KR101154994B1 - 스테이터 코어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스파이럴 방식에 의한 스테이터 제작시 응력 및 스프링백 현상을 최소화시켜 작업성을 향상시킨 개선된 구조의 스테이터 코어에 관한 것이다.

이를 위해, 복수의 가이드 홀이 등간격으로 형성된 띠 형태의 요크부;

상기 요크부의 일측으로부터 가이드홀에 교번으로 대응되면서 외향 돌출된 티스부; 상기 요크부의 타측에 등간격으로 절개된 복수의 노치부:를 포함하여 구성된 스테이터 코어를 제공한다.

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Description

스테이터 코어{stator core}

도 1은 종래의 스테이터 코어를 스파이럴 방식에 의해 적층된 상태를 나타낸 사시도

도 2는 종래의 스테이터 코어가 적층 완료된 상태를 나타낸 평면도

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어가 와인딩된 상태를 나타낸 평면도

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어가 와인딩된 상태를 나타낸 평면도

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어가 와인딩된 상태를 나타낸 평면도.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

10 : 요크부 11 : 가이드 홀

30 : 티스부 50,70 : 노치부

본 발명은 스테이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스파이럴 방식에 의 한 스테이터 제작시 응력 및 스프링백 현상을 최소화시켜 작업성을 향상시킨 개선된 구조의 스테이터 코어에 관한 것이다.

모터는 구동방식에 따라서 모터의 구동력이 회전시키고자 하는 회전 대상물에 풀리 및 벨트 등을 이용해 구동력을 간접적으로 전달되는 간접 연결 방식과, BLDC 모터와 같이 로터가 회전 대상물에 직접 연결되어 곧 바로 모터에 구동력이 전달되는 직결식으로 나뉜다.

여기서, 모터의 구동력이 회전 대상물에 직접 전달되지 않고 모터 풀리 및 회전 대상물의 풀리에 감긴 벨트를 통해 전달되는 방식은 구동력 전달 과정에서 에너지 손실이 발생하게 되고, 동력 전달과정에서 많은 소음이 발생하게 된다.

따라서, 이와 같은 간접 연결 방식에 의한 모터의 문제점들을 해결하기 위한 직결식의 BLDC모터 사용이 확대되고 있는 추세이다.

상기 BLDC모터는 회전 대상물에 직접 연결되어 구동력을 전달하는 회전자인 로터와, 전류에 의한 자기력을 발생시켜 상기 로터와의 인력 및 척력에 의해 로터를 회전시키는 고정자인 스테이터를 포함하여 구성된다.

이 중, 상기 스테이터는 타발된 낱장의 코어들을 적층하는 방식에 의해 제작되거나 코어를 나선형으로 쌓아 올리면서 적층하는 스파이럴 방식에 의해 제작된다.

이때, 타발된 코어를 적층시키는 방식에 의해 제작된 스테이터는 상기 코어를 타발하는 과정에서 코어의 부스러기의 양이 많이 발생되어 재료비의 손실을 야기시키는 단점이 있지만, 스파이럴 방식은 모재를 나선형으로 쌓아 적층하는 방식 으로써, 코어의 부스러기 발생을 최소화할 수 있어서 재료비 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 스파이럴 방식에 의해 적층된 스테이터에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 1은 스테이터 코어의 적층 상태를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 스테이터 코어가 적층된 상태의 스테이터에 대한 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터 코어는 와인딩 장치(미도시)의 가이드핀이 삽입되는 가이드홀(1a)이 형성된 요크부(1)와, 요크부(1)의 외측을 따라 돌출되어 코일이 감기는 복수의 티스부(3)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 스테이터 코어를 와인딩 시키는 과정에서 요크부(1)의 내측에는 상당한 응력이 발생되는데, 이와 같은 응력을 줄이기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 요크부(1)의 내측에 절개된 노치부(5)가 형성된다.

하지만, 상기와 같은 스테이터 코어는 다음과 같은 문제가 발생되었다.

첫째, 스테이터 코어에 형성된 가이드홀은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 티스부에 일대일 대응된 구조이다.

이는, 스테이터 코어의 가이드홀(1a)이 와인딩 장치의 가이드핀에 차례대로 삽입되면서 상기 스테이터 코어가 와인딩 되는 과정에서, 각 티스부(3) 사이에는 가이드홀(1a)이 형성되지 않아서 와인딩 장치의 가이드 핀에 지지되는 스테이터 코어의 지지력이 극대화 되지 못하였다.

이에 따라, 상기 스테이터 코어는 자신의 복원력에 의해 발생되는 스프링 백(spring-back)현상을 최소화 시키지 못하는 문제가 있었다.

둘째, 티스부(3) 사이에 형성된 노치부(5)의 갯수가 한 개씩만 형성되어 있어서, 스테이터 코어가 와인딩 되는 과정에서 요크부(1)의 내측에 발생된 응력을 최소화 시키지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 스파이럴 방식에 의한 스테이터의 제작시, 스테이터 코어를 나선형으로 와인딩시키는 과정에서 발생되는 스테이터 코어의 스프링 백 현상 및 응력을 최소화 시키기 위한 스테이터 코어를 제공하고자 한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수의 가이드 홀이 등간격으로 형성된 띠 형태의 요크부; 상기 요크부의 일측으로부터 가이드홀에 교번으로 대응되면서 외향 돌출된 티스부; 상기 요크부의 타측에 등간격으로 절개된 복수의 노치부:를 포함하여 구성된 스테이터 코어를 제공한다.

이때, 상기 가이드홀은 요크부에 길이방향으로 일렬 형성될 수도 있고, 지그재그 형성될 수도 있다.

또한, 가이드홀이 요크부에 일렬로 형성될때, 상기 노치부는 각 가이드홀 사이에 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 노치부는 티스부에 대응되게 형성됨이 바람직하다.

상기 가이드홀은 요크부에 지그재그로 형성될 때, 티스부의 하단 및 각 노치 부 사이에 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 노치부의 절개된 형상은 사다리꼴 형상임이 바람직하며, 절개된 부위의 모서리에는 반원 형태로 더 절개된 것이 더욱 바람직하다.

이하, 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 따른 스테이터 코어의 각 실시예들에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 첨부된 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어에 대해 설명하도록 한다.

도 3은 스파이럴 방식에 의해 와인딩된 상태의 스테이터 코어를 나타낸 평면도이다.

스테이터 코어는 요크부(10)와, 티스부(30)와, 노치부(50)를 포함하여 구성된다.

요크부(10)는 폭에 비해 긴 길이를 가지는 띠 형상으로 형성된다.

또한, 상기 요크부(10)에는 상기 스테이터 코어를 나선형으로 와인딩 시키면서 적층시키기 위한 와인딩 장치(미도시)의 가이드 핀이 삽입될 수 있도록 복수의 가이드홀(11)이 형성된다.

그리고, 티스부(30)는 스테이터에 전류를 발생시키기 위한 코일이 감기도록 상기 요크부(10)의 일측으로부터 외향 돌출되고, 요크부(10)의 원주 방향을 따라 등간격으로 복수개가 형성된다.

이때, 상기 티스부(30)는 가이드홀(11)에 번갈아 가면서 대응되도록 형성된다. 이와 같은 형태는 상기 가이드홀(11)이 티스부(30)에 대응되게 형성됨은 물론 이고, 상기 각 티스부(30) 사이에도 가이드홀(11)이 더 형성된 형태이다.

상기와 같이 각 가이드홀(11) 사이의 간격이 작게 형성된 가이드홀(11)의 배치는 이에 대응되는 와인딩 장치의 가이드 핀 사이의 간격 또한 작게 배치됨으로써, 상기 스테이터 코어의 와인딩 작업시 스테이터 코어에 발생되는 스프링백 현상이 최소화될 수 있다.

이때, 상기 가이드홀(11)이 상기한 형태보다 더 많이 형성될 경우에는 요크부(10)의 강성이 약해지는 문제가 발생될 수 있다.

그리고, 노치부(50)는 스테이터 코어의 와인딩시 요크부(10)에 발생되는 응력을 최소화 시키는 역할을 하며, 요크부(10)의 내측 즉, 티스부(30)의 반대측 가장자리를 따라 절개된 형태로 이루어진다.

이때, 상기 노치부(50)는 요크부(10)의 내측 가장자리를 따라 일정한 등간격으로 형성되며, 상기 각 가이드홀(11) 사이에 형성됨이 바람직하다.

이는, 상기 스테이터 코어를 와인딩 시키는 과정에서, 와인딩 장치의 가이드핀이 삽입되는 스테이터 코어의 가이드홀(11) 사이에 가장 많은 응력이 많이 발생되기 때문이다.

즉, 응력이 많이 발생되는 요크부(10)에 노치부(50)를 형성시켜 상기 요크부(10)에 발생되는 응력을 최소화시킴으로써, 상기 스테이터 코어를 원활하게 적층시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 노치부(50)의 절개된 형상은 상기 요크부(10)에 발생되는 응력의 분산이 최대화될 수 있도록 다각형의 형상으로 형성됨이 바람직하다.

이하, 상기한 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 구성에 의해 상기 스테이터 코어가 적층되는 상태를 설명하도록 한다.

프레스 등의 방법으로 형성된 스테이터 코어는 소정의 크기를 가지며, 원주상에 배치된 복수의 가이드핀이 구비된 와인딩 장치(미도시)에 상기 스테이터 코어의 티스부(30)가 외측을 향하도록 배치된 상태로 공급된다.

상기 스테이터 코어는 공급방향을 따라 요크부(10)에 형성된 가이드홀(11)에 와인딩 장치의 동일원주 상에 배치된 가이드핀이 차례로 삽입되면 직선형의 요크부(10)는 가이드핀과의 작용으로 노치부(50)를 중심으로 호(ARC)형상으로 절곡되면서 소성 변형이 된다.

이 과정에서, 상기 와인딩 장치의 1회전시 스테이터 코어는 원형을 이루게 된다.

이때, 상기와 같이 소성 변형되는 과정에서 요크부(10)는 자신의 복원력에 의해 원래 상태로 복원되려고 하는 스프링백 현상이 나타날 수 있다.

하지만, 가이드홀(11)은 티스부(30)에 대응되는 위치외에도 각 티스부(30) 사이에 더 형성됨으로써, 가이드핀의 지지력을 더 확보할 수 있게 된다. 즉, 상기 스테이터 코어를 와인딩 시키는 과정에서 상기 스테이터 코어의 스프링백 현상을 최소화시킬 수 있는 것이다.

이후, 와인딩 장치가 계속해서 회전하면 스테이터 코어는 가장 하층으로부터 상측에 차례로 적층이 되고, 상기 스테이터 코어의 적층이 완료되면 적층된 스테이터 코어를 두께 방향으로 가압하여 상기 스테이터 코어간에 완전 밀착이 되도록 한 다.

지금까지, 상술한 제1실시예에 따른 스테이터 코어는 요크부에 형성된 가이드홀의 배치가 상기 요크부의 원주방향으로 일렬 배치된 것임을 설명하였다.

이하, 제2실시예로써, 스테이터 코어의 요크부에 형성된 가이드홀의 배치가 요크부의 원주방향으로 지그재그 배치된 것을 제시한다.

도 4를 참조하여 제2실시예에 따른 스테이터 코어를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 제2실시예에 따른 스테이터 코어를 스파이럴 방식으로 와인딩시킨 상태를 나타낸 평면도로서, 제1실시예에 따른 스테이터 코어와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 병기한다.

이를 통해 알 수 있듯이, 상기 스테이터 코어는 요크부(10)와, 티스부(30)와, 노치부(50)를 포함하여 구성된다.

요크부(10)는 폭에 비해 긴 길이를 가지는 띠 형상으로 형성된다.

또한, 상기 요크부(10)에는 상기 스테이터 코어를 나선형으로 와인딩시키면서 적층시키기 위한 와인딩 장치(미도시)의 가이드 핀이 삽입될 수 있도록 복수의 가이드홀(11)이 형성된다.

상기 가이드홀(11)은 요크부(10)의 원주방향으로 요크부(10)의 외측(도면상)과 요크부(10)의 내측(도면상)에 지즈재그 방향으로 형성된다.

이때, 요크부(10)의 외측에 형성된 가이드홀(11)은 티스부(30)에 대응되게 형성되고, 요크부(10)의 내측에 형성된 가이드홀(11)은 티스부(30)와 티스부(30) 사이에 형성된다.

그리고, 티스부(30)는 스테이터에 전류를 발생시키기 위한 코일이 감기도록 상기 요크부(10)의 일측으로부터 외향 돌출되고, 요크부(10)의 원주 방향을 따라 등간격으로 복수개가 형성된다.

이때, 상기 티스부(30)는 상술한 바와 같이, 요크부(10)의 외측에 형성된 가이드홀(11)에 대응된다.

그리고, 노치부(50)는 스테이터 코어의 소성 변형시 요크부(10)에 발생되는 응력을 최소화 시키는 역할을 하며, 요크부(10)의 내측 즉, 티스부(30)의 반대측 가장자리를 따라 절개된 형태로 이루어진다.

이때, 상기 노치부(50)는 요크부(10)의 내측 가장자리를 따라 일정한 등간격으로 형성되며, 상기 티스부(30)에 대응된 위치이면서 요크부(10)의 내측에 형성된 각 가이드홀(11) 사이에 형성됨이 바람직하다.

즉, 요크부(10)의 외측에는 티스부(30)에 대응된 위치에 가이드홀(11)이 원주방향으로 형성되고, 요크부(10)의 내측에는 티스부(30)에 대응된 위치에 노치부(50)가 형성되며, 상기 노치부(50) 사이에 각각 가이드홀(11)이 형성되는 것이다.

이때, 요크부(10)의 내측에 형성된 가이드홀(11)은 상기한 구성에 의해 자연적으로 각 티스부(30) 사이에 형성됨은 이해 가능하다.

상술한 제2실시예에 따른 스테이터 코어는 와인딩 장치에 구비된 가이드핀이 상기 요크부(10)의 가이드홀(11)에 지그재그로 삽입되면서 상기 스테이터 코어를 도 4에 도시된 바와 같이 와인딩시킴에 따라, 요크부(10)의 내측에 발생되는 응력 은 노치부(50)에 의해 최소화 되고, 요크부(10)에 발생되는 스프링백 현상은 요크부(10)의 내측과 외측에 균형있게 형성된 가이드홀(11)에 의해 최소화 된다.

상기 제2실시예에 따른 스테이터 코어가 적층되는 과정은 상술한 제1실시예와 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위해 생략하도록 한다.

이하, 첨부된 도 5를 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어를 설명하도록 한다.

도 5는 제3실시예에 따른 스테이터 코어를 스파이럴 방식으로 와인딩 시킨 상태를 나타낸 평면도로서, 제1실시예에 따른 스테이터 코어와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 병기한다.

이를 통해 알 수 있듯이, 스테이터 코어는 요크부(10)와, 티스부(30)와, 노치부(70)를 포함하여 구성된다.

요크부(10)는 폭에 비해 긴 길이를 가지는 띠 형상으로 형성된다.

또한, 상기 요크부(10)에는 상기 스테이터 코어를 나선형으로 와인딩시키면서 적층시키기 위한 와인딩 장치(미도시)의 가이드 핀이 삽입될 수 있도록 복수의 가이드홀(11)이 형성된다.

이때, 상기 가이드홀(11)은 요크부(10)의 원주 방향으로 일렬로 형성된다.

그리고, 티스부(30)는 스테이터에 전류를 발생시키기 위한 코일이 감기도록 상기 요크부(10)의 일측으로부터 외향 돌출되고, 요크부(10)의 원주 방향을 따라 등간격으로 복수개가 형성된다.

이때, 상기 티스부(30)는 가이드홀(11)에 번갈아 가면서 대응되도록 형성된 다. 이와 같은 형태는 상기 각각의 가이드홀(11)이 티스부(30)에 대응되게 형성됨은 물론이고, 상기 각 티스부(30) 사이에도 가이드홀(11)이 형성된 형태이다.

상기와 같이 각 가이드홀(11) 사이의 간격이 작게 형성된 가이드홀(11)의 배치는 이에 대응되는 와인딩 장치의 가이드 핀 사이의 간격 또한 작게 배치됨으로써, 상기 스테이터 코어의 와인딩 작업시 스테이터 코어에 발생되는 스프링백 현상을 최소화 시킬 수 있다.

이때, 상기 가이드홀(11)이 상기한 형태보다 더 많이 형성될 경우에는 요크부(10)의 강성이 약해지는 문제가 발생될 수 있으므로, 상기와 같은 가이드홀(11)의 배치가 가장 바람직하다 할 수 있다.

그리고, 노치부(70)는 스테이터 코어의 소성 변형시 요크부(10)에 발생되는 응력을 최소화 시키는 역할을 하며, 요크부의 내측 즉, 티스부(30)의 반대측 가장자리를 따라 절개된 형태로 이루어진다.

이때, 상기 노치부(70)는 요크부(10)의 내측 가장자리를 따라 일정한 등간격으로 형성되며, 상기 티스부(30)에 대응된 위치에 형성된다.

즉, 요크부(10)의 외측에는 가이드홀(11)이 원주방향으로 나란하게 형성되고, 요크부(10)의 내측에는 상기 티스부(30)에 대응된 위치에 노치부(70)가 형성되는 것이다.

이때, 상기 노치부(70)의 절개된 형상은 사다리꼴임이 바람직하다.

또한, 노치부(70)의 절개된 부위 중, 사다리꼴의 모서리부위에는 반원 형상의 서브 노치부(71)가 더 형성됨이 더욱 바람직하다.

이는, 상기 스테이터 코어가 와인딩될 때, 티스부(30)의 반대측 요크부(10)에 발생되는 응력을 더 최소화시키기 위함이다.

즉, 노치부(70) 안에 또 다른 서브 노치부(71)가 더 형성됨으로써, 상기 요크부(10)에 발생되는 응력을 분산시켜 더 최소화시킬 수 있는 것이다.

이로써, 스테이터 코어가 와인딩되는 과정에서, 노치부(70)에 의해 응력이 최소화 되고, 티스부(30) 및 각 티스부(30) 사이에 대응된 가이드홀(11)에 가이드핀이 더 삽입됨으로써, 상기 스테이터 코어의 스프링백 현상이 최소화 된다.

상기 제3실시예에 따른 스테이터 코어가 적층되는 과정은 상술한 제1실시예와 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위해 생략하도록 한다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예들로 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 사상의 범주를 벗어나지 않는 한 여러 가지 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 스테이터 코어에 의하면, 가이드홀을 요크부의 길이방향으로 일렬 또는 지그재그로 형성하되, 티스부 및 각 티스부 사이에 대응되게 형성시킴으로써, 상기 스테이터 코어를 와인딩 시키는 과정에서 발생되는 스테이터 코어의 스프링백 현상이 최소화 된다.

또한, 요크부에 형성된 노치부에 또 다른 노치부를 더 형성시킴으로써, 요크부가 와인딩 되는 과정에서 발생되는 응력을 최소화 시킬 수 있게 된다.

이에 따라, 스테이터의 제작과정이 원활해지고 작업성이 향상된다

Claims (8)

1. 복수의 가이드 홀이 등간격으로 형성된 띠 형태의 요크부;

   상기 요크부의 일측으로부터 가이드홀에 교번으로 대응되면서 외향 돌출된 티스부;

   상기 요크부의 타측에 등간격으로 절개된 복수의 노치부:를 포함하여 구성된 스테이터 코어.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가이드홀은 길이방향으로 일렬 형성됨을 특징으로 하는 스테이터 코어.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 가이드홀은 길이방향으로 지그재그 형성됨을 특징으로 하는 스테이터 코어.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 노치부는 티스부에 대응되게 형성됨을 특징으로 하는 스테이터 코어.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 노치부는 각 가이드홀 사이에 형성됨을 특징으로 하는 스테이터 코어.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 가이드홀은 티스부의 하단 및 각 노치부 사이에 형성됨을 특징으로 하는 스테이터 코어.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 노치부의 절개된 형상은 사다리꼴 형상임을 특징으로 하는 스테이터 코어.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 노치부의 절개된 부위의 모서리에는 반원 형태로 더 절개된 것을 특징으로 하는 스테이터 코어.

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