KR100339434B1 - 모터 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR100339434B1
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Abstract

본 발명은 모터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 분할형 스테이터 코어는 3개의 단위 코어를 인접배치하여 이루어지고, 각 단위 코어의 인접부분을 통과하는 자속량이 서로 대략 같아지도록 하기 위해, 하나의 단위 코어에 있어서 돌출극 수를 권선 상수의 정수배로 하고, 이것에 기초하여 권선상수를 3, 돌출극수를 3으로 하며, 이 구성에 의해 자기소음의 감소를 기대할 수 있으며, 고리형상으로 인접배치된 각 단위 코어의 인접부분 사이에 전기절연재료로 만든 이간유지부재를 개재하고, 또는 각 단위 코어를 전기절연재료로 만든 유지틀 내에 끼워맞춤에 의해 유지하여 각 단위 코어의 인접부분 사이를 전기적으로 절연하고, 이 절연에 의해 철손경감을 기대할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

모터 및 그 제조방법{MOTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 복수의 단위 코어를 둘레 방향으로 배열하여 이루어진 분할형 스테이터 코어를 이용한 모터에 관한 것이다.
종래부터 철재의 유효이용을 꾀하기 위해 둘레 방향으로 분할된 단위 코어를 인접배치하여 원 또는 사각형 루프를 갖는 대략 고리형상을 이룬 분할형 스테이터 코어가 공급되고 있다.
그 주요 목적으로는 고리형상의 블랭킹 가공 등으로 형성한 경우에 발생하는 철심으로서 사용하지 않은 안쪽 또는 바깥쪽의 필요없는 철재의 발생을 삭감하도록 한 것이다.
그러나, 상기의 스테이터 코어는 인접하는 단위 코어의 상호 인접부분 위치가 적당하게 선택되기 때문에, 단위 코어간에 작동하는 자기흡인력은 언밸런스하게 된다. 이 때문에 단위 코어간의 자기흡인력에 의해 진동소음이 발생하는 과제가 있었다.
또, 단위 코어를 형성하도록 다수적층된 철판은 표면이 절연처리된 규소강을 소정 형상으로 프레스하여 블랭킹하는 것에 의해 형성되는데, 그 블랭킹에 의해 철판의 단부에 휘어짐과 끝말림이 형성되는 경우가 있다. 이러한 복수의 단위 코어를 고리형상으로 인접배치하여 이루어지는 스테이터 코어에 있어서, 서로 인접한 단위 코어가 적층방향으로 상호 어긋나거나, 철판에 휘어짐과 끝말림이 있으면, 한쪽 단위 코어의 철판끼리 상대 단위 코어의 철판의 단부에 의해 전기적으로 단락된 상태가 된다. 이와 같은 상태가 되면, 단위 코어내에 철판적층방향에도 와전류가 발생하고, 철손이 증가하는 문제가 생긴다.
본 발명의 제 1 목적은 단위 코어 사이에서 작용하는 자기흡인력의 언밸런스를 최대한 억제하여 진동소음을 방지할 수 있는 모터 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 2 목적은 단위 코어로 이루어지는 스테이터 코어를 구비한 철손이 적은 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 스테이터 코어의 평면도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 스테이터 코어 및 회전자의 평면도,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예를 나타낸 로터 및 스테이터 코어의 조립 평면도,
도 4는 제 3 실시예의 변형예를 나타낸 도 3의 조립 평면도,
도 5는 본 발명의 제 4 실시예의 모터중, 도 6에 나타낸 단위 코어 연결부분의 확대 횡단평면도,
도 6은 제 4 실시예의 모터의 평면도,
도 7은 도 6에 나타낸 단위 코어연결부분의 확대 종단정면도,
도 8은 단위 코어의 단부간격과 철손과의 관계를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 제 5 실시예를 나타낸 모터의 횡단평면도,
도 10은 도 9의 모터 일부의 확대 횡단평면도,
도 11은 도 9에 나타낸 모터의 제조방법을 설명하기 위한 성형틀 부분의 횡단평면도,
도 12 내지 도 15는 본 발명의 제 6 실시예의 모터의 제조공정 설명의 평면도,
도 16은 본 발명의 제 4 실시예를 나타낸 스테이터 및 유지틀의 분해사시도,
도 17은 도 16의 17-17선을 따른 단면도, 및
도 18은 도 16의 18-18선을 따른 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 분할형 스테이터 코어 2, 6, 13, 19, 29, 42, 62: 단위 코어
3, 7, 14, 20, 29a, 62c: 요크부 9, 16, 23: 회전자
4a∼c, 8a∼c, 15a∼c, 20a∼ℓ, 29b, 62d: 돌출극
5, 12, 18, 27, 41, 61: 스테이터 코어
10: 자로(磁路) 11: 영구자석(자극(磁極))
17, 25: 영구자석 21: 모터
22, 40: 로터 24: 로터 요크
26: 스테이터 28: 권선
29c: 연결돌기부 29d: 단부(단위 코어)
30: 철판 31: 이간유지부재
32: 연결구 42a, 62a: 쐐기형상 볼록부
42b, 62b:쐐기형상 오목부 43: 성형틀
43a: 캐비티 44: 전기절연층
44a: 합성수지층 51: 유도과열장치
52: 챔버 53: 이간유지부재
62d': 몸통부 63: 유지틀
63a, 63b: 끼워맞춤부
본 발명의 제 1 목적에 대응하는 모터는 회전자와 분할형 스테이터 코어로 구성되는 모터에 있어서, 상기 분할형 스테이터 코어는 서로의 단부끼리 접하는 상태로 인접배열된 복수의 단위 코어로 이루어지고, 각 단위 코어는 하나의 요크부와 요크부에서 연장되어 권선이 실시되는 복수의 돌출극으로 이루어지고, 상기 단위 코어의 상호 인접부분 위치는 모든 인접부분에서의 통과 자속이 서로 대략 동일하게 되는 위치에 선정된다.
이 모터의 권선에 전기가 통하면 회전자계가 발생하여 회전자가 회전한다. 이 때, 요크부를 통과하는 자속량은 회전자의 회전에 따라 시시각각 변화하는데, 각 상에 대응하여 복수의 돌출극이 설치되어 있는 경우에는, 통과하는 자속량이 대략 같아지는 부분이 스테이터 코어의 요크 중에 일정한 각도주기로 존재한다.
본 발명에 있어서는 이러한 주기가 단위 코어의 상호 인접부분과 일치하도록 1단위 코어내에 구비하는 돌출극수를 형성하여, 단위 코어 상호 인접부분을 통과하는 자속량이 시시각각 변화하더라도 각각의 단위 코어의 상호 인접부분에서는 대략 같아진다.
따라서, 요크부를 통과하는 자속량은 대략 같아지는 위치에서 각 단위 코어의 상호 인접부분 위치를 설정하고 단위 코어간에 작용하는 자기흡인력을 밸런스시키는 것에 의해 상쇄시킬 수 있고, 단위 코어간의 자기흡인력에 의해 진동소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제 1 실시에서는, 각 단위 코어가 권선상수의 양의 정수배의 돌출극을 구비하고, 단위 코어를 최대수로 분할하려면 정수배가 1인 것이 바람직하다.
제 2 바람직한 실시에서는, 상기 각 단위 코어가 하기 식에 해당하는 돌출극수를 구비한다.
1단위 코어당 돌출극수=CM(Nt/CD(Nt, Np), Nf)
단,
CM(A, B) : 정수 A와 정수 B의 공배수
CD(A, B) : 정수 A와 정수 B의 공약수
Nt : 고정자의 총 돌출극수(≥2)
Np : 회전자의 총 자극수(≥2)
Nf : 권선상수
복수자극을 갖는 회전자를 이용한 경우에 단위 코어의 상호 인접부분에 자속량이 대략 같아지는 위치는 하나의 단위 코어의 돌출극수가 권선상수의 정수배라는 조건에 부가하여 회전자의 총 자극수가 단위 코어수의 정수배일 때 바람직하다.
상기 식에 있어서, 고정자의 총 돌출극수(Nt)와 회전자의 총 자극수(Np)와의 공약수를 구하는 것은 단위 코어수를 구하는 것이기 때문에, 그 단위 코어수로 고정자의 총 자극수(Np)를 제산하는 것은 하나의 단위 코어가 가질 수 있는 최소 돌출극수를 나타내고 있다. 따라서, 이렇게 하여 구한 최소 돌출극수와 권선 총 수(Nf)의 공배수에 의해 1단위 코어당 돌출극수를 구할 수 있다.
제 3 바람직한 실시에서는, 상기 각 단위 코어의 상호 인접부분이 돌출극각도 피치의 권선상수배의 배수와 회전자의 자극각도 피치의 배수가 일치하는 각도 위치에 있다.
제 4 바람직한 실시에서는, 상기 돌출극은 그 회전중심에서 선단부까지의 반지름 길이와 돌출극선단부의 회전방향 각도폭과의 어느 한쪽 또는 양쪽에서 정해지는 선단부형상을 갖고, 그 선단부형상이 서로 다른 복수종류의 돌출극이 인접하는 배열순서패턴은 원주방향으로 반복된다.
이와 같은 돌출극의 배열순서패턴에서, 단위 코어의 상호 인접부분에 자속량이 대략 같아지는 위치는 단위 코어의 돌출극수가 권선상수의 정수배의 돌출극수라는 조건에 부가하여 단위 코어의 상호 인접부분에서 돌출극의 배열순서패턴과 일치할 필요가 있다. 이것은 돌출극수를 선단부형상의 종류수와 권선상수와의 공배수로 하는 것에 의해 만족된다. 이 경우, 공배수는 최소공배수인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 목적에 대응하는 모터에서는 분할형 스테이터 코어가 전기절연재료로 만든 이간유지부재를 통해 단부끼리 인접하는 상태로 배치되는 복수의 단위 코어로 이루어지고, 이러한 단위 코어는 표면이 절연처리된 복수의 철판을 적층하여 이루어진다.
이 모터에 있어서는 인접배치된 단위 코어의 상호 인접 사이를 이간유지부재에 의해 이간시키고 있기 때문에, 인접하는 단위 코어의 상호 인접 사이를 절연할 수 있어 와전류손실을 적게 할 수 있게 된다.
단위 코어의 단부사이의 이간거리는 0.01[㎜] 이상이고 0.15[㎜] 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
인접배치된 복수의 단위 코어를 일체로 몰드하는 것에 의해 단위 코어끼리를 연결하는 구성으로 하고, 그 몰드재가 이간유지부재를 겸해도 좋다.
또, 전기절연재료로 만든 한쌍의 유지틀을 구비하고, 이 각 유지틀에는 단위 코어의 외면에 끼우는 끼워맞춤부를 갖고, 이 끼워맞춤부에 끼운 상태로 인접배열상태의 각 단위 코어의 상호 인접 사이에서 소정의 간격이 유지되는 구성이어도 좋다.
이하, 본 발명을 내전형 모터에 적용한 제 1 실시예에 대해 도 1을 참조하여설명한다.
도 1은 내전형(內轉形) 모터에 사용되는 분할형 스테이터 코어의 평면을 나타내고 있다. 이 도 1에 있어서, 분할형 스테이터 코어(1)는 3개의 단위 코어(2)에 의해 형성되어 있다. 이러한 단위 코어(2)는 블랭킹 성형된 규소강판을 적층하여 형성되어 있고, 인접하는 단위 코어의 인접부분이 그 외부둘레면에서 용접에 의해 연결되어 있다. 이 경우, 각 단위 코어(2)의 인접부분은 미소한 공간을 개재한 상태로 인접된다.
각 단위 코어(2)는 하나의 요크부(3)와 요크부에서 연장된 3개의 돌출극(4a∼4c)으로 이루어지고, 각 돌출극(4a∼4c)은 다른 단위 코어(2)에 있어서 같은 부호의 돌출극(4a∼4c)과 같은 상이 되도록 집중권선(도시하지 않음)이 실시되어 있다. 즉, 3개의 돌출극(4a)에는 a상 권선이, 3개의 돌출극(4b)에는 b상 권선이, 3개의 돌출극(4c)에는 c상 권선이 실시되고, 스테이터 코어(1) 전체로서는 3상의 권선이 실시되며, 하나의 단위 코어(2) 내에 있어서는 돌출극수와 권선상수가 일치하고 있다.
이와 같이 구성된 스테이터 코어(1)에 있어서는 각 단위 코어(2)의 상호 인접부분은 돌출극(4a)과 돌출극(4c) 사이에 있고, 이것은 모두 a상 권선과 c상 권선과의 사이, 즉 인접부분을 끼운 권선의 상 배열 패턴이 모든 인접부분에 대해 같은 특징이 있다.
그런데, 스테이터 코어(1)에서 권선의 각 상이 복수의 돌출극(4a∼4c)에 실시된 경우에는, 통과하는 자속량이 대략 같아지는 요크부(3)가 일정한 각도 주기로존재한다. 즉, 요크부(3)에 있어서는 자속량이 대략 같아지는 부위가 일정한 각도 주기로 존재하고, 그 각도 주기는 권선 상수의 정수배의 돌출극수 피치이다.
따라서, 상기한 바와 같이 스테이터 코어(1)를 구성한 경우, 권선 상수가 3, 돌출극수가 3이고, 하나의 단위 코어의 돌출극수는 권선 상수의 정수배(본 예에서는 1배)인 점에서 각 단위 코어(2)의 상호 인접부분을 통과하는 자속량은 서로 항상 같아지도록 스테이터 코어(12)가 분할되게 된다.
그리고, 상기 구성의 스테이터 코어(1) 내에 도시하지 않은 회전자를 배치하는 것에 의해 모터가 구성된다.
이와 같은 구성에 의하면 단위 코어(2)의 상호 인접부분 위치가 권선 상수의 정수배의 돌출극수마다 위치하도록 설정했기 때문에, 스테이터 코어(1)를 구성하는 단위 코어(2) 간에 작용하는 자기흡인력은 서로 대략 같아지고, 단위 코어(2) 간의 자기흡인력의 언밸런스에 의해 진동소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 정수배가 1배이고 단위 코어(2)를 최대수로 분할할 수 있기 때문에, 철심재료의 유효이용을 꾀할 수 있다.
또, 단위 코어(2)의 상호 인접부분 위치를 궁리하는 것만으로 실시할 수 있기 때문에, 비용이 상승하지 않고 용이하게 실시할 수 있다.
다음에는 본 발명을 내전형 영구자석 모터에 적용한 제 2 실시예를 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 스테이터 코어를 사용한 내전형 영구자석 모터의 횡단면을 나타내고 있다. 이 도 2에서는, 스테이터 코어(5)가 4개의 단위 코어(6)로 구성되어 있고, 각 단위 코어(6)는 한 개의 요크부(7)와 요크부에서 연장된 3개의 돌출극(8a∼8c)을 구비하고 있다. 각 단위 코어(6)에 있어서 각 돌출극(8a∼8c)은 다른 단위 코어(6)에 있어서 같은 부호의 돌출극(8a∼8c)과 같은 상이 되도록 집중권선이 실시되어 있다. 즉, 스테이터 코어(5) 전체는 3상의 권선이 실시되고, 하나의 단위 코어(6) 내에는 돌출극수와 권선상수가 3개로 일치하고 있다.
한편, 회전자(9)는 자로(10)가 되는 요크부(7)의 외부둘레면에 8개의 영구자석(11)을 구비하여 구성되어 있다. 이 경우, 회전자(9)의 총 자극수는 8, 스테이터 코어(5)의 단위 코어수는 4인 점에서, 회전자(9)의 총 자극수는 스테이터 코어(5)의 단위 코어 수로 나머지 없이 나누어지는 자극수가 된다. 또, 스테이터 코어(5)의 하나의 단위 코어(6)에 대향하는 자극수는 2가 된다.
여기에서, 모든 단위 코어(6)의 상호 인접부분은 더브테일 홈(dovetail groove) 형상을 이루는 동시에 돌출극(8a)과 돌출극(8c) 사이에 존재하고, 이것을 끼운 권선의 상 배열 패턴이 모든 상호 인접부분에 대해 동일하다. 또, 각 상호 인접부분에 있어서 각 돌출극과 회전자의 영구자석(11)과의 대향 패턴도 서로 동일하다. 이것은 돌출극(8a∼8c)이 각 단위 코어(6)에 있어서 회전자(9)의 자극(11)과 같은 전기각도 위치에서 대향하고 있기 때문이다. 이것은 각 단위 코어(6)의 상호 인접부분을 통과하는 자속량이 같아지도록 철심을 분할하고 있는 것을 의미한다.
이와 같이 단위 코어의 상호 인접부분 자속량이 서로 대략 같아지는 1단위 코어당 돌출극수를 구하려면 이하의 식을 이용할 수 있다.
1단위 코어당 돌출극수= CM(Nt/CD(Nt, Np), Nf)
단,
CM(A, B) : 정수 A와 정수 B의 공배수
CD(A, B) : 정수 A와 정수 B의 공약수
Nt : 고정자의 총 돌출극수(≥2)
Np : 회전자의 총 자극수(≥2)
Nf : 권선상수
즉, 복수자극을 갖는 회전자를 이용한 경우에, 단위코어(6)의 상호 인접부분에 자속량이 대략 같아지는 위치는 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이 하나의 단위 코어(6)의 돌출극수가 권선상수의 정수배라는 조건에 부가하여 회전자(9)의 총 자극수가 단위 코어수의 정수배일 필요가 있다.
상기 식에 있어서, 고정자의 총 돌출극수(Nt)와 회전자의 총 자극수(Np)와의 공약수를 구하는 것은 단위 코어수를 구하는 것이기 때문에, 그 단위 코어수로 고정자의 총 자극수(Np)를 제산하는 것은 하나의 단위 코어가 구비할 수 있는 최소 돌출극수를 나타낸다. 따라서, 이와 같이 하여 구한 최소 돌출극수와 권선 총 수(Nf)와의 공배수에 의해 하나의 단위 코어당 돌출극수를 구할 수 있다.
이 제 2 실시예에 의한 내전형 영구자석 모터에서 각 단위 코어(6)의 상호 인접부분은, 회전자(9)의 총 자극수가 스테이터 코어(5)의 단위 코어(6)의 수로 나머지 없이 나누어지는 동시에 모든 상호 인접부분에서 각 상호 인접부분을 끼우는 권선의 상 배열 패턴이 서로 동일하도록 했기 때문에, 제 1 실시예와 같이 스테이터 코어(5)를 구성하는 단위 코어(6) 간에 자기흡인력이 작용해도 단위 코어(6)간에 작용하는 자기흡인력은 대략 같아지고, 단위 코어(6)간의 자기흡인력에 의해 진동소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이 경우, 최소 돌출극수와 권선 총 수(Nf)와의 공배수를 구할 때에, 최소공배수를 구하면 하나의 단위 코어가 구비하는 최소 돌출극수를 구할 수 있다. 이것은 단위 코어(6)를 최대수로 분할할 수 있는 것을 의미하고 있기 때문에, 철심재료의 유효이용을 꾀할 수 있다.
다음은 본 발명을 외전형(外轉形) 영구자석 모터에 적용한 제 3 실시형태를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 외전형 모터의 로터 및 스테이터 코어의 평면을 나타내고 있다. 이 도 3에 있어서, 스테이터 코어(12)는 6개의 단위 코어(13)를 구비하여 구성되어 있다. 각 단위 코어(13)는 소정 형상으로 블랭킹 가공된 규소강판을 적층하여 형성되어 있고, 요크부(14)와 요크부에서 연장되는 6개의 돌출극(15a∼15f)을 구비하고 있다. 이러한 각 단위 코어(13)는 PPS(Poly Phenol Sulfire)수지에 의한 수지층에 인서트 성형되어 있다. 각 단위 코어(13)의 각각의 돌출극(15a∼15f)은 다른 단위 코어(13)의 같은 부호의 돌출극(15a∼15f)과 같은 상이 되는 관계하에서 도시하지 않은 집중권선이 실시되고 있다. 또, 그러한 것은 두개의 돌출극 간격으로 같은 상, 즉 페어(pair)관계의 돌출극(15a, 15d)은 U상, 페어관계의 돌출극(15b, 15e)은 V상, 페어관계의 돌출극(15c, 15)은 W상이 되고, 하나의 단위 코어에서 2조의 3상(U, V, W상)의 권선이 실시된다.
이 경우, 상기한 바와 같이 동일 상에 속하는 페어가 되는 돌출극은 서로 회전중심에서 돌출극의 최선단부까지의 길이(반지름 길이)와 돌출극 선단부분의 둘레방향 폭인 선단부각도 폭과의 조합 패턴이 서로 다르다. 이 경우, 돌출극(15a, 15c, 15e)은 반지름 길이가 작고 선단부각도 폭은 크고, 돌출극(15b, 15d, 15f)은 반지름 길이가 크고 선단부각도 폭은 작다. 즉, 돌출극의 반지름 길이와 선단부각도 폭으로 형성되는 선단부형상 2종류가 존재하고 교대로 배열되어 있다. 따라서, 이 2종류의 선단부형상 배열을 하나의 배열순서패턴으로 할 때, 하나의 단위 코어(13)내에서는 하나의 배열순서패턴 내의 돌출극수는 2, 권선상수는 3이고, 돌출극수와 권선상수의 곱은 6이 되며, 이것은 각 단위 코어(13)의 돌출극수 6과 일치한다.
또, 상기 구성의 스테이터 코어(12)의 외부둘레에는 회전자(16)가 배열되어 있다. 이 회전자(16)에는 24개의 영구자석(17)이 연결되어 구성되어 있다. 도면에서는 사선을 그은 것이 S극이고, 긋지 않은 것이 N극이다. 이 경우, 스테이터 코어(12)의 단위 코어수는 6개이고, 회전자(16)의 자극수는 24개이기 때문에, 자극수는 단위 코어수 6으로 나머지 없이 나누어진다.
여기에서 모든 단위 코어(13)의 상호 인접부분은 돌출극(15a)과 돌출극(15f) 사이이고, 각 상호 인접부분을 끼운 권선의 상 배열 패턴은 모든 상호 인접부분에 대해 서로 동일하다. 또 각 상호 인접부분을 끼운 돌출극의 선단부형상의 배열순서패턴도 서로 같기 때문에, 각 단위 코어(13)의 상호 인접부분을 통과하는 자속량은 같아진다.
또, 돌출극(15c)과 돌출극(15d)도 같은 권선상이 되는데, 돌출극 선단부형상의 배열순서패턴은 돌출극(15a)과 돌출극(15f)의 그것과는 다르다. 그 때문에, 자기회로도 다르고 자속량도 같아지지 않기 때문에, 단위 코어 상호 인접부분에서 설치하지 않는다.
이 제 3 실시예에 의하면 외전형 영구자석 모터에서 스테이터 코어(12)의 돌출극(15a∼15f)의 선단부형상이 다른 경우에 있어서도, 스테이터 코어(12)에 자속량이 대략 같아지는 위치가 존재하기 때문에, 그 위치에 단위 코어 상호 인접부분을 설정하는 것에 의해 단위 코어 상호 인접부분 사이에서 자기흡인력에 의해 발생하는 진동소음을 방지할 수 있다.
그런데, 근래 대구경 모터의 개발에 있어서는 철심 재료의 유효활용이 요구되는데, 그 용도에 있어서는 권선상수는 3상이 주류가 되고, 1상당 다수의 돌출극을 가진 구성이 많다. 또, 이 경우 진동대책으로서 복수 종류의 돌출극이 인접하는 배열순서패턴을 이용하는 것이 효과적이고, 배열순서패턴내의 돌출극수는 1을 넘는 자연수로서 최소 2를 이용하는 것이 많고, 이 경우 통전상수와의 최소공배수 6의 돌출극을 포함하도록 철심을 분할하는 구성이 제 3 실시형태에 있어서는 최대의 분할수를 얻을 수 있어 가장 좋은 효과를 얻을 수 있다.
다음에는 본 발명의 상기 제 3 실시예의 변형예에 대해 도 4를 참조하여 도 3과 다른 부분에 대해 설명한다.
이 도 4에 있어서, 스테이터 코어(18)는 3개의 단위 코어(19)를 구비하여 구성되고 있다. 각 단위 코어(19)는 요크부(20)와 요크부에서 연장되는 12개의 돌출극(20a∼20ℓ)을 구비하고 있다. 각 단위 코어(19)의 각각의 돌출극(20a∼20ℓ)은 다른 단위 코어(19)의 같은 부호의 돌출극(20a∼20ℓ)과 같은 상이 되는 관계하에서 도시하지 않은 집중권선이 실시되고 있다. 또, 그러한 것은 두개의 돌출극 간격으로 같은 상, 즉 페어관계의 돌출극(20a, 20d)은 U상, 페어관계의 돌출극(20b, 20e)은 V상, 페어관계의 돌출극(20c, 20h)은 W상이 되고, 다른 페어관계의 돌출극에 대해서도 같다. 결과적으로 하나의 단위 코어(19)에 4조의 3상(U, V, W상)의 권선이 실시된다.
이 경우, 상기한 바와 같이 동일 상에 속하는 페어가 되는 돌출극은 상호 회전중심에서 돌출극의 최선단부까지의 길이(반지름)와 돌출극 선단부분의 둘레방향 폭인 선단부각도 폭과의 조합 패턴이 서로 다르다. 이 경우, 돌출극(20a, 20e, 20i)은 반지름 길이가 작고 선단부각도 폭은 크고, 돌출극(20b, 20f, 20j)은 반지름 길이가 크고 선단부각도 폭은 작고, 돌출극(20c, 20g, 20k)은 반지름 길이 및 선단부각도 폭이 모두 크고, 돌출극(20d, 20h, 20ℓ)은 반지름 길이 및 선단부각도 폭이 모두 작다. 즉, 돌출극의 반지름 길이와 선단부각도 폭에서 형성되는 선단부형상은 4종류 존재하고, 이러한 돌출극은 다른 종류끼리가 인접하도록 배열되어 있다. 따라서, 이 4종류의 선단부형상의 배열을 하나의 배열순서패턴으로 할 때, 하나의 단위 코어(19) 내에서 하나의 배열순서패턴 내의 돌출극수는 4, 권선상수는 3이고, 돌출극수와 권선상수와의 곱은 12가 되며, 이것은 각 단위 코어(19)의 돌출극수 12와 일치하고 있다. 이 구성에 있어서도 로터(16)의 자극수 24를 단위 코어수 3으로 나눈다.
여기에서, 모든 단위 코어(19)의 상호 인접부분은 돌출극(20a)과 돌출극(20ℓ) 사이이고, 각 상호 인접부분을 끼운 권선의 상배열 패턴은 모든 상호 인접부분에 대해 서로 동일하다. 또 각 상호 인접부분을 끼운 돌출극의 선단부형상의 배열순서패턴도 서로 같기 때문에, 각 단위 코어(19)의 상호 인접부분을 통과하는 자속량은 같아진다.
또, 돌출극(20c)과 돌출극(20d) 사이, 돌출극(20f)과 돌출극(20g) 사이 및 돌출극(20i)과 돌출극(20j) 사이에서도 상 배열패턴이 같지만, 돌출극 선단부형상의 배열순서패턴이 돌출극(20a)과 돌출극(20ℓ)의 그것과는 다르다. 그 때문에, 자속량이 같아지지 않으므로, 이러한 사이에 단위 코어가 상호 인접부분에서 존재하지 않도록 한다.
본 발명의 제 4 실시예에 대해 도 5 내지 도 8을 참조하면서 설명한다. 우선 도 6에서는 이너 로터 영구자석형의 모터(21)가 도시되고 있다. 이 모터(21)의 로터(22)는 회전축(23)에 로터 요크(24)를 붙여 고정하는 동시에 이 로터 요크(24)에 계자(界磁) 수단인 영구자석(25)을 붙여 고정하여 구성되어 있다. 한편, 스테이터(26)는 스테이터 코어(27)의 돌출극(29b)에 권선(28)을 권장하여 구성되어 있다. 상기 권선(28)과 영구자석(25)이 방사 방향으로 대향하도록 하여 상기 스테이터 코어(27)와 로터(22)가 조립된다. 이것으로 모터(21)가 구성된다.
상기 스테이터 코어(27)는 복수, 예를 들면 세개의 단위 코어(29)를 연결하여 구성되어 있다. 즉, 각 단위 코어(29)는 도 7에 나타낸 바와 같이 다수의 철판(30)을 적층하여 구성되어 있다. 이 철판(30)은 상하면에 절연막이 형성된 규소강판을 소정 형상으로 블랭킹하여 형성된 것이다.
철판(30)이 적층된 각 단위 코어(29)는 원호형상의 요크부(29a)와, 요크부의 내부지름 쪽으로 돌출하도록 형성된 돌출극(29b)을 갖는다. 그리고, 단위 코어(29)의 각 단부(29d)는 평탄형상을 이루고, 이 단부(29d)의 외부지름 쪽에는 연결돌기부(29c)가 형성되어 있다. 각 인접배치된 단위 코어(29)의 단부(29d)끼리가 이간유지부재(31)를 통해 맞대게 되고, 연결돌기부(29c)끼리를 연결구(32)로 연결하는 것에 의해 각 단위 코어(29)가 연결되어 스테이터 코어(27)가 구성된다.
상기 이간유지부재(31)는 전기절연재료(예를 들면 폴리에스테르)로 만들어진 것으로 0.1[㎜]의 필름으로 구성되어 있다.
따라서, 단부간격(d)을 0.01[㎜] 이상이고 0.15[㎜] 이하로 설정하는 것은 철손감소에 있어서 효과적인 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 의하면 인접배치된 단위 코어(29) 사이를 이간시키는 전기절연재료로 만들어진 이간유지부재(31)를 설치했기 때문에, 인접하는 단위 코어(29)간의 절연을 꾀할 수 있고, 와전류손실을 적게 할 수 있게 되어 철손을 적게 할 수 있다.
특히 본 실시예에 의하면 단위 코어(29)의 이간거리를 0.01[㎜] 이상이고 0.15[㎜] 이하의 범위내인 0.1[㎜]로 설정했기 때문에, 와전류손실의 감소를 꾀할 수 있는 동시에 자기저항의 증대화도 억제할 수 있게 되고, 전체적인 철손을 적게 할 수 있다.
또 본 실시예에 의하면 이간유지부재(31)를 필름형상의 합성수지의 전기절연재로 구성했기 때문에, 비교적 간단한 구성에 의해 철손의 감소를 꾀할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 제 5 실시예를 나타내고 있다. 이 경우, 로터(40)는 아우터 로터형이고, 스테이터 코어(41)는 각 단위 코어(42)를 합성수지에 의해 일체 몰드성형하는 것에 의해 일체적으로 연결한 구성으로 되어 있다. 또, 단위 코어(42)의 한쪽 단부에는 쐐기형상 볼록부(42a)가 형성되고, 다른 쪽 단부에는 쐐기형상 오목부(42b)가 형성되어 있다.
이 스테이터 코어(41)를 제조하는데 대해서는 우선 단위 코어(42)를 성형틀(43)(틀의 일부 개략 구성을 도 11에 나타낸다)의 캐비티(43a)에 배치한다. 이 때, 각 단위 코어(42)는 인접하는 단위 코어(42)의 쐐기형상 볼록부(42a)와 쐐기형상 오목부(42b)가 0.03[㎜] 이상이고 0.15[㎜] 이하의 범위내의 간격을 갖도록 끼워맞춰진 형태가 되도록 배치고정되어 있다. 그리고, 이 성형틀(43)에 합성수지(예를 들면 폴리페놀 설파이드와 폴리에틸렌 텔레프탈레이트)의 용융액을 사출하여 상기 간격에도 합성수지를 충전시킨다. 이 후, 합성수지를 고화시켜 전기절연층(44)을 형성한다. 이 전기절연층(44)은 이간유지부재로서 기능한다.
즉, 이 실시예에서는 단위 코어(42) 상호의 간격에 합성수지층(44a)(도 10 참조)이 존재하여 전기절연층(44)이 이간유지부재로서 기능하는 것이다. 단, 이 경우, 단위 코어(42) 상호간에 그 합성수지층(44a)이 충전되어 있지 않아도, 바깥쪽에 있는 전기절연층(44)이 각 단위 코어(42)를 고정 상태로 연결하기 때문에, 상기 합성수지층(44a)의 유무에 관계없이, 이 전기절연층(44)은 이간유지부재로서 기능하는 것이다. 그리고, 이 전기절연층(44)은 단위 코어(42)를 연결하기 위한 연결수단으로서도 기능함으로서, 즉, 이간유지부재와 연결수단이 겸용된 구성이고, 부품수의 삭감을 꾀할 수 있다.
또, 이 실시예에 있어서는 단위 코어(42)의 단부끼리의 소정 간격을 0.01[㎜] 이상이고 0.15[㎜] 이하의 범위내로 설정하기 때문에, 사출형성에 의한 몰드성형시에 그 사출압을 과도하게 높이지 않아도 인접하는 단위 코어(42)간에 합성수지가 양호하게 들어가게 되어 단위 코어(42)간을 이간상태로 확실하게 유지할 수 있다.
도 8에서는 본 발명자에 의한 철손의 측정결과를 나타내고 있다. 특성선(C)은, 단위 코어의 철판의 절단단부에 프레스에 의한 끝말림과 휘어짐이 발생하지 않고 또 인접하는 두개의 단위 코어가 상호 인접 사이에서 철판의 적층방향에 어긋나는 일 없이 연결되는 이상조건의 스테이터 코어의 경우에서, 단위 코어의 단부간격(d)을 0.00[㎜]에서 0.200[㎜]까지 변화시킬 때의 철손의 변화를 나타내고 있다. 특성선(D)은 실사용품(불가피적으로 미소한 끝말림과 휘어짐 또는 연결단부의 축방향의 어긋남이 있다)의 스테이터 코어의 경우에서 철손의 변화를 나타내고 있다.
특성선(C)에 있어서, 단부간격(d)이 0.00[㎜]일 때, 즉 철판(30)의 단부끼리가 둘레방향에서 전기가 통하고 축방향에서는 절연되어 있을 때를 철손지수 Ts「1」이라고 할 때, 철손지수 Ts는 단부간격(d)이 0.02[㎜]정도까지 감소하지만, 그 후 점차 증가해 가고 단부간격(d)이 0.15[㎜]를 넘으면, 자기저항이 서서히 커져서 철손지수 Ts「1」보다도 커진다.
특성선(D)에 있어서는, 단부간격(d)이 거의 0.01[㎜]까지는 철손지수 Ts「1」 이상을 나타내고 있다. 이것은 단부끼리 미소접촉하고 있기 때문이라고 생각할 수 있다. 단부간격(d)이 거의 0.01[㎜] 이상이 되면 철손은 감소하고, 0.05[㎜]정도부터 서서히 특성선(C)과 마찬가지로 증가하며, 단부간격(d)이 0.15[㎜]를 넘으면, 철손지수 Ts「1」보다 커지는 경향이 있다.
도 12∼도 15는 본 발명의 제 6 실시예를 나타내고 있다. 제 4 실시예에서 나타낸 단위 코어(29)의 단부(29d)를 도 13에서 나타낸 바와 같이 가열수단 예를 들면 유도가열장치(51)에 의해 소정 온도 이상(후술하는 폴리에스테르계 분체의 융점을 넘는 온도 이상)이 되도록 유도가열하고, 도 14에서 나타낸 바와 같이 폴리에스테르계 분체가 공기중에서 부유하여 챔버(52)에 들어가도록 한다. 이것에 의해 단위 코어(29)의 단부(29d)에 상기 분체가 박막형상으로 용융부착하고, 그 후 고화된다. 이 결과, 도 15에 나타낸 바와 같이 단위 코어(29)의 단부에 이간유지부재(53)가 형성된다. 이 경우, 이 이간유지부재(53)를 0.01[㎜] 이상이고 0.15[㎜] 이하의 두께로 형성한다.
그리고, 각 단위 코어(29)를 제 1 실시예와 같이 연결한다. 이 연결상태에서는 각 단위 코어(29)의 단부간에 상기 이간유지부재(53)가 개재되기 때문에, 제 4 실시예와 같이 철손의 감소를 꾀할 수 있다.
특히 이 실시예에 의하면 필요부위(단위 코어(29)의 단부)에만 이간유지부재(53)를 설치할 수 있는 동시에, 얇은 두께의 이간유지부재(53)를 용이하게 형성할 수 있게 되어 제작성의 향상을 꾀할 수 있다. 또, 각 단위 코어(29)의 한쪽 단부에 이간유지부재(53)를 형성했는데, 양단부에 이간유지부재(53)를 형성해도 좋다. 이 경우, 단위 코어(29)의 연결상태에서 단부간에 이간유지부재(53)가 2층으로 개재하기 때문에, 1층분의 이간유지부재(53)의 두께 치수를 0.005[㎜] 이상 0.075[㎜] 이하의 두께로 설정하면 좋고, 즉 단부간에 개재되는 이간유지부재(53)의 합계 두께치수는 단위 코어(29)의 단부끼리의 이간거리를 0.01[㎜] 이상 0.15[㎜] 이하로 되게 하는 것이 바람직하다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 제 7 실시예를 나타내고 있다. 도 16에서 도시되는 스테이터 코어(61)는 다수의 슬롯 타입이고, 단위 코어(62)의 개수도 많다. 각 단위 코어(62)의 양 단부에는 제 5 실시예(도 9 참조)와 같이 쐐기형상 볼록부(62a) 및 쐐기형상 오목부(62b)가 각각 형성되어 있다. 그리고, 이 단위 코어(62)는 각각 전기절연재료(예를 들면 폴리에스테르)로 만들어진 끼워맞춤부(63a)와 끼워맞춤부(63b)를 갖는 한쌍의 유지틀(63)에 의해 연결유지되고 있다.
즉, 끼워맞춤부(63a) 및 끼워맞춤부(63b)는 각 단위 코어(62)의 요크부(62c)와 각 돌출극(62d)의 몸통부(62d')가 끼워맞출 수 있는 형상으로 형성되어 있고, 각 단위 코어(62)의 단부끼리를 상호 걸어맞춘 상태로 이러한 단위 코어(62)를 상하로부터 끼도록 끼워맞추고, 각 단위 코어(62)를 움직임 고정 상태로 연결한다. 이 때, 이러한 한쌍의 유지틀(63)에 의해 상기 쐐기형상 볼록부(62a) 및 쐐기형상 오목부(62b)가 소정 간격(0.01[㎜] 이상 0.15[㎜] 이하) 이간하도록 유지되는 구성으로 되어 있다.
이 실시예에 있어서도 유지틀(63)이 연결수단을 겸용하기 때문에, 부품수의삭감을 꾀할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시예에 한정되지 않고, 예를 들면 전기절연재의 재질를 폴리에스테르와, 폴리페놀설파이드 또는 폴리에틸렌텔레프탈레이트로 한정시키지 않고, 요지를 일탈하지 않은 범위내에서 여러가지로 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급된 바와 같이, 각 단위 코어의 인접부분을 통과하는 자속량이 대략 같아지도록 단위 코어를 인접 배치하여 자기흡입력을 밸런스시킴으로서 진동소음을 방지하고, 또한 단위 코어의 상호 인접 사이를 이간유지부재에 의해 이간하여 단위 코어의 상호 인접사이를 절연시킴으로서 철손경감을 기대할 수 있고, 와전류 손실을 방지할 수 있다.

Claims (22)

  1. 회전자와 분할형 스테이터 코어로 구성되는 모터에 있어서,
    상기 분할형 스테이터 코어는 복수의 단위 코어로 이루어지고, 이러한 단위 코어는 서로의 단부끼리 접하는 상태로 인접배치되고,
    각 단위 코어는 하나의 요크부와 요크부에서 연장되면서 권선이 실시되는 복수의 돌출극으로 이루어지고,
    상기 각 단위 코어는 권선상수의 양의 정수배의 돌출극을 구비하고, 각 돌출극의 권선이 집중감김인 동시에, 상기 각 단위 코어는 하기 식에 해당하는 돌출극수를 구비한 것을 특징으로 하는 모터.
    1단위 코어당 돌출극수= CM(Nt/CD(Nt, Np), Nf)
    단,
    CM(A, B) : 정수 A와 정수 B의 공배수
    CD(A, B) : 정수 A와 정수 B의 공약수
    Nt : 고정자의 총 돌출극수(≥2)
    Np : 회전자의 총 자극수(≥2)
    Nf : 권선상수
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 단위 코어의 상호 인접부분의 위치는 돌출극각도 피치의 권선상수 배의 배수와 회전자의 자극각도 피치의 배수가 일치하는 각도 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 모터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 코어는 선단부형상이 다른 복수종류의 돌출극이 인접하는 배열순서패턴이 둘레 방향으로 반복되어지고, 또 상기 단위 코어는 돌출극 선단부형상의 종류수와 권선상수와의 공배수의 돌출극을 구비한 것을 특징으로 하는 모터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    회전중심에서 돌출극의 선단부까지의 반지름 길이가 서로 다른 복수의 돌출극이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 모터.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 돌출극의 수는 돌출극 선단부형상의 종류수와 권선 총 수와의 최소공배수인 것을 특징으로 하는 모터.
  9. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    하나의 배열순서패턴을 구성하는 복수의 돌출극은 상기 회전자의 회전중심에서 최선단부까지의 길이가 다른 것을 특징으로 하는 모터.
  10. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    하나의 배열순서패턴을 구성하는 복수의 돌출극 선단부형상은 선단부각도 폭이 서로 다른 것을 특징으로 하는 모터.
  11. 제 8 항에 있어서,
    권선상수는 3상이고, 돌출극 선단부형상의 종류는 2종류이고,
    각 단위 코어는 6개의 돌출극을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  12. 제 9 항에 있어서,
    권선상수는 3상이고, 돌출극 선단부형상의 종류는 2종류이고, 각 단위 코어는 6개의 돌출극을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  13. 제 10 항에 있어서,
    권선상수는 3상이고, 돌출극 선단부형상은 2종류이고, 각 단위 코어는 6개의 돌출극을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  14. 회전자 및 분할형 스테이터 코어로 구성된 모터에 있어서,
    상기 분할 스테이터 코어는 복수의 단위 코어로 이루어지고, 인접하는 상기 단위 코어의 상호 단부끼리 전기절연성의 이간유지부재를 개재시킨 상태로 인접배치되어 있는 상기 단위 코어는 표면이 절연처리된 다수의 철판을 적층하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    인접하는 단위 코어의 단부사이 이간거리가 0.01[㎜] 이상이고 0.15[㎜] 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 모터.
  16. 제 14 항에 있어서,
    이간유지부재는 필름형상의 합성수지 전기절연재로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  17. 제 14 항에 있어서,
    인접배치된 복수의 단위 코어가 일체로 몰드되고, 그 인접하는 단위 코어의 단부 사이로 들어간 몰드재가 이간유지부재인 것을 특징으로 하는 모터.
  18. 복수의 철판을 적층하여 복수의 단위 코어를 형성하는 공정과, 이러한 단위 코어를 전기절연재로 이루어진 이간유지부재를 통해 인접배치한 후, 상기 단위 코어를 서로 연결하여 스테이터 코어를 형성하는 공정과,
    해당 스테이터 코어와 로터를 조합시킨 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터의 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    이간유지부재의 두께치수는 0.01[㎜]이상이고 0.15[㎜] 이하의 두께로 설정되는 것을 특징으로 하는 모터의 제조방법.
  20. 복수의 철판을 적층하여 복수의 단위 코어를 형성하는 공정과, 이러한 단위 코어를 상호간에 소정 간격을 갖는 상태로 인접배치시킨 상태에서 전기절연재의 합성수지에 의해 일체 몰드성형하는 공정과,
    상기 몰드성형된 스테이터 코어와 로터를 조립하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터의 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    소정 간격은 0.01[㎜] 이상이고 0.15[㎜] 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 모터의 제조방법.
  22. 제 14 항에 있어서,
    전기절연재료로 만든 1쌍의 유지틀을 구비하고, 이 각 유지틀에는 단위 코어의 외면에 끼우는 끼워맞춤부를 갖고, 이 끼워맞춤부에 끼운 상태에서 인접배열상태의 각 단위 코어의 상호 인접간에 소정의 간격이 유지되는 것을 특징으로 하는 모터.
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