KR100533012B1

KR100533012B1 - 왕복동식 모터의 고정자 구조

Info

Publication number: KR100533012B1
Application number: KR10-2004-0001794A
Authority: KR
Inventors: 이혁; 정상섭
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-01-10
Filing date: 2004-01-10
Publication date: 2005-12-02
Also published as: EP1553685A3; CN1638247A; DE602005021171D1; US20050173995A1; EP1553685B1; JP4417856B2; EP1553685A2; CN1638247B; JP2005198497A; KR20050073731A

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 구조에 관한 것으로서, 본 발명은 권선코일을 구비하는 제1 고정자와, 제1 고정자의 안쪽 또는 바깥쪽에 소정의 공극을 두고 배치하는 제2 고정자와, 제1 고정자와 제2 고정자 사이에 마그네트를 구비하여 고정자와의 플럭스에 의해 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서, 에스엠시(Soft Magnetic Composite)를 이용한 분말야금공법을 통해 고정자를 일체형 고정자몸체 또는 수 개의 고정자판체나 고정자블록을 적층하여 제작함으로써, 고정자의 조립공정을 훨씬 간소화할 수 있고 이를 통해 왕복동식 모터를 제작하기 위한 생산비용을 크게 절감할 수 있다. 또, 각 내측고정자의 단면적을 넓혀 모터의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

왕복동식 모터의 고정자 구조{STATER STRUCTURE FOR RECIPROCATING MOTOR}

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자에 관한 것으로서, 특히 내측고정자를 용이하게 제작할 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 구조에 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 1은 종래 왕복동식 모터의 일례를 보인 단면도이고, 도 2 및 도 3은 종래 왕복동식 모터의 내측고정자에 대한 일례들을 각각 보인 사시도와 정면도이다.

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 "디귿자" 형상으로 제작하여 권선코일(C)을 감은 보빈(미부호)의 외주면에 방사상으로 적층 형성하고 있다.

내측고정자(12)는 도 2에서와 같이 얇은 탄소강판(12a)을 직사각판 형상으로 제작하여 방사상으로 적층 형성하거나, 또는 도 3에서와 같이 점적률을 최대로 넓히기 위하여 얇은 탄소강판(12b)(12c)을 "기억자"와 "역기억자" 형상으로 제작하여 서로 대칭되게 방사상으로 적층하고 있다.

가동자조립체(20)는 외측고정자(11)와 내측 고정자(12) 사이에서 움직일 수 있도록 배치하는 가동자몸체(21)와, 고정자조립체(10)의 권선코일(C)에 대응하도록 가동자몸체(21)의 외주면에 등간격으로 고정하는 다수 개의 마그네트(22)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 13은 고정링이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 모터는 다음과 같이 동작한다.

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

이때, 권선코일(C)에 의해 형성되는 플럭스 상에 가동자조립체(20)의 마그네트(22)가 놓이면 그 마그네트(22)가 상기한 권선코일(C)의 플럭스와 상호 작용하여 권선코일(C)의 플럭스 방향에 따라 밀리거나 당겨지면서 가동자몸체(21)가 직선으로 왕복운동을 하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 모터에 있어서는, 교류자속에 의한 철손을 감소시키고 자속이 통과하는 단면적을 넓히기 위하여 얇은 강판(12a)을 낱개씩 방사상으로 적층하거나 두 개 한쌍씩 얇은 강판(12b)(12c)을 방사상으로 적층하는 것이었으나, 이는 얇은 강판(12a)(12b)(12c)을 방사상으로 적층하는 것 자체가 난해하여 생산비용이 과중되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 모터가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 내측고정자를 용이하게 제작할 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 권선코일을 구비하는 제1 고정자와, 제1 고정자의 안쪽 또는 바깥쪽에 소정의 공극을 두고 배치하는 제2 고정자와, 제1 고정자와 제2 고정자 사이에 마그네트를 구비하여 고정자와의 플럭스에 의해 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서,

에스엠시(Soft Magnetic Composite)를 이용한 분말야금공법을 통해 일체형상으로 고정자몸체를 제작하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공한다.

또, 앞에서 에스엠시(Soft Magnetic Composite)를 이용한 분말야금공법을 통해 소정의 폭을 가지는 고정자판체를 수 개 형성하고, 이를 축방향으로 적층하여 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공한다.

또, 앞에서 에스엠시(Soft Magnetic Composite)를 이용한 분말야금공법을 통해 원호형상의 고정자블록을 형성하고, 이 고정자블록을 방사상으로 적층하여 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공한다.

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

도 4는 본 발명 왕복동식 모터의 내측고정자를 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 내측고정자의 변형예를 보인 사시도이며, 도 6은 본 발명 내측고정자에 대한 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 7은 본 발명 내측고정자의 다른 실시예에 대한 변형예를 보인 사시도이며, 도 8은 본 발명 내측고정자에 대한 또다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 9는 본 발명 내측고정자의 또다른 실시예에 대한 변형예를 보인 사시도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 왕복동식 모터의 고정자조립체는 가동자조립체(20)의 바깥쪽에 위치하도록 원통모양으로 형성하는 외측고정자(11)와, 외측고정자(11)의 안쪽에 일정한 코어간 거리를 두고 배치하도록 원통모양으로 형성하는 내측고정자(100)로 이루어진다.

외측고정자(11)는 얇은 탄소강판을 "디귿자" 형상으로 제작하여 권선코일(C)을 감은 보빈(미부호)의 외주면에 방사상으로 적층 형성한다.

내측고정자(100)는 도 4에서와 같이 에스엠시(Soft Magnetic Composite)를 이용한 분말야금공법을 통해 일체형의 고정자몸체(110)를 원통모양으로 형성한다.

알려진 바와 같이 에스엠시(이하, SMC로 약칭함)는 메탈분말의 일종으로 모터 등의 전자기 시스템에 응용하기 위해 전기적, 자기적 특성을 향상시킨 자성 물질로서, 자성체 분말에 절연 코팅재를 입혀 압축 하는 것이다.

또, 고정자몸체(110)는 도 5에서와 같이 그 외주면에 수 개의 와전류차단슬릿(111)..(111)을 축방향으로 쪼개 형성하는 것이 바람직하나 경우에 따라서는 내주면쪽에 형성할 수도 있다.

한편, 내측고정자(100)는 도 6에서와 같이 SMC를 이용한 분말야금공법을 통해 소정의 폭을 가지도록 제작한 수 개의 고정자판체(120)..(120)를 축방향으로 적층하여 리벳(125)..(125)으로 고정할 수도 있다.

고정자판체(120)는 리벳(125)으로 고정하기 위한 리벳구멍(121)..(121)을 원주방향으로 형성하고, 도 7에서와 같이 그 축방향으로 쪼개 와전류를 차단하는 와전류차단슬릿(122)..(122)을 원주방향을 따라 수개 형성하는 것이 바람직하나 경우에 따라서는 내주면 쪽에 형성할 수도 있다.

또 한편, 내측고정자(100)는 도 8에서와 같이 SMC를 이용한 분말야금공법을 통해 원호형상의 고정자블록(130)..(130)을 형성하고, 이 고정자블록(130)..(130)을 방사상으로 적층하여 그 양측면을 고정링(135)(135)으로 고정할 수도 있다.

고정자블록(130)은 그 내주면 호의 각과 외주면 호의 각을 각각 상이하게 형성하여 각 고정자블록(130) 사이의 틈새에 와전류차단슬릿(131)이 형성되도록 하거나 도 9에서와 같이 각 고정자블록(130)의 외주면 또는 내주면에 와전류차단슬릿(132)을 축방향으로 쪼개 형성할 수도 있다.

또, 도면으로 도시하지는 않았으나 고정자블록의 사이에 절연체를 개재하여 와전류를 차단할 수도 있다.

도면중 미설명 부호인 133은 고정링삽입홈이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 모터의 고정자 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 권선코일(C)에 전원을 인가하여 외측고정자(11)와 내측고정자(100) 사이에 플럭스(flux)가 형성되면, 그 외측고정자(11)와 내측고정자(100) 사이의 공극에 놓인 가동자조립체(20)가 플럭스의 방향을 따라 움직이면서 지속적으로 왕복운동을 한다.

여기서, 내측고정자(100)는 소정 형상의 금형에 SMC를 넣고 온도를 가하면서 가압하여 도 4 및 도 5에서와 같이 일체형 원통모양으로 고정자몸체(110)를 형성함과 아울러 그 외주면에 축방향으로 와전류차단슬릿(111)을 형성하거나, 또는 도 6 및 도 7에서와 같이 와전류차단슬릿(122)을 가진 낱개의 고정자판체(120)를 디스크 모양으로 형성한 후 이를 축방향으로 적층하여 리벳(125)으로 고정하거나, 또는 도 8과 같이 원호 단면 형상의 고정자블록(130)을 방사상으로 적층하되 그 사이에 와전류차단슬릿(131)이 형성되도록 하여 양측면을 고정링(135)으로 고정하거나 도 9에서와 같이 와전류차단슬릿(132)을 가진 원호 단면 형상의 고정자블록(130)을 방사상으로 적층하여 그 양측면을 고정링(135)으로 고정함으로써 상기한 내측고정자를 제작한다.

이렇게 제작하는 내측고정자는 수 백장의 얇은 탄소강판을 방사상으로 적층하는 것에 비해 한 개로 형성하거나 8개 내외의 고정자판체 또는 고정자블록을 적층하여 형성함으로써 조립시 제작공정이 간소하게 되고 이를 통해 왕복동식 모터의 생산비용을 크게 절감할 수 있다.

또, 각 내측고정자를 일체형으로 제작하거나 두꺼운 판체 또는 블록으로 제작함에 따라 자속의 통과단면적이 확대되어 모터 효율의 향상을 기대할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 모터의 고정자 구조는, SMC를 이용한 분말야금공법을 통해 고정자를 일체형 고정자몸체 또는 수 개의 고정자판체나 고정자블록을 적층하여 제작함으로써, 고정자의 조립공정을 훨씬 간소화할 수 있고 이를 통해 왕복동식 모터를 제작하기 위한 생산비용을 크게 절감할 수 있다. 또, 각 내측고정자의 단면적을 확대시켜 모터의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 모터의 일례를 보인 단면도,

도 2 및 도 3은 종래 왕복동식 모터의 내측고정자에 대한 일례들을 각각 보인 사시도와 정면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 모터의 내측고정자를 보인 사시도,

도 5는 본 발명 내측고정자의 변형예를 보인 사시도,

도 6은 본 발명 내측고정자에 대한 다른 실시예를 보인 사시도,

도 7은 본 발명 내측고정자의 다른 실시예에 대한 변형예를 보인 사시도,

도 8은 본 발명 내측고정자에 대한 또다른 실시예를 보인 사시도,

도 9는 본 발명 내측고정자의 또다른 실시예에 대한 변형예를 보인 사시도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

100 : 내측고정자 110 : 고정자몸체

120 : 고정자판체 130 : 고정자블록

111,122,131,132 : 와전류차단슬릿 121 : 리벳구멍

125 : 리벳 133 : 고정링삽입홈

135 : 고정링

Claims

권선코일을 구비하는 제1 고정자와, 제1 고정자의 안쪽 또는 바깥쪽에 소정의 공극을 두고 배치하는 제2 고정자와, 제1 고정자와 제2 고정자 사이에 마그네트를 구비하여 고정자와의 플럭스에 의해 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서,

에스엠시(Soft Magnetic Composite)를 이용한 분말야금공법을 통해 일체형상으로 고정자몸체를 제작하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제1항에 있어서,

고정자몸체는 그 축방향으로 쪼개진 수 개의 와전류차단슬릿을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
권선코일을 구비하는 제1 고정자와, 제1 고정자의 안쪽 또는 바깥쪽에 소정의 공극을 두고 배치하는 제2 고정자와, 제1 고정자와 제2 고정자 사이에 마그네트를 구비하여 고정자와의 플럭스에 의해 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서,

에스엠시(Soft Magnetic Composite)를 이용한 분말야금공법을 통해 소정의 폭을 가지는 고정자판체를 수 개 형성하고, 이를 축방향으로 적층하여 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제3항에 있어서,

고정자판체에는 일직선상에 리벳구멍을 형성하여 적층후 리벳으로 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제3항 또는 제4항에 있어서,

고정자판체는 축방향으로 쪼개진 수 개의 와전류차단슬릿을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
권선코일을 구비하는 제1 고정자와, 제1 고정자의 안쪽 또는 바깥쪽에 소정의 공극을 두고 배치하는 제2 고정자와, 제1 고정자와 제2 고정자 사이에 마그네트를 구비하여 고정자와의 플럭스에 의해 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서,

에스엠시(Soft Magnetic Composite)를 이용한 분말야금공법을 통해 원호형상의 고정자블록을 형성하고, 이 고정자블록을 방사상으로 적층하여 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제6항에 있어서,

고정자블록은 양측면에 고정링을 압입하여 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제6항 또는 제7항에 있어서,

고정자블록은 내주면 호의 각과 외주면 호의 각을 상이하게 형성하여 각 고정자블록 사이에 와전류차단슬릿이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제6항 또는 제7항에 있어서,

고정자블록은 각각 축방향으로 쪼개진 와전류차단슬릿을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제6항 또는 제7항에 있어서,

고정자블록은 그 사이에 절연체를 개재하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.