장(Magnet Field)을 평판의 형상으로 변형시킨 것으로, 평판으로 형성된 가동자가 역시 평판으로 형성된 고정자의 상측에 얹혀져 자장 변화에 따라 직선으로 움직이도록 한 것이다.

최근에는 고정자를 원통모양으로 형성된 외측 고정자와 내측 고정자로 분리하여 일정 공극을 두고 겹치도록 배치하고, 외측 고정자와 내측 고정자 사이에 가동자를 움직일 수 있도록 배치하며, 상기 외측 고정자와 내측 고정자 중에서 어느 한 쪽의 고정자에 권선코일을 장착하고, 이에 대응되는 가동자에는 마그네트들을 부착시켜 가동자가 권선코일의 플럭스(flux)에 의해 축방향으로 왕복운동하도록 하는 왕복동식 모터가 소개되고 있다.

도 1는 종래 왕복동식 모터를 측면에서 개략적으로 보인 반단면도이고, 도 2는 종래 고정자를 정면에서 개략적으로 보인 반단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 모터는, 플럭스를 형성하는 고정자(10)와, 고정자(10)의 플럭스에 따라 왕복운동을 하는 가동자(20)로 구성하고 있다.

고정자(10)는 환형인 권선코일을 중심으로 그 외주면에 얇은 스테이터코어를 원통모양으로 낱장씩 적층하는 외측 고정자(11)와, 역시 얇은 스테이터코어(12A)를 원통모양으로 적층하여 외측 고정자(11)의 내부에 일정 공극을 두고 삽입하는 내측 고정자(12)와, 외측 고정자(11)와 내측 고정자(12)의 양 측면에 압입하여 각 고정자(11)(12)의 원형을 유지하도록 하는 고정링(13)(13)으로 이루어져 있다.

내측 고정자(12)는 외측 고정자도 마찬가지지만 도 2와 도 3에서와 같이 양 측면에 상기한 고정링(13)을 압입하기 위한 고정링삽입홈(12a)을 환형으로 형성하고 있다.

가동자(20)는 외측 고정자(11)와 내측 고정자(12) 사이에서 움직일 수 있도록 배치하는 가동자 몸체(21)와, 고정자(10)의 권선코일(C)에 대응하도록 가동자 몸체(21)의 외주면에 등간격으로 장착하는 마그네트(22)들로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 모터는 다음과 같이 동작한다.

즉, 외측 고정자(11)의 권선코일(C)에 전류를 인가하면, 권선코일(C)의 주변에 플럭스가 형성되어 외측 고정자(11)의 일측 경로(path)를 따라 내측 고정자(12)로 흘렀다가 다시 외측 고정자(11)의 타측 경로로 흐르는 일종의 '폐루프(closed loop)'를 형성한다.

이때, 권선코일(C)에 의해 형성되는 플럭스에 가동자(20)의 마그네트(22)들이 놓이면 그 마그네트(22)들이 상기한 권선코일(C)의 플럭스와 상호 작용하여 권선코일(C)의 플럭스 방향에 따라 밀리거나 당겨지면서 가동자 몸체(21)를 직선으로 왕복운동 시키는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 왕복동식 모터는, 낱장의 스테이터코어를 일일이 적층하여 내측 고정자(12)를 형성함에 따라 작업시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

또, 스테이터코어(S)를 얇은 판상으로 형성하여 낱장으로 방사상 적층함에 따라 도 3에서와 같이 고정자(10)의 외경으로 갈수록 스테이터코어(S) 사이의 간격(t)이 벌어지면서 긴밀도가 낮아지고 이로 인해 내측 고정자(12)의 경우 자속의 포화현상이 일어나 모터 효율이 저하하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 모터가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 스테이터코어를 적층하는데 소요되는 작업시간을 줄여 작업성을 개선할 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 스테이터코어의 긴밀도를 높여 자속의 포화현상을 줄이고 이를 통해 모터의 효율을 높일 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 여러 장의 얇은 스테이터코어를 적층하여 한 개의 묶음을 형성하고 이 낱개의 묶음을 방사상으로 적층하여 적층체를 이루는 코어뭉치와, 코어뭉치들 사이에 개재하여 함께 적층체를 이루면서 자로를 형성하는 철심뭉치와, 코어뭉치의 측면과 이에 이어지는 철심뭉치의 측면에도 고정링삽입홈을 형성하고 이 고정링삽입홈에 압입하여 적층체와 철심뭉치가 원형을 유지하도록 하는 고정링을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 고정자 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 모터에서 내측 고정자를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 모터에서 스테이터코어를 적층하는 과정을 보인 개략도이며, 도 6은 본 발명 왕복동식 모터에서 내측 고정자를 조립하여 보인 정면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 내측 고정자는, 여러 장의 스테이터코어를 적층하여 한 개의 묶음을 형성하고 이 각각의 묶음을 방사상으로 적층하여서 적층체를 이루는 코어뭉치(110)와, 코어뭉치(110) 사이에 삽입하여 함께 적층체를 이루면서 자로를 형성하는 철심뭉치(120)와, 코어뭉치(110)와 철심뭉치(120)의 양 측면에 연속으로 압입하여 각 적층체의 원형을 유지하도록 하는 고정링(130)으로 구성한다.

코어뭉치(110)는 도 4와 도 5에서와 같이 각각 여러 장의 스테이터코어(111)를 겹겹이 적층하되, 측면투영시 내경을 이루는 내주면은 소정의 곡률을 가지고 오목하게, 외경을 이루는 외주면은 상기한 내주면과 동일한 곡률을 가지고 볼록하게 적층하여 형성한다.

이를 위해 각 스테이터코어(111)는 평면부위에 요철부(111a)를 형성하여 이 요철부(111a)의 돌기를 이웃하는 요철부(111a)의 홈에 프레스로 가압하여 압입하면서 적층하는 것이 바람직하다.

철심뭉치(120)는 코어뭉치(110) 사이의 공극형상과 동일한 형상으로 형성하는 것이나, 통상 코어뭉치(110)의 내주면을 서로 접하게 적층함에 따라 상기한 공극은 평면투영시 부채꼴 단면 모양을 띠므로 철심뭉치(120) 역시 평면투영시 부채꼴 모양으로 형성하는 것이 바람직하다. 또, 이 철심뭉치(120)는 스테이터코어(111)와 동일한 재질을 다이캐스팅 공법으로 성형하는 것이 바람직하다.

또, 코어뭉치(110)와 철심뭉치(120)의 양 측면에는 고정링삽입홈(112)(121)을 환형으로 형성하여 이 고정링삽입홈(112)(121)에 상기한 고정링(130)을 압입한다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 모터에서 내측 고정자는 다음과 같이 제작한다.

즉, 강판을 소정의 형상대로 판금하여 수백 장의 스테이터코어(111)를 제작한 다음 몇 장의 스테이터코어(111)를 적층하여 코어뭉치(110)를 형성한다. 이때, 각 스테이터코어(111)에는 요철부(111a)를 형성함에 따라 이 요철부(111a) 돌기를 이웃하는 스테이터코어(111)의 요철부(111a) 홈에 압입하여 스테이터코어(111)가 분리되지 않도록 견고하게 결합한다.

이후, 코어뭉치(110)를 다시 방사상으로 적층하되 각 코어뭉치(110)의 내주면 모서리가 이웃하는 코어뭉치(110)의 내주면 모서리와 접하도록 하여 적층하는 것이 코어의 점적율을 높이는데나 또는 원형을 유지하는데 바람직하다.

이후, 코어뭉치(110)들 사이의 공극에 철심뭉치(120)를 삽입한 다음에 코어뭉치(110)와 철심뭉치(120)의 양 측면에 구비한 고정링삽입홈(112)(121)에 환형의 고정링(130)을 압입하여 코어뭉치(110)와 철심뭉치(120)가 원형을 유지하도록 한다.

이렇게 하여 수백 장의 스테이터코어를 하나하나 적층하는 것과 비교하여 코어뭉치를 적층함으로써 스테이터코어의 적층작업을 한결 용이하게 수행할 수 있고, 이를 통해 작업시간을 줄여 생산성을 높일 수 있다.

또, 스테이터코어(정확하게는 코어뭉치) 사이에 철심뭉치를 삽입함에 따라 내측 고정자의 밀도(점적율)를 높일 수 있고, 이를 통해 내측 고정자에서 일어나는 자기포화현상을 효과적을 줄일 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 내측 고정자를 그 일례로 들어 설명하였으나 외측 고정자 역시 스테이터코어를 적층하여 코어뭉치를 형성하고 이 코어뭉치 사이에 철심뭉치를 삽입할 수도 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 모터의 고정자 구조는, 몇 장의 스테이터코어를 적층하여 코어뭉치를 형성하고 이 코어뭉치를 방사상으로 적층한 후 코어뭉치들 사이에 철심뭉치를 삽입하여 형성함으로써, 낱장의 스테이터코어를 일일이 적층하던 것에 비하여 스테이터코어의 적층작업이 한결 수월해져 코어를 적층하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

또, 고정자의 밀도(점적율)를 높여 고정자에서 일어나는 자기포화현상을 효과적을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 모터를 측면에서 보인 반단면도,

도 2는 종래 왕복동식 모터에서 고정자를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 종래 왕복동식 모터에서 고정자를 조립하여 보인 정면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 모터에서 고정자를 분해하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 왕복동식 모터에서 스테이터코어를 적층하는 과정을 보인 개략도,

도 6은 본 발명 왕복동식 모터에서 고정자를 조립하여 보인 정면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 코어뭉치 111 : 스테이터코어

112 : 고정링삽입홈 111a : 요철부

120 : 철심뭉치 121 : 고정링삽입홈

130 : 고정링

Claims (6)

1. 여러 장의 얇은 스테이터코어를 적층하여 한 개의 묶음을 형성하고 이 낱개의 묶음을 방사상으로 적층하여 적층체를 이루는 코어뭉치와,

   코어뭉치들 사이에 개재하여 함께 적층체를 이루면서 자로를 형성하는 철심뭉치와,

   코어뭉치의 측면과 이에 이어지는 철심뭉치의 측면에도 고정링삽입홈을 형성하고 이 고정링삽입홈에 압입하여 적층체와 철심뭉치가 원형을 유지하도록 하는 고정링을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
2. 제1항에 있어서,

   코어뭉치는 각 스테이터코어의 평면부위에 적어도 한 개 이상의 요철부를 형성하고 이 요철부의 돌기를 이웃하는 요철부의 홈에 압입하여 적층 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
3. 제2항에 있어서,

   코어뭉치는 내주면과 외주면을 곡면지게 적층하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
4. 제1항에 있어서,

   코어뭉치는 내주면 모서리를 서로 접하도록 적층하고, 철심뭉치는 부채꼴 모양으로 형성하여 코어뭉치들 사이에 밀착하도록 삽입하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
5. 제1항에 있어서,

   철심뭉치는 스테이터코어와 동일한 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 고정 장치.
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