KR20150132826A - 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈과, 상기 스테이터 코어의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 스테이터 코어의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 제1코일이 권선되는 제1일체형 코어부; 및 제2코일이 권선되는 제2일체형 코어부를 포함하며, 상기 제1, 2 일체형 코어부는 금속 분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 연자성 분말을 혼합한 혼합물을 압축 성형하여 일체형으로 제조함으로써, 코어 로스를 줄여 금형제작비 절감과 함께 제조공정을 단순화할 수 있다.

Description

더블 스테이터 및 이를 구비한 모터{Double stator and Motor having the same}

본 발명은 모터에 관한 것이며, 보다 구체적으로 비정질 금속 분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속분말과 연자성 분말을 혼합한 합금분말을 압축 성형하여 스테이터 코어를 구성한 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터에 관한 것이다.

슬롯형 스테이터는 권선이 어렵고 권선에 많은 시간을 필요로 하며 복잡한 고가의 코일 권선 설비를 요구한다. 또한 다수의 티스가 형성된 구조는 자기적인 불연속성을 유발하여 모터의 효율에 영향을 미치고 슬롯의 존재에 따라 코깅 토크(cogging torque)가 발생하게 된다. 전기 강판과 같은 재질의 경우 두께가 두꺼우므로 철손이 커 고속 모터에서의 효율이 낮다.

최근 기술의 고속 공작기계, 항공 모터 및 액츄에이터, 압축기 등 다양한 분야에서 사용되는 많은 장치들은 15,000 ~ 20,000rpm을 초과하고 어떤 경우에는 100,000rpm 에 이르는 고속에서 작동 가능한 전기 모터를 필요로 한다. 거의 대부분의 고속 전기장치는 낮은 자극계수로 제작되는데, 이는 고주파수에서 작동하는 전기장치 내의 자성체가 지나치게 과도한 코어손실을 갖지 않도록 하기 위함이다. 이것은 대부분의 모터에 사용되는 연자성체가 Si-Fe 합금으로 이루어져 있다는 사실이 주된 원인이다. 종래의 Si-Fe계 재료에 있어서, 약 400Hz 이상의 주파수에서 변화하는 자기장으로부터 기인하는 손실은 흔히 재료를 어떤 적절한 냉각수단에 의해서도 냉각시킬 수 없을 때까지 가열시킨다.

현재까지 저-손실 재료의 장점을 잘 이용하면서 제작이 용이한 전기장치를 저렴한 비용으로 제공하는 것은 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 저-손실 재료를 종래의 장치에 적용하려는 지금까지의 시도는 대부분 실패였는데, 이는 초기의 설계가 장치의 자기 코어에 있어서, Si-Fe 등의 종래 합금을 비정질 금속 등의 새로운 연자성체로 단순히 대체시키는 것에 의존하기 때문이다. 이러한 전기장치는 때때로 낮은 손실을 갖는 향상된 효율을 나타내지만, 일반적으로 출력의 저하가 심하고, 비정질 금속의 성형/취급 관련하여 소요되는 비용이 크다는 어려움이 있다. 그 결과, 상업적 성공 또는 시장 진입이 이루어지지 않았다.

한편, 전형적으로 전기 모터는 무방향성 전기 강판으로 된 복수의 적층된 라미네이션(lamination)으로부터 형성된 자기 부재를 포함하고 있다. 각각의 라미네이션은 전형적으로 기계적으로 연한 무방향성 전기 강판을 소망하는 형상으로 스탬핑, 펀칭 또는 컷팅함으로써 형성된다. 상기 형성된 라미네이션은 이어 적층되어, 소망하는 형태를 갖는 로터 또는 스테이터를 형성하게 된다.

무방향성 전기 강판과 비교할 때, 비정질 금속은 우수한 자기 성능을 제공하지만, 특정한 물리적 특성과 가공에 대해 발생하는 장애 때문에 전기 모터용 스테이터와 로터로서 벌크 자기 부재로서의 사용이 적합하지 않다고 알려져 있다.

예를 들면, 비정질 금속은 무방향성 전기 강판 보다 얇고 경하며, 따라서 가공 툴(fabrication tool)과 다이가 보다 급속하게 마모된다. 상기 툴링과 제조에 따른 비용 증가는 펀칭이나 스탬핑과 같은 통상의 기술과 비교할 때 벌크 비정질 금속 자기 부재를 가공하는 것이 상업적인 경쟁력을 갖지 못하게 한다. 비정질 금속의 두께는 또한 조립된 부재의 라미네이션 수의 증가를 가져오며, 또한 비정질금속 로터 또는 스테이터 자석 조립체의 전체 비용을 상승시킨다.

비정질 금속은 균일한 리본폭을 갖는 얇고 연속적인 리본으로 공급된다. 그러나 비정질 금속은 매우 경한 재료로서, 그것을 쉽게 절단하거나 성형하기가 아주 어렵다. 피크 자기 특성을 확보하기 위해 어닐링처리 되면, 비정질 금속 리본은 큰 취성을 띄게 된다. 이는 벌크 비정질 자기 부재를 구성하기 위해 통상적인 방법을 사용하는 것을 어렵게 하고 값비싸게 한다. 또한 상기 비정질금속 리본의 취성은 전기 모터의 적용에 있어서 벌크 자기 부재의 내구성에 대한 우려를 가져올 수도 있다.

이러한 점을 고려하여 한국 공개특허 제2002-63604호 등에는 다면체 형상을 갖고, 다수의 비정질 스트립 층으로 구성되어 고 효율 전기 모터에 사용하기 위한 저-손실 비정질 금속 자기 부품을 제안하고 있다. 상기 자기 부품은 약 50Hz-20,000Hz의 주파수 범위에서 작동될 수 있고, 동일한 주파수 범위에서 작동되는 규소-강 자기 부품에 비하면 향상된 성능특성을 나타내도록 코어 손실을 갖는 것으로, 다면체 형상부를 형성하기 위하여 비정질 금속 스트립을 절단하여 소정의 길이를 갖는 다수의 절단 스트립을 형성한 후 에폭시를 사용하여 적층시킨 구조를 가진다.

그러나, 상기 한국 공개특허 제2002-63604호 등은 여전히 취성이 큰 비정질금속 리본을 절단 등의 성형 공정을 거쳐서 제조가 이루어지는 것이므로 실용화가 어려운 문제가 있고, 50Hz-20,000Hz의 주파수 범위에서 작동되어 고속 주파수용으로의 응용은 제안하지 못하고 있다.

한편, 한국 공개특허 제2005-15563호에는 Fe계 비결정질 합금을 사용하여 급속응고방법으로 제조된 비정질 금속 리본을 예비 열처리하는 단계, 상기 비정질 금속 리본을 분쇄하여 비정질 금속 분말을 얻는 단계, 상기 비정질 금속 분말을 분급한 후 최적의 조성 균일성을 갖는 분말 입도 분포로 혼합하는 단계, 상기 혼합된 비정질 금속 분말에 바인더를 혼합한 후, 코어를 성형하는 단계, 및 상기 성형된 코어를 소둔 처리 한 후 코어를 절연수지로 코팅하는 단계를 포함하는 비정질 연자성 코어의 제조방법이 개시되어 있다.

상기 코어는 스위칭모드 전원공급장치(SMPS)의 평활 초크 코어 등에 사용되어 전원장치의 교류 입력을 직류로 변환하는 과정에서 발생하는 미약한 교류에 직류가 중첩된 파형에 대한 자성 코어의 직류중첩특성을 개선하는 목적으로 사용된다.

또한, 한국 등록특허 제721501호에는 비정질 합금 리본을 예비 열처리하는 단계, 상기 예비 열처리된 비정질 합금리본을 분쇄하여 얻어진 비정질 합금 분말을 분쇄하여 얻은 분말을 분급하는 단계, 상기 분급된 분말중 소정의 입도를 가진 분말을 폴리이미드계 수지의 바인더와 혼합하는 단계, 상기 혼합된 분말을 가압하는 단계, 및 상기 가압된 분말 코어의 나노결정화를 위하여 열처리하는 단계를 포함하는 나노 결정립 연자성 합금 분말 코어의 제조 방법이 제안되어 있다.

상기 분말 코어는 대전력 용도인 변류기, 누전차단기, 평활 초크 등에 적용된다.

한편, 전기 자동차용 구동모터와 같이 100kW의 고출력에 50,000rpm의 고속 모터를 규소 강판을 사용하여 구현하는 경우, 고속 회전에 기인하여 에디 커런트(Eddy Current)가 증가함에 따라 열 발생이 문제가 되며, 또한 대형 사이즈로 제작됨에 따라 인휠 모터 구조의 구동 방식에 적용이 불가능하고 자동차의 중량을 증가시킨다는 측면에서 바람직하지 못하다.

일반적으로 비정질 스트립은 에디 커런트 로스(Eddy Current Loss)가 낮으나, 비정질 스트립을 권선 또는 성형 및 적층하여 제작되는 종래의 모터용 코어는 상기한 종래기술에서 지적하는 바와 같이 제조공정의 어려움으로 실용화가 어렵다.

상기한 바와 같이, 종래에는 무방향성 전기 강판과 비교하여 우수한 자기 성능을 제공하나, 제조를 위한 가공시에 발생하는 장애 때문에 전기 모터용 스테이터와 로터로서 벌크 자기 부재로서의 사용이 이루어지지 못하였다.

또한, 상기 종래의 비정질 연자성 코어의 제조방법에서는 고출력, 고속, 고토크, 고주파수 특성을 갖는 전기 모터 분야에 최적인 자기 코어의 설계방안을 제시하고 있지 못하였다.

더욱이, 고속, 고효율 전기 기구를 위해 필요한 우수한 자기적 및 물리적 특성의 조합을 나타내는 개선된 비정질금속 모터 부재들에 대한 필요성이 대두되고 있다. 비정질 금속을 효율적으로 사용하고, 여러 유형의 모터와 이에 사용된 자기부재들의 대량 생산을 위해 실행될 수 있는 제조방법의 개발이 요구된다.

한국 공개특허 제2002-63604호 한국 공개특허 제2005-15563호 한국 등록특허 제721501호

본 발명의 목적은 비정질 금속 분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 연자성 분말을 혼합한 혼합물을 압축 성형하여 스테이터 코어를 일체형으로 제조함으로써, 코어 로스를 줄여 금형 제조비를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제1코일 및 제2코일이 감기는 부분은 일체형 코어부로 형성하고, 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 연결부는 적층형 코어부로 형성하여, 적층형 코어부의 양쪽에 각각 일체형 코어부를 상호 결합하여 제조하는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 적층형 코어부를 일정 각도를 갖는 호 형태, 또는 원형 링 형태로 형성하여 스테이터 코어들 사이의 조립 횟수를 줄이거나 조립할 필요가 없어 조립공정을 단축하고, 이에 따라 생산성을 향상시킬 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 더블 스테이터는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈과, 상기 스테이터 코어의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 스테이터 코어의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 복수의 철편이 적층되어 형성되고 그 외면에 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 제2압입홈이 형성되는 적층형 코어부와, 상기 적층형 코어부의 제1압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제1코일이 권선되는 제1일체형 코어부와, 상기 적층형 코어부의 제2압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제2코일이 권선되는 제2일체형 코어부를 포함한다.

상기 제1일체형 코어부는 제1코일이 감기는 제1요크부와, 상기 제1요크부의 일단에 일체로 형성되고 아우터 로터와 마주보게 배치되는 제1플랜지부를 포함하고, 상기 제2일체형 코어부는 제2코일이 감기는 제2요크부와, 상기 제2요크부의 일단에 일체로 형성되고 인너 로터와 마주보게 배치되는 제2플랜지부를 포함할 수 있다.

상기 제1일체형 코어부 및 제2일체형 코어부는 비정질 금속분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 구형 연자성 분말을 혼합한 합금분말로 형성될 수 있다.

상기 적층형 코어부는 그 외면에 상기 제1일체형 코어부가 압입되는 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 상기 제2일체형 코어부가 압입되는 제2압입홈이 형성되는 연결부와, 상기 연결부의 일측면에 형성되는 걸림돌기와, 상기 연결부의 타측면에 형성되어 상기 걸림돌기가 끼움 결합되는 걸림홈을 포함하고, 복수의 적층형 코어부를 상호 결합하여 환형을 이루도록 형성될 수 있다.

상기 적층형 코어부는 일정 각도의 호 형태로 형성되는 제1적층형 코어부와,상기 제1적층형 코어부에 조립되는 제2적층형 코어부와, 상기 제2적층형 코어부와 제1적층형 코어부 사이에 조립되는 제3적층형 코어부를 포함하고, 상기 제1적층형 코어부와, 제2적층형 코어부 및 제3적층형 코어부를 환형으로 상호 조립하여 구성될 수 있다.

상기 제1적층형 코어부, 제2적층형 코어부 및 제3적층형 코어부의 일단에는 걸림홈이 형성되고, 그 타단에는 상기 걸림홈에 삽입되는 걸림돌기가 형성되며, 상기 제1적층형 코어부, 제2적층형 코어부 및 제3적층형 코어부의 외면에는 상기 제1일체형 코어부가 압입 고정되는 제1압입홈이 일정 간격으로 형성되고, 그 내면에는 상기 제2일체형 코어부가 압입 고정되는 제2압입홈이 일정 간격으로 형성될 수 있다.

상기 적층형 코어부는 원형 링 형태로 형성되고 그 외주면에는 상기 제1일체형 코어부가 고정되는 제1압입홈이 일정 간격으로 형성되고, 그 내주면에는 상기 제2일체형 코어부가 고정되는 제2압입홈이 일정 간격으로 형성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터는 비정질 금속 분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 연자성 분말을 혼합한 혼합물을 압축 성형하여 스테이터 코어를 일체형으로 제조함으로써, 코어 로스를 줄여 금형 제조비를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있다.

본 발명의 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터는 제1코일 및 제2코일이 감기는 부분은 일체형 코어부로 형성하고, 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 연결부는 적층형 코어부로 형성하여, 적층형 코어부의 양쪽에 각각 일체형 코어부를 상호 결합하여 제조할 수 있다.

본 발명의 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터는 적층형 코어부를 일정 각도를 갖는 호 형태, 또는 원형 링 형태로 형성하여 스테이터 코어들 사이의 조립 횟수를 줄이거나 조립할 필요가 없어 조립공정을 단축하고, 이에 따라 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시에에 따른 더블 스테이터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어에 보빈이 감싸진 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어에 보빈이 감싸진 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 적층형 코어부의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 모터의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 사시시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 분해도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어에 보빈이 감싸진 단면도이다.

제1실시예에 따른 더블 스테이터(10)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 환형으로 배열되는 다수의 스테이터 코어(12)와, 스테이터 코어(12)의 외주면에 감싸지는 비자성체인 보빈(14)과, 스테이터 코어(12)의 일측에 감겨지는 제1코일(16)과, 스테이터 코어(12)의 타측에 감겨지는 제2코일(18)을 포함한다.

여기에서, 제1코일(16)로는 제1전원이 인가되고, 제2코일(18)에는 제2전원이 인가되기 때문에, 제1코일(16)로만 전원이 인가되면 아우터 로터(20)만 회전력이 발생되고, 제2코일(18)로만 전원이 인가되면 인너 로터(60)만 회전력이 발생되며, 제1코일(16)과 제2코일(18)에 동시에 전원이 인가되면 아우터 로터(20) 및 인너 로터(60)에 회전력이 발생된다.

스테이터 코어(12)는 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 제1코일(16)이 감기는 제1일체형 코어부(30)와, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 제2코일(18)이 감기는 제2일체형 코어부(40)와, 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)가 압입 고정되는 복수의 철편을 적층하여 형성되는 적층형 코어부(50)를 포함한다.

제1일체형 코어부(30)는 제1코일(16)이 감겨지는 제1요크부(32)와, 제1요크부(32)의 일단에 형성되고 아우터 로터(20)와 마주보게 배치되는 제1플랜지부(34)를 포함한다.

제2일체형 코어부(40)는 제2코일(18)이 감겨지는 제2요크부(42)와, 제2요크부(42)의 일단에 형성되고 인너 로터(60)와 마주보게 배치되는 제2플랜지부(44)를 포함한다.

여기에서, 제1요크부(32)와 제1플랜지부(34)는 각각 별도로 제조되어 상호 결합되는 구조도 적용이 가능하다. 마찬가지로, 제2요크부(42)와 제2플랜지부(44)도 역시 각각 별도로 제조된 후 상호 결합될 수 있다.

그리고, 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 압축 성형 이외에 압출 성형도 가능하다.

제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 비정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형하거나, 또한 비정질 금속 분말, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말 및 바인더를 소정 비율로 혼합하여 성형할 수 있다. 이 경우, 비정질 금속 분말을 100% 사용하는 경우에 비하여 금속 분말을 소정 비율 혼합하는 경우가 고압 소결의 어려움을 해소할 수 있으며, 투자율을 높일 수 있다.

그리고, 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 연자성 분말만으로 압축 성형하여 제조하는 것도 가능하다.

적층형 코어부(50)는 일면에 제1일체형 코어부(30)가 압입되는 제1압입홈(54)이 형성되고, 타면에 제2일체형 코어부(40)가 압입되는 제2압입홈(56)이 형성되는 연결부(52)와, 연결부(52)의 일측면에 돌출되게 형성되는 걸림돌기(57)와, 연결부(52)의 타측면에 홈 형태로 형성되어 걸림돌기(57)가 끼움 결합되는 걸림홈(58)을 포함한다.

여기에서, 적층형 코어부(50)와 제1일체형 코어부(30) 사이 및 적층형 코어부(50)와 제2일체형 코어부(40) 사이는 결합강도를 보강하기 위해 본딩에 의해 상호 결합되는 구조도 적용이 가능하다.

그리고, 적층형 코어부(50)의 중앙에는 결합홀(59)이 관통되게 형성되어 스테이터 코어(12)를 고정 브라켓에 볼트 체결하여 고정할 때 볼트가 통과하는 홀이다.

이러한 적층형 코어부(50)는 방사상으로 배열되는 스테이터 코어들(12) 사이를 직접 연결하여 분할된 형태의 스테이터 코어들(12) 사이가 상호 통전되어 자기회로를 형성할 수 있도록 한다.

그리고, 적층형 코어부(50)는 이러한 연결 구조 이외에, 연결부(52)의 양쪽 끝부분에 핀 홀을 형성하고, 스테이터 코어들 사이를 상호 접촉시킨 상태에서 핀 부재를 두 스테이터 코어의 핀 홀 사이에 끼움 결합하여 스테이터 코어들 사이를 연결하는 구조도 적용이 가능하고, 스테이터 코어들 사이를 상호 접촉시킨 상태에서 코킹부재를 이용하여 코킹하는 방법도 적용이 가능하다.

적층형 코어부(50)는 다수의 철편을 적층하여 형성하기 때문에 철편의 강도가 강하므로 걸림돌기(57)가 연결부(52)에서 분리되지 않는다.

하지만, 적층형 코어부(50)를 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)와 같이 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 제조할 경우 금형의 구조가 복잡하여 금형으로 제조하기 어렵고, 강도가 약하기 때문에 걸림돌기(57) 부분이 떨어져 나갈 우려가 있다.

따라서, 본 실시예에서는 다수의 스테이터 코어들 사이를 상호 연결하는 부분은 강도가 강한 다수의 철편을 적층하여 제조하고, 코일이 감기는 부분은 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 제조함으로써, 비용을 줄이면서 모터 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

*적층형 코어부(50)는 다른 예로서, 복수의 철편을 적층하여 형성되는 구조 이외에, 제1일체형 코어부 및 제2일체형 코어부와 마찬가지로, 비정질 금속 분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 연자성 분말을 혼합한 합금분말을 압축 성형 또는 압출 성형하여 일체로 형성될 수 있다.

이와 같이, 구성되는 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 조립 방법을 다음에서 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어가 환형으로 배열된 평면도이고, 도 6은 스테이터 코어에 보빈이 감싸진 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.

먼저, 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)를 형성한다(S10).

제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 비정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형하거나, 또한 비정질 금속 분말, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말 및 바인더를 소정 비율로 혼합하여 성형할 수 있고, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형할 수 있다.

그리고, 적층형 코어부(50)를 제조한다(S20). 즉, 철판을 절단하여 제1압입홈(54), 제2압입홈(56), 걸림돌기(57), 걸림홈(58) 및 결합홀(59)을 일체로 형성한다. 그리고, 복수의 철판을 적층한다.

그리고, 적층형 코어부(50)의 일면에 형성되는 제1압입홈(54)에 제1일체형 코어부(30)를 압입하고, 적층형 코어부(50)의 타면에 형성되는 제2압입홈(56)에 제2일체형 코어부(40)를 압입한다(S30). 즉, 제1일체형 코어부(30)의 제1요크부(32)의 끝부분을 제1압입홈(54)에 강제 압입하는 방식으로 고정시키고, 제2일체형 코어부(40)의 제2요크부(42)의 끝부분을 제2압입홈(56)에 강제 압입하는 방식으로 고정시킨다.

이와 같이, 복수의 스테이터 코어의 조립이 완료되면 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 스테이터 코어(12)를 환형으로 배열한다. 즉, 적층형 코어부(50)의 일측에 형성된 걸림돌기(57)를 적층형 코어부(50)의 타측에 형성된 걸림홈(58)에 끼움 결합하여 스테이터 코어를 환형으로 배열한다(S40).

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 환형으로 배열된 스테이터 코어(12)의 외면에 절연재질의 수지를 인서트 몰딩하여 보빈(14)을 형성한다(S50). 여기에서, 제1플랜지부(34)의 외측면, 제2플랜지부(44)의 외측면 및 적층형 코어부(50)의 걸림돌기(57) 및 걸림홈(58) 부분은 절연재질의 수지가 감싸지지 않고 외부로 노출된 상태로 된다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어는 환형을 이루도록 상호 조립되고 복수의 철편을 적층하여 형성되는 적층형 코어부(100)와, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 적층형 코어부(100)의 외면에 방사상으로 고정되는 제1일체형 코어부(130)와, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 적층형 코어부(100)의 내면에 방사상으로 고정되는 제2일체형 코어부(140)를 포함한다.

여기에서, 제1일체형 코어부(130) 및 제2일체형 코어부(140)는 위의 제1실시예에서 설명한 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)와 동일하다.

본 실시예에 의한 적층형 코어부(100)는 일정 각도의 원호 형태로 형성되어 있어, 상기 적층형 코어부(100)와 동일한 형상의 적층형 코어부가 그 측면에 결합되어 환형의 스테이터 코어를 구성한다.

도 8에 도시된 적층형 코어부(100)는 120 각도의 원호 형태로 형성되고, 그 일단에는 걸림홈(150)이 형성되고, 그 타단에는 걸림홈(150)에 삽입되는 걸림돌기(152)가 형성되어 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는 상기 적층형 코어부(100)와 동일한 형상의 적층형 코어부 2개가 그 측면에 결합됨으로써 환형의 스테이터 코어를 완성한다.

그리고, 상기 적층형 코어부(100)의 외면에는 복수의 제1일체형 코어부(130)가 압입 고정되는 제1압입홈(160)이 일정 간격으로 형성되고, 그 내면에는 제2일체형 코어부(140)가 압입 고정되는 제2압입홈(162)이 일정 간격으로 형성된다.

본 실시예에서 적층형 코어부는 도면상 3개로 구성되지만, 180도로 형성되는 두 개의 적층형 코어부도 적용이 가능하고, 90도로 형성되는 4 개의 적층형 코어부도 적용이 가능하며, 4 개를 초과하는 적층형 코어부도 적용될 수 있다.

이와 같이, 제2실시예에 따른 스테이터 코어는 적층형 코어부가 일정 각도를 갖는 호 형태로 형성되므로 적층형 코어부들 사이를 상호 조립하는 조립공정을 줄일 수 있어 제조공정을 단순화할 수 있다.

도 9는 본 발명이 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이고, 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 적층형 코어부의 평면도이다.

제3실시예에 따른 스테이터 코어는 환형으로 형성되는 적층형 코어부(200)와, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 적층형 코어부(200)의 외면에 방사상으로 고정되는 제1일체형 코어부(210)와, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 적층형 코어부(200)의 내면에 방사상으로 고정되는 제2일체형 코어부(220)를 포함한다.

여기에서, 제1일체형 코어부(210) 및 제2일체형 코어부(220)는 위의 제1실시예에서 설명한 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)와 동일하다.

적층형 코어부(200)는 원형의 링 형상으로 형성되고 복수의 철편이 적층되어 형성되며, 그 외주면에는 복수의 제1일체형 코어부(210)가 압입 고정되는 제1압입홈(230)이 일정 간격으로 형성되고, 그 내주면에는 제2일체형 코어부(220)가 압입 고정되는 제2압입홈(240)이 일정 간격으로 형성된다.

이와 같이, 제3실시예에 따른 스테이터 코어는 적층형 코어부가 링 형태로 일체로 형성되는 통 코어 구조이기 때문에 코어들 사이를 상호 조립할 필요가 없어 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.

제4실시예에 따른 스테이터 코어(12)는 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되는 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)와, 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)가 압입 고정되는 복수의 철편을 적층하여 형성되는 적층형 코어부(520)를 포함한다.

제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)는 적층형 코어부(520)의 양쪽 끝부분에 압입 고정되는 플랜지 형태로 형성되고, 위의 제1실시예에서 설명한 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)와 동일한 방법으로 제조된다.

그리고, 적층형 코어부(520)는 상호 조립되면 환형으로 형성되는 링부(522)와, 링부(522)의 일면에서 연장되어 제1코일(16)이 감겨지는 제1요크부(524)와, 링부(522)의 타측에서 연장되어 제2코일(18)이 감겨지는 제2요크부(526)를 포함한다.

적층형 코어부(520)는 위의 제1실시예에서 설명한 적층형 코어부(50)와 동일한 방법으로 제조된다.

제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)에는 제1요크부(524) 및 제2요크부(526)가 압입 고정되는 압입홈(530,540)이 각각 형성된다.

링부(522)는 위의 제1실시예와 같이, 각각 분할되어 상호 조립되면 환형을 이루어지는 타입, 위의 제2실시예와 같이, 호 형태로 형성되어 상호 조립되면 환형으로 이루어지는 타입, 위의 제3실시예와 같이, 링 형태로 형성되는 타입 중 어느 한 형태로 형성될 수 있다.

이와 같이, 제4실시예에 따른 스테이터 코어는 제1코일(16) 및 제2코일(18)이 감기는 제1요크부(524), 제2요크부(526) 및 링부(522)는 복수의 철편을 적층하여 형성되고, 제1요크부(524)의 끝부분 및 제2요크부(526)의 끝부분에 압입 고정되는 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)는 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성된다.

도 12는 본 발명에 따른 모터의 단면도이다.

모터는 더블 스테이터(10)와, 더블 스테이터(10)의 외면에 공극을 두고 배치되는 아우터 로터(20)와, 더블 스테이터(10)의 내면에 공극을 두고 배치되는 인너 로터(60)와, 인너 로터(60)와 아우터 로터(20) 중 어느 하나에 연결되어 회전속도를 감속하는 유성기어장치(70)를 포함한다.

더블 스테이터(10)는 위의 제1실시예, 제2실시예 및 제3실시예에서 설명한 더블 스테이터 중 어느 하나가 적용될 수 있다.

아우터 로터(20)는 더블 스테이터(10)의 외면에 일정 공극을 두고 배치되는 제1마그넷(22)과, 제1마그넷(22)의 배면에 배치되는 제1백요크(24)와, 인서트 몰딩에 의해 제1마그넷(22) 및 제1백요크(24)와 일체로 형성되는 아우터 로터 지지체(26)를 포함한다.

여기에서, 아우터 로터 지지체(26)는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재로 몰딩하여 제1마그넷(22) 및 제1백요크(24)와 일체로 형성된다.

인너 로터(60)는 더블 스테이터(10)의 내면에 공극을 두고 배치되는 제2마그넷(62)과, 제2마그넷(62)의 배면에 배치되는 제2백요크(64)와, 인서트 몰딩에 의해 제2마그넷(62) 및 제2백요크(64)와 일체로 형성되는 인너 로터 지지체(66)을 포함한다.

여기에서, 인너 로터 지지체(66)는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재로 몰딩하여 제2마그넷(62) 및 제2백요크(64)와 일체로 형성된다.

아우터 로터 지지체(26)는 인너 샤프트(72)와 연결되고, 인너 로터 지지체(66)는 아우터 샤프트(74)와 연결된다.

그리고, 유성기어장치(70)는 인너 샤프트(72)에 설치되어 인너 샤프트(72)의 회전속도를 감속하여 토크를 증대시킨다.

본 발명에 따른 모터가 세탁기에 적용될 경우, 아우터 샤프트는 세탁조와 연결되고, 인너 샤프트는 펄세이터와 연결된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10: 더블 스테이터 12: 스테이터 코어
14: 보빈 16: 제1코일
18: 제2코일 20: 아우터 로터
22: 제1마그넷 24: 제1백요크
26: 아우터 로터 지지체 30: 제1일체형 코어부
32: 제1요크부 34: 제1플랜지부
40: 제2일체형 코어부 42: 제2요크부
44: 제2플랜지부 50: 적층형 코어부
52: 연결부 54: 제1압입홈
56: 제2압입홈 57: 걸림돌기
58: 걸림홈 60: 인너 로터
62: 제2마그넷 64: 제2백요크
66: 인너 로터 지지체

Claims (3)

1. 스테이터 코어;
   상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈; 및
   상기 스테이터 코어의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 스테이터 코어의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고,
   상기 스테이터 코어는 복수의 철편이 적층되어 형성되고 그 외면에 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 제2압입홈이 형성되는 적층형 코어부;
   상기 적층형 코어부의 제1압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제1코일이 권선되는 제1일체형 코어부; 및
   상기 적층형 코어부의 제2압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제2코일이 권선되는 제2일체형 코어부를 포함하며,
   상기 적층형 코어부는 원형 링 형태로 일체로 형성되고, 그 외주면에는 상기 제1일체형 코어부가 고정되는 제1압입홈이 일정 간격으로 형성되고, 그 내주면에는 상기 제2일체형 코어부가 고정되는 제2압입홈이 일정 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
2. 청구항 1항에 따른 더블 스테이터;
   상기 더블 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되는 아우터 로터; 및
   상기 더블 스테이터의 내주면에 일정 갭을 두고 배치되는 인너 로터를 포함하는 모터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 아우터 로터와 인너 로터 중 어느 하나는 회전속도를 감속하는 유성기어장치가 연결되는 것을 특징으로 하는 모터.

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