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WO2015026209A1 - 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터 - Google Patents

싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터 Download PDF

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Publication number
WO2015026209A1
WO2015026209A1 PCT/KR2014/007854 KR2014007854W WO2015026209A1 WO 2015026209 A1 WO2015026209 A1 WO 2015026209A1 KR 2014007854 W KR2014007854 W KR 2014007854W WO 2015026209 A1 WO2015026209 A1 WO 2015026209A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
core
stator
bobbin
circumferential surface
yoke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2014/007854
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김병수
김학록
고형환
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amotech Co Ltd
Original Assignee
Amotech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR20130100551A external-priority patent/KR20150022526A/ko
Priority claimed from KR1020140052620A external-priority patent/KR20150125826A/ko
Application filed by Amotech Co Ltd filed Critical Amotech Co Ltd
Priority to US14/909,843 priority Critical patent/US20160190874A1/en
Publication of WO2015026209A1 publication Critical patent/WO2015026209A1/ko
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems

Definitions

  • the present invention provides a single stator capable of achieving high output, high speed, high efficiency, and slim structure stator cores by combining hybrid type stator cores by combining the stacked cores and the integrated cores of the green powder core in a manner that takes advantage of the advantages. It relates to a motor having this.
  • the electric motor comprises a magnetic member formed from a plurality of laminated laminations of non-oriented electrical steel sheet.
  • Each lamination is typically formed by stamping, punching or cutting a mechanically soft non-oriented electrical steel sheet into a desired shape.
  • the formed laminations are then stacked to form a rotor or stator with the desired shape.
  • amorphous metals provide good magnetic performance, but have long been considered to be unsuitable for use as bulk magnetic members as stators and rotors for electric motors because of the obstacles that arise for certain physical properties and processing.
  • amorphous metals are thinner and harder than non-oriented electrical steel sheets, so that fabrication tools and dies wear more rapidly.
  • the increased cost of tooling and fabrication renders the machining of bulk amorphous metal magnetic members uncompetitive compared to conventional techniques such as punching or stamping.
  • the thickness of the amorphous metal also results in 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.
  • Amorphous metal is supplied in thin continuous ribbons with a uniform ribbon width.
  • amorphous metal is a very hard material, and it is very difficult to cut or mold it easily.
  • the amorphous metal ribbon becomes very brittle. This makes it difficult and expensive to use conventional methods to construct bulk amorphous magnetic elements.
  • the brittleness of the amorphous metal ribbon may cause concern about the durability of the bulk magnetic member in the application of the electric motor.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0063604 et al. Proposes 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 operate in a frequency range of about 50 Hz-20,000 Hz, has a core loss to exhibit improved performance characteristics compared to silicon-steel magnetic components operating in the same frequency range, and is amorphous to form polyhedral features.
  • the metal strip is cut to form a plurality of cutting strips having a predetermined length, and then laminated using epoxy.
  • the amorphous strip has a low Eddy Current Loss, but the conventional motor core manufactured by winding, forming, and laminating the amorphous strip is difficult to be practical due to the difficulty of the manufacturing process as indicated in the above-mentioned prior art. .
  • Korean Patent Publication No. 2013-0060239 has proposed a stator manufacturing method for manufacturing a plurality of split stator cores by compression molding amorphous metal powder and assembling a plurality of split stator cores using bobbins. There is a problem in that the magnetic resistance increases due to poor adhesion between the divided stator cores.
  • the split type stator core is manufactured by compression molding with amorphous metal powder, the structure of the mold becomes complicated, and when the split type stator cores are combined, the strength of the mold is weak, so that the protrusions forming the coupling structure may fall off. .
  • the conventional method for manufacturing a stator core using an amorphous core has not suggested a design method of a magnetic core that is optimal for an electric motor field having high power, high speed, high torque, and high frequency characteristics.
  • stator core having a plurality of teeth has the advantage that the fabricated by assembling the split stator core can use a low-cost general-purpose winding machine for coil winding.
  • stator core is composed of only a conventional laminated core or an integral core of a powder core, it can be seen that it is difficult to provide a stator having a high speed, high efficiency, a slim type, and a multi-slot structure.
  • the basic object of the present invention is to compose the hybrid type stator core by combining the stacked core and the integrated core of the powder core in a manner that takes advantage of the advantages, to achieve a high output, high speed, high efficiency, slim stator It is to provide a single stator and a motor having the same.
  • An object of the present invention is to compression-molded amorphous metal powder, soft magnetic powder or alloy powder mixed with amorphous metal powder and soft magnetic powder to manufacture a stator core in the form of a powder core, thereby reducing core loss and reducing mold manufacturing cost. It is possible to provide a single stator and a motor having the same which can simplify the manufacturing process.
  • Another object of the present invention is to reduce the height of the laminated core portion by setting the laminated height of the laminated core portion equal to the height of the yoke portion of the integrated core portion, so that the height of the axial stator core is reduced and the axial slimming of the motor is achieved. It is possible to provide a single stator and a motor having the same.
  • Still another object of the present invention is to provide a single stator and a motor having the same, which can improve the motor efficiency by designing the same height of the magnet of the rotor and the stator core.
  • Another object of the present invention is to form a coil winding portion is formed as an integral core portion, the connecting portion connecting the stator cores having a complicated shape is formed as a laminated core portion, a single core to be manufactured by combining the integral core portion and the laminated core portion It is to provide a stator and a motor having the same.
  • Still another object of the present invention is that the part facing the rotor is integrally made of metal powder to form an integral core part, and the ring part connecting the coiled yoke part and the stator cores having a complicated shape is formed of a laminated core part
  • the present invention provides a single stator and a motor having the same, which can increase efficiency by increasing magnetization strength by manufacturing an integrated core unit and a laminated core unit.
  • Another object of the present invention is to form a laminated core portion in the form of an arc or a circular ring of an angle to reduce the number of assembling to couple between the stator cores or to assemble between the stator cores to shorten the assembly process, Accordingly, to provide a single stator and a motor having the same can improve the productivity.
  • a single stator includes: a stator core; A bobbin wrapped around an outer circumferential surface of the stator core; And a coil wound on an outer circumferential surface of the bobbin, wherein the stator core is integrally formed by metal powder and includes a plurality of integral core parts around which the coil is wound; And a plurality of stacked cores, each of which is formed by stacking a plurality of iron pieces and has an annular shape, the stacked core part having at least one press-fitting groove in which the integrated core part is press-fitted, wherein the bobbin has an integral core to integrate the integrated core part and the laminated core part. It surrounds a part of the outer peripheral surface of a part and a laminated core part.
  • the integrated core part includes a yoke part in which a coil is wound, and a flange part integrally formed at one end of the yoke part and disposed to face the rotor, and the upper and lower surfaces of the yoke part are configured to reduce the height of the stator core.
  • Coil winding grooves having a lower height than the upper and lower surfaces of the flange portion may be formed.
  • the coil winding groove is formed on the upper surface of the yoke portion and has a first coil winding groove formed inwardly by a depth H2 relative to the upper surface of the flange portion, and formed on the lower surface of the yoke portion by a depth H3 relative to the lower surface of the flange portion. It may include a second coil winding groove entered into the inside.
  • the integral core part may be formed of an amorphous metal powder, a soft magnetic powder, or an alloy powder mixed with an amorphous metal powder and a spherical soft magnetic powder.
  • the laminated core part has a spherical shape such that a connecting part having a press-fitting groove into which the other end of the yoke part is press-fitted is formed, a locking protrusion formed in a spherical shape on one side of the connecting part, and a latching protrusion of a laminated core part adjacent to the other side of the connecting part is fitted. It may include a locking groove.
  • the stack height of the stacked core part may be the same as the height of the yoke part.
  • the laminated core part has a plurality of indentation grooves, each of which is fixed to the integral core part, is formed at regular intervals, one end of which is formed with a locking groove, and the other end is formed with a locking protrusion inserted into the locking groove. It may be formed in the shape of an arc of an angle to form an annular shape.
  • a bobbin may be formed by insert molding on the outer surfaces of the laminated core part and the integral core part arranged in an annular shape.
  • the laminated core part may be formed in a circular ring shape, and a plurality of indentation grooves to which the integrated core part is fixed may be formed at a predetermined interval on an outer circumferential surface thereof.
  • a single stator includes: a stator core; A bobbin wrapped around an outer circumferential surface of the stator core; And a coil wound on an outer circumferential surface of the bobbin, wherein the stator core is formed by stacking a plurality of iron pieces, and includes a ring part formed in an annular shape, and a yoke part extending from one surface of the ring part to wind the coil.
  • the stator core is formed by stacking a plurality of iron pieces, and includes a ring part formed in an annular shape, and a yoke part extending from one surface of the ring part to wind the coil.
  • a core portion And a plurality of integral core parts formed by pressing the yoke part and being integrally formed by metal powder.
  • the ring parts may be formed in any one of a type formed in an annular shape, an arc shape when divided and assembled to each other, and a type formed in an annular shape and a ring shape when assembled together.
  • the bobbin preferably surrounds a part of the outer circumferential surface of the integral core part and the laminated core part so as to integrate the integral core part and the laminated core part.
  • the ring portion and the yoke portion of the laminated core portion are preferably formed at the same height.
  • the motor according to the present invention includes a single stator including a stator core, a bobbin wrapped around the outer circumferential surface of the stator core, and a coil wound around the outer circumferential surface of the bobbin; And a single rotor disposed at a predetermined gap on an outer circumferential surface or an inner circumferential surface of the single stator, wherein the stator core is integrally formed by metal powder and includes a plurality of integral core parts around which the coil is wound; And a plurality of stacked cores, each of which is formed by stacking a plurality of iron pieces and has an annular shape, the stacked core part having at least one press-fitting groove in which the integrated core part is press-fitted, wherein the bobbin has an integral core to integrate the integrated core part and the laminated core part. It surrounds a part of the outer peripheral surface of a part and a laminated core part.
  • the motor according to the present invention includes a single stator including a stator core, a bobbin wrapped around the outer circumferential surface of the stator core, and a coil wound around the outer circumferential surface of the bobbin; And a single rotor disposed with a predetermined gap on an outer circumferential surface or an inner circumferential surface of the single stator, wherein the stator core is formed by stacking a plurality of iron pieces, and has a ring portion formed in an annular shape, and extends from one surface of the ring portion.
  • a laminated core part having a yoke part on which a coil is wound; And a plurality of integral core parts formed by pressing the yoke part and being integrally formed by metal powder.
  • the rotor includes a magnet disposed with a predetermined gap with a flange, a back yoke disposed on the rear surface of the magnet, and a rotor support to which the magnet and the back yoke are fixed and connected to a rotating shaft, and the height of the magnet is the plan. It can be formed equal to the height of the branch.
  • the single stator and the motor of the present invention are manufactured by compressing and molding an amorphous metal powder, a soft magnetic powder, or a mixture of an amorphous metal powder and a soft magnetic powder, thereby manufacturing a stator core in the form of a green powder core in one piece.
  • the single stator and the motor of the present invention can reduce the stacking height of the stacked core part by setting the stacking height of the stacked core part equal to the height of the yoke part of the integrated core part, and as a result, the height of the axial stator core can be reduced. . Therefore, the motor of the present invention can be axially slimmed and can be usefully applied to a driving device for a drum washing machine.
  • the area of the core (yoke part) to which the coil is wound is the same and the circumference is reduced as the height is reduced, thereby allowing the reduction of copper loss and coil weight.
  • the motor having an integrated stator core of the present invention can design the height of the magnet of the rotor and the stator core in the same manner, thereby improving the motor efficiency.
  • the coil winding portion is formed as an integral core portion
  • the connection portion connecting the stator cores having a complicated shape is formed as a laminated core portion, thereby combining the integral core portion and the laminated core portion mutually.
  • the magnetization strength is higher than that in the case where the yoke part is formed of amorphous metal powder by forming the yoke part in which the coil is wound into the laminated core. It becomes high, and efficiency can be aimed at.
  • the single stator and the motor of the present invention forms a stacked core part in an arc shape or a circular ring shape at an angle, thereby reducing the number of assembling times between the stator cores or assembling between the stator cores. It can shorten and productivity can be improved accordingly.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial plan view of a motor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing the rotor and the stator of the motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a fully split stator core according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a plan view of a stator core according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a plan view of a stator core having a bobbin according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded plan view of a stator core according to a modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a process flowchart showing a manufacturing process of the single stator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a process flowchart showing another manufacturing method of the single stator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of the entire single stator having a bobbin according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view in which the stator cores according to the second embodiment of the present invention are arranged in an annular shape.
  • FIG. 11 is a partially enlarged plan view of a first laminated core of a stator core according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view of the bobbin formed in the stator core according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view of a stator core according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view of a stacked core of a stator core according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a plan view of a stator core according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a plan view of a stator core having a bobbin according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a stator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the motor according to the first embodiment of the present invention is a single stator 10, the rotor 20 is arranged with a predetermined gap on the outer peripheral surface of the stator 10 and connected to the rotating shaft 40 ).
  • the rotor 20 includes a magnet 22 disposed at a predetermined gap on the outer circumferential surface of the stator 10, a back yoke 24 disposed on the rear surface of the magnet 22, and a magnet 22 and a back yoke 24. It is fixed and comprises a rotor support 26 connected to the rotation axis (60).
  • the single stator 10 includes a plurality of stator cores 12 arranged in an annular shape, an bobbin 14 made of an insulating material wrapped around the outer circumferential surface of the stator core 12, and a coil 16 wound around the outer circumferential surface of the bobbin 14. ).
  • the stator core 12 is formed of an integral (i.e., powder core) core 30 and a plurality of iron pieces that are integrally formed by compression molding with an amorphous metal powder. And a stacked core portion 40 that is formed and coupled to the integral core portion 30.
  • the integrated core portion 30 includes a yoke portion 32 on which a coil is wound, and a flange portion 34 formed at one end of the yoke portion 32 and disposed to face the rotor 20.
  • the integrated core part 30 may be formed by mixing amorphous metal powder and a binder, or may be formed by mixing amorphous metal powder, crystalline metal powder having excellent soft magnetic properties, and a binder in a predetermined ratio. In this case, compared to the case where 100% of the amorphous metal powder is used, the mixing of the metal powder in a predetermined ratio can solve the difficulty of high-pressure sintering and increase the permeability.
  • the integrated core portion 30 may be manufactured by compression molding only with soft magnetic powder.
  • the unitary core portion 30 may be manufactured by extrusion molding in addition to compression molding.
  • the coil 16 is wound around the outer circumferential surface of the yoke portion 32.
  • coil winding grooves 50 and 52 are formed on the upper and lower surfaces of the yoke portion 32. That is, the height H1 of the yoke portion 32 is reduced, and the upper and lower surfaces of the yoke portion 32 are formed in a concave recessed shape so that the height is lower than that of the flange portion 34 so that the coil winding grooves 50, 52).
  • the coil winding grooves 50 and 52 are formed on the upper surface of the yoke portion 32 and are formed in a shape recessed inwardly by a height (H2) than the upper surface of the flange portion 34 and
  • the second coil winding groove 52 is formed on the lower surface of the yoke portion 32 and is formed to concave inwardly by a height H3 from the lower surface of the flange portion 34.
  • the height of the axial stator core 10 is reduced, the overall height of the motor can be reduced, thereby making the motor slimmer, and the circumferential area of the yoke portion 32 can be reduced. It can reduce the cost and reduce the copper loss.
  • the integral core portion 30 is a structural diagram in which the yoke portion 32 and the flange portion 34 are separately formed by compression molding or extrusion molding, and then assembled together in a subsequent process. Application is possible.
  • the flange portion 34 is formed with a pressing groove 35 may be manufactured by pressing one end of the yoke portion 32 into the pressing groove 35.
  • the flange portion 34 and the yoke portion 32 can also be assembled to each other by bonding.
  • the laminated core part 40 includes a connection part 42 in which a press-fitting groove 44 into which the other end of the yoke part 30 is press-fitted is formed, and a locking protrusion 46 formed to protrude in a spherical shape on one side of the connection part 42. And a locking groove 48 formed in the shape of a spherical groove on the other side of the connecting portion 42 to which the locking protrusion 46 is fitted.
  • the yoke portion 30 of the integrated core portion 30 may be press-fitted into the press-fit groove 44 of the stacked core portion 40, and the laminated core portion 40 and the integral core portion ( 30) It is also possible to manufacture by bonding between.
  • the stacked core part 40 directly connects the stator cores arranged in a radial manner so that the divided stator cores 12 are energized with each other to form a magnetic circuit while forming a back yoke.
  • connection structure In addition to the connection structure, the stacked core part 40 forms pin holes at both ends of the connection part 42, and the pin member is placed between the pin holes of the two stator cores in a state in which the stator cores are in contact with each other. It is also possible to apply a structure that connects between the stator cores by fitting, and to apply a caulking method using a caulking member in a state in which the stator cores are in contact with each other.
  • the stacked core part 40 is formed by stacking a plurality of iron pieces, the strength of the iron pieces is strong, so that the locking projections are not separated from the connection part.
  • the laminated core portion 40 is compression molded by amorphous metal powder like the integral core portion 30, the structure of the mold becomes complicated and the strength thereof is weak, so that the locking protrusion 46 may fall off. .
  • the parts interconnecting the plurality of stator cores of the fully split type are manufactured by stacking a plurality of strong pieces of iron, and the part of the coil is manufactured by compression molding of amorphous metal powder.
  • the stack height H4 of the stacked core part 40 is formed to be the same as the height H1 of the yoke part 32 of the integrated core part 30 so that the stack height of the stack core part 40 can be reduced, thereby reducing the manufacturing cost. Can be reduced.
  • the height H5 of the magnet 22 may be designed to be the same height as the height H6 of the flange portion 34.
  • the motor efficiency can be increased while lowering.
  • FIG. 7 is a process flowchart showing a stator manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
  • the amorphous metal powder is compression molded to form an integrated core part 30 (S10).
  • the integral core part 30 may be formed by mixing amorphous metal powder and a binder, or may be formed by mixing amorphous metal powder, crystalline metal powder having excellent soft magnetic properties and a binder at a predetermined ratio, and having excellent soft magnetic properties.
  • the metal powder and the binder can be mixed and molded.
  • the stacked core part 40 is manufactured separately from the integrated core part 30 (S20).
  • the iron plate is cut to form the press-fit groove 44, the locking protrusion 46, and the locking groove 48 integrally. And a some iron plate is laminated
  • the integral core part 30 is press-fitted into the press-in groove 44 formed in the stacked core part 40 (S30). That is, the end portion of the yoke portion 32 of the integrated core portion 30 is fixed in such a manner as to be forced into the press-in groove 44.
  • the bobbin 14 is formed by insert molding an insulating resin on the outer surfaces of the integrated core part 30 and the laminated core part 40.
  • the outer surface of the flange portion 34 of the integrated core portion 30 and the locking projection 46 and the locking groove 48 portion of the laminated core portion 40 are exposed to the outside without being covered with the resin of the insulating material. It becomes the state that became.
  • the coil 16 is continuously wound on the outer surface of the bobbin 14 (S40). Then, when the engaging grooves 48 of the stator cores 12 arranged adjacent to the engaging projections 46 of the stator cores 12 are fitted to each other, the stator cores 12 are radially arranged to complete the assembly of the stator. S50).
  • the stator manufacturing method employs a process of forming a separate bobbin 14 for each stator core 12 and assembling the stator core 12, but the present invention is not limited thereto.
  • FIG 8 is a process flowchart showing another manufacturing method of the single stator according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a plan view of a single stator according to the first embodiment of the present invention.
  • step S10 to step S20 shown in FIG. 8 are the same as the process shown in FIG. 7.
  • the integrated core part 30 is press-fitted into the press-in groove 44 formed in the stacked core part 40 (S70). That is, the end of the yoke portion 32 of the stacked core portion 30 is fixed in such a manner as to be forced into the press-in groove 44.
  • stator core is arranged in an annular (S80). That is, the engaging protrusion 45 is inserted into the engaging groove 48 of the stator core to arrange the stator core 12 in a ring shape.
  • the bobbin 14a is formed by insert molding an insulating resin on the outer surfaces of the integrated core unit 30 and the stacked core unit 40 (S90).
  • the bobbin 14a is formed integrally, and flanges are formed on both sides of the coil core 32 to surround the yoke part 32 and the laminated core part 40 of the integral core part 30 so that the coil 16 is wound.
  • flanges are formed on both sides of the coil core 32 to surround the yoke part 32 and the laminated core part 40 of the integral core part 30 so that the coil 16 is wound.
  • the area to be formed at the same time serves to strengthen the coupling force of the integral core portion 30 and the laminated core portion 40.
  • the bobbin 14a may be formed by assembling an upper cover and a lower cover as necessary.
  • the integrated core portion 30 of the present invention produces an ultra-thin amorphous alloy ribbon or strip of less than 30um by quenching and solidification (RSP) by melt spinning the amorphous alloy, and then pulverizes to obtain an amorphous metal powder.
  • the crushed amorphous metal powder obtained at this time has a size in the range of 1 ⁇ 150um.
  • the amorphous alloy ribbon may be heat treated at 400-600 ° C. in a nitrogen atmosphere to have a nanocrystalline microstructure capable of achieving high permeability.
  • the amorphous alloy ribbon may be heat-treated at 100-400 °C, the atmosphere to increase the grinding efficiency.
  • the amorphous alloy for example, one of Fe-based, Co-based, and Ni-based may be used.
  • the Fe-based amorphous alloy is inexpensive.
  • the Fe-based amorphous alloy is preferably any one of Fe-Si-B, Fe-Si-Al, Fe-Hf-C, Fe-Cu-Nb-Si-B, or Fe-Si-N,
  • the Co-based amorphous alloy is preferably any one of Co-Fe-Si-B or Co-Fe-Ni-Si-B.
  • the pulverized amorphous metal powder is then classified according to size and then mixed into a powder particle size distribution with optimum composition uniformity.
  • the filling density does not have an optimum condition when forming into a part shape by mixing with a binder.
  • the powder particles are spherical, and a predetermined amount of spherical soft magnetic powder capable of improving magnetic properties, that is, permeability, is mixed to increase the molding density.
  • the spherical soft magnetic powder capable of improving the magnetic permeability and the packing density for example, one or a mixture of MPP powder, HighFlux powder, Sendust powder, and iron powder may be used.
  • thermosetting resin such as water glass, ceramic silicate, epoxy resin, phenol resin, silicone resin or polyimide may be used.
  • the maximum mixing ratio of the binder is preferably 20wt%.
  • the mixed amorphous metal powder is press-molded to a desired core or back yoke shape using a press and a mold in a state in which a binder and a lubricant are added. It is preferable that the molding pressure is set at 15-20 ton / cm 2 when press molding is performed by a press.
  • the molded core or back yoke is subjected to annealing heat treatment in the range of 300-600 ° C. in the range of 10-600 min to realize magnetic properties.
  • the heat treatment temperature is less than 300 °C heat treatment time increases to decrease the productivity, if the heat treatment temperature exceeds 600 °C deterioration of amorphous magnetic properties occurs.
  • the present invention can also be produced by compression molding only the soft magnetic powder.
  • the amorphous metal powder or the soft magnetic powder is compacted to easily form the integral core part having a complicated shape, and the crystalline metal powder having excellent soft magnetic properties is contained in the amorphous alloy powder. It is possible to improve the permeability and to increase the molding density during compression molding.
  • the present invention can minimize the eddy current loss (core loss) by molding using amorphous metal powder or soft magnetic powder, or by mixing the crystalline metal powder with amorphous metal powder when forming the integral core part, 50,000 Suitable for use as a high speed motor with rpm or higher.
  • core loss eddy current loss
  • FIG. 10 is a plan view of a stator core according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a partially enlarged plan view of a first laminated core part of a stator core according to a second embodiment of the present invention.
  • the stator cores according to the second embodiment of the present invention are four stacked core parts 60, 62, 64, and 66, which are formed by stacking a plurality of iron pieces, which are mutually assembled to form an annular shape, and are compressed by a mold with amorphous metal powder.
  • a plurality of integral core parts 30 are integrally formed by molding and fixed radially to the outer surfaces of the stacked core parts 60, 62, 64, 66.
  • the integrated core portion 30 is the same as the integrated core portion 30 described in the first embodiment above.
  • the laminated core portions 60, 62, 64, 66 are assembled in succession to the first laminated core portion 60 and the first laminated core portion 60 formed in an arc shape at an angle, and the first laminated core portion 60.
  • the second laminated core portion 62 formed in the same shape as the second laminated core portion 62 and the second laminated core portion 62 are successively assembled and formed in the same form as the second laminated core portion 62.
  • 64) and a fourth laminated core portion 66 which is assembled between the third laminated core portion 64 and the first laminated core portion 60, and is formed in the same form as the third laminated core portion 64. do.
  • the first laminated core portion 60, the second laminated core portion 62, the third laminated core portion 64, and the fourth laminated core portion 66 are formed in the form of an arc of 90 degrees, and at one end thereof.
  • a locking groove 150 is formed, and the other end of the locking groove 150 is formed to be inserted into the locking groove 150.
  • the outer surfaces of the stacked core parts 60, 62, 64, and 66 are formed with pressing grooves 160 to which the plurality of integrated core parts 30 are press-fitted and fixed at regular intervals.
  • the stacked core portions 60, 62, 64, and 66 are four in the drawing, but three stacked core portions formed at 120 degrees are also applicable, and two stacked core portions formed at 180 degrees are also applicable. It is possible and four or more stacked core portions may be applied.
  • the first laminated core portion 60 first, the first laminated core portion 60, the first laminated core portion 62, the third laminated core portion 64 and the fourth laminated core portion ( The integrated core part 30 is press-fitted into the press-in groove 160 of 66, respectively.
  • first laminated core portion 60, the second laminated core portion 62, the third laminated core portion 64, and the fourth laminated core portion 66 are assembled to form an annular shape. That is, the plurality of laminated core parts 60, 62, 64, 66 are assembled in an annular shape by inserting the locking protrusions 52 into the locking grooves 150.
  • the integral bobbin 70 is formed by insert molding an insulating resin on the outer surfaces of the laminated core parts 60, 62, 64, 66 and the integral core part 30 arranged in an annular shape. Form. In this case, since the bobbin 70 is formed by insert molding once after stator cores are arranged in an annular shape, the bobbin 70 may shorten the manufacturing process.
  • stator core according to the second embodiment is formed in an arc shape having a predetermined angle, the assembling process of assembling the stacked core parts to each other can be reduced by that much, thereby simplifying the manufacturing process.
  • FIG. 13 is a plan view of a stator core according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a plan view of a stacked core part according to a third embodiment of the present invention.
  • the stator core according to the third embodiment is integrally formed by compression molding by using a mold with an amorphous metal powder and a laminated core part 80 formed in an annular shape, and a laminated core part 80. It includes a plurality of integral core portion 30 is fixed to the outer surface of the radial.
  • the laminated core part 80 is formed in a circular ring shape and is formed by stacking a plurality of iron pieces, and a press-fitting groove 82 in which the plurality of integral core parts 30 are press-fitted and fixed is formed at a predetermined interval.
  • stator core according to the third embodiment is in the form of a cylindrical core in which the laminated core part is integrally formed in a ring shape, there is no need to assemble the cores with each other, thereby improving productivity.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a split stator core according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a plan view of a stator core having a bobbin according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is a fourth embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the stator which concerns on an example.
  • the stator core 12a is formed of an integral core part 500 and an integral core part 500 that are integrally formed by compression molding of amorphous metal powder with a mold.
  • the stacked core part 510 is formed by stacking a plurality of iron pieces that are press-fitted.
  • the integral core part 500 is formed in the form of a flange press-fitted to the end of the stacked core part 510, and is manufactured in the same manner as the integrated core part 30 described in the first embodiment.
  • the stacked core part 510 includes a ring part 514 formed in an annular shape when assembled to each other, and a yoke part 512 extending from one surface of the ring part 514 to wind the coil 16.
  • the stacked core portion 510 is manufactured in the same manner as the stacked core portion 40 described in the first embodiment.
  • the integrated core part 500 is formed with a press-fit groove 502 in which the yoke part 512 is press-fitted and fixed.
  • the ring portion 514 is divided into each other as shown in the first embodiment, the type to form an annular shape, as in the second embodiment above, is formed in the shape of an arc to form an annular shape when assembled to each other, the first As in the third embodiment, it may be formed in any one of the type formed in a ring shape.
  • the stator core 12a includes the yoke portion 512 on which the coil 16 is wound, and the ring portion 514, which is interconnected or formed in a ring shape, is formed by stacking a plurality of iron pieces.
  • the integral core part 500 which is press-fitted to the end of the yoke part 512 is formed integrally by compression molding with amorphous metal powder.
  • the laminated core part 510 is press-fitted into the indentation groove 502 of the integrated core part 500, and then an insulating resin is inserted into the outer surface of the integrated core part 500 and the laminated core part 510.
  • the bobbin 14 is formed.
  • the bobbin 14 is formed in one piece, and a flange part is formed on both sides of the integral core part 500 and a part of the stacked core part 510 to define an area in which the coil 16 is wound. At the same time it serves to strengthen the bonding force of the integral core 500 and the laminated core 510.
  • the bobbin may be formed by assembling the upper cover and the lower cover as necessary.
  • a coil 16 is wound around each bobbin 14, and a plurality of stator cores 12a on which the coil is wound are assembled in an annular shape to form a stator.
  • the magnetization strength is higher than that of the case where the yoke portion is formed of amorphous metal powder. Higher efficiency can be attained.
  • the stator core 12a according to the fourth embodiment is stacked in the same manner as the first embodiment. Height can be reduced.
  • the overall axial direction of the motor can be reduced. Also, if the area of the core (yoke) is the same and the height is reduced, the circumference is reduced, thereby reducing the copper loss and the coil. It is possible to reduce the weight.
  • the height of the magnet 22 can be designed to be the same height as the height of the integrated core part 500, thereby increasing the motor efficiency while lowering the height of the motor.
  • the present invention provides a single stator capable of achieving high output, high speed, high efficiency, and slim structure stator cores by combining hybrid type stator cores by combining the stacked cores and the integrated cores of the green powder core in a manner that takes advantage of the advantages. It can be applied to a motor having the same, in particular a driving motor for a washing machine.

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Abstract

본 발명은 코일이 감기는 부분은 일체형 코어부로 형성하고, 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 연결부는 적층형 코어부로 형성하여, 일체형 코어부와 적층형 코어부를 상호 결합하여 제조하는 싱글 스테이터 및 이를 구비하는 모터에 관한 것이다. 상기 싱글 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 금속 분말에 의해 일체로 형성되고 상기 코일이 권선되는 다수의 일체형 코어부 및 각각 복수의 철편이 적층되어 형성되고 환형으로 이루어지며, 상기 일체형 코어부가 압입 결합되는 적어도 하나의 압입홈을 갖는 적층형 코어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터
본 발명은 적층형 코어와 압분자심의 일체형 코어의 단점을 보완하고 장점을 살리는 방식으로 조합하여 하이브리드 타입의 스테이터 코어를 구성함에 따라 고출력, 고속, 고효율, 슬림형 구조의 스테이터를 도모할 수 있는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터에 관한 것이다.
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.
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 오랫동안 고려되고 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 제2002-0063604호 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 나타도록 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 제2002-0063604호 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, 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.
이러한 점을 고려하여 한국 공개특허 제2013-0060239호에는 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 다수의 분할형 스테이터 코어를 제작하고 이를 보빈을 이용하여 다수의 분할형 스테이터 코어를 조립하는 스테이터 제조방법이 제안되었으나 분할형 스테이터 코어 사이의 밀착도가 떨어져서 자기저항이 증가하는 문제가 있다.
또한, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 분할형 스테이터 코어를 제조할 경우 금형의 구조가 복잡해지고, 분할형 스테이터 코어끼리 결합되는 경우 강도가 약하기 때문에 결합구조를 형성하는 걸림돌기 부분이 떨어져 나갈 우려가 있다.
또한, 종래의 비정질 코어를 이용한 스테이터 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 비정질 금속 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.
슬롯형 스테이터는 권선이 어렵고 권선에 많은 시간을 필요로 하며 복잡한 고가의 코일 권선 설비를 요구한다. 또한 다수의 티스를 갖는 스테이터 코어는 분할형 스테이터 코어를 조립하여 제작하는 것이 코일 권선시에 저가의 범용 권선기를 사용할 수 있는 이점이 있다.
드럼 세탁기용 구동모터는 터브 배면에 설치공간이 좁기 때문에 슬림화 타입이 요구되고 있다. 이러한 슬림화 요구를 만족하려면 스테이터 코어를 형성하는 축방향의 코어 적층 높이와 권선된 코일 높이를 줄이는 것이 필요하다.
또한, 코어 적층 높이가 커질수록 이에 권선되는 코일 길이가 증가하여 동손이 많아지고 코일 소모량도 증가하게 된다.
더욱이, 고가의 Nd 자석 대신에 저가의 페라이트 자석을 로터에 채용하는 경우, 모터 효율 증대를 위해 자석의 크기를 증가시키는 오버행(overhang) 설계를 적용하고 있으며, 이로 인하여 엔드 턴 로스(end turn loss)가 발생하는 문제가 있다.
상기한 바와 같이, 종래의 적층형 코어 또는 압분자심의 일체형 코어만으로 스테이터 코어를 구성하는 경우, 고속, 고효율, 슬림형 및 다슬롯 구조의 스테이터를 제공하기 어려운 것을 알 수 있다.
본 발명의 기본 목적은 적층형 코어와 압분자심의 일체형 코어의 단점을 보완하고 장점을 살리는 방식으로 조합하여 하이브리드 타입의 스테이터 코어를 구성함에 따라 고출력, 고속, 고효율, 슬림형 구조의 스테이터를 도모할 수 있는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 비정질 금속 분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 연자성 분말을 혼합한 합금분말을 압축 성형하여 압분자심 형태의 스테이터 코어를 일체형으로 제조함으로써, 코어 로스를 줄여 금형 제조비를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 적층형 코어부의 적층높이를 일체형 코어부의 요크부의 높이와 동일하게 설정함에 따라 적층형 코어부의 적층높이를 줄일 수 있어, 그 결과 축방향 스테이터 코어의 높이를 줄이고 모터의 축방향 슬림화가 가능한 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 로터의 마그넷과 스테이터 코어의 높이를 동일하게 설계 가능하여 모터 효율을 향상시킬 수 있는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 코일이 감기는 부분은 일체형 코어부로 형성하고, 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 연결부는 적층형 코어부로 형성하여, 일체형 코어부와 적층형 코어부를 상호 결합하여 제조하는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 로터와 대향한 부분은 금속 분말로 일체형으로 제작하여 일체형 코어부를 형성하고, 코일이 감기는 요크부와 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 링부는 적층형 코어부로 형성하여, 일체형 코어부와 적층형 코어부를 상호 결합하여 제조함에 의해 자화강도를 증가시켜서 효율 증대를 도모할 수 있는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
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.
본 발명의 제1특징에 따르면, 싱글 스테이터는 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈; 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 금속 분말에 의해 일체로 형성되고 상기 코일이 권선되는 다수의 일체형 코어부; 및 각각 복수의 철편이 적층되어 형성되고 환형으로 이루어지며, 상기 일체형 코어부가 압입 결합되는 적어도 하나의 압입홈을 갖는 적층형 코어부를 포함하며, 상기 보빈은 상기 일체형 코어부와 적층형 코어부를 일체화하도록 일체형 코어부와 적층형 코어부의 외주면 일부를 둘러싸는 것을 특징으로 한다.
상기 일체형 코어부는 코일이 감기는 요크부와, 상기 요크부의 일단에 일체로 형성되고 로터와 마주보게 배치되는 플랜지부를 포함하며, 상기 스테이터 코어의 높이를 줄일 수 있도록 상기 요크부의 상면 및 하면은 상기 플랜지부의 상면 및 하면에 비해 높이가 낮게 형성되는 코일 감김홈이 형성될 수 있다.
상기 코일 감김홈은 요크부의 상면에 형성되고 플랜지부의 상면에 비해 깊이(H2)만큼 내측으로 들어간 제1코일 감김홈과, 상기 요크부의 하면에 형성되고 플랜지부의 하면에 비해 깊이(H3)만큼 내측으로 들어간 제2코일 감김홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 일체형 코어부는 비정질 금속분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속분말과 구형 연자성 분말을 혼합한 합금분말로 형성될 수 있다.
상기 적층형 코어부는 상기 요크부의 타단이 압입되는 압입홈이 형성되는 연결부와, 상기 연결부의 일측면에 구 형태로 형성되는 걸림돌기와, 상기 연결부의 타측면에 인접한 적층형 코어부의 걸림돌기가 끼움 결합되도록 구형상의 걸림홈을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 적층형 코어부의 적층 높이는 상기 요크부의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
상기 적층형 코어부는 외면에 각각 상기 일체형 코어부가 고정되는 다수의 압입홈이 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.
또한, 상기 환형으로 배열된 적층형 코어부 및 일체형 코어부의 외면에 보빈이 인서트 몰딩에 의해 형성될 수 있다.
상기 적층형 코어부는 원형 링 형태로 형성되고 그 외주면에는 상기 일체형 코어부가 고정되는 다수의 압입홈이 일정 간격으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제2특징에 따르면, 싱글 스테이터는 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈; 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 복수의 철편을 적층하여 형성되고, 환형으로 형성되는 링부와, 상기 링부의 일면에서 연장되어 상기 코일이 감겨지는 요크부를 구비하는 적층형 코어부; 및 상기 요크부가 압입 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되는 다수의 일체형 코어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 링부는 각각 분할되어 상호 조립되면 환형을 이루는 타입, 호 형태로 형성되어 상호 조립되면 환형을 이루는 타입 및 링 형태로 형성되는 타입 중 어느 한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보빈은 상기 일체형 코어부와 적층형 코어부를 일체화하도록 일체형 코어부와 적층형 코어부의 외주면 일부를 둘러싸는 것이 바람직하다.
상기 적층형 코어부의 링부와 요크부는 동일한 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 모터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하는 싱글 스테이터; 및 상기 싱글 스테이터의 외주면 또는 내주면에 일정 갭을 두고 배치되는 싱글 로터;를 포함하며, 상기 스테이터 코어는 금속 분말에 의해 일체로 형성되고 상기 코일이 권선되는 다수의 일체형 코어부; 및 각각 복수의 철편이 적층되어 형성되고 환형으로 이루어지며, 상기 일체형 코어부가 압입 결합되는 적어도 하나의 압입홈을 갖는 적층형 코어부를 포함하며, 상기 보빈은 상기 일체형 코어부와 적층형 코어부를 일체화하도록 일체형 코어부와 적층형 코어부의 외주면 일부를 둘러싸는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하는 싱글 스테이터; 및 상기 싱글 스테이터의 외주면 또는 내주면에 일정 갭을 두고 배치되는 싱글 로터;를 포함하며, 상기 스테이터 코어는 복수의 철편을 적층하여 형성되고, 환형으로 형성되는 링부와, 상기 링부의 일면에서 연장되어 상기 코일이 감겨지는 요크부를 구비하는 적층형 코어부; 및 상기 요크부가 압입 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되는 다수의 일체형 코어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 로터는 플랜지부와 일정 갭을 두고 배치되는 마그넷과, 상기 마그넷의 배면에 배치되는 백요크와, 상기 마그넷 및 백요크가 고정되고 회전축에 연결되는 로터 지지체를 포함하고, 상기 마그넷의 높이는 상기 플랜지부의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 싱글 스테이터 및 모터는 비정질 금속 분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 연자성 분말을 혼합한 혼합물을 압축 성형하여 압분자심 형태의 스테이터 코어를 일체형으로 제조함으로써, 코어 로스를 줄여 금형 제조비를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있다.
또한, 본 발명의 싱글 스테이터 및 모터는 적층형 코어부의 적층높이를 일체형 코어부의 요크부의 높이와 동일하게 설정함에 따라 적층형 코어부의 적층높이를 줄일 수 있어, 그 결과 축방향 스테이터 코어의 높이를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명의 모터는 축방향 슬림화가 가능하여 드럼 세탁기용 구동장치에 유용하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 코일이 권선되는 코어(요크부)의 면적은 동일하게 하고 높이를 줄임에 따라 둘레가 줄어들게 되어 동손 및 코일 무게의 감소가 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 일체형 스테이터 코어를 갖는 모터는 로터의 마그넷과 스테이터 코어의 높이를 동일하게 설계 가능하여 모터 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 싱글 스테이터 및 모터는 코일이 감기는 부분은 일체형 코어부로 형성하고, 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 연결부는 적층형 코어부로 형성하여, 일체형 코어부와 적층형 코어부를 상호 결합하여 제조함으로써, 형상이 복잡한 스테이터 코어를 일체형으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 싱글 스테이터 및 모터는 일체형 코어부와 적층형 코어부를 상호 결합하여 제조할 때, 코일이 권선되는 요크부를 적층형 코어로 형성함에 의해 비정질 금속분말로 요크부가 형성되는 경우보다 자화강도가 더 높게 되어 효율 증대를 도모할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 일부 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터의 로터와 스테이터를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 완전 분할형 스테이터 코어의 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 5b는 본 발명의 제1실시예에 따른 보빈이 형성된 스테이터 코어에 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예의 변형예에 따른 스테이터 코어의 분해된 평면도이다.
도 7은 본 발명이 제1실시예에 따른 싱글 스테이터의 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 스테이터의 다른 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 보빈이 형성된 싱글 스테이터 전체의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어가 환형으로 배열된 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 제1적층형 코어의 부분 확대 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어에 보빈이 형성된 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 적층형 코어의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 보빈이 형성된 스테이터 코어의 평면도이다.
도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 스테이터의 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 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터는 싱글 스테이터(10)와, 스테이터(10)의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되고 회전축(40)에 연결되는 로터(20)를 포함한다.
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.
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.
스테이터 코어(12)는 도 3 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 비정질 금속 분말로 금형에 의해 압축 성형하여 일체로 형성되는 일체형(즉, 압분 자심) 코어부(30)와, 복수의 철편이 적층되어 형성되고 일체형 코어부(30)와 결합되는 적층형 코어부(40)를 포함한다.
일체형 코어부(30)는 코일이 감겨지는 요크부(32)와, 요크부(32)의 일단에 형성되고 로터(20)와 마주보게 배치되는 플랜지부(34)를 포함한다.
일체형 코어부(30)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, 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.
요크부(32)의 외주면에 코일(16)이 감겨지는데, 이때 요크부(32)의 상면과 하면에는 코일 감김홈(50,52)이 형성된다. 즉, 요크부(32)의 높이(H1)를 작게 하고, 요크부(32)의 상면 및 하면이 플랜지부(34)에 비해 높이가 낮아지도록 오목하게 패인 형태로 형성하여 코일 감김홈(50,52)을 형성한다.
코일 감김홈(50,52)은 요크부(32)의 상면에 형성되어 플랜지부(34)의 상면보다 높이(H2)만큼 내측으로 오목하게 들어간 형태로 형성되는 제1코일 감김홈(50)과, 요크부(32)의 하면에 형성되어 플랜지부(34)의 하면보다 높이(H3)만큼 내측으로 오목하게 들어간 형태로 형성되는 제2코일 감김홈(52)으로 구성된다.
이와 같이, 축방향 스테이터 코어(10)의 높이를 줄이게 되면 모터의 전체 높이를 줄일 수 있어 모터의 슬림화가 가능하고, 요크부(32)의 둘레면적을 줄일 수 있어 동일한 성능을 발휘할 경우 코일 감김량을 줄일 수 있고 동손을 감소시킬 수 있다.
여기에서, 일체형 코어부(30)는 도 6에 도시된 바와 같이, 요크부(32)와 플랜지부(34)가 압축 성형 또는 압출 성형에 의해 각각 별도로 성형되고, 이후 공정에서 상호 조립하는 구조도 적용이 가능하다.
즉, 플랜지부(34)에는 압입홈(35)이 형성되어 요크부(32)의 일단이 압입홈(35)에 압입하여 제조될 수 있다. 그리고, 플랜지부(34)와 요크부(32)는 본딩에 의해 상호 조립되는 것도 가능하다.
적층형 코어부(40)는 요크부(30)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.
적층형 코어부(40)의 압입홈(44)에 일체형 코어부(30)의 요크부(30)가 압입되어 조립될 수 있고, 조립 강도를 보강하기 위해 적층형 코어부(40)와 일체형 코어부(30) 사이를 본딩하여 제조하는 것도 가능하다.
이러한 적층형 코어부(40)는 방사상으로 배열되는 스테이터 코어들 사이를 직접 연결하여 분할된 형태의 스테이터 코어들(12) 사이가 상호 통전되어 백요크를 형성하면서 자기회로를 형성할 수 있도록 한다.
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.
적층형 코어부(40)는 다수의 철편을 적층하여 형성하기 때문에 철편의 강도가 강하므로 걸림돌기가 연결부에서 분리되지 않는다.
하지만, 적층형 코어부(40)를 일체형 코어부(30)와 같이 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 제조할 경우 금형의 구조가 복잡해지고, 강도가 약하기 때문에 걸림돌기(46) 부분이 떨어져 나갈 우려가 있다.
따라서, 본 제1실시예에서는 완전 분할형의 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(40)의 적층높이(H4)는 일체형 코어부(30)의 요크부(32)의 높이(H1)과 동일하게 형성하여 적층형 코어부의 적층높이를 줄일 수 있게 되고 이에 따라 제조비용을 줄일 수 있다.
또한, 제1실시예에 따른 모터에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 마그넷(22)의 높이(H5)는 플랜지부(34)의 높이(H6)와 동일한 높이로 설계가 가능하므로 모터의 높이를 낮추면서 모터 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
다음에서 상기한 본 발명에 따른 스테이터 제조방법에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
먼저, 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 일체형 코어부(30)를 형성한다(S10).
일체형 코어부(30)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(40)를 일체형 코어부(30)와 별도로 제조한다(S20).
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.
그리고, 적층형 코어부(40)에 형성되는 압입홈(44)에 일체형 코어부(30)를 압입한다(S30). 즉, 일체형 코어부(30)의 요크부(32)의 끝부분을 압입홈(44)에 강제 압입하는 방식으로 고정시킨다.
그리고, 일체형 코어부(30) 및 적층형 코어부(40)의 외면에 절연재질의 수지를 인서트 몰딩하여 보빈(14)을 형성한다. 여기에서, 일체형 코어부(30)의 플랜지부(34)의 외측면 및 적층형 코어부(40)의 걸림돌기(46) 및 걸림홈(48) 부분은 절연재질의 수지가 감싸지지 않고 외부로 노출된 상태로 된다.
그리고, 보빈(14)의 외면에 코일(16)을 연속 권선한다(S40). 그리고, 스테이터 코어(12)의 걸림돌기(46)에 이웃하여 배치되는 스테이터 코어(12)의 걸림홈(48)을 끼움 결합하여 스테이터 코어(12)를 방사상으로 배열하면 스테이터의 조립이 완료된다(S50).
상기한 스테이터의 제조방법은 스테이터 코어(12)마다 별도의 보빈(14)을 형성하고 이를 조립하는 공정을 채용한 것이나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 스테이터의 다른 제조방법을 나타낸 공정 순서도이고, 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 스테이터의 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 싱글 스테이터의 제조방법은 도 8에 도시된 단계(S10)부터 단계(S20)까지 일체형 코어부와 적층형 코어부를 제조하는 공정은 도 7에 도시된 공정과 동일하다.
이어서, 적층형 코어부(40)에 형성되는 압입홈(44)에 일체형 코어부(30)를 압입한다(S70). 즉, 적층형 코어부(30)의 요크부(32)의 끝부분을 압입홈(44)에 강제 압입하는 방식으로 고정시킨다.
그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 스테이터 코어를 환형으로 배열한다(S80). 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(14a)을 형성한다(S90).
이 경우, 상기 보빈(14a)은 일체형으로 이루어지며, 일체형 코어부(30)의 요크부(32)와 적층형 코어부(40)의 일부를 둘러싸면서 양측에 플랜지부가 형성되어 코일(16)이 권선되는 영역을 한정함과 동시에 일체형 코어부(30)와 적층형 코어부(40)의 결합력을 강화시키는 역할을 한다.
상기 보빈(14a)은 필요에 따라 상부 덮개와 하부 덮개가 조립되어 형성되는 것도 가능하다.
그 후, 각각의 보빈(14a)에 코일(16)을 권선한다.
다음에서, 일체형 코어부(30)의 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다. 일 예로, 비정질 금속 분말을 사용하는 경우에 대해 설명한다.
본 발명의 일체형 코어부(30)는 비정질 합금을 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 30um 이하의 극박형 비정질 합금 리본 또는 스트립을 제조한 후, 이를 분쇄하여 비정질 금속 분말을 얻는다. 이 때 얻어지는 분쇄된 비정질 금속 분말은 1 ~ 150um의 범위의 크기를 가진다.
이 경우, 상기 비정질 합금 리본은 높은 투자율을 도모할 수 있는 나노 결정립 미세조직을 갖도록 질소 분위기에서 400-600℃에서 열처리가 이루어질 수 있다.
또한, 상기 비정질 합금 리본은 분쇄 효율을 높이도록 100-400℃, 대기분위기에서 열처리가 이루어질 수 있다.
상기 비정질 합금 분말은 비정질 합금 리본의 분쇄방법 이외에 아토마이즈법에 의해 얻어진 구형 분말을 사용하는 것도 물론 가능하다.
상기 비정질 합금은 예를 들어, Fe계, Co계, Ni계 중 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Fe계 비정질 합금이 저렴하다. 상기 Fe계 비정질 합금은 Fe-Si-B, Fe-Si-Al, Fe-Hf-C, Fe-Cu-Nb-Si-B, 또는 Fe-Si-N 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 또한, 상기 Co계 비정질 합금은 Co-Fe-Si-B, 또는 Co-Fe-Ni-Si-B 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
그 후, 분쇄된 비정질 금속 분말은 크기에 따라 분급한 후, 최적의 조성 균일성을 갖는 분말 입도 분포로 혼합된다. 이 경우, 바람직하게는 상기 분쇄된 비정질 금속 분말은 판상으로 이루어져 있기 때문에 바인더와 혼합하여 부품 형상으로 성형할 때 충진 밀도가 최적 조건을 갖지 못하게 된다. 이에 따라 본 발명에서는 분말의 입자가 구형상으로 이루어지면서 자기적 특성, 즉 투자율 향상을 도모할 수 있는 구형상의 연자성 분말을 소정량 혼합하여 성형 밀도를 높인다.
상기 투자율 향상과 충진 밀도의 향상을 도모할 수 있는 구형 연자성 분말은 예를 들어, MPP 분말, HighFlux 분말, Sendust 분말, 철 분말 중에서 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 혼합된 비정질 금속 분말에 혼합되는 바인더는 예를 들어, 물유리, 세라믹 실리케이트, 에폭시 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지 또는 폴리이미드 등의 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 이 경우, 바인더의 최대 혼합 비율은 20wt%인 것이 바람직하다.
상기한 혼합된 비정질 금속 분말은 바인더 및 윤활제가 첨가된 상태에서 프레스와 금형을 이용하여 원하는 코어 또는 백요크 형상으로 압착 성형이 이루어진다. 프레스에 의한 압착 성형이 이루어질 때 성형압력은 15-20ton/㎠로 설정되는 것이 바람직하다.
그 후, 상기 성형된 코어 또는 백요크는 자기적 특성을 구현하도록 300-600℃ 범위에서 10-600min 범위로 소둔 열처리가 이루어진다.
열처리 온도가 300℃ 미만인 경우 열처리 시간이 증가하여 생산성이 떨어지게 되며, 600℃를 초과하게 되는 경우 비정질 자기적 특성의 열화가 발생하게 된다.
또한, 본 발명은 비정질 금속 분말 이외에, 연자성 분말만을 압축 성형하여 제조하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 비정질 금속 분말 또는 연자성 분말을 압축 성형함에 의해 복잡한 형상의 일체형 코어부의 성형이 쉽게 이루어지면서도, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말을 비정질 합금 분말에 함유함에 의해 자기적 투자율 향상과 압축 성형시의 성형 밀도 향상을 도모할 수 있다.
그리고, 본 발명은 일체형 코어부 제작시, 비정질 금속 분말 또는 연자성 분말을 이용하여 성형하거나, 비정질 금속 분말에 결정질 금속 분말을 혼합하여 성형함으로써 에디 커런트 로스(코어 로스)를 최소화할 수 있어, 50,000rpm 이상의 고속회전 모터로 사용하기에 적합하다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이고, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 제1적층형 코어부의 부분 확대 평면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어는 환형을 이루도록 상호 조립되고 복수의 철편을 적층하여 형성되는 4개의 적층형 코어부(60,62,64,66)와, 비정질 금속 분말로 금형에 의해 압축 성형하여 일체로 형성되고 적층형 코어부(60,62,64,66)의 외면에 방사상으로 고정되는 다수의 일체형 코어부(30)를 포함한다.
여기에서, 일체형 코어부(30)는 위의 제1실시예에서 설명한 일체형 코어부(30)와 동일하다.
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.
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.
그리고, 적층형 코어부(60,62,64,66)의 외면에는 복수의 일체형 코어부(30)가 압입 고정되는 압입홈(160)이 일정 간격으로 형성된다.
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.
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 각각 일체형 코어부(30)를 압입한다.
그리고, 제1적층형 코어부(60), 제2적층형 코어부(62), 제3적층형 코어부(64) 및 제4적층형 코어부(66)를 상호 조립하여 환형으로 형성한다. 즉, 걸림홈(150)에 걸림돌기(52)를 삽입하여 복수의 적층형 코어부(60,62,64,66)를 환형으로 조립한다.
그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 환형으로 배열된 적층형 코어부(60,62,64,66) 및 일체형 코어부(30)의 외면에 절연재질의 수지를 인서트 몰딩하여 일체형 보빈(70)을 형성한다. 이때, 보빈(70)은 스테이터 코어를 환형으로 배열한 후 한번의 인서트 몰딩에 의해 형성되므로 제조공정을 단축할 수 있다.
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.
도 13은 본 발명이 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이고, 도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 적층형 코어부의 평면도이다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 제3실시예에 따른 스테이터 코어는 환형으로 형성되는 적층형 코어부(80)와, 비정질 금속 분말로 금형에 의해 압축 성형하여 일체로 형성되고 적층형 코어부(80)의 외면에 방사상으로 고정되는 다수의 일체형 코어부(30)를 포함한다.
적층형 코어부(80)는 원형 링 형태로 형성되고 복수의 철편이 적층하여 형성되며, 그 외주면에는 복수의 일체형 코어부(30)가 압입 고정되는 압입홈(82)이 일정 간격으로 형성된다.
이와 같이, 제3실시예에 따른 스테이터 코어는 적층형 코어부가 링 형태로 일체로 형성되는 통 코어 형태이기 때문에 코어들 사이를 상호 조립할 필요가 없어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 분할형 스테이터 코어의 단면도이고, 도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 보빈이 형성된 스테이터 코어의 평면도이며, 도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 스테이터의 단면도이다.
도 15 내지 도 17을 참고하면, 제4실시예에 따른 스테이터 코어(12a)는 비정질 금속 분말로 금형에 의해 압축 성형하여 일체로 형성되는 일체형 코어부(500)와, 일체형 코어부(500)가 압입 고정되는 복수의 철편을 적층하여 형성되는 적층형 코어부(510)를 포함한다.
일체형 코어부(500)는 적층형 코어부(510)의 끝부분에 압입 고정되는 플랜지 형태로 형성되고, 위의 제1실시예에서 설명한 일체형 코어부(30)와 동일한 방법으로 제조된다.
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.
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.
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.
이와 같이, 제4실시예에 따른 스테이터 코어(12a)는 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 금속 분말로 금형에 의해 압축 성형하여 일체로 형성된다.
그 후, 적층형 코어부(510)를 일체형 코어부(500)의 압입홈(502)에 압입 고정한 후, 일체형 코어부(500) 및 적층형 코어부(510)의 외면에 절연재질의 수지를 인서트 몰딩하여 보빈(14)을 형성한다.
이 경우, 상기 보빈(14)은 일체형으로 이루어지며, 일체형 코어부(500)의 일부와 적층형 코어부(510)의 일부를 둘러싸면서 양측에 플랜지부가 형성되어 코일(16)이 권선되는 영역을 한정함과 동시에 일체형 코어부(500)와 적층형 코어부(510)의 결합력을 강화시키는 역할을 한다.
상기 보빈은 필요에 따라 상부 덮개와 하부 덮개가 조립되어 형성되는 것도 가능하다.
그 후, 각각의 보빈(14)에 코일(16)을 권선하고, 코일이 권선된 다수의 스테이터 코어(12a)를 환형으로 조립하여 스테이터를 형성한다.
상기한 제4실시예에 따른 스테이터 코어(12a)와 같이 코일(16)이 권선되는 요크부(512)가 적층형 코어로 형성되는 경우, 비정질 금속분말로 요크부가 형성되는 경우와 비교할 때 자화강도가 더 높게 되어 효율 증대를 도모할 수 있다.
또한, 제4실시예에 따른 스테이터 코어(12a)도 제1실시예와 동일하게 적층형 코어부(510)의 적층높이는 요크부(512)의 높이와 동일하게 이루어지므로 적층형 코어부(510)의 적층높이를 줄일 수 있게 된다.
따라서, 코일의 권선이 이루어지는 코어(요크부) 높이를 줄임에 따라 모터 전체적으로 축방향의 슬림화가 가능하게 되며, 또한 코어(요크부)의 면적은 동일하게 하고 높이를 줄이면 둘레가 줄어들게 되어 동손 및 코일 무게의 감소가 가능하게 된다.
또한, 제4실시예에 따른 모터에서도 마그넷(22)의 높이는 일체형 코어부(500)의 높이와 동일한 높이로 설계가 가능하므로 모터의 높이를 낮추면서 모터 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
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.
본 발명은 적층형 코어와 압분자심의 일체형 코어의 단점을 보완하고 장점을 살리는 방식으로 조합하여 하이브리드 타입의 스테이터 코어를 구성함에 따라 고출력, 고속, 고효율, 슬림형 구조의 스테이터를 도모할 수 있는 싱글 스테이터 및 이를 구비한 모터, 특히 드럼세탁기용 구동모터에 적용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 스테이터 코어;
    상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈; 및
    상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하고,
    상기 스테이터 코어는
    금속 분말에 의해 일체로 형성되고 상기 코일이 권선되는 다수의 일체형 코어부; 및
    각각 복수의 철편이 적층되어 형성되고 환형으로 이루어지며, 상기 일체형 코어부가 압입 결합되는 적어도 하나의 압입홈을 갖는 적층형 코어부를 포함하며,
    상기 보빈은 상기 일체형 코어부와 적층형 코어부를 일체화하도록 일체형 코어부와 적층형 코어부의 외주면 일부를 둘러싸는 싱글 스테이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 코어부는 코일이 감기는 요크부와, 상기 요크부의 일단에 일체로 형성되고 로터와 마주보게 배치되는 플랜지부를 포함하며,
    상기 스테이터 코어의 높이를 줄일 수 있도록 상기 요크부의 상면 및 하면은 상기 플랜지부의 상면 및 하면에 비해 높이가 낮게 형성되는 코일 감김홈이 형성되는 싱글 스테이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 코어부는 비정질 금속분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속분말과 구형 연자성 분말을 혼합한 합금분말로 형성되는 싱글 스테이터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적층형 코어부는 상기 요크부의 타단이 압입되는 압입홈이 형성되는 연결부와,
    상기 연결부의 일측면에 구 형태로 형성되는 걸림돌기와,
    상기 연결부의 타측면에 인접한 적층형 코어부의 걸림돌기가 끼움 결합되도록 구형상의 걸림홈을 포함하는 싱글 스테이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적층형 코어부의 적층 높이는 상기 요크부의 높이와 동일하게 형성되는 싱글 스테이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 코어부는 외면에 각각 상기 일체형 코어부가 고정되는 다수의 압입홈이 일정 간격으로 형성되고, 그 일단에는 걸림홈이 형성되고, 그 타단에는 상기 걸림홈에 삽입되는 걸림돌기가 형성되며, 상호 조립되면 환형을 이루도록 일정 각도의 호 형태로 형성되는 싱글 스테이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 환형으로 배열된 적층형 코어부 및 일체형 코어부의 외면에 보빈이 인서트 몰딩에 의해 형성되는 싱글 스테이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 코어부는 원형 링 형태로 형성되고 그 외주면에는 상기 일체형 코어부가 고정되는 다수의 압입홈이 일정 간격으로 형성되는 싱글 스테이터.
  9. 스테이터 코어;
    상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈; 및
    상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하고,
    상기 스테이터 코어는
    복수의 철편을 적층하여 형성되고, 환형으로 형성되는 링부와, 상기 링부의 일면에서 연장되어 상기 코일이 감겨지는 요크부를 구비하는 적층형 코어부; 및
    상기 요크부가 압입 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되는 다수의 일체형 코어부;를 포함하는 싱글 스테이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 링부는 각각 분할되어 상호 조립되면 환형을 이루는 타입, 호 형태로 형성되어 상호 조립되면 환형을 이루는 타입 및 링 형태로 형성되는 타입 중 어느 한 형태로 형성되는 싱글 스테이터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 보빈은 상기 일체형 코어부와 적층형 코어부를 일체화하도록 일체형 코어부와 적층형 코어부의 외주면 일부를 둘러싸는 싱글 스테이터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 적층형 코어부의 링부와 요크부는 동일한 높이로 형성되는 싱글 스테이터.
  13. 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하는 싱글 스테이터; 및
    상기 싱글 스테이터의 외주면 또는 내주면에 일정 갭을 두고 배치되는 싱글 로터;를 포함하며,
    상기 스테이터 코어는
    금속 분말에 의해 일체로 형성되고 상기 코일이 권선되는 다수의 일체형 코어부; 및
    각각 복수의 철편이 적층되어 형성되고 환형으로 이루어지며, 상기 일체형 코어부가 압입 결합되는 적어도 하나의 압입홈을 갖는 적층형 코어부를 포함하며,
    상기 보빈은 상기 일체형 코어부와 적층형 코어부를 일체화하도록 일체형 코어부와 적층형 코어부의 외주면 일부를 둘러싸는 모터.
  14. 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일을 포함하는 싱글 스테이터; 및
    상기 싱글 스테이터의 외주면 또는 내주면에 일정 갭을 두고 배치되는 싱글 로터;를 포함하며,
    상기 스테이터 코어는
    복수의 철편을 적층하여 형성되고, 환형으로 형성되는 링부와, 상기 링부의 일면에서 연장되어 상기 코일이 감겨지는 요크부를 구비하는 적층형 코어부; 및
    상기 요크부가 압입 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되는 다수의 일체형 코어부;를 포함하는 모터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 로터는 플랜지부와 일정 갭을 두고 배치되는 마그넷과, 상기 마그넷의 배면에 배치되는 백요크와, 상기 마그넷 및 백요크가 고정되고 회전축에 연결되는 로터 지지체를 포함하고,
    상기 마그넷의 높이는 상기 플랜지부의 높이와 동일하게 형성되는 모터.
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