KR20000008382A

KR20000008382A - 리니어 모터용 고정자 코어 및 이를 이용한 고정자 제조방법

Info

Publication number: KR20000008382A
Application number: KR1019980028171A
Authority: KR
Inventors: 이형국; 홍언표
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2000-02-07
Also published as: JP3122433B2; JP2000050612A; KR100301480B1; CN1118126C; CN1244743A; DE19931394A1; US6060810A; DE19931394B4

Abstract

본 발명은 리니어 모터용 고정자 코어 및 이를 이용한 고정자 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 원통형으로 권선된 권선코일에 절연 처리하고 그 절연 처리된 권선코일에 제1 코어편과 제2 코어편으로 구성되는 코어편을 적층하여 고정자 코어를 형성하여 권선코일의 권선 작업을 수월하게 할 뿐만 아니라 권선된 권선코일의 절연 작업이 용이하게 함으로써 조립 생산성을 높이고, 또한 고정자 코어에 의한 손실을 감소시켜 모터의 효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 모터용 고정자 코어 및 이를 이용한 고정자 제조방법

본 발명은 리니어 모터용 고정자 코어 및 이를 이용한 고정자 제조방법에 관한 것으로, 특히 코어의 자속밀도를 줄여 코어 손실을 최소화할 뿐만 아니라 조립 공정을 수월하게 할 수 있도록 한 리니어 모터용 고정자 코어 및 이를 이용한 고정자 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 모터(Linear Motor)는 입체적인 구조를 갖는 보통 모터의 자장을 평면 형태로 만든 것으로, 평면 형태의 가동부가 평면의 고정부 위에 형성되는 자장(flux)의 변화에 따라서 평면 위를 직선적으로 움직이도록 한 것이다.

상기 리니어 모터의 일예로, 도 1a, 1b에 도시한 바와 같이, 리니어 모터는 내측에 소정의 크기를 갖는 개구홈(1a)이 형성된 다수개의 코어편(1)이 원통형으로 적층되어 형성된 외측코어(10)와, 상기 적층된 코어편의 개구홈(1a)에 의해 이루어진 외측코어(10)의 내주면에 형성되는 원통형의 홈에 삽입되는 권선코일(20)과, 소정의 형상을 갖는 다수개의 코어편(3)이 원통형으로 적층되어 형성되며 상기 외측코어(10)와 소정의 간극을 두고 삽입되는 내측코어(30)와, 상기 외측코어(10)와 내측코어(30)사이의 간극에 삽입되는 마그네트(40)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 내,외측코어(10)(30)와 권선코일(20)은 고정자를 이루게 되며, 상기 마그네트(40)는 가동자를 이루게 된다.

상기 외측코어(10)를 구성하는 코어편(1)은 얇은 판소재로 소정의 폭을 가지며 디귿자형으로 형성된 패스부(1b)의 양단부에 삼각 형태를 갖는 폴부(pole part)(1c)가 각각 형성되어 이루어지고, 상기 디극자형으로 형성된 패스부(1b)의 내부가 개구홈(1a)을 형성하게 된다. 상기 외측코어(10)는 다수개의 코어편(1)이 원통형으로 적층되어 형성되며, 상기 각 코어편(1)은 폴부(1c)의 단부가 내주면을 이루고 패스부(1b)의 외측이 외주면을 이루도록 적층된다.

상기한 바와 같은 리니어 모터는 권선코일(20)에 전류가 흐르게 되면 이 전류에 의해 형성되는 자속이 내측코어(30)와 외측코어(10)의 코어편(1)(3)을 따라 흐르면서 플럭스를 형성하게 되고, 상기 자속과 마그네트(40)에 의해 형성되는 자속에 의한 상호작용력에 의해 마그네트(40)가 축방향으로 직선운동하게 된다.

한편, 상기 리니어 모터는 코어에 분포하는 자속밀도의 크기에 따라 코어에서 발생되는 손실이 결정되며, 결국 그 손실에 따라 모터의 효율이 좌우되는 데, 모터의 효율을 높이기 위해서는 코어에 발생하는 자속밀도의 크기를 최소화하여야 한다.

상기 코어에서의 손실을 줄이기 위해서는 자속이 흐르는 패스에 코어량을 증가시켜 자속밀도를 낮추면 손실을 줄일 수 있게 되어 모터의 효율을 높일 수 있게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 리니어 모터는 소정의 두께를 갖는 다수개의 코어편(1)(3)이 원통형으로 적층되어 내,외측코어(10)(30)를 형성하게 됨으로써, 내,외측코어(10)(30)의 내경과 외경의 크기가 다르게 되므로 내주면을 이루는 코어편측이 서로 접촉되어 붙은 상태가 되지만 외주면을 이루는 코어편측은 서로 소정의 간격으로 틈(g)이 생기게 되며, 상기 내,외측코어(10)의 외주면을 이루는 코어편측의 간격(g)으로 인하여 자속이 흐르는 과정에서 자속밀도의 증가와 자속의 누설이 발생하게 되어 모터의 효율을 저하시키게 된다.

또한, 외측코어(10)는 내부에 개구홈(1a)이 형성된 다수개의 코어편(1)이 원통형으로 적층되어 이루어지고 그 적층된 코어편의 개구홈(1a)에 의해 형성된 원통형 홈에 코일을 권선하게 되므로 코일을 권선하기가 난해할 뿐만 아니라 코일을 권선한 후 권선된 권선코일(20)에 절연 처리하기가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 자속밀도를 낮추어 손실을 최소화하고, 고가인 마그네트 길이의 임의 조정이 가능할 뿐만 아니라 조립 공정을 수월하게 할 수 있도록 한 리이어 모터용 고정자 코어 및 이를 이용한 고정자 제조방법을 제공함에 있다.

도 1a는 종래 리니어 모터를 도시한 정단면도,

도 1b는 종래 리니어 모터를 도시한 측면도,

도 2는 본 발명의 리니어 모터용 코어편을 도시한 사시도,

도 3은 본 발명의 리니어 모터용 고정자 코어를 도시한 사시도,

도 4는 본 발명의 리니어 모터용 고정자 코어의 일부분을 확대 도시한 측면도,

도 5a,5b,5c는 본 발명의 리니어 모터용 고정자의 제조과정을 도시한 사시도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

5 ; 제1 코어편 5a ; 제1 수직부

5b ; 제1 수평부 5c ; 제1 폴부

6 ; 제2 코어편 6a ; 제2 수직부

6b ; 제2 수평부 6c ; 제2 폴부

20' ; 고정자 코일 100 ; 고정자 코어

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 제1 수직부와 상기 제1 수직부의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제1 수평부와 상기 제1 수평부의 선단부에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제1 폴부를 일체로 형성한 제1 코어편과, 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 상기 제1 수직부에 대응하는 제2 수직부와 상기 제1수평부에 대응하여 상기 제2 수직부의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제2 수평부와 상기 제2 수평부의 선단에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제2 폴부를 일체로 형성한 제2 코어편으로, 상기 제1 및 제2 코어편을 원주방향에 대하여 교호로 중첩시켜 제1 및 제2 코어편의 수직부들이 서로 접촉되면서 연속된 하나의 외주면을 형성하도록 하며, 상기 제1 및 제2 코어편들의 수평부들이 수직부의 반대측 단부에 위치하면서 상기 폴부들의 선단부가 서로 접촉되어 연속된 하나의 내주면을 형성하도록 구성함을 특징으로 하는 리니어 모터용 고정자 코어가 제공된다.

또한, 코일을 원통형으로 권선하고 절연 코팅하여 고정자 코일을 형성하는 단계와; 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 제1 수직부와 상기 제1 수직부의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제1 수평부와 상기 제1 수평부의 선단부에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제1 폴부를 일체로 형성한 제1 코어편과, 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 상기 제1 수직부에 대응하는 제2 수직부와 상기 제1수평부에 대응하여 상기 제2 수직부의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제2 수평부와 상기 제2 수평부의 선단에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제2 폴부를 일체로 형성한 제2 코어편을, 원주방향에 대하여 교호로 배치하여 제1, 제2 수직부의 내측연부가 상기 고정자 코일의 외주면에 접촉되면서 하나의 외주면을 형성하도록 함과 아울러 상기 제1, 제2 수평부들이 상기 권선코일의 반대측 단부에 접촉되도록 함과 아울러 상기 폴부들의 선단부가 서로 접촉되면서 하나의 내주면을 형성하도록 하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 모터용 고정자 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터용 고정자 코어 및 이를 이용한 고정자 제조방법을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 리니어 모터용 고정자 코어를 구성하는 코어편은, 도 2에 도시한 바와 같이, 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 제1 수직부(5a)와, 상기 제1 수직부(5a)의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제1 수평부(5b)와, 상기 제1 수평부(5b)의 선단부에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제1 폴부(5c)를 일체로 형성한 제1 코어편(5)과; 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 상기 제1 수직부(5a)에 대응하는 제2 수직부(6a)와, 상기 제1수평부에 대응하여 상기 제2 수직부(6a)의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제2 수평부(6b)와, 상기 제2 수평부(6b)의 선단에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제2 폴부(6c)를 일체로 형성한 제2 코어편(6)으로 구성된다.

상기 제1 폴부(5c)와 제2 폴부(6c)는 역삼각 형태로 형성된다.

본 발명의 리니어 모터용 고정자 코어(100)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 제1 수직부(5a)와 상기 제1 수직부(5a)의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제1 수평부(5b)와 상기 제1 수평부(5b)의 선단부에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제1 폴부(5c)를 일체로 형성한 제1 코어편(5)과, 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 상기 제1 수직부(5a)에 대응하는 제2 수직부(6a)와 상기 제1 수평부(5b)에 대응하여 상기 제2 수직부(6a)의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제2 수평부(6b)와 상기 제2 수평부(6b)의 선단에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제2 폴부(6c)를 일체로 형성한 제2 코어편(6)을, 상기 제1 및 제2 코어편(5)(6)을 원주방향에 대하여 교호로 중첩시켜 제1 및 제2 코어편(5)(6)의 수직부(5a)(6a)들이 서로 접촉되면서 연속된 하나의 외주면을 형성하도록 하며, 상기 제1 및 제2 코어편(5)(6)들의 수평부(5b)(6b)들이 수직부(5a)(6a)의 반대측 단부에 위치하면서 상기 폴부(5c)(6c)들의 선단부가 서로 접촉되어 연속된 하나의 내주면을 형성하도록 구성된다.

상기 고정자 코어(100)는 제1 코어편(5)과 제2 코어편(6)으로 구성되는 코어편이 원통형을 이루도록 방사상으로 적층하여 형성된 구조이며, 상기 제1 및 제2 코어편(5)(6)의 제1 수평부(5b)와 제2 수평부(6b) 그리고 제1,2 수직부(5a)(6a)에 의해서 그 내부에 권선코일(20)이 삽입될 수 있는 홈(H)을 형성하게 된다.

상기 제1 코어편(5)과 제2 코어편(6)으로 구성되는 코어편은 원통형으로 적층시, 도 4에 도시한 바와 같이, 그 내측이 제1 폴부(5c) 및 제2 폴부(6c)가 수직 방향으로 일직선상에 위치하게 되고 그 두께는 t가 되며, 그 외측은 제1 수직부(5a)와 제2 수직부(6a)에 의해 그 두께가 2t가 된다. 따라서 코어편이 원통형을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어지는 고정자 코어(100)는 내경과 외경이 다른 상태에서 코어편의 내측이 t를 이루고 외측이 2t를 이루게 되므로 제1 수직부(5a)와 제2 수직부(6a)의 선단에 의해 이루어지는 외주면에 간격 형성이 최소화된다.

본 발명의 리니어 모터용 고정자 제조방법은 먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 코일을 원통형으로 권선하고 그 권선된 코일(21)에 절연 코팅하여 고정자 코일(20')을 형성하는 단계가 진행된다.

그리고, 도 5b, 5c에 도시한 바와 같이, 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 제1 수직부(5a)와 상기 제1 수직부(5a)의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제1 수평부(5b)와 상기 제1 수평부(5b)의 선단부에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제1 폴부(5c)를 일체로 형성한 제1 코어편(5)과, 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 상기 제1 수직부(5a)에 대응하는 제2 수직부(6a)와 상기 제1수평부에 대응하여 상기 제2 수직부(6a)의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제2 수평부(6b)와 상기 제2 수평부(6b)의 선단에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제2 폴부(6c)를 일체로 형성한 제2 코어편(6)을, 원주방향에 대하여 교호로 배치하여 제1, 제2 수직부(6a)의 내측연부가 상기 고정자 코일의 외주면에 접촉되면서 하나의 내주면을 형성하도록 함과 아울러 상기 제1, 제2 수평부(6b)들의 내측 선단이 반대측 단부에 각각 위치하도록 상기 고정자 코일(20')의 상하면에 각각 접촉되도록 함과 아울러 상기 폴부(5c)(6c)들의 선단이 서로 접촉되면서 하나의 내주면을 형성하도록 하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기한 바와 같이 제작된 고정자는 내측에 소정의 갭을 두고 원통형의 내측코어(30)가 삽입되고 상기 내측코어(30)와 고정자사이의 갭에 마그네트(40)가 삽입되어 리니어 모터를 구성하게 된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터용 고정자 코어 및 이를 이용한 고정자 제조방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 고정자 코일(20')과 고정자 코어(100)로 구성되는 고정자는 인가되는 전류에 의해 고정자 코일(20')에 전류가 흐르게 되고, 고정자 코일(20')에 흐르는 전류에 의해 형성되는 플럭스(flux)의 패스(path)를 형성하게 된다.

본 발명은 외측코어를 이루는 원통형의 고정자 코어(100)가 제1 코어편(5)과 제2 코어편(6)로 구성되는 코어편이 원통형을 이루도록 방사상으로 적층되어 형성됨으로써 원통형 고정자 코어(100)의 내주면이 단일면을 형성하게 되고 외주면이 코어편간의 간격이 최소화된 단일면을 이루게 되어 코어편사이의 갭에 의한 손실을 감소시키게 되고, 고정자 코어(100)를 조밀하게 구성하게 되어 코어편의 양이 증가하게 되므로 코어의 자속밀도 감소로 손실을 감소시키게 된다. 또한 고정자 코어(100)를 조밀하게 구성하게 되어 그 크기를 줄일 수 있게 된다.

본 발명은 코일을 원통형으로 권선하여 고정자 코일(20')을 형성하고 그 외면에 절연막을 형성한 상태에서 고정자 코일(20')에 제1 코어편(5)과 제2 코어편(6)을 적층하여 제작하게 되므로 고정자 코일(20')의 권선 작업이 수월할 뿐만 아니라 권선된 고정자 코일(20')의 절연이 용이하게 된다.

본 발명은 내부에 고정자 코일(20')이 위치하도록 원통형으로 적층되는 고정자 코어(100)의 폴부(5c)(6c)간의 간격 조절이 가능하게 되므로 폴부(5c)(6c)의 사이의 간격에 의해 형성되는 마그네트(40)의 길이를 감소시켜 마그네트(40) 사용량을 적정 상태로 최소화할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 고정자를 포함하여 구성되는 리니어 모터는 그 적용 일예로 리니어 압축기에 적용되며, 상기 리니어 압축기는 리니어 모터에 의해 발생된 직선 운동에너지를 피스톤 스프링의 탄성에너지 형태로 변환하고, 다시 상기 피스톤 스프링의 탄성에너지를 피스톤의 직선운동으로 바꾸어 기체를 압축하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터용 고정자 코어 및 이를 이용한 고정자 제조방법은 권선코일을 형성하고 그 외면에 절연막을 형성한 상태에서 권선코일에 제1 코어편과 제2 코어편을 적층하여 제작하게 됨으로써 권선코일의 권선 작업이 수월할 뿐만 아니라 권선된 권선코일의 절연 작업이 용이하게 되어 조립 생산성을 높이게 된다. 또한 모터를 구성할 경우 고정자 코어에 의한 손실을 감소시키게 되어 모터의 효율을 향상시키고, 모터의 크기를 감소시켜 제품의 소형화가 가능하며, 고가인 마그네트의 사용량을 감소시킬 수 있게되어 제작원가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 제1 수직부와 상기 제1 수직부의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제1 수평부와 상기 제1 수평부의 선단부에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제1 폴부를 일체로 형성한 제1 코어편과, 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 상기 제1 수직부에 대응하는 제2 수직부와 상기 제1수평부에 대응하여 상기 제2 수직부의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제2 수평부와 상기 제2 수평부의 선단에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제2 폴부를 일체로 형성한 제2 코어편으로, 상기 제1 및 제2 코어편을 원주방향에 대하여 교호로 중첩시켜 제1 및 제2 코어편의 수직부들이 서로 접촉되면서 연속된 하나의 외주면을 형성하도록 하며, 상기 제1 및 제2 코어편들의 수평부들이 수직부의 반대측 단부에 위치하면서 상기 폴부들의 선단부가 서로 접촉되어 연속된 하나의 내주면을 형성하도록 구성함을 특징으로 하는 리니어 모터용 고정자 코어.
코일을 원통형으로 권선하고 절연 코팅하여 고정자 코일을 형성하는 단계와; 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 제1 수직부와 상기 제1 수직부의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제1 수평부와 상기 제1 수평부의 선단부에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제1 폴부를 일체로 형성한 제1 코어편과, 일정한 폭과 길이를 가지는 박판소재로서 상기 제1 수직부에 대응하는 제2 수직부와 상기 제1수평부에 대응하여 상기 제2 수직부의 일단에서 직각으로 절곡 연장되는 제2 수평부와 상기 제2 수평부의 선단에서 선단으로 갈수록 점차 넓어지는 제2 폴부를 일체로 형성한 제2 코어편을, 원주방향에 대하여 교호로 배치하여 제1, 제2 수직부의 내측연부가 상기 고정자 코일의 외주면에 접촉되면서 하나의 외주면을 형성하도록 함과 아울러 상기 제1, 제2 수평부들이 상기 권선코일의 반대측 단부에 접촉되도록 함과 아울러 상기 폴부들의 선단부가 서로 접촉되면서 하나의 내주면을 형성하도록 하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 모터용 고정자 제조방법.