KR100898489B1 - Stator of a motor, method and apparatus for manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터의 스테이터, 이의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 모터의 스테이터에 있어서, 연자성 분말에 페라이트 분말을 혼합하여 이루어지는 혼합 분말을 가압 성형하되, 가압 중인 혼합 분말 또는 가압 후의 성형물에 여자되도록 전압을 인가하여 형성된다. 따라서, 본 발명은, 연자성 분말로 제작됨으로써 재료의 손실을 최소화하여 제조 단가를 절감하고, 높은 자유도를 가짐으로써 다양한 형상의 구현이 용이하며, 연자성 분말로 제작됨에도 불구하고 페라이트 분말을 함유함과 아울러 스테이터를 이루는 분말의 입자들을 여자시킴으로써 자속의 이동을 원활하게 하여 기동 토오크 및 출력의 증대 및 소비 전력의 감소를 통한 모터의 효율을 향상시키는 효과를 가지고 있다.The present invention relates to a stator of a motor, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus thereof, wherein, in a stator of a motor, a mixed powder formed by mixing ferrite powder with soft magnetic powder is press-molded, but excitation to the mixed powder under pressure or a molded article after pressing is performed. It is formed by applying a voltage as much as possible. Therefore, the present invention is made of a soft magnetic powder to minimize the loss of material to reduce the manufacturing cost, having a high degree of freedom is easy to implement a variety of shapes, despite being made of a soft magnetic powder contains ferrite powder In addition, by exciting the particles of the powder forming the stator to facilitate the movement of the magnetic flux has the effect of improving the efficiency of the motor through the increase of the starting torque and output power and power consumption.

스테이터, 연자성 분말, 페라이트 분말, 가압 성형, 전압 인가 Stator, soft magnetic powder, ferrite powder, pressure molding, voltage application

Description

모터의 스테이터, 이의 제조장치 및 제조방법{STATOR OF A MOTOR, METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THEREOF}STATE OF MOTOR, MANUFACTURE DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF {STATOR OF A MOTOR, METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THEREOF}

도 1은 종래의 기술에 따른 모터를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a motor according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 모터를 도시한 단면도이고,2 is a cross-sectional view showing a motor according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 모터의 스테이터 제조장치를 도시한 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing a stator manufacturing apparatus for a motor according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 모터의 스테이터 제조방법을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a stator manufacturing method of a motor according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 모터 110 : 로터100: motor 110: rotor

120 : 샤프트 130 : 케이싱120: shaft 130: casing

200 : 스테이터 210 : 코일200: stator 210: coil

300 : 모터의 스테이터 제조장치 310 : 다이300: stator manufacturing apparatus for the motor 310: die

320 : 맨드렐 330,340 : 펀치320: mandrel 330,340: punch

350 : 전압공급부350: voltage supply unit

본 발명은 모터의 스테이터, 이의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연자성 분말로 제작됨에도 불구하고 페라이트 분말을 함유함과 아울러 스테이터를 이루는 분말의 입자들을 여자시킴으로써 모터의 효율을 향상시키는 모터의 스테이터, 이의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a stator of a motor, a method for manufacturing the same, and a device for manufacturing the same, and more particularly, although the ferrite powder is contained, the ferrite powder is contained and the particles of the powder forming the stator are excited to improve the efficiency of the motor. The present invention relates to a stator of a motor, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus.

일반적으로, 모터라 함은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 가정용 전자제품 뿐만 아니라 산업용 기기 등에 광범위하게 사용되고, 가정용 전자제품을 예로 들면 에어컨이나 냉장고와 같은 냉방기기 내부에 냉매를 액상으로 환원시키기 위해 구비되는 콤프레셔, 세탁기, 청소기, 광 디스크 플레이어, 컴퓨터의 하드디스크 드라이버 등에 널리 사용되고 있다.In general, a motor is a device that obtains rotational force by converting electrical energy into mechanical energy, and is widely used not only in home appliances but also in industrial equipment, and for example, a refrigerant inside a cooling device such as an air conditioner or a refrigerator is used. It is widely used in compressors, washing machines, cleaners, optical disk players, hard disk drivers of computers, and the like, which are provided to reduce the liquid state.

이러한 종래의 모터를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The conventional motor is described with reference to the accompanying drawings as follows.

도 1은 종래의 기술에 따른 모터를 도시한 단면도로서, 교류 모터의 일종인 유도전동기를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 종래의 모터(10)는 케이싱(casing; 14)에 고정되는 스테이터(stator; 11)와, 스테이터(11) 내부에 공극을 두고서 회전 가능하게 설치되는 로터(rotor; 12)와, 로터(12)의 중심부에 압입되어 로터(12)와 함께 회전하는 샤프트(shaft; 13)를 포함한다.1 is a cross-sectional view showing a motor according to the prior art, a view showing an induction motor which is a kind of AC motor. As shown in the drawing, a conventional motor 10 includes a stator 11 fixed to a casing 14, and a rotor 12 rotatably installed with a gap in the stator 11; And a shaft 13 that is pressed into the center of the rotor 12 and rotates with the rotor 12.

스테이터(11)는 교류 전원을 인가받아 회전 자계를 형성하는 코일(11a)과, 코일(11a)의 회전 자계에 의해 발생된 자속의 통로를 형성하는 자성체의 스테이터 코어(11b)로 이루어진다.The stator 11 is comprised of the coil 11a which receives an alternating current power, and forms the rotating magnetic field, and the stator core 11b of the magnetic body which forms the passage | path of the magnetic flux generated by the rotating magnetic field of the coil 11a.

스테이터 코어(11b)는 동일한 형상의 규소 강판을 축방향을 따라 다수개로 적층함으로써 형성되고, 내주면을 따라 일정 간격을 두고서 다수의 슬롯(미도시)이 방사형으로 형성되며, 슬롯에 코일(11a)이 분포권, 집중권, 동심권 등의 방법으로 권선된다.The stator core 11b is formed by stacking a plurality of silicon steel sheets having the same shape along the axial direction, and a plurality of slots (not shown) are radially formed at regular intervals along an inner circumferential surface, and a coil 11a is formed in the slot. It is wound in the way of distribution, concentration, and concentric circles.

로터(12)는 코일(11a)에 의해 유기된 전류와 자속의 상호작용에 의해 토오크를 발생시키도록 전도성이 높은 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속 또는 마그네트(magnet)인 회전자도체(미도시)가 설치되고, 자속의 통로를 제공하는 자성체로 이루어진다.The rotor 12 is a rotor conductor which is a metal or magnet such as aluminum (Al) or copper (Cu) having high conductivity to generate torque by the interaction of the current induced by the coil 11a with the magnetic flux. (Not shown) is provided and is made of a magnetic material that provides a passage for magnetic flux.

로터(12)는 동일한 형상의 규소 강판을 축방향을 따라 다수 개로 적층함으로써 형성되고, 외주면 또는 내측에 축방향과 나란한 다수의 슬롯(미도시)이 일정한 간격을 두고서 방사형으로 형성됨으로써 이러한 슬롯에 회전체도체(미도시)가 코일(11a)과 마찬가지로 축방향과 평행하도록 설치되며, 필요에 따라 회전시 바람을 일으켜서 냉각 기능을 가지기 위하여 양단에 사출물인 냉각팬(12a)이 부착 내지 고정된다. The rotor 12 is formed by stacking a plurality of silicon steel sheets of the same shape along the axial direction, and a plurality of slots (not shown) parallel to the axial direction are formed radially at regular intervals on the outer circumferential surface or inside thereof so as to be rotated in such slots. Like the coil 11a, the entire conductor (not shown) is installed to be parallel to the axial direction, and if necessary, the cooling fan 12a, which is an injection-molded product, is attached or fixed at both ends in order to generate a wind when rotating.

샤프트(13)는 로터(12)를 관통하여 고정됨으로써 케이싱(14)의 양측에 위치하는 홀더(14a)에 베어링(14b)을 매개로 회전 가능하게 설치된다.The shaft 13 is fixed to penetrate through the rotor 12 and is rotatably installed in the holder 14a located on both sides of the casing 14 via the bearing 14b.

이와 같은 종래의 기술에 따른 모터(10)의 동작은 다음과 같다. The operation of the motor 10 according to the related art is as follows.

코일(11a)에 교류 전원이 인가되면, 샤프트(13)에 수직한 방향으로 자계가 발생하여 스테이터 코어(11b)를 통해 자속이 회전하게 되고, 이러한 회전 자속이 공극을 통해서 로터(12)의 회전자도체(미도시)에 쇄교하여 전류를 유기시킨다. 이 때, 회전자도체(미도시)에 유기된 전류는 자속과 함께 플레밍의 왼손법칙에 따라 로터(12)에 토오크를 발생시킴으로써 로터(12)와 함께 샤프트(13)를 회전시킴으로써 원하는 회전력을 얻는다. When AC power is applied to the coil 11a, a magnetic field is generated in a direction perpendicular to the shaft 13, and the magnetic flux rotates through the stator core 11b, and the rotating magnetic flux rotates through the air in the rotor 12. The electric current is induced by linking with an electron conductor (not shown). At this time, the current induced in the rotor conductor (not shown) generates a torque in the rotor 12 along with the magnetic flux according to Fleming's left-hand law, thereby obtaining a desired rotational force by rotating the shaft 13 together with the rotor 12. .

그러나, 이러한 종래의 모터(10)는 스테이터(11)가 박판의 규소 강판을 다수로 적층하여 제조됨으로써 제조시 규소 강판을 스테이터(11)의 형상에 따라 절단하여야 하기 때문에 규소 강판의 스크랩(scrap) 손실이 다량 발생하여 재료의 낭비가 심하고, 이로 인해 제조 단가를 상승시키는 원인이 되며, 그 밖에 복잡한 형상을 구현하는 것이 어려워지는 문제점을 가지고 있었다.However, such a conventional motor 10 is manufactured by stacking a large number of thin silicon steel sheets so that the silicon steel sheet must be cut according to the shape of the stator 11 during manufacture, so that the scrap of the silicon steel sheet Since a large amount of loss occurs, waste of materials is severe, and this causes the manufacturing cost to increase, and it is difficult to implement a complicated shape.

이러한 종래의 문제점으로 인해, 최근에는 연자성 분말을 고압으로 성형하여 3차원 형상으로 제작함으로써 연자성 복합체(soft magnetic composite; "SMC"라고도 함)의 스테이터가 개발되고 있으며, 이러한 연자성 복합체의 스테이터는 규소 강판을 이용하는 종래의 경우보다 높은 자유도(degree of freedom)가 허용됨으로써 동일한 형상을 가진 규소 강판을 다수로 적층하는 구조와는 달리 재료의 손실이 최소화될 뿐만 아니라 복잡한 형상의 구현이 가능하다.Due to such a conventional problem, a stator of a soft magnetic composite (also referred to as "SMC") has been developed by forming a soft magnetic powder at high pressure and manufacturing it in a three-dimensional shape. Compared with a structure in which a large number of silicon steel sheets having the same shape are laminated, a loss of material is minimized and a complicated shape can be realized by allowing a higher degree of freedom than a conventional case using a silicon steel sheet. .

그러나, 이와 같은 종래의 연자성 복합체로 이루어지는 모터의 스테이터는 종래의 규소 강판 각각이 샤프트에 수직한 방향으로 위치함으로써 자속의 통로를 제공하는데 유리함에 반하여, 연자성 분말의 입자로 이루어짐으로써 종래의 규소 강판 적층형 스테이터에 비하여 토오크, 소비 전력 등에 불리하여 모터의 효율이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.However, the stator of a motor made of such a conventional soft magnetic composite is advantageous in providing a passage for magnetic flux by placing each of the conventional silicon steel sheets in a direction perpendicular to the shaft, whereas the conventional silicon steel is made of particles of soft magnetic powder. Compared to the steel plate laminated stator, the motor has a problem in that the efficiency of the motor is lowered due to disadvantages in torque and power consumption.

그러므로, 재료의 손실을 최소하면서 높은 자유도를 가지도록 연자성 복합체로 이루어지되, 모터의 효율이 뛰어난 스테이터의 개발이 필요하게 되었다.Therefore, it is necessary to develop a stator that is made of a soft magnetic composite to have a high degree of freedom while minimizing material loss, and has excellent motor efficiency.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적 은 연자성 분말로 제작됨으로써 재료의 손실을 최소화하여 제조 단가를 절감하고, 높은 자유도를 가짐으로써 다양한 형상의 구현이 용이하며, 연자성 분말로 제작됨에도 불구하고 토오크의 증대, 소비 전력의 감소를 통한 모터의 효율을 향상시키는 모터의 스테이터, 이의 제조방법 및 제조장치를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to produce a soft magnetic powder to minimize the loss of material to reduce the manufacturing cost, having a high degree of freedom, easy to implement a variety of shapes, In spite of being made of soft magnetic powder, there is provided a motor stator, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus for improving the efficiency of the motor through increasing torque and reducing power consumption.

본 발명은, 모터의 스테이터에 있어서, 연자성 분말에 페라이트 분말을 혼합하여 이루어지는 혼합 분말을 가압 성형하되, 가압 중인 혼합 분말 또는 가압 후의 성형물에 여자되도록 전압을 인가하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the stator of the motor is formed by pressing a mixed powder obtained by mixing ferrite powder with soft magnetic powder, and applying a voltage to excite the mixed powder under pressure or the molded article after pressing.

또한, 본 발명은 모터의 스테이터를 제조하는 장치에 있어서, 상기 스테이터의 성형 공간이 내측에 마련되는 다이와, 상기 다이의 중심에 설치되어 상기 스테이터에 슬롯 및 투스가 형성되도록 하는 맨드렐과, 상기 다이의 성형 공간에 채워지는 연자성 분말과 페라이트 분말로 이루어지는 혼합 분말을 가압하는 펀치와, 상기 다이의 성형 공간에 위치하는 혼합 분말에 전압을 인가하는 전압공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a device for manufacturing a stator for a motor, comprising: a die having a molding space of the stator provided therein, a mandrel installed at a center of the die to form slots and teeth in the stator, and the die; And a punch for pressing the mixed powder composed of the soft magnetic powder and the ferrite powder filled in the molding space of the die, and a voltage supply unit for applying a voltage to the mixed powder located in the molding space of the die.

또한, 모터의 스테이터를 제조하는 방법에 있어서, 연자성 분말과 페라이트 분말을 서로 혼합함으로써 혼합 분말을 형성시키는 단계와, 상기 혼합 분말을 절연시키는 단계와, 상기 절연된 혼합 분말을 다이 내에서 가압하여 스테이터로 성형함과 아울러 가압 중의 상기 혼합 분말 또는 가압 후 성형된 상기 스테이터에 전압을 인가하여 여자시키는 단계와, 상기 가압에 의해 성형된 스테이터를 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, in a method of manufacturing a stator of a motor, the method includes forming a mixed powder by mixing soft magnetic powder and ferrite powder with each other, insulating the mixed powder, and pressing the insulated mixed powder in a die. Forming into a stator, and applying a voltage to the mixed powder during pressurization or the stator molded after pressurizing and exciting, and heat-treating the stator formed by pressurization.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 모터를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 스테이터(200)는 연자성 분말(soft magnetic powder; s)에 페라이트 분말(ferrite powder; f)을 혼합하고, 이로 인해 이루어지는 혼합 분말을 가압 성형시키되, 전압을 인가하여 여자되도록 하여 형성된다.2 is a cross-sectional view of a motor according to the present invention. As shown, the stator 200 of the motor according to the present invention mixes the ferrite powder (f) with the soft magnetic powder (s), and thereby pressure-molding the mixed powder made of this, the voltage It is formed by applying an excitation.

본 발명에 따른 스테이터(200)는 본 실시예에서 유도 전동기(100)에 적용된 예를 도시하였으나, 이러한 교류 모터는 물론 BLDC(Brushless DC) 모터와 같은 직류 모터에도 적용될 수 있고, 모터(100)에서 케이싱(130) 내측에 고정되며, 내주면을 따라 다수의 슬릿을 형성함으로써 마련되는 투스(미도시)에 코일(210)이 권선되고, 코일(210)로 전원이 인가되면 회전 자속을 발생시켜서 내측에 공극을 두고서 회전 가능하게 설치되는 로터(110)에 전류를 유기시켜서 로터(110)가 샤프트(120)와 함께 회전하도록 토오크를 발생시킨다.Although the stator 200 according to the present invention shows an example applied to the induction motor 100 in the present embodiment, such an AC motor may be applied to a DC motor such as a brushless DC (BLDC) motor, as well as in the motor 100. The coil 210 is fixed to the casing 130 and wound around a tooth (not shown) formed by forming a plurality of slits along an inner circumferential surface thereof, and when a power is applied to the coil 210, a rotating magnetic flux is generated to the inside. The current is induced in the rotor 110 rotatably installed with the gap to generate torque so that the rotor 110 rotates together with the shaft 120.

스테이터(200)의 주요 성분을 이루는 연자성 분말(s)은 외부 자기장에 따라 자화 방향이 변하는 물질의 입상물로서 최소의 에너지로도 쉽게 자화 및 탈자되는 성질을 가지게 되어 자기장을 제거하면 자성체 내에 남는 잔류 전자기가 낮아서, 바람직하게는 1kA/m 정도 이하의 보자력(coercivity; Hc)을 가지며, 산화철(Fe2O3)을 주성분으로 한다.Soft magnetic powder (s), which constitutes the main component of the stator 200, is a granular material of a material whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, and has a property of being easily magnetized and demagnetized with minimum energy. The residual electromagnetic is low, and preferably has a coercivity (Hc) of about 1 kA / m or less, and has iron oxide (Fe 2 O 3 ) as a main component.

페라이트 분말(f)은 연자성 분말(s)에 혼합되고, MOX6(Fe2O3)이며, 여기서 M이 Ba, Sr 또는 Pb 등이고, 등방성은 물론 이방성으로 사용이 가능하며, 비교적 높은 보자력을 가지는 반면, 동시에 낮은 잔류자속밀도를 가지는데, 이로 인해 연자성 분말(s)에 비하여 높은 보자력을 가짐으로써 연자성 분말(s)과 함께 성형시 자속의 원활한 이동 통로를 제공하는데 유리하도록 연자성 분말(s)도 자속을 띠도록 하며, 낮은 잔류자속밀도에 의해 토오크 발생에 저항으로 작용하지 않게 됨으로써 토오크, 소비 전력 등에 유리하도록 하여 모터(100)의 효율을 증대시키며, 높은 전기저항을 가짐으로써 스테이터(200) 내부에 와전류손을 최소화시킨다.Ferrite powder (f) is mixed with soft magnetic powder (s), MO X6 (Fe 2 O 3 ), where M is Ba, Sr or Pb, etc., can be used in anisotropic as well as anisotropic, and relatively high coercive force At the same time, it has a low residual magnetic flux density, which has a high coercive force compared to the soft magnetic powder (s), so that the soft magnetic powder is advantageous to provide a smooth moving path of the magnetic flux when forming together with the soft magnetic powder (s). (s) also has a magnetic flux, and the low residual magnetic flux density does not act as a resistance to torque generation, which is advantageous for torque, power consumption, etc., thereby increasing the efficiency of the motor 100, and having a high electric resistance. Minimize the eddy current loss inside the (200).

혼합 분말은 페라이트 분말(f)이 전체 중량에 대하여 1∼10wt%로 함유됨이 바람직하다. 즉, 페라이트 분말(f)이 혼합 분말에 대하여 1wt% 미만이면 연자성 분말(s)이 자속을 띠는데 아무런 도움을 주지 않아 원하는 자속의 원활한 이동에 도움을 주지 못하며, 혼합 분말에 대하여 10wt% 초과하면 페라이트 분말(f)이 가지고 있는 자속이 토오크 발생에 저항으로 작용하여 오히려 나쁜 영향을 미치기 때문이다.It is preferable that the mixed powder contains 1-10 wt% of ferrite powder (f) based on the total weight. That is, if the ferrite powder (f) is less than 1wt% with respect to the mixed powder, the soft magnetic powder (s) does not help to carry the magnetic flux and thus does not help the smooth movement of the desired magnetic flux, and exceeds 10wt% with respect to the mixed powder. This is because the magnetic flux contained in the ferrite powder (f) acts as a resistance to torque generation, and thus adversely affects.

본 발명에 따른 스테이터(200)는 혼합 분말을 가압하여 원하는 형태로 성형시킴으로써 제작되는데, 여자되도록 함으로써 페라이트 분말(f)과 함께 연자성 분말(s)이 자속을 가지도록 하기 위하여 가압 중인 상태의 혼합 분말에 전압을 인가하거나 가압을 마치고 원하는 형태를 가지는 성형물에 전압을 인가하게 되며, 이로 인해 스테이터(200)가 기동 토오크 및 출력 증대에 유리하도록 자속 이동 통로로서 의 역할을 충분히 하도록 한다.The stator 200 according to the present invention is manufactured by pressing the mixed powder to be molded into a desired shape. The stator 200 is mixed with the ferrite powder f together with the ferrite powder f so that the soft magnetic powder s has a magnetic flux. The voltage is applied to the powder or pressurized to apply a voltage to the molded article having a desired shape, thereby allowing the stator 200 to sufficiently serve as a magnetic flux moving passage to be advantageous for starting torque and output increase.

스테이터(200)는 가압 중의 혼합 분말 또는 가압을 마친 후의 성형물에 500∼1000V 범위의 전압 인가로 여자됨이 바람직한데, 인가되는 전압이 500V 미만인 경우 여자되는데 불충분하며, 1000V 초과인 경우 본래의 기능을 수행하는데 장애를 초래하게 된다.The stator 200 is preferably excited by applying a voltage in the range of 500 to 1000V to the mixed powder during pressurization or a molded product after the pressurization. When the applied voltage is less than 500V, the stator 200 is insufficient to excite, and when the voltage exceeds 1000V, the original function is performed. It will lead to obstacles in performance.

한편, 혼합 분말에 연자성 분말(s)과 페라이트 분말(f) 외에도 이들간의 결합력을 높이기 위한 바인더(binder)가 함유될 수 있다.On the other hand, in addition to the soft magnetic powder (s) and the ferrite powder (f) in the mixed powder may contain a binder (binder) to increase the bonding force between them.

도 3은 본 발명에 따른 모터의 스테이터 제조장치를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 스테이터 제조장치(300)는 프레스기(미도시)에 설치되는 다이(die; 310)와, 다이(310) 중심에 설치되는 맨드렐(mandrel; 320)과, 다이(310) 내측의 혼합 분말을 가압하는 펀치(330,340)와, 혼합 분말에 전압을 인가하는 전압공급부(350)를 포함한다.3 is a cross-sectional view showing a stator manufacturing apparatus for a motor according to the present invention. As illustrated, the stator manufacturing apparatus 300 of the motor according to the present invention includes a die 310 installed in a press (not shown), and a mandrel 320 installed at the center of the die 310. And punches 330 and 340 for pressing the mixed powder inside the die 310 and a voltage supply unit 350 for applying a voltage to the mixed powder.

다이(310)는 중심부에 스테이터(200)에 상응하는 형상을 가지는 성형 공간(311)이 상하로 개방되도록 형성되며, 중심에 맨드렐(320)이 설치된다.The die 310 is formed such that a molding space 311 having a shape corresponding to the stator 200 is opened up and down at a center thereof, and a mandrel 320 is installed at the center thereof.

맨드렐(320)은 다이(310)의 성형 공간(311)내에 수직되게 위치하여 스테이터(200)의 성형시 스테이터(200)에서 코일(210; 도 2에 도시)이 권선되기 위한 미도시된 슬롯과 투스를 내주면을 따라 형성시킨다.The mandrel 320 is positioned vertically in the forming space 311 of the die 310 so that the coil 210 (shown in FIG. 2) is wound around the stator 200 when the stator 200 is molded. A fruit tooth is formed along the inner circumferential surface.

펀치(330,340)는 프레스기의 가압 방식이 단축식(single axial) 또는 양축식(double axial)에 따라 단일 또는 한 쌍으로 이루어지게 되며, 본 실시예에서는 스테이터(200)의 밀도를 균일하게 하기 위하여 다이(310)의 성형 공간(311) 상측과 하측을 각각 가압하도록 상부 펀치(330)와 하부 펀치(340)로 이루어지며, 혼합 분말을 원하는 밀도의 스테이터(200)로 압축시키기 위하여 유압에 의해 승강한다.The punches 330 and 340 are formed in a single or a pair according to a pressurization method of a press machine in a single axial or double axial manner, and in this embodiment, the dies are used to make the density of the stator 200 uniform. It consists of an upper punch 330 and a lower punch 340 to press the upper and lower sides of the molding space 311 of 310, respectively, and is lifted by hydraulic pressure to compress the mixed powder into the stator 200 of a desired density. .

전압공급부(350)는 다이(310)의 성형 공간(311)에 위치하는 혼합 분말, 즉 펀치(330,340)에 의해 가압되는 혼합 분말 또는 가압을 마치고 일정 형태로 성형된 스테이터(200)에 전압을 인가하며, 자속이 샤프트(120; 도 2에 도시)에 수직방향으로 이동하는 점을 고려하여 자속의 이동에 유리하도록 도전성 재질로 이루어지는 다이(310)와 맨드렐(320) 간에 전압차를 가지게 전압을 인가함으로써 성형 공간(311) 내의 혼합 분말의 중심과 외주면 간에 전압차를 가지도록 하며, 인가되는 전압은 500∼1000V의 범위임이 바람직하다.The voltage supply unit 350 applies a voltage to the mixed powder positioned in the forming space 311 of the die 310, that is, the mixed powder pressed by the punches 330 and 340 or the stator 200 formed in a predetermined form after the pressing. In consideration of the fact that the magnetic flux moves in the vertical direction to the shaft 120 (shown in FIG. 2), the voltage is increased to have a voltage difference between the die 310 and the mandrel 320 made of a conductive material to favor the movement of the magnetic flux. It is preferable to have a voltage difference between the center and the outer peripheral surface of the mixed powder in the molding space 311 by applying, and the applied voltage is preferably in the range of 500 to 1000V.

도 4는 본 발명에 따른 모터의 스테이터 제조방법을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 스테이터 제조방법은 연자성 분말(s; 도 2에 도시)과 페라이트 분말(f; 도 2에 도시)을 혼합하는 단계(S1)와, 혼합 분말을 절연시키는 단계(S2)와, 혼합 분말을 가압 및 전압 인가하는 단계(S3)와, 가압되어 성형된 스테이터(200; 도 2에 도시)를 열처리하는 단계(S4)를 포함한다.4 is a flowchart illustrating a stator manufacturing method of a motor according to the present invention. As shown, the stator manufacturing method of the motor according to the present invention comprises the step (S1) of mixing the soft magnetic powder (s; shown in Figure 2) and the ferrite powder (f; shown in Figure 2), and insulated the mixed powder And a step (S3) of pressurizing and applying a voltage to the mixed powder (S3), and a step (S4) of heat-treating the press-formed stator 200 (shown in FIG. 2).

연자성 분말(s)과 페라이트 분말(f)을 혼합하는 단계(S1)는 연자성 분말(s)과 페라이트 분말(f)을 분사법 또는 분쇄법 등을 통해서 분말 형태로 만든 다음, 이러한 연자성 분말(s)과 페라이트 분말(f)을 서로 혼합하여 혼합 분말을 형성함으로써 혼합 분말에 대한 기계적인 가공 및 열처리 등을 실시하여 스테이터(200)의 재료로서 적정하게 이용될 수 있는 분말을 제조하여 준비한다. In the step S1 of mixing the soft magnetic powder s and the ferrite powder f, the soft magnetic powder s and the ferrite powder f are made into a powder form by spraying or grinding, and then the soft magnetic powder. By mixing the powder (s) and the ferrite powder (f) with each other to form a mixed powder, by performing mechanical processing and heat treatment for the mixed powder to prepare a powder that can be appropriately used as a material of the stator 200 do.

이 때, 연자성 분말(s)과 페라이트 분말(f)은 둥근 형상, 편평(偏平) 형상, 다각 형상 등 여러 가지 형상을 가질 수 있고, 이들 분말(s,f)의 크기는 양호한 성형밀도를 제공할 수 있는 크기여야 하며, 분급 과정을 통해서 균일한 입경을 가지도록 하며, 가압 성형시 원하는 형상을 유지하도록 바인더(binder)를 혼합시킬 수 있다.At this time, the soft magnetic powder (s) and the ferrite powder (f) may have a variety of shapes, such as round, flat, polygonal shape, the size of these powders (s, f) has a good molding density It should be of a size that can be provided, to have a uniform particle size through the classification process, it is possible to mix the binder (binder) to maintain the desired shape during pressure molding.

한편, 혼합 분말을 형성시킬 때(S1), 페라이트 분말(f)이 혼합 분말에 대하여 1∼10wt%로 함유되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 페라이트 분말(f)이 혼합 분말에 대하여 1wt% 미만이면 연자성 분말(s)에 영향을 미치지 않아 원하는 자속의 원활한 이동에 도움을 주지 못하게 되며, 혼합 분말에 대하여 10wt%를 초과하면 스테이터(200)가 지나치게 큰 자속을 가지게 됨으로써 토오크 발생에 저항으로 작용하여 오히려 나쁜 영향을 미치기 때문이다.On the other hand, when forming a mixed powder (S1), it is preferable to make ferrite powder (f) contain 1-10 weight% with respect to the mixed powder. If the ferrite powder (f) is less than 1 wt% with respect to the mixed powder, it does not affect the soft magnetic powder (s) and thus does not help smooth movement of the desired magnetic flux. If the ferrite powder (f) exceeds 10 wt% with respect to the mixed powder, the stator 200 This is because) has an excessively large magnetic flux, which acts as a resistance to torque generation, and rather adversely affects.

연자성 분말(s)과 페라이트 분말(f)을 혼합하여 혼합 분말을 형성하면(S1), 이러한 혼합 분말을 절연시키게 된다(S2). 혼합 분말을 절연시키는 방법으로는 물유리(sodium silicate)를 기본으로 하는 세라믹 혼합물을 첨가하는 방법이 사용될 수 있으며, 혼합 분말에 세라믹 혼합물을 첨가함으로써 혼합 분말 각각을 전기적으로 분리시킴으로써 스테이터(200)의 와전류 손실을 감소시킨다. When the soft magnetic powder (s) and the ferrite powder (f) are mixed to form a mixed powder (S1), the mixed powder is insulated (S2). As a method of insulating the mixed powder, a method of adding a ceramic mixture based on water silicate may be used, and the eddy current of the stator 200 by electrically separating each mixed powder by adding the ceramic mixture to the mixed powder. Reduce losses.

절연 과정을 마친 혼합 분말은 가압을 위하여 압축성형기인 프레스(press)기를 이용하여 가압 성형함과 아울러 전압공급부(350)에 의해 전압이 인가되는데(S3), 이를 위해 절연 코팅된 혼합 분말을 프레스기의 다이(310) 내측에 원하는 스테이터 형상을 가지는 성형 공간(311) 내에 충진한 다음, 펀치(330,340)로 소정의 성형 압력으로 가압하여 압축시킴으로써 원하는 형상의 스테이터(200)가 형성되 도록 하며, 이 때, 혼합 분말, 즉 가압 중인 혼합 분말 또는 가압 후 성형된 스테이터(200)에 전압공급부(350)에 의해 전압을 인가하여 페라이트 분말(f)과 함께 연자성 분말(s)이 여자되도록 한다.After the insulation process is completed, the mixed powder is press-molded by using a press machine, which is a compression molding machine, and a voltage is applied by the voltage supply unit 350 (S3). The die 310 is filled into a molding space 311 having a desired stator shape, and then pressurized to a predetermined molding pressure with punches 330 and 340 to form a stator 200 having a desired shape. A voltage is applied to the mixed powder, that is, the mixed powder under pressure or the stator 200 formed after pressing by the voltage supply unit 350 to excite the soft magnetic powder s together with the ferrite powder f.

스테이터(200)는 가압 중인 혼합 분말 또는 가압 후 성형된 스테이터(200)에 500∼1000V의 전압을 인가받아 여자되는데, 인가되는 전압이 500V 미만인 경우 여자시키기에 불충분하며, 1000V 초과인 경우 본래의 기능을 하는데 장애를 초래하게 되며, 혼합 분말 또는 스테이터(200)에서 중심부와 외주면 간에 전압차를 가지도록 다이(310)와 맨드렐(320) 간에 전압을 인가함으로써 샤프트(120; 도 2에 도시)에 수직 방향으로 전압차를 가짐으로써 자속의 이동을 보다 원활하도록 한다.The stator 200 is excited by applying a voltage of 500 to 1000 V to the mixed powder under pressure or the molded stator 200 after pressing, which is insufficient to excite when the applied voltage is less than 500 V, and is inherently functional when it is more than 1000 V. To the shaft 120 (shown in FIG. 2) by applying a voltage between the die 310 and the mandrel 320 to have a voltage difference between the center and the outer circumferential surface in the mixed powder or stator 200. By having the voltage difference in the vertical direction, the magnetic flux can be moved more smoothly.

한편, 가압 성형 실시 전에 이전 스테이터의 성형성을 향상시키면서 다이와 밀집된 스테이터 성형물 간의 마찰력 및 분말 입자 사이의 마찰을 감소시키고, 다이(310)의 손상을 방지하기 위하여 결합제 및/또는 윤활제를 소량 첨가한 후에 압축시킴이 바람직하다.On the other hand, before the press molding, the friction between the die and the dense stator molding and the friction between the powder particles while improving the formability of the previous stator, and after adding a small amount of the binder and / or lubricant to prevent damage to the die 310 Compression is preferred.

혼합 분말의 가압 성형 및 전압 인가로 여자된 스테이터(200)를 성형하면, 내부의 잔류 응력 및 변형을 제거하고, 첨가된 결합제를 경화시켜서 강도를 향상시키면서 자기적인 특성도 향상되도록 압분에 의해 성형된 스테이터(200)에 대한 열처리(소둔처리)를 실시한다(S4). Molding the stator 200 excited by the press molding of the mixed powder and the application of voltage removes residual stresses and deformations inside, and hardens the added binder to improve the strength while improving the magnetic properties while being molded by the powder. Heat treatment (annealing treatment) is performed on the stator 200 (S4).

스테이터(200)에 대한 열처리를 마치면, 스테이터(200)의 특성이 습기 및 대기로부터 보호되도록 하기 위해 표면에 합성수지, 예컨대 폴리에스테르 또는 에폭시 수지 등을 소정 두께로 코팅 처리할 수 있으며(S5), 이를 통해서 최종적으로 스 테이터(200)를 완성시킨다.After finishing the heat treatment for the stator 200, in order to protect the characteristics of the stator 200 from moisture and the atmosphere may be coated with a synthetic resin, for example, polyester or epoxy resin to a predetermined thickness (S5), Finally, the finisher 200 is completed.

이와 같이, 스테이터(200)에서 페라이트 분말(f)이 연자성 분말(s)에 비하여 높은 보자력을 가짐과 아울러 전압공급부(350)에 의해 스테이터(200)를 이루는 분말의 입자(f,s)들을 여자시킴으로써 코일(210)로 인가되는 교류 전원에 의하여 발생되는 회전 자속의 원활한 이동 통로를 제공하는데 유리하도록 하면서 페라이트 분말(f)의 낮은 잔류자속밀도에 의해 토오크 발생에 저항으로 작용하지 않게 됨으로써 기동 토오크는 물론 출력이 향상되고, 소비 전력의 감소에도 유리하여 모터(100)의 효율을 증대시키며, 나아가 페라이트 분말(f)의 높은 전기저항으로 인하여 스테이터(200) 내부의 와전류손을 최소화시킨다.In this way, the ferrite powder (f) in the stator 200 has a higher coercive force than the soft magnetic powder (s) and the particles (f, s) of the powder forming the stator 200 by the voltage supply unit 350 Excitation makes it advantageous to provide a smooth movement path of the rotating magnetic flux generated by the alternating current power applied to the coil 210, while the low residual magnetic flux density of the ferrite powder (f) does not act as a resistance to torque generation, thereby starting torque. Of course, the output is improved, it is also advantageous to reduce the power consumption to increase the efficiency of the motor 100, and further minimize the eddy current loss inside the stator 200 due to the high electrical resistance of the ferrite powder (f).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 스테이터, 이의 제조방법 및 제조장치는 연자성 분말로 제작됨으로써 재료의 손실을 최소화하여 제조 단가를 절감하고, 높은 자유도를 가짐으로써 다양한 형상의 구현이 용이하며, 연자성 분말로 제작됨에도 불구하고 페라이트 분말을 함유함과 아울러 스테이터를 이루는 분말의 입자들을 여자시킴으로써 자속의 이동을 원활하게 하여 기동 토오크 및 출력의 증대 및 소비 전력의 감소를 통한 모터의 효율을 향상시키는 효과를 가지고 있다.As described above, the stator of the motor according to the present invention, the manufacturing method and the manufacturing apparatus thereof are made of soft magnetic powder to minimize the loss of material to reduce the manufacturing cost, and has a high degree of freedom, easy to implement a variety of shapes Although it is made of soft magnetic powder, it contains ferrite powder and smoothes the movement of magnetic flux by exciting the particles of the powder forming the stator to improve the motor efficiency by increasing starting torque and output and reducing power consumption. Has the effect of letting.

Claims (11)

모터의 스테이터에 있어서,In the stator of the motor, 연자성 분말에 페라이트 분말을 혼합하여 이루어지는 혼합 분말을 가압 성형하되, 가압 중인 상기 혼합 분말 또는 가압 후의 성형물에 여자되도록 전압을 인가하여 형성되고,Press-molding the mixed powder formed by mixing the ferrite powder with the soft magnetic powder, and is formed by applying a voltage to excite the mixed powder under pressure or the molded article after pressing, 상기 혼합 분말 또는 상기 성형물에 인가되는 전압은 500∼1000V인 것Voltage applied to the mixed powder or the molded product is 500 to 1000V 을 특징으로 하는 모터의 스테이터.Stator of the motor, characterized in that. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 혼합 분말은,The mixed powder, 상기 페라이트 분말이 1∼10wt%로 함유된 것1-10 wt% of the ferrite powder 을 특징으로 하는 모터의 스테이터.Stator of the motor, characterized in that. 삭제delete 모터의 스테이터를 제조하는 장치에 있어서,In the apparatus for manufacturing the stator of the motor, 상기 스테이터의 성형 공간이 내측에 마련되는 다이와,A die provided with a molding space of the stator inside; 상기 다이의 중심에 설치되어 상기 스테이터에 슬롯 및 투스가 형성되도록 하는 맨드렐과,A mandrel installed at the center of the die to form slots and teeth in the stator; 상기 다이의 성형 공간에 채워지는 연자성 분말과 페라이트 분말로 이루어지는 혼합 분말을 가압하는 펀치와,A punch for pressurizing the mixed powder composed of soft magnetic powder and ferrite powder filled in the molding space of the die; 상기 다이의 성형 공간에 위치하는 혼합 분말에 전압을 인가하는 전압공급부Voltage supply unit for applying a voltage to the mixed powder located in the molding space of the die 를 포함하는 모터의 스테이터 제조장치.Stator manufacturing apparatus for a motor comprising a. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전압공급부는,The voltage supply unit, 도전성 재질로 이루어지는 상기 다이와 상기 맨드렐 간에 전압차를 가지도록 전압을 인가하는 것Applying a voltage to have a voltage difference between the die and the mandrel made of a conductive material 을 특징으로 하는 모터의 스테이터 제조장치.Stator manufacturing apparatus for a motor, characterized in that. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 전압공급부는,The voltage supply unit, 500∼1000V의 전압을 인가하는 것Applying a voltage of 500 to 1000 V 을 특징으로 하는 모터의 스테이터 제조장치.Stator manufacturing apparatus for a motor, characterized in that. 모터의 스테이터를 제조하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing the stator of the motor, 연자성 분말과 페라이트 분말을 서로 혼합함으로써 혼합 분말을 형성시키는 단계와,Mixing the soft magnetic powder and the ferrite powder with each other to form a mixed powder, 상기 혼합 분말을 절연시키는 단계와,Insulating the mixed powder; 상기 절연된 혼합 분말을 다이 내에서 가압하여 스테이터로 성형함과 아울러 가압 중의 상기 혼합 분말 또는 가압 후 성형된 상기 스테이터에 전압을 인가하여 여자시키는 단계와,Pressurizing the insulated mixed powder in a die to form a stator, and applying and exciting a voltage to the mixed powder during pressurization or the stator molded after pressing; 상기 가압에 의해 성형된 스테이터를 열처리하는 단계를 포함하고,Heat-treating the stator shaped by the pressing; 상기 혼합 분말의 가압 및 전압을 인가하는 단계는,Pressing and applying the voltage of the mixed powder, 상기 혼합 분말 또는 상기 스테이터에 500∼1000V의 전압을 인가하는 것Applying a voltage of 500 to 1000 V to the mixed powder or the stator; 을 특징으로 하는 모터의 스테이터 제조방법.Stator manufacturing method of the motor, characterized in that. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 혼합 분말을 형성시키는 단계는Forming the mixed powder 상기 페라이트 분말이 상기 혼합 분말에 대하여 1∼10wt%로 함유되도록 하는 것Wherein the ferrite powder is contained in an amount of 1 to 10 wt% with respect to the mixed powder. 을 특징으로 모터의 스테이터 제조방법.Characterized in that the stator manufacturing method of the motor. 삭제delete 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 혼합 분말의 가압 및 전압을 인가하는 단계는,Pressing and applying the voltage of the mixed powder, 상기 혼합 분말 또는 상기 스테이터에서 중심부와 외주면 간에 전압차를 가지도록 전압을 인가하는 것Applying a voltage such that the mixed powder or the stator has a voltage difference between a central portion and an outer circumferential surface thereof 을 특징으로 하는 모터의 스테이터 제조방법.Stator manufacturing method of the motor, characterized in that. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 스테이터의 열처리를 마치면 상기 스테이터의 표면에 합성 수지로 코팅 처리하는 단계Coating the surface of the stator with a synthetic resin after the heat treatment of the stator 를 더 포함하는 모터의 스테이터 제조방법.Stator manufacturing method of the motor further comprising.
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