KR101092072B1 - 직렬 또는 병렬 결선이 용이한 스테이터 코어 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스테이터 코어는 다수의 단위코어가 결합됨으로써 형성되는데, 이 단위코어는 양단에 결합홈 및 결합돌기가 형성된 분할코어; 및 외측부, 내측부 및 권선부로 이루어지고, 상기 분할코어의 상부 및 하부에 결합되는 인슐레이터로 이루어지고, 상기 인슐레이터의 외측부에는 최소한 2 이상의 슬롯을 갖는 매그메이트가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

직렬 또는 병렬 결선이 용이한 스테이터 코어{Stator Core with Magmate for Serial or Parallel Wiring}

본 발명은 모터의 스테이터 코어에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 스테이터 코어를 이루는 분할코어에 각각 결합되는 인슐레이터에 매그메이트 결선 구조를 도입함으로써 다양한 형태의 결선이 가능한 스테이터 코어에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 스테이터(고정자, stator)와 로터(회전자, rotor)를 포함하고 있다. 여기서 스테이터는 다수의 티스(teeth)를 갖는 코어(core)(이하 '스테이터 코어(stator core)라' 함)에 코일을 권선하여 회전자가 회전할 수 있도록 자속의 변화를 줄 수 있는 구조를 갖고 있다.

이러한 종래의 스테이터 코어는 도 1에 도시된 바와 같이, 강판을 T자 형태로 타발한 것을 적층하여 제작된 분할코어(100)의 상부 및 하부에 코일이 와인딩되는 절연체로서의 인슐레이터(200)를 결합한다. 참고로, 본 명세서에서 분할코어와 인슐레이터의 결합된 상태를 단위코어라고 한다. 그 다음, 도 2에서와 같이 분할코어(100)의 결합홈(111)과 결합돌기(112)를 인접하는 분할코어의 결합돌기와 결합홈에 결합한다. 이렇게 인슐레이터가 결합된 분할코어, 즉 단위코어를 연속적으로 결합하면 도 3에 도시된 바와 같이 원형의 스테이터 코어(1)가 완성된다. 도 2 및 도 3에는 인슐레이터(200)에 코일이 권선된 상태를 도시하고 있다.

이러한 종래의 스테이터 코어의 경우, 각 인슐레이터에 권선되는 각 코일의 단부를 결선하기 위해 인슐레이터의 윗부분에서 수개의 코일 가닥을 각 상에 일치하도록 찾아서 일일이 결선해야 하므로 결선 작업이 매우 어렵고 복잡하며 결선 후에도 코일 결선이 정리되지 않아 매우 불편하다. 특히 병렬결선일 경우 결선이 더욱 복잡하고 결선된 코일을 정리하기가 쉽지 않다.

또한, 종래의 스테이터 코어의 경우, 스테이터 코어를 하우징에 결합한 상태에서 스테이터 코어 내측의 로터가 회전할 경우, 회전축을 중심으로 스테이터 코어가 자유 진동을 할 수 있어 모터의 회전 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자들은 스테이터 코어를 제작할 때, 직렬 또는 병렬 등의 다양한 결선 작업을 용이하게 할 수 있고, 또한 코일이 깔끔하게 정리될 수 있도록 하기 위하여 매그메이트를 인슐레이터에 형성하는 방법과, 각 분할코어의 외주면에 결합돌기를 형성함으로써 회전축 방향으로 발생하는 스테이터 코어의 자유도를 제거하기 할 수 있는 신규의 스테이터 코어를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 코일의 직렬 또는 병렬 결선이 용이한 스테이터 코어를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 결선된 코일의 정리가 용이한 스테이터 코어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전축 방향으로 발생하는 스테이터 코어의 자유도를 없앨 수 있는 스테이터 코어를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 또는 기타 기재하지 않았지만 본 발명의 구성으로부터 당연히 도출되는 목적은 아래 설명하는 본 발명의 특징에 의하여 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 스테이터 코어는 다수의 단위코어가 결합됨으로써 형성되는데, 이 단위코어는

양단에 결합홈 및 결합돌기가 형성된 분할코어; 및

외측부, 내측부 및 권선부로 이루어지고, 상기 분할코어의 상부 및 하부에 결합되는 인슐레이터;

로 이루어지고, 상기 인슐레이터의 외측부에는 최소한 2 이상의 슬롯을 갖는 매그메이트가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 인슐레이터의 외측부의 외측면에는 코일의 정리를 위한 복수의 코일 가이드가 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 인슐레이터의 외측부 양 끝단에는 코일이 도입되기 위한 코일 가이드가 형성될 수 있다.

본 발명에서 분할코어의 외측면 중앙부에 돌기부를 형성함으로써, 모터 회전에 의해 발생하는 스테이터 코어의 자유도가 증가하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 코일의 직렬 또는 병렬 결선이 용이하고, 결선된 코일의 정리가 용하며, 회전축 방향으로 발생하는 스테이터 코어의 자유도를 없앨 수 있는 스테이터 코어를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 분할코어에 인슐레이터가 결합되는 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 종래의 분할코어 2개가 연결된 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 종래의 분할코어를 결합하여 구성된 스테이터 코어를 보여주는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 사용되는 인슐레이터의 구조를 위에서 바라본 평면도이다.
도 5는 본 발명에 사용되는 인슐레이터의 구조를 외측에서 바라본 평면도이다.
도 6은 본 발명에 사용되는 분할코어를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스테이터 코어에서 분할코어와 인슐레이터가 결합된 단위코어를 나타내는 분해사시도이다.
도 8은 본 발명에 사용되는 단위코어를 결합하여 제작된 스테이터 코어의 일례를 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 단위코어의 중심부를 길이방향으로 절단하여 측면에서 바라본 측단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 스테이터 코어의 코일 결선의 일례를 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명에 따른 스테이터 코어의 코일 결선의 다른 일례를 나타낸 개념도이다.
이하 본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 사용되는 인슐레이터(20)의 구조를 위에서 바라본 평면도이고, 도 5는 본 발명에 사용되는 인슐레이터(20)의 구조를 외측에서 바라본 평면도이다.

본 발명에 따른 스테이터 코어에 사용되는 인슐레이터(20)는 외측부(21), 내측부(22) 및 권선부(23)로 이루어진다. 참고로, 본 발명에서 외측이란 도 2의 스테이터 코어를 참조하였을 때 원의 바깥쪽을, 내측이란 원의 안쪽 방향을 의미한다.

외측부(21)에는 매그메이트(24)가 형성되어 있다. 매그메이트가 형성되는 위치는 외측부의 어느 곳이든 상관없으나, 도 3에서와 같이 외측부 중앙 상부에 형성할 수 있다. 매그메이트(24)는 하나 이상의 슬롯(241)을 구비하고 있다. 슬롯(241)은 코일의 단부가 삽입되는 부분이다. 각 슬롯(241)에 삽입되어 있는 코일은 전기적으로 연결되어 결선을 이루게 된다. 일반적으로 모터는 3상 결선이 대부분이므로, 도 4 및 도 5에서는 3개의 슬롯을 가진 매그메이트(24)를 도시하고 있다.

내측부(22)는 분할코어의 티스부에 결합되는 부분이고, 권선부(23)는 코일이 권선되는 부분이다.

이와 같이 매그메이트(24)가 형성된 본 발명의 인슐레이터(20)를 분할코어(10)의 상부 및 하부에 결합하여 단위코어(도 9의 도면부호 50 참조)를 만든 다음, 단위코어를 다수개 연결함으로써 원형의 스테이터 코어(도 7 참조)를 제작한다.

인슐레이터(20)의 외측부(21)에는 코일 가이드(25)가 최소한 하나 이상 형성되어 있다. 이 코일가이드(25)의 위치나 개수는 특별히 한정되지 않으나, 도 5에서와 같이, 외측부(20)의 외측면에 3개의 코일가이드(25)가 서로 단차를 두고 형성될 수 있다. 이렇게 단차를 둠으로써 각 코일가이드 사이로 코일이 지나가도록 하여, 코일의 정리가 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

외측부의 양 측면에는 코일 입출부(26)를 형성한다. 코일 입출부(26)는 코일이 들어갈 수 있는 크기의 홈 또는 통로를 말한다. 코일 입출부(26)를 통해 권선부(23)에 권선된 코일의 양 단부가 외측부(21) 바깥쪽으로 안내되어, 외측부(21)의 외측면에 코일이 정리될 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 스테이터 코어에 사용되는 분할코어(10)를 나타낸 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 분할코어(10)는 단면이 대략 T자 형상을 갖고 있으며, 내측에는 티스(13)가 형성되어 있다. 한편, 분할코어의 외측 부분의 양 단부에는 결합홈(11)과 결합돌기(12)가 형성되어 있다. 이 결합홈과 결합돌기는 인접하는 결합돌기와 결합홈에 결합함으로써 원형의 스테이터 코어를 이루게 된다.

한편, 본 발명에 따른 스테이터 코어는 종래의 스테이터 코어에서 발생하는 회전축 방향의 자유도를 없애기 위하여, 분할코어의 외측면에 돌기부(15)를 형성하는 것에 특징이 있다. 즉, 스테이터 코어를 하우징에 결합할 때, 분할코어(10)의 외주면 중앙부에 형성된 돌기부(15)는 스테이터 코어의 하우징에 별도로 형성되어 있는 결합부(도시되어 있지 않음)에 맞물린 상태로 된다. 이렇게 되면 스테이터 코어가 하우징에 보다 견고하게 결합되기 때문에, 모터 축이 회전할 때 스테이터 코어에 발생하는 미세 진동을 방지할 수 있어 모터의 회전 특성이나 내구성 등에 좋은 영향을 미치게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 스테이터 코어에서 분할코어(10)와 인슐레이터(20)가 결합되어 구성되는 단위코어를 나타내는 분해사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 단위코어는 분할코어(10)의 상부 및 하부에 인슐레이터(20)를 결합함으로써 제작된다. 이러한 단위코어를 다수개 결합하면 하나의 스테이터 코어가 되는데, 이는 도 8에 도시되어 있다.

도 8은 본 발명에 사용되는 단위코어를 결합하여 제작된 스테이터 코어의 일례를 나타낸 개념도이다.

도 8에 도시된 스테이터 코어는 1번 단위코어부터 12번 단위코어로 이루어지고 있다. 즉 단위코어 12개를 사용하고 있다. 이들 단위코어 중에서, 1, 4, 7, 9번 단위코어의 분할코어 외측 중심부에는 각각 돌기부(15)가 형성되어 있다. 이러한 돌기부(15)가 위치와 대응되는 하우징에는 결합부가 형성되어 있기 때문에, 스테이터 코어가 하우징에 결합할 때 보다 견고하고 회전축 방향의 자유도를 억제할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 스테이터 코어는 도 8에서와 같이 12개의 단위코어를 사용할 수도 있고, 필요에 따라 그 개수를 변화시킬 수 있다. 예를 들어 M개의 단위코어를 사용할 수 있다고 할 때, 도 8의 스테이터 코어는 M=12인 경우이다. 바람직하게, M은 3의 배수이며, 더 바람직하게, 주로 사용되는 M의 값은 9, 12, 18, 24이다. 위에 설명한 돌기부의 개수는 특별히 한정되지 않지만, 전체 스테이터 코어 외주를 기준으로 90도 위치점 마다 형성할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 단위코어(50)의 중심부를 길이방향으로 절단하여 측면에서 바라본 측단면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 단위코어(50)는 분할코어(10)의 상부 및 하부에 인슐레이터(20)가 결합된 구성을 갖는다. 인슐레이터(20)는 외측부(21), 내측부(22) 및 권선부(23)로 이루어진다. 도 8에는 코일(30)이 권선부에 권선되어 있는 상태를 나타내고 있다. 외측부(21)에는 매그메이트(24)가 형성되어 있다.

도 10은 본 발명에 따른 스테이터 코어의 코일 결선의 일례를, 도 11은 코일 결선의 다른 일례를 나타낸 개념도이다.

본 발명에 따른 스테이터 코어는 인슐레이터(20)에 결선을 위한 매그메이트(24)가 각각 형성되어 있으므로, 필요에 따라 다양한 형태의 결선이 용이하게 이루어질 수 있다. 도 10 및 도 11은 단위코어의 개수 M값이 9인 경우를 나타내고 있다.

도 10은 U, V, W의 3개의 상이 직렬로 결선된 구조를 나타내고 있다. U상의 코일은 1번, 4번, 7번 단위코어에 권선된 다음 그 일단이 매그메이트(24)의 슬롯에 삽입된다. 매그메이트(24)는 1번 내지 9번 단위코어 중 임의의 단위코어에 형성된 매그메이트일 수 있다. V상의 코일은 2번, 5번, 8번 단위코어에 권선된 다음 그 일단이 동일한 매그메이트(24)의 슬롯에 삽입된다. 마찬가지로, W상의 코일은 3번, 6번, 9번 단위코어에 권선된 다음 그 일단이 동일한 매그메이트(24)의 슬롯에 삽입된다.

도 11은 U, V, W의 3개의 상이 병렬로 결선된 구조를 나타내고 있다. 도 11에서와 같이, U, V, W 각 상의 일단은 각 상과 중성점 N을 연결하기 위한 위한 3개의 매그메이트(24)에 각각 결합된다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 스테이터 코어는 매그메이트를 이용하여 3상 직렬, 3상 병렬 결선, 3상 6병렬 Y 결선 등 다양한 형태의 결선 구조를 구현할 수 있다.

아래 특허청구범위에 기재된 본 발명의 균등 범위의 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

1, 1': 스테이터 코어 10, 100: 분할코어
11, 13, 110: 티스 11, 111: 결합홈
12, 112: 결합돌기 20, 200: 인슐레이터
15: 돌기부 21: 외측부
22: 내측부 23: 권선부
24: 매그메이트 25: 코일 가이드
26: 코일 입출부 30, 300: 코일
50: 단위코어

Claims (7)

1. 양단에 결합홈 및 결합돌기가 형성된 분할코어; 및
   외측부, 내측부 및 권선부로 이루어지고, 상기 분할코어의 상부 및 하부에 결합되는 인슐레이터;
   로 이루어지고, 상기 인슐레이터의 외측부에는 최소한 2 이상의 슬롯을 갖는 매그메이트가 형성되고,
   상기 인슐레이터의 외측부의 외측면에는 복수의 코일 가이드가 형성되어 있으며,
   상기 복수의 코일 가이드는 각각의 코일 가이드 사이로 코일이 지나가도록 하기 위한 단차를 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 단위코어.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 인슐레이터의 외측부 양 끝단에는 코일이 도입되기 위한 코일 입출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단위코어.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 분할코어의 외측면 중앙부에 돌기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단위코어.
   
5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 단위코어 M개를 이용하여, 단위코어 각각의 결합홈 및 결합돌기가 인접하는 단위코어의 결합돌기 및 결합홈에 결합함으로써 형성된 스테이터 코어(여기서, M은 3 이상의 자연수임).
   
6. 제1항에 있어서, 상기 분할코어의 외측 중심부에는 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 단위코어.
7. 삭제

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