KR100802622B1

KR100802622B1 - 왕복동식 모터의 고정자 구조

Info

Publication number: KR100802622B1
Application number: KR1020060090320A
Authority: KR
Inventors: 류호길
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2006-09-18
Publication date: 2008-02-13

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 구조에 관한 것으로, 본 발명은 권선코일을 감은 보빈의 양측에 배치하는 복수의 제1 코어블록 및 제2 코어블록과, 상기 제1 코어블록과 제2 코어블록에 양단이 각각 접하도록 상기 보빈의 외주면에 배치하는 복수의 제3 코어블록과, 상기 제1 코어블록과 제2 코어블록의 외측면에 배치되어 그 제1 코어블록과 제2 코어블록을 지지하는 복수의 지지플레이트를 포함함으로써, 권선코일에서 발생하는 열이 신속하게 코어블록을 통해 방열되도록 하여 모터의 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 모터의 크기를 소형화할 수 있다. 또, 복수의 코어블록을 요철 결합하여 보빈에 고정함으로써, 외측고정자의 변형을 방지하여 외측고정자와 내측고정자 사이의 공극을 일정하게 유지할 수 있고 이를 통해 왕복동식 모터의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다. 또, 양쪽 코어블록을 요철 결합함에 따라 조립공정을 간소화하면서도 고효율의 모터를 제공할 수 있다.

Description

왕복동식 모터의 고정자 구조{STATOR STRUCTURE FOR RECIPROCATING MOTOR}

도 1은 종래 왕복동식 모터의 일례를 보인 단면도,

도 2 및 도 3은 종래 왕복동식 모터에서 외측고정자와 권선코일의 조립상태를 측면과 정면에서 각각 보인 단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 모터에서 외측고정자와 권선코일을 분해하여 보인 사시도,

도 5 및 도 6은 본 발명 왕복동식 모터에서 외측고정자와 권선코일의 조립상태를 측면과 정면에서 각각 보인 단면도,

도 7은 본 발명 왕복동식 모터에 외측고정자에 대한 다른 실시예를 보인 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 제1 코어블록 111 : 고정홈

120 : 제2 코어블록 121 : 고정홈

130 : 제3 코어블록 131 : 고정돌기

140 : 권선코일 170 : 체결볼트

210,220 : 지지플레이트

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 구조에 관한 것으로, 특히 왕복동식 모터의 외측고정자에 관한 것이다.

일반적으로 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 왕복운동을 하도록 구성하고 있다.

도 1는 종래 왕복동식 모터의 일례를 보인 단면도이고, 도 2 및 도 3은 종래 왕복동식 모터에서 외측고정자와 권선코일의 조립상태를 측면과 정면에서 각각 보인 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 모터는, 플럭스를 형성하는 고정자조립체(10)와, 상기 고정자조립체(10)의 플럭스에 따라 직선으로 왕복운동을 하는 가동자조립체(20)로 구성하고 있다.

상기 고정자조립체(10)는 가동자조립체(20)의 바깥쪽에 위치하도록 원통모양으로 형성하는 외측고정자(11)와, 상기 외측고정자(11)의 안쪽에 일정한 코어간 거리를 두고 배치하도록 원통모양으로 형성하는 내측고정자(12)와, 상기 외측고정자(11)와 내측고정자(12)의 양 측면을 지지하여 고정하는 복수의 지지플레이 트(13)(13)로 이루어져 있다.

상기 외측고정자(11)는 복수의 얇은 스테이터코어(미부호)를 측면투영시 원호형상이고 정면투영시 "기역자"모양으로 적층하여 권선코일(14)의 외주면에 원주방향을 따라 적층하는 제1 코어블록(15)과, 상기 제1 코어블록(15)과 대칭되도록 '역기역자"모양으로 상기 권선코일(14)에 적층하는 제2 코어블록(16)로 이루어져 있다.

상기 권선코일(14)은 플라스틱 재질을 환형으로 제작하는 보빈의 외주면에 코일을 감아 형성하고 있다.

상기 내측고정자(12)는 얇은 스테이터코어를 소정의 형상으로 제작한 후 낱장씩 원주방향을 따라 방사상으로 적층하여 형성하고 있다.

상기 지지플레이트(13)(13)는 상기한 외측고정자(11)와 내측고정자(12)의 양측면에 대고 긴 조립볼트(17)로 조여 고정하도록 통상 알루미늄 재질을 원판모양으로 성형하여 형성하고 있다.

가동자조립체(20)는 외측고정자(11)와 내측고정자(12) 사이에서 움직일 수 있도록 배치하는 마그네트프레임(21)과, 상기 고정자조립체(10)의 권선코일(16)에 대응하도록 마그네트프레임(21)의 외주면에 등간격으로 고정하는 다수 개의 마그네트(22)로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 모터는 다음과 같이 동작한다.

즉, 상기 외측고정자(11)의 권선코일(14)에 전류를 인가하면, 상기 권선코일(14) 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 형성한다.

이때, 상기 권선코일(14)에 의해 형성되는 플럭스 상에 상기 가동자조립체(20)의 마그네트(22)가 놓이면 그 마그네트(22)가 상기한 권선코일(14)의 플럭스와 상호 작용하여 권선코일(14)의 플럭스 방향에 따라 밀리거나 당겨지면서 상기 마그네트프레임(21)이 직선으로 왕복운동을 하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 모터에 있어서는, 도 3에서와 같이 권선코일(보다 정확하게는, 권선코일을 감은 보빈)(14)은 그 내경과 외경의 곡률이 동일한 환형으로 형성하는 반면 각각의 코어블록(15)(16)은 내주측과 외주측의 폭이 동일하면서 곡률이 동일하여 결국 상기 코어블록(15)(16)의 내주면을 권선코일(14)의 내주면과 일치시키는 경우 그 코어블록(15)(16)의 외주면(실제는, 절곡된 내주면)과 권선코일(14) 사이에는 틈새(t)가 발생하여 상기 권선코일(14)에서 발생하는 열이 코어블록(15)(16)으로 전달되는데 한계가 있을 뿐만 아니라 동일한 자로면적 대비 틈새만큼 모터가 커지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 모터가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 권선코일의 원주방향을 따라 코어블록을 방사상으로 적층할 때 그 코어블록과 권선코일 사이의 틈새를 제거하여 모터의 발열을 효과적으로 방열할 수 있을 뿐만 아니라 동일한 자로면적 대비 모터의 크기를 축소시키거나 동일한 모터의 크기 대비 자로면적을 확대할 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공하려 는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 권선코일을 감은 보빈의 양측에 배치하는 복수의 제1 코어블록 및 제2 코어블록과, 상기 제1 코어블록과 제2 코어블록에 양단이 각각 접하도록 상기 보빈의 외주면에 배치하는 복수의 제3 코어블록과, 상기 제1 코어블록과 제2 코어블록의 외측면에 배치되어 그 제1 코어블록과 제2 코어블록을 지지하는 복수의 지지플레이트를 포함한 왕복동식 모터의 고정자 구조를 제공한다.

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

도 4는 본 발명 왕복동식 모터에서 외측고정자와 권선코일을 분해하여 보인 사시도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명 왕복동식 모터에서 외측고정자와 권선코일의 조립상태를 측면과 정면에서 각각 보인 단면도이며, 도 7은 본 발명 왕복동식 모터에 외측고정자에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 외측고정자는, 정면투영시 엘(L)자 모양으로 형성하는 복수의 얇은 스테이터코어를 측면투영시 원호 형상으로 적층하여 권선코일(보다 정확하게는 보빈)(140)의 일측면에 원주방향을 따라 방사상으로 배치하는 제1 코어블록(110)과, 상기 제1 코어블록(110)과 대칭되도록 정면투영시 역엘자 모양으로 형성하는 복수의 얇은 스테이터코어를 측면투영시 원호 형상으로 적층하여 권선코일(보다 정확하게는 보빈)(140)의 타측면에 배치 하는 제2 코어블록(120)과, 정면투영시 횡방향으로 긴 직사각형 모양으로 형성하는 복수의 얇은 스테이터코어를 측면투영시 원호 형상으로 적층하여 상기 권선코일(보다 정확하게는 보빈)(140)의 외주면에 배치하는 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120)의 상단측 대향면에 각각 접촉하여 밀착하여 상기 권선코일의 제3 코어블록(130)으로 이루어진다.

상기 제3 코어블록(130)은 측면투영시 원호형상으로 적층하되, 도 5에서와 같이 그 내주면이 보빈의 외주면, 보다 정확하게는 절연지(미도시)를 포함한 권선코일(140)의 외주면에 틈새(t1)가 없이 접하도록 그 권선코일(140)의 감는 곡률(즉, 보빈의 외주면 곡률)과 대략 동일하게 적층하여 이루어진다.

한편, 상기 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120)의 바깥쪽 측면에는 각각 지지플레이트(210)(220)를 배치하고 양측 지지플레이트(210)(220)를 긴 체결볼트(170)로 조여 상기한 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120) 그리고 제3 코어블록(130)의 결합상태를 유지하도록 한다.

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

즉, 상기 외측고정자는 권선코일(140)을 감은 보빈의 양 측면에 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120)을 밀착시킨 상태에서 상기 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120)의 사이에 제3 코어블록(130)을 삽입하여 그 제3 코어블록(130)의 내주면이 보빈(또는, 권선코일의 외주면에 덮은 절연지)의 외주면에 접하도록 한다.

다음, 상기 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120)의 외측면에 각각 부착한 지지플레이(210)(220)트를 긴 조립볼트(170)로 조여 상기한 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120)이 제3 코어블록(130)과 긴밀하게 밀착되면서 고정되도록 한다.

다음, 상기 제1 코어블록(110)과 제3 코어블록(130) 사이의 이음부나 상기 제2 코어블록(120)과 제3 코어블록(130) 사이의 이음부를 용접하여 상기 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120)을 제3 코어블록(130)에 견고하게 고정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제3 코어블록을 제1 코어블록과 제2 코어블록에 보다 견고하게 고정하기 위하여는 도 6에 도시한 바와 같이 상기 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120)의 내측면 상단부에 고정홈(111)(121)을 형성하고, 이에 대응하는 상기 제3 코어블록(130)의 양단에는 상기한 제1 코어블록(110)과 제2 코어블록(120)의 고정홈(111)((121)에 끼워 맞춰질 수 있도록 고정돌기(131)(131)를 형성할 수도 있다.

상기 고정홈(111)(121)과 고정돌기(131)(131)는 평면투영시 단순 사각모양으로 형성할 수도 있고 경우에 따라서는 반구모양으로 형성할 수도 있으며 또 결합력을 더욱 높일 수 있도록 사다리꼴 모양으로 형성할 수도 있다.

이 경우, 상기 외측고정자는 먼저 한 쪽 지지플레이트(210)에 고정된 제1 코어블록(110)의 고정홈(111)에 제3 코어블록(130)의 한 쪽 고정돌기(131)를 끼워 결합하고, 이후 상기 보빈체 코일을 감은 권선코일(140)을 삽입하며, 이후 상기 제3 코어블록(130)의 타측 고정돌기(131)를 제2 코어블록(120)의 고정홈(121)에 끼워 결합하고, 이후 양쪽 지지플레이트(210)(220)를 긴 조립볼트(170)로 조여 상기한 각각의 코어블록(110)(120)을 용접하지 않고도 견고하게 고정하는 것이다.

이렇게 하여, 상기 코어블록의 내주면이 권선코일의 외주면에 긴밀하게 접촉하면서 그 권선코일에서 발생하는 열이 신속하게 코어블록으로 전달되어 방열되므로 모터의 효율을 높일 수 있다.

또, 상기 코어블록과 권선코일이 틈새없이 밀착함에 따라 모터의 외경이 작아져 그만큼 모터의 소형화를 이룰 수 있고, 모터의 외경을 동일하게 할 경우 그만큼 자로면적이 증가하여 모터의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 코어블록을 3개의 블록으로 구성하고 각 블록을 요철 결합함에 따라 외측고정자의 변형을 미연에 방지하여 내측고정자와의 공극을 일정하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 용접 공정 없이도 각각의 코어블록을 견고하게 결합할 수 있어 조립공수의 증가 없이도 고효율의 모터를 제공할 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 스테이터코어를 적층한 코어블록을 예시하였으나, 경우에 따라서는 소결체 등을 적용하여 그 내주면이 권선코일의 외주면과 접하도록 형성하여 조립할 수도 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 모터의 고정자 구조는, 코어블록을 3개로 분할 조립하여 권선코일의 외주면에 코어블록이 긴밀하게 접촉하도록 함으로써, 권선코일에서 발생하는 열이 신속하게 코어블록을 통해 방열되도록 하여 모터의 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 모터의 크기를 소형화할 수 있다.

또, 복수의 코어블록을 요철 결합하여 보빈에 고정함으로써, 외측고정자의 변형을 방지하여 외측고정자와 내측고정자 사이의 공극을 일정하게 유지할 수 있고 이를 통해 왕복동식 모터의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 양쪽 코어블록을 요철 결합함에 따라 조립공정을 간소화하면서도 고효율의 모터를 제공할 수 있다.

Claims

권선코일을 감은 보빈의 양측에 배치하는 복수의 제1 코어블록 및 제2 코어블록과,

상기 제1 코어블록과 제2 코어블록에 양단이 각각 접하도록 상기 보빈의 외주면에 배치하는 복수의 제3 코어블록과,

상기 제1 코어블록과 제2 코어블록의 외측면에 배치되어 그 제1 코어블록과 제2 코어블록을 지지하는 복수의 지지플레이트를 포함한 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제1항에 있어서,과상기 제3 코어블록은 그 내주면이 보빈의 외주면과 동일한 곡률로 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제2항에 있어서,

상기 제3 코어블록의 양단과 접하는 제1 코어블록과 제2 코어블록은 상기한 제3 코어블록과 요철 결합하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 복수의 지지플레이트는 그 양측 지지플레이트를 통과하는 조립볼트로 조여 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 구조.