KR100600758B1

KR100600758B1 - 모터의 스테이터 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100600758B1
Application number: KR1020040073851A
Authority: KR
Inventors: 김병택
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-07-19
Also published as: EP1638185A2; JP2006087289A; RU2005128695A; EP1638185A3; CN1750358A; US20060055274A1; KR20060024968A

Abstract

본 발명에 따른 모터의 스테이터 및 그 제조방법은, 방향성 전기강판을 굽혀서 요크 철편과 폴 철편으로 이루어진 코어 철편을 다수개 만들고, 상기 다수개의 코어 철편을 일렬로 배열하여 코어 띠를 만든 후 상기 코어 띠에 코일을 권선한 다음, 상기 코일이 권선된 코어 띠의 양끝을 붙임으로써 스테이터를 만들 수 있기 때문에 전기강판으로부터 스크랩이 전혀 생기지 않고, 코일의 권선공간이 최대한 넓게 확보될 수 있다.

모터, 스테이터, 코어, 요크, 폴, 전기강판, 방향성

Description

모터의 스테이터 및 그 제조방법{Motor's Stator and the Manufacturing Method for the Same}

도 1은 종래 기술에 따른 모터의 스테이터를 나타낸 구성도,

도 2는 종래 기술에 따른 모터의 스테이터 제조과정을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 모터의 스테이터를 나타낸 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 모터의 스테이터를 구성하는 단위 코어의 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 모터의 스테이터의 코어 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 모터의 스테이터 제조과정을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 단위 코어 52 : 단위 요크

54 : 폴 60 : 코일

100 : 전기강판 시트 100': 전기강판 시트 어셈블리

110 : 코어 철편 112 : 요크 철편

114 : 폴 철편 120 : 코어 띠

본 발명은 모터의 스테이터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전기강판을 굽혀저 단위코어를 만들고, 상기 단위코어를 복수개 링형으로 연결하여 스테이터를 완성하는 모터의 스테이터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 여러 모터 중 단상 SRM(Switched reluctance motor)의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같은 모터는, 외부 전원과 연결된 스테이터(10)와, 상기 스테이터(10)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 상기 스테이터(10)에 외부 전원이 공급되면 상기 스테이터(10)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전되는 로터(20)로 구성된다.

상기 스테이터(10)는 링 구조로 이루어진 요크(12)와, 상기 요크(12)로부터 상기 로터(20)를 향해 반경방향으로 돌출되고 원주방향으로 소정의 슬롯(14)을 유지하며 상호 이격된 복수개의 폴(16)과, 상기 폴(16)에 권선되어 외부 전원과 연결된 코일(18)로 이루어진다.

도 2는 종래 기술에 따른 모터의 스테이터 제조과정을 나타낸 도면이다.

이와 같이 구성된 스테이터(10)는 먼저, 도 2의 (a),(b)에 도시된 바와 같이 매우 얇은 전기강판(30)으로부터 상기 요크(12)와 폴(16)의 평면 형상을 갖는 스테이터 시트(30')들이 타발되고, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 스테이터 시트(30')들이 일정 높이로 적층된 후, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 상기 코일(18)의 권선과정이 행해짐으로써 만들어진다. 이 때, 상기 전기강판(30)은 어느 방향으로나 전기의 흐름이 원활한 무방향성 규소강판이 주로 이용된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 모터의 스테이터는, 제조시 상기 전기강판(30)에서 상기 스테이터 시트(30')들이 타발되고 남는 부분, 즉 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 스크랩(Scrap)(30'')이 많이 생기기 때문에 상기 전기강판(30)의 낭비가 커서 비용 상승의 원인인 문제점이 있다.

또한, 종래 기술은 상기 전기강판(30)이 무방향성이기 때문에 철손이 커서 모터의 효율 개선에 한계가 있는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술은 상기 요크(12)가 링형 구조를 갖춘 상태에서 권선 작업이 이루어지기 때문에 권선 공간인 상기 슬롯(14)이 좁아서 권선 작업이 쉽지 않을 뿐만 아니라, 이로 인해 권선 가능한 상기 코일(18)의 직경이 제한되어 동손으로 인해 모터의 효율 향상에 한계가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제조과정이 용이할 뿐만 아니라 비용을 절감할 수 있고, 모터의 효율 또한 개선시킬 수 있는 모터의 스테이터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 모터의 스테이터는, 링이 둘레방향으로 복수 분할된 형상의 단위 요크와 상기 단위 요크에서 돌출된 폴로 형성될 수 있도록, 전기강판의 적어도 한쪽 끝이 굽혀지고, 상기 굽혀진 전기강판이 여러 장 겹쳐져서 이루어진 복수개의 단위 코어로 구성되고; 상기 복수개의 단위 코어가 서로 링형으로 연결되고, 상기 폴에 코일이 권선되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 모터의 스테이터 제조방법은, 전기강판의 적어도 한쪽 끝을 굽혀서 요크 철편과 상기 요크 철편에서 돌출된 폴 철편으로 구성된 코어 철편을 다수개 만드는 제1단계와; 상기 코어 철편의 요크 철편이 서로 연결되도록 상기 다수개의 코어 철편을 일렬로 배열하여 코어 띠를 만드는 제2단계와; 상기 코어 띠의 폴 철편에 코일을 권선하는 제3단계와; 상기 코일이 권선된 코어 띠의 양끝을 붙여서 스테이터를 완성하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 모터의 스테이터는, 복수개의 단위코어(50)가 서로 링형으로 연결되어 이루어진 코어와, 상기 코어에 권선되어 외부 전원과 연결된 코일(60)로 이루어진다.

상기 단위 코어(50)는 일정 크기의 링이 둘레방향(화살표 C)으로 복수 분할된 형상의 단위 요크(52)와, 상기 코일(60)이 권선될 수 있도록 상기 단위 요크(52)의 둘레방향으로 상기 단위 요크(52)의 끝단에서 돌출된 폴(54)로 이루어진다.

특히, 상기 단위코어(50)는 하나의 단위 요크(52)와 상기 단위 요크(52)의 둘레방향으로 상기 단위 요크(52)의 양 끝단에서 각각 서로 동일한 방향으로 돌출된 2개의 폴(54)로 구성되어, 상기 단위코어(50)의 폴(54)이 둘레방향으로 이웃한 단위코어(50')의 폴(54')과 겹쳐짐으로써 하나로 묶일 수 있다.

이와 같이 구성된 단위 코어(50)는 통상 규소 재질의 전기강판으로 이루어지는데, 상기 전기강판을 일정 크기의 사각 형상으로 절단하여 절단된 전기강판의 양쪽 끝을 모두 같은 방향으로 굽힘으로써 형성될 수 있다. 아울러, 상기 단위코어(50)는 와전류 손실을 최소화할 수 있도록 상기 전기강판을 매우 얇게 성형하여 일정 두께를 갖도록 여러 장 겹쳐서 만들 수 있다.

그리고, 상기 전기강판은 상기 단위 요크(52)에서 폴(54) 또는 상기 폴(54)에서 단위 요크(52)를 향해 즉 화살표 M방향으로는 자화가 용이하고, 상기 코어의 높이방향(화살표 H)으로는 자화성이 좋지 않도록, 방향성 재질로 성형되는 것이 바람직하다.

이와 같은 단위 코어(50)로 이루어진 코어는, 도 5에 도시된 바와 같이, 링형의 요크(52'')와, 상기 요크(52'')에서 반경방향으로 돌출되고 상기 요크(52'')의 둘레를 따라 서로 등피치로 이격된 복수개의 폴(54'')을 갖게 된다.

한편, 상기 코일(60)의 권선작업은, 상기 코어에 삽입될 수 있는 형상의 보빈에 상기 코일(60)이 권선되고, 상기 코일(60)이 권선된 보빈이 상기 코어에 삽입 됨으로써 이루어질 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 모터의 스테이터 제조과정을 도 6을 참조하여, 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 얇게 성형된 전기강판을 일정 크기의 사각형으로 절단하여 전기강판 시트(100)를 만든다.

이 때, 상기 전기강판 시트(100)는 세로 길이(100L)가 상기 코어의 높이와 같고, 방향성 전기강판이 사용된다면 세로방향(화살표 L)으로 자기적 특성이 나쁘고 가로방향(화살표 W)으로 자기적 특성이 좋도록 만들어진다.

다음으로, 상기 전기강판 시트(100)를 여러 장 겹쳐서 일정 두께의 전기강판 시트 어셈블리(100')를 만든다. 이 때, 상기 전기강판 시트 어셈블리(100')를 이루는 전기강판 시트(100)들은 겹쳐지는 방향(화살표 T)으로 가로 길이가 점차 길어지거나 짧아질 수 있게 한다.

이와 같이 전기강판 시트 어셈블리(100')가 만들어지면, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 전기강판 시트 어셈블리의 가로방향 양끝을 같은 방향으로 굽혀서 '??'자 형상을 만든다. 그러면, 사각형의 요크 철편(112)과, 상기 요크 철편(112)의 가로방향 양끝에서 각각 돌출된 2개의 폴 철편(114)으로 구성된 코어 철편(110)이 만들어진다.

상기와 같이 구성된 코어 철편(110)은, 상기 요크 철편(112)과 폴 철편(114)이 서로 수직하고, 상기 요크 철편(112)에서 돌출된 방향으로 상기 2개의 폴 철편(114)의 길이(114L)가 같도록 한다. 또한, 상기 코어 철편(110)은 여러 장의 전기강판 시트가 겹쳐져서 이루어지는데, 상기 전기강판 시트들의 가로 길이가 상이하므로 상기 폴 철편(114)의 끝이 가지런하다.

다음으로, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 코어 철편(110)의 요크 철편(112)이 서로 연결되도록 상기 다수개의 코어 철편(110)을 일렬로 배열하여 코어 띠(120)를 만들고, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 상기 코어 띠(120)가 만들어졌으면 상기 코어 철편(110)의 폴 철편(114)에 코일 권선작업을 한다.

이 때, 상기 코어 철편(110)의 요크 철편(112)과 폴 철편(114)이 90도 각도를 이루고 있기 때문에 서로 이웃한 코어 철편(110)의 폴 철편(114)이 겹쳐지고, 상기 겹쳐진 폴 철편(114)이 묶여서 코일 권선작업이 이루어진다.

여기서, 도 2의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 종래 기술에서 코어가 링형을 갖춘 상태에서 코어 권선작업을 하는 것과 비교해보면, 본 발명은 코일 권선 작업시 상기 코어 철편(110)의 요크 철편(112)이 평평하고, 상기 코어 철편(110)의 요크 철편(112)과 폴 철편(114)이 서로 90도 각도를 이루고 있기 때문에 코일 권선공간(A)이 종래 기술보다 더 넓게 확보될 수 있어서 코일 권선작업이 더 용이해질 수 있다.

한편, 상기 코일의 권선작업은 보빈이 이용될 수도 있다.

마지막으로, 상기와 같이 상기 코일 권선작업이 완료되면, 프레스를 이용하 여 상기 코어 철편(110)의 요크 철편(112)을 아크 형상으로 굽히면서 상기 코일 권선작업이 완료된 코어 띠(120)의 양끝을 붙인다. 그러면, 도 6의 (e)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단위코어(50)들로 구성된 코어와 코일(60)로 이루어진 스테이터가 완성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 모터의 스테이터 및 그 제조방법은, 전기강판을 굽혀서 요크 철편과 폴 철편으로 이루어진 코어 철편을 다수개 만들고, 상기 다수개의 코어 철편을 일렬로 배열하여 코어 띠를 만든 후 상기 코어 띠에 코일을 권선한 다음, 상기 코일이 권선된 코어 띠의 양끝을 붙임으로써 스테이터를 만들 수 있기 때문에 전기강판으로부터 스크랩이 전혀 생기지 않게 되어 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 방향성 전기강판을 사용하게 됨으로써 철손을 최소화할 수 있기 때문에 모터의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 코일 권선 작업시 상기 코어 철편의 요크 철편이 평평하고, 상기 코어 철편의 요크 철편과 폴 철편이 수직하기 때문에 권선작업공간이 최대한 넓게 확보됨으로써 코일 권선작업이 간소해져서 생산성을 향상시킬 수 있고, 종래보다 더 큰 직경의 코일도 권선할 수 있어서 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

링이 둘레방향으로 복수 분할된 형상의 단위 요크와 상기 단위 요크에서 돌출된 폴로 형성될 수 있도록, 전기강판의 적어도 한쪽 끝이 굽혀지고, 상기 굽혀진 전기강판이 여러 장 겹쳐져서 이루어진 복수개의 단위 코어로 구성되고;

상기 복수개의 단위 코어가 서로 링형으로 연결되고, 상기 폴에 코일이 권선되어 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
제 1 항에 있어서,

상기 단위코어는 상기 전기강판의 양끝이 모두 같은 방향으로 굽혀져서 이루어진 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
제 1 항에 있어서,

상기 전기강판은 방향성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
전기강판의 적어도 한쪽 끝을 굽혀서 요크 철편과 상기 요크 철편에서 돌출된 폴 철편으로 구성된 코어 철편을 다수개 만드는 제1단계와; 상기 코어 철편의 요크 철편이 서로 연결되도록 상기 다수개의 코어 철편을 일렬로 배열하여 코어 띠를 만드는 제2단계와; 상기 코어 띠의 폴 철편에 코일을 권선하는 제3단계와; 상기 코일이 권선된 코어 띠의 양끝을 붙여서 스테이터를 완성하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터 제조방법.
제 4 항에 있어서,

상기 전기강판은 방향성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터 제조방법.
제 4 항에 있어서,

상기 코어 철편은 여러 장의 전기강판이 겹쳐져서 이루어진 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터 제조방법.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1단계는, 상기 전기강판의 양끝이 서로 동일한 방향으로 굽혀지는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터 제조방법.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제4단계는, 상기 스테이터가 일정 형상을 갖추도록 상기 코어 철편의 요크 철편이 프레스에 의해 일정 곡률로 굽혀지는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터 제조방법.