KR101053921B1 - Coil stack and slotless motor having same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 코일부 적층체는, 한 쌍의 연장변과 상기 연장변을 연결하는 한 쌍의 엔드변으로 이루어져 중앙에 개구부를 갖는 닫힌 도형의 형상으로 코일을 권선한 복수의 코일부를 모터의 원주 방향을 따라 일정한 거리만큼 이격시켜 적층한 것을 특징으로 한다. The coil part laminated body of this invention consists of a pair of extension side and a pair of end side which connect the said extension side, The coil part which wound the coil in the shape of the closed figure which has an opening part in the center in the circumference | surroundings of a motor It is characterized in that the laminated by spaced apart a certain distance along the direction.
Description
본 발명은 코일부 적층체 및 이를 구비한 슬롯리스 모터에 관한 것으로서, 종래의 모터에서 코일이 권선되는 코어에 슬롯을 형성하지 않은 슬롯리스 모터 및 이러한 슬롯리스 모터에 채용되는 코일부 적층체에 관한 것이다.The present invention relates to a coil unit stack and a slotless motor having the same, and to a slotless motor having no slot formed in a core in which a coil is wound in a conventional motor, and a coil unit stack adopted in such a slotless motor. will be.
일반적으로 다관절 로봇이나 멀티 미디어 기기의 서보 제어용으로 사용되는 소형 모터는 N극 및 S극이 교대로 착자된 영구 자석과, 코일이 권선된 코어(core)로 구성된다. 상기 영구 자석 또는 코어 중 어느 하나는 고정자가 되고 다른 하나는 회전자가 된다.In general, a small motor used for servo control of an articulated robot or a multimedia device includes a permanent magnet in which N poles and S poles are alternately magnetized, and a coil wound core. One of the permanent magnets or cores is a stator and the other is a rotor.
이러한 구성을 가지는 모터는 코일에 전류가 스위칭됨으로써 형성된 변화하는 자기장과, 착자된 영구 자석의 자기장 사이에 인력 및 척력이 작용함으로써 회전 방향의 작용력을 얻어 회전자가 회전하게 된다.The motor having such a configuration obtains the action force in the rotational direction by the attraction force and the repulsive force between the changing magnetic field formed by switching the current in the coil and the magnetic field of the magnetized permanent magnet to rotate the rotor.
즉, 상기 코어(core)에 다수의 슬롯을 형성하고, 각각의 슬롯에 절연 코일을 여러 번 권선하여 각각의 코일부를 형성하며, 슬롯의 개수 및 영구 자석의 착자 극수에 따라 상기 코일부를 적절히 스위칭할 때 각각의 슬롯이 N극 및 S극 중 하나로 교번되면서 슬롯 및 착자극 사이에 인력 및 척력이 작용하게 되고, 상기 인력 및 척력의 합력이 회전자의 회전력으로 작용하게 되어 회전자가 회전하게 된다.That is, a plurality of slots are formed in the core, and each coil part is formed by winding an insulation coil several times in each slot, and the coil part is appropriately determined according to the number of slots and the number of magnet poles of the permanent magnet. When switching, each slot alternates with one of the N pole and the S pole, and the attraction force and the repulsive force act between the slot and the magnetizing pole, and the force of the attraction force and the repulsive force acts as the rotational force of the rotor to rotate the rotor. .
이와 같이 코어에 슬롯을 형성하고 각각의 슬롯에 코일을 권선하는 것이 일반적이지만, 자속 형성 효율을 향상시키기 위하여 복잡한 형상으로 설계되는 슬롯에 코일을 권선하는 공정이 용이하지 않고, 직경이 작은 소형 서보 제어 모터의 경우에 작은 공간의 다수의 슬롯을 형성하고 빈 공간없이 각각의 슬롯에 코일을 권선하는 공정이 더욱 어려우며, 모터 내부의 공간 활용성이 떨어지고 단위 면적당 형성되는 자속의 세기가 저하되므로 소형 모터의 경우 원하는 토오크 또는 회전 속도를 구현하기 어렵고 소비 전력 증가 및 모터 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. As such, it is common to form slots in the core and to coil coils in each slot, but the process of winding the coils in slots having a complicated shape to improve the magnetic flux forming efficiency is not easy, and small servo control with small diameter In the case of a motor, a process of forming a plurality of slots in a small space and winding a coil in each slot without an empty space is more difficult, and the space utilization inside the motor is reduced and the strength of magnetic fluxes formed per unit area is reduced. When the desired torque or rotation speed is difficult to implement, there is a problem in that power consumption increases and motor efficiency falls.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 코어에 슬롯을 형성하지 않고 코일부만으로 회전력을 얻을 수 있는 슬롯리스 모터를 제공하기 위한 것이다. The present invention has been made to improve the above-mentioned problems, and to provide a slotless motor that can obtain rotational force only by the coil part without forming a slot in the core.
즉, 절연 코일을 권선한 코일부를 복수로 적층하여 코일부 적층체를 형성하고, 이러한 코일부 적층체를 슬롯이 마련되지 않은 원통형 코어와 마그네트 사이에 삽입하며, 상기 코일부 적층체를 형성하는 각각의 코일부에 전류를 스위칭함으로써 회전되는 슬롯리스 모터를 제공하기 위한 것이다. That is, a plurality of coils wound with an insulating coil are laminated to form a coil part stack, and the coil part stack is inserted between a cylindrical core and a magnet not provided with a slot, and the coil part stack is formed. It is to provide a slotless motor that is rotated by switching a current in each coil part.
또한, 이러한 슬롯리스 모터에 채용되는 최적 효율의 코일부 적층체를 제공하기 위한 것이다. Moreover, it is for providing the coil part laminated body of the optimal efficiency employ | adopted for such a slotless motor.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.
본 발명의 코일부 적층체는, 한 쌍의 연장변과 상기 연장변을 연결하는 한 쌍의 엔드변으로 이루어져 중앙에 개구부를 갖는 닫힌 도형의 형상으로 코일을 권선한 복수의 코일부를 모터의 원주 방향을 따라 일정한 거리만큼 이격시켜 적층한 것을 특징으로 한다. The coil part laminated body of this invention consists of a pair of extension side and a pair of end side which connect the said extension side, The coil part which wound the coil in the shape of the closed figure which has an opening part in the center in the circumference | surroundings of a motor It is characterized in that the laminated by spaced apart a certain distance along the direction.
여기서, 상기 연장변은 상기 모터 내부에 마련된 영구 자석의 분극선과 평행하게 연장되는 것이 바람직하다. Here, the extension side is preferably extended in parallel with the polarization line of the permanent magnet provided inside the motor.
일 실시예로서, 상기 코일부는 사각형, 트랙형, 사다리꼴 형상 중 어느 하나이다. In one embodiment, the coil portion is any one of a quadrangle, a track, and a trapezoidal shape.
일 실시예로서, 상기 복수의 코일부 중에서 서로 인접한 제1코일부 및 제2코일부에 대하여, 상기 제2코일부의 연장변을 상기 제1코일부의 개구부를 향하여 눌러 넣음으로써 상기 연장변 부분의 적층 두께가 상기 엔드변 부분의 적층 두께보다 더 작다. In one embodiment, the extension side portion by pressing the extension side of the second coil portion toward the opening portion of the first coil portion with respect to the first coil portion and the second coil portion adjacent to each other among the plurality of coil portions. The lamination thickness of is smaller than the lamination thickness of the end side portion.
일 실시예로서, 상기 코일부는 상기 눌러지는 연장변의 길이가 더 긴 사다리꼴 형상이다. In one embodiment, the coil portion has a trapezoidal shape having a longer length of the extended extension side.
한편, 본 발명의 슬롯리스 모터는, 회전 중심이 되는 모터 샤프트; 상기 모터 샤프트에 마련되는 영구 자석; 상기 영구 자석의 둘레에 원통형으로 마련되는 코어; 상기 영구 자석 및 상기 코어 사이에 끼워지는 코일부 적층체; 를 포함하고, 상기 코일부 적층체는 한 쌍의 연장변과 상기 연장변을 연결하는 한 쌍의 엔드변으로 이루어져 중앙에 개구부를 갖는 닫힌 도형의 형상으로 코일을 권선한 복수의 코일부를 원주 방향을 따라 일정한 거리만큼 이격시켜 적층한 것이며, 상기 연장변은 상기 영구 자석의 분극선과 평행하게 연장되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the slotless motor of the present invention, the motor shaft to be the center of rotation; A permanent magnet provided on the motor shaft; A core provided in a cylindrical shape around the permanent magnet; A coil part stack sandwiched between the permanent magnet and the core; The coil unit stack includes a pair of extension sides and a pair of end sides connecting the extension sides, and a plurality of coil parts winding the coil in a shape of a closed figure having an opening in the center in a circumferential direction. The stack is spaced apart by a predetermined distance along the, the extension side is characterized in that it extends in parallel with the polarization line of the permanent magnet.
일 실시예로서, 상기 코어는 복수의 분할체를 서로 접합한 것이다. In one embodiment, the core is a plurality of partitions joined together.
본 발명에 따른 슬롯리스 모터는 구조가 간단하고, 복잡한 형상을 갖는 다수의 슬롯을 코어에 형성하지 않으므로 제작 비용 절감 및 생산 효율 향상의 장점이 있다. The slotless motor according to the present invention has a simple structure and does not form a plurality of slots having a complicated shape in the core, thereby reducing manufacturing costs and improving production efficiency.
또한 슬롯리스 모터는 코일이 고밀도로 균등하게 배열되므로 자속 밀도를 높일 수 있어 소형 모터에서 원하는 토오크 및 회전 속도를 확보하기 용이하며, 슬롯을 구비한 모터에서 맥동 현상을 유발하는 요인 중 하나인 코깅 토오크(cogging torque)가 적어 맥동현상으로 인한 진동 및 소음이 감소되는 장점이 있다.In addition, slotless motors have a high density of magnetic fluxes, so the magnetic flux density can be increased, making it easy to secure the desired torque and rotational speed in small motors, and cogging torque, which is one of the causes of pulsation in a slotted motor. (cogging torque) is low, there is an advantage that the vibration and noise due to pulsation is reduced.
또한, 예를 들어 마름모형이나 원형 형상의 코일부가 아니라 사각형이나 사다리꼴 형상의 코일부를 적층하여 코일부 적층체를 형성함으로써 연장변의 면적을 증가시켜 영구 자석에 대한 자속 쇄교 밀도를 높일 수 있고 고효율의 모터 제작이 가능하다. In addition, for example, by forming a coil portion laminate by stacking coil portions having a rectangular or trapezoidal shape rather than a rhombic or circular coil portion, the area of the extension side can be increased to increase the magnetic flux linkage density of the permanent magnet, Motor production is possible.
또한, 사각형이나 사다리꼴 형상의 코일부를 적층할 때 코일부 적층체 엔드변의 두께가 두꺼워짐으로써 코어 및 영구 자석 사이에 코일부 적층체를 조립하기 어려운 점에 대응하기 위하여 코어를 분할체로 마련하고 코일부 적층체를 감싸서 조립하는 구조를 취하므로 조립 용이성이 향상된다. In addition, when stacking coil sections having a rectangular or trapezoidal shape, the thickness of the coil side stack end side becomes thick, so that the core is divided into cores and the core is divided to cope with the difficulty of assembling the coil stack between the core and the permanent magnet. It takes a structure to wrap and assemble some laminates, thereby improving the ease of assembly.
또한, 코일부의 적층시 연장변를 압착시켜 적층함으로써 코일부 적층체의 전체 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다. In addition, there is an advantage in that the total thickness of the coil part laminate can be reduced by compressing and stacking the extension side when the coil part is laminated.
한편, 사각형 형상의 코일부의 연장변를 압착시켜 적층할 때 코일부가 사다리꼴로 변형됨으로써 코일부 적층체 엔드변에 톱니 형상의 오프셋가 형성되는 것을 방지하기 위하여 압착되는 연장변를 길게한 사다리꼴 형상의 코일부를 적층하여 코일부 적층체를 형성함으로써 코일부 적층체 엔드변의 톱니 형상의 오프셋를 제거할 수 있는 장점이 있다. On the other hand, when compressing and stacking the extension side of the rectangular coil portion, the coil portion is deformed into a trapezoid, so that the trapezoidal coil portion with an extended extension side compressed to prevent the sawtooth offset is formed on the end portion of the coil portion stack. By laminating to form a coil part laminate, there is an advantage in that the sawtooth offset of the coil part laminate end side can be removed.
본 발명과 대비하기 위한 가상의 비교예를 우선 설명한다. A virtual comparative example for contrast with this invention is demonstrated first.
슬롯리스 모터의 고정자를 제조함에 있어서, 절연 코일을 육각형, 타원형, 마름모형, 원형과 같은 형상으로 권선하여 단일 코일부를 형성하고, 복수의 단일 코일부를 원주 방향으로 겹치게 배치하여 하나의 단일 코일부의 변이 앞뒤로 위치되도록 고정자를 제조할 수 있다.In manufacturing a stator of a slotless motor, an insulated coil is wound into a hexagonal, elliptical, rhombic, or circular shape to form a single coil portion, and a plurality of single coil portions are arranged in a circumferential direction to overlap one single nose. The stator can be manufactured so that some sides are positioned back and forth.
하지만, 본 발명과 같이 연장변이 영구 자석의 분극선과 평행하게 연장되도록 사각형, 트랙형, 사다리꼴 형상으로 코일부를 마련하지 않고, 상술한 비교예와 같이 육각형, 타원형, 마름모형, 원형과 같은 형상으로 코일부를 권선하는 경우, 상단에서 하단으로 코일이 사선으로 연장되기 때문에 코일 중간부와 비교하여 쇄교하는 자속이 감소하게 된다. 이는 곧 역기전력 상수(토크 상수와 등가이다)의 감소를 유발하여 모터의 출력을 떨어뜨리는 원인으로 작용할 수 있다. However, as in the present invention, the coil is not provided in a quadrangular, track, or trapezoidal shape so that the extension side extends in parallel with the polarization line of the permanent magnet. In the case of winding the coil part, since the coil extends obliquely from the upper end to the lower end, the magnetic flux that links between the coil middle part is reduced. This can cause a decrease in the back EMF constant (equivalent to the torque constant), which can cause a drop in the motor output.
쇄교 자속을 증가시키기 위하여 본 발명과 같이 사각형 형상의 코일을 적용할 경우, 다수의 단일 코일부를 적층하였을 때 코일 피치에 따라 엔드변 부분에 코일부가 중첩되어 코일부 적층체의 엔드변 부분인 상단 및 하단의 두께가 두꺼워지므로 회전자인 코어 조립을 위한 수단이 필요한데, 본 발명은 코어를 다수의 분할 체로 구성하여 코일부 적층체의 연장변의 외측에서 감싸는 방식으로 이를 해결하였다. In the case of applying a rectangular coil as in the present invention to increase the crosslink magnetic flux, the coil part is overlapped with the end edge part according to the coil pitch when a plurality of single coil parts are stacked, and an upper end part of the coil part laminate And because the thickness of the bottom is thick, means for assembling the rotor core is required, the present invention solved this by configuring the core in a plurality of partitions wrapped around the outer side of the coil side laminate.
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, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms that are specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명의 사각형 형상의 코일부를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1의 측면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 사각 형상의 코일부를 적층한 코일부 적층체를 모터의 원주 방향으로 펼쳐놓은 평면 전개도이다. 도 4는 도 3의 절단면 A-A'에 대한 측단면도이다. 도 5는 도 3에 도시된 코일부 적층체에 대하여 연장변를 압착시켰을 때 발생하는 톱니 형상의 오프셋를 도시한 평면 전개도이다. 1 is a plan view showing a rectangular coil portion of the present invention. 2 is a side view of FIG. 1. FIG. 3 is a planar development view in which the coil part stack in which the rectangular coil parts shown in FIG. 1 are stacked is unfolded in the circumferential direction of the motor. 4 is a side cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. FIG. 5 is a planar exploded view showing a sawtooth offset generated when the extension side is pressed against the coil portion laminate shown in FIG. 3.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하며, 본 발명의 코일부 적층체(100)의 제1실시예에 대하여 설명한다. 1 to 5, the first embodiment of the
발명의 코일부 적층체(100)는 복수의 코일부(10a)를 모터의 원주 방향을 따라 일정한 거리만큼 이격시켜 적층한 것이다. 이러한 코일부(10a)는 절연 코일을 닫힌 도형 형상으로 권선한 것이다. 닫힌 도형은 한 쌍의 연장변(20)과 상기 연장변(20)을 연결하는 한 쌍의 엔드변(30)으로 이루어지고 중앙에 개구부(25)를 갖는다. The
이때, 연장변(20)은 영구 자석(230)의 분극선(232)과 평행하게 연장된다. 따 라서, 코일부(10a)는 제1실시예로서 사각형, 후술하는 제2실시예로서 사다리꼴 형상, 트랙형 중 어느 하나의 형상을 갖는 것이 바람직하다. In this case, the
도시되지는 않았지만 트랙형으로 형성된 코일부는 연장변이 직선으로 형성되고 쇄교 자속수에 기여하는 양이 적은 엔드변이 곡선으로 형성된 것으로서 실질적으로 제1실시예인 사각형과 쇄교 자속수의 관점에서 등가의 형상에 불과하다. Although not shown, the coil portion formed in a track shape has a straight line with an extended edge and a curved end edge with a small amount contributing to the linkage flux, and is substantially equivalent in view of the square and the linkage flux, which are the first embodiment. Do.
도 4를 참조하면, 코일부 적층체의 적층 구조가 잘 도시된다. 복수의 코일부(10a)는 원주 방향을 따라 소정 거리 이격시키며 서로 겹쳐지게 적층된다. Referring to FIG. 4, the laminated structure of the coil part stack is well illustrated. The plurality of
이때, 코일부 적층체(100)의 두께를 감소시킬 수 있는 방안으로서, 연장변(20)을 화살표 방향으로 눌러 넣어 점선으로 표시된 위치까지 압착시키는 것이다. 즉, 복수의 코일부(10a) 중에서 서로 인접한 제1코일부(11) 및 제2코일부(12)에 대하여, 제2코일부(12)의 연장변(20a)을 제1코일부(11)의 개구부(25)를 향하여 눌러 넣는 것이다. At this time, as a way to reduce the thickness of the
압착 공정을 거치지 않고 코일부(10a)를 단순히 적층한 경우의 코일부 적층체(100)의 두께는 참조부호 T0로 도시되었고, 압착 공정을 거친 경우의 코일부 적층체(100)의 두께는 T1으로 도시되었다. The thickness of the
그러나 이러한 두께 감소는 연장변(20) 부분에서 두드러질 뿐 엔드변(30)에서는 개구부(25)에 의한 빈 공간이 전혀 존재하지 않고 코일부(10a)가 그대로 중첩되기 때문에 두께 감소 효과를 얻을 수 없다. 이는 도 9에 잘 도시되는데, 엔드변(30) 부분의 적층 두께는 압착 전후에 변화가 거의 없으므로 여전히 T0이며, 연장변(20) 부분의 적층 두께(T1)가 엔드변(30) 부분의 적층 두께(T0)보다 더 작게 된다.However, this thickness reduction is prominent in the
본 발명의 슬롯리스 모터의 구조에 대하여 후술하겠지만, 도10 및 도 11을 먼저 참조하면, 코일부 적층체(100)를 영구 자석(230) 둘레에 배치한 다음, 코일부 적층체(100)에 하나의 부품으로 된 원통형 코어(220)를 끼운다고 가정하면, 연장변(20) 부분의 두께(T1)에 맞추어진 코어(220)의 내경이 엔드변(30) 부분에 걸려 조립 용이성이 떨어지는 문제점을 예상할 수 있다. Although the structure of the slotless motor of the present invention will be described later, referring to FIGS. 10 and 11, the
이를 개선하기 위한 실시예로서, 본 발명은 엔드변(30) 부분과 도피되도록 코일부 적층체(100)보다 z축 방향 길이가 짧은 것으로서, 다수의 분할체로 이루어진 코어(220)를 구비하고, 분할된 코어(220) 부품을 연장변(20)을 감싸면서 접합시키는 구조를 취한다. 예를 들어 2개로 분할된 코어(220)를 접합부(224)에서 접합시킨 실시예가 도 10 및 도 11에 도시된다. As an embodiment for improving this, the present invention has a length shorter in the z-axis direction than the
다시 도 4를 참조하면, 연장변(20)의 일측(20b)를 기준으로 연장변(20)의 타측(20a)을 화살표로 도시한 개구부(25) 방향으로 눌러 넣게 되는 경우, 눌러지는 연장변(20a)의 변형에 의하여 엔드변(30)의 일측이 접근되어 비대칭 형상이 되므로 도 5에 도시된 바와 같이 코일부 적층체(100)의 엔드변(30) 부분에 톱니 형상의 오프셋(k)가 발생한다. 이러한 오프셋(k)은 외관상은 물론 기구적 또는 전기적 특성을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있으므로 오프셋 제거 수단을 마련하는 것이 바람직하다. Referring back to FIG. 4, when the
도 5를 참조하면, 이러한 오프셋(k)은 눌러지는 연장변(20a) 쪽에서 영구 자석(230) 노출 면적을 줄이는 결과가 되므로 자속 쇄교수를 더욱 증가시키기 위하여 연장변(20a)의 변형으로 인한 오프셋(k)를 제거하는 수단이 필요하다. 또한, 연장변(20a)의 길이가 한 쪽이라도 짧아지면 코일부 적층체(100)를 코어(220)에 포밍(forming)할 때 코어(220)를 조립할 수 있는 조립 면적이 적어지거나 모터의 토오크 상수가 설계치보다 변동될 수 있으므로 그 대책으로 다음에 설명하는 제2실시예가 바람직하다.Referring to FIG. 5, since the offset k is a result of reducing the
도 6 내지 도 8을 함께 참조하며, 본 발명의 코일부 적층체(100)의 제2실시예에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 사다리꼴 형상의 코일부(10b)를 도시한 평면도이다. 도 7은 도 6에 도시된 사다리꼴 형상의 코일부(10b)를 적층한 코일부 적층체(100)를 모터의 원주 방향으로 펼쳐놓은 평면 전개도이다. 도 8은 도 7에 도시된 코일부 적층체(100)에 대하여 연장변(20)를 압착시켰을 때 톱니 형상의 오프셋이 제거된 상태를 도시한 평면 전개도이다. 도 7의 절단면 C-C'에 대한 측단면도는 도 4와 동일하므로 이에 대한 도시는 생략한다.6 to 8, a second embodiment of the
도 4에 도시된 실시예와 동일한 방법으로 코일부 적층체(100)의 두께를 감소시키기 위하여, 연장변(20)을 화살표 방향으로 눌러 넣어 점선으로 표시된 위치까지 압착시킨다. 즉, 복수의 코일부(10a) 중에서 서로 인접한 제1코일부(11) 및 제2코일부(12)에 대하여, 제2코일부(12)의 연장변(20a)을 제1코일부(11)의 개구부(25)를 향하여 눌러 넣는다. 눌러지는 연장변(20a)이 변형되어 엔드변(30)의 일측이 접근되더라도 원래 사다리꼴 형상의 비대칭 사각 권선을 배치하였기 때문에 도 8과 같은 대칭 형상의 코일부 적층체(100)를 얻을 수 있다. In order to reduce the thickness of the
즉, 사다리꼴 형상의 비대칭 사각 권선을 적층함으로써 코일부 적층체(100) 를 코어(220)에 포밍(forming)시 도 8과 같이 대칭 형상의 코일부 적층체(100)를 얻을 수 있다. 조립된 코일부 적층체(100)를 사이에 두고 분할된 코어(220)를 양측에서 결합시켜 코일부 적층체(100)를 코어(220)에 포밍할 때, 코일부 적층체(100)가 대칭으로서 톱니 형상의 오프셋이 발생하지 않으므로 회전자인 코어(220)의 결합 공간 감소를 방지할 수 있다.That is, when the
코일 피치 3을 갖는 권선 배치를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 양단부의 엔드변(30)은 총 4층으로 겹치게 되고 중간의 연장변(20)은 총 2층으로 겹치게 되는데, 엇갈려 배치된 연장변(20)을 압착하여 2층으로 겹치게 하기 위해서는 연장변(20)의 한쪽을 다른 쪽의 연장변(20)보다 길게 제작해야 한다. 즉, 코일의 두께를 고려하여 한쪽 변의 길이를 길게 사다리꼴로 제작하고, 서로 다른 코일의 두 변이 겹치는 부위에서 긴 변을 짧은 변 방향으로 압착하여 4층으로 중첩된 엔드변(30)을 제외한 나머지 중간의 연장변(20) 부분은 모두 2층으로 압착되어 정렬을 유지한다.Taking the winding arrangement with coil pitch 3 as an example, it is as follows.
도 9는 도 5의 절단면 B-B' 및 도 8의 절단면 D-D'에 대한 측단면도이다. 엔드변(30) 부분의 적층 두께는 압착 전후에 변화가 거의 없으므로 여전히 T0이며, 연장변(20) 부분의 적층 두께(T1)가 엔드변(30) 부분의 적층 두께(T0)보다 더 작게 된다.FIG. 9 is a side cross-sectional view taken along the cut plane B-B 'of FIG. 5 and cut plane D-D' of FIG. The lamination thickness of the
도 10은 본 발명의 코일부 적층체(100)를 구비한 모터의 내부 구조를 도시한 사시도이다. 도 11은 도 10의 절단면 E-E'에 대한 측단면도이다.10 is a perspective view showing the internal structure of a motor provided with the
본 발명의 슬롯리스 모터는 회전 중심이 되는 모터 샤프트(210)와, 모터 샤 프트(210)에 마련되는 회전자로서 영구 자석(230)과, 영구 자석(230)의 둘레에 원통형으로 마련되는 고정자로서 코어(220)와, 영구 자석(230) 및 코어(220) 사이에 끼워지는 코일부 적층체(100)를 포함한다. 센서(센서)에서 측정한 모터 샤프트(210)의 위상각에 따라 제어부(미도시)는 각각의 코일부에 전류를 스위칭한다. The slotless motor of the present invention includes a
분할된 코어(220)를 코일부 적층체(100)의 양쪽에서 감싸고 접합부(224)에서 접합하여 고정자를 완성한다. 이로써 코어(220)의 백요크 여유 공간에 중첩된 엔드변(30) 부분 코일이 위치하므로 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며 실질적으로 코어(220)에 대면되는 것은 연장변(20)이고 엔드변(30)은 코어(220)에 대면되지 않으므로 모터 효율이 좋아진다. 모터 상수에 크게 기여하지 않던 요크의 비활용 부분이 제거된다. The divided
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments of the present invention are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the following claims.
도 1은 본 발명의 사각형 형상의 코일부를 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing a rectangular coil portion of the present invention.
도 2는 도 1의 측면도이다.2 is a side view of FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 사각 형상의 코일부를 적층한 코일부 적층체를 모터의 원주 방향으로 펼쳐놓은 평면 전개도이다.FIG. 3 is a planar development view in which the coil part stack in which the rectangular coil parts shown in FIG. 1 are stacked is unfolded in the circumferential direction of the motor.
도 4는 도 3의 절단면 A-A'에 대한 측단면도이다.4 is a side cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
도 5는 도 3에 도시된 코일부 적층체에 대하여 연장변를 압착시켰을 때 발생하는 톱니 형상의 오프셋를 도시한 평면 전개도이다.FIG. 5 is a planar exploded view showing a sawtooth offset generated when the extension side is pressed against the coil portion laminate shown in FIG. 3.
도 6은 본 발명의 사다리꼴 형상의 코일부를 도시한 평면도이다.6 is a plan view showing a trapezoidal coil portion of the present invention.
도 7은 도 6에 도시된 사다리꼴 형상의 코일부를 적층한 코일부 적층체를 모터의 원주 방향으로 펼쳐놓은 평면 전개도이다.FIG. 7 is a planar development view in which the coil part stack in which the trapezoidal coil parts shown in FIG. 6 are stacked is unfolded in the circumferential direction of the motor.
도 8은 도 7에 도시된 코일부 적층체에 대하여 연장변를 압착시켰을 때 톱니 형상의 오프셋가 제거된 상태를 도시한 평면 전개도이다.FIG. 8 is a planar exploded view showing a state in which the sawtooth offset is removed when the extension side is pressed against the coil unit laminate shown in FIG. 7.
도 9는 도 5의 절단면 B-B' 및 도 8의 절단면 D-D'에 대한 측단면도이다.FIG. 9 is a side cross-sectional view taken along the cut plane B-B 'of FIG. 5 and cut plane D-D' of FIG.
도 10은 본 발명의 코일부 적층체를 구비한 모터의 내부 구조를 도시한 사시도이다.10 is a perspective view showing the internal structure of a motor provided with a coil part laminate of the present invention.
도 11은 도 10의 절단면 E-E'에 대한 측단면도이다.FIG. 11 is a side sectional view taken along the line E-E 'of FIG. 10; FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10a,10b...코일부 20...연장변10a, 10b ...
25...개구부 30...엔드변25 ... opening 30 ... end side
100...코일부 적층체 210...모터 샤프트100
220...코어 224...접합부220 ...
230...영구 자석 232...분극선230 ...
240...제어부 250...센서240 ... control unit 250 ... sensor
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