KR100677262B1 - 왕복동식 모터의 고정자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 환형의 권선코일과; 상기 권선코일의 외주면 양측면에 결합하며 원주방향으로 다수개 배치되는 코어블록과; 상기 권선코일과 코어블록의 사이에 게재되며 상기 권선코일의 내경,외경 및 측면을 감싸고 있는 수축절연물과; 상기 다수개의 코어블록에 의해 형성된 원형 내주면과 일정 간격을 두고 삽입되는 이너코어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자가 제공된다.

왕복동식 압축기, 고정자, 코일, 왕복동식 모터, 수축절연물

Description

왕복동식 모터의 고정자 및 그 제조 방법 {STATOR OF RECIPROCATING MOTOR AND MENUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 일반적인 왕복동식 모터를 도시한 단면도,

도 2는 일반적인 왕복동식 모터를 도시한 정면도,

도 3은 일반적인 왕복동식 모터의 고정자를 제조하는 공정을 나타낸 공정 순서도,

도 4는 본 발명에 따른 왕복동식 모터를 도시한 단면도,

도 5, 6, 7, 8, 9는 본 발명에 따른 왕복동식 모터의 고정자의 제조 공정을 도시한 도면으로서,

도 5는 지그에 코일을 권선한 모습을 보인 단면도,

도 6은 수축절연물이 환형 코일과 결합되기 전을 부분 절개하여 보인 단면도,

도 7은 수축절연물이 환형 코일과 결합된 후를 부분 절개하여 보인 사시도,

도 8은 수축절연물이 코어블록과 접촉하는 곳에 부분적으로 형성된 모습을 보인 사시도,

도 9은 코어 블럭이 권선 코일에 결합하는 모습을 보인 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

100: 아우터 코어 200: 이너 코어

300: 가동자 400: 권선 코일

505: 수축절연물 510: 접합부

600: 코어 블록 601: 제1 코어블록

602: 제2 코어블록 621, 622: 결합홈

700: 제 1커버 701, 801: 결합 돌기

710: 본딩제 800: 제 2커버

750, 850: 관통 구멍 900: 지그

S: 고정자

모터는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환시킨다. 이와 같은 모터는 전기 에너지가 회전 운동력으로 변환되는 회전 모터와, 전기 에너지가 직선 운동력으로 변환되는 왕복동식 모터 등으로 분류된다.

도 1은 상기 왕복동식 모터의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 왕복동식 모터는 아우터 코어(100)와 그 아우터 코어(100)내에 삽입되는 이너 코어(200)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 고정자의 아우터 코어(100)와 이너 코어(200)사이에 움직임 가능하게 삽입되는 가동자(300)로 구성된다. 상기 가동자(300)는 영구 자석(310)과 그 영구 자석(310)을 지지하는 자석 홀더(320)로 구성된 다.

상기 아우터 코어(100)는 복수개의 박판이 적층되어 이루어지는데, 상기 박판은 권선 코일(400) 및 보빈(500)이 위치하도록 내측으로 개구된 개구홈(110)과, 그 개구홈(110)의 외측에 해당되는 부분으로 "ㄷ"자 모양으로 형성되어 플럭스가 흐르는 패스부(120)와, 상기 패스부(120)의 내측 양끝 부분에 해당되는 부분으로 극을 형성하는 폴부(130)로 이루어진다.

상기 아우터 코어(100)는 그 내부에 권선 코일(400)과 그 권선 코일(400)이 권선되는 환형의 보빈(500)이 결합되어 있다.

상기 이너 코어(200)는 상기 아우터 코어(100)의 내측면에 일정간격으로 삽입되며 직사각형 형상의 박판이 방사상으로 적층되어 구성된다.

도 2는 일반적인 발명의 왕복동식 모터의 고정자의 일 실시예가 구비된 왕복동식 모터를 도시한 정면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 고정자의 아우터 코어는 복수개의 박판(L1)이 일정 두께로 적층된 코어 블록(LU1)이 환형의 보빈(500)에 방사 방향으로 위치되도록 결합된다.

상기 코어 블록(LU1)의 내측면과 외측면은 다수개의 박판(L1)들에 의해 각각 곡면을 형성하게 된다. 상기 보빈(500)에 결합된 코어 블록(LU1)들의 내측면들은 원을 형성하게 되며, 그 외측면들은 일정 간격을 유지하게 된다.

상기 보빈(500)은 내부에 원주 방향으로 환형 형태의 권선홈(미도시)이 형성된 환형체(510)와, 그 환형체(510)의 권선홈을 복개하는 환형 커버(520)로 구성된다. 상기 권선 코일(400)은 환형체(510)의 권선홈에 권선된다.

상기 보빈의 연결 고정부(550)는 두께가 일정하고 상기 환형 커버(520)의 폭과 같은 폭을 갖는 밴드 형태로 형성된다. 상기 연결 고정부(550)는 상기 코어 블록(LU1)의 외측면과 양측면의 일부 및 코어블록(LU1)이 배치되지 않아서 외부로 노출된 보빈의 외주면 부분을 감싸게 된다. 이때, 상기 코어 블록(LU1)의 양측면과 외측면이 상기 연결 고정부(550)와 밀착된 상태가 되며, 그 연결 고정부(550)는 튀어나온 형태가 된다. 즉, 상기 다수개의 코어 블록(LU1)은 연결 고정부(550)에 의해 보빈(500)에 고정 결합된다.

상기 보빈의 환형체부(510)에는 습기가 배출되는 복수개의 배출공(540)이 형성된다.

이와 같은 왕복동식 모터의 고정자의 제작 공정을 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 일반적인 왕복동식 모터의 고정자를 제조하는 공정을 나타낸 공정 순서도이다.

이에 도시된 바와 같이, 먼저 보빈(500)을 사출 등의 공정을 통해 외주면에 권선홈(501)이 형성되는 환형체(510)와, 상기 환형체(510)를 복개할 수 있는 환형 커버(520)를 제작한다.

다음, 상기 보빈(500)의 권선홈(501)에 피복된 코일(400)을 다수 회 감은 다음 보빈(500)의 외주면에 환형 커버(520)를 덮는다.

다음, 상기 보빈(500)에 박판(L1)을 적층하여 구성한 코어 블록들(LU1, LU2)을 그 내측면이 원을 형성하도록 결합시키고, 그 외측면들은 일정 간격을 유지하도록 배치한다.

그 후, 코어 블록(LU1)이 배치된 권선 코일을 금형(502)에 넣은 후 절연물 흡입구(503)를 통해 다이캐스팅(die casting) 방법이나 사출에 의해 오버 몰딩(over molding)하여 연결 고정부를 형성한다. 전술한 대로 연결 고정부에 의하여 코어블록들과 보빈이 결합된다.

다음, 아우터 코어를 완성한 후 이너 코어를 그 내주면에 일정 간격을 가지도록 배치하여 고정자를 완성하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 왕복동식 모터의 고정자는 보빈(500)이 플라스틱 재질로 성형되기 때문에 보빈(500)의 강도가 비교적 약하여 상기 보빈(500)의 권선홈(501)을 감는 과정에서 변형이 발생될 우려가 있고, 코일(400)을 감을 때 코일의 감는 강도를 적절하게 조절해야 되므로 조립작업이 어려운 문제점이 있다.

또한, 권선 코일에 절연물을 입히는 오버 몰딩 과정에서 사출을 이용하기 때문에 냉각시 사출물들이 수축하여 치수 불량이 발생하기 쉬우며 사출 금형의 온도에 따라 제품의 불균일이 발생하여 불량율을 증가시킬 뿐만 아니라, 사출 초기 셋팅시 사출물의 온도 및 압력 조건을 맞추어야 하는 등 제조 공정이 번가롭고 제조 단가가 상승하는 등 여러 문제점이 있다.

또한, 보빈(500)을 사용함으로서 다음과 같은 문제점이 추가로 발생한다.

먼저 보빈(500)에 코일(400)을 감은 후 환형 커버(520)를 덮고 금형(502)을 이용한 공정을 통해 제조되기 때문에 제조 공정이 복잡하고 공정수가 증가되며 이로 인하여 제조비용의 증가와 생산성의 저하를 가져오는 문제점이 있다.

또한, 보빈은 절연물인 동시에 열을 차단하는 역할도 하므로 코일에서 발생하는 열을 외부로 방출시키지 못해 모터의 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 보빈이 제거되어 제조 공정을 단순화 할 수 있을 뿐만 아니라 절연성이 우수하고 또한, 사출에 따른 치수 불량을 방지할 수 있는 왕복동식 모터의 고정자를 제공함에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 왕복동식 모터의 고정자는 환형의 권선코일과; 상기 권선코일의 외주면 양측면에 결합하며 원주방향으로 다수개 배치되는 코어블록과; 상기 권선코일과 코어블록의 사이에 게재되며 상기 권선코일의 내경,외경 및 양측면을 감싸고 있는 수축절연물과; 상기 다수개의 코어블록에 의해 형성된 원형 내주면과 일정 간격을 두고 삽입되는 이너코어를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 왕복동식 모터의 고정자 제조 방법은 금형에 코일을 환형으로 권선하는 제1 단계와; 금형에서 분리한 환형의 권선코일에 권선코일의 내경,외경 및 양측면을 수축절연물을 이용하여 감싸는 제2 단계와; 소정 형상의 박판을 형성하는 제3 단계와; 상기 3단계에서 형성된 박판을 적층하여 제1 및 제2 코어블록을 형성하는 제4 단계와; 상기 제1 및 제2 코어블록을 각각 수축절연물이 사이에 게재되도록 상기 권선코일의 양측면에 결합하여 코어블록을 형성하는 제5 단계와; 상기 코어블록을 원주방향으로 다수개 배치하여 형성된 내주면과 일정 간격을 유지하도록 이너코어를 삽입하고 권선코일의 축방향으로 제1 커버와 제2 커버를 상기 코어블록과 각각 결합시키는 제6 단계를 포함하여 수행된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 종래의 기술과 동일한 사항은 설명을 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 왕복동식 모터를 도시한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 왕복동식 모터는 아우터 코어(100)와 그 아우터 코어(100)내에 삽입되는 이너 코어(200)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 고정자의 아우터 코어(100)와 이너 코어(200)사이에 움직임 가능하게 삽입되는 가동자(300)로 구성된다. 상기 가동자(300)는 영구 자석(310)과 그 영구 자석(310)을 지지하는 자석 홀더(320)로 구성된다.

상기 아우터 코어(100)는 환형의 권선코일(400)과; 상기 권선코일(400)의 외주면과 양측면에 결합하며 원주방향으로 다수개 배치되는 코어블록(600)과; 상기 권선코일(400)과 코어블록(600)의 사이에 게재되며 상기 권선코일의 내경,외경 및 양측면을 감싸고 있는 수축절연물(505)을 포함하여 구성된다.

상기 권선 코일(400)은 코일이 다수번 감겨져 일정 두께와 폭을 갖는 환형으로 형성된다. 상기 권선코일(400)은 다수회 권선된 코일과 그 권선된 코일들 사이에 상기 코일을 절연시킴과 아울러 권선된 코일의 형태를 유지할 수 있도록 본딩제(710)가 충전되어 있다.

상기 본딩제(710)는 코일의 최외층에 형성되어 있다가 고온의 환경에서 액체 상태로 녹아 코일 사이에 도포되었다가 저온의 환경에서 다시 응고되어 코일이 자체 결합(self bonding)되게 하는 역할을 한다. 이에 대한 자세한 사항은 후술한다.

상기 코어블록(600)은 소정형상의 박판이 적층되어 형성되며 권선코일(400)의 일측면에 결합되는 제1 코어블록(601)과, 상기 제1 코어블록(601)과 동일하게 구성되며 상기 권선코일(400)의 타측면에 결합되며 상기 제1 코어블록(601)과 접합되는 제2 코어블록(602)을 포함하여 구성된다.

상기 제1 및 제2 코어블록(601, 602)을 형성하는 박판은 그 일측에 후술하는 제1 및 제2 커버의 결합 돌기(701, 801)와 결합하는 결합홈(621, 622)이 형성되어 있다.

상기 코어 블록(600)의 내측면과 외측면은 다수개의 박판들에 의해 각각 곡면을 형성하게 되며 상기 권선 코일(400)에 결합된 코어 블록(600)들의 내측면들은 원을 형성하고 그 외측면들은 일정 간격을 유지하게 되는 것은 종래 기술과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.

상기 수축절연물(505)은 열을 받으면 수축하는 수축튜브인 것이 바람직하다.

상기 수축절연물(505)은, 마치 테이핑하는 것과 같이, 상기 권선코일의 둘레를 회전하여 감는 것이 바람직하다.

상기 수축절연물(505)은 상기 코어블록과 접촉되는 부분에만 형성될 수도 있다.

상기 코어 블록(600)의 양측면에는 각각 제 1커버(700)와 제 2 커버(800)가 결합되는 것이 바람직하다.

상기 제 1커버(700)와 제 2커버(800)는 상기 가동자(300)가 통과할 수 있도록 중앙에 관통 구멍(750, 850)이 형성된 원판 모양으로 구성된다. 상기 제 1케버(700)와 제 2커버(800)의 일측에는 상기 코어 블럭의 결합홈(621, 622)과 결합할 수 있는 결합 돌기(701, 801)가 구비되어 있다.

상기 결합 돌기(701, 801)는 결합홈(621, 622)과 결합함으로서 위치를 고정시키게 된다.

이하, 본 발명의 왕복동식 모터의 고정자의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 5, 6, 7, 8, 9은 본 발명에 따른 왕복동식 모터의 고정자의 제조 공정을 도시한 도면으로서, 도 5는 지그에 코일을 권선한 모습을 보인 단면도, 도 6은 수축절연물이 환형 코일과 결합되기 전을 부분 절개하여 보인 단면도, 도 7은 수축절연물이 환형 코일과 결합된 후를 부분 절개하여 보인 사시도, 도 8은 수축절연물이 코어블록과 접촉하는 곳에 부분적으로 형성된 모습을 보인 사시도, 도 9은 코어 블럭이 권선코일에 결합하는 모습을 보인 단면도이다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 원주 방향으로 코일(400)이 감겨질 수 있는 홈을 가진 지그(900)를 준비하고 상기 지그(900)의 홈에 원하는 권선수만큼 코일(400)을 감는다. 여기서, 상기 지그(900)가 일정 정도의 강도를 갖고 있기 때문에 상기 코일(400)의 권선 강도를 자유롭게 조절할 수 있고 코일(400)의 권선수 및 형태를 자유롭게 설정할 수 있는 장점이 있다.

다음, 상기 지그(900)에 권선된 코일(400)에 통전을 하거나 또는 기타 다른 방법으로 가열하여 코일(400)의 최외층에 있는 본딩제(710)가 녹으면서 코일(400) 사이가 서로 본딩되도록 한다. 즉, 권선된 코일(400)을 가열하면 상기 코일의 최외층에 존재하는 본딩제가 녹으면서 코일 사이가 결합되도록 하는 것이다. 그 이후에 결합된 권선 코일(400)을 지그(900)로 부터 분리한다. 즉, 권선 코일(400)은 본딩제(710)에 의하여 본딩되어 있으므로 환형을 유지한체로 지그(900)로부터 분리시킬 수 있다.

다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 분리시킨 환형의 권선 코일(400)의 외주면에 링 형상의 수축절연물(505)를 끼운다. 즉, 상기 권선코일(400)의 양측면 및 내외경을 감싼 후에 접합부(510)를 고주파 유전가열이나 접착제를 이용하여 접합한다. 상기 수축절연물(505)은 테이핑 방식으로 여러번 권선코일(400)의 둘레를 감아서 제작하거나 또는 코어블록이 접촉하는 부분만 형성할 수도 있음은 전술한 바와 같다.

다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 권선 코일(400)을 고온 환경으로 이동하면 수축절연물(505)이 수축되어 권선 코일(400)의 외주면 및 측면 일부와 밀착하게 되면서 결합된다. 고온 환경이란, 예를 들면 고온노(高溫爐)와 같이, 수축절연물의 수축변형 온도 이상으로 가열할 수 있는 곳을 말한다. 전술한대로 코어블록이 접촉하는 부분만 수축절연물(505)을 형성한 실시예를 도 8에 도시하였다.

다음, 소정 형상의 박판을 형성한 후 상기 박판을 적층하여 제1 및 제2 코어블록을 만든다. 이때, 제1 및 제2 코어블록은 전술한대로 다수개의 박판이 적층되어 내측면 및 외측면이 일정 곡률을 갖도록 적층한다.

다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 코어블록(601)과 제 1커버(700)를 결합홈(621)과 결합돌기(701)를 이용하여 결합시키고, 다른 제2 코어블록(602)과 제 2커버(800)를 결합시킨다. 이 때, 다수개의 제1 및 제2 코어블록은 내측면들은 원을 형성하고 그 외측면들은 일정 간격을 유지하게 되는 것은 전술한 바와 같다.

상기 제 1커버(700)와 결합된 제1 코어블록(601)을 권선코일의 일측면에 결합시킨 후 이너 코어를 삽입하고 제 2커버(800)와 결합된 제2 코어블록(602)을 권선코일의 타측면에 결합한다. 그 후 제 1커버(700)와 제 2커버(800)는 볼팅 등의 방법으로 결합하거나 제1 코어블록과 제2 코어블록 사이의 접합면은 용접등의 방법으로 결합할 수도 있다.

본 실시예에서는 먼저 제1 및 제2 코어블록에 커버를 먼저 결합시킨 후 권선코일의 외주면에 배치하는 방법을 사용하였지만, 제1 및 제2 코어블록을 권선코일의 외주면에 배치하고 이너 코어 삽입후 제1,2 커버를 나중에 결합하는 방법을 사용할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 왕복동식 모터의 고정자는 코일을 감기 위한 보빈 및 덮개를 필요로 하지 않기 때문에 절연성이 우수하면서도 부품수의 감소에 따른 제조비용 및 제조 공정을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 코일의 방열이 원활해져 모터의 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 사출을 이용하기 때문에 냉각시 사출물들이 수축하여 치수 불량이 발생하기 쉬우며 사출 금형의 온도에 따라 제품의 불균일이 발생하여 불량율을 증가 시키는 종래 기술과 달리, 권선 코일에 절연물을 덮어 씌우기 위한 오버 몰딩(over molding)작업에 사출 공정을 배제함으로서 사출시 발생하는 여러 문제점을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 환형의 권선코일과;

   상기 권선코일의 외주면 및 양측면에 결합하며 원주 방향으로 다수개 배치되는 코어블록과;

   상기 권선코일과 코어블록의 사이에 게재되며 상기 권선코일의 내경,외경 및 측면을 감싸고 있는 수축절연물과;

   상기 다수개의 코어블록에 의해 형성된 원형 내주면과 일정 간격을 두고 삽입되는 이너코어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자.
2. 제 1항에 있어서, 상기 권선코일은 다수회 권선된 코일과 그 권선된 코일사이에 상기 코일을 서로 절연시킴과 아울러 권선된 코일의 형태를 유지할 수 있도록 본딩제가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자.
3. 제 1항에 있어서, 상기 코어블록은 소정 형상의 박판이 적층 형성되며 권선코일의 일측면에 결합되는 제1 코어블록과;

   상기 제1 코어블록과 동일하게 형성되고 상기 권선코일의 타측면에 결합되며 상기 제1 코어블록과 접합되는 제2 코어블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자.
4. 제 3항에 있어서, 상기 고정자는 권선코일의 축방향으로 상기 제1 및 제2 코어블록과 각각 결합하여 고정시키는 제1 커버 및 제2 커버를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자.
5. 제 1항에 있어서, 상기 수축절연물은 상기 권선코일의 둘레를 회전하여 감는것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자.
6. 제 1항에 있어서, 상기 수축절연물은 열을 받으면 수축되는 수축튜브인 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자.
7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서, 상기 수축절연물은 상기 코어블록과 접촉되는 부분에만 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자.
8. 금형에 코일을 환형으로 권선하는 제1 단계와;

   금형에서 분리한 환형의 권선코일에 권선코일의 내경,외경 및 양측면을 수축절연물을 이용하여 감싸는 제2 단계와;

   소정 형상의 박판을 형성하는 제3 단계와;

   상기 3단계에서 형성된 박판을 적층하여 제1 및 제2 코어블록을 형성하는 제4 단계와;

   상기 제1 및 제2 코어블록을 각각 수축절연물이 사이에 게재되도록 상기 권 선코일의 양측면에 결합하여 코어블록을 형성하는 제5 단계와;

   상기 코어블록을 원주방향으로 다수개 배치하여 형성된 내주면과 일정 간격을 유지하도록 이너코어를 삽입하고 권선코일의 축방향으로 제1 커버와 제2 커버를 상기 코어블록과 각각 결합시키는 제6 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 제조방법.
9. 환형의 권선코일과;

   상기 권선코일의 외주면 및 양측면에 결합하며 원주 방향으로 다수개 배치되는 코어블록과;

   상기 권선코일과 코어블록의 사이에 게재되며 상기 권선코일의 내경,외경 및 측면을 감싸고 있는 수축절연물;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자.

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