KR100524792B1 - 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 권선코일을 구비한 외측고정자와 내측고정자 사이의 공극에 개재하는 마그네트프레임과, 마그네트프레임의 외주면에 고정 결합하여 상기 권선코일과 함께 플럭스를 형성하면서 상기한 마그네트프레임의 직선왕복운동을 유도하는 마그네트를 포함한 왕복동식 모터에 있어서, 마그네트프레임과 마그네트를 인서트 사출 성형하여 일체로 형성하되, 마그네트와 마그네트프레임은 그 운동방향의 전후 양 측면이나 이 운동방향에 직교하는 양 측면을 경사 또는 단차지게 형성하여 상기한 마그네트를 마그네트장착홈에 긴밀하게 고정함으로써, 마그네트프레임의 강도를 높일 수 있고 마그네트장착홈의 치수관리를 정밀하게 유지함에 따라 마그네트프레임의 파손이나 마그네트의 이탈을 방지하여 모터의 신뢰성을 높일 수 있다. 또, 마그네트를 고정하기 위한 부품수를 줄이고 제조공정을 간소화할 수 있어 모터의 생산비용을 크게 낮출 수 있다.

Description

왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조 및 방법{STRUCTURE FOR FIXING STATOR OF RECIPROCATING COMPRESSOR AND METHOD THEREOF}

본 발명은 왕복동식 모터의 가동자에 관한 것으로서, 특히 마그네트프레임에 마그네트를 인서트 사출 방식으로 고정할 수 있는 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 모터는 입체적인 구조를 갖는 모터의 자장(Magnet Field)을 평판 형상으로 변형시킨 것으로, 평판으로 형성된 가동자조립체를 역시 평판으로 형성된 고정자조립체의 상측에 얹어 자장 변화에 따라 직선으로 움직이도록 한 것이다.

이러한 왕복동식 모터는 고정자조립체를 원통모양의 외측고정자와 내측 고정자로 분리하여 일정 공극을 두고 겹치도록 배치하고, 외측고정자와 내측 고정자 사이에 가동자조립체를 움직일 수 있도록 배치하며, 외측고정자와 내측 고정자 중에서 어느 한 쪽의 고정자에 권선코일을 장착하고, 이에 대응하는 가동자조립체에는 마그네트들을 부착시켜 가동자가 권선코일의 플럭스(flux)에 의해 축방향으로 왕복운동하도록 이루어져 있다.

도 1는 종래 왕복동식 모터를 보인 단면도이고, 도 2는 종래 왕복동식 모터에서 가동자의 요부를 확대하여 보인 단면도이다.

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

고정자조립체(10)는 가동자조립체(20)의 바깥쪽에 위치하도록 원통모양으로 형성하는 외측고정자(11)와, 외측고정자(11)의 안쪽에 일정한 코어간 거리(t1)을 두고 배치하도록 원통모양으로 형성하는 내측고정자(12)로 이루어져 있다.

외측고정자(11)는 얇은 탄소강판을 소정의 형상으로 제작하여 권선코일(C)을 감은 보빈의 외주면에 방사상으로 적층 형성하고 있다. 내측고정자(12) 역시 얇은 탄소강판을 소정의 형상으로 제작하여 방사상으로 적층 형성하고 있다.

가동자조립체(20)는 외측고정자(11)와 내측 고정자(12) 사이에서 움직일 수 있도록 배치하는 마그네트프레임(21)과, 고정자조립체(10)의 권선코일(C)에 대응하도록 마그네트프레임(21)의 외주면에 등간격으로 고정하는 마그네트(22)와, 마그네트(22)를 마그네트프레임(21)의 마그네트장착홈(21a)에 고정하는 마그네트고정부(23)로 이루어져 있다.

마그네트프레임(21)은 도 2에서와 같이 스테인레스(SUS)계열의 금속을 이용하여 외측고정자(11) 또는 내측고정자(12)와 같이 원통형으로 형성하고, 외측고정자(11)의 권선코일(C)과 대향하는 외주면에는 소정의 깊이를 가지는 직사각형 모양의 마그네트장착홈(21a)을 원주방향을 따라 등간격으로 형성하고 있다.

마그네트고정부(23)는 탄소섬유와 같은 복합재료로 제작하여 마그네트(22)의 외주면을 감아 지지하는 선재층(23a)과, 선재층(23a)의 사이에 스며들도록 접착제를 덧칠하여 이 접착제가 경화되면서 상기한 선재층(23a)의 응집력을 발생시키는 경화접착층(23b)으로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 모터의 가동자조립체를 조립하는 과정은 다음과 같다.

즉, 판금가공을 통해 마그네트프레임(21)의 형틀을 제작한 후 이 마그네트프레임(21)의 적당개소에 다시 마그네트장착홈(21a)을 음형지게 형성한다. 이와 함께 마그네트(22)를 적당크기와 형상으로 절삭가공하여 가동자조립체(20)의 조립을 준비한다.

다음, 마그네트프레임(21)의 외주면에 구비한 마그네트장착홈(21a)에 각각의 마그네트(22)를 삽입한 후 권선기를 이용하여 탄소섬유로 된 선재를 마그네트(22)의 외주면에 감아 상기 마그네트(22)에 대한 가조립을 실시한다.

다음, 마그네트(22)의 외주면을 감아 형성하는 선재층(23a)을 따라 접착제를 발라 이 접착제가 선재층(23a) 사이로 스며들도록 한 상태에서 경화시켜 경화접착증(23b)을 형성함으로써 선재층(23a)의 응집력을 발생시켜 마그네트(22)를 조이면서 견고하게 고정하도록 한다.

이러한 종래의 왕복동식 모터의 권선코일(C)에 전류를 인가하면, 권선코일(C) 주변의 외측고정자(11)와 내측고정자(12)를 따라 일종의 '폐루프(closed loop)'형상의 플럭스를 형성하고, 이 플럭스를 따라 마그네트(22)가 밀리거나 당겨지면서 마그네트프레임(21)이 직선으로 왕복운동을 하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 모터에 있어서는, 마그네트프레임(21)을 판금으로 제작하나 이는 마그네트장착홈(21a)의 두께가 얇아 자칫 판금작업으로 인해 강도가 낮아져 파손될 우려가 있을 뿐만 아니라 정밀한 치수관리가 난해하여 마그네트를 조립한 후 이탈할 우려가 있었다.

또, 마그네트고정부(23)는 탄소섬유와 같은 선재를 이용하여 마그네트(22)를 감은 후 다시 접착제로 응집시켜 고정하여야 하나 이는 작업공수가 증가하여 양산성이 저하되는 것은 물론 생산비용이 상승하고 선재의 접착강도가 낮아 마그네트(22)의 이탈 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 모터가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 마그네트프레임의 강도와 치수정밀도를 높여 마그네트를 견고하게 고정할 수 있을 뿐만 아니라 생산비용은 낮추면서 생산성을 높일 수 있는 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조 및 방법을 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 권선코일을 구비한 외측고정자와 내측고정자 사이의 공극에 개재하는 마그네트프레임과, 마그네트프레임의 외주면에 고정 결합하여 상기 권선코일과 함께 플럭스를 형성하면서 상기한 마그네트프레임의 직선왕복운동을 유도하는 마그네트를 포함한 왕복동식 모터에 있어서, 마그네트프레임과 마그네트를 인서트 사출 성형하여 일체로 형성하되, 마그네트와 마그네트프레임은 그 운동방향의 전후 양 측면이나 이 운동방향에 직교하는 양 측면을 경사 또는 단차지게 형성하여 상기한 마그네트를 마그네트장착홈에 긴밀하게 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조를 제공한다.

또, 소정 형상의 캐비티를 가지는 금형에 마그네트를 안착하는 단계와, 금형을 닫고 주입구를 통해 마그네트프레임용 용탕을 상기한 금형의 캐비티에 주입하여 마그네트프레임이 마그네트와 함께 일체로 성형되도록 하는 단계로 수행하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 마그네트 고정 방법을 제공한다.

또, 마그네트장착홈을 가지는 마그네트프레임을 제작하여 상기 마그네트장착홈을 수용하는 소정 형상의 금형에 마그네트프레임을 넣는 단계와, 금형을 닫고 주입구를 통해 마그네트용 용탕을 상기한 금형의 캐비티에 주입하여 마그네트가 마그네트프레임과 함께 일체로 성형되도록 하는 단계로 수행하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 마그네트 고정 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조 및 방법을 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 모터의 일례를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명 왕복동식 모터에서 가동자의 요부를 확대하여 보인 단면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명 왕복동식 모터의 가동자를 제작하는 일례들을 설명하기 위하여 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명의 왕복동식 모터는, 플럭스를 형성하는 고정자조립체(10)와, 고정자조립체(10)의 플럭스에 따라 직선으로 왕복운동을 하는 가동자조립체(100)로 구성한다.

고정자조립체(10)는 가동자조립체(20)의 바깥쪽에 위치하도록 원통모양으로 형성하는 외측고정자(11)와, 외측고정자(11)의 안쪽에 일정한 코어간 거리(t1)을 두고 배치하도록 원통모양으로 형성하는 내측고정자(12)로 이루어진다.

외측고정자(11)는 얇은 탄소강판을 소정의 형상으로 제작하여 권선코일(C)을 감은 보빈의 외주면에 방사상으로 적층 형성한다.

내측고정자(12) 역시 얇은 탄소강판을 소정의 형상으로 제작하여 방사상으로 적층 형성한다.

가동자조립체(100)는 외측고정자(11)와 내측 고정자(12) 사이에서 움직일 수 있도록 배치하는 마그네트프레임(110)과, 외측고정자(11)의 권선코일(C)에 대응하도록 마그네트프레임(110)의 외주면에 일체로 인서트 사출 방식으로 형성하는 마그네트(120)로 이루어진다.

마그네트프레임(110)은 그 외주면에 마그네트를(120) 장착하는 마그네트장착홈(111)을 구비하여 원통형으로 형성하되 상기한 마그네트(120)와 함께 인서트 방식으로 사출 성형한다.

마그네트장착홈(111)의 바닥면은 편평하게 형성하거나 또는 곡면지게 형성하고, 내벽면은 후술할 마그네트(120)의 경사면(121) 또는 단차면(미도시)에 대응하여 일종의 걸림면을 이루도록 역경사면(111a)을 형성하거나 역단차면(미도시)을 형성하는 것이 바람직하다.

마그네트(120)는 마그네트프레임(110)의 외주면을 감싸도록 환형으로 형성할 수도 있고, 마그네트프레임(110)의 외주면에 등간격으로 장착하도록 직사각형 모양으로 형성할 수도 있다.

또, 마그네트(120)는 마그네트프레임(110)에 외주면방향으로 걸려 보다 견고하게 고정되도록 상기 마그네트프레임(110)의 외주면과 접하는 내주면의 넓이가 외주면의 넓이 보다 넓게 확장되도록 사방 또는 운동방향의 측면을 도면과 같이 경사면(121)으로 형성하거나 또는 단차면으로 형성하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 모터의 가동자 조립체는 다음과 같이 제작한다.

즉, 도 5에서와 같이 환형 또는 낱개로 마그네트(120)를 형성한 후 이 마그네트(120)를 소정의 캐비티를 가지는 금형(M)에 넣는 단계(도 5의 (a))를 먼저 수행하고, 이후 금형(M)을 닫고 주입구(h)를 통해 스테인레스 계열의 금속과 같이 마그네트프레임용 용탕을 주입하여 마그네트프레임(110)을 성형 제작하는 단계(도 5의 (b))로 수행한다.

이때, 마그네트프레임용 용탕은 금형(M)의 캐비티 안으로 주입되는 중에 미리 금형에 놓여 있던 마그네트(120)와 인서트 사출 방식으로 결합함에 따라 상기 마그네트(120)를 마그네트프레임(110)에 보다 견고하게 고정할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 가동자 조립체는 전술한 일실시예와는 마그네트프레임을 제작하고 나서 마그네트를 나중에 사출 성형할 수도 있다.

예컨대, 도 6에서와 같이 판금 가공이든 또는 금형 가공이든 마그네트장착홈(111)을 가지는 마그네트프레임(110)을 먼저 제작하는 단계(도 6의 (a))를 수행하고, 이 마그네트프레임(110)은 마그네트장착홈(111)을 수용하도록 캐비티를 가지는 금형(M)에 넣고 주입구(h)를 통해 마그네트용 용탕을 상기한 캐비티에 주입하여 마그네트(120)를 성형 제작하는 단계로 수행한다.

이때, 마그네트용 용탕은 금형(M)의 캐비티 안으로 주입되는 중에 미리 금형(M)에 놓여 있던 마그네트프레임(110)에 인서트 사출 방식으로 결합함에 따라 전술한 일실시예에서와 같이 마그네트(120)를 보다 견고하게 고정하는 것이다.

이렇게 하여, 마그네트프레임을 판금 가공이 아니라 인서트 사출 방식으로 형성함에 따라 강도가 낮아지는 것을 미연에 방지할 수 있고 마그네트장착홈이 마그네트와 긴밀하게 밀착함에 따라 정밀한 치수관리가 용이하여 조립후 마그네트의 이탈을 방지하여 모터의 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 마그네트를 고정하기 위한 부품수와 제조공정을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 금형을 이용하여 정밀하면서도 다량으로 가동자조립체를 조립할 수 있어 생산비용을 현저하게 줄일 수 있다.

또, 마그네트를 마그네트프레임에 인서트 방식으로 고정함에 따라 마그네트프레임의 마그네트장착홈을 경사 또는 단차지게 형성함으로써 마그네트를 더욱 견고하게 고정할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조 및 방법은, 마그네트프레임과 마그네트를 인서트 사출 방식으로 상호 고정 결합함으로써, 마그네트프레임의 강도를 높일 수 있고 마그네트장착홈의 치수관리를 정밀하게 유지함에 따라 마그네트프레임의 파손이나 마그네트의 이탈을 방지하여 모터의 신뢰성을 높일 수 있다. 또, 마그네트를 고정하기 위한 부품수를 줄이고 제조공정을 간소화할 수 있어 모터의 생산비용을 크게 낮출 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 모터의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 모터에서 가동자의 요부를 확대하여 보인 단면도,

도 3은 본 발명 왕복동식 모터의 일례를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 모터에서 가동자의 요부를 확대하여 보인 단면도,

도 5 및 도 6은 본 발명 왕복동식 모터의 가동자를 제작하는 일례들을 설명하기 위하여 보인 개략도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10 : 고정자조립체 11 : 외측고정자

12 : 내측고정자 100 : 가동자조립체

110 : 마그네트프레임 111 : 마그네트장착홈

111a : 경사면 120 : 마그네트

121 : 경사면 M : 금형

h : 주입구

Claims (6)

1. 권선코일을 구비한 외측고정자와 내측고정자 사이의 공극에 개재하는 마그네트프레임과, 마그네트프레임의 외주면에 고정 결합하여 상기 권선코일과 함께 플럭스를 형성하면서 상기한 마그네트프레임의 직선왕복운동을 유도하는 마그네트를 포함한 왕복동식 모터에 있어서,

   마그네트프레임과 마그네트를 인서트 사출 성형하여 일체로 형성하되, 마그네트와 마그네트프레임은 그 운동방향의 전후 양 측면이나 이 운동방향에 직교하는 양 측면을 경사 또는 단차지게 형성하여 상기한 마그네트를 마그네트장착홈에 긴밀하게 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조.
2. 제1항에 있어서,

   마그네트는 환형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조.
3. 제1항에 있어서,

   마그네트는 장방형으로 형성하여 마그네트프레임의 원주방향을 따라 연속으로 배열하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 마그네트 고정 구조.
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