KR100492594B1 - 왕복동식 모터의 보빈 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 모터의 보빈 구조에 관한 것으로, 본 발명은 절연재를 환형으로 형성하여 그 내부에 권선코일을 감아 밀봉하는 보빈체 및 다수 장의 스테이터코어를 상기 보빈체의 외주면에 원주방향을 따라 적층하는 적층체로 된 외측고정자와, 다수 장의 스테이터코어를 원통모양으로 적층하여 상기 외측고정자의 안쪽에 소정의 코어간 간격을 두고 삽입하는 내측고정자와, 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서, 보빈체와 적층체를 조여 조립할 때 적층체가 조임력을 지탱하여 보빈체의 변형이나 파손을 미연에 방지할 수 있다. 또, 권선코일의 층과 층 사이에 빈공간이 발생하는 것을 미연에 방지하여 동일한 면적 대비 권선코일의 턴수를 늘릴 수 있고 이를 통해 왕복동식 모터의 용량을 높이거나 동일 용량 대비 모터의 크기를 소형화할 수 있다.

Description

왕복동식 모터의 보빈 구조{BOBBIN STRUCTURE FOR RECIPROCATING MOTOR}

본 발명은 왕복동식 모터의 보빈 구조에 관한 것으로, 특히 보빈의 강도를 보강하고 권선수를 늘릴 수 있는 왕복동식 모터의 보빈 구조에 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 1는 종래 왕복동식 모터를 보인 단면도이고, 도 2 및 도 3은 종래 왕복동식 모터의 보빈에 대한 요부를 보인 각각의 단면도이다.

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 일정한 코어간 거리(t1)을 두고 배치하도록 원통모양으로 형성하는 내측고정자(12)와, 외측고정자(11)와 내측고정자(12)의 양 측면을 지지하고 조립볼트(B)로 조여 상기한 양쪽 고정자(11)(12)를 고정하는 스테이터커버(13)(13)로 이루어져 있다.

외측고정자(11)는 외주면이 개구된 환형으로 형성하여 권선코일(C)을 감아 극성을 형성하는 보빈체(11A)와, 보빈체(11A)의 외주면에 적층하여 플럭스를 형성하는 적층체(11B)로 이루어져 있다.

보빈체(11A)는 정면투영시 외주면이 넓은 "사다리"모양으로 형성하여 그 안쪽에 상기한 권선코일(C)을 감아 몰딩하는 것으로, 보빈체(11A)는 대체로 동일한 두께로 형성하고 코일을 감는 사각 내주면은 그 권선코일(C)을 감을 때 좁아지는 경사면을 타고 미끄러지는 것을 방지하도록 미끄럼방지면(11a)을 단차지게 형성하고 있다.

적층체(11B)는 보빈체(11A)의 원주방향을 따라 얇은 스테이터코어(11b)를 방사상 적층하여 원통형으로 형성하거나 또는 여러 장의 스테이터코어(11b)를 역시 교번 또는 맞대기로 적층하여 스테이터블록(미부호)을 형성하고 이 스테이터블록을 보빈체(11A)의 원주방향을 따라 방사상으로 적층하여 형성할 수도 있다. 스테이터코어(11b)는 "기억자" 모양으로 형성하여 상호 대칭되게 교번 적층하거나 또는 양단을 대칭되게 맞대기 적층하되 내주면은 각각 폴부(11c)를 형성하도록 안쪽을 일정 간격만큼 이격시켜 형성하고 있다.

내측고정자(12)는 역시 얇은 스테이터코어(미부호)를 원주방향으로 방사상 적층하여 이루어져 있다.

가동자조립체(20)는 외측고정자(11)와 내측 고정자(12) 사이에서 움직일 수 있도록 배치하는 가동자몸체(21)와, 고정자조립체(10)의 권선코일(C)에 대응하도록 가동자몸체(21)의 외주면에 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) 주변의 적층체(11B)에 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 형성한다.

이때, 권선코일(C)에 의해 형성되는 플럭스 상에 가동자조립체(20)의 마그네트(22)들이 놓이면 그 마그네트(22)들이 상기한 권선코일(C)의 플럭스와 상호 작용하여 권선코일(C)의 플럭스 방향에 따라 밀리거나 당겨지면서 가동자몸체(21)가 직선으로 왕복운동을 하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 모터에 있어서는, 앞서 언급한 바와 같이 조립볼트(B)로 스테이터커버(13)(13)를 조여 그 스테이터커버(13)(13)가 적층체(11B)와 보빈체(11A)를 압착하여 고정하도록 하고 있으나, 적층체(1B)의 내주면 중앙측이 폴부(11c)(11c)를 이루면서 서로 이격됨에 따라 스테이터커버(13)(13)로 보빈체(11A)를 조일 때 이 보빈체(11A)의 외주면은 상기한 적층체(11B)에 눌려 변형이 저지되는 반면 도 2와 같이 내주면은 적층체(11B) 사이의 빈틈으로 보빈체가 휘어지면서 파손될 우려가 있었다.

또, 도 3과 같이 보빈체(11A)의 사각 내주면에 구비한 미끄럼방지면(11a)을 수직하게 형성함에 따라 권선코일(C)을 감을 때 필연적으로 빈 공간이 발생하여 동일 크기 대비 코일턴수가 줄게 되거나 반대로 코일턴수를 동일하게 하면 보빈체(11A)의 크기가 커져야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 모터가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 적층체를 보빈체에 조여 고정할 때 보빈체가 적층체의 빈틈으로 휘면서 파손되는 것을 방지할 수 있는 왕복동식 모터의 보빈 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 보빈체의 사각 내주면에 미끄럼방지면을 단차지게 형성하되 권선코일의 턴수를 최대한 증가시킬 수 있는 왕복동식 모터의 보빈 구조를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 절연재를 환형으로 형성하여 그 내부에 권선코일을 감아 밀봉하는 보빈체 및 다수 장의 스테이터코어를 상기 보빈체의 외주면에 원주방향을 따라 적층하는 적층체로 된 외측고정자와, 다수 장의 스테이터코어를 원통모양으로 적층하여 상기 외측고정자의 안쪽에 소정의 코어간 간격을 두고 삽입하는 내측고정자와, 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서, 보빈체는 외력에 의해 휘는 것을 방지할 수 있도록 상기 적층체의 폴부 내측단 사이에 보강부를 돌출 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 보빈 구조를 제공한다.

또, 절연재를 환형으로 형성하여 그 내부에 권선코일을 감아 밀봉하는 보빈체 및 다수 장의 스테이터코어를 상기 보빈체의 외주면에 원주방향을 따라 적층하는 적층체로 된 외측고정자와, 다수 장의 스테이터코어를 원통모양으로 적층하여 상기 외측고정자의 안쪽에 소정의 코어간 간격을 두고 삽입하는 내측고정자와, 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서, 보빈체는 권선코일을 감는 내측 경사면에 상기 권선코일의 감긴 층마다 코일을 지지하는 코일지지면을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 보빈 구조를 제공한다.

이하, 본 발명의 왕복동식 모터의 보빈 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자를 보인 반단면도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 모터용 보빈에 대한 요부를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 보빈을 구비하는 외측고정자(100)는, 가동자조립체(도 1에 도시)(20)의 바깥쪽에 위치하도록 원통모양으로 형성하여 내측고정자(도 1에 도시)(12)와 소정의 코어간 거리(t1)을 두고 배치하며, 그 내측고정자(12)와 함께 양 측면을 조립볼트(B)로 조이는 스테이터커버(13)(13)로 고정하여 이루어진다.

또, 외측고정자(100)는 외주면이 개구된 환형으로 형성하여 권선코일(C)을 감아 극성을 형성하는 보빈체(110)와, 보빈체(110)의 외주면에 적층하여 플럭스를 형성하는 적층체(120)로 이루어지되, 보빈체(110)는 정면투영시 외주면이 넓은 "사다리"모양으로 형성하여 그 안쪽에 상기한 권선코일(C)을 감아 몰딩하도록 이루어진다.

보빈체(110)는 절연재를 대체로 동일한 두께로 형성하되 가동자조립체(20)에 대향하는 내주면의 중앙에는 도 5에서와 같이 정면투영시 직사각형 모양이고 측면투영시 환형모양으로 일체 성형되는 보강부(111)를 돌출 형성하고, 보빈체(110)의 경사면에는 권선코일(C)의 미끄러짐을 방지하도록 미끄럼방지면(112)을 단차지게 형성한다.

보강부(111)는 그 양 측면이 적층체(120)의 폴부(121a) 내측단과 밀착하도록 수직으로 단차지게 형성하거나 또는 적층체(120)의 폴부(121a) 내주면과 밀착하여 강도를 더욱 높일 수 있도록 경사지게 형성하는 것이 바람직하다.

적층체(120)는 보빈체(110)의 원주방향을 따라 얇은 스테이터코어(121)를 방사상 적층하여 원통형으로 형성하거나 또는 여러 장의 스테이터코어(121)를 역시 교번 또는 맞대기로 적층하여 스테이터블록(미부호)을 형성하고 이 스테이터블록을 보빈체(110)의 원주방향을 따라 방사상으로 적층하여 형성할 수도 있다.

스테이터코어(121)는 "기억자" 모양으로 형성하여 상호 대칭되게 교번 적층하거나 또는 양단을 대칭되게 맞대기 적층하되 내주면은 각각 폴부(121a)를 형성하도록 안쪽을 일정 간격만큼 이격시켜 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 보빈 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 권선코일(C)에 전류가 흐르게 되면 주변에 플럭스가 형성되고 그 플럭스는 외측고정자(100)와 내측고정자(도 1에 도시)(12)의 스테이터코어(121)(미부호)를 따라 폐루프를 형성하면서 흐르게 된다.

이 외측고정자(100)와 내측고정자(12) 사이의 플럭스와 가동자조립체(도 1에 도시)(20)를 구성하는 마그네트(22)의 상호작용에 의해 가동자조립체(20)가 축 방향으로 움직이게 된다. 그리고 권선코일(C)에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어주면 외측고정자(100)와 내측고정자(12)에 형성되는 플럭스의 방향이 바뀌게 되면서 가동자조립체(20)가 반대방향으로 움직이게 된다.

여기서, 외측고정자(100)를 조립하기 위하여는 보빈체(110)에 권선코일(C)을 감아 밀봉한 후 그 외주면에서 중심방향으로 스테이터코어(121)를 낱개로 적층하거나 스테이터코어블록(미부호)을 형성하여 적층한 후 이 스테이터코어(121)나 스테이터코어블록의 좌우 양측면에 스테이터커버(13)(13)를 대고 조립볼트(B)로 조여 상기한 보빈체(110)와 적층체(120)를 조립하게 된다.

이때, 조임볼트(B)로 양쪽 스테이터커버(13)(13)를 조일 때 그 조임력에 의해 보빈체(110)가 오무라들면서 변형을 일으킬 수 있으나, 본 발명에서와 같이 외주면쪽은 스테이터코어(121)가 서로 밀착하거나 양단이 모두 스테이터커버(13)(13)에 밀착함에 따라 보빈체(110)의 변형이나 파손을 방지할 수 있는 반면 내주면쪽은 스테이터코어(121)의 양쪽 폴부(121a) 내측단이 보강부(111)에 밀착하여 조임력을 지탱함에 따라 보빈체(110)의 변형이나 파손을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 왕복동식 모터의 보빈 구조에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일실시예에서는 스테이터커버를 이용하여 보빈체를 포함한 외측고정자를 내측고정자와 조립할 때 조임력에 의해 보빈체가 오무라들면서 휘는 것을 방지하고자 적층체의 폴부 양단 사이에 보강부를 가지도록 보빈체를 형성하는 것이었으나, 본 실시예는 보빈체(110)의 내부에 감기는 권선코일(C)의 턴수를 증가시켜 모터용량을 늘리거나 모터 크기를 축소하고자 하는 것이다.

이를 위하여, 도 6 및 도 7에서와 같이 보빈체(110)는 정면투영시 안쪽이 좁고 바깥쪽이 넓은 사다리 모양으로 형성하고, 그 내부벽면 중에서 경사면에는 권선코일(C)의 권회시 이 권선코일(C)이 미끄러져 내려가지 못하도록 코일지지면(113)을 형성한다.

이 코일지지면(113)은 권선코일(C)의 권선층마다 형성하되 그 수평면과 수직면 사이의 모서리는 라운드 지게 형성하는 것이 보빈체(110)의 두께를 늘려 강도를 높이는데 바람직하다.

이렇게 하여, 권선코일의 층과 층 사이에 빈공간이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 동일한 면적 대비 권선코일의 턴수를 늘릴 수 있어 왕복동식 모터의 용량을 높이거나 동일 용량 대비 모터의 크기를 소형화할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 모터의 보빈 구조는, 적층체의 폴부 사이를 지지하도록 보빈체에 보강부를 형성함으로써, 보빈체와 적층체를 조여 조립할 때 적층체가 조임력을 지탱하여 보빈체의 변형이나 파손을 미연에 방지할 수 있다.

또, 권선코일의 층과 층 사이에 빈공간이 발생하는 것을 미연에 방지하여 동일한 면적 대비 권선코일의 턴수를 늘릴 수 있고 이를 통해 왕복동식 모터의 용량을 높이거나 동일 용량 대비 모터의 크기를 소형화할 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 모터를 개략적으로 보인 단면도,

도 2 및 도 3은 종래 왕복동식 모터의 보빈에 대한 요부를 보인 각각의 단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자를 보인 반단면도,

도 5는 본 발명 왕복동식 모터용 보빈에 대한 요부를 보인 단면도,

도 6은 본 발명 왕복동식 모터의 외측고정자에 대한 다른 실시예를 보인 반단면도,

도 7은 본 발명 왕복동식 모터용 보빈의 다른 실시예에 대한 요부를 보인 단면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

12 : 내측고정자 13 : 스테이터커버

1OO : 외측고정자 110 : 보빈체

111 : 보강부 112 : 미끄럼방지면

113 : 코일지지면 120 : 적층체

121 : 스테이터코어 121a : 폴부

B : 조립볼트

Claims (7)

1. 절연재를 환형으로 형성하여 그 내부에 권선코일을 감아 밀봉하는 보빈체 및 다수 장의 스테이터코어를 상기 보빈체의 외주면에 원주방향을 따라 적층하는 적층체로 된 외측고정자와, 다수 장의 스테이터코어를 원통모양으로 적층하여 상기 외측고정자의 안쪽에 소정의 코어간 간격을 두고 삽입하는 내측고정자와, 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서,

   보빈체는 외력에 의해 휘는 것을 방지할 수 있도록 상기 적층체의 폴부 내측단 사이에 보강부를 돌출 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 보빈 구조.
2. 제1항에 있어서,

   보강부는 그 양 측면이 적층체의 내측단과 밀착하도록 단차지게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 보빈 구조.
3. 절연재를 환형으로 형성하여 그 내부에 권선코일을 감아 밀봉하는 보빈체 및 다수 장의 스테이터코어를 상기 보빈체의 외주면에 원주방향을 따라 적층하는 적층체로 된 외측고정자와, 다수 장의 스테이터코어를 원통모양으로 적층하여 상기 외측고정자의 안쪽에 소정의 코어간 간격을 두고 삽입하는 내측고정자와, 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서,

   보빈체는 권선코일을 감는 내측 경사면에 상기 권선코일의 감긴 층마다 코일을 지지하는 코일지지면을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 보빈 구조.
4. 제3항에 있어서,

   코일지지면의 모서리는 라운드 지게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 보빈 구조.
5. 절연재를 환형으로 형성하여 그 내부에 권선코일을 감아 밀봉하는 보빈체 및 다수 장의 스테이터코어를 상기 보빈체의 외주면에 원주방향을 따라 적층하는 적층체로 된 외측고정자와, 다수 장의 스테이터코어를 원통모양으로 적층하여 상기 외측고정자의 안쪽에 소정의 코어간 간격을 두고 삽입하는 내측고정자와, 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 포함한 왕복동식 모터에 있어서,

   보빈체는 외력에 의해 휘는 것을 방지할 수 있도록 적층체의 폴부 내측단 사이에 보강부를 돌출 형성하고,

   권선코일을 감는 내측 경사면에는 상기 권선코일의 감긴 층마다 코일을 지지하는 코일지지면을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 보빈 구조.
6. 제5항에 있어서,

   보강부는 그 양 측면이 적층체의 내측단과 밀착하도록 단차지게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 보빈 구조.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   코일지지면의 모서리는 라운드 지게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 모터의 보빈 구조.