KR100565261B1 - 왕복동식 모터의 고정자 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 구조에 관한 것으로, 본 발명은 권선코일을 삽입하여 환형으로 형성하는 보빈체와, 보빈체의 일측 외측면에 방사상으로 결합하는 수 개의 제1 블록과, 보빈체의 타측 외측면에 방사상으로 결합하는 수 개의 제2 블록과, 환형으로 형성하여 보빈체의 외주면에 삽입하고 그 양 측면에 상기한 제1 블록과 제2 블록을 결합하는 제3 블록을 포함함으로써, 외측고정자의 변형을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 외측고정자와 내측고정자 사이의 간극을 일정하게 유지하여 왕복동식 모터의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다. 또, 강판블록의 원주방향 사이에 분말블록을 개재함에 따라 자속면적이 넓어져 모터의 외경을 줄이거나 코일의 전체 단면적 증가를 통해 동손을 감소시켜 모터 효율을 높일 수도 있다.

Description

왕복동식 모터의 고정자 구조{STATOR STRUCTURE FOR RECIPROCATING MOTOR}

도 1은 종래 왕복동식 모터를 정면에서 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 모터의 측면도,

도 3은 종래 왕복동식 모터의 조립상태에 대한 일부를 보인 개략도,

도 4는 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자 일부를 분해하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자를 조립하여 보인 평면도,

도 6은 도 5의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도,

도 7은 본 발명 왕복동식 모터에서 보빈체와 분말블록 사이의 결합상태를 보인 개략도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

11a : 보빈체 111,112 : 제1,제2 강판블록

120 : 분말블록 121 : 블록장착홈

122 : 자로확대돌부 C : 권선코일

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 구조에 관한 것으로, 특히 고정자를 조립 할 때 발생하는 고정자의 변형을 방지하고 자속면적을 넓혀 모터의 크기를 줄일 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. 최근에는 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 하는 왕복동식 모터가 소개되고 있다.

도 1는 종래 왕복동식 모터를 정면에서 보인 단면도이고, 도 2는 측면도이다.

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

고정자조립체(10)는 원통형으로 형성하는 외측고정자(11)와, 역시 원통형으로 형성하여 외측고정자(11)의 안쪽에 소정의 코어간 거리(이하, 공극과 혼용함)(t)를 두고 배치하는 내측고정자(12)로 이루어져 있다.

외측고정자(11)는 그 내부에 권선코일(C)을 삽입하는 보빈체(11a)와, 다수 장의 얇은 강판(S)을 적층하여 상기한 보빈체(11a)의 외측면에 끼워 결합하는 강판블록(11b)과, 강판블록(11b)의 연결부를 몰딩하여 보빈체(11a)에 고정하는 몰딩체(11c)로 이루어져 있다.

보빈체(11a)는 플라스틱과 같은 절연재를 속이 빈 환형 모양으로 형성하고 있다.

강판블록(11b)은 보빈체(11a)의 양측에서 서로 끼워 고정하도록 "기억자"모양과 이에 대향하는 "역기억자"모양으로 형성하고 있다.

몰딩체(11c)는 에폭시와 같은 절연물로 이루어져 보빈체(11a)의 외주면과 강판블록(11b)의 연결부를 연속하여 함께 고정하고 있다.

가동자조립체(20)는 외측고정자(11)와 내측고정자(12) 사이에서 움직일 수 있도록 배치하는 가동자몸체(21)와, 고정자조립체(10)의 권선코일(C)에 대응하도록 가동자몸체(21)의 외주면에 원주방향을 따라 등간격으로 고정하는 마그네트(22)들로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 모터는 다음과 같이 동작한다.

즉, 외측고정자(11)의 권선코일(C)에 전류를 인가하면, 권선코일(C)의 주변에 플럭스가 형성되어 외측고정자(11)의 일측 경로(path)를 따라 내측 고정자(12)로 흘렀다가 다시 외측고정자(11)의 타측 경로로 흐르는 일종의 '폐루프(closed loop)'를 형성하고, 권선코일(C)에 의해 형성되는 플럭스 상에 가동자조립체(20)의 마그네트(22)가 놓여 그 마그네트(22)가 상기한 권선코일(C)의 플럭스와 상호 작용하면서 플럭스 방향에 따라 가동자몸체(21)가 직선으로 왕복운동을 한다.

이러한 왕복동식 모터를 제작하기 위하여는 먼저 강판에서 "기억자"모양의 강판(S)을 다수 장 타발한 후 이를 "기억자" 또는 "역기억자"모양으로 강판블록(11b)을 적층하고, 이 강판블록(11b)을 소정의 금형에서 권선코일(C)이 삽입된 보빈체(11a)의 외측면에 삽입한 후 몰딩재를 주입하여 보빈체(11a)의 외주면과 강판블록(11b)의 연결부를 일체로 몰딩 고정하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 모터에 있어서는, 몰딩재를 주입할 때 발생하는 몰딩압이나 또는 몰딩체가 경화되면서 발생하는 수축력에 의해 강판블록(11b)의 일부가 도 3에서와 같이 외측고정자(11)의 중심방향으로 눌려 변형되고, 이로 인해 외측고정자(11)와 내측고정자(12) 사이의 코어간 거리(t)가 좁아지면서 적정 공극을 유지하지 못하여 고정자(10)와 가동자(20)의 충돌로 모터의 신뢰성이 떨어지거나 모터의 효율이 저하될 우려가 있었다.

또, 강판블록(11b)과 강판블록(11b) 사이에는 빈 공간이 발생하여 자속면적을 넓히기 위하여는 결국 각 강판의 폭을 넓혀야 하므로 그만큼 모터의 크기가 커지는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 모터가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 외측고정자의 제작시 몰딩재에 의해 본래의 형상이 틀어지는 것을 방지할 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 강판블록의 넓이를 줄이면서도 자속면적을 동일하게 유지할 수 있도록 하여 모터의 크기를 줄일 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 권선코일을 삽입하여 환형으로 형성하는 보빈체와, 보빈체의 일측 외측면에 방사상으로 결합하는 수 개의 제1 블록과, 보빈체의 타측 외측면에 방사상으로 결합하는 수 개의 제2 블록과, 환형으로 형성하여 보빈체의 외주면에 삽입하고 그 양 측면에 상기한 제1 블록과 제2 블록을 결합하는 제3 블록을 포함한 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공한다.

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

도 4는 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자 일부를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자를 조립하여 보인 평면도이며, 도 6은 도 5의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도이고, 도 7은 본 발명 왕복동식 모터에서 보빈체와 분말블록 사이의 결합상태를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 외측고정자는, 보빈체(11a)의 양 측면에 여러 장의 강판을 원호모양으로 겹겹이 적층한 제1 강판블록(111)과 제2 강판블록(112)을 배치하고, 그 보빈체(11a)의 외주면에 삽입하는 분말블록(120)의 양측면에 상기한 제1 강판블록(111)과 제2 강판블록(112)을 결합하여 구성한다.

보빈체(11a)는 플라스틱 수지와 같은 절연물을 외주면이 개구된 환형으로 형 성하여 그 내부에 권선코일(C)을 다수 회 감아 제작한다.

제1 강판블록(111)과 제2 강판블록(112)은 도 4에서와 같이 대략 '일자' 모양의 강판을 다수 장 적층하되, 그 적층형태는 도 5에서와 같이 정면투영시 내주면과 외주면의 원호길이가 동일한 원호형상으로 형성한다.

분말블록(120)은 도 5 및 도 6에서와 같이 연질자성분말(Soft Magnetic Composite)을 보빈체(11a)와 동일한 환형으로 형성하되 그 양측면에는 상기 제1 강판블록들(111)과 제2 강판블록(112)들 사이로 상기한 분말블록(120)이 개재되어 자속면적을 넓힐 수 있도록 요철지게 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 4에서와 같이 분말블록(120)의 양측면에는 상기한 강판블록(111)(112)이 삽입될 수 있도록 원주방향을 따라 등간격으로 블록장착홈(121)을 음각지게 형성하고, 그 블록장착홈(121)들 사이에는 각 강판블록(111)(112) 사이에 개재될 수 있도록 자로확대돌부(122)를 형성한다. 여기서, 블록장착홈(121)은 정면투영시 내주면과 외주면을 동일하게 형성하는 반면 자로확대돌부(122)는 부채꼴 모양으로 형성한다. 자로확대돌부(122)는 그 선단이 각 강판블록(111)(112)의 외측면과 동일하도록 형성한다.

또, 분말블록(120)은 도 7에서와 같이 내주면이 보빈체(11a)의 외주면에 면접촉하도록 그 분말블록(120)의 내경을 보빈체(11a)의 외경과 거의 동일하게 형성하는 것이 보빈체(11a)와의 접촉면적을 넓힐 수 있어 바람직하다.

한편, 분말블록(120)과 각 강판블록(111)(112)은 그 강판블록(111)(112)의 모서리와 분말블록(120)의 블록장착홈(121)이 접하는 경계면 부근을 용접하여 고정 결합하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 W는 용접선이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 모터의 고정자 구조는 다음과 같은 작용 효과를 가진다.

즉, 외측고정자를 조립하기 위하여는 먼저 보빈체(11a)에 권선코일(C)을 감아 밀봉하고, 다수 장의 강판을 적정 형상으로 타발한 후 적층하여 원호 형상의 제1 강판블록(111)과 제2 강판블록(112)을 제작한다. 또, 연질자성분말을 소결 가공하여 분말블록(120)을 제작한다.

다음, 보빈체(11a)의 외주면에 분말블록(120)의 내주면이 접하도록 외삽하고, 분말블록(120)의 양측면에 구비한 블록장착홈(121)에 상기한 제1 강판블록(111)과 제2 강판블록(112)을 삽입하여 방사상으로 배열한다.

다음, 분말블록(120)과 각 강판블록(111)(112)이 접하는 경계면 부근을 용접하여 상기한 강판블록(111)(112)을 분말블록에 결합 고정하는 것이다.

이렇게 하여, 몰딩재의 주입시 발생하는 몰딩재의 주입압으로 인한 외측고정자의 변형을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 외측고정자와 내측고정자 사이의 간극을 일정하게 유지하여 왕복동식 모터의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 강판블록의 원주방향 사이에 분말블록을 개재함에 따라 자속면적이 넓어져 모터의 외경을 줄이거나 반대로 외경은 유지한 채 코일의 전체 단면적 증가를 통해 동손을 감소시켜 모터 효율을 더욱 높일 수도 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 모터의 고정자 구조는, 보빈체에 분말블록을 삽입하고 이 분말블록에 강판블록을 용접 결합함으로써, 외측고정자의 변형을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 외측고정자와 내측고정자 사이의 간극을 일정하게 유지하여 왕복동식 모터의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다. 또, 강판블록의 원주방향 사이에 분말블록을 개재함에 따라 자속면적이 넓어져 모터의 외경을 줄이거나 코일의 전체 단면적 증가를 통해 동손을 감소시켜 모터 효율을 높일 수도 있다.

Claims (7)

1. 권선코일을 삽입하여 환형으로 형성하는 보빈체와,

   보빈체의 일측 외측면에 방사상으로 결합하는 수 개의 제1 블록과,

   보빈체의 타측 외측면에 방사상으로 결합하는 수 개의 제2 블록과,

   환형으로 형성하여 보빈체의 외주면에 삽입하고 그 양 측면에 상기한 제1 블록과 제2 블록을 결합하는 제3 블록을 포함한 왕복동식 모터의 고정자 구조.
2. 제1항에 있어서,

   제1 블록과 제2 블록은 여러장의 강판을 원호 형상으로 적층하는 강판블록인 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
3. 제2항에 있어서,

   제1 블록과 제2 블록은 그 외주쪽 내측면이 보빈체의 양 측면에 일치하도록 일자 모양으로 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
4. 제1항에 있어서,

   제3 블록은 자성체 분말을 소결 형성하는 분말블록인 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
5. 제4항에 있어서,

   제3 블록은 양 측면에 상기한 제1 블록들과 제2 블록들 사이로 돌출하여 양쪽 각 블록의 측면에 접하도록 요철지게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
6. 제5항에 있어서,

   제3 블록은 제1 블록 또는 제2 블록과 용접 결합하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
7. 제4항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서,

   제3 블록은 그 내주면이 보빈체의 외주면과 면접촉 하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.

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