KR20160066543A - Single stator and Motor having the thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 비정질 금속분말, 연자성 분말, 또는 비정질 금속분말과 연자성 분말을 혼합한 금속분말을 압축 성형하여 스테이터 코어를 일체로 성형한 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터에 관한 것이다. More specifically, the present invention relates to a motor having a single stator in which an amorphous metal powder, a soft magnetic powder, or a metal powder mixed with an amorphous metal powder and a soft magnetic powder is compression molded to form a stator core integrally, Motor.
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 낮을 수 밖에 없다. The slotted stator requires a complicated and expensive coil winding arrangement, which is difficult to wind and requires a lot of time for the winding. Also, the structure in which many teeth are formed causes magnetic discontinuity, which affects the efficiency of the motor and causes cogging torque depending on the presence of the slot. In the case of a material such as an electric steel sheet, since the thickness is large, iron loss is large and efficiency in a high-speed motor is inevitably low.
최근 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.BACKGROUND ART [0002] In recent years, many devices used in various fields such as high-speed machine tools, aviation motors and actuators, compressors and the like require an electric motor that can operate at a high speed exceeding 15,000 to 20,000 rpm and in some cases, 100,000 rpm. Nearly all high speed electrical devices are fabricated with low excitation factors to ensure that the magnetic material in electrical devices operating at high frequencies does not have too much core loss. This is mainly due to the fact that the soft magnetic material used for most motors is made of Si-Fe alloy. For conventional Si-Fe based materials, losses due to magnetic fields varying at frequencies above about 400 Hz are often heated until the material can not be cooled by any suitable cooling means.
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.It is known that it is very difficult to provide an electric device which is easy to manufacture at low cost while taking advantage of the advantages of the low-loss material to date. Previous attempts to apply low-loss materials to conventional devices have largely failed because the initial design is simply replacing a conventional alloy such as Si-Fe with a new soft magnetic material, such as amorphous metal, in the magnetic cores of the device It depends on what you do. Although such electrical devices sometimes exhibit improved efficiency with low losses, they generally suffer from significant power degradation and high costs associated with shaping / handling of the amorphous metal. As a result, commercial success or market entry has not been achieved.
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.On the other hand, typically, the electric motor includes a magnetic member formed from a plurality of laminated laminations made of a non-oriented electrical steel sheet. Each lamination is typically formed by stamping, punching or cutting a mechanically soft non-oriented electrical steel sheet into the desired shape. The formed lamination is then laminated to form a rotor or stator having the desired shape.
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.Compared to non-oriented electrical steel sheets, amorphous metals provide excellent magnetic performance, but are known to be unsuitable for use as bulk magnetic members as stator and rotor for electric motors due to certain physical properties and disturbances that occur during processing.
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.For example, amorphous metals are thinner and thinner than non-oriented electrical steel sheets, and thus the fabrication tool and die wear more rapidly. The increase in cost due to tooling and manufacturing makes it less commercially competitive to machine bulk amorphous metal magnetic members as compared to conventional techniques such as punching or stamping. The thickness of the amorphous metal also leads to an increase in the number of laminations of the assembled member and also increases the overall cost of the amorphous metal rotor or stator magnet assembly.
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.The amorphous metal is supplied as a thin continuous ribbon having a uniform ribbon width. However, amorphous metals are very hard materials and are very difficult to cut or shape easily. When annealed to secure the peak magnetic properties, the amorphous metal ribbon becomes brittle. This makes it difficult and costly to use conventional methods to construct bulk amorphous magnetic members. Also, the embrittlement of the amorphous metal ribbon may cause concern about the durability of the bulk magnetic member in the application of the electric motor.
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.In consideration of this point, Korean Patent Laid-Open No. 2002-63604 has proposed a low-loss amorphous metal magnetic component having a polyhedral shape and composed of a plurality of amorphous strip layers for use in a high-efficiency electric motor. The magnetic component can be operated in the frequency range of about 50 Hz to 20,000 Hz and has a core loss to exhibit improved performance characteristics compared to a silicon-hard magnetic component operating in the same frequency range. The amorphous A metal strip is cut to form a plurality of cutting strips each having a predetermined length and then laminated using epoxy.
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. However, the Korean Unexamined Patent Publication No. 2002-63604 and the like disclose that the amorphous metal ribbon having a large brittleness is still manufactured through a forming process such as cutting, and therefore, it is difficult to put it into practical use, and it is operated in a frequency range of 50 Hz to 20,000 Hz, Applications for frequency are not proposed.
한편, 한국 공개특허 제2005-15563호에는 Fe계 비결정질 합금을 사용하여 급속응고방법으로 제조된 비정질 금속 리본을 예비 열처리하는 단계, 상기 비정질 금속 리본을 분쇄하여 비정질 금속분말을 얻는 단계, 상기 비정질 금속분말을 분급한 후 최적의 조성 균일성을 갖는 분말 입도 분포로 혼합하는 단계, 상기 혼합된 비정질 금속분말에 바인더를 혼합한 후, 코어를 성형하는 단계, 및 상기 성형된 코어를 소둔 처리한 후 코어를 절연수지로 코팅하는 단계를 포함하는 비정질 연자성 코어의 제조방법이 개시되어 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-15563 discloses a method for producing an amorphous metal ribbon, which comprises preliminarily heat-treating an amorphous metal ribbon produced by a rapid solidification method using an Fe-based amorphous alloy, pulverizing the amorphous metal ribbon to obtain an amorphous metal powder, Mixing the powder with a powder particle size distribution having optimum compositional uniformity after classifying the powder, mixing the mixed amorphous metal powder with a binder, and then molding the core, and after the formed core is annealed, Of the amorphous soft magnetic core is coated with an insulating resin.
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.The core is used in a smoothing choke core of a switching mode power supply (SMPS) or the like to reduce the direct current superposition characteristic of the magnetic core with respect to a waveform in which DC is superimposed on a weak alternating current generated in the process of converting AC input of the power supply device into DC It is used for the purpose of improvement.
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.Korean Patent Registration No. 721501 discloses a method of manufacturing an amorphous alloy ribbon, which comprises preliminarily heat-treating an amorphous alloy ribbon, classifying the powder obtained by pulverizing the amorphous alloy powder obtained by pulverizing the preliminarily heat-treated amorphous alloy ribbon, Comprising the steps of: mixing a powder with a polyimide-based resin with a binder of a polyimide-based resin; pressing the mixed powder; and heat treating the pressed powder core for nanocrystallization A method has been proposed.
상기 분말 코어는 대전력 용도인 변류기, 누전차단기, 평활 초크 등에 적용된다. The powder cores are applied to a current transformer, an earth leakage breaker, a smoothing choke, and the like for high power applications.
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.On the other hand, when a high-speed motor having a high output of 100 kW and a speed of 50,000 rpm, such as a driving motor for an electric automobile, is implemented using a silicon steel sheet, heat generation is a problem as the Eddy Current increases due to high- In addition, since it is manufactured in a large size, it can not be applied to a drive system of an in-wheel motor structure, and it is not preferable from the viewpoint of increasing the weight of an automobile.
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.In general, the amorphous strip has a low Eddy Current Loss, but the conventional motor core formed by winding or forming and laminating the amorphous strip has difficulty in practical use due to difficulties in the manufacturing process .
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 이루어지 못하였다.As described above, the conventional magnetic steel sheet provides excellent magnetic performance as compared with the non-oriented electrical steel sheet. However, the magnetic steel sheet can not be used as a stator for an electric motor and as a bulk magnetic member due to a trouble occurring during manufacturing.
또한, 상기 종래의 비정질 연자성 코어의 제조방법에서는 고출력, 고속, 고토크, 고주파수 특성을 갖는 전기 모터 분야에 최적인 자기 코어의 설계방안을 제시하고 있지 못하였다.Further, the conventional method of manufacturing an amorphous soft magnetic core has not proposed a design method of a magnetic core that is optimal for an electric motor field having high output, high speed, high torque, and high frequency characteristics.
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. Furthermore, there is a need for improved amorphous metal motor members that exhibit a combination of good magnetic and physical properties required for high speed, high efficiency electrical appliances. There is a need for the development of manufacturing methods that can be used for the efficient use of amorphous metals and for the mass production of various types of motors and magnetic components used therein.
본 발명의 목적은 비정질 금속분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속분말과 연자성 분말을 혼합한 합금분말을 압축 성형하여 스테이터 코어를 일체형으로 제조함으로써, 코어 로스를 줄여 금형 제조비를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to reduce the core loss by molding the stator core integrally by compression molding an amorphous metal powder, a soft magnetic powder or an alloy powder mixed with an amorphous metal powder and a soft magnetic powder, And a motor having the single stator.
본 발명의 다른 목적은 코일이 감기는 부분은 일체형 코어부로 형성하고, 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 부분은 적층형 코어부로 형성하여, 일체형 코어부와 적층형 코어부를 상호 결합하여 제조하는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a stator core in which a portion where a coil is wound is formed as an integral core portion and a portion connecting the stator cores having a complicated shape is formed as a laminate core portion, And a motor having the same.
본 발명의 또 다른 목적은 적층형 코어부를 일정 각도의 호 형태 또는 원형 링 형태로 형성하여 스테이터 코어들 사이를 상호 결합하는 조립 횟수를 줄이거나 스테이터 코어들 사이를 조립할 필요가 없어 조립공정을 단축하고, 이에 따라 생산성을 향상시킬 수 있는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다. It is a further object of the present invention to reduce the number of assemblies of the stator cores to each other or to assemble the stator cores by forming the laminated core portion into a circular arc shape at a certain angle, Accordingly, there is provided a single stator capable of improving productivity and a motor provided with the single stator.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 싱글 스테이터는 복수의 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈과, 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 금속분말에 의해 일체로 형성되고 상기 코일이 권선되는 일체형 코어부와, 복수의 철편이 적층되어 형성되고 상기 복수의 스테이터 코어 사이가 상호 통전되도록 스테이터 코어들 사이를 연결하며 상기 일체형 코어부와 결합되는 적층형 코어부를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a single stator of the present invention comprises a plurality of stator cores, a bobbin wrapped around an outer circumferential surface of the stator core, and a coil wound around an outer circumferential surface of the bobbin, And a laminated core portion which is connected to the integral core portion and connects the stator cores so that the plurality of stator cores are mutually energized, can do.
상기 일체형 코어부는 코일이 감기는 요크부와, 상기 요크부의 일단에 일체로 형성되고 로터와 마주보게 배치되는 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The integral core portion includes a yoke portion around which the coil is wound, and a flange portion integrally formed at one end of the yoke portion and disposed to face the rotor.
상기 일체형 코어부는 비정질 금속분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속분말과 구형 연자성 분말을 혼합한 합금분말로 형성될 수 있다.The integrated core portion may be formed of an amorphous metal powder, a soft magnetic powder, or an alloy powder obtained by mixing an amorphous metal powder and a spherical soft magnetic powder.
상기 적층형 코어부는 상기 요크부의 타단에 압입되는 압입홈이 형성되는 연결부와, 상기 연결부의 일측면에 구 형태로 형성되는 걸림돌기와, 상기 연결부의 타측면에 상기 걸림돌기가 끼움 결합되도록 구형 홈 형태로 형성되는 걸림홈을 포함할 수 있다. Wherein the laminated core portion includes a connection portion formed with a press-fit groove to be press-fitted into the other end of the yoke portion, a locking protrusion formed in a spherical shape on one side of the connection portion, and a spherical groove formed in the other side surface of the connection portion, As shown in FIG.
상기 적층형 코어부는 외면에 일체형 코어부가 고정되는 압입홈에 일정 간격으로 형성되고, 그 일단에는 걸림홈이 형성되고, 그 타단에는 상기 걸림홈에 삽입되는 걸림돌기가 형성되며, 상호 조립되면 환형을 이루도록 일정 각도의 호 형태로 형성될 수 있다. The laminated core portion is formed at a predetermined interval in a press-fit groove in which an integral core portion is fixed to an outer surface thereof. The latching groove is formed at one end thereof and the latching protrusion inserted into the latching groove is formed at the other end thereof. Angled arc shape.
상기 환형으로 배열된 적층형 코어부 및 일체형 코어부의 외면에 보빈이 형성되고, 상기 적층형 코어부는 원형 링 형태로 형성되며, 그 외주면에는 상기 일체형 코어부가 고정되는 압입홈이 일정 간격으로 형성될 수 있다.The bobbin is formed on the outer surface of the annularly arranged laminated core portion and the integral core portion. The laminated core portion is formed in the shape of a circular ring, and the press-fit grooves for fixing the integral core portion are formed on the outer circumferential surface thereof at regular intervals.
상기한 바와 같이, 본 발명의 싱글 스테이터 및 모터는 비정질 금속분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속분말과 연자성 분말을 혼합한 합금분말을 압축 성형하여 스테이터 코어를 일체형으로 제조함으로써, 코어 로스를 줄여 금형 제조비를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있다.As described above, the single stator and the motor of the present invention can reduce the core loss by compression-molding the amorphous metal powder, the soft magnetic powder or the alloy powder obtained by mixing the amorphous metal powder and the soft magnetic powder, The manufacturing cost can be reduced and the manufacturing process can be simplified.
또한, 본 발명의 싱글 스테이터 및 모터는 코일이 감기는 부분은 일체형 코어부로 형성하고, 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 부분은 적층형 코어부로 형성하여, 일체형 코어부와 적층형 코어부를 상호 결합하여 제조하여 제조비용을 줄일 수 있다. In the single stator and the motor of the present invention, the portion where the coil is wound is formed as an integral core portion, and the portion connecting the stator cores having a complicated shape is formed as a laminated core portion, and the integral core portion and the laminated core portion are coupled Manufacturing cost can be reduced.
또한, 본 발명의 싱글 스테이터 및 모터는 적층형 코어부를 일정 각도의 호 형태 또는 원형 링 형태로 형성하여 스테이터 코어들 사이를 상호 결합하는 조립 횟수를 줄이거나 스테이터 코어들 사이를 조립할 필요가 없어 조립공정을 단축하고, 이에 따라 생산성을 향상시킬 수 있다.Further, since the single stator and the motor according to the present invention are formed by forming the laminated core portion into a circular arc shape or a circular arc shape at a predetermined angle, there is no need to reduce the number of assembly times for coupling the stator cores or to assemble the stator cores. And thus productivity can be improved.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 일부 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어가 환형으로 배열된 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어가 환형으로 배열된 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 제1적층형 코어의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어에 보빈이 형성된 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 적층형 코어의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다. 1 is a sectional view of a motor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a partial plan view of the motor according to the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the stator core according to the first embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a stator core according to a first embodiment of the present invention.
5 is a plan view of the stator core according to the first embodiment of the present invention.
6 is a plan view of the stator core according to the first embodiment of the present invention arranged in an annular shape.
FIG. 7 is a process flow chart showing a stator manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
8 is a plan view of the stator core according to the second embodiment of the present invention arranged in an annular shape.
9 is a plan view of a first stacked core of a stator core according to a second embodiment of the present invention.
10 is a plan view of a bobbin in a stator core according to a second embodiment of the present invention.
11 is a plan view of a stator core according to a third embodiment of the present invention.
12 is a plan view of a stacked core of a stator core according to a third embodiment of the present invention.
13 is a plan view of a stator core according to a fourth embodiment of the present invention.
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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예에 따른 모터는 싱글 스테이터(10)와, 스테이터(10)의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되고 회전축(40)에 연결되는 싱글 로터(20)를 포함한다. 1 and 2, the motor according to the first embodiment includes a
로터(20)는 스테이터(10)의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되는 마그넷(22)과, 마그넷(22)의 배면에 배치되는 백요크(24)와, 마그넷(22)과 백요크(24)가 고정되고 회전축(60)에 연결되는 로터 지지체(26)를 포함한다. The
싱글 스테이터(10)는 환형으로 배열되는 다수의 스테이터 코어(12)와, 스테이터 코어(12)의 외주면에 감싸지는 절연성 재질의 보빈(14)과, 보빈(14)의 외주면에 권선되는 코일(16)을 포함한다. The
스테이터 코어(12)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 비정질 금속분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되는 일체형 코어부(30)와, 복수의 철편이 적층되어 형성되고 일체형 코어부(30)와 결합되는 적층형 코어부(40)를 포함한다. As shown in Figs. 3 to 5, the
일체형 코어부(30)는 코일이 감겨지는 요크부(32)와, 요크부(32)의 일단에 형성되고 로터(20)와 마주보게 배치되는 플랜지부(34)를 포함한다. The
일체형 코어부(30)는 비정질 금속분말과 바인더를 혼합하여 성형하거나, 또한 비정질 금속분말, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속분말 및 바인더를 소정 비율로 혼합하여 성형할 수 있다. 이 경우, 비정질 금속분말을 100% 사용하는 경우에 비하여 금속분말을 소정 비율 혼합하는 경우가 고압 소결의 어려움을 해소할 수 있으며, 투자율을 높일 수 있다. The
그리고, 일체형 코어부(30)는 연자성 분말만으로 압축 성형하여 제조하는 것도 가능하다. 이러한 일체형 코어부(30)는 압축 성형 이외에 압출 성형에 의해 제조되는 것도 가능하다. It is also possible to manufacture the
적층형 코어부(40)는 요크부(32)의 타단이 압입되는 압입홈(44)이 형성되는 연결부(42)와, 연결부(42)의 일측면에 구형태로 돌출되게 형성되는 걸림돌기(46)와, 연결부(42)의 타측면에 구형 홈 형태로 형성되어 걸림돌기(46)가 끼움 결합되는 걸림홈(48)을 포함한다. The
적층형 코어부(40)의 압입홈(44)에 일체형 코어부(30)의 요크부(32)가 압입되어 조립될 수 있고, 조립 강도를 보강하기 위해 적층형 코어부(40)와 일체형 코어부(30) 사이를 본딩하여 제조하는 것도 가능하다. The
이러한 적층형 코어부(40)는 방사상으로 배열되는 스테이터 코어들 사이를 직접 연결하여 분할된 형태의 스테이터 코어들(12) 사이에 자기회로를 형성할 수 있도록 한다. This
그리고, 적층형 코어부(40)는 이러한 연결 구조 이외에, 연결부(42)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. In addition to such a connection structure, the
적층형 코어부(40)는 다수의 철편을 적층하여 형성하기 때문에 철편의 강도가 강하므로 걸림돌기가 연결부에서 분리되지 않는다. Since the
따라서, 본 실시예에서는 다수의 스테이터 코어들 사이를 상호 연결하는 부분은 강도가 강한 다수의 철편을 적층하여 제조하고, 코일이 감기는 부분은 금속분말로 압축 성형하여 제조함으로써, 비용을 줄이면서 모터 성능을 향상시킬 수 있도록 한다. Therefore, in the present embodiment, a plurality of stator cores interconnected with each other are manufactured by laminating a plurality of steel pieces having high strength, and a portion where the coil is wound is formed by compression molding with metal powder, Thereby improving performance.
다음에서 상기한 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 스테이터의 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 스테이터의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 스테이터의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다. Next, a method of manufacturing a single stator according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a plan view of a single stator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart showing a manufacturing method of a single stator according to the first embodiment of the present invention.
먼저, 비정질 금속분말을 압축 성형하여 일체형 코어부(30)를 제조한다(S10). First, an amorphous metal powder is compression molded to produce an integrated core portion 30 (S10).
일체형 코어부(30)는 비정질 금속분말과 바인더를 혼합하여 성형하거나, 또한 비정질 금속분말, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속분말 및 바인더를 소정 비율로 혼합하여 성형할 수 있고, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속분말과 바인더를 혼합하여 성형할 수 있다. The
그리고, 적층형 코어부(40)를 일체형 코어부(30)와 별도로 제조한다(S20). Then, the
즉, 철판을 절단하여 압입홈(44), 걸림돌기(46) 및 걸림홈(48)을 일체로 형성한다. 그리고, 복수의 철판을 적층한다. 이때, 적층형 코어부(40)의 적층 높이는 일체형 코어부(30)의 요크부(32)의 높이와 동일하게 한다. That is, the steel plate is cut to form the press-
그리고, 적층형 코어부(40)에 형성되는 압입홈(44)에 일체형 코어부(30)를 압입한다(S30). 즉, 요크부(32)의 끝부분을 적층형 코어부(30)의 압입홈(44)에 강제 압입하는 방식으로 고정한다. Then, the
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 스테이터 코어를 환형으로 배열한다(S40). 즉, 스테이터 코어의 걸림홈(48)에 걸림돌기(45)를 삽입하여 스테이터 코어(12)를 링 형태로 배열한다. 그리고, 일체형 코어부(30) 및 적층형 코어부(40)의 외면에 절연재질의 수지를 인서트 몰딩하여 보빈(14)을 형성한다(S50). Then, as shown in Fig. 6, the stator core is arranged in an annular shape (S40). That is, the engaging projections 45 are inserted into the engaging
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 제1적층형 코어부의 평면도이다. FIG. 8 is a plan view of a stator core according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a plan view of a first stacked core portion of a stator core according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어는 환형을 이루도록 상호 조립되고 복수의 철편을 적층하여 형성되는 적층형 코어부(60,62,64,66)와, 비정질 금속분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 적층형 코어부의 외면에 방사상으로 고정되는 일체형 코어부(30)를 포함한다. The stator core according to the second embodiment of the present invention includes stacked core portions (60, 62, 64, 66) formed by laminating a plurality of iron pieces assembled to each other so as to form an annular shape, compression molded by an amorphous metal powder, And an
여기에서, 일체형 코어부(30)는 위의 제1실시예에서 설명한 일체형 코어부(30)와 동일하다. Here, the
적층형 코어부(60,62,64,66)는 일정 각도의 원호 형태로 형성되는 제1적층형 코어부(60)와, 제1적층형 코어부(60)에 연이어 조립되고 제1적층형 코어부(60)와 동일한 형태로 형성되는 제2적층형 코어부(62)와, 제2적층형 코어부(62)에 연이어 조립되고, 제2적층형 코어부(62)와 동일한 형태로 형성되는 제3적층형 코어부(64)와, 제3적층형 코어부(64)와 제1적층형 코어부(60) 사이에 조립되고, 제3적층형 코어부(64)와 동일한 형태로 형성되는 제4적층형 코어부(66)를 포함한다. The
그리고, 제1적층형 코어부(60), 제2적층형 코어부(62), 제3적층형 코어부(64) 및 제4적층형 코어부(66)는 90 각도의 원호 형태로 형성되고, 그 일단에 걸림홈(150)이 형성되고, 그 타단에는 걸림홈(150)에 삽입되는 걸림돌기(152)가 형성된다. The first
그리고, 적층형 코어부(60,62,64,66)의 외면에는 복수의 일체형 코어부(30)가 압입 고정되는 압입홈(160)이 일정 간격으로 형성된다.A plurality of press-
제2실시예에서 적층형 코어부(60,62,64,66)는 도면상 4개로 구성되지만, 120도로 형성되는 세 개의 적층형 코어부도 적용이 가능하고, 180도로 형성되는 2 개의 적층형 코어부도 적용이 가능하며, 4 개 이상의 적층형 코어부도 적용될 수 있다.In the second embodiment, the stacked
이와 같은 제2실시예에 따른 싱글 스테이터의 조립공정을 살펴보면, 먼저 제1적층형 코어부(60), 제1적층형 코어부(62), 제3적층형 코어부(64) 및 제4적층형 코어부(66)의 압입홈(160)에 일체형 코어부(30)를 압입한다. In the assembling process of the single stator according to the second embodiment, the first
그리고, 제1적층형 코어부(60), 제2적층형 코어부(62), 제3적층형 코어부(64) 및 제4적층형 코어부(66)를 상호 조립하여 환형으로 형성한다. 즉, 걸림홈(150)에 걸림돌기(152)를 삽입하여 복수의 적층형 코어부(60,62,64,66)를 환형으로 조립한다. The first
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 환형으로 배열된 적층형 코어부(60,62,64,66) 및 일체형 코어부(30)의 외면에 절연재질의 수지를 인서트 몰딩하여 보빈(70)을 형성한다. 이때, 보빈(70)은 스테이터 코어를 환형으로 배열한 후 한번의 인서트 몰딩에 의해 형성되므로 제조공정을 단축할 수 있다.
10, a resin of an insulating material is insert-molded on the outer surfaces of the annular-shaped
*이와 같이, 제2실시예에 따른 스테이터 코어는 적층형 코어부가 일정 각도를 갖는 호 형태로 형성되므로 적층형 코어부들 사이를 상호 조립하는 조립공정을 그만큼 줄일 수 있어 제조공정을 단순화할 수 있다.In this way, since the stator core according to the second embodiment is formed in an arc shape having a certain angle, the assembly process for assembling the stacked core parts can be reduced as much as possible, thereby simplifying the manufacturing process.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이고, 도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 적층형 코어부의 평면도이다. FIG. 11 is a plan view of a stator core according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a plan view of a stacked core portion according to a third embodiment of the present invention.
제3실시예에 따른 스테이터 코어는 환형으로 형성되는 적층형 코어부(80)와, 비정질 금속분말을 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 적층형 코어부(80)의 외면에 방사상으로 고정되는 일체형 코어부(30)를 포함한다.The stator core according to the third embodiment includes a
도 12에 도시된 바와 같이 적층형 코어부(80)는, 일체형으로 이루어지고 원형 링 형태로 형성되며 복수의 철편의 적층으로 형성된다. 적층형 코어부(80)의 외주면에는 복수의 일체형 코어부(30)가 압입 고정되는 압입홈(82)이 일정 간격으로 형성된다.As shown in Fig. 12, the
이와 같이, 제3실시예에 따른 스테이터 코어는 적층형 코어부(80)가 링 형상으로 일체로 형성되는, 이른바 통 코어 구조이기 때문에 코어들 사이를 상호 조립할 필요가 없어 생산성을 향상시킬 수 있다. As described above, since the stator core according to the third embodiment has a so-called tubular core structure in which the
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 스테이터 코어의 단면도이다.13 is a cross-sectional view of a stator core according to a fourth embodiment of the present invention.
제4실시예에 따른 스테이터 코어(12)는 비정질 금속분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되는 일체형 코어부(500)와, 일체형 코어부(500)가 압입 고정되는 복수의 철편을 적층하여 형성되는 적층형 코어부(510)를 포함한다. The
일체형 코어부(500)는 적층형 코어부(510)의 끝부분에 압입 고정되는 플랜지 형태로 형성되고, 위의 제1실시예에서 설명한 일체형 코어부(30)와 동일한 방법으로 제조된다. The
그리고, 적층형 코어부(510)는 상호 조립되면 환형으로 형성되는 링부(514)와, 링부(514)의 일면에서 연장되어 코일(16)이 감겨지는 요크부(512)를 포함한다. The stacked
적층형 코어부(510)는 위의 제1실시예에서 설명한 적층형 코어부(40)와 동일한 방법으로 제조된다. 일체형 코어부(500)에는 요크부(512)가 압입 고정되는 압입홈(502)이 형성된다. The
링부(514)는 위의 제1실시예와 같이, 각각 분할되어 상호 조립되면 환형을 이루는 타입, 위의 제2실시예와 같이, 호 형태로 형성되어 상호 조립되면 환형으로 이루는 타입, 위의 제3실시예와 같이, 링 형태로 형성되는 타입 중 어느 한 형태로 형성될 수 있다. As in the first embodiment, the
이와 같이, 제4실시예에 따른 스테이터 코어는 코일(16)이 감기는 요크부(512) 및 상호 연결되거나 링 형태로 형성되는 링부(514)는 복수의 철편을 적층하여 형성되고, 요크부(512)의 끝부분에 압입 고정되는 일체형 코어부(500)는 비정질 금속분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성된다.As described above, in the stator core according to the fourth embodiment, the
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. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.
10: 싱글 스테이터 12: 스테이터 코어
14: 보빈 16: 코일
20: 로터 22: 마그넷
24: 백요크 26: 로터 지지체
30: 일체형 코어부 32: 요크부
34: 플랜지부 40: 적층형 코어부
42: 연결부 44: 압입홈
46: 걸림돌기 48: 걸림홈
10: single stator 12: stator core
14: Bobbin 16: Coil
20: rotor 22: magnet
24: Back yoke 26: Rotor support
30: integral core portion 32: yoke portion
34: flange portion 40: laminated core portion
42: connection portion 44: press-fit groove
46: Locking projection 48: Locking groove
Claims (5)
상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈; 및
상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일;을 포함하는 싱글 스테이터로서,
상기 적층형 코어부는 일체형으로 형성된 원형의 링 형상이고, 그 외주면에는 상기 일체형 코어부가 고정되는 압입홈이 일정 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 싱글 스테이터.A stator core including a plurality of integral core portions integrally formed by molding compression of metal powder and a laminated core portion formed by lamination of a plurality of iron pieces and engaging with said integral core portion to connect between said plurality of integral core portions; ;
A bobbin wrapped around an outer circumferential surface of the stator core; And
And a coil wound around an outer circumferential surface of the bobbin,
Wherein the laminated core portion has a circular ring shape integrally formed on the outer circumferential surface thereof, and press-fit grooves for fixing the integral core portion are formed at regular intervals on the outer circumferential surface thereof.
상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈; 및
상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일;을 포함하는 싱글 스테이터로서,
상기 각 스테이터 코어는,
복수의 철편의 적층으로 형성되고 환형으로 형성되는 링부와, 상기 링부의 일면에서 연장되어 코일이 감겨지는 요크부를 구비하는 적층형 코어부; 및
상기 적층형 코어부의 요크부가 압입 고정되는 압입부를 구비하고, 비정질 금속분말의 압축 성형에 의해 일체로 형성되는 일체형 코어부;를 포함하는 싱글 스테이터. A plurality of stator cores;
A bobbin wrapped around an outer circumferential surface of the stator core; And
And a coil wound around an outer circumferential surface of the bobbin,
Each of the stator cores
A laminated core portion having a ring portion formed by lamination of a plurality of iron pieces and formed in an annular shape, and a yoke portion extending from one surface of the ring portion and wound with a coil; And
And an integral core portion having a press-fitted portion into which a yoke portion of the laminated core portion is press-fitted and fixed, and which is integrally formed by compression molding of an amorphous metal powder.
상기 링부는 각각 분할되어 상호 조립되면 환형을 이루는 것을 특징으로 하는 싱글 스테이터. 3. The method of claim 2,
Wherein the ring portions are annular when they are divided and assembled with each other.
상기 링부는 호 형태로 형성되어 상호 조립되면 환형을 이루는 타입 또는 링 형태로 형성되는 타입 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 싱글 스테이터. 3. The method of claim 2,
Wherein the ring portion is formed in an arc shape and is formed in an annular shape or a ring shape when assembled with each other.
상기 싱글 스테이터의 외주면 또는 내주면에 일정 갭을 두고 배치되는 싱글 로터;를 포함하는 모터.
A single stator according to claim 1 or 2;
And a single rotor disposed at a predetermined gap on an outer circumferential surface or an inner circumferential surface of the single stator.
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