KR100480137B1 - 왕복동식 모터의 고정자 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 지지장치에 관한 것으로, 본 발명은 권 선코일을 삽입하여 환형으로 형성하는 보빈체와, 다수 장의 스테이터코어를 적층하여 상기 보빈체의 외측면에 삽입하는 코어블록과, 소정의 강도를 가지는 보강재를 환형으로 형성하고 보빈체의 외주면과 이에 대향하는 코어블록의 내주면 사이에 개재하여 상기 코어블록을 지지하는 코어지지부재와, 보빈체와 코어지지부재 그리고 코어블록을 함께 몰딩하여 상기 코어블록을 고정하는 몰딩체를 포함함으로써, 몰딩작업시 몰딩압과 수축력에 의해 보빈체와 코어블록이 오므라드는 현상을 억제할 수 있고 이를 통해 고정자간 거리를 일정하게 유지하여 가동자와 고정자 사이의 충돌로 인한 모터의 신뢰성 저하 또는 공극의 불균일로 인한 모터의 효율저하를 미연에 방지할 수 있다.

Description

왕복동식 모터의 고정자 지지장치{APPARATUS FOR SUPPORTING STATOR OF RECIPROCATING MOTOR}

본 발명은 왕복동식 모터의 고정자 지지장치에 관한 것으로, 특히 스테이터코어를 몰딩할 때 몰딩압 또는 몰딩재의 수축에 의해 발생하는 고정자의 변형을 방지할 수 있는 왕복동식 모터의 고정자 지지장치에 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.

최근에는 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 하는 왕복동식 모터가 소개되고 있다.

도 1는 종래 왕복동식 모터를 정면에서 보인 단면도이고, 도 2는 측면도이다.

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

고정자조립체(10)는 원통형으로 형성하는 외측고정자(11)와, 역시 원통형으로 형성하여 외측고정자(11)의 안쪽에 소정의 코어간 거리(이하, 공극과 혼용함)(t)를 두고 배치하는 내측고정자(12)로 이루어져 있다.

외측고정자(11)는 그 내부에 권선코일(C)을 삽입하는 보빈체(11a)와, 다수 장의 얇은 스테이터코어(S)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 에폭시와 같은 절연물로 이루어져 보빈체(11a)의 외주면과 코어블록(11b)의 연결부를 연속하여 함께 고정하고 있다.

가동자조립체(20)는 외측고정자(11)와 내측고정자(12) 사이에서 움직일 수 있도록 배치하는 가동자몸체(21)와, 고정자조립체(10)의 권선코일(C)에 대응하도록 가동자몸체(21)의 외주면에 원주방향을 따라 등간격으로 고정하는 마그네트(22)들로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 모터는 다음과 같이 동작한다.

즉, 외측고정자(11)의 권선코일(C)에 전류를 인가하면, 권선코일(C)의 주변에 플럭스가 형성되어 외측고정자(11)의 일측 경로(path)를 따라 내측 고정자(12)로 흘렀다가 다시 외측고정자(11)의 타측 경로로 흐르는 일종의 '폐루프(closed loop)'를 형성하고, 권선코일(C)에 의해 형성되는 플럭스 상에 가동자조립체(20)의 마그네트(22)가 놓여 그 마그네트(22)가 상기한 권선코일(C)의 플럭스와 상호 작용하면서 플럭스 방향에 따라 가동자몸체(21)가 직선으로 왕복운동을 한다.

이러한 왕복동식 모터를 제작하기 위하여는 먼저 강판에서 "기억자"모양의 스테이터코어(S)를 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 삽입한 후 몰딩재를 주입하여 보빈체(11a)의 외주면과 코어블록(11b)의 연결부를 일체로 몰딩 고정하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 모터에 있어서는, 몰딩재를 주입할 때 발생하는 몰딩압이나 또는 몰딩체가 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 코어간 거리(t)가 좁아지면서 적정 공극을 유지하지 못하여 고정자(10)와 가동자(20)의 충돌로 모터의 신뢰성이 떨어지거나 모터의 효율이 저하될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 모터가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 외측고정자의 제작시 몰딩재에 의해 원형이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 고정자 지지장치를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 권선코일을 삽입하여 환형으로 형성하는 보빈체와, 다수 장의 스테이터코어를 적층하여 상기 보빈체의 외측면에 삽입하는 코어블록과, 소정의 강도를 가지는 보강재를 환형으로 형성하고 보빈체의 외주면과 이에 대향하는 코어블록의 내주면 사이에 개재하여 상기 코어블록을 지지하는 코어지지부재와, 보빈체와 코어지지부재 그리고 코어블록을 함께 몰딩하여 상기 코어블록을 보빈체에 고정하는 몰딩체를 포함한 왕복동식 모터의 고정자 지지장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 왕복동식 모터 및 이를 적용한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 모터를 정면에서 보인 반단면도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 모터의 측면도이며, 도 6은 본 발명 왕복동식 모터의 일부를 분해하여 보인 사시도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명 왕복동식 모터에서 코어지지부재에 대한 변형예를 보인 개략도이다.

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

외측고정자(110)는 그 내부에 권선코일(C)을 삽입하는 보빈체(111)와, 다수 장의 얇은 스테이터코어(S)를 적층하여 상기한 보빈체(111)의 외측면에 끼워 결합하는 코어블록(112)과, 보빈체(111)의 외주면과 코어블록(112) 사이에 개재하여 코어블록(112)을 지지하는 코어지지부재(113)와, 보빈체(111)와 코어지지부재(113) 그리고 코어블록(112)의 연결부를 함께 몰딩하여 코어블록(112)을 보빈체(111)에 고정하는 몰딩체(114)로 이루어진다.

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

코어블록(112)은 보빈체(111)의 양측에서 서로 끼워 고정하도록 "기억자"모양과 이에 대향하는 "역기억자"모양으로 형성한다.

코어블록(112)의 양측 대향단 모서리에는 후술할 코어지지부재(113)의 제1 수평부(113a)와 제2 수평부(113c)가 삽입할 수 있도록 지지부재삽입홈(112a)(112a)을 형성하는 것이 모터의 직경을 줄이는데 바람직하다.

코어지지부재(113)는 전체적으로는 "에이치"단면 형상으로 형성하여 환형으로 형성하는 것으로 그 내경은 보빈체(111)의 외경과 거의 동일하고 외경은 코어블록(112)의 결합시 외경과 거의 동일하게 형성한다.

또, 코어지지부재(113)는 도 4 또는 도 5에서와 같이 보빈체(111)의 외주면에 밀착하여 양측 코어블록(112)의 대향단 내주면이 얹히는 제1 수평부(113a)와, 제1 수평부(113a)의 중심에서 반경방향으로 돌출하여 양측 코어블록(112)의 대향단 선단면이 밀착하는 수직부(113b)와, 수직부(113b)의 끝단에서 상기 제1 수평부(113a)와 평행하도록 형성하여 양측 코어블록(112)의 대향단 외주면이 밀착하는 제2 수평부(113c)로 이루어진다.

또, 코어지지부재(113)는 소정의 강성을 가지는 금속으로, 모터의 효율을 감안하면 전도체 보다는 비전도체 금속이 바람직하다.

여기서, 도 7에서와 같이 코어지지부재(133)는 요형 단면 형상으로 형성할 수도 있다. 즉, 보빈체(111)의 외주면에 밀착하여 양측 코어블록(112)의 대향단 내주면이 얹히는 수평부(133a)와, 수평부(133a)의 중앙에서 반경방향으로 돌출하여 양측 코어블록(112)의 대향단 단면이 밀착하는 수직부(133b)로 형성할 수도 있다.

몰딩체(114)는 보빈체(111)의 외주면과 코어지지부재(113) 그리고 코어블록(112)의 연결부를 연속하여 함께 고정할 수 있도록 에폭시와 같은 절연물로 형성한다.

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

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 모터의 고정자 지지장치는 다음과 같은 작용 효과를 가진다.

즉, 외측고정자(110)를 제작하여 조립하는 과정은 먼저, 내부에 권선코일(C)을 삽입한 후 몰딩하여 보빈체(111)를 제작하는 한편 강판을 소정 형상으로 타발한 후 이를 적층하여 코어블록(112)을 형성한다. 또, 소정의 강도를 가지는 금속을 이용하여 환형의 코어지지부재(113)를 제작한다.

다음, 코어지지부재(113)의 양측에 '기억자'와 '역기억자' 코어블록(112)을 삽입하여 가조립한 후 이를 보빈체(111)와 함께 소정의 금형에 배열한다. 이때, 코어블록(112)의 양단에는 각각 지지부재삽입홈(112a)을 형성하여 코어블록(112)의 내주면이나 외주면이 코어지지부재(113)의 내주면이나 외주면과 일치하도록 하는 것이 바람직하다.

다음, 절연재로 된 몰딩제가 보빈체(111)의 외주면과 코어지지부재(113)의 외주면 그리고 코어블록(112)의 연결부를 모두 포함하도록 상기 금형에 주입한 후 이 몰딩제를 경화시켜 몰딩체(114)를 형성함으로써 외측고정자의 조립을 완성한다.

이렇게, 코어블록을 보빈체에 고정하기 위하여 몰딩체를 형성할 때 금형에 몰딩제를 주입하는 과정에서 발생하는 몰딩압이나 또 몰딩제가 경화할 때 발생하는 수축력에 의해 코어블록이 플라스틱 재질의 보빈체와 함께 오므라드는 변형을 초래할 수 있으나, 본 발명과 같이 보빈체의 외주면과 이에 대응하는 코어블록의 내주면 사이에 소정의 강도를 가지는 코어지지부재를 개재함으로써 상기한 몰딩압과 수축력을 모두 견뎌 코어블록과 보빈체가 몰딩체에 의해 변형되는 것을 미연에 억제할 수 있고 이를 통해 외측고정자와 내측고정자 사이의 코어간 거리를 일정하게 유지하여 가동자와 고정자 사이의 충돌이나 모터의 효율저하를 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 코어지지부재에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 코어지지부재(113)를 "에이치" 또는 "요"형 단면 형상으로 형성하여 양측 홈부 또는 단턱부에 상기한 코어블록(112)의 양단을 삽입 고정하는 것이었으나, 본 변형예는 도 8에서와 같이 "디귿자"형 단면 형상으로 환형의 코어지지부재(143)(143)를 두 개 한 쌍으로 형성하여 각 코어블록(112)의 대향단을 감싸도록 한 후 상기한 코어지지부재(143)(143)를 맞대기하여 보빈체(111)의 외주면에 배열하고 그 맞댄 부위를 보빈체(111)와 함께 몰딩하여 몰딩체(114)를 형성하는 것이다.

이 경우 코어지지부재(143)(143)를 단순 맞대기 배열하여 몰딩할 수도 있으나 경우에 따라서는 몰딩전에 코어지지부재(143)(143)의 위치를 고정하기 위하여 두 코어지지부재(143)(143)를 체결볼트(B)로 결합할 수도 있다. 체결볼트(B)는 코어블록(112)의 사이에서 고정하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여, 강성을 가지는 환형의 코어지지부재가 보빈체의 외주면과 코어블록의 내주면 사이에 개재함으로써, 전술한 일례에서와 같이 몰딩작업시 몰딩압이나 수축력에 의해 코어블록과 보빈체의 오므라드는 변형을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 외측고정자와 내측고정자 사이의 코어간 거리를 일정하게 유지하여 가동자와 고정자 사이의 충돌이나 모터의 효율저하를 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 모터의 고정자 지지장치는, 소정의 강도를 가지는 환형의 코어지지부재를 보빈체와 코어블록의 사이에 개재한 후 보빈체와 코어블록을 몰딩함으로써, 몰딩작업시 몰딩압과 수축력에 의해 보빈체와 코어블록이 오므라드는 현상을 억제할 수 있고 이를 통해 고정자간 거리를 일정하게 유지하여 가동자와 고정자 사이의 충돌로 인한 모터의 신뢰성 저하 또는 공극의 불균일로 인한 모터의 효율저하를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 모터를 정면에서 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 모터의 측면도,

도 3은 종래 왕복동식 모터의 조립상태에 대한 일부를 보인 개략도,

도 4는 본 발명 왕복동식 모터를 정면에서 보인 반단면도,

도 5는 본 발명 왕복동식 모터의 측면도,

도 6은 본 발명 왕복동식 모터의 일부를 분해하여 보인 사시도,

도 7 및 도 8은 본 발명 왕복동식 모터에서 코어지지부재에 대한 변형예를 보인 개략도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

100 : 고정자 조립체 110 : 외측고정자

111 : 보빈체 112 : 코어블록

112a : 지지부재삽입홈 113 : 코어지지부재

113a : 제1 수평부 113b : 수직부

113c : 제2 수평부 114 : 몰딩체

120 : 내측고정자 133,143 : 코어지지부재

200 : 가동자 조립체 B : 체결볼트

C : 권선코일 S : 스테이터코어

Claims (6)

1. 권선코일을 삽입하여 환형으로 형성하는 보빈체와,

   다수 장의 스테이터코어를 적층하여 상기 보빈체의 외측면에 삽입하는 코어블록과,

   소정의 강도를 가지는 보강재를 환형으로 형성하고 보빈체의 외주면과 이에 대향하는 코어블록의 내주면 사이에 개재하여 상기 코어블록을 지지하는 코어지지부재와,

   보빈체와 코어지지부재 그리고 코어블록을 함께 몰딩하여 상기 코어블록을 고정하는 몰딩체를 포함한 왕복동식 모터의 고정자 지지장치.
2. 제1항에 있어서,

   코어블록은 서로 대칭되게 형성하여 보빈체의 외측면 양측에서 삽입 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 지지장치.
3. 제2항에 있어서,

   코어지지부재는 보빈체의 외주면에 밀착하여 양측 코어블록의 대향단 내주면이 얹히는 제1 수평부와, 제1 수평부의 중심에서 반경방향으로 돌출하여 양측 코어블록의 대향단 선단면이 밀착하는 수직부와, 수직부의 끝단에서 상기 제1 수평부와 평행하도록 형성하여 양측 코어블록의 대향단 외주면이 밀착하는 제2 수평부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 지지장치.
4. 제2항에 있어서,

   코어지지부재는 보빈체의 외주면에 밀착하여 한 쪽 코어블록의 대향단을 감싸는 제1 지지부재와, 보빈체의 외주면에 밀착하여 다른 쪽 코어블록의 대향단을 감싸 상기 제1 지지부재와 역상으로 결합하는 제2 지지부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 지지장치.
5. 제4항에 있어서,

   제1 지지부재와 제2 지지부재는 코어블록 사이에서 체결볼트로 결합하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 지지장치.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   코어블록의 대향단 내주면과 외주면에는 각각 코어지지부재의 두께 만큼 지지부재삽입홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 고정자 지지장치.