KR20150135073A - 스테이터 조립체 및 당해 스테이터 조립체를 구비한 마그넷 로터식 모터 및 펌프 - Google Patents

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Abstract

과제
고정자(스테이터)를 수지 몰드 성형할 때에, 간이한 구성에 의해 고정자와 금형과의 위치 결정 고정을 할 수가 있는 고정자의 형상을 제공한다.
해결 수단
적층 형성된 스테이터 코어 부재와, 그 스테이터 코어 부재를 수지 몰드하여 이루어지는 수지 몰드체로 이루어지는 스테이터 조립체로서, 상기 스테이터 코어 부재는, 외주면에 돌기부가 형성되고, 상기 수지 몰드는, 상기 돌기부의 선단이 노출하도록 이루어져 있다.

Description

스테이터 조립체 및 당해 스테이터 조립체를 구비한 마그넷 로터식 모터 및 펌프{STATOR ASSEMBLY, MAGNET ROTOR TYPE MOTOR WITH STATOR ASSEMBLY AND PUMP}
본 발명은, 예를 들면 배수펌프 등에 사용되는 모터, 특히 마그넷 로터식의 모터에 관한 것이다.
종래, 물 등의 액체를 취급하는 펌프에서, 모터의 금속 부분을 방수 또는 수밀 구조로 하기 위해, 수지제의 부재 등으로 덮는 구조를 채용했다, 이른바 캔드 모터 펌프가 사용되어 왔다.
이와 같은 캔드 모터 펌프를 제조할 때에, 종래는, 예를 들면 하기 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 우선 최초에 고정자(스테이터)와 수지재(樹脂材)를 일체 몰드 성형하고, 그 성형체의 외주에 다른 수지제의 지지부를 형성한 후, 지지부를 구비한 성형체의 주위에 다시 상기 지지부의 수지와 동일한 수지로 캔을 일체에 형성하는 공정을 실시하고 있다.
특허 문헌 1 : 일본국 특개2003-83277호 공보
종래 고정자를 수지와 일체 몰드 성형하는 경우, 고정자의 주위 전면을 수지로 덮도록 하기 위해서는, 몰드 성형을 행하는 금형의 내부에 고정자를 「들띄운」 상태로 지지할 필요가 있고, 그 때문에 특별한 치구를 고정자와 금형과의 사이에 개재시키든지, 또는 일체가 된 수지와 동일한 수지로 스페이서를 작성하여 이것을 고정자와 금형과의 사이에 개재시키든지에 의해, 상기 「들띄운」 상태로 성형을 행하고 있다.
그렇지만, 고정자와 금형과의 사이에 특별한 치구를 개재시킨 경우, 고정자와 치구가 접촉하는 부분은 수지로 몰드 성형되지 않기 때문에, 고정자가 노출한 채로 남아 버린다는 문제가 있고, 그 노출 부분에 녹방지 처리를 시행할 필요가 있다. 또한, 몰드 성형된 수지와 동일한 수지로 작성한 스페이서를 개재시킨 경우, 고정자의 주위의 몰드 성형은 충분히 이루어지지만, 그 후에 캔을 다시 일체 성형하기 때문에, 고정자와 회전자(로터)와의 사이에 수지 몰드분(分)과 캔분(分)과의 수지층이 형성되게 되고, 결과로서 고정자와 회전자와의 갭이 커져서 모터로서의 자력(磁力)의 손실이 커져 버린다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 고정자(스테이터)를 수지 몰드 성형할 때에, 간이한 구성에 의해 고정자와 금형과의 위치 결정 고정을 행할 수가 있고, 또한 몰드 수지로부터의 노출이 적은 고정자의 형상을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 고정자를 덮는 수지를 극소화함에 의해, 고정자와 회전자(로터)와의 갭을 작게 할 수 있는 구조를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명을 적용하는 스테이터 조립체는, 적층 형성된 스테이터 코어 부재와, 그 스테이터 코어 부재를 수지 몰드하여 이루어지는 수지 몰드체로 이루어지고, 상기 스테이터 코어 부재는, 외주면에 돌기부가 형성되고, 상기 수지 몰드는, 상기 돌기부의 선단이 노출하도록 이루어져 있다.
상기 스테이터 코어 부재는, 전적되어 있어도 좋다.
또한, 상기 스테이터 코어 부재에 형성된 상기 돌기부는, 접하는 층에서 겹쳐지지 않도록 전적(轉積)되어도 좋다.
또한, 상기 돌기부는, 상기 스테이터 코어 부재의 내주면에도 형성되어 있어도 좋다.
또한, 상기 수지 몰드는, 상기 스테이터 코어 부재의 내주면에 형성된 돌기부의 선단이 노출하도록 이루어져 있어도 좋다.
또한, 상기 스테이터 코어 부재의 내주면이, 수지 몰드 되지 않고 노출하고 있어도 좋다.
그리고, 상기 돌기부는, 상기 스테이터 코어 부재의 평면시(平面視)로, 예를 들면 원호형상, 3각형상, 4각형상 등의 임의의 형상을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 스테이터 조립체는, 그 스테이터 조립체에 의해 전자기적으로 회전 구동되는 로터 조립체를 구비한 모터로서, 상기 스테이터 조립체는 중심 샤프트를 구비하고, 상기 로터 조립체는, 원통형의 마그넷 로터와, 그 로터를 지지하는 로터 중심체로 이루어지는 마그넷 로터식 모터에도 적용할 수 있다.
이와 같은 모터는, 상기 로터 중심체에는, 상기 중심 샤프트에 회전 자유롭게 하기 위한 축받이가 장비되어 있다.
또한, 상기 로터 중심체의 중심축구멍의 저부에는, 상기 중심 샤프트의 선단이 당접 가능한 스러스트 받침판을 구비하는 것이다.
또한, 상기 로터 중심체는, 상기 스테이터 조립체에서의 로터 수용부의 내경보다 큰 외경을 갖는 플랜지부를 구비하는 것이다.
또한, 상기 로터 중심체는, 회전 출력축을 연결하는 부착부를 하단부에 구비하는 것이다.
또한, 본 발명의 스테이터 조립체를 구비한 마그넷 로터식 모터는, 상기 마그넷 로터식 모터를 덮는 모터 커버와, 상기 회전 출력축에 연결하는 회전날개와, 상기 회전날개를 수용하는 펌프실을 갖는 펌프 하우징과, 상기 펌프 하우징의 상면의 개구부를 덮는 덮개부로서 기능하는 하우징 커버를 포함하는 펌프에도 적용할 수 있다.
본 발명의 스테이터 조립체는, 상기한 구성을 구비함에 의해, 추가적인 치구나 수지 스페이서 등을 개재시키는 일 없이, 고정자(스테이터)의 주위를 수지 몰드 성형하여 형성한 것이 가능해진다. 또한, 몰드 수지로부터의 고정자의 노출을 적게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 스테이터 조립체에 의하면, 표면을 덮는 수지의 두께는 금형과 고정자(스테이터)와의 간극에 의해 정하여지기 때문에, 고정자와 회전자와의 갭을 작게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시례의 마그넷 로터식 모터의 단면도.
도 2는 스테이터 조립체의 단면도.
도 3은 로터 조립체의 단면도.
도 4는 본 발명의 한 실시례의 마그넷 로터식 모터를 적용한 배수펌프의 측면도.
도 5는 배수펌프의 상면도.
도 6은 도 5의 A-A 단면도.
도 7은 본 발명의 한 실시례의 스테이터 조립체의 측면도.
도 8은 도 7의 부호 B로 나타내는 면으로 절단한 단면도.
도 9는 도 8에 도시하는 스테이터 코어 부재의 외주부의 일부를 확대한 주요부 확대도.
도 10은 도 8에 도시하는 스테이터 코어 부재를 수지 몰드 성형할 때의 스테이터 코어 부재와 금형과의 위치 관계를 도시하는 주요부 확대도.
도 11은 스테이터 코어 부재의 변형례를 도시하는 주요부 확대도.
도 12는 스테이터 코어 부재의 변형례를 도시하는 주요부 확대도.
도 1은 본 발명의 한 실시례의 스테이터 조립체(120)를 포함하는 마그넷 로터식 모터(100)의 단면도로서, 그 마그넷 로터식 모터(100)는 각각 별체로 제조된 스테이터 조립체(120)와 로터 조립체(140)에 의해 구성된다.
도 2는, 도 1에 도시된 스테이터 조립체(120)의 단면도, 도 3은 로터 조립체(140)의 단면도이다.
스테이터 조립체(120)는, 로터의 수용부를 가지며, 주연(周緣)에 수지 몰드체(121) 내에 일체로 배설된 보빈(122)을 갖고 있다. 보빈(122)은 코일(124)이 감겨지고, 리드 단자(125)로부터 전기공급(供電)을 받는다. 코일(124)은 금속판을 겹친 스테이터 코어 부재(126)를 여자한다.
수지 몰드체(121)의 중심부에는 원주형의 샤프트(130)가 삽입, 압입 또는 인서트 성형 등에 의해 부착된다.
로터 조립체(140)는, 중공 원통형상으로 중심축구멍을 갖는 로터 중심체(141)를 갖는다. 로터 중심체(141)의 하단부는 폐색되어 있고, 도 6에 도시되는 회전날개(200)의 축부(210)에 압입되는 부착부(144)를 볼록하게 마련(凸設)함과 함께, 로터 중심체(141)의 상부 외측에는 마그넷 로터(146)가 고착된다.
마그넷 로터(146)의 하방에는 마그넷 로터(146)에의 물의 침입을 방지하는 플랜지부(142)가 마련된다. 플랜지부(142)는 스테이터 조립체(120)의 로터 수용부를 덮는 외경을 갖고 있다. 로터 중심체(141)의 내경부에는 삽입된 중심 샤프트(130)(도 1)가 삽입되는 축받이(150, 152)가 부착된다. 하방의 축받이(152)의 저부에는 스러스트 받침판(160)이 배치된다.
로터 조립체(140)를 스테이터 조립체(120)에 대해 조립하는 공정은, 스테이터 조립체(120)의 중심 샤프트(130)를 로터 조립체(140)의 축받이(150)과 축받이(152)에 대해 삽입할 뿐이면 좋다.
중심 샤프트(130)의 선단부는 스러스트 받침판(160)에 당접함과 함께, 스테이터 코어 부재(126)와 마그넷 로터(146)는 서로의 자력에 의해 맞당겨서, 로터 조립체(140)가 중심 샤프트(130)로부터 빠져 떨어지는 일은 없다.
이 상태에서 수지 몰드체(121)의 저부(121a)와 플랜지부(142)의 사이에 간극(G1)이 형성되는 구성으로 되어 있다. 이 간극(G1)은 로터 조립체(140)가 회전시에 수지 몰드체(121)와 간섭하는 일이 없도록 설정된다. 또한, 플랜지부(142)의 존재에 의해 물이 모터(100) 내부에 침입하는 것을 방지한다.
또한, 상술한 구조의 마그넷 로터식 모터(100)에 스테이터 조립체(120)를 적용하는 경우, 그 마그넷 로터식 모터(100)의 내부에 물이 침입하는 것을 막을 수 있기 때문에, 스테이터 조립체(120)의 로터 수용부를 형성하는 내주면은, 수지 몰드가 없고 스테이터 코어 부재(126)가 노출한 채로의 상태로 적용하여도 좋다.
이와 같은 구성에 의해, 스테이터와 로터 사이의 수지를 삭감할 수 있기 때문에, 스테이터와 로터의 갭을 작게 할 수 있고, 결과로서 모터의 자력의 손실을 억제할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 마그넷 로터식 모터를 장비한 배수펌프의 측면도, 도 5는 상면도, 도 6은 도 5의 A-A 단면도이다.
배수펌프는 합성 수지제의 펌프 하우징(10)을 가지며, 펌프 하우징(10)의 펌프실(12) 내에 회전날개(200)가 장비된다. 펌프 하우징(10)의 상부에는 O링(30)을 통하여 합성 수지제의 하우징 커버(이후 하(下)커버라고 한다)(40)가 부착된다.
하커버(40)는 펌프 하우징(10)에 마련되는 스냅 피트식의 계지 폴(14)을 이용하여 스냅 피트 기능에 의해 펌프 하우징(10)에 착탈 자유롭게 부착된다.
또한, 하커버(40)는 펌프 하우징(10)의 상면을 덮는 덮개부(46)를 가지며, 덮개부(46)의 중앙부에는 회전날개(200)의 축부(210)가 관통하는 개구부(48)가 형성된다.
도 7은, 본 발명의 한 실시례의 스테이터 조립체(120)의 측면도이고, 도 8은, 도 7의 부호 B로 나타내는 면으로 절단한 단면도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 스테이터 조립체(120)는, 외관상, 수지 몰드체(121)와 그 수지 몰드체(121)에 내포되는 스테이터 코어 부재(126)에 급전하는 배선(125)으로 이루어지고, 수지 몰드체(121)의 스테이터 코어 부재(126)가 위치하는 부분의 외주면에는, 후술하는 스테이터 코어 부재(126)에 형성된 돌기부(126a)의 일부(돌기부(126a)의 선단)가 노출하고 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 스테이터 조립체(120)는, 수지 몰드체(121)에 덮여진 스테이터 코어 부재(126)로 이루어지고, 당해 스테이터 코어 부재(126)에는, 코일(124)이 권회(卷回)된 복수의 보빈(122)이 마련되어 있다. 또한, 스테이터 코어 부재(126)의 외주면에는, 금형의 내주면에 접촉함에 의해, 금형과 스테이터 코어 부재를 소정의 간격을 갖고서 위치 결정하기 위한 돌기부(126a)가 형성되어 있다.
이와 같은 돌기부(126a)를 스테이터 코어 부재(126)에 구비함에 의해, 수지 몰드 성형시에 스테이터 코어 부재(126)를 금형으로부터 사실상 들띄운 것처럼 위치 결정 지지하는 것이 가능해지고, 또한 당해 돌기부(126a)의 높이(반경 방향의 길이)와 몰드되는 수지의 두께가 대응하기 때문에, 상기 돌기부(126a)의 높이를 적절히 선택함에 의해, 수지 몰드체의 수지 두께를 제어하는 것이 가능해진다.
도 9는, 도 8에 도시하는 스테이터 코어 부재(126)의 외주부의 일부를 확대한 주요부 확대도이다.
스테이터 코어 부재(126)는, 상술한 바와 같이 통상은 복수의 금속판을 적층한 것이고, 당해 복수의 금속판을 전적(轉積)(회전 적층)함에 의해, 금속판에 마련한 돌기부(126a)를 스테이터 코어 부재(126)의 원주상의 임의의 위치에 어긋내어 배치할 수 있고, 이 결과, 각 층의 돌기부(126a)를 접하는 층에서 겹쳐지지 않도록 할 수 있다. 또한 이 결과, 1장의 금속판에 마련하는 돌기부(126a)의 수를 줄일 수 있다.
도 10은, 도 8 및 도 9에 도시하는 스테이터 코어 부재(126)를 수지 몰드 성형할 때의 스테이터 코어 부재(126)와 금형(300)과의 위치 관계를 도시하는 주요부 확대도이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 스테이터 코어 부재(126)의 외주부에는, 평면시로 원호형상의 돌기부(126a)가 형성되어 있고, 당해 돌기부(126a)가 금형(300)과 접촉함에 의해, 금형(300)의 내면과 스테이터 코어 부재(126)와의 사이에 몰드시에 수지가 유입하기 위한 간극을 형성하면서 위치 결정이 이루어진다.
여기서, 상술한 바와 같이, 스테이터 코어 부재(126)의 외주부에 돌기부(126a)가 형성되어 있기 때문에, 수지 몰드 성형시에 금형(300)과의 사이에 수지가 유입하기 위한 간극이 형성된다.
또한, 당해 돌기부(126a)의 높이와 몰드되는 수지의 두께가 대응하기 때문에, 상기 돌기부(126a)의 높이를 적절히 선택함에 의해, 수지 몰드체의 수지 두께를 제어하는 것이 가능해진다.
도 11 및 도 12는, 본 발명의 스테이터 조립체(120)에 적용되는 스테이터 코어 부재(126)의 변형례를 도시하는 주요부 확대도이다.
스테이터 코어 부재(126)에 마련되는 돌기부(126a)는, 상술한 수지 몰드 성형시에 금형과의 사이에서 수지가 유입할 수 있는 간극을 확보함과 함께 위치 결정을 할 수 있을 정도의 것이라면, 크기, 형상 및 1장의 금속판에 마련되는 수 등은 임의로 설정하는 것이 가능하다.
예를 들면, 도 11에 도시하는 바와 같이, 스테이터 코어 부재(126)의 외주부에 돌출하는 돌기부(126a)는, 평면시로 3각형상으로 하여도 좋다. 이와 같은 형상으로 함에 의해, 위치 결정에 필요한 금속판의 돌기부의 강성을 확보함과 함께 수지 몰드 된 간극도 크게 확보할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, 돌기부(126a)를 단면이 금형(300)에 따른 개략 4각형상으로 하여도 좋다. 이와 같은 형상으로 함에 의해, 수지 몰드되는 간극을 확보함과 함께, 수지 몰드 성형 후에 스테이터 조립체(120)의 외관상으로 돌기부(126a)의 위치나 형상을 시인할 수 있기 때문에, 스테이터 코어 부재(126)가 올바르게 위치 결정되었는지의 여부를 확인할 수 있다는 이점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 스테이터 조립체(120)는, 수지 몰드 성형시에 스테이터 코어 부재(126)의 돌기부(126a)를 금형에 당접시킴에 의해, 당해 돌기부(126a)의 높이에 상당하는 간극을 형성하여 수지층의 두께를 선택할 수 있기 때문에, 종래와 같이 별도의 치구나 수지제의 스페이서 등을 개재시키는 일 없이, 간이한 구조로 수지층의 두께를 작게 할 수 있고, 결과로서, 스테이터와 로터와의 갭을 작게 할 수 있다.
또한, 스테이터 코어 부재(126)를 수지 몰드할 때, 금형 내벽에 돌기(126a)를 당접시키도록 하고 있기 때문에, 수지 몰드의 표면에 노출하는 것은 상기 돌기(126a)의 선단부(금형과의 당접부)만으로 된다. 따라서 그 노출부의 녹방지 처리도 최소한으로 멈출 수 있고, 또한 당해 스테이터 조립체(120)가 설치되는 환경에 의해서는 상기한 녹방지 처리도 생략 가능하다.
또한, 본 발명의 모터의 구체적인 적용례로서 배수펌프의 경우를 예시하였지만, 본 발명의 마그넷 로터식 모터는, 급탕기나 식기 세정기 등에 사용되는 펌프나 수조의 여과 장치에 사용되는 양수 펌프, 또는 송풍 팬 등, 어떠한 분야 또는 용도에도 적용이 가능하다.
10 : 펌프 하우징
12 : 펌프실
14 : 스냅 피트 암
30 : O링
40 : 하우징 커버(하커버)
42 : 스냅 피트 받이
44 : 스냅 피트 받이
46 : 덮개부
48 : 개구부
50 : 모터 커버(상커버)
54 : 스냅 피트식의 계지 폴
100 : 모터
120 : 스테이터 조립체
121 : 수지 몰드체
122 : 보빈
124 : 코일
125 : 배선
126 : 스테이터 코어 부재
130 : 중심 샤프트
140 : 로터 조립체
141 : 로터 중심체
142 : 플랜지부
144 : 부착부
146 : 마그넷 로터
150, 152 : 축받이
160 : 스러스트 받침판
200 : 회전날개
210 : 축부
300 : 금형
G1 : 간극

Claims (15)

  1. 적층 형성된 스테이터 코어 부재와, 그 스테이터 코어 부재를 수지 몰드하여 이루어지는 수지 몰드체로 이루어지는 스테이터 조립체로서,
    상기 스테이터 코어 부재는, 외주면에 돌기부가 형성되고,
    상기 수지 몰드는, 상기 돌기부의 선단이 노출하도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터 코어 부재는, 전적되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스테이터 코어 부재에 형성된 상기 돌기부는, 접하는 층에서 겹쳐지지 않도록 전적(轉積)되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기부는, 상기 스테이터 코어 부재의 내주면에도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수지 몰드는, 상기 스테이터 코어 부재의 내주면에 형성된 돌기부의 선단이 노출하도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 조립체.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이터 코어 부재의 내주면이, 수지 몰드되지 않고 노출하고 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기부는, 상기 스테이터 코어 부재의 평면시로 원호형상인 것을 특징으로 하는 스테이터 조립체.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기부는, 상기 스테이터 코어 부재의 평면시로 3각형상인 것을 특징으로 하는 스테이터 조립체.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기부는, 상기 스테이터 코어 부재의 평면시로 4각형상인 것을 특징으로 하는 스테이터 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 스테이터 조립체와, 그 스테이터 조립체에 의해 전자기적으로 회전 구동되는 로터 조립체를 구비하고,
    상기 스테이터 조립체는 중심 샤프트를 구비하고,
    상기 로터 조립체는, 원통형의 마그넷 로터와, 그 로터를 지지하는 로터 중심체로 이루어지고,
    상기 중심 샤프트를 중심으로 하여 회전 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마그넷 로터식 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 로터 중심체에는, 상기 중심 샤프트에 회전 자유롭게 하기 위한 축받이가 장비되어 있는 것을 특징으로 하는 마그넷 로터식 모터.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 로터 중심체의 중심축구멍의 저부에는, 상기 중심 샤프트의 선단이 당접 가능한 스러스트 받침판을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마그넷 로터식 모터.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 중심체는, 상기 스테이터 조립체에서의 로터 수용부의 내경보다 큰 외경을 갖는 플랜지부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마그넷 로터식 모터.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 중심체는, 회전 출력축을 연결하는 부착부를 하단부에 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마그넷 로터식 모터.
  15. 제14항에 기재된 마그넷 로터식 모터와, 상기 마그넷 로터식 모터를 덮는 모터 커버와, 상기 회전 출력축에 연결하는 회전날개와, 상기 회전날개를 수용하는 펌프실을 갖는 펌프 하우징과, 상기 펌프 하우징의 상면의 개구부를 덮는 덮개부로서 기능하는 하우징 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
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