KR20210091466A - 모터의 고정자 코어 - Google Patents

모터의 고정자 코어 Download PDF

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KR20210091466A KR1020200004648A KR20200004648A KR20210091466A KR 20210091466 A KR20210091466 A KR 20210091466A KR 1020200004648 A KR1020200004648 A KR 1020200004648A KR 20200004648 A KR20200004648 A KR 20200004648A KR 20210091466 A KR20210091466 A KR 20210091466A
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Abstract

본 발명은 모터의 고정자 코어에 관한 발명으로, 중공(121)을 형성하는 박판 상의 몸체(122)를 적층하여 구비하는 고정자 코어와, 고정자 코어의 중공(121) 내에 설치하고 외주면을 따라 영구자석(131)을 구비하는 회전자 코어(130)를 하우징 내부에 탑재하는 모터의 고정자 코어에 있어서, 고정자 코어는, 중공(121)의 내주면에서 일정 길이로 돌출 형성하고 양측에 일정 간격으로 요크(124)를 형성하도록 내주면을 따라서 다수를 배치하여 구비하는 티스폴(125)과, 티스폴(125) 각각의 돌출된 말단부에 결합하고 회전자코어의 영구자석(131)에 대향하여 작용하도록 구비하는 티스엔드(127)로 이루어지는 티스부(123)를 마련하고, 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)은 비자성체 소재로 일체로 형성하고, 상기 티스엔드(127)는 자성체 소재로 별도 형성하여 티스폴(125)에 결합하도록 구성함에 따라 종래의 모터에 비해 자력 사용 효율을 증대함으로써 저전력 고효율을 구현할 수 있는 것이 특징이다.

Description

모터의 고정자 코어{STATOR CORE FOR MOTOR}
본 발명은 모터의 고정자 코어에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 전동모터에 탑재되는 고정자 코어의 구조를 개선하여 자력 사용 효율을 증대함으로써 저전력 고효율을 구현할 수 있는 모터의 고정자 코어에 관한 것이다.
일반적으로, 전동모터는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기 에너지를 역학적 에너지로 전환하는 장치이다.
전동모터는 하우징의 내부에 고정자와 회전자를 탑재한다. 고정자는 하우징의 프레임에 고정되어 있으며 중공을 형성하는 박판을 여러겹 적층하여 고정자 코어를 형성하며 중공의 내주면을 따라서 다수의 티스를 돌출 형성하여 여자코일을 권선하도록 구비한다.
회전자는 전자기회로의 회전파트로써 고정자의 중공 내에 설치되고 고정자와 마찬가지로 박판을 적층하여 회전자 코어를 형성한다. 회전자 코어는 원주 방향을 따라서 영구자석 슬롯을 형성하며 축심에는 회전축을 압입하여 회전자와 일체로 회전한다.
따라서, 전동모터는 여자코일에 전류가 흐르면 고정자에 자기가 발생하고 회전자의 영구자석의 자기와 상호 작용하여 전자기장을 형성함으로써 회전 토크를 발생하여 회전자 및 회전축을 회전시키게 된다.
종래 공지된 기술을 일례로서, 한국등록특허 제 10 - 0251485 호에는 고정자 코어와 고정자 코어에 감겨있는 여자코일을 갖는 고정자와, 고정자 내측에 회전 가능하게 수용되며 복수의 자석 수용 슬롯이 형성되어 있는 회전자 코어와 자석 수용 슬롯에 삽입되는 영구자석재를 갖는 회전자를 포함하는 전동모터를 구성한다.
다른 예로서, 한국등록특허 제 10 - 0710365 호에는 중공의 고정자 코어와, 고정자 코어의 내측으로 돌출되게 결합되는 복수개의 티스 및 중심부에 티스가 각각 삽입되고 고정자 코일이 감기는 복수개의 보빈을 포함하여 이루어지는 고정자와, 고정자 중심부에 회전 가능하게 구비되는 회전자와, 외부 전원으로부터 상기 고정자 코일에 전원이 공급되도록 연결하는 전원 터미널을 포함하는 모터를 구성한다.
또 다른 예로서, 한국등록특허 제 10 - 1082929 호에는 회전자 자극으로서 기능을 하고, 원주방향으로 교호로 배치된 N자극과 S자극을 포함하는 회전자와, 모터의 각 상에 대한 고정자 자극 군을 포함하되 각 고정자 자극 군은 동일한 전기각에 대응하는 동일 회전 위상을 갖는 원주방향으로의 위치에 배치되고 각 상에 대하여 할당된 복수의 고정자 자극을 구비하는 고정자와, 고정자 자극 군을 따라 각각 배치되고 회전자의 축방향으로 대응하는 두 개의 고정자 자극 군 사이에 각각 위치되는 루프형 권선을 포함하는 AC 모터를 구성한다.
한국등록특허 제 10 - 0251485 호 (2000.05.01) 한국등록특허 제 10 - 0710365 호 (2007.04.23) 한국등록특허 제 10 - 1082929 호 (2011.11.11) 한국공개특허 제 10 - 2014 - 0126784 호 (2014.11.03)
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 모터의 고정자 코어는 금속재 박판을 디스크 형상으로 형성하되 중공의 내주면에는 일정 간격으로 다수의 티스를 배치하는 형태로 마련하고 하우징 내에서 자성을 용이하게 형성하도록 박판 다수를 적층하여 구비하도록 구성한다.
특히, 금속재 중에서도 일반 탄소강에 비해 규소 함유율이 높고 전기적, 자기적 특성이 우수한 규소강판은 모터나 변압기 등의 전기 기계에 널리 적용되고 있는바, 모터의 고정자 코어 역시 몸체 및 티스부 일체를 규소강판을 압연 가공하여 형성한다.
그러나, 고정자와 회전자의 작동 메커니즘에 의해 고정자 코어의 티스부에서 자력의 구현이 필요한 부분은 실질적으로 회전자 코어와 상호 작용하는 말단부에 해당하는 바, 고정자 코어의 몸체 및 티스부 전체의 소재를 규소강판으로 적용할 경우 자력이 불필요한 부위에 까지 적용되어 자력 사용 효율을 저감하게 되는 문제를 내포하고 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
중공(121)을 형성하는 박판 상의 몸체(122)를 적층하여 구비하는 고정자 코어와, 고정자 코어의 중공(121) 내에 설치하고 외주면을 따라 영구자석(131)을 구비하는 회전자 코어(130)를 하우징 내부에 탑재하는 모터의 고정자 코어에 있어서,
상기 고정자 코어는,
중공(121)의 내주면에서 일정 길이로 돌출 형성하고 양측에 일정 간격으로 요크(124)를 형성하도록 내주면을 따라서 다수를 배치하여 구비하는 티스폴(125)과,
상기 티스폴(125) 각각의 돌출된 말단부에 결합하고 회전자코어의 영구자석(131)에 대향하여 작용하도록 구비하는 티스엔드(127)로 이루어지는 티스부(123)를 마련하고,
상기 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)은 비자성체 소재로 일체로 형성하고, 상기 티스엔드(127)는 자성체 소재로 별도 형성하여 티스폴(125)에 결합하도록 구성한다.
또한, 상기 티스폴(125)에는, 말단부의 중심에서 내측으로 상협하광의 형상으로 요입하는 제1티스결합부(126)를 형성하고,
상기 티스엔드(127)에는, 티스폴(125)에 결합하는 단부의 중심에서 상기 제1티스결합부(126)의 내형에 상응하여 치합하는 형상으로 돌출하는 제2티스결합부(128)를 형성하여 상호 결합하도록 구성한다.
또한, 상기 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)은 스테인리스 소재로 형성하고, 상기 티스엔드(127)는 규소강판 소재로 형성하도록 구성함으로써 종래의 모터에 비해 자력 사용 효율을 증대함으로써 저전력 고효율을 구현할 수 있는 모터의 고정자 코어를 제공할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 전동모터에 탑재되는 고정자 코어의 구조를 종래 기술과 차별하여 자력 사용 효율을 증대함으로써 저전력 고효율을 구현할 수 있는 모터의 고정자 코어를 제공한다.
즉, 본 발명은 고정자 코어의 티스부에서 실질적인 자력의 구현이 필요한 부위를 구분하고 비자성체 및 자성체로 이루어진 이종 소재로 별도 제조 후 결합하여 형성하도록 구성한다. 따라서, 고정자 코어에서 자력의 구현이 불필요한 부위에 자력이 낭비되는 것을 방지하여 종래의 고정자 코어에 비해 자력 사용 효율을 현저히 증대하는 효과를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고정자 코어를 포함하는 모터의 개략적인 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 모터의 고정자 코어의 사시도.
도 3은 도 1의 내부를 개략적으로 도시한 정면도.
도 4는 종래의 모터의 고정자 코어의 개략적인 정면도.
이하, 본 발명의 모터의 고정자 코어의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고정자 코어를 포함하는 모터의 개략적인 분해 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 모터의 고정자 코어의 사시도, 도 3은 도 1의 내부를 개략적으로 도시한 정면도, 도 4는 종래의 모터의 고정자 코어의 개략적인 정면도를 도시한 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 모터의 고정자 코어는 하우징 내에 고정자 및 회전자를 탑재하는 전동모터의 고정자 코어의 구조를 차별하여 자력 사용 효율을 증대함으로써 저전력 고효율을 구현할 수 있는 모터의 고정자 코어에 관한 것임을 주지한다.
이를 위하여 본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 중공(121)을 형성하는 박판 상의 몸체(122)를 적층하여 구비하는 고정자 코어(120)와, 고정자 코어(120)의 중공(121) 내에 설치하고 외주면을 따라 영구자석(131)을 구비하는 회전자 코어(130)를 하우징 내부에 탑재하는 모터의 고정자 코어를 구성하며 구체적으로는 하기와 같다.
상기 고정자 코어(120)는 모터(100)의 하우징에 장착하는 몸체(122)를 구비하고, 회전자를 설치하도록 몸체(122)의 중심에 마련된 중공(121)의 내주면을 따라서 티스부(123)를 형성하는바, 본 발명의 고정자 코어(120)의 티스부(123)는 티스폴(125)과 티스엔드(127)를 별도로 마련하고 상호 결합하여 구비하도록 구성한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 티스폴(125)은 중공(121)의 내주면에서 일정 길이로 돌출 형성하고 양측에 일정 간격으로 요크(124)를 형성하도록 내주면을 따라서 다수를 배치하여 구비한다.
상기 티스폴(125)은 고정자 코어 몸체(122)를 성형 시 상호 일체로 구비하여 형성한다.
상기 티스폴(125)에는 말단부의 중심에서 내측으로 상협하광의 형상으로 요입하는 제1티스결합부(126)를 형성한다.
상기 제1티스결합부(126)는 티스폴(125)에 후술하게 될 티스엔드(127)를 결합하기 위한 구조로써 모터의 작동 시 고정자와 회전자 간에 작용하는 전자기력이나 진동의 발생 시 티스폴(125)과 티스엔드(127)의 결합 상태를 견고하게 유지하도록 형성한다.
상기 티스엔드(127)는 상기 티스폴(125) 각각의 돌출된 말단부에 결합하고 회전자코어의 영구자석(131)에 대향하여 작용하도록 구비한다.
상기 티스엔드(127)는 티스폴(125)의 말단에서 확장되는 형태로 구비하여 고정자 코어 몸체(122)에 형성되는 중공(121)의 내주면을 형성하도록 구비하며, 회전자 코어(130)의 외주면에 구비되는 영구자석(131) 슬롯에 대향하여 상응하도록 말단 면을 만곡지게 형성하여 구성한다.
상기 티스엔드(127)에는 티스폴(125)에 결합하는 단부의 중심에서 상기 제1티스결합부(126)의 내형에 상응하여 치합하는 형상으로 돌출하는 제2티스결합부(128)를 형성하여 상호 결합하도록 구성한다.
상기 제2티스결합부(128)는 티스엔드(127)를 상기 티스폴(125)에 결합하기 위한 구조로써 상협하광 형상의 제1티스결합부(126)에 제2티스결합부(128)가 개재되어 결합되도록 구성한다.
상기 제1티스결합부(126)와 제2티스결합부(128)는 상기 티스폴(125)과 티스엔드(127) 각각을 가공 시 일체로 형성하며, 그 결합 방식은 금속 본딩, 또는 브레이징법을 적용하거나, 또는 소재 및 치수차를 이용한 강제압입 방식으로 결합하도록 구비한다.
한편, 상기 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)은 비자성체 소재로 일체로 형성하고, 상기 티스엔드(127)는 자성체 소재로 별도 형성하여 티스폴(125)에 결합하도록 구성한다.
구체적으로, 상기 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)은 스테인리스 소재로 형성하고, 상기 티스엔드(127)는 규소강판 소재로 형성한다.
상기 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)은 가공성이 우수한 스테인리스 강판을 압연 가공 시 일체로 형성하여 마련한다.
상기 티스엔드(127)는 티스폴(125) 및 요크(124)의 크기에 따라서 전기적, 자기적 특성이 우수한 규소강판을 압연 가공한 후 상기와 같은 티스폴(125)의 제1티스결합부(126)에 제2티스결합부(128)를 결합하여 상호 일체화하도록 구성한다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 모터의 고정자 코어의 사용 상태를 살펴보면 다음과 같다. 이하의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
본 발명에 따른 모터의 고정자 코어(120)는 종래 고정자 코어 몸체와 티스 일체형 구조와 차별하여, 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)과, 티스엔드(127)로 이루어진 별도 분리된 이중 구조로 형성하고 각각의 소재를 비자성체와, 자성체로 구성하여 자력 사용 범위를 필요한 부위에 한정하도록 구성한다.
상기 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)은 자력이 사용되지 않도록 스테인리스 소재로 일체로 가공 형성하고, 회전자 코어(130)의 영구자석(131)과 작용하는 상기 티스엔드(127)는 전,자기적 특성을 가지는 규소강판으로 별도 가공 형성한다.
상기 티스폴(125)과 티스엔드(127)는 각각 제1티스결합부(126) 및 제2티스결합부(128)를 형성하고, 금속 본딩 또는 브레이징, 또는 강제 압입 방식에 의해 결합하여 구비한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따라서 티스부(123)가 티스폴(125)과 티스엔드(127) 각각의 결합으로 이루어지는 모터의 고정자 코어(120)와, 종래 기술에 따라 고정자 코어 몸체와 티스 일체가 단일 구성으로 이루어진 모터의 고정자 코어를 동일한 규격으로 구비하고 고정자의 코일에 전류를 인가하여 고정자 코일의 자력 사용 효율을 시험하면, 예컨대, 종래 기술에 따른 모터의 고정자 코어는 티스를 포함한 고정자 코어 전체가 자기적 특성을 가지는 소재로 이루어지므로, 도 4에 개략적으로 도시한 바와 같이 단위 티스 당 자력이 구현되는 범위가 요크를 포함해 약 54mm 정도이며, 그 중에서 실질적으로 회전자 코어(130)의 영구자석(131)과 작용하는 자력 사용 범위는 티스의 말단부에 해당하는 12mm에 불과하므로 약 22%의 자력 사용 효율을 도출한다.
그에 비해, 본 발명에 따른 모터의 고정자 코어(120)는 몸체(122) 및 티스폴(125)은 비자성체로 이루어지므로 자력이 구현되지 않고 자성체로 이루어진 티스엔드(127)에서만 자력이 사용되므로, 도 3에 도시한 바와 같이 단위 티스부(123) 당 자력이 구현되는 범위가 티스엔드(127)에 한정되어 약 30mm 정도이며, 그 중에서 실질적으로 회전자 코어(130)의 영구자석(131)과 작용하는 자력 사용 범위는 티스엔드(127)의 말단부에 해당하는 12mm 이므로 약 40%의 자력 사용 효율을 도출하는 것이다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 모터의 고정자 코어는 전동모터에 탑재되는 고정자 코어의 구조를 종래 기술과 차별하여 고정자 코어(120)의 티스부(123)에서 실질적인 자력의 구현이 필요한 부위를 구분하고 비자성체 및 자성체로 이루어진 이종 소재로 별도 제조 후 결합하여 형성하도록 구성한다.
따라서, 고정자 코어(120)에서 자력의 구현이 불필요한 부위에 자력이 낭비되는 것을 방지하여 종래의 고정자 코어에 비해 자력 사용 효율을 현저히 증대함으로써 저전력 고효율을 구현할 수 있는 모터의 고정자 코어를 제공하므로 산업상 이용 가능성이 매우 클 것으로 기대된다.
100: 모터
120: 고정자 코어
121: 중공
122: 몸체
123: 티스부
124: 요크
125: 티스폴
126: 제1티스결합부
127: 티스엔드
128: 제2티스결합부
130: 회전자 코어
131: 영구자석

Claims (3)

  1. 중공(121)을 형성하는 박판 상의 몸체(122)를 적층하여 구비하는 고정자 코어와, 고정자 코어의 중공(121) 내에 설치하고 외주면을 따라 영구자석(131)을 구비하는 회전자 코어(130)를 하우징 내부에 탑재하는 모터의 고정자 코어에 있어서,
    상기 고정자 코어는,
    중공(121)의 내주면에서 일정 길이로 돌출 형성하고 양측에 일정 간격으로 요크(124)를 형성하도록 내주면을 따라서 다수를 배치하여 구비하는 티스폴(125)과,
    상기 티스폴(125) 각각의 돌출된 말단부에 결합하고 회전자코어의 영구자석(131)에 대향하여 작용하도록 구비하는 티스엔드(127)로 이루어지는 티스부(123)를 마련하고,
    상기 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)은 비자성체 소재로 일체로 형성하고, 상기 티스엔드(127)는 자성체 소재로 별도 형성하여 티스폴(125)에 결합하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 모터의 고정자 코어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 티스폴(125)에는, 말단부의 중심에서 내측으로 상협하광의 형상으로 요입하는 제1티스결합부(126)를 형성하고,
    상기 티스엔드(127)에는, 티스폴(125)에 결합하는 단부의 중심에서 상기 제1티스결합부(126)의 내형에 상응하여 치합하는 형상으로 돌출하는 제2티스결합부(128)를 형성하여 상호 결합하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 모터의 고정자 코어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자 코어 몸체(122) 및 티스폴(125)은 스테인리스 소재로 형성하고, 상기 티스엔드(127)는 규소강판 소재로 형성하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 모터의 고정자 코어.
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KR1020200004648A KR20210091466A (ko) 2020-01-14 2020-01-14 모터의 고정자 코어

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100251485B1 (ko) 1997-12-04 2000-05-01 윤종용 전동모터 및 그 제작방법
KR100710365B1 (ko) 2005-08-26 2007-04-23 엘지전자 주식회사 모터
KR101082929B1 (ko) 2005-04-28 2011-11-11 가부시키가이샤 덴소 Ac 모터
KR20140126784A (ko) 2013-04-19 2014-11-03 삼성전자주식회사 모터

Patent Citations (4)

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