KR101103989B1 - 모터의 스테이터 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 스테이터 어셈블리는 원형의 베이스, 상기 베이스의 외주면을 따라 방사상으로 형성된 다수의 티스 및 상기 베이스의 내주면을 따라 형성된 하나 이상의 결합부 부싱으로 이루어진 스테이터 코어(10); 상기 스테이터 코어의 표면에 형성된 절연 코팅층(20); 및 상기 베이스의 상부 및 하부에 각각 결합되는 한 쌍의 베이스 인슐레이터(40)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 스테이터 어셈블리{Stator Assembly for Motor}
본 발명은 모터에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 모터에 적용되는 새로운 구조의 스테이터 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 모터의 로터(rotor, 회전자)가 스테이터(stator, 고정자)의 외측에 위치하는 형태의 모터를 아우터 로터(outer rotor)형 모터라고 하고, 로터가 스테이터의 내측에 위치하는 형태의 모터를 이너 로터(inner rotor)형 모터라고 한다. 본 발명은 세탁기 등에 사용되는 아우터 로터형 직결식 모터(DD 모터, Direct Driving Motor) 또는 에어컨 등에 주로 사용되는 이너 로터형 모터의 스테이터 어셈블리와 관련된다.
도 1은 종래의 스테이터 어셈블리의 분해사시도를 나타내고 있고, 도 2는 종래의 스테이터 코어 어셈블리에 홀 센서부와 파워 리드부가 결합되어 있는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 스테이터 코어 어셈블리는 스테이터 코어(10)의 상부 및 하부에 인슐레이터(150)가 결합된 구조를 가지고 있다. 스테이터 코어는 원형의 베이스(15), 베이스(15)의 둘레부에 방사상으로 형성된 티스(11), 인접하는 티스와 티스 사이의 공간인 슬롯(12)으로 이루어진다. 인슐레이터(150)는 내부에 결합부 부싱(151)이 형성되어 있고, 상기 티스를 감싸고 코일이 권선되기 위한 티스 절연부(152), 티스의 끝부분이 결합되는 홈(153)으로 이루어져 있다. 도 1은 아우터 로터형 스테이터 코어 어셈블리를 도시하고 있는데, 이너 로터형 스테이터 코어도 티스가 베이스의 내측 중심을 향하도록 형성되어 있고 결합부 부싱이 형성되지 않는 점을 제외하고는 아우터 로터형과 유사하다.
도 2를 참조하면, 종래의 스테이터 어셈블리의 인슐레이터에는 자속을 감지하기 위한 홀센서부(160)와 전원을 전기적으로 연결하기 위한 파워 리드부(170)가 결합되어 있다. 즉, 홀센서부(160)가 인슐레이터(150)에 결합되도록 구성된다.
이와 같은 종래의 스테이터 어셈블리는 스테이터 코어의 티스(11)에 인슐레이터의 티스 절연부(152)가 결합되고, 그 티스 절연부(152) 상에 코일(200)이 와인딩된다. 티스 절연부(152)는 인슐레이터(150)와 함께 일체로 사출된 수지 몰딩 재질로 이루어지기 때문에, 티스 절연부(152)의 두께는 티스의 두께보다 증가하게 되어, 슬롯(154)의 크기가 스테이터 코어의 슬롯(12)의 크기보다 작아진다. 따라서, 같은 수의 와인딩을 통해 얻을 수 있는 자속의 변화 등 물리적 특성에 영향을 미치게 된다. 또한, 사출해야되는 수지 몰딩의 양이 증대되는 문제점이 있다. 또한, 도 2와 같이 인슐레이터(150)에 선택적으로 합부 부싱(151), 홀센서 결합부(155)를 형성해야 하는 경우에 사출해야하는 수지 몰딩의 양이 증대되어 금형이 복잡해지고 재료비가 상승되는 문제가 있다. 또한, 홀센서 결합부(155)는 인슐레이터의 한 곳에만 형성되기 때문에 홀센서부의 결합 위치가 한 곳으로 제한된다.
이에 본 발명자들은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 구조의 스테이터 어셈블리를 제안하고자 한다.
본 발명의 목적은 스테이터 코어를 절연 코팅처리하고 선택적으로 절연 필름을 스테이터 코어의 슬롯에 삽입함으로써 슬롯의 공간을 줄이지 않고 티스의 절연처리가 가능한 스테이터 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스테이터 코어의 인슐레이터 구조를 변경함으로써 소요되는 수지 몰딩의 양을 현저하게 줄일 수 있는 스테이터 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 홀센서부의 위치를 자유롭게 결정할 수 있는 스테이터 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 명시되지는 않았지만 내재되어 있는 목적은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 용이하게 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 스테이터 어셈블리는 원형의 베이스, 상기 베이스의 외주면을 따라 방사상으로 형성된 다수의 티스 및 상기 베이스의 내주면을 따라 형성된 하나 이상의 결합부 부싱으로 이루어진 스테이터 코어(10);
상기 스테이터 코어의 표면에 형성된 절연 코팅층(20); 및
상기 베이스의 상부 및 하부에 각각 결합되는 한 쌍의 베이스 인슐레이터(40);
로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 티스와 티스 사이의 공간인 슬롯에 삽입되는 절연 필름(30)을 더 포함하여 절연 성능을 강화할 수 있다.
본 발명은 상기 티스에 결합되는 결합홈을 갖는 최소한 하나 이상의 홀 IC부가 각각 수직 방향으로 형성된 홀 센서부를 더 포함하고, 상기 홀 센서부의 결합홈은 상기 티스에 결합되어 있어도 좋다.
본 발명에 따른 홀 센서부는 측면에 결합홈을 갖는 최소한 하나 이상의 홀 IC부가 각각 수직 방향으로 형성되고, 상기 결합홈은 스테이터 코어의 티스에 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 제조 방법은 원형의 베이스, 상기 베이스에 방사상으로 형성된 다수의 티스 및 상기 티스 사이의 공간인 슬롯을 갖는 스테이터 코어(10)를 제공하고; 상기 스테이터 코어(10)의 표면에 절연 코팅층을 형성하고; 선택적으로 상기 절연 코팅층(20)이 형성된 스테이터 코어(10)의 슬롯에 절연 필름(30)을 삽입하고; 그리고 상기 베이스의 상부 및 하부에 각각 베이스 인슐레이터를 결합하는단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태에 따른 스테이터 어셈블리는
원형의 베이스, 및 상기 베이스의 외주면을 따라 방사상으로 형성된 다수의 티스로 이루어진 스테이터 코어(10);
상기 스테이터 코어의 표면에 형성된 절연 코팅층(20); 및
상기 베이스의 상부 및 하부에 각각 결합되고, 내주면을 따라 형성된 하나 이상의 결합부 부싱을 갖는 한 쌍의 베이스 인슐레이터(40);
로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 티스와 티스 사이의 공간인 슬롯에 삽입되는 절연 필름(30)을 더 포함하여도 좋다.
본 발명의 또 다른 형태에 따른 스테이터 어셈블리는
원형의 베이스, 상기 베이스의 내주면을 따라 방사상으로 형성된 다수의 티스로 이루어진 스테이터 코어(10); 및
상기 스테이터 코어의 표면에 형성된 절연 코팅층(20); 및
상기 베이스의 상부 및 하부에 각각 결합되는 한 쌍의 베이스 인슐레이터(40);
로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 티스와 티스 사이의 공간인 슬롯에 삽입되는 절연 필름(30)을 더 포함하여도 좋다.
본 발명은 슬롯의 공간을 줄이지 않고 티스의 절연처리가 가능하고, 소요되는 수지 몰딩의 양을 현저하게 줄일 수 있으며, 홀센서부의 위치를 자유롭게 결정할 수 있는 스테이터 어셈블리 및 그 제조방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 모터의 스테이터 어셈블리의 분해사시도이다.
도 2는 종래의 모터의 스테이터 어셈블리의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리에 사용되는 스테이터 코어를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리에 사용되는 스테이터 코어의 절연 코팅층을 나타내는 개념도로서 도 3의 A부분을 확대한 부분 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 도 4는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리에 사용되는 스테이터 코어의 슬롯에 절연 필름을 삽입한 상태를 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 분해사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 홀센서부가 결합되는 모습을 나타낸 부분 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적이고 상세한 내용에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리에 사용되는 스테이터 코어를 나타내는 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 스테이터 코어(10)는 박형의 강판을 적층하여 만든 것으로 도 3은 위에서 본 평면도를 도시하고 있다. 스테이터 코어(10)는 원형의 베이스(15)와 베이스의 외주부에 방사상으로 형성되어 있는 다수개의 티스(11)로 이루어지고, 인접하는 티스와 티스 사이의 공간인 슬롯(12)이 형성되어 있다. 베이스(15)의 내주면에는 스테이터의 고정 결합을 위한 결합부 부싱(13)이 6개가 형성되어 있다. 물론, 결합부 부싱의 개수는 6개로 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서는 아우터 로터형 스테이터 어셈블리를 도시하여 설명하고 있지만 본 발명은 아우터 로터형 스테이터 어셈블리에 한정되지 아니하고, 이너 로터형 스테이터 어셈블리에도 동일하게 적용된다.
스테이터 코어(10)는 바람직하게 베이스부(10)와 티스(11)가 함께 전기강판으로부터 타발된 것을 적층하여 형성한다. 본 발명의 스테이터 코어(11)는 전기 강판을 타발하여 스파이럴 형태로 감아서 형성하거나, 분할 코어 방식으로 일정 부분 적층된 강판으로 이루어진 분할 코어를 결합하는 방식을 사용하여도 좋다. 즉, 본 발명에서 스테이터 코어(10)는 도 3에 도시된 형상을 가지면 족하고, 제조 방법 등에 의하여 한정되지는 않는다.
스테이터 코어(10)의 결합부 부싱(13)은 베이스(15)와는 별도의 부재로 용접에 의하여 결합되어도 좋다. 또는, 전기 강판을 타발할 때 결합부 부싱(13)의 형상을 같이 타발하고 적층하여 분할 코어 방식으로 제작하여도 좋다. 또는, 결합부 부싱이 전기 강판이 아닌 베이스 인슐레이터(40)의 내측에 플라스틱 몰딩으로 형성되어도 좋다.
본 발명에 따른 스테이터 어셈블리에서는, 스테이터 코어(10)의 절연처리를 위하여, 스테이터 코어(10)의 표면에 절연 코팅층(20)을 형성한다. 절연 코팅층(20)은 도 4에서 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리에 사용되는 스테이터 코어(10)의 절연 코팅층(20)을 나타내는 개념도로서 도 3의 A부분을 확대한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 스테이터 코어(10)는 표면이 절연처리되어 있다. 스테이터 코어(10)의 표면에 얇은 도장막을 형성(코팅)함으로써 절연처리를 한다. 본 발명에서 절연물질이나 코팅 방법은 특별히 한정되지 않으나, 절연성 파우더를 정전 방식으로 스테이터 코어의 표면에 도포하는 방식이 바람직하다. 한편, 도 4에는 결합부 부싱(13)이 전기 강판으로써 형성되어 있는 경우를 도시하고 있다. 결합부 부싱을 플라스틱 몰딩으로 형성할 경우에는 도 4에서 결합부 부싱(13)이 생략되어야 한다. 한편, 도 4에서는 아우터 로터형 모터에 사용되는 스테이터 코어를 도시하고 있으나, 본 발명은 티스(11)가 스테이터 코어의 중심부를 향하도록 베이스(15) 내측에 형성되는 이너 로터형 모터에도 적용이 가능하다.
도 4와 같이 표면이 절연처리되어 절연 코팅층(20)이 형성된 스테이터 코어(10)는 코일이 권선되는 티스(11)의 절연 성능을 강화하기 위하여 티스와 티스 사이의 슬롯(12)에 절연 필름(30)이 선택적으로 필요에 따라 추가 삽입되는데, 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 스테이터 코어(10)의 슬롯(12)에 절연 필름(30)을 삽입한 상태를 나타낸 부분 확대도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리는 스테이터 코어(10)의 슬롯에 얇은 절연 필름(30)을 더 삽입함으로써 티스(11)의 절연 성능을 강화한다. 즉, 전자기적 특성 요구에 따라 절연 코팅층(20)으로 절연성능이 부족한 경우에 절연 필름(30)을 더 삽입할 수 있다.
절연 필름(30)은 도 5에서와 같이 스테이터 코어의 슬롯(12)에 절곡되어 결합된다. 이렇게 함으로써, 코일이 권선된 후에도 전기적 특성이 저하되지 않도록 한다. 절연 필름(30)은 절연성 수지 필름을 사용하는데, 본 발명에서는 바람직하게 유연성 고분자 수지(flexible polymer resin)를 사용한다. 유연성 고분자 수지의 예로는, PET(polyethleneterephthalate) 수지, PC(polycarbonate) 수지 등을 들 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 분해사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리는 스테이터 코어(10)의 상부 및 하부에 각각 베이스 인슐레이터(40)가 결합되는 구조를 가지고 있다.
본 발명의 스테이터 코어(10)는 앞서 설명한 바와 같이, 표면에 절연 코팅층(20)이 형성되어 있고, 선택적으로 슬롯(11)에 절연 필름(30)이 삽입되어 있다. 따라서, 종래의 스테이터 어셈블리와 같이 인슐레이터로 각각의 티스를 감싸는 형태로 절연하는 구조가 아닌 절연 코팅과 절연 필름을 이용한 절연 구조를 가지고 있다. 따라서, 본 발명에서는 티스 부분을 절연하지 않는 구조의 베이스 인슐레이터(40)를 사용한다. 베이스 인슐레이터(40)는 도 6에서와 같이, 스테이터 코어(10)의 베이스(15) 부분에 결합된다. 한편, 결합부 부싱(13)은 스테이터 코어의 내측에 형성된 것으로 도시하고 있으나, 그 대신 베이스 인슐레이터(40)의 내측에 플라스틱 수지 몰딩으로 형성할 수도 있다.
도 7은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 홀센서부(50)가 결합되는 모습을 나타낸 부분 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 홀 센서부(50)는 내부에 하나 이상의 홀IC를 가지고 있다. 도 7에서는 2개의 홀IC를 갖는 홀센서부에 대하여 도시하고 있다. 이 홀 IC를 갖고 있는 홀 IC부(51)는 수직 방향으로 뻗어 있으며, 홀 IC부(51)의 측면에는 티스(11)에 결합되기 위한 결합홈(52)이 형성되어 있다. 이와 같이, 결합홈(52)을 통해 스테이터 코어의 어느 위치의 티스에도 홀센서부(50)의 결합이 가능하다. 또한, 종래의 기술과 같이 홀 IC부를 인슐레이터에 결합시키는 구조에서는 인슐레이터에 홀 IC 결합부를 형성해야 하기 때문에 소요되는 수지 몰딩의 양이 많아 진다. 따라서, 본 발명의 홀센서부(50)의 구조를 채택하면 수지 몰딩의 양을 줄이고 또한 어느 티스의 위치에서든 홀센서부(50)의 결합이 가능하다.
도 8은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리는 내측에 결합부 부싱(13)을 갖고 표면에 절연 코팅층(20)을 갖는 스테이터 코어(10)의 각 티스에 절연 필름이 삽입되어 있는 상태에서 상부 및 하부에 베이스 인슐레이터(40)를 결합한다. 참고로, 도 8에서는 결합부 부싱(13)이 스테이터 코어 내측에 결합된 전기 강판과 동일한 재질로 되어 있으나, 베이스 인슐레이터 내측에 플라스틱 수지 몰딩으로 형성하여도 좋다. 이후 코일(200)이 각 티스에 권선된 다음, 홀센서부(50)를 티스에 결합한다. 도 8에서는 전원의 연결을 위한 파워 리드부(60)가 결합된 상태를 도시하고 있다. 한편, 도 8에서는 아우터 로터형 모터의 스테이터 어셈블리 구조를 나타내고 있지만, 이너 로터형 모터의 스테이터 어셈블리 구조에도 본 발명을 적용할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 첫번째 단계(S10)에서 스테이터 코어(10)를 준비한다. 이 스테이터 코어(10)의 내측에는 결합부 부싱(13)이 다수개 형성되어 있다. 또는, 결합부 부싱(13)이 없는 경우에는 베이스 인슐레이터의 내측에 다수개 형성되어 있어, 단계 S13에서 플라스틱 몰딩 형태의 결합부 부싱이 형성된다.
다음 단계(S11)에서 단계 S10에서 준비한 스테이터 코어(10)의 표면을 절연 코팅 처리함으로써 절연 코팅층을 형성한다. 그 다음 단계(S12)는 선택적인 단계로서 필요에 따라 절연 코팅층(20)이 형성된 스테이터 코어(10)의 티스(12) 내측에 절연 필름(30)을 삽입한다. 다음 단계에서 스테이터 코어의 베이스 부에 베이스 인슐레이터를 결합한다. 이 후, 코일이 와인딩된 상태에서 홀센서부(S14)를 결합한다. 이와 같은 단계에 의하여 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리를 제작한다.
이상에서 설명한 본 발명의 구체적인 내용은 본 발명의 일예들을 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명은 위 설명한 범위에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 아래 특허청구범위에 기재된 범위에 의하여 정하여지며, 문언상 기재된 범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 변형 및 변경된 실시도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 보아야 한다.
10: 스테이터 코어 11: 티스
12: 슬롯 13: 결합부 부싱
15: 베이스 20: 절연코팅층
30: 절연 필름 40: 베이스 인슐레이터
41: 파워 리드 결합부 50: 홀센서부
51: 홀 IC부 52: 결합홈
60: 파워리드부 100: 스테이터 어셈블리
150: 인슐레이터 151: 결합부 부싱
152: 티스 절연부 153: 홈
154: 슬롯 155: 홀센서 결합부
156: 파워 리드 연결부 160: 홀센서부
170: 파워 리드부 200: 코일

Claims (9)

  1. 원형의 베이스, 상기 베이스의 외주면을 따라 방사상으로 형성된 다수의 티스 및 상기 베이스의 내주면을 따라 형성된 하나 이상의 결합부 부싱으로 이루어진 스테이터 코어(10); 및
    상기 스테이터 코어의 표면에 형성된 절연 코팅층(20); 및
    상기 베이스의 상부 및 하부에 각각 결합되는 한 쌍의 베이스 인슐레이터(40);
    로 이루어지고, 상기 티스에 결합되는 결합홈을 갖는 최소한 하나 이상의 홀 IC부가 각각 수직 방향으로 형성된 홀 센서부를 더 포함하며,
    상기 홀 센서부의 결합홈은 상기 티스에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 티스와 티스 사이의 공간인 슬롯에 삽입되는 절연 필름(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 수직 방향으로 형성되어 있는 최소한 하나 이상의 홀 IC부(51); 및
    상기 홀 IC부의 측면에 형성되어 있고 스테이터 코어의 티스 말단에 결합되는 결합홈(52);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 센서부(50).
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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