KR20100010421A - 모터의 스테이터 및 이를 적용한 리니어 모터와 리니어압축기 - Google Patents

모터의 스테이터 및 이를 적용한 리니어 모터와 리니어압축기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터의 스테이터 및 이를 적용한 리니어 모터와 리니어 압축기에 관한 것으로, 보빈 그리고, 보빈에 권선되고, 단면이 다각형인 코일을 포함하기 때문에 코일의 권선 형태를 개선하여 코일 권선율을 높일 수 있다.
스테이터, 코일, 모터.

Description

모터의 스테이터 및 이를 적용한 리니어 모터와 리니어 압축기 {STATOR OF MOTOR AND LINEAR MOTOR FOR IT AND LINEAR COMPRESSOR FOR IT}
본 발명은 모터의 스테이터 및 이를 적용한 리니어 모터와 리니어 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게 코일의 단면이 다각형인 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터 및 이를 적용한 리니어 모터와 리니어 압축기에 관한 것이다.
리니어 모터(Linear Motor)는 입체적인 구조를 갖는 보통 모터의 자속을 평면 형태로 만든 것으로, 평면 형태의 가동부가 평면의 고정부 위에 형성되는 자속(flux)의 변화에 따라서 평면 위를 직선적으로 움직이도록 한 것이다. 상기 리니어 모터는 주로 PCB기판 자동화용 기기 및 반도체 제작장비 등에 많이 사용된다. 일반적인 회전모터는 오차가 자주 발생하고 효율이 낮은 등 많은 문제점으로 인해 리니어 모터의 사용이 확대되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 모터의 스테이터가 도시된 측단면도이다. 종래 기술에 따른 모터는 모터의 일례로 리니어 모터(10)를 사용한다. 리니어 모터(10)는 이너 스테이터(12)와 아우터 스테이터(14) 사이에 간극을 유지하면서 영구자석(16)이 왕복 직선 운동 가능하도록 설치되되, 영구자석(16)이 연결부재에 의해 피스 톤(4)과 연결되도록 설치되고, 이너 스테이터(12)와 아우터 스테이터(14) 및 영구자석(16) 사이에 상호 전자기력에 의해 영구자석(16)이 왕복 직선 운동하면서 피스톤(4)을 작동시킨다.
물론, 영구자석(16)은 이너 스테이터(12)와 아우터 스테이터(14)가 상호 전자기력을 발생시킬 수 있도록 일정 간격을 두고 제한된 공간 내에서 서로 근접하게 설치되는 것이 바람직하다.
모터 커버(미도시)는 아우터 스테이터(14)를 고정하기 위하여 아우터 스테이터(14)를 축방향으로 지지하는 동시에 프레임(2)에 볼트 고정된다. 프레임(2)에 의해 실린더(2)의 일단이 고정 지지되는 동시에, 상기 실린더(3) 내측에 피스톤(4)의 일단이 삽입되어 그 사이에 압축공간(미도시)이 형성되고, 상기 피스톤(4)은 리니어 모터(10)와 연결되어 축방향으로 왕복 구동됨에 따라 상기 압축공간(미도시)으로 냉매를 흡입한 다음, 토출시키도록 작동된다.
여기서, 상기 실린더(3)는 일단 내측에 상기 피스톤(4)과 사이에 냉매가 압축되는 압축공간(미도시)이 형성되되, 상기 피스톤(4) 일단에는 상기 압축공간(미도시)으로 냉매가 흡입될 수 있도록 축방향으로 홀이 형성된다.
리니어 모터(10)는 상기 실린더(2) 외주면으로 복수 개의 라미네이션이 원주방향으로 적층되어 원통 형상으로 형성된 이너 스테이터(12)와, 원통형의 보빈(14a)에 코일(14b)이 원주방향으로 권선된 코일 권선체(14A) 외측에 복수 개의 라미네이션이 역시 원주방향으로 적층된 코어블록(14B)이 설치된 링 형상의 아우터 스테이터(14)와, 상기 이너 스테이터(12)와 아우터 스테이터(14)의 사이에 영구자 석(16)이 구비된다.
리니어 모터(10)에 전류가 공급되면, 상기 이너 스테이터(12)의 라미네이션과 상기 아우터 스테이터(14)의 코어블록(14B) 사이에 생성되는 플럭스가 생성되면서 상기 영구자석(16)의 자력과 상호 작용에 의해 상기 영구자석(16)을 구동시키고, 이와 연결된 피스톤(4)을 왕복 직선 운동시킨다.
상기와 같이 형성된 종래 기술에 나타난 리니어 모터는 제한된 공간을 가진 보빈에 단면 형상이 원형인 코일을 층층히 적층하도록 권선하되, 빈 공간이 없이 많은 코일을 권선하면 리니어 모터의 효율이 상승할 수 있다. 그러나, 코일은 원형으로 서로 맞닿지 않는 부분은 필연적으로 빈공간이 되므로, 일정 공간에 코일이 권선수가 적어져 리니어 모터의 효율이 떨어지며, 코일의 권선율을 높이기 위해서는 결국 리니어 모터 전체 사이즈를 증가시켜야 하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 산출된 것으로서, 코일의 권선율을 높이는 모터의 스테이터 및 이를 적용한 리니어 모터와 리니어 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일예는 보빈 그리고, 보빈에 권선되고, 단면이 다각형인 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터를 제공한다.
또한, 본 발명에서 코일은 단면이 육각형인 것을 특징으로 하는 모터의 스테 이터를 제공한다.
또한, 본 발명에서 코일은 단면이 벌집 형태로 배열되도록 권선되는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터를 제공한다.
한편, 본 발명의 다른 일예는 제1 스테이터; 제1 스테이터와 간극을 유지하도록 설치된 영구자석; 그리고, 영구자석과 간극을 유지하도록 설치되고, 단면이 다각형인 코일이 보빈에 조밀하게 권선된 제2 스테이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 제공한다.
또한, 본 발명에서 코일은 단면이 육각형인 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 제공한다.
또한, 본 발명에서 코일은 단면이 벌집 형태로 배열되도록 권선되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 제공한다.
한편, 본 발명의 또 다른 일예는 실린더 내부에서 피스톤이 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 압축부; 피스톤을 운동 방향으로 스프링들이 탄성 지지하는 스프링부; 그리고, 피스톤을 왕복 구동시키되, 단면이 다각형인 코일이 보빈에 조밀하게 권선된 스테이터를 구비한 리니어 모터;로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한, 본 발명에서 코일은 단면이 육각형인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한, 본 발명에서 코일은 단면이 벌집 형태로 배열되도록 권선되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 모터의 스테이터 및 이를 적용한 리니어 모터와 리니어 압축기는, 다면체 형태의 코일을 권선하여 권선율이 증가하므로 모터의 작동 효율을 극대화시킬 뿐 아니라 압축기의 효율도 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터의 스테이터 및 이를 적용한 리니어 모터와 리니어 압축기는 모터의 플럭스 손실을 줄일 뿐만 아니라, 모터의 작동 신뢰성 및 이를 적용한 압축기의 작동 신뢰성도 향상되는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 모터의 스테이터가 도시된 측단면도이다. 리니어 모터(200)는 이너 스테이터(220)와 이격되게 형성되는 아우터 스테이터(240)와, 상기 이너 스테이터(220)와 아우터 스테이터(240) 사이에 구비되는 영구자석(260)을 포함한다. 영구자석(260)은 이너 스테이터(220)와 아우터 스테이터(240)의 반경 방향으로 간극을 유지하면서 고정된다.
이너 스테이터(220)는 실린더(130)의 외주에 고정되고, 아우터 스테이터(240)는 축방향으로 프레임(110)과 모터 커버(미도시)에 의해 고정되되, 프레임(110)과 모터 커버(미도시)가 볼트와 같은 체결 부재에 의해 체결되어 서로 결합하여, 프레임(110)과 모터 커버(미도시) 사이에서 아우터 스테이터(240)가 고정된다. 프레임(120)은 실린더(130)와 일체로 형성되며, 상기 실린더(130)의 내부에는 축방향으로 피스톤(140)이 구비된다.
피스톤(140)의 일단은 영구자석(260)과 연결되며, 상기 영구자석(260)은 이너 스테이터(220) 및 아우터 스테이터(240)의 상호 전자기력에 의해 영구자석(260)이 왕복 직선 운동하고, 상기 피스톤(140)은 영구자석(260)과 함께 실린더(130)의 내부에서 왕복 직선 운동한다.
이너 스테이터(220)는 복수 개의 라미네이션으로 구성되고, 상기 라미네이션은 실린더 외부의 원주방향으로 적층된다. 아우터 스테이터(240)는 코일 권선체(241)와 코어블록(242)으로 구성되고, 상기 코일 권선체(241)는 보빈(241a)과, 보빈(241a)의 원주 방향으로 권선된 코일(221b)로 이루어지며, 상기 코일(221b)은 단면이 육각 형태로 제작된다. 상기 코일(221b) 권선 시 서로 모서리들이 맞닿아 빈공간이 발생하지 않고, 코일(221b)은 벌집 형태로 권선된다. 상기 코일 권선체(241)의 외주면에는 코일 권선체(241)를 감싸도록 복수 개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 코어블록(242)이 형성된다.
물론, 코일(221b)의 단면의 육각 형태로 제작되는 것은 일례에 불과하며, 사각형태, 삼각형태 등과 같이 제작될 수 있다. 사각형태와 삼각형태로 제작된 코일(221b)이 권선된 코일 권선체(241)는 권선된 코일(221b) 사이로 빈공간이 확연히 줄어들어, 한정된 공간에서 많은 코일(221b)을 권선 할 수 있으므로 권선율(Space Factor)이 상승한다. 따라서, 상기 코일(221b)의 단면은 여러 다각 형태로 제작되어도 본 발명의 권리 범위에 해당한다.
리니어 모터(200)에 전류가 인가되면, 아우터 스테이터(240)의 코일(241b)에 전류가 흐르게 되고, 상기 코일(241b)에 흐르는 전류에 의해 코일(221b) 주변에 플럭스가 형성되며, 그 플럭스는 아우터 스테이터(240) 및 이너 스테이터(220)를 따라 폐회로를 형성하면서 흐르게 되고, 상기 아우터 스테이터(240) 및 이너 스테이터(220)에 흐르는 플럭스와 영구자석(260)에 의해 형성되는 플럭스의 상호 작용력에 의해서 영구자석(260)이 축 방향으로 아우터 스테이터(240) 와 이너 스테이터(220) 사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 된다. 상기 영구자석(260)에 의해 힘을 받아 실린더(130) 내부에서 피스톤(140)이 구동되되, 상기 코일(221b)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면, 상기 피스톤(140)이 직선 왕복 운동하게 된다.
본 발명에 따른 모터의 아우터 스테이터(240)는 일례로 리니어 모터(200)에0)서의 적용을 나타내었으며, 통상에 사용되는 모터에 모두 적용될 수 있다.
리니어 모터(200)의 효율 향상 및 사이즈를 최소화하기 위하여 일정 공간에서 보빈(221a)에 최대한 많은 코일(221b)을 권선해야 하므로, 상기 코일(221b)의 단면이 다각형태로 제작하여, 코일(221b) 권선 시 코일(221b)의 모서리들이 서로 맞닿아 빈공간이 생기지 않으며, 그로 인해 권선율이 증가함으로써 리니어 모터(200)의 효율이 향상된다.
이상에서 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 이루어질 수 있으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 모터의 스테이터가 도시된 측단면도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 모터의 스테이터가 도시된 측단면도.

Claims (9)

  1. 보빈; 그리고,
    보빈에 권선되고, 단면이 다각형인 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
  2. 제1항에 있어서,
    코일은 단면이 육각형인 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
  3. 제2항에 있어서,
    코일은 단면이 벌집 형태로 배열되도록 권선되는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
  4. 제1 스테이터;
    제1 스테이터와 간극을 유지하도록 설치된 영구자석; 그리고,
    영구자석과 간극을 유지하도록 설치되고, 단면이 다각형인 코일이 보빈에 조밀하게 권선된 제2 스테이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    코일은 단면이 육각형인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    코일은 단면이 벌집 형태로 배열되도록 권선되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  7. 실린더 내부에서 피스톤이 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 압축부;
    피스톤을 운동 방향으로 스프링들이 탄성 지지하는 스프링부; 그리고,
    피스톤을 왕복 구동시키되, 단면이 다각형인 코일이 보빈에 조밀하게 권선된 스테이터를 구비한 리니어 모터;로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    코일은 단면이 육각형인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    코일은 단면이 벌집 형태로 배열되도록 권선되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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