KR101185353B1

KR101185353B1 - 모터의 스테이터 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101185353B1
Application number: KR1020060091995A
Authority: KR
Inventors: 김상영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2012-09-21
Also published as: US8044551B2; KR20080026871A; US20090267443A1; WO2008035920A1

Abstract

본 발명은 모터의 스테이터 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 모터의 스테이터는, 요크와, 상기 요크에서 방사상으로 돌출된 폴을 구비한 복수의 분할코어와; 상기 폴의 단부 일 측에서 원주방향으로 연장되어 상기 폴 사이 공간을 차단하는 차단막을 구비하여 상기 폴에 결합되는 보빈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 온도 상승을 억제할 수 있으며 소음을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 권선 작업 및 제조를 용이하게 할 수 있다.

Description

모터의 스테이터 및 그 제조방법{STATOR FOR ELECTRIC MOTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 종래의 모터의 평단면도,

도 2 및 도 3은 각각 종래의 스테이터 및 로터의 일 예를 도시한 도면,

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 스테이터의 평단면도,

도 5는 도 4의 보빈과 분할코어의 조립상태의 확대도,

도 6은 도 5의 결합전 상태를 도시한 도면,

도 7은 도 4의 보빈의 사시도,

도 8은 도 4의 보빈과 분할코어의 결합상태의 사시도,

도 9는 도 4의 스테이터의 적용시 작용효과를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

111 : 분할코어 112 : 요크

113 : 폴 115,135 : 맞물림부

116,136 : 더브테일 117,137 : 더브테일 그루브

121 : 스테이터코일 131 : 보빈

132 : 요크수용부 142 : 폴수용부

145 : 차단막 146 : 관통공

본 발명은, 모터의 스테이터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 로터의 회전 시 온도 상승을 억제할 수 있으며 소음을 줄일 수 있도록 한 모터의 스테이터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 모터의 평단면도이고, 도 2 및 도 3은 각각 종래의 스테이터 및 로터의 일 예를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 모터는, 고정배치되는 스테이터(11)와, 상기 스테이터(11)에 대해 회전가능하게 배치되는 로터(21)를 구비한다. 상기 로터(21)는 반경방향을 따라 돌출된 폴(22)을 구비하도록 형성되어 있으며, 상기 스테이터(11)는 내부에 돌출된 복수의 폴(12)이 형성된 강판을 절연 적층하여 형성되어 있다. 상기 스테이터(11)의 각 폴(12)의 둘레에는 자계를 형성할 수 있도록 스테이터코일(15)이 권선되어 있다.

한편, 상기 스테이터코일(15)에 전원이 인가되어 상기 로터(21)가 회전되면 상기 스테이터(11)의 폴(12)과 상기 로터(21)의 폴(22)의 접근 시 비피에프(blade passage frequency) 성분에 의해 소음이 발생하게 된다.

그런데, 상기 로터(21)는 3만 내지 8만 알피엠(rpm) 정도로 매우 빠른 회전속도로 회전하기 때문에 작은 소음 증가 요인에 의해서도 매우 큰 소음이 발생하게 된다고 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 고려하여, 일부에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스테 이터(11)의 폴(12) 사이를 합성수지부재 등으로 몰딩물(17)을 형성하여 상기 폴(12) 사이의 공간을 채우거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로터(21)의 폴(22)과 폴(22) 사이에 합성수지부재로 몰딩물(27)을 형성하여 소음을 저감시키는 방법이 이용되고 있다.

그런데, 이러한 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서는, 상기 몰딩물(17,27)을 형성할 경우, 상기 로터(21)의 회전 축선 방향을 따라 유동하면서 상기 스테이터(11) 및 상기 로터(21)를 냉각시키는 공기의 통로가 작아지거나 막히게 되고, 이에 기인하여 상기 스테이터(11) 및 상기 로터(21)의 온도가 상승되어 부품의 강제 열화 및 성능저하를 초래하게 된다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은, 온도 상승을 억제할 수 있으며 소음을 줄일 수 있는 모터의 스테이터 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은, 코일의 권선 작업 및 제조를 용이하게 할 수 있는 모터의 스테이터 및 그 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 요크와, 상기 요크에서 방사상으로 돌출된 폴을 구비한 복수의 분할코어와; 상기 폴의 단부 일 측에서 원주방향으로 연장되어 상기 폴 사이 공간을 차단하는 차단막을 구비하여 상기 폴에 결합되는 보빈을 포함하는 모터의 스테이터를 제공한다.

여기서, 상기 폴 사이 간격 전체에 대해 상기 차단막에 의한 막힘 비율은 0.85이상되도록 상기 차단막을 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 요크와, 상기 요크로부터 방사상으로 돌출되는 폴을 구비한 복수의 분할코어와, 상기 폴의 단부로부터 원주방향으로 연장되고 서로 접촉되어 원통형상을 이루는 차단막을 구비하여 상기 폴에 결합되는 보빈을 각각 형성하는 단계와; 상기 보빈의 둘레에 스테이터 코일을 권회하는 단계와; 상기 분할코어와 상기 보빈을 결합하는 단계를 포함하는 모터의 스테이터 제조방법이 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 스테이터의 평단면도이고, 도 5는 도 4의 보빈과 분할코어의 조립상태의 확대도이며, 도 6은 도 5의 결합전 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 도 4의 보빈의 사시도이며, 도 8은 도 4의 보빈과 분할코어의 결합상태의 사시도이고, 도 9는 도 4의 스테이터의 적용시 작용효과를 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 모터의 스테이터는, 요크(112)와, 상기 요크(112)에서 방사상으로 돌출된 폴(113)을 구비한 복수의 분할코어(111)와; 상기 폴(113)의 단부 일 측에서 원주방향으로 연장되어 상기 폴(113) 사이 공간을 차단하는 차단막(145)을 구비하여 상기 폴(113)에 결합되는 보빈(131)을 포함하여 구성되어 있다. 여기서, 본 모터의 스테이터는, 네 개의 돌극 형태의 폴(113)을 가지도록 서로 결합되는 네 개의 분할코어(111)와, 서로 위상차를 가지는 2상(two phase)의 전원을 인가할 수 있도록 상기 분할코어(111)에 각각 권회되는 스테이터코일(121)을 구비한 2상 스위치드 리럭턴스 모터의 형태로 구현되어 있 다.

상기 분할코어(111)는, 폴(113)을 중심으로 폴(113)의 개수만큼 원주를 분할하여 형성되어 있으며, 각 폴(113)은 원호형상을 가지도록 분할된 각 요크(112)의 내면에 중심을 향해 돌출되어 있다. 각 분할코어(111)는 원주방향을 따라 서로 이탈이 방지될 수 있게 맞물림부(115)를 구비하고 있다. 상기 맞물림부(115)는, 상기 요크(112)의 일단에 형성되는 더브테일(dovetail)(116)과, 상기 요크(112)의 타 단에 다른 분할코어(111)의 더브테일(116)과 맞물림될 수 있게 형성된 더브테일그루브(dovetail groove)(117)를 구비하고 있다. 여기서, 상기 더브테일(116) 및 더브테일그루브(117)는 일정 이상의 압력으로 서로 압입 결합되도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 각 보빈(131)은, 상기 분할코어(111)의 요크(112)가 내부에 결합되는 요크수용부(132)와, 상기 분할코어(111)의 각 폴(113)이 내부에 결합되는 폴수용부(142)를 구비하고 있다.

상기 폴수용부(142)는 상기 각 폴(113)의 둘레에 권회되는 스테이터코일과의 절연을 위해 각 폴(113)을 둘러싸도록 형성되어 있으며, 상기 폴수용부(142)의 돌출방향을 따라 단부에는 각 폴(113)의 단부로부터 원주방향을 따라 연장되게 차단막(145)이 형성되어 있다.

상기 차단막(145)들은 결합 시 각 단부가 서로 접촉되어 원통형상을 이루도록 형성하여 상기 폴(113) 사이의 공간과 로터(미도시)가 수용되는 공간이 서로 분리되도록 한다. 상기 폴수용부(142)의 단부에는 소음 발생이 억제될 수 있도록 상 기 각 폴(113)의 단부와 차단막(145)의 단부가 동일 원주상에 배치될 수 있게 상기 폴(113)의 단부가 노출될 수 있도록 관통공(146)이 각각 형성되어 있다.

여기서, 차단막(145)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 로터의 회전 시 상기 폴(113) 사이의 공간이 완전히 개방된 상태, 즉 보빈(131)이 없는 상태의 소음 수준을 1로 할 때, 0.92 이하의 소음 수준을 유지할 수 있도록 서로 인접된 폴(113) 사이 간격 전체(theta_full)에 대한 차단막(145)에 의한 막힘(theta_opt) 비율(fill ratio; theta_opt/theta_full)이 0.85 이상이 차단될 수 있게 연장된 길이를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 참고로, 각 단부가 서로 접촉됨으로써 원통형상을 이루게 되는 본 실시예에 따른 소음 수준은 0.90을 나타내고 있다.

상기 요크수용부(132)는, 상기 분할코어(111)의 상단 및 하단에 각각 배치되는 상면부(133a) 및 저면부(133b)와, 각 요크(112)의 내경측에 배치되고 상기 상면부(133a) 및 저면부(133b)를 서로 일체로 연결하는 측면부(133c)를 구비하여 외 측으로 개방된 단면을 가지도록 형성되어 있다. 상기 요크수용부(132)의 상면부(133a) 및 저면부(133b)에는 원주방향을 따라 이탈이 방지될 수 있도록 맞물림부(135)가 각각 형성되어 있다. 상기 요크수용부(132)의 맞물림부(135)는 상기 분할코어(111)의 맞물림부(115)의 형상에 대응되게 형성되는 더브테일(136) 및 더브테일그루브(137)를 각각 구비하고 있다.

이러한 구성에 의하여, 상기 분할코어(111) 및 보빈(131)이 각각 형성되면, 상기 각 보빈(131)의 폴수용부(142)의 둘레에는 스테이터코일(121)이 각각 권선된다. 상기 스테이터코일(121)의 권선작업이 완료되면 상기 보빈(131)의 외측에서 상기 각 분할코어(111)가 결합되도록 한다. 상기 보빈(131)과 상기 분할코어(111)의 결합이 완료되면 축선방향을 따라 서로 다른 분할코어(111)의 더브테일(116,136)과 더브테일그루브(117,137)를 결합한다.

한편, 각 분할코어(111)의 조립이 완료되면 차단막(145)은 각 단부가 서로 접촉되어 원통형상을 이루게 되고, 이에 의해 내부의 로터 수용공간과 상기 각 폴(113) 사이의 공간이 서로 구획되어 양 측 공간의 공기 유동이 억제됨으로써 소음 발생이 저감된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 원통 형상을 이루는 차단막은 스테이터의 폴과 로터의 폴의 접근 시 비피에프 성분을 약화시켜 소음 발생을 저감시키게 된다. 특히 본 발명에 따르면, 로터가 3만 rpm 내지 8만 rpm 정도로 매우 빠른 속도로 회전되어 작은 소음 발생 요인에 의해서도 큰 소음이 발생하게 되는 경우 소음을 현저하게 줄일 수 있어 더욱 효과적이다.

또한, 본 발명에 따르면, 차단막은 상기 스테이터의 폴 사이 공간 및 상기 로터의 폴 사이에 소음 저감을 위해 실시되는 몰딩 작업을 배제할 수 있어 상기 몰딩 작업에 의해 상기 로터의 축선방향으로 유동하는 공기의 통로가 줄어들거나 막히는 것을 방지함으로써 상기 스테이터, 스테이터코일 및 상기 로터의 온도가 상승되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해 스테이터, 스테이터코일 및 로터의 온도 상승에 기인한 부품의 수명단축 및 성능 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 보빈의 둘레에 스테이터코일을 권선하므로 권선작 업을 용이하게 할 수 있고, 스테이터코일이 권선된 보빈을 분할코어와 결합하면 되므로 보빈의 조립작업도 용이하게 되어 전반적으로 제작이 용이하게 된다.

Claims

요크와, 상기 요크에서 방사상으로 돌출된 폴을 구비한 복수의 분할코어와;

상기 폴의 단부 일 측에서 원주방향으로 연장되어 상기 폴 사이 공간을 차단하는 차단막을 구비하여 상기 폴에 결합되는 보빈을 포함하는 모터의 스테이터.
제1항에 있어서,

상기 차단막은 서로 인접된 폴 사이의 간격의 0.85이상이 차단되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
제1항에 있어서,

상기 폴은 상기 요크의 내측에 형성되며, 상기 차단막은 서로 접촉되어 원통형상을 이루는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
제1항에 있어서,

상기 보빈은, 상기 요크가 수용되는 요크수용부와, 상기 폴이 수용되는 폴수용부를 구비한 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
제4항에 있어서,

상기 요크수용부에는 원주방향을 따라 분리되는 것이 방지될 수 있도록 맞물 림부가 구비되는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
제1항에 있어서,

상기 보빈에는 상기 폴의 단부와 상기 차단막의 외면 또는 내면이 동일 원주상에 배치될 수 있게 상기 폴의 단부가 외부에 노출되는 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 폴 주위에 배치되게 상기 보빈의 둘레에 권회되는 스테이터 코일을 더 포함하는 모터의 스테이터.
요크와, 상기 요크로부터 방사상으로 돌출되는 폴을 구비한 복수의 분할코어와, 상기 폴의 단부로부터 원주방향으로 연장되고 서로 접촉되어 원통형상을 이루는 차단막을 구비하여 상기 폴에 결합되는 보빈을 각각 형성하는 단계와; 상기 보빈의 둘레에 스테이터 코일을 권회하는 단계와; 상기 분할코어와 상기 보빈을 결합하는 단계를 포함하는 모터의 스테이터 제조방법.