KR101191200B1 - 유도 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에 관한것으로서, 더욱 상세하게는 분포되는 자속밀도의 양에 따라 품질이 다른 등급의 스테이터 코어를 각각 제작하여 서로 결합시키도록 한 유도 모터에 관한 것이다.

이를 위해, 로터와; 상기 로터가 나선형으로 적층된 그의 내부를 관통하도록 설치되며, 상기 로터를 회전시키기 위한 회전 자계를 발생시키는 인너 스테이터 코어와; 그리고, 상기 인너 스테이터 코어의 외측 둘레면을 감싸면서 결합되도록 형성되어, 인너 스테이터 코어의 요크 폭 보다 넓은 요크의 폭을 확보하기 위해 제공되는 나선형으로 적층된 아웃터 스테이터 코어:를 포함하여 구성되는 유도모터를 제공한다.

유도모터,인너 스테이터 코어,아웃터 스테이터 코어,요크,자속밀도

Description

유도 모터{induction motor}

도 1은 종래 기술에 따른 유도 모터의 스테이터를 나타낸 분해사시도

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 인너 스테이터 코어를 제작하는 과정을 나타낸 공정도

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 아웃터 스테이터 코어를 제작하는 과정을 나타낸 공정도

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 인너 스테이터 코어가 아웃터 스테이터 코어에 결합되는 상태를 나타낸 사시도

도 5는 본 발명의 이실시예에 따른 스테이터를 나타낸 사시도.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

100 : 인너 스테이터 코어 110 : 슬롯 티스

120,310 : 결합돌기 200,300 : 아웃터 스테이터 코어

210,220 : 결합홈

본 발명은 유도 모터에 관한것으로서, 특히, 분포되는 자속밀도의 양에 따라 품질이 다른 등급의 스테이터 코어를 각각 제작하여 서로 결합시키도록 한 유도모터의 스테이터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 장치로서, 직류모터, 교류모터, BLDC모터, 서보모터등을 총칭하며, 상기 교류모터는 유도모터와 동기모터를 포함한다.

이중, 유도 모터는 스테이터에 감긴 1차 권선에 의해 만들어지는 회전자계와 로터에 감긴 2차 권선 내의 유도 작용에 의해서 발생하는 유도 전류와 작용하여 힘을 발생시킨다.

이때, 첨부된 도 1을 참조하여, 상기 스테이터(10)와 로터(미도시)의 제작 방식을 살펴보면, 한 모재(母材)를 스테이터의 형태와 로터의 형태로 동시 타발한 후, 타발된 낱장의 코어(10a)들을 적층하여 제작한다.

하지만, 상기와 같은 방식으로 제작된 스테이터(10)와 로터는 다음과 같은 문제가 발생되었다.

상기와 같이 타발하여 적층하는 방식에 의해 제작된 스테이터(10)는 용도에 따라 요크(yoke)의 크기를 다양하게 조절할 수 있는 장점이 있지만, 상기 모재(10a)를 타발하는 과정에서 금속 부스러기의 양이 많이 발생되어 재료비의 손실을 야기시키게 되었다.

상기와 같은 문제점들을 보완하기 위하여 소위 '스파이럴 방식'에 의한 스테이터 제작이 제시되었다.

상기 스파이럴 방식은 모재를 나선형으로 쌓아 적층하는 방식으로써, 금속 부스러기의 발생을 최소화할 수 있어서, 재료비 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

하지만, 용도에 따른 다양한 크기의 브러시리스 직류 모터를 제작하는데 있어서, 스테이터의 요크 넓이가 제한되는 문제점이 있었다.

즉, 스테이터의 요크 넓이가 되는 모재의 폭을 일정 이상으로 크게 형성하면, 상기 모재를 나선형으로 구부리며 적층하는 것이 사실상 불가능하므로, 상기 스테이터의 크기는 제약을 받을 수 밖에 없는 것이다.

또한, 스테이터 코어의 부위에 따라 자속밀도가 다르게 분포됨에도 불구하고, 분포된 자속밀도에 관계 없이 동일 등급의 모재가 사용됨으로써, 재료비가 상승되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명은 스테이터에 분포되는 자속밀도에 따라 각각 품질이 다른 등급의 모재를 사용할 수 있게 하여, 재료비 절감과 더불어 모터의 성능을 향상시키도록 한 유도 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 모재의 손실을 최소화함과 더불어, 상기 스테이터의 요크 넓이를 자유롭게 조절할 수 있도록 한 유도 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 로터와; 상기 로터가 나선형으로 적층된 그의 내부를 관통하도록 설치되며, 상기 로터를 회전시키기 위한 회전 자계를 발생시키는 인너 스테이터 코어와; 그리고, 상기 인너 스테이터 코어의 외측 둘레면을 감싸면서 결합되도록 형성되어, 인너 스테이터 코어의 요크 폭 보다 넓은 요크의 폭을 확보하기 위해 제공되는 나선형으로 적층된 아웃터 스테이터 코어:를 포함하여 구성되는 유도 모터를 제공한다.

또한, 상기 아웃터 스테이터 코어의 내주면에는 적어도 하나 이상의 결합홈이 각각 형성되며, 인너 스테이터 코어의 외주면에는 상기 결합홈에 대응하는 적어도 하나 이상의 결합돌기가 각각 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 아웃터 스테이터 코어는 적어도 하나 이상 제공되며, 상기 아웃터 스테이터 코어가 둘 이상일 때, 상기 각 아웃터 스테이터 코어는 상기 인너 스테이터 코어를 감싸는 어느 한 아웃터 스테이터 코어를 기준으로 하여 점진적인 직경들의 증가가 이루어질 수 있도록 순차적으로 결합됨이 바람직하다.

또한, 상기 인너 스테이터 코어와, 상기 아웃터 스테이터 코어는 동일한 종류의 재질로 형성되되, 상기 아웃터 스테이터 코어는 상기 인너 스테이터 코어에 비해 상대적으로 품질의 등급이 낮은 재질로 형성됨이 바람직하다.

이하, 첨부된 도 2a 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 유도 모터에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 유도 모터는 로터(미도시)와, 인너 스테이터 코어(100)와, 아웃터 스테이터 코어(200)로 구성된다.

로터는 상기 인너 스테이터 코어(100)에서 생성되는 회전 자계에 회전되며, 그의 중심에는 회전축이 결합되어 회전시키는 대상물을 회전시키게 된다.

그리고, 도 2a 내지 도 2c를 통해 알 수 있듯이, 인너 스테이터 코어는 회전 자계를 형성하며, 그의 내주면에는 유도 전류가 흐르기 위한 코일이 감기는 슬롯티스(110)가 형성된다.

이때, 슬롯 티스가 형성된 인너 스테이터 코어(100)의 자속밀도는 아웃터 스테이터 코어(200)에 비해 분포되는 자속밀도의 양이 많게 된다.

또한, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 인너 스테이터 코어(100)는 일정한 폭(t1)을 가지는 모재(母材)가 도 2b에 도시된 바와 같이, 나선형의 방향으로 구부러지면서 적층되어 형성된다.

만약, 상기 인너 스테이터 코어의 요크(yoke)를 넓게 확보하기 위하여, 모재의 폭(t1)을 넓게 형성하면, 상기 모재를 구부리는데 있어서, 모재의 내경은 모아지고 외경은 벌어져서 사실상 모재를 구부리는 것이 불가능하게 된다.

따라서, 상기 모재의 폭(t1)은 스파이럴 방식에 의해 원활하게 구부러질 수 있는 폭을 갖도록 형성됨이 바람직하다.

이때, 상기 인너 스테이터 코어(100)의 재질은 히스테리시스(Hysteresis) 손실과 와전류(edy current)손실이 적은 실리콘 스틸임이 바람직하다.

참고로, 상기 실리콘 스틸은 히스테리시스 및 와전류가 손실되는 정도에 따라 품질이 낮은 등급에서 높은 등급으로 구분된다.

이때, 자속밀도의 양이 포화되기 쉬운 높은 자속밀도를 가진 인너 스테이터 코어(100)는 자속밀도의 양이 포화되는 것을 방지하여, 성능을 향상 시킬 수 있도 록 품질이 높은 등급의 실리콘 스틸로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 모재의 긴변측의 상,하 가장자리는 인너 스테이터 코어(100)의 슬롯 티스(110) 및 결합돌기(120)가 형성될 수 있도록, 그의 일부분을 상기 슬롯 티스 및 결합돌기의 형상에 맞도록 제거하는 것이 바람직하다.

이후, 도 2b를 통해 알 수 있듯이, 적층된 인너 스테이터 코어의 모재는 흡사 스프링의 형상으로 이루어지고, 별도의 장비를 이용하여 상측에서 가압하면 도 2c와 같이 인너 스테이터 코어(100)로 완성 된다.

그리고, 아웃터 스테이터 코어(200)는 인가된 전류를 인너 스테이터 코어(100)에 감긴 코일로 유도하는 역할을 한다.

또한, 상기 아웃터 스테이터 코어(200)는 도 3a를 통해 알 수 있듯이, 모재의 상,하 긴 변측에 결합홈(210)이 형성될 수 있도록, 그의 일부를 결합홈(210)의 형상에 맞도록 제거함이 바람직하다.

이때, 모재의 짧은변(t2) 또한 상술한 인너 스테이터 코어(100)와 마찬가지로 나선형으로 구부러질 수 있는 정도의 폭을 갖도록 형성되게 함은 이해 가능하다.

또한, 상기 아웃터 스테이터 코어(200)의 재질은 인너 스테이터 코어(100)와 마찬가지로 실리콘 스틸을 이용함이 바람직하다.

이때, 아웃터 스테이터 코어(200)는 인너 스테이터 코어(100)에 비해 상대적으로 분포되는 자속밀도의 양이 적으므로, 재료비 절감을 위하여, 비교적 저가(低價)의 품질이 낮은 등급을 가지는 실리콘 스틸로 형성됨이 바람직하다.

상술한 아웃터 스테이터 코어(200)의 모재는 도 3b와 같이 나선형으로 적층되며, 별도의 장비를 이용해 모재의 상측에서 가압하면 도 3c와 같이 아웃터 스테이터 코어(200)가 완성된다.

이때, 상기 아웃터 스테이터 코어(200)는 스테이터의 넓은 요크 확보를 위해 적어도 하나 이상 제공됨이 바람직하다.

지금까지, 본 발명의 일실시예에 따른 유도 모터의 구성에 대해 살펴 보았다.

이하, 상술한 구성에 의한 본 발명의 일실시예에 따른 유도 모터의 스테이터 결합 과정을 도 4a 내지 도 4b를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4a에서와 같이 인너 스테이터 코어(100)의 외측 둘레면에 형성된 결합돌기(120)는 아웃터 스테이터 코어(200)의 내측 둘레면에 형성된 결합홈(210)에 대응 시킨다.

다음으로, 도 4b에서와 같이 아웃터 스테이터 코어(200)의 결합홈(210)에 인너 스테이터 코어(100)의 결합돌기(120)를 정확히 삽입시킴으로써, 로터를 회전시키기 위한 스테이터가 완성된다.

이로써, 상기 스테이터는 요크의 폭(T)이 넓게 확보됨과 더불어, 인너 스테이터 코어(100)의 모재 등급과, 아웃터 스테이터 코어의 모재 등급을 차별화 함으로써, 재료비 절감 차원에서도 큰 장점을 가지게 된다.

한편, 상술한 본 발명의 일실시예에 의하면, 하나의 아웃터 스테이터 코어(200)가 인너 스테이터 코어(100)의 외측 둘레면에 결합되는 구조에 대해 설명하 였다.

이하, 설명하는 본 발명의 이실시예에 의한 구조는 요크의 폭을 보다 넓게 확보하기 위해 아웃터 스테이터 코어가 더 설치된 상태를 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 아웃터 스테이터 코어(200,300)는 둘 이상이 될 수 있으며, 상기 각 아웃터 스테이터 코어(200,300)는 상기 인너 스테이터 코어(100)를 감싸는 어느 한 아웃터 스테이터 코어(200)를 기준으로 하여 점진적인 직경들의 증가가 이루어질 수 있도록 순차적으로 결합된다.

이때, 인너 스테이터 코어(100)의 외측 둘레면을 감싸는 아웃터 스테이터 코어(200)의 외측 둘레면에는 결합홈(220)이 더 형성되며, 추가로 설치되는 아웃터 스테이터 코어(300)의 내측 둘레면에는 상기 결합홈(220)에 대응하는 결합돌기(310)가 형성된다.

상기 결합돌기(220)와 결합홈(310)은 일실시예에서 설명하였듯이, 모재의 긴 변측 상,하 가장자리의 일부를 결합돌기(220)와 결합홈(310)에 맞도록 제거하여 형성한다.

이를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 유도 모터는 용도에 따라 스테이터의 요크 폭을 자유롭게 조절할수 있음은 물론, 스테이터를 제작하는데 있어서도 모재의 등급을 차별화함으로써, 재료비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 유도 모터에 의하면, 인너 스테이터 코어와, 적어도 하나 이상의 아웃터 스테이터 코어를 각각 제작하여, 서로 자유로운 착탈이 가능한 구조의 스테이터를 제작함으로써, 자속밀도가 높은 인너 스테이터 코어는 품질이 높은 등급의 모재를 사용하고, 상대적으로 자속밀도의 양이 적은 아웃터 스테이터 코어는 품질이 낮은 등급의 모재를 각각 사용할 수 있게 하였다.

이에따라, 모터의 성능이 향상됨과 더불어, 재료비가 절감되었다.

또한, 인너 스테이터 코어와 아웃터 스테이터 코어 사이에 자유로운 착탈이 이루어짐에 따라, 스테이터의 폭을 자유롭게 조절할 수 있게 하였다.

이에따라, 용도에 맞는 다양한 크기의 스테이터 제작이 용이해진다.

Claims (3)

1. 로터와;

   나선형으로 적층되고, 상기 로터가 내부를 관통하도록 설치되며, 상기 로터를 회전시키기 위한 회전 자계를 발생시키는 인너 스테이터 코어와; 그리고,

   나선형으로 적층되고, 상기 인너 스테이터 코어의 외측 둘레면을 감싸면서 결합되도록 형성되어, 인너 스테이터 코어의 요크 폭 보다 넓은 요크의 폭을 확보하기 위해 제공되는 아웃터 스테이터 코어:를 포함하여 구성되고,

   상기 인너 스테이터 코어와 상기 아웃터 스테이터 코어는 동일한 종류의 재질로 형성되되, 상기 아웃터 스테이터 코어는 상기 인너 스테이터 코어에 비해 상대적으로 품질의 등급이 낮은 재질로 형성됨을 특징으로 하는 유도 모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 아웃터 스테이터 코어의 내주면에는 적어도 하나 이상의 결합홈이 각각 형성되며,

   인너 스테이터 코어의 외주면에는 상기 결합홈에 대응하는 적어도 하나 이상의 결합돌기가 각각 형성된 것임을 특징으로 하는 유도 모터.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 인너 스테이터 코어와 상기 아웃터 스테이터 코어는, 실리콘 스틸로 형성됨을 특징으로 하는 유도 모터.

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