KR100879945B1 - 왕복동식 모터의 내측 코어 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터에 관한 것으로, 철분말을 이용하여 내측 코어의 철심 사이에 존재하는 간극을 완전히 채움으로써 왕복동식 모터에서 발생하는 자속 포화를 방지하고 자로 면적을 최대로 할 수 있는 왕복동식 모터의 내측 코어 및 제작 공정이 간단한 왕복동식 모터의 내측 코어 제조방법을 제공한다.

왕복동식 모터, 내측 코어, 철분말, 고정수단

Description

왕복동식 모터의 내측 코어 및 그 제조방법 {INNER CORE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

도 1은 종래의 왕복동식 모터를 구비한 압축기의 단면도,

도 2는 도 1에 따른 왕복동식 모터의 내측 및 외측 코어를 도시한 단면도,

도 3은 도 1에 따른 내측 코어가 적층된 상태를 도시한 도면,

도 4는 도 1에 따른 내측 코어를 사용할 경우에 나타나는 자속을 도시한 도면,

도 5는 도 3에 따른 내측 코어의 변형예를 도시한 도면,

도 6은 도 3에 따른 내측 코어의 다른 변형예를 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 왕복동식 모터의 내측 코어가 적층된 상태를 도시한 도면,

도 8은 도 7에 따른 내측 코어에 사용되는 철분말을 도시한 도면,

도 9는 도 11은 도 7에 따른 내측 코어의 제조방법을 도시한 순서도,

도 10은 도 7에 따른 내측 코어의 다른 실시예를 도시한 도면,

도 11은 도 7에 따른 내측 코어의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

13: 피스톤 14: 실린더

21: 외측 코어 23: 마그네트

220,220',220'': 내측 코어

221,221',221'': 철심 222: 철분말

223: 고정돌기 224: 고정부재

본 발명은 왕복동식 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내측 코어 철심 사이에 존재하는 간극을 완전히 제거하여 자로 면적을 최대화할 수 있는 왕복동식 모터의 내측 코어 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 왕복동식 모터를 구비한 압축기의 단면도, 도 2는 도 1에 따른 왕복동식 모터의 내측 및 외측 코어를 도시한 단면도, 도 3은 도 1에 따른 내측 코어가 적층된 상태를 도시한 도면, 도 4는 도 1에 따른 내측 코어를 사용할 경우에 나타나는 자속을 도시한 도면, 도 5는 도 3에 따른 내측 코어의 변형예를 도시한 도면, 도 6은 도 3에 따른 내측 코어의 다른 변형예를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 왕복동식 압축기(1)는 크게 압축부(10)와 왕복동식 모터(20)로 구성된다.

상기 왕복동식 모터(20)는, 외측코어(21)와, 상기 외측코어(21)에 권선된 코일(25)과, 상기 외측코어(21)와 이격된 내측코어(22)와, 상기 코어(21,22) 사이에 형성된 에어갭에서 직선운동하는 마그네트(23)와, 상기 마그네트(23)를 고정장착하 는 마그네트프레임(24)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 압축부(10)는 상기 마그네트프레임(24)에 연결되어 직선운동하는 피스톤(13)과, 상기 피스톤(13)을 내부에 수용하며 압축실을 형성하는 실린더(14)와, 상기 실린더(14)와 상기 왕복동식 모터(20)를 지지하는 전방프레임(15)을 포함하여 구성된다.

상기 왕복동식 모터(20)는 상기 전방프레임(15)과 대향 설치되어 상기 왕복동식 모터(20)를 지지 고정하는 중간프레임(16)과, 상기 중간프레임(16)을 지지하는 후방프레임(17)에 의해 고정된다.

상기한 바와 같은 종래의 왕복동식 압축기(1)는 다음과 같이 작동한다.

상기 피스톤(13)의 내부에 삽입 설치된 흡입파이프(11)를 통해 냉매가스가 흡입된다. 이와 같이 흡입된 냉매는 상기 피스톤(13)에 형성된 흡입유로(13a)와 흡입밸브(미도시)를 통과하여 상기 실린더(14)와 상기 피스톤(13)에 의해 형성된 압축실로 유입된다.

상기 압축실에서 압축된 냉매가스는 상기 실린더(14)의 단부에 설치된 토출밸브(31)를 통하여 토출커버(32) 내부로 토출된다. 이 때, 상기 토출커버(32)와 상기 토출밸브(31)의 사이에는 토출밸브스프링(35)이 설치되어 상기 토출밸브(31)를 탄성지지하며, 상기 토출커버(32)는 상기 실린더(14)와 접촉한다.

한편, 상기 토출커버(32) 내부로 토출된 냉매가스는 상기 토출커버(32)를 감싸는 토출머플러(33)에 연통된 토출파이프(34)를 통하여 압축기 외부로 토출된다.

여기서, 상기 왕복동식 모터(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 소정 간격을 두고 형성된 안쪽의 상기 내측코어(22)와 바깥쪽의 상기 외측코어(21), 그리고 소정 간격에 배치되는 상기 마그네트(23)를 포함하여 구성된다.

한편, 도 3에서와 같이 측면에서 보았을 때, 상기 내측코어(22)는 철심을 방사상으로 적층하여 대략 원통형을 이루도록 형성된다.

그러나, 이와 같은 상기 내측코어(22)는 철심 사이에 필연적으로 간극이 존재하게 되고, 이러한 간극으로 인해 도 4에서와 같이 과부하시 전류 증가에 따른 상기 코어(21,22)의 자속이 증가하여 상기 내측 코어(22)에 자속포화가 발생한다.

즉, 상기 코어(21,22) 및 상기 외측 코어(21)의 내부에 설치된 상기 코일(25)과 상기 마그네트(23)로 이루어진 상기 왕복동식 모터(20)에서 상기 코일(25)에 흐르는 전류 및 상기 마그네트(23)에서 발생한 자속은 상기 코어(21,22) 및 에어갭 등에 분포하게 되고, 도 4에 도시된 내측 코어(22)의 하부를 보면 자속(F)이 조밀하게 형성되어 자속포화가 발생함을 알 수 있다.

또한, 상기 내측 코어(22)에 자속 포화가 발생할 경우 전류가 급격히 증가하게 되고 제어가 불안정해져 전체 시스템의 운전이 불가능해 지는 문제가 있었다.

자속 포화를 방지하고 상기 내측 코어(22)의 자로 면적을 최대로 증가시키기 위해 종래에서는 도 5에서와 같이 내측 코어의 철심(42a) 사이의 간극에 별도의 철심(42b)을 삽입하는 구조를 채택하였다. 그러나, 이는 간극 마다 상기 별도의 철심(42b)을 삽입해야 하므로 제조 공정이 어렵고, 별도의 철심(42b)을 고정하기 위한 체결구조가 필요한 문제가 있었다.

한편, 종래에서는 도 6에서와 같이, 내측 코어에 존재하는 간극을 채우기 위 해 내측 코어의 철심(43)을 테이퍼 형상으로 제작하기도 하였으나, 테이퍼 형상의 철심(43)을 대량으로 제작하기 어렵고 적층 후 테이퍼 형상의 철심(43)에 잔류하는 응력을 제거해야 하는 등의 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 왕복동식 모터의 코어에 발생하는 자속포화를 방지하고 자로 면적을 최대화할 수 있는 왕복동식 모터의 내측 코어를 제공함으로 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 제작이 용이하고 제조 원가를 절감할 수 있는 왕복동식 모터의 내측 코어 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 여러 개의 라미네이션 쉬트를 방사상으로 적층하여 형성되는 철심; 및 상기 철심 사이의 간극에 채워지는 철분말;을 포함하는 왕복동식 모터의 내측 코어를 제공한다.

상기와 같이 구성함으로써 상기 철심 사이의 간격을 상기 철분말이 채우기 때문에 내측 코어의 자로 면적을 최대로 증가시킬 수 있으며, 내측 코어의 일부분에 자속 포화가 발생하여 기기의 운전 및 신뢰성에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 철분말은 그 표면에 플라스틱 코팅이 되어 있거나 플라스틱 증착이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 철분말이 이탈되는 것을 방지하기 위한 고정수단을 더 형성할 수도 있 으며, 상기 고정수단은 상기 철분말과 접하는 상기 철심의 표면에 요입 형성된 고정홈 또는 상기 철분말과 접하는 상기 철심의 표면으로부터 돌출 형성된 고정돌기로 형성할 수 있다.

또한, 상기 고정수단은, 간극 사이에 상기 철분말이 채워진 상기 철심의 둘레 또는 양단에 장착된 고정부재로 형성할 수도 있다.

이와 같이, 상기 철분말이 상기 철심 사이의 간극으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 고정수단을 구비함으로써, 상기 철분말과 상기 철심 상호간의 기계적 체결력을 향상시키게 되고 이로 인해 상기 왕복동식 모터의 내구성이 향상될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 의하면, 복수개의 라미네이션 쉬트를 방사상으로 적층하여 철심을 형성하는 단계; 상기 적층된 철심 사이에 철분말을 채우는 단계; 및 상기 채워진 철분말을 성형하는 단계;를 포함하는 왕복동식 모터의 내측 코어 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 철분말을 채우는 단계는 상기 적층된 철심을 금형 속에 삽입한 후, 상기 금형 속에 상기 철분말을 투입하는 것을 특징으로 하며, 상기 철분말을 성형하는 단계는 압축장비를 이용하여 상기 철심 사이에 채워진 상기 철분말을 압축하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 철분말을 성형하는 단계는, 상기 철분말이 상기 철심에 완전히 접착되도록 열처리하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

상기한 바와 같은 방법에 의하여 내측 코어를 제조함으로써, 상기 내측 코어 의 간극 사이에 끼우기 위한 별도의 철심제작 공정이 필요 없게 되어 간단한 공정으로 내측 코어를 제조할 수 있다.

이러한 발명의 목적과 특징은 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명백해질 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 구성 및 작용에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

또한, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 왕복동식 모터의 내측 코어가 적층된 상태를 도시한 도면, 도 8은 도 7에 따른 내측 코어에 사용되는 철분말을 도시한 도면, 도 9는 도 11은 도 7에 따른 내측 코어의 제조방법을 도시한 순서도, 도 10은 도 7에 따른 내측 코어의 다른 실시예를 도시한 도면, 도 11은 도 7에 따른 내측 코어의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 왕복동식 모터는 상기 내측 코어(220)를 제외한 나머지 부분은 종래의 왕복동식 모터와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하며 이하에서는 상기 내측 코어(220)에 대해서 자세히 설명하기로 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 왕복동식 모터의 내측 코어(220)는 복수개의 라미네이션 쉬트를 방사상으로 적층하여 형성되는 철심(221) 및 상기 철심(221) 사이의 간극에 채워지는 철분말(222)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 내측 코어(220)에 존재하는 상기 철심(221)과 이웃하는 철심(221) 사이에 존재하는 간극을 상기 철분말(222)이 채우도록 성형하여 상기 내측 코어(220)를 형성한다.

한편, 상기 철분말(222)은 도 8에 도시된 바와 같이 가루의 형태를 가지며 가루의 표면에는 플라스틱 증착 또는 플라스틱 코팅이 되어 있는 것이 효과적이다.

여기서, 상기 철분말(222)만으로 상기 내측 코어(220)를 형성할 수도 있으나, 상기 철심(221)을 사용하지 않고 상기 철분말(222)만으로 상기 내측 코어(220)를 형성한다면 밀도가 저하되어 모터의 효율이 저하된다. 즉, 상기 철분말(222)의 밀도가 상기 철심(221)의 밀도의 70% 정도에 불과하여 투자율이 떨어지므로 상기 철분말(222)만으로 상기 내측 코어(220)를 형성하면 모터의 효율이 떨어진다.

따라서, 상기 철심(221)과 상기 철분말(222)을 혼용하여 상기 내측 코어(220)를 형성하여야 한다.

이와 같이 상기 철분말(222)을 이용하여 상기 철심(221) 사이의 간극에 채움으로써, 상기 내측 코어(220)의 철심(221) 사이에 존재하는 간극을 완전히 제거할 수 있으며 자로 면적을 최대한 확대할 수 있다.

도 9에는, 본 발명의 일실시예에 따른 내측 코어(220)의 제조방법이 도시되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 내측 코어(220)의 제조방법은 복수개의 라미네이션 쉬트를 방사상으로 적층하여 상기 철심(221)을 형성하는 단계(S10); 상기 적층 된 철심(221) 사이에 상기 철분말(222)을 채우는 단계(S20); 및 상기 채워진 철분말(222)을 성형하는 단계(S30)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 철분말(222)을 채우는 단계(S20)는, 상기 적층된 철심(221)을 미리 준비된 금형(미도시) 속에 삽입하여 고정한 후, 상기 금형 속에 상기 철분말(222)을 투입하여 이루어진다.

한편, 상기 철분말(222)을 성형하는 단계(S30)는, 별도의 압축장비(미도시)를 이용하여 상기 철심(221) 사이에 채워진 상기 철분말(222)을 압축하는 것을 포함한다. 이와 같이 상기 철심(221) 사이의 간극에 채워진 상기 철분말(222)을 별도의 압축장비를 이용하여 압축함으로써 상기 철분말(222)이 상기 철심(221) 사이의 간극에 완전히 충진될 수 있다.

또한, 상기 철분말(222)을 성형하는 단계(S30)는 상기 철분말(222)이 상기 철심(221)에 완전히 접착되도록 열처리하는 단계(S40)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 상기 철분말(222)이 원하는 기계적 강도에 이를 때까지 상기 철분말(222)을 열처리하거나 가압처리한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 왕복동식 모터의 내측 코어(220)의 제조 방법은 금형을 이용한 성형, 압축장비를 이용한 압착 및 열경화 등의 방법을 이용함으로써 간단하게 내측 코어(220)를 제작할 수 있다.

상기 철분말(222)과 상기 철심(221) 사이의 기계적 강도를 확보하기 위하여 상기 철분말(222)을 열처리 또는 가압처리하지만, 사용 연한에 따른 기계적 강도의 저하에 의해 상기 철분말(222)이 이탈하는 것을 방지하기 위한 고정수단이 필요하 다.

도 10 및 도 11에는 상기 고정수단을 구비한 상기 내측 코어(220)의 변형예들이 도시되어 있다.

우선 도 10에는 상기 철분말(222)이 상기 철심(221) 사이의 간극으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 고정수단으로서 상기 철심(221')에 형성된 고정돌기(223)를 구비한 내측 코어(220')가 도시되어 있다.

이와 같이 상기 철심(221')의 표면으로부터 돌출된 상기 고정돌기(223)를 형성함으로써 상기 철분말(222)이 상기 고정돌기(223)에 걸려서 이탈하지 않게 된다. 여기서 상기 고정수단은 상기 고정돌기(223)에 한정되지 않고 상기 철심(221')의 표면에 요입형성된 고정홈(미도시)으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 고정돌기(223) 또는 고정홈은 상기 철심(221')의 표면 전체에 형성할 수도 있으며 일부분에만 형성할 수도 있다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 고정수단은 간극 사이에 상기 철분말(222)이 채워진 상기 철심(221'')의 둘레 또는 양단에 장착된 고정부재(224)로 형성할 수도 있다. 즉, 상기 내측 코어(220'')의 원주 둘레에 링형상의 고정부재(미도시)를 장착하거나 또는 상기 내측 코어(220'')의 양단에 엔드링과 같은 고정부재(224)를 장착할 수 있다.

여기서, 링형상 또는 엔드링과 같은 상기 고정부재(224)의 개수는 필요한 왕복동식 모터의 구동력에 따라 적절하게 설계하면 된다.

또한, 상기 내측 코어(220'')의 해당 부위에 상기 고정부재(224)를 장착하기 위한 홈(미도시) 등을 형성하는 것이 효과적이다.

만약, 상기 고정부재(224)가 상기 내측 코어(220'')의 외주면 보다 외부로 노출되도록 형성된다면 상기 외측 코어(21, 도 2 참조)와의 사이에 설치되는 상기 마그네트(23, 도 2 참조)와 충돌할 가능성이 있으므로, 이를 방지하기 위해서는 상기 고정부재(224)가 상기 내측 코어(220'')의 외주면 보다 돌출되지 않아야 한다.

이과 같이 상기 고정수단(223,224)을 형성함으로써, 상기 철심(221',221'')과 상기 철분말(222) 사이의 기계적 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기에서는 왕복동식 모터의 내측 코어와 그 제조 방법에 대해서 설명하였으나 반드시 내측 코어에만 적용할 수 있는 것은 아니며 방사상으로 적층되는 외측 코어에도 적용할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 철분말을 이용하여 내측 코어 사이의 간극을 완전히 채움으로써 왕복동식 모터에서 발생하는 자속 포화를 방지하고 자로 면적을 최대로 할 수 있는 왕복동식 모터의 내측 코어를 제공한다.

또한, 본 발명은 내측 코어의 철심이 자기적 절연 역할을 하기 때문에 철분말 내의 와류손의 증가를 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 별도의 철심을 제작하거나 별도의 철심을 고정하기 위한 체결구조가 필요 없게 되어 제작 공정을 간소화할 수 있으며, 철심에 존재하는 잔류응력을 제거할 필요가 없어 생산성이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명은 철분말이 내측 코어의 철심으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 고정수단을 구비함으로써 사용연한 및 내구성이 향상된 왕복동식 모터의 내측 코어를 제공한다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 복수개의 라미네이션 쉬트를 방사상으로 적층하여 형성되는 철심; 및

   상기 철심 사이의 간극에 채워지는 철분말;을 포함하고,

   상기 철분말은, 표면에 플라스틱 코팅이 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 내측 코어.
3. 복수개의 라미네이션 쉬트를 방사상으로 적층하여 형성되는 철심; 및

   상기 철심 사이의 간극에 채워지는 철분말;을 포함하고,

   상기 철분말이 이탈되는 것을 방지하기 위한 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 내측 코어.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 고정수단은, 상기 철분말과 접하는 상기 철심의 표면에 요입 형성된 고정홈인 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 내측 코어.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 고정수단은, 상기 철분말과 접하는 상기 철심의 표면으로부터 돌출 형 성된 고정돌기인 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 내측 코어.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 고정수단은, 간극 사이에 상기 철분말이 채워진 상기 철심의 둘레 또는 양단에 장착된 고정부재인 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 내측 코어.
7. 삭제
8. 복수개의 라미네이션 쉬트를 방사상으로 적층하여 철심을 형성하는 단계;

   상기 적층된 철심 사이에 철분말을 채우는 단계; 및

   상기 채워진 철분말을 성형하는 단계;를 포함하고,

   상기 철분말을 채우는 단계는, 상기 적층된 철심을 금형 속에 삽입한 후, 상기 금형 속에 상기 철분말을 투입하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 내측 코어 제조방법.
9. 복수개의 라미네이션 쉬트를 방사상으로 적층하여 철심을 형성하는 단계;

   상기 적층된 철심 사이에 철분말을 채우는 단계; 및

   상기 채워진 철분말을 성형하는 단계;를 포함하고,

   상기 철분말을 성형하는 단계는, 압축장비를 이용하여 상기 철심 사이에 채워진 상기 철분말을 압축하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 내측 코어 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 철분말을 성형하는 단계는, 상기 철분말이 상기 철심에 완전히 접착되도록 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 내측 코어 제조방법.

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