KR100596901B1 - 연자성 분말재료로 제조된 치형을 갖는 고정자 - Google Patents

Abstract

전기 기계용 고정자 코어는 환형 요크 및 상기 환형 요크로부터 반경방향으로 연장하여 환형요크 상의 원주상에 이격된 복수의 치형부를 포함하며, 상기 치형부 사이의 공간은 원주상에 이격된 권선 슬롯을 한정한다. 상기 치형부는 연자성 분말 재료로 제조된 분리형 부품으로서 형성되며, 상기 각각의 치형부(1; 11)는 권선 슬롯에 대응하는 상기 치형부의 길이를 따라 말단부(3; 13)를 향하는 방향으로 감소되지 않는 횡단면 칫수를 가지며 상기 환형 요크의 코어 배면부(5; 15)와 조립되고 상기 요크와의 조립 이전에 코일(7)을 수용할 수 있는 치형 기단부(4; 14)에 따라 동일한 또는 감소되는 횡단면 칫수를 가진다.

Description

연자성 분말재료로 제조된 치형을 갖는 고정자 {STATOR WITH TEETH FORMED FROM A SOFT MAGNETIC POWDER MATERIAL}

본 발명은 일반적으로 전기 기계, 특히 모터에 관한 것이며, 더 상세하게는 모터의 고정자 조립체의 구조에 관한 것이다.

전기 기계는 자속과 전류의 상호작용에 의해 작동한다. 작동 한계에서 자속은 연자성 재료의 포화에 의해 제한되고 전류는 오옴 열로 인한 온도에 의해 제한된다. 많은 공간이 전류 밀도와 오옴 열을 감소시키기 위해 도전체에 제공되면 자속이 감소되고 그 역도 성립되며, 많은 연자성 재료가 포함되면 자속은 증가하나 도전체 영역이 감소되어 오옴 열이 증가된다.

대부분의 기계에 있어서, 도전체는 슬롯 내에 포함되어 있다. 유연한 토오크 출력을 얻기 위해서는 슬롯의 절반을 폐쇄시킬 필요가 있으며, 그 결과로 권선을 슬롯 내부에 위치시키는 것이 여렵게 되어 슬롯 면적에 대한 도전체 면적의 비율이 불량해 진다. 상기 비율은 50%가 적합한 것으로 고려된다. 이러한 낮은 비율은 두 가지 이유로 나쁜데, 그 중 하나의 이유는 도전체 또는 연자성 재료에 사용될 수 있는 공간이 소모되고, 그 중 다른 이유는 슬롯 내부의 공간이 주어진 오옴 손실에 대한 온도를 증가시키는 열 장벽으로서 작용한다는 점이다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 고정자 코어 보다 슬롯 면적에 대한 도전체 면적의 비율이 증대된 전기 기계용 고정자 코일을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명의 청구범위 제 1항에 기재된 특징을 갖는 고정자에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 고정자의 바람직한 실시예는 종속항에 기재되어 있다.

이와 같이, 본 발명은 양호한 표면 거칠기, 엄격한 칫수 허용도 및 모터의 철심을 치형과 코어 배면부로 분리함으로써 연자성체의 3차원적 자속 운반능력을 개선하고자 하는 것이다. 상기 분리부들은 분리 제조된 단순한 보빈 권선형 코일들이 코어 부분과 조립될 수 있게 함으로써 모터 프레임 내에 서로 결합 및 조립될 수 있는 유닛의 제조를 가능하게 한다.

기하학 형태상의 난점으로 인한 슬롯 내부에의 삽입의 어려움으로부터 자유로워진 상기 코일은 슬롯 면적에 대한 동의 비율이 훨씬 더 커지며 기계 사용에 의한 70%의 권취 비율도 용이하게 달성된다. 상기 코일을 다이 내부에 압축하기 위한 추가의 단계가 취해지면 (도전체 주위의 절연 필요성으로 인해 고정된)이론상의 최대치에 근접한 81%의 권취비율을 달성할 수 있다.

슬롯 면적에 대한 도전체의 높은 비율로 인해 코일 저항 및 이것으로 인한 오옴 손실을 상당히 감소시키며 열 전도를 상당히 증가시키게 된다. 그 결과, 모터는 한계에 도달했었던 출력을 훨씬 더 향상시킬 수 있어서 제조비용을 낮추며 효율성, 크기 및 중량에 대한 이득을 제공한다.

동시에, 제안된 보조 부품들은 저렴한 비용과 완전히 자동화된 공정에 의해 용이하게 제조될 수 있으며 기계적 강도, 정전 대비책 및 칫수 허용도에 대한 요건들도 용이하게 만족될 수 있다. 이는 권선에 훨씬 많은 수작업 또는 비용을 초래하고 권선 기계의 셋업에 대한 어려움을 갖는 종래 기술에 대비될 수 있는 장점들이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리형 치형부, 분리형 코어-배면부 및 분리형 코일부를 도시하는 사시도이며,

도 2는 도 1에 도시된 분리형 코어-배면부의 평면도이며,

도 3은 도 1에 도시된 분리형 치형부의 측면도이며,

도 4는 도 1 및 도 3에 도시된 분리형 치형부의 단면도이며,

도 5는 도 3에 대응하며 도 1의 구성요소들을 조립된 상태로 도시하는 측면도이며,

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따라 취한 횡단면도이며,

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 치형부 및 분리형 코어-배면부를 도시하는 사시도이며,

도 8은 조립된 상태의 도 7의 구성요소들을 도시하는 사시도이다.

도 1 및 도 3 내지 도 6에 도시된 고정자 치형부(1)는 일정한 횡단면을 갖는 스템(2) 및 상기 스템(2) 보다 커다란 횡단면의 말단부(3)를 가진다. 바람직하게, 상기 치형(1)은 스웨덴 회가내스 아베에 의해 제조된 소말로이(Somaloy) 500과 같은 연자성 분말재료를 압축시킴으로써 제조된다.

고정자 치형부(1)는 스템(2)과 동일한 횡단면(또는 스템 보다 작은 횡단면)의 기단부(4)를 가진다.

도 1, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 고정자 코어-배면부(5)는 도 1 및 도 3 내지 도 6의 치형부(1)의 기단부(4)와 동일한 횡단면을 갖는 방사형 관통홀(6)을 제외하면 종래의 형상과 동일하다. 상기 코어-배면부(5)는 치형부(1)와 동일한 재료로 제조될 수 있으며, 상기 관통홀(6)의 표면과 칫수는 상기 치형부(1)의 기단부(4)에 밀착 결합될 수 있도록 되어 있다.

도 1, 도 5 및 도 6에도 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 조립된 고정자 부분을 형성하도록 상기 치형부(1) 및 코어-배면부(5)와 조립되는 코일(7)이 도시되어 있다. 또한, 9 개의 고정자 부분이 완전한 고정자 코어를 형성하도록 조립될 수 있으나 사용된 부분의 숫자는 각각의 치형부(1)와 코어-배면부(5)의 칫수 및 각도를 적절히 변경함으로써 변화될 수 있다.

단일 고정자 부분의 조립시에, 상기 코일(7)은 기단부(4)로부터 말단부(3)를 향해 치형부(1)의 스템(2) 상으로 먼저 활주된다. 조립된 상태에서 코일(7)과 치형부(1) 사이에 존재하는 어떤 실질적인 간극 없이 이를 가능하게 하기 위해서, 스템(2)은 기단부(4)로부터 말단부(3)로, 즉 권선 슬롯에 대응하는 치형부의 길이를 따라 횡단면 칫수가 감소되지 않는, 즉 실질적으로 일정하거나 횡단면 칫수가 증가되어야 한다. 또한, 코일(7) 중앙 홀의 형상은 스템(2)의 형상과 일치해야 한다.

도 7 및 도 8에 도시된 고정자 코어의 제 2 실시예는 스템(12), 치형 말단부(13) 및 기단부(14)를 구비한 스템(12)을 포함한다. 또한, 상기 고정자 코어는 도 8에 도시된 대로 조립될 때 치형부(11)의 기단부(14)와 동일한 형상을 갖는 홀(16',16")을 갖는 두 개의 대칭 하프(15',15")로 분할된 코어-배면부(15)를 가진다. 상기 분리형 코어-배면부(15)의 결과로서, 상기 홀(16',16") 및 기단부(14)는 상기 고정자 코어부의 조립상태에서 두 개의 하프(15',15") 사이에 치형부(11)가 고정될 수 있는 형상을 가질 수 있다.

완전한 고정자 코어를 형성하기 위해, 도 7 및 도 8에 도시된 구성요소들은 각각의 두 대향 치형부 상에서 코일로 이중으로 조립된다.

본 발명의 두 실시예가 설명되었지만, 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 여러 실시예가 가능하다는 것은 본 기술분야의 숙련자들에게 명백하다.

따라서, 제 1 실시예의 코어-배면부(5)는 제 2 실시예의 코어-배면부(15)와 동일한 방식으로 분리될 수 있다. 게다가, 상기 하프 중 하나는 인접한 코어-배면부(5)의 최근접 하프와 일체로 조립되어서 각각의 코어-배면부가 각각 두 개의 개구를 갖는 하프를 포함한다.

Claims (8)

1. 환형 요크 및 상기 환형 요크로부터 반경방향으로 연장하여 환형요크 상의 원주상에 이격된 복수의 치형부를 포함하며, 상기 치형부 사이의 공간이 원주상에 이격된 권선 슬롯을 한정하는 전기 기계용 고정자 코어에 있어서,

   상기 치형부는 연자성 분말 재료로 제조된 분리형 부품으로서 형성되며, 상기 각각의 치형부(1; 11)는 권선 슬롯에 대응하는 상기 치형부의 길이를 따라 말단부(3; 13)를 향하는 방향으로 감소되지 않는 횡단면 칫수를 가지며 상기 환형 요크의 코어 배면부(5; 15)와 조립되고 상기 요크와의 조립 이전에 코일(7)을 수용할 수 있는 치형 기단부(4; 14)를 따라 동일한 또는 감소되는 횡단면 칫수를 갖는 것을 특징으로 하는,

   전기 기계용 고정자 코어.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 환형 요크내에는 개구(6; 16', 16")가 제공되어 있으며, 상기 각각의 개구는 한 치형부(1; 11)의 기단부(4; 14)를 수용하는,

   전기 기계용 고정자 코어.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 요크는 치형부(1; 11)가 있는 만큼의 코어 배면부(5; 15)를 포함하는,

   전기 기계용 고정자 코어.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 각각의 코어 배면부(5; 15)는 개구(6; 16', 16")를 포함하는,

   전기 기계용 고정자 코어.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 각각의 코어 배면부(15)는 두 개의 하프(15', 15")로 분할되어 있으며, 상기 각각의 하프는 개구(16', 16")의 절반을 포함하는,

   전기 기계용 고정자 코어.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 각각의 코어 배면부는 두 개의 개구 각각의 하프를 포함하는,

   전기 기계용 고정자 코어.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 고정자 코일을 포함하는 전기 기계용 고정자 조립체로서,

   요크와의 조립 이전에 치형부에 직접 감기는 코일을 더 포함하는,

   전기 기계용 고정자 조립체.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 고정자 코일을 포함하는 전기 기계용 고정자 조립체로서,

   요크와의 조립 이전에 치형부(1)상에 삽입되는, 분리되게 감긴 보빈 코일(7)을 더 포함하는,

   전기 기계용 고정자 조립체.

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