KR20050014544A

KR20050014544A - 왕복동식 모터의 고정자 조립체

Info

Publication number: KR20050014544A
Application number: KR1020030053203A
Authority: KR
Inventors: 김성종
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-07
Also published as: KR100492618B1

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 조립체에 관한 것으로서, 본 발명은 권선코일을 삽입할 수 있도록 속빈 환형으로 형성하는 보빈체와, 다수 장의 스테이터코어를 적층하여 상기 보빈체의 외측면에 방사상으로 삽입 결합하는 수 개의 코어블록과, 각 코어블록의 양측 끝단과 독립적으로 접하도록 보빈체의 내주면 양측에 상호 간격을 두고 삽입 결합하여 각각 폴부를 이루도록 환형으로 형성하는 복수 개의 폴블록을 포함함으로써, 폴블록이 보빈체를 지지함에 따라 보빈체의 변형을 미연에 방지할 수 있고 폴블록을 정다면체 형상으로 형성하여 코어블록을 결합함에 따라 코어블록의 적층이 용이하여 생산비용을 효과적으로 절감할 수 있다.

Description

왕복동식 모터의 고정자 조립체{STATOR ASSEMBLY FOR LINEAR MOTOR}

본 발명은 왕복동식 모터에 관한 것으로서, 특히 보빈체와 그 보빈체의 원주상에 방사상 적층되는 코어블록을 오버 몰딩(Over Molding)할 때 간소하면서도 보빈체의 변형을 방지할 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 모터는 입체적인 구조를 갖는 모터의 자장(Magnet Field)을 평판 형상으로 변형시킨 것으로, 평판으로 형성된 가동자조립체를 역시 평판으로 형성된 고정자조립체의 상측에 얹어 자장 변화에 따라 직선으로 움직이도록 한 것이다.

이러한 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 왕복운동하도록 이루어져 있다.

도 1 및 도 2는 종래 왕복동식 모터를 보인 단면도 및 정면도이고, 도 3은 종래 왕복동식 모터에서 외측고정자의 조립상태에 대한 일부를 보인 개략도이다.

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

고정자조립체(10)는 가동자조립체(20)의 바깥쪽에 위치하도록 원통모양으로 형성하는 외측고정자(11)와, 외측고정자(11)의 안쪽에 일정 공극을 두고 배치하도록 원통모양으로 형성하는 내측고정자(12)로 이루어져 있다.

외측고정자(11)는 그 내부에 권선코일(C)을 삽입하는 보빈체(11a)와, 다수 장의 얇은 스테이터코어(미부호)를 적층하여 상기한 보빈체(11a)의 외측면에 끼워 결합하는 코어블록(11b)과, 코어블록(11b)의 연결부를 몰딩하여 보빈체(11a)에 고정하는 몰딩체(11c)로 이루어져 있다.

보빈체(11a)는 플라스틱과 같은 절연재를 속이 빈 환형 모양으로 형성하고 있다.

코어블록(11b)은 보빈체(11a)의 양측에서 서로 끼워 고정하도록 "기억자"모양과 이에 대향하는 "역기억자"모양으로 형성하고 있다.

몰딩체(11c)는 보빈체(11a)의 외주면과 코어블록(11b)의 연결부를 연속하여 함께 고정하도록 에폭시와 같은 절연물로 이루어져 있다.

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

상기와 같은 종래 왕복동식 모터는 다음과 같이 동작한다.

즉, 권선코일(C)에 전류를 인가하면, 권선코일(C) 주변의 외측고정자(11)와 내측고정자(12)를 따라 일종의 '폐루프(closed loop)'형상의 플럭스를 형성하고, 권선코일(C)에 인가되는 전류의 방향에 따라 플럭스의 방향이 교번되면서 이 플럭스의 방향을 따라 마그네트(22)가 축방향으로 밀리거나 당겨지면서마그네트프레임(21)이 직선으로 왕복운동을 하는 것이었다.

이러한 왕복동식 모터를 제작하기 위하여는 먼저 강판에서 "기억자"모양의 스테이터코어를 다수 장 타발한 후 이를 "기억자" 또는 "역기억자"모양으로 코어블록(11b)을 적층하고, 이 코어블록(11b)을 소정의 금형에서 권선코일(C)이 삽입된 보빈체(11a)의 외측면에 삽입하여 몰딩재를 주입한 후 경화시켜 보빈체(11a)의 외주면과 코어블록(11b)의 연결부를 몰딩체(11c)로 고정하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 모터에 있어서는, 몰딩재를 주입할 때 발생하는 몰딩압이나 또는 몰딩재가 경화되면서 발생하는 수축력에 의해 코어블록(11b)의 일부가 도 3에서와 같이 외측고정자(11)의 중심방향으로 눌려 변형되고, 이로 인해 외측고정자(11)와 내측고정자(12) 사이의 공극이 좁아지면서 적정 공극을 유지하지 못하여 고정자(10)와 가동자(20)의 충돌로 모터의 신뢰성이 떨어지거나 모터의 효율이 저하될 우려가 있었다.

또, 코어블록(11b)을 적층하여 형성한 후 별도의 지그(미도시)를 이용하여 코어블록(11b)의 내주면과 외주면을 곡면지게 형성함에 따라 제조공정이 복잡하고 이로 인해 모터의 양산성이 떨어지면서 생산비용을 가중시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 모터가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 외측고정자의 제작시 몰딩재에 의해 원형이 손상되는 것을 줄일 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 조립체를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 코어블록의 적층구조를 단순화하여 양산성을 높이고 이를 통해 생산비용을 절감할 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 조립체를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 모터의 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 모터의 정면도,

도 3은 종래 왕복동식 모터의 조립상태에 대한 일부를 보인 개략도,

도 4는 본 발명 왕복동식 모터의 단면도,

도 5는 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자를 보인 단면도,

도 6은 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자를 분리하여 보인 사시도,

도 7은 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자 중에서 일부를 보인 개략도.

**도면의 주요부분에 대한 설명**

100 : 고정자 조립체 110 : 외측고정자

111 : 보빈체 112 : 코어블록

113 : 폴블록 113a : 코어안착면

114 : 코어고정링 120 : 내측고정자

200 : 가동자 조립체

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 권선코일을 삽입할 수 있도록 속빈 환형으로 형성하는 보빈체와, 다수 장의 스테이터코어를 적층하여 상기 보빈체의 외측면에 방사상으로 삽입 결합하는 수 개의 코어블록과, 각 코어블록의 양측 끝단과 독립적으로 접하도록 보빈체의 내주면 양측에 상호 간격을 두고 삽입 결합하여 각각 폴부를 이루도록 환형으로 형성하는 복수 개의 폴블록을 포함한 왕복동식 모터의 고정자 조립체를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 고정자 조립체를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 모터의 단면도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자를 보인 단면도이며, 도 6은 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자를 분리하여 보인 사시도이고, 도 7은 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자 중에서 일부를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 모터는, 통상 프레임에 고정 설치하는 외측고정자(110) 및 이 외측고정자(110)의 내측에 일정 공극을 두고 배치하는 내측고정자(120)로 된 고정자조립체(100)와, 외측고정자(110)와 내측고정자(120) 사이의 공극에 개재하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자조립체(200)로 구성한다.

외측고정자(110)는 그 내부에 권선코일(C)을 삽입하는 보빈체(111)와, 다수 장의 얇은 스테이터코어(미부호)를 적층하여 상기한 보빈체(111)의 외측면에 끼워 결합하는 수 개의 코어블록(112)과, 각 코어블록(112)의 양측 끝단과 독립적으로 접하도록 보빈체(111)의 내주면 양측에 상호 간격을 두고 삽입 결합하는 복수 개의 폴블록(113)과, 코어블록(112)의 외주면을 감싸 지지하는 코어고정링(114)으로 이루어진다.

보빈체(111)는 플라스틱과 같은 절연재를 속이 빈 환형 모양으로 형성한다.

코어블록(112)은 도 5 및 도 6에서와 같이 보빈체(111)의 외주면에 방사상으로 끼워 고정하도록 "디귿자"모양으로 형성한다. 또, 코어블록(112)은 후술할 폴블록(113)의 코어안착면(113a)에 접하도록 정면투영시 직사각형을 이루도록 외측면과 내측면을 직선으로 적층하여 전체적으로 직육면체 형상으로 형성한다.

폴블록(113)은 자성체인 금속을 소결 가공하여 환형으로 형성하되 외주면은 코어블록(112)의 내측면이 접하도록 정면투영시 정팔면체 모양으로 코어안착면(113a)을 형성하는 반면 내주면은 가동자조립체(120)를 원통형으로 형성하는 것을 고려하여 원형으로 형성한다.

또, 폴블록(113)은 그 내주면을 보빈체(111)의 중심방향으로 연장하여 그 내주면의 폭을 외주면의 폭보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.

코어고정링(114)은 에폭시와 같은 비자성체 물질을 미리 정팔면체 모양으로 제작하여 조립공정에서 코어블록(112)의 외주면에 압입 결합하거나, 또는 도면으로 도시하지는 않았으나 금형에서 보빈체(111)와 코어블록(112) 그리고 폴블록(113)을삽입한 후 몰딩재를 주입하여 보빈체(111)의 외주면과 코어블록(112)의 외측면에 골고루 몰딩되도록 형성할 수도 있다.

가동자조립체(200)는 외측고정자(110)와 내측고정자(120) 사이에서 움직일 수 있도록 배치하는 마그네트프레임(210)과, 고정자조립체(100)의 권선코일(C)에 대응하도록 마그네트프레임(210)의 외주면에 원주방향을 따라 등간격으로 고정하는 마그네트(220)로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 모터의 고정자 조립체를 제작하는 과정은 다음과 같다.

즉, 외측고정자(110)는 내부에 권선코일(C)을 삽입한 후 몰딩하여 보빈체(111)를 제작하는 한편 강판을 소정 형상으로 타발한 후 이를 직육면체 모양으로 적층하여 '디귿자'모양의 코어블록(112)을 형성한다. 또, 별도의 금형을 이용하여 소정 형상의 폴블록(113)을 소결가공으로 제작하는 한편 역시 별도의 금형을 이용하여 소정 형상의 코어고정링(114)을 사출 성형으로 제작한다.

다음, 보빈체(111)의 내주면에 폴블록(113)을 좌우 양측에서 삽입하여 가조립한다.

다음, 보빈체(111)의 외주면에서 중심방향으로 코어블록(112)을 방사상 적층하여 그 코어블록(112)의 내주면이 폴블록(113)의 외주면에 접하도록 역시 가조립한다.

다음, 코어고정링(114)을 코어블록(112)의 외주면에 축방향으로 압입하여 상기 코어블록(112)이 탈거되지 않도록 고정함으로써 외측고정자(110)의 조립을 완성한다.

이렇게, 보빈체(111)에 환형의 폴블록(113)을 결합함과 아울러 이 폴블록(113)에 코어블록(112)을 지지하여 보빈체(111)에 결합함에 따라 코어블록(112)을 일체형으로 제작할 수 있고 이를 통해 코어블록(112)을 오버 몰딩으로 조립하는 대신 미리 제작한 코어고정링(114)을 압입하여 고정함에 따라 몰딩 공정할 때 발생하는 몰딩압이나 몰딩재가 경화하면서 발생하는 신축력에 의해 수지계열의 보빈체(111)가 안쪽으로 휘는 것을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 조립시간을 단축할 수 있다.

또, 오버 몰딩으로 코어블록(112)을 고정한다고 하더라도 금속링 형상의 폴블록(113)이 보빈체(111)의 내주면에 삽입되어 상기한 몰딩압이나 신축력을 지지함에 따라 보빈체(111)의 변형을 최소화할 수 있다.

또, 코어블록(112)을 적층할 때도 코어블록(112)을 정다면체의 폴블록(113)에 후조립함에 따라 적층시 코어블록(112)의 내측면과 외측면을 곡면 형상으로 형성할 필요가 없어 치수관리가 용이하여 코어블록(112)의 적층에 대한 양산성을 높이고 이를 통해 생산비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 모터의 고정자 조립체는, 보빈체의 내주면에 환형의 폴블록을 장착하고, 이 폴블록에 접하도록 보빈체의 외주면에 코어블록을 삽입 결합하며, 코어블록의 외주면을 코어고정링으로 고정하여 구성함으로써, 폴블록이 보빈체를 지지함에 따라 보빈체의 변형을 미연에 방지할 수 있고 폴블록을 정다면체 형상으로 형성하여 코어블록을 결합함에 따라 코어블록의 적층이 용이하여 생산비용을 효과적으로 절감할 수 있다.

Claims

권선코일을 삽입할 수 있도록 속빈 환형으로 형성하는 보빈체와,

다수 장의 스테이터코어를 적층하여 상기 보빈체의 외측면에 방사상으로 삽입 결합하는 수 개의 코어블록과,

각 코어블록의 양측 끝단과 독립적으로 접하도록 보빈체의 내주면 양측에 상호 간격을 두고 삽입 결합하여 각각 폴부를 이루도록 환형으로 형성하는 복수 개의 폴블록을 포함한 왕복동식 모터의 고정자 조립체.
제1항에 있어서,

코어블록의 외주면을 감싸 지지하는 코어고정부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 조립체.
제2항에 있어서,

코어고정부재는 환형으로 형성하여 압입 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 조립체.
제2항에 있어서,

코어고정부재는 보빈체의 외주면과 코어블록의 외측면에 몰딩하여 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 조립체.
제2항에 있어서,

코어블록은 정면투영시 내주면과 외주면이 직선인 직육면체 모양으로 적층 형성하고, 폴블록의 외주면은 직육면체의 코어블록이 방사상으로 배열되도록 정다면체로 형성하는 반면 내주면은 보빈체와 동심을 이루도록 원형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 조립체.
제5항에 있어서,

코어고정부재는 정면투영시 폴블록의 외주면 형상과 동일하도록 정다면체로 형성하여 압입하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 조립체.