KR101117204B1 - 전기기기의 고정자 코어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정자 코어에 관한 것으로서, 전동기 및 발전기와 같은 전기기기의 고정자에 사용되는 고정자 코어의 구조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고정자를 구성함에 있어서 정확한 위치 설정 및 정렬, 고정이 용이한 고정자 코어 구조를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 또한 궁극적으로는 고정자를 보다 용이하게 제작할 수 있고, 종래에 비해 철손 감소 및 성능 향상을 달성할 수 있는 고정자 코어 구조를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 직선형으로 이루어진 중앙의 요크 부분과, 상기 요크 부분의 양단부에 위치되는 치 부분이 전체적으로 'ㄷ'자 형상을 이루면서 철심이 적층된 성층 철심 구조로 형성되고, 상기 양쪽의 두 치 부분이 중앙의 요크 부분을 기준으로 전후로 엇갈리게 배치되어서 전후로 엇갈리게 배치된 상기 양쪽의 두 치 부분에서 스큐 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기기기의 고정자 코어가 개시된다.

Description

전기기기의 고정자 코어{Stator core of electric machine}

본 발명은 고정자 코어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동기 및 발전기와 같은 전기기기의 고정자에서 사용되는 고정자 코어의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 전기기기는 전기에너지를 역학적 에너지로 또는 역학적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환기기를 의미하는 것으로, 전동기, 발전기 등을 포함하며, 이러한 전기기기는 효율 및 파워밀도를 증진시키기 위해 다양한 형태로 개발되고 있다.

파워밀도를 증진시키기 위한 전기기기의 대표적인 예로 자기력선속(이하, 자속이라 함)이 이동자 이동방향의 수직면상으로 형성되도록 만드는 구조의 전기기기가 있으며, 이를 횡자속 전기기기 혹은 횡자속 기기라고 칭하기도 한다.

첨부한 도 1a는 영구자석형 횡자속 기기의 일 예를 보여주는 사시도이고, 도 1b는 영구자석형 횡자속 기기의 기본적인 구조에서 각 부분의 명칭을 설명하기 위한 개략도이며, 도 2는 영구자석형 횡자속 기기의 구현예들을 보여주는 도면이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 영구자석형 횡자속 기기에서, 고정자(stator)는 요크(yoke)와 치(teeth)로 구성되는 고정자 코어(stator core) 및 코일로 구성되고, 이동자(회전자)(rotor)는 이동자 코어(rotor core)와 영구자석으로 이루어져 있다. 이는 기본적인 구조의 일 예이므로, 코일은 고정자 대신 이동자에 위치될 수도 있고, 영구자석 또한 이동자 대신 고정자에 위치될 수 있다.

도 2와 같이 구현될 수 있는 횡자속 기기는 토크 리플을 줄이고 파워밀도를 높이기 위하여 고정자의 요크와 치, 그리고 이동자 코어와 영구자석 중 적어도 한 곳에 비틀림(skew)이 주어져야 한다.

그런데 도 2의 (a) 혹은 (b)와 같이 x축 방향의 비틀림을 갖는 성층 구조의 고정자 코어를 제작하기 위해서는 코어를 구성하는 철심(강판)을 커팅(타발)함과 동시에 철심에 비틀림을 주는 가공을 실시하고, 이어 가공된 철심들을 적층하여 고정하는 과정을 거쳐야 한다. 이때, 비틀림 가공 과정과 적층 과정은 반대가 될 수도 있다(적층 후 비틀림 가공). 철심을 고정하는 방식으로는 용접의 방식 또는 전체를 수지 등의 재료로 몰딩하는 방식 등이 사용되고 있다.

그리고, 이동자에 비틀림을 주는 경우에는 도 2의 (c)와 같이 연자성분말코어(Soft Magnetic Composite core, SMC core)와 영구자석을 비틀림이 들어간 형태로 제작해야 한다.

한편, 횡자속 기기에서 축방향으로 생성된 자속의 흐름을 원활하게 하기 위한 자기적 구조를 가지는 횡자속 기기에 대한 여러 형태가 제시된 바 있으며, 등록특허 제785276호에는 '외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기'가 제시되어 있고, 등록특허 제860606호에는 '내전형 영구자석 여자 횡자속 전동기가 제시되어 있다.

도 3은 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기의 일 예를 도시한 단면 사시도이고, 도 4는 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기에서 자속의 흐름을 보여주는 도면이다.

도시한 횡자속 전동기에서는 고정자에 보다 쉽게 비틀림을 주기 위하여 고정자 코어를 한 쌍의 치와 요크로 3분할하여 구성한다. 그리고, 코일을 사이에 두고 상하로 배치 구성된 한 쌍의 치를 서로 1/2 극간격만큼 이동자(회전자)의 이동방향(혹은 회전방향)으로 어긋나게 배치하여 조립하면, 고정자 코어의 구성에 있어서 규소강판을 적층하여 용이하게 구성할 수 있다. 이때, 한 쌍의 치는 y축 방향으로 적층되고, 요크는 원통 좌표계에서의 세타(theta) 방향으로 적층된다.

통상 자속이 도 4와 같이 이동자 이동방향의 수직면, 즉 축방향으로 형성되는 횡자속 전기기기의 경우 자속의 흐름을 방해하지 않고 구조적으로 안정적인 형태를 가지도록 설계하는 것이 용이하지 않으나, 도 3의 실시예는 상기와 같이 한 쌍의 치가 y축 방향, 요크는 원통 좌표계에서의 세타(theta) 방향인 서로 다른 적층 방향으로 인하여 도 4에 보이는 바와 같이 3차원적인 자속의 흐름을 방해하지 않게 된다.

도 3과 같은 횡자속 전동기가 3차원적인 자로(자기력선속의 통로)를 가지되 포화자속밀도가 높은 재질로 자로를 구성하기 위하여 도 5와 같이 요크와 치를 모두 규소강판을 적층해서 구성하거나, 혹은 고주파 영역에서 철손을 저감하고 적층하는 어려움을 해소하기 위하여 도 6과 같이 요크나 치 중 한 부분 이상을 연자성분말 코어로 대체하여 구성할 수도 있다.

상기와 같이 축방향으로 상(phase)을 배치하는 구조에서 고정자에 보다 용이하게 비틀림을 주기 위하여 고정자 코어를 한 쌍의 치와 요크로 3분할하여 구성한 횡자속 전동기의 경우 고정자 코어의 요크 부분은 규소강판을 적층하여 구성하던 연자성분말코어로 구성하던 문제가 없으나, 고정자 코어의 치 부분의 경우 도 5 및 도 6과 같이 링 형상의 강판을 y축 방향으로 적층하여 구성하면 자로 방향을 고려한 적층방향(자속이 흐르는 방향을 고려하여 치와 요크가 서로 다른 방향으로 적층)을 가지게 됨에도 불구하고 많은 철손이 발생하게 되는 문제가 있다. 이는 종자속과 달리 횡자속 전동기의 독립된 상 구조로 인해 생기는 문제점이다.

도 7 및 도 8은 동일한 코어 형상을 가지는 종자속 전동기와 횡자속 전동기에서 형성되는 자속 및 와전류 상태를 보여주는 도면이다.

도 7에서와 같이 종자속 전동기로 가정한 경우에, 고정자의 코일은 일정 자속(constant flux), 즉 계자 자속(field flux)을 발생시키는 역할을 한다. 교류 전류가 흐르는 전기자 권선은 생략된 이동자 코어(전기자 코어)에 감겨 있다. 전기자 상(phase) 권선을 종자속 전동기처럼 고정자 코어의 세타(theta) 방향(이동자의 이동방향)으로 배열하여 도 7과 같이 치(teeth) 마다 자속의 방향이 다르게 형성되면 코어 내에서 여러 개의 자속 폐루프가 형성되어 와전류(渦電流) 루프 또한 여러 개의 작은 폐루프를 형성하게 된다.

그러나 도 8에서와 같이 횡자속 전동기로 가정한 경우에, 고정자에 코일은 교류가 흐르는 하나의 상(phase) 권선의 역할을 하게 되고, 전기자 상 권선을 고정자 축을 중심으로 링 형상으로 고정자 코어에 감아서 도 5 ~ 도 6과 같은 코어에 한 개의 상(phase) 만을 구성하게 되면, 전류에 의한 자속은 도 8과 같이 세타(theta) 방향(이동자 이동방향)으로 모두 같은 극을 형성하게 되고, 이에 따라 하나의 커다란 와전류 루프가 발생하게 되어 상대적으로 매우 큰 철손이 발생하는 문제가 있다.

한편, 도 2에 도시된 (a)와 (b)의 고정자 코어를 적용하여 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기를 구성하는 경우에 다음과 같은 문제점이 있다.

도 9와 도 10a, 도 10b는 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면으로서, 도 9는 도 2의 (a)와 같은 고정자 코어를 사용한 예를, 도 10a 및 도 10b는 도 2의 (b)와 같은 고정자 코어를 사용한 예를 나타낸 것이다.

도 9의 고정자 코어(10)는 비틀림 구조, 즉 스큐(skew) 구조를 형성하기 위해 요크(11) 부위가 2단으로 굽힘 가공된 구조로 되어 있고, 요크(11)에 의해 연결된 양쪽의 치가 서로 필요 간극을 두고 위치되는 구조로 되어 있다.

또한 도 10a 및 도 10b에 나타낸 고정자 코어(10)의 경우, 요크(11)는 직선 구조를 가지나, 요크(11)에 의해 연결된 양쪽의 치(12)가 소정의 각도로 경사지게 굽힘 가공된 구조를 가지고 있다. 이때, 요크(11) 부분과 연결되는 부분인 치(12)의 일 끝단에서 소정의 각도로 굽힘 가공되어, 각 치의 반대쪽 끝단이 서로 필요 간극을 두고 위치되는 비틀림 구조(스큐 구조)로 되어 있다. 이러한 구조에서 치(12)의 일 끝단이 굽힘 가공되어 있지만 치 자체는 일 직선으로 경사진 구조를 가진다.

상기 각 경우에서 문제점을 설명하면, 도 9의 고정자 코어 구조를 적용하는 경우에는, 고정자 내측 코어(20)의 원주면에 고정자 코어(20)를 정렬, 배치함에 있어서, 내측 코어(20)에 고정되는 부분인 고정자 코어의 요크(11) 자체가 이중 굽힘 가공되어 비틀린 구조로 되어 있으므로, 요크 끝면(11a)을 곡면으로 되어 있는 고정자 내측 코어(20)의 원주면에 직접 안착시킬 수 없다.

따라서, 직접 결합이 불가한 요크 끝면(11a)과 내측 코어(20)의 원주면 간을 상호 결합하기 위한 별도의 구조물이 존재해야 한다. 즉, 요크 끝면(11a)과 내측 코어(20)의 곡면(원주면)이 일치하지 않음에 따른 조립 상의 문제가 있게 되는 것이다. 특히, 고정자 코어(10)의 고정이 쉽지 않은 것과 더불어 내측 코어(20)에서 원주를 따라 배열되는 고정자 코어(10)들의 위치 설정이 쉽지 않고, 코어(10)들을 정확한 위치에 정렬하기가 어려워 많은 손실이 발생하고 있다.

반면, 도 10a 및 도 10b의 고정자 코어 구조는 요크 끝면(11a)을 내측 코어(20)의 곡면(원주면)에 직접 접촉시켜 고정이 가능하므로 요크 끝면(11a)과 내측 코어(20)의 곡면이 일치하지 않음에 따른 조립 상의 문제는 해결될 수 있다. 또한 도 9의 구조에 비해 고정자 코어(10)의 고정이 상대적으로 용이한 장점과 더불어 각 고정자 코어(10)의 위치 설정도 상대적으로 쉽고, 코어(10)들을 보다 정확한 위치에 정렬할 수 있는 장점을 가진다.

그러나, 요크(11)에서 치(12) 자체가 경사지게 비틀어진 구조를 가지므로 도 10b에 나타낸 바와 같이 치 끝면(12a)의 면적(면적 A)이 치의 횡단면적(면적 A') 보다 넓어지는 구조이다. 치 끝면(12a)이 고정자 반경방향을 기준으로 직각이 되는 평면이 되어야 하므로 치 끝면에서 면적(A')이 넓어질 수밖에 없는 것이다.

이러한 구조는 치(12)가 고정자 반경방향을 향하지 않고 경사지게 기울어진 만큼 손실을 증가시키므로 전동기의 성능 및 효율을 저하시키는 요인이 된다. 또한 양쪽의 치(12) 전체가 반경방향이 아닌 기울어진 구조이면서 상기한 면적의 차이가 존재하므로 고정자 코어(10)의 고정이 용이하지 않고, 코어 간극 유지 및 고정을 위한 지그를 결합하는데 어려움이 있으며, 결국 고정자를 구성하여 제작하는데 어려움이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 고정자를 구성함에 있어서 정확한 위치 설정 및 정렬, 고정이 용이한 고정자 코어 구조를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 보다 궁극적으로는 고정자를 보다 용이하게 제작할 수 있고, 종래에 비해 철손 감소 및 성능 향상을 달성할 수 있는 고정자 코어 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 직선형으로 이루어진 중앙의 요크 부분과, 상기 요크 부분의 양단부에 위치되는 치 부분이 전체적으로 'ㄷ'자 형상을 이루면서 철심이 적층된 성층 철심 구조로 형성되고, 상기 양쪽의 두 치 부분이 중앙의 요크 부분을 기준으로 전후로 엇갈리게 배치되어서 전후로 엇갈리게 배치된 상기 양쪽의 두 치 부분에서 스큐 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기기기의 고정자 코어를 제공한다.

또한 본 발명의 일 실시예로서, 철심이 적층되어 제작된 'ㄴ'자 형상의 두 성층 철심 구조체가 전후로 배치되어 조립되되, 상기 'ㄴ'자 형상의 두 성층 철심 구조체의 일측부가 전후로 중첩되어 조립됨으로써 상기 두 성층 철심 구조체의 중첩된 일측부가 요크 부분이 되면서 각 성층 철심 구조체의 타측부가 전후로 서로 엇갈린 두 치 부분이 되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 다른 실시예로서, 철심이 적층되어 제작된 직선형의 요크 부분과, 철심이 적층되어 제작된 것으로서 상기 요크 부분의 양단부에 조립되는 양쪽의 두 치 부분으로 구성된 3 피스(piece) 구조를 가지며, 상기 요크 부분 일측 단부의 전면부와 타측 단부의 후면부에 각각 상기 치 부분이 조립되어, 상기 두 치 부분 중 하나가 요크 부분에서 전방으로, 다른 하나가 후방으로 돌출된 형태로 전후 엇갈린 배치 구조가 되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 요크 부분에서 일측 단부 전면부와 타측 단부 후면부에 요입부가 형성되고, 상기 각 요입부에 상기 치 부분의 하부가 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 각 치 부분이 'T'자 형상의 성층 철심 구조체로 제작되고, 상기 각 'T'자 형상의 치 부분 하부가 상기 요크 부분의 요입부에 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 각 치 부분이 요크 부분 상측에서 고정자 반경방향으로 길게 배치되고, 상기 각 치 부분의 끝면이 고정자 반경방향과 직각이 되는 평면을 이루는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 전기기기의 고정자 코어에 의하면, 양쪽의 두 치 부분이 비틀림 구조(스큐 구조)를 형성하도록, 성층 철심 구조로 된 중앙의 요크 부분을 기준으로 성층 철심 구조로 된 양쪽의 두 치 부분이 전후로 엇갈리게 배치된 구조로 구성됨으로써, 상기 치 부분의 끝단이 회전체의 반경방향을 향할 수 있게 되며, 치 끝면이 반경방향을 향하게 되면서 종래의 고정자 코어에 비해 철손, 구동 손실 및 토크 리플이 저감될 수 있고, 이에 전동기의 성능 및 효율이 향상될 수 있게 된다.

또한 치가 경사지게 1단 굽힘된 종래의 고정자 코어와 달리 치 끝면의 면적과 치 횡단면적이 일치하므로, 코어의 고정 및 지그의 결합이 용이해지고, 고정자를 제작하는 것이 용이해진다.

이와 더불어 요크에 어떠한 비틀림 가공도 되어 있지 않으므로 요크가 굽힘 가공된 고정자 코어에 비해 코어의 고정은 물론 코어의 위치 설정과 정렬이 보다 용이해진다.

이러한 본 발명의 고정자 코어는 전동기 또는 발전기의 고정자를 구성하는데 유용하게 사용될 수 있고, 특히 횡자속 전기기기 및 외전형 전동기 등의 고정자에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1a는 영구자석형 횡자속 기기의 일 예를 보여주는 사시도,
도 1b는 영구자석형 횡자속 기기의 기본적인 구조에서 각 부분의 명칭을 설명하기 위한 개략도,
도 2는 통상적인 영구자석형 횡자속 기기의 구현예들을 보여주는 도면,
도 3은 종래 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기의 일 예를 도시한 단면 사시도,
도 4는 종래의 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기에서 자속의 흐름을 보여주는 도면,
도 5 및 도 6은 종래 횡자속 전동기의 고정자를 보여주는 사시도,
도 7 및 도 8은 동일한 코어 형상을 가지는 종자속 전동기와 횡자속 전동기에서 형성되는 자속 및 와전류 상태를 보여주는 도면,
도 9와 도 10a, 도 10b는 종래 고정자 코어의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 코어를 도시한 사시도,
도 12는 도 11에 도시된 고정자 코어의 각 부분을 분리하여 도시한 분해사시도,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정자 코어를 도시한 사시도,
도 14는 도 13에 도시된 고정자 코어의 각 부분을 분리하여 도시한 분해사시도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

첨부한 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 코어를 도시한 사시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 고정자 코어의 각 부분을 분리하여 도시한 분해사시도로서, 고정자 권선(30)을 함께 도시한 것이다. 도면부호 20은 고정자 내측 코어를 나타낸다.

본 명세서에서 전기기기는 전기에너지를 역학적 에너지로 또는 역학적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환기기를 의미하는 것으로, 전동기 및 발전기를 포함하는 것이며, 본 발명의 고정자 코어는 전동기 또는 발전기의 고정자를 구성하는데 사용될 수 있는 것이다.

또한 본 발명의 고정자 코어는 토크 리플을 줄이고 파워밀도를 높이기 위하여 비틀림(skew) 구조가 적용되는 것으로서, 고정자와 이동자(또는 회전자)를 가지는 횡자속 전기기기(횡자속 기기)에 유용하게 적용될 수 있고, 특히 외전형 전동기에 유용하게 적용될 수 있는 것이다.

주지된 바와 같이, 외전형 전동기에서 고정자는 요크 부분과 치 부분으로 이루어진 고정자 코어 및 고정자 권선(코일)로 구성되고, 이동자(회전자)는 코어와 영구자석으로 구성된다.

이러한 전기기기 구성에서, 본 발명의 고정자 코어는, 중앙의 요크 부분과 상기 요크 부분의 양단부에 일체로 연결된 치 부분이 모두 철심을 적층하여 형성한 성층 철심 구조로 되어 있는 것이다.

또한 전체적인 형상은 양쪽의 치 부분이 직선형으로 이루어진 중앙의 요크 부분의 양단부에 위치되어 전체적으로 'ㄷ'자 형상의 고정자 코어 형상을 형성하며, 양쪽의 두 치 부분에서 x축 방향의 비틀림 구조(스큐 구조)를 형성하도록, 성층 철심 구조로 된 중앙의 요크 부분을 기준으로 역시 성층 철심 구조로 된 양쪽의 두 치 부분이 전후로 엇갈리게 배치된 구조를 가진다.

이를 위해, 도 11 및 도 12의 일 실시예에서는 철심을 적층하여 제작한 'ㄴ'자 형상의 성층 철심 구조체(11,12)를 전후로 배치하여 조립하되, 'ㄴ'자 형상의 두 성층 철심 구조체(11,12)의 일측부(11b,12b)를 전후로 중첩시켜 고정함으로써 전체적으로는 'ㄷ'자 형상이 되도록 조립한다.

이렇게 조립된 두 성층 철심 구조체(11,12)에서는 전후로 중첩되는 두 일측부(11b,12b)가 고정자 코어의 중앙 요크 부분(13)을 형성하게 되며, 상기 요크 부분(13)에서 양쪽으로 배치되는 각 성층 철심 구조체(11,12)의 타측부(11a,12a)가 고정자 코어(10a)의 좌우 양쪽의 두 치 부분이 된다.

이때, 'ㄴ'자 형상으로 된 두 성층 철심 구조체(11,12)에서 각각의 상기 일측부(11b,12b)가 전후로 중첩되어 요크 부분(13)을 형성하므로, 각각의 나머지 상기 타측부(11a,12a)는 전후로 엇갈리게 배치되는 구조가 되며, 이러한 전후 엇갈린 배치 구조에 의해 고정자 코어(10a)에서 요구되는 x축 방향의 비틀림 구조(스큐 구조)가 형성될 수 있게 된다.

상기와 같은 구조에서는 각 치 부분이 요크 부분(13) 상측에서 고정자 반경방향으로 길게 배치되되, 각 치 부분의 끝면이 고정자 반경방향을 향하게 되고, 이때 각 치 부분의 끝면이 고정자 반경방향과 직각이 되는 평면을 이루게 된다. 또한 상기 각 치 부분의 끝면의 면적은 요크 부분(13)에서 상측으로 돌출된 치 부분의 횡단면적과 같은 면적이 된다.

이러한 구조에서는, 치 부분의 끝면이 반경방향을 향하면서 상기와 같이 면적의 일치가 가능해짐에 따라, 1단 굽힘 가공된 도 10a 및 도 10b의 고정자 코어에 비해 구동 손실 및 토크 리플이 저감되어 전동기의 성능 및 효율이 향상될 수 있게 된다. 또한 코어의 고정과 코어의 간극 유지 및 고정을 위한 지그의 결합이 용이해지고, 결국 고정자를 구성하여 제작하는 것이 용이해진다.

이와 더불어 요크 부분(13)에 어떠한 비틀림 가공도 되어 있지 않은 직선형 구조이므로 도 9의 고정자 코어에 비해 코어의 고정은 물론 위치 설정과 정렬이 용이해진다.

상기와 같은 본 발명의 고정자 코어를 x축 방향의 비틀림을 갖는 성층 구조로 제작하기 위해서는, 코어를 구성하는 철심(강판)을 각 부분의 형상에 맞추어 커팅(타발)한 뒤, 이어 가공된 철심들을 적층하여 고정하는 과정을 거치게 된다. 이때, 철심의 커팅 및 적층, 고정은 통상의 공지된 과정과 동일하게 실시될 수 있다. 예컨대, 적층된 철심을 고정하는 방법으로는 철심의 측단을 따라 용접하는 방식이나 수지 등으로 몰딩하는 방법 등이 적용 가능하다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 고정자의 치 코어를 자기적으로 분리시키는 조립된 코어가 와전류 루프를 작게 만들되, 성층 철심 구조로 된 중앙의 요크 부분을 기준으로 성층 철심 구조로 된 양쪽의 치 부분이 전후로 엇갈리게 배치되도록 하고, 이로써 상기 치 부분의 끝단이 회전체의 반경방향을 향하게 하는 동시에 코어가 보다 쉽게 장착될 수 있도록 한다.

한편, 첨부한 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정자 코어를 도시한 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 고정자 코어의 각 부분을 분리하여 도시한 분해사시도로서, 고정자 권선(30)을 함께 도시한 것이다.

도 13 및 도 14의 다른 실시예는 철심을 적층하여 제작한 3 피스(piece) 구조의 고정자 코어(10b)로서, 철심을 적층하여 제작한 직선형의 요크 부분(16)과, 철심을 적층하여 제작한 것으로서 상기 요크 부분(16)의 양단부에 고정되는 양쪽의 두 치 부분(14,15)으로 구성되고, 이때 양쪽의 두 치 부분(14,15)이 중앙의 요크 부분(16)을 기준으로 전후로 엇갈리게 배치되도록 조립된다.

이때, 요크 부분(16)에서 일측 단부의 전면부와 타측 단부의 후면부에 각각 치 부분(14,15)의 하부(14b,15b)가 삽입되는 요입부(16a,16b)가 형성되어, 각 요입부(16a,16b)에 치 부분(14,15)의 하부(14b,15b)가 삽입되어 조립되게 된다.

또한 치 부분(14,15)은 'T'자 형상의 성층 철심 구조체로 제작되며, 'T'자 형상의 치 부분 하부(14b,15b)가 상기 요크 부분(16)의 각 요입부(16a,16b)에 삽입되도록 하여 요크 부분(16)의 단부에 치 부분(14,15)을 결합한다.

이때, 상기 요크 부분(16)의 양단부에 형성된 요입부(16a,16b)는 단부에서 각각 전면과 후면에 형성되므로, 각 요입부(16a,16b)에 'T'자 형상의 치 부분 하부(14b,15b)가 삽입, 결합되면, 전체적으로 고정자 코어(10b)는 'ㄷ'자 형상을 이루게 된다.

상기와 같이 구성되는 고정자 코어(10b)에서 요크 부분(16)의 각 단부 상측으로 돌출되는 양측 두 치 부분(14,15)의 상부(14a,15a)는 요크 부분(16)의 일측 단부에서는 전방으로, 그리고 요크 부분(16)의 타측 단부에서는 후방으로 각각 돌출되는 구조가 된다.

결국, 이러한 구조에 의해, 치 부분(14,15)과 요크 부분(16)이 결합된 'ㄷ'자 형상의 고정자 코어(10b)에서, 양측의 두 치 부분(14,15)이 중앙의 요크 부분(16)을 중심으로 전후로 엇갈리는 구조가 되며, 이로써 고정자 코어(10b)에서 요구되는 x축 방향의 비틀림 구조(스큐 구조)를 형성하게 된다.

상기와 같은 구조에서는 도 11 및 도 12의 실시예와 마찬가지로 치 부분(14,15)이 요크 부분(16) 상측에서 고정자 반경방향으로 길게 배치되되, 각 치 부분(14,15)의 끝면이 고정자 반경방향을 향하게 되고, 이때 각 치 부분(14,15)의 끝면이 고정자 반경방향과 직각이 되는 평면을 이루게 된다. 결국, 상기 각 치 부분(14,15)의 끝면의 면적은 요크 부분(16)에서 상측으로 돌출된 치 부분의 횡단면적과 같은 면적이 된다.

이러한 구조에서는, 치 부분(14,15)의 끝면이 반경방향을 향하면서 상기와 같이 면적의 일치가 가능해짐에 따라, 1단 굽힘 가공된 도 10a 및 도 10b의 고정자 코어에 비해 구동 손실 및 토크 리플이 저감되어 전동기의 성능 및 효율이 향상될 수 있게 된다. 또한 코어의 고정과 코어의 간극 유지 및 고정을 위한 지그의 결합이 용이해지고, 결국 고정자를 구성하여 제작하는 것이 용이해진다.

이와 더불어 요크 부분(16)에 어떠한 비틀림 가공도 되어 있지 않은 직선형 구조이므로 도 9의 고정자 코어에 비해 코어의 고정은 물론 위치 설정과 정렬이 용이해진다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10a, 10b : 고정자 코어 11, 12 : 성층 철심 구조체
13 : 요크 부분 14, 15 : 치 부분
16 : 요크 부분

Claims (7)

1. 직선형으로 이루어진 중앙의 요크 부분과, 상기 요크 부분의 양단부에 위치되는 양쪽의 두 치 부분이 전체적으로 'ㄷ'자 형상을 이루면서 철심이 적층된 성층 철심 구조로 형성되고,
   상기 양쪽의 두 치 부분이 중앙의 요크 부분을 기준으로 전후로 엇갈리게 배치되며, 이렇게 전후로 엇갈리게 배치된 상기 양쪽의 두 치 부분에서 스큐 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기기기의 고정자 코어.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   철심이 적층되어 제작된 'ㄴ'자 형상의 두 성층 철심 구조체가 전후로 배치되어 조립되되,
   상기 'ㄴ'자 형상의 두 성층 철심 구조체의 일측부가 전후로 중첩되어 조립됨으로써 상기 두 성층 철심 구조체의 중첩된 일측부가 요크 부분이 되면서 각 성층 철심 구조체의 타측부가 전후로 서로 엇갈린 두 치 부분이 되는 것을 특징으로 하는 전기기기의 고정자 코어.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   철심이 적층되어 제작된 직선형의 요크 부분과, 철심이 적층되어 제작된 것으로서 상기 요크 부분의 양단부에 조립되는 양쪽의 두 치 부분으로 구성된 3 피스(piece) 구조를 가지며,
   상기 요크 부분 일측 단부의 전면부와 타측 단부의 후면부에 각각 상기 치 부분이 조립되어, 상기 두 치 부분 중 하나가 요크 부분에서 전방으로, 다른 하나가 후방으로 돌출된 형태로 전후 엇갈린 배치 구조가 되는 것을 특징으로 하는 전기기기의 고정자 코어.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 요크 부분에서 일측 단부 전면부와 타측 단부 후면부에 요입부가 형성되고, 상기 각 요입부에 상기 치 부분의 하부가 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 하는 전기기기의 고정자 코어.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 각 치 부분이 'T'자 형상의 성층 철심 구조체로 제작되고, 상기 각 'T'자 형상의 치 부분 하부가 상기 요크 부분의 요입부에 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 하는 전기기기의 고정자 코어.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 각 치 부분이 요크 부분 상측에서 고정자 반경방향으로 길게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기기기의 고정자 코어.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 각 치 부분의 끝면이 고정자 반경방향과 직각이 되는 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 전기기기의 고정자 코어.

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