KR100748979B1 - 리니어 모터의 고정자 - Google Patents

리니어 모터의 고정자 Download PDF

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KR100748979B1
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최선용
정상섭
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 리니어 모터의 고정자는 아우터 코어블록에서 코일블록의 외주면에 대향되는 내주면의 내경이 상기 코일블록의 외경과 동일하게 형성됨으로써, 상기 아우터 코어블록과 코일블록 사이에 최소한의 절연거리가 일정하게 확보될 수 있기 때문에, 절연 및 열전달 효과가 증대될 수 있고 리니어 모터의 크기가 최소화될 수 있는 이점이 있다.
리니어 압축기, 리니어 모터, 고정자, 코어, 블록, 코일, 절연

Description

리니어 모터의 고정자{Stator of Linear motor}
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 모터가 구비된 리니어 압축기가 도시된 종단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 리니어 모터의 고정자가 도시된 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 리니어 모터의 고정자의 횡단면도,
도 4는 도 2에 도시된 리니어 모터의 고정자의 종단면도,
도 5는 본 발명에 따른 리니어 모터가 구비된 리니어 압축기의 종단면도,
도 6은 본 발명에 따른 리니어 모터의 고정자가 도시된 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 리니어 모터의 고정자의 횡단면도,
도 8은 도 6에 도시된 리니어 모터의 고정자의 종단면도,
도 9는 본 발명에 따른 아우터 코어블록이 도시된 사시도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50: 쉘 51: 리니어 압축부
52: 실린더 53: 실린더 블록
54: 유체 흡입구 55: 백 커버
56: 피스톤 57: 토출부 어셈블리
58: 댐퍼 60: 리니어 모터
61: 아우터 코어 62: 이너 코어
63: 코일 블록 64: 마그네트
65: 마그네트 프레임 66: 보빈
67: 코일 68: 코어커버
69: 볼트 70: 너트
71: 제 1사이드 코어블록 72: 제 2사이드 코어블록
73: 센터 코어블록 74: 절연지
76: 스프링 지지체 77: 제 1메인 스프링
78: 제 2메인 스프링 79: 소음기
본 발명은 리니어 모터에 관한 것으로서, 특히 아우터 코어블록이 제 1,2사이드 코어블록과 센터 코어블록으로 이루어지고, 상기 센터 코어블록의 내경이 코일블록의 외경과 동일하게 형성됨으로써, 절연 및 열전달 효과가 향상됨과 아울러 크기가 축소될 수 있는 리니어 모터의 고정자에 관한 것이다.
일반적으로 리니어 압축기(Linear compressor)는 리니어 모터의 직선 구동력 을 이용하여 실린더 내부에서 피스톤을 직선 왕복운동시키면서 냉매 가스 등의 유체(이하, '유체'라 칭함)를 흡입하고 압축하여 토출하는 기기이다.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 모터가 구비된 리니어 압축기가 도시된 종단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 리니어 모터의 고정자가 도시된 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 리니어 모터의 고정자의 횡단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 리니어 모터의 고정자의 종단면도이다.
종래 기술에 따른 리니어 모터가 구비된 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 쉘(2)과, 상기 쉘(2)의 내부에 배치되어 유체를 압축하는 리니어 압축부(4)로 구성된다.
상기 리니어 압축부(4)는 실린더(6)가 구비된 실린더 블록(8)과, 유체 흡입구(10)가 구비된 백 커버(12)와, 상기 실린더(6) 내부로 직선 왕복가능하게 배치된 피스톤(14)과, 상기 피스톤(14)을 상기 실린더(6)로 직선왕복시키도록 구동력을 발생시키는 리니어 모터와(20), 상기 실린더(6)의 전방에 설치되어 상기 실린더(6)에서 압축된 유체를 토출시키는 토출밸브 어셈블리(16)로 구성된다.
상기 리니어 모터(20)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 고정자와 가동자로 이루어진다.
상기 고정자는 아우터 코어(21)와, 상기 아우터 코어(21)와 일정 공극을 갖도록 배치된 이너 코어(24)와, 상기 아우터 코어(21)에 설치된 코일 블록(25)으로 이루어진다.
여기서, 상기 코일 블록(25)은 상기 아우터 코어(21)에 설치된 보빈(26)과, 상기 보빈(26)에 권선되어 자장을 형성하는 코일(27)로 이루어진다.
그리고, 상기 가동자는 상기 아우터 코어(21)와 이너 코어(24)의 사이에서 상기 아우터 코어(21) 및 이너 코어(24)와 일정 공극을 갖도록 위치되는 마그네트(28)와, 상기 마그네트(28)가 고정되는 마그네트 프레임(29)으로 이루어진다.
상기 아우터 코어(21)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개가 상기 코일블록(25)의 외주면에서 원주방향으로 소정간격 이격되게 배치된다.
여기서, 상기 아우터 코어(21)는 복수개의 코어시트가 각각 적층된 2개의 제 1,2아우터 코어블록(22)(23)으로 이루어지고, 상기 제 1,2아우터 코어블록(22)(23)은 서로 마주보면서 접하는 구조로 배치된다.
한편, 상기 아우터 코어(21)와 상기 코일블록(25)은 안정성을 위해 소정의 절연거리를 확보해야 하므로, 상기 아우터 코어(21)의 내주면과 상기 코일블록(25)의 외주면은 상기 절연거리만큼 이격되게 배치된다.
이 때, 상기 아우터 코어(21)의 내경(R21)은 상기 리니어 모터(20)의 설계시 상기 마그네트(28)와의 일정 공극을 유지하도록 설정된다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 아우터 코어(21)의 내경(R21)은 상기 코일 블록(25)의 외경(R25)이 다르므로, 상기 아우터 코어(21)의 내주면(30)과 상기 코일 블록(25)의 외주면(31) 사이의 간격은 위치마다 다르게 된다.
즉, 상기 아우터 코어(21)의 내주면(30) 중심측과 상기 코어블록(25) 외주면(31)사이의 간격(tc)은 상기 아우터 코어(21)의 내주면(30) 좌,우측과 상기 코어블 록(25) 외주면 사이의 간격(ts)보다 크게 된다.
한편, 상기 아우터 코어(21)와 상기 코어블록(25)사이의 간격은 최소한 상기 소정의 절연거리를 유지해야 하므로, 상기 아우터 코어(21)의 내주면(30) 좌,우측과 상기 코어블록(25) 외주면사이의 간격(ts)이 상기 소정의 절연거리가 되도록 구성된다.
그러나, 종래 기술에 따른 리니어 모터(20)의 고정자는 상기 아우터 코어(21)의 내주면(30) 좌,우측과 상기 코어블록(25)의 외주면(30) 사이의 간격(ts)이 상기 소정의 절연 거리가 되도록 설정할 경우, 상기 아우터 코어(21)의 내주면(30) 중심측과 코어블록(25)사이에는 불필요한 공간이 과다하게 발생하므로 리니어 모터(20)의 크기가 증대되는 문제점이 있다.
또한, 상기 불필요한 공간으로 인해 상기 코어블록(25)에서 발생된 열이 상기 아우터 코어(21)측으로 원활하게 빠져나가지 못하게 되므로 열전달이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 상기 아우터 코어(21)와 상기 코일블록(25)사이에 절연물(미도시)을 삽입시킬 경우, 상기 아우터 코어(21)와 상기 코일블록(25) 사이의 간격이 위치마다 다르기 때문에, 상기 아우터 코어(21)의 내주면(30)과 상기 절연물(미도시)사이의 마찰로 인해 상기 절연물(미도시)이 손상될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 아우터 코어와 코일블록 사이에 일정한 절연거리를 확보함으로써, 절연 및 열전달이 효과적으로 이루어짐과 아울러 크기가 감소될 수 있는 리니어 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 모터의 고정자는 다수개의 아우터 코어블록으로 이루어진 아우터 코어와, 상기 아우터 코어와 일정 공극을 갖도록 배치된 이너 코어와, 상기 아우터 코어에 구비된 코일블록을 포함하여 구성되고, 상기 아우터 코어블록에서 상기 코일블록의 외주면에 대향되는 내주면의 내경은 상기 코일블록의 외경과 동일하게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 아우터 코어블록은 좌,우측에서 서로 마주보게 배치된 제 1,2사이드 코어블록과, 상기 제 1,2사이드 코어블록사이에 결합되고 내경이 상기 코일블록의 외경과 동일하게 형성된 센터 코어블록으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제 1,2사이드 코어블록의 내주면은 상기 이너 코어의 외주면과 일정 공극을 갖도록 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1,2사이드 코어블록의 내경은 상기 이너 코어의 외경과 동일하게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1,2사이드 코어블록과 상기 센터 코어블록은 용접에 의해 상호 결합 된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1,2사이드 코어블록과 센터 코어블록은 복수개의 코어시트가 각각 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 코일블록은 상기 아우터 코어에 설치된 보빈과, 상기 보빈에 권선된 코일로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 다수개의 아우터 코어블록은 상기 코일블록의 외주면에서 원주방향을 따라 소정간격 이격되게 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 코일블록과 아우터 코어사이에는 절연재가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 절연재는 상기 코일블록의 외주면에 부착된 절연지인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 리니어 모터가 구비된 리니어 압축기의 종단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 리니어 모터의 고정자가 도시된 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 리니어 모터의 고정자의 횡단면도이고, 도 8은 도 6에 도시된 리니어 모터의 고정자의 종단면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 아우터 코어블록이 도시된 사시도이다.
본 발명에 따른 리니어 모터가 구비된 리니어 압축기는 도 5에 도시된 바와 같이, 쉘(50)과, 상기 쉘(50)의 내부에 배치되어 유체를 압축하는 리니어 압축부(51)로 구성된다.
상기 리니어 압축부(51)는 실린더(52)가 구비된 실린더 블록(53)과, 유체 흡입구(54)가 구비된 백커버(55)와, 상기 실린더(52) 내부로 직선 왕복가능하게 배치된 피스톤(56)과, 상기 피스톤(56)을 상기 실린더(52)로 직선왕복시키도록 구동력을 발생시키는 리니어 모터(60)와, 상기 실린더(52)의 전방에 설치되어 상기 실린더(52)에서 압축된 유체를 토출시키는 토출밸브 어셈블리(57)로 구성된다.
상기 실린더 블록(53)과 백 커버(55)는 상기 쉘(50)의 내부 하측에 장착된 댐퍼(58)에 의해 완충가능하게 지지된다.
한편, 상기 리니어 모터(60)는 크게 고정자와 가동자로 이루어진다.
상기 고정자는 아우터 코어(61)와, 상기 아우터 코어(61)와 일정 공극을 갖도록 배치된 이너 코어(62)와, 상기 아우터 코어(61)에 구비된 코일블록(63)을 포함하여 구성되고, 상기 가동자는 상기 아우터 코어(61)와 이너 코어(62)사이에 배치된 마그네트(64)와, 상기 마그네트(64)가 고정된 마그네트 프레임(65)으로 이루어진다.
상기 아우터 코어(61)는 다수개의 아우터 코어블록으로 이루어지는 바, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 다수개의 아우터 코어블록은 상기 코일블록(63)의 외주면에서 원주방향을 따라 소정간격 이격되게 배치된다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 아우터 코어블록에서 상기 코일블록(63)의 외주면에 대향되는 내주면의 내경은 상기 코일블록(63)의 외경과 동일하게 형성된다.
즉, 상기 아우터 코어블록은 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 좌,우측에 서 서로 마주보게 배치된 제 1,2사이드 코어블록(71)(72)과, 상기 제 1,2사이드 코어블록(71)(72)사이에 결합되는 센터 코어블록(73)으로 이루어진다.
상기 제 1,2사이드 코어블록(71)(72)과 센터 코어블록(73)은 복수개의 코어시트가 각각 적층되어 이루어진다.
한편, 상기 센터 코어블록(73)의 내경(R73)은 상기 코일블록(63)의 외경(R63)과 동일하게 형성된다.
상기 코일 블록(63)은 상기 아우터 코어(61)에 설치된 보빈(66)과, 상기 보빈(66)에 권선되어 자장을 형성하는 코일(67)로 이루어진다.
상기 센터 코어블록(73)의 내주면과 상기 코일블록(63)의 외주면은 절연거리만큼 반경방향으로 이격되게 배치되는 것도 가능하고, 상기 센터 코어블록(73)과 코일블록(63) 사이에 절연재가 구비되는 것도 가능한 바, 여기서는 상기 센터 코어블록(73)과 코일블록(63) 사이에 절연재가 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 절연재는 상기 코일블록(63)의 외주면에 부착된 절연지(74)이고, 상기 절연지(74)는 상기 코일의 외주면을 완전히 감싸도록 부착되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1,2사이드 코어블록(71)(72)의 내주면(75)은 상기 이너 코어(62)의 외주면과 일정 공극을 갖도록 배치된다.
상기 제 1,2사이드 코어블록(71)(72)과 상기 센터 코어블록(73)은 용접에 의해 상호 결합되는 것이 바람직하다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 리니어 모터(60)의 전방에는 상기 실린더 블록(53)이 위치되고, 상기 리니어 모터(60)의 후방에는 상기 아우터 코어(61)를 고정시키기 위한 코어 커버(68)가 위치된다.
상기 실린더 블록(53)과 코어 커버(68)는 상기 아우터 코어(61)에 축방향의 압축력이 작용되도록 볼트(69)와 너트(70)에 의해 축방향으로 체결 고정된다.
그리고, 상기 피스톤(56)의 직선 왕복운동을 탄성적으로 지지할 수 있도록 메인 스프링이 장착되는 바, 상기 메인 스프링은 상기 마그네트 프레임(65)의 후면에 고정된 스프링 지지체(76)와 백 커버(55) 사이에 설치된 제 1메인 스프링(77)과, 상기 코어 커버(68)와 스프링 지지체(76)사이에 설치된 제 2메인 스프링(78)으로 구성된다.
또한, 상기 피스톤(56)의 후방과 백 커버(55)의 유체 흡입구(54) 사이에는 유체의 흡입소음을 저감시키기 위한 소음기(79)가 장착된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 리니어 모터의 고정자의 조립방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 복수개의 코어시트를 적층하고, 적층된 복수개의 코어시트를 일체화하여 상기 제 1,2사이드 코어블록(71)(72)과 센터 코어블록(73)을 형성한다.
상기 제 1,2사이드 코어블록(71)(72)은 서로 마주보도록 배치시키고, 상기 센터 코어블록(73)을 상기 제 1,2사이드 코어블록(71)(72)사이에 배치시킨다.
그리고, 상기 센터 코어블록(73)의 양측면을 상기 제 1,2사이드 코어블록 (71)(73)과 용접에 의해 결합시키면, 아우터 코어블록이 이루어진다.
다수개의 상기 아우터 코어블록을 상기 코일 블록(63)의 외주면에 방사형으로 배치시킨다.
이 때, 상기 코일 블록(63)의 외주면에는 상기 코일(67)을 완전히 감싸도록 절연지(74)를 부착한다.
따라서, 상기 절연지(74)에 의해 상기 코일(67)로부터 상기 아우터 코어(61)측으로 방전이 되는 것이 방지될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 코일(67)에서 발생된 열이 상기 절연지(74)를 통해 상기 아우터 코어(61) 및 외부로 쉽게 방출될 수 있게 된다.
또한, 상기 절연지(74)에 의해 절연되기 때문에, 상기 센터 코어블록(73)과 코일 블록(63)사이에 별도의 절연거리를 확보할 필요가 없으므로 리니어 모터(60)의 크기가 축소될 수 있다.
또한, 상기 센터 코어블록(73)의 내경(R73)과 상기 코일 블록(63)의 내경(R63)이 동일하게 형성되어, 상기 센터 코어블록(73)의 내주면과 상기 절연지(74)가 면접촉을 하기 때문에, 상기 절연지(74)의 파손이 방지될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 모터의 고정자는 아우터 코어블록에서 코일블록의 외주면에 대향되는 내주면의 내경이 상기 코일블록의 외경과 동일하게 형성됨으로써, 상기 아우터 코어블록과 코일블록 사이에 최소한의 절연거리가 일정하게 확보될 수 있기 때문에, 절연 및 열전달 효과가 증대될 수 있고 리니어 모터의 크기가 최소화될 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 아우터 코어블록이 제 1,2사이드 코어블록과 센터 코어블록으로 구성되어, 상기 제 1,2사이드 코어블록와 상기 센터 코어블록의 내경이 각각 다르게 형성됨으로써, 상기 제 1,2사이드 코어블록은 이너 코어와의 일정 공극을 그대로 유지시킬 수 있으므로 리니어 모터의 효율을 유지할 수 있음과 아울러, 상기 센터 코어블록은 코일 블록과의 사이에 최소한의 절연거리를 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 아우터 코어와 코일 블록사이에 절연재가 구비됨으로써, 상기 코일측로부터 상기 아우터 코어측으로 상기 절연재를 통해 열전달이 잘 이루어지기 때문에, 방열효과가 좋은 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 다수개의 아우터 코어블록으로 이루어진 아우터 코어와, 상기 아우터 코어와 일정 공극을 갖도록 배치된 이너 코어와, 상기 아우터 코어에 구비된 코일블록을 포함하여 구성되고, 상기 아우터 코어블록은 좌,우측에서 서로 마주보게 배치된 제 1,2사이드 코어블록과, 상기 제 1,2사이드 코어블록 사이에 배치되는 센터 코어블록으로 구성되고,
    상기 센터 코어블록의 내경과 상기 코일블록의 외경 사이는 절연 가능하도록 일정 거리 이격된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1,2사이드 코어블록의 내주면은 상기 이너 코어의 외주면과 일정 공극을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1,2사이드 코어블록과 상기 센터 코어블록은 용접에 의해 상호 결합된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자.
  6. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1,2사이드 코어블록과 센터 코어블록은 복수개의 코어시트가 각각 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 코일블록은 상기 아우터 코어에 설치된 보빈과, 상기 보빈에 권선된 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수개의 아우터 코어블록은 상기 코일블록의 외주면에서 원주방향을 따라 소정간격 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 코일블록과 아우터 코어 사이에는 절연재가 구비된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연재는 상기 코일블록의 외주면에 부착된 절연지인 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자.
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