KR101240591B1 - An armature coil unit and manufaturing method and afpm generator having it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기자 코일 유닛과 이의 제조방법 그리고 이를 구비한 AFPM 발전기에 관한 것으로, 철판 대신 규소 강판이 링 형상으로 중첩된 것을 적용함으로써 철손을 감소시켜 발전효율을 높일 수 있는 전기자 코일 유닛과 이의 제조방법 그리고 이를 구비한 AFPM 발전기에 대한 것이다.The present invention relates to an armature coil unit and a method for manufacturing the same, and an AFPM generator having the same, an armature coil unit and a method for manufacturing the same, which can increase the power generation efficiency by reducing the iron loss by applying a superposition of silicon steel plate in a ring shape instead of an iron plate And it is for an AFPM generator having it.
일반적인 풍력발전에서는 프로펠러의 회전동작을 발전기의 고정축에 전달함으로써 회전에너지를 전기 에너지로 변환하고 있다. 발전기로부터의 출력은 전력계통에 접속되거나, 또는 배터리에 모아서 필요할 때에 전력으로 사용한다.In general wind power generation, the rotational motion of the propeller is transmitted to the fixed shaft of the generator to convert the rotational energy into electrical energy. The output from the generator is connected to the power system, or collected in a battery and used as power when needed.
발전기의 종류에는 여러 가지 종류가 있는 데 계자(field magnet)용으로 영구자석을 사용하는 타입 중 그 구조적인 면이 다른 두 가지 타입의 발전기를 차례로 설명한다.There are various types of generators, and two types of generators, which have different structural aspects, are used in order to use permanent magnets for field magnets.
원통 모양 로터(rotor)의 바깥쪽 둘레에 스테이터(stator)가 배열되는 레이디얼 갭(radial gap) 타입의 발전기는 복수의 영구자석이 로터의 원주를 둘러싸는 방향으로 배열되고, 영구자석의 자극은 방사형으로 향하고, 스테이터가 영구자석과 마주보도록 배열되어 있다. 스테이터는 로터를 향하는 면에서 여러 개의 이 모양을 갖는 철심에 코일이 감겨진 구조를 하고 있다. 이러한 철심을 이용함으로써, 로터의 자극으로부터 발생하는 자속을 코일로 통과시킬 수 있어 모터의 경우에는 큰 토크를, 발전기의 경우에는 큰 전압을 생성할 수 있다.In the radial gap type generator in which a stator is arranged around the outer side of the cylindrical rotor, a plurality of permanent magnets are arranged in a direction surrounding the circumference of the rotor. Headed radially, the stators are arranged to face the permanent magnets. The stator has a structure in which coils are wound around iron cores having a plurality of tooth shapes in terms of facing the rotor. By using such an iron core, the magnetic flux generated from the magnetic poles of the rotor can be passed through the coil to generate a large torque in the case of a motor and a large voltage in the case of a generator.
그러나, 철심의 이용은 코깅 토크(cogging torque)나 철심의 히스테리시스 손실에 기초하는 손실 토크(loss torque)를 발생시켜서, 개시 토크(initial torque)를 커지게 한다는 문제가 있다. 철심을 제거하면 그러한 문제가 제거될 수 있지만, 자기효율이 낮아지게 되기 때문에 레이디얼 갭 타입의 발전기에서는 큰 출력을 얻을 수 없는 단점이 있다. However, there is a problem that the use of the iron core generates a loss torque based on cogging torque or hysteresis loss of the iron core, thereby increasing the initial torque. The removal of the iron core can eliminate such problems, but the magnetic gap is lowered, so the radial gap type generator does not have a large output.
또한, 레이디얼 갭 타입을 적용한 풍력발전기에서 발전기를 수납하는 나셀(Nacelle)이 커지면 그 만큼 프로펠러가 바람을 받는 면적이 줄어들게 되어 프로펠러의 회전력이 저하된다. 즉, 발전기가 대형화되면 될수록 풍력발전에 있어서의 효율이 떨어지는 단점이 있다.In addition, in a wind power generator using a radial gap type, as the nacelle (Nacelle) for accommodating the generator becomes large, the area where the propeller receives the wind decreases, thereby reducing the rotational force of the propeller. That is, the larger the generator, the lower the efficiency in wind power generation.
다른 한가지 타입으로는 원방형 로터와 축 방향으로 대향하도록 스테이터가 배열되는 액시얼 갭(axial gap) 타입의 발전기가 있다. Another type is an axial gap type generator in which the stator is arranged axially opposed to the rectangular rotor.
액시얼 갭 타입의 발전기는 케이스부에 철판으로 형성된 요크가 일체화되도록 부착되고, 요크의 표면상에 복수의 영구자석이 배열되며, 스페이서를 통해서 고정축 방향으로 상하 배열된다. 영구자석은 요크들의 어느 하나에 배열되어도 되지만, 두 요크들 모두의 표면에 영구자석을 배열하면 자기효율이 높아진다. 요크들의 사이에는 전기자가 배치되고, 전기자는 다수의 코일들이 수용되는 베이스에 고정되어 스테이터을 구성하며 고정축에 고정된다. 고정축은 하우징에 의해 베어링을 통해서 회전 가능하게 지지된다. The axial gap type generator is attached to the case so as to integrate the yoke formed of the iron plate, a plurality of permanent magnets are arranged on the surface of the yoke, and is arranged up and down in the fixed axis direction through the spacer. Permanent magnets may be arranged on either of the yokes, but the magnetic efficiency is increased by arranging the permanent magnets on the surfaces of both yokes. An armature is disposed between the yokes, and the armature is fixed to a base on which a plurality of coils are accommodated to form a stator and fixed to a fixed shaft. The fixed shaft is rotatably supported through the bearing by the housing.
이러한 구조는 자극의 면을 크게 하여 철심을 이용하지 않고도 출력을 크게 할 수 있고, 희토류 금속 중 하나인 네오디뮴(Neodymium)과 철(Fe), 보론(B)의 금속 화합물인 네오디뮴 자석(Nd-Fe-B)을 이용하면 철심에 의한 자기포화의 문제가 없기 때문에, 그 성능을 충분히 살려서 고출력의 회전기계로 사용할 수 있는 장점이 있다.This structure can increase the output of the magnetic pole without using the iron core, and neodymium magnet (Nd-Fe), a metal compound of neodymium, iron (Fe), and boron (B), one of rare earth metals. If -B) is used, there is no problem of self-saturation by iron core, and it can be used as a high-power rotary machine by fully utilizing its performance.
그러나 상술한 바와 같은 발전기의 스테이터는 대부분 코어와 전기자코일로 구성되며 로터와 요크에 자석을 배열하고 자석이 만드는 자속과 전류의 상호 전자력을 이용하여 구성함으로써 전체적으로 영구자석형 발전기의 무게가 증가하고 길이가 커지며 그 폭의 단축화에 제한이 있다.However, the stator of the generator as described above is composed mainly of the core and the armature coil, and by arranging the magnets in the rotor and the yoke and by using the mutual electromagnetic force of the magnetic flux and current generated by the magnet as a whole, the weight of the permanent magnet generator increases and length There is a limit to shortening the width.
상기의 문제점을 해결하기 위한 코어리스 또는 슬롯리스형 발전기는 주형용 에폭시 수지화합물과 전기자로 작용하는 코일이 일체형으로 구성되어 슬롯 및 코어가 생략된 구조를 갖는다.Coreless or slotless type generator for solving the above problems has a structure in which the epoxy resin compound for molding and the coil acting as an armature are integrally formed so that the slot and the core are omitted.
그러나 상기의 코어리스 또는 슬롯리스형 발전기는 전기자코일이 배열되는 요크가 철판으로 형성되어 있어 철손으로 인한 발전기의 효율을 떨어뜨리는 단점이 있다.However, the coreless or slotless type generator has a disadvantage in that the yoke in which the armature coils are arranged is formed of an iron plate, thereby reducing the efficiency of the generator due to iron loss.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 영구자석 또는 코일이 설치되는 요크를 철판을 중첩시킨 대신 규소가 함유된 강판을 롤 형으로 중첩시킨 구조를 적용함으로써 철손을 감소시키고 발전효율을 높일 수 있는 전기자 코일 유닛과 이를 구비한 AFPM 발전기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems by applying a structure in which the steel plate containing silicon in the form of a roll instead of overlapping the iron plate yoke is installed permanent magnets or coils can reduce the iron loss and increase the power generation efficiency An object of the present invention is to provide an armature coil unit and an AFPM generator having the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자 코일 유닛은 복수의 영구자석들과 대향되게 배치되어 상기 영구자석에 의해 전기를 발생시키는 복수의 코일들과, 상기 코일들이 결합되는 요크를 포함하며, 상기 요크는 중앙에 중공부가 형성되고, 상기 복수의 코일들이 상기 요크의 원주 방향을 따라 서로 인접하게 배치되되 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 요크의 반경 방향을 향하여 상기 요크의 외주면을 둘러싸도록 형성된 것을 특징으로 한다.The armature coil unit according to the present invention for achieving the above object comprises a plurality of coils disposed to face the plurality of permanent magnets to generate electricity by the permanent magnet, and the yoke to which the coil is coupled The yoke has a hollow portion in the center thereof, and the plurality of coils are disposed adjacent to each other along the circumferential direction of the yoke, and are formed to surround the outer circumferential surface of the yoke from the inner circumferential surface of the hollow portion toward the radial direction of the yoke. It is done.
상기 요크는 금속 박판 스트립을 와인딩하여 함침제로 함침 고정한 것을 특징으로 한다.The yoke is characterized in that the impregnated with the impregnation agent by winding a thin metal strip.
상기 요크는 철과 규소가 소정의 중량비로 조성된 것을 특징으로 한다.The yoke is characterized in that the iron and silicon are composed in a predetermined weight ratio.
상기 요크는 상기 중공부의 중심으로부터 반경 방향으로 연장된 하나 이상의 분할선들에 의해 복수의 단위요크들로 분할 형성된 것을 특징으로 한다.The yoke is divided into a plurality of unit yokes by one or more dividing lines extending radially from the center of the hollow portion.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자 코일 유닛의 제조방법은 철과 규소와 불순물을 혼합하여 규소강판을 제조하는 강판제조단계와, 상기 규소강판을 설정된 폭 및 두께를 갖도록 가공하여 규소 박판 스트립을 제조하는 스트립제조단계와, 상기 규소 박판 스트립을 중첩되게 권취하여 규소 박판 롤을 형성하는 권취단계와, 상기 규소 박판 롤을 함침액으로 진공 함침시키는 함침단계와, 상기 함침단계에서 함침액에 의해 고정된 상기 규소 박판 롤을 절단하여 다수개의 분할요크들로 분할하는 분할단계와, 상기 분할요크가 삽입될 수 있게 삽입홀이 마련된 코일에 상기 분할요크를 삽입하는 삽입단계와, 상기 분할요크의 절단면에 접착제를 도포하여 상기 각 분할요크들을 접합시키는 접합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method of manufacturing an armature coil unit according to the present invention for achieving the above object is a steel sheet manufacturing step of manufacturing a silicon steel sheet by mixing iron, silicon and impurities, and processing the silicon steel sheet to have a set width and thickness silicon A strip manufacturing step of manufacturing a thin strip, a winding step of winding up the silicon thin strip to form a silicon thin roll, an impregnation step of vacuum impregnating the silicon thin roll with an impregnation liquid, and an impregnation liquid in the impregnation step A dividing step of cutting the thin silicon thin roll fixed by the dividing into a plurality of dividing yokes, an inserting step of inserting the dividing yokes into a coil provided with an insertion hole to insert the dividing yokes, and the dividing yokes It characterized in that it comprises a bonding step of bonding the respective divided yoke by applying an adhesive on the cut surface of the.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 AFPM 발전기는 수용공간이 마련된 케이스와, 상기 수용공간에 상기 케이스에 대하여 상대적인 회전이 가능하게 설치된 축부와, 상기 케이스 또는 축부에 배치되는 영구자석들과, 상기 영구자석들에 대향되게 배치되어 상기 영구자석에 의해 전기를 발생시키는 코일들이 결합되는 요크를 포함하는 전기자 코일 유닛을 구비하고, 상기 요크는 중앙에 중공부가 형성되고, 상기 복수의 코일들이 상기 요크의 원주 방향을 따라 서로 인접하게 배치되되 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 요크의 반경 방향을 향하여 상기 요크의 외주면을 둘러싸도록 형성된 것을 특징으로 한다.AFPM generator according to the present invention for achieving the above object is a case provided with a receiving space, the shaft portion is installed in the receiving space relative to the case, the permanent magnets disposed in the case or shaft and And an armature coil unit disposed to face the permanent magnets and including a yoke to which coils for generating electricity by the permanent magnets are coupled, wherein the yoke has a hollow portion formed at a center thereof, and the plurality of coils are disposed on the yoke. It is arranged to be adjacent to each other along the circumferential direction of the yoke, characterized in that formed to surround the outer peripheral surface of the yoke from the inner peripheral surface of the hollow portion toward the radial direction of the yoke.
본 발명에 따른 전기자 코일 유닛 및 이를 구비한 AFPM 발전기에 의하면 발전기의 코어 및 슬롯을 생략하여 코깅 토크를 감소시키고, 코일이 설치되는 요크를 규소를 함유하는 롤 형으로 중첩시킨 구조를 적용하여 철손을 감소시킴으로써 발전기의 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다.According to the armature coil unit and the AFPM generator having the same according to the present invention, the cogging torque is reduced by omitting the core and the slot of the generator, and the iron loss is applied by applying a structure in which the yoke in which the coil is installed is overlapped with a roll type containing silicon. There is an advantage to increase the power generation efficiency of the generator by reducing.
도 1은 본 발명에 따른 전기자 코일 유닛을 구비한 AFPM 발전기의 일 실시 예를 나타낸 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 전기자 코일 유닛의 제조방법을 설명하는 사시도이며,
도 3은 도 1에 도시된 전기자 코일 유닛을 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 1 및 도 3에 도시된 전기자 코일 유닛의 분리사시도이다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an AFPM generator having an armature coil unit according to the present invention,
2 is a perspective view illustrating a method of manufacturing the armature coil unit shown in FIG. 1,
3 is a perspective view of the armature coil unit shown in FIG.
4 is an exploded perspective view of the armature coil unit shown in FIGS. 1 and 3.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자 코일 유닛을 구비한 AFPM 발전기를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an AFPM generator having an armature coil unit according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in more detail.
도 1 내지 도 4에는 본 발명의 제1실시 예에 따른 AFPM 발전기가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하면 본 발명에 따른 전기자 코일 유닛을 구비한 AFPM 발전기는 케이스(31)와, 축부(32)와, 계자용 영구자석(34)들과, 영구자석에 의해 전기를 유도하는 코일(36)들이 결합되는 요크(35a)를 포함하는 전기자 코일 유닛을 포함한다. 1 to 4 illustrate an AFPM generator according to a first embodiment of the present invention. 1 to 4, the AFPM generator having the armature coil unit according to the present invention induces electricity by the
케이스(31)는 상호 결합가능한 플랜지를 갖는 상부케이스와 하부케이스를 포함하여 이루어져 있다. 상부케이스의 중앙 부분에는 축부의 상단이 인입될 수 있는 삽입홀이 형성되어 있고, 삽입홀에 삽입된 축부를 회전가능하게 지지하는 베어링부재가 설치되어 있다.The
축부(32)에는 전기자 코일 유닛이 고정되는데 상기 전기자 코일 유닛은 수지화학물로 이루어진 고정판(32a) 내부에 매입된다. An armature coil unit is fixed to the
상기 요크(35a)는 강자성을 갖는 재질로 이루어지며 박판 형상의 스트립을 축부(32)의 반경보다는 크고 케이스(31)의 반경보다는 작은 크기의 중공부가 형성되게 말아놓은 것으로 중첩되게 말아진 박판 스트립이 원판 형상을 유지하도록 함침제로 함침하여 고정된다.The
상기 요크(35a)는 도 2에 도시된 바와 같이 정해진 규격에 맞게 주조된 금속 강판을 얇은 두께로 잘라 박판 형상의 스트립을 제조하고, 제작된 박판 스트립을 중첩되게 롤 형태로 권취하여, 함침제로 고정하는 과정을 거쳐 형성된다.2, the
요크(35a)를 이루는 박판 스트립은 강의 비저항을 높여 철손(鐵損) 특성을 개선시키도록 철에 6중량% 내지 6.5중량%의 규소(Si)와, 그리고 알루미늄 및 나머지 기타 원소를 함유한다.The thin strip constituting the
상기와 같은 6중량% 내지 6.5중량%의 규소(Si) 농도를 갖는 규소 박판 스트립은 통상적으로 낮은 규소 농도의 합금상태에서 얇게 압연하여 얇은 판으로 만든 후에 화학기상 증착(CVD) 기법을 이용하여 규소(Si)를 첨가하면 6 내지 6.5중량%의 규소(Si)를 함유하는 규소강을 만드는 방법을 이용하여 제조할 수 있다.Silicon thin strip having a silicon (Si) concentration of 6% to 6.5% by weight as described above is typically rolled thin in an alloy state of low silicon concentration to form a thin plate and then silicon using chemical vapor deposition (CVD) technique When (Si) is added, it can be produced using a method of making silicon steel containing 6 to 6.5% by weight of silicon (Si).
규소(Si)를 6.5중량% 함유하는 전기강판의 일 예로는 일본 'JFE'사의 상표명 'JNEX'를 들 수 있으며, 첨부되어 있지 않지만 'JFE'사에서 규소(Si)의 함량에 따른 철손, 최대투자율 및 직류자왜정수 값을 실험한 결과, 6.5중량%에서 철손은 최저값을 나타냈고, 최대투자율은 최대치를 나타냈으며, 직류자왜정수 거의 제로에 근사하는 값을 갖는 것으로 나타났다.An example of an electrical steel sheet containing 6.5% by weight of silicon (Si) may include the brand name 'JNEX' of Japan's 'JFE' company. Although not attached, iron loss according to the content of silicon (Si) in the 'JFE' company, maximum As a result of experiments on permeability and DC magnetostriction, the iron loss was the lowest at 6.5% by weight, the maximum permeability was the maximum, and the DC magnetostriction was nearly zero.
상기와 같이 6.5중량%의 규소(Si)를 함유하는 전기강판은 철손이 작아 발열이 적고, 자기력에 의하여 자기화되었을 때 왜곡되는 정도가 작으므로 발전기 또는 모터에 적용될 시 소음을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the electrical steel sheet containing 6.5 wt% of silicon (Si) has a small iron loss and generates little heat, and a small amount of distortion when magnetized by magnetic force can reduce noise when applied to a generator or a motor. There is this.
상기 요크(35a)는 케이스(31)를 회전가능하게 지지하는 축부(32)에 고정되고, 케이스(31)의 내주면에는 요크의 상하방향으로 영구자석(34)이 배치될 수 있게 자석지지부(35b)가 결합되어 있다. The
자석지지부(35b)는 상기 요크(35a)에 결합된 코일(36)에 자속을 통과시킬 수 있도록 영구자석이 요크(35a)를 마주하는 방향으로 케이스(31)의 상부 저면과 하부 상면에 각각 배치된다. The
상기의 자석지지부(35b)는 자석의 자기력 특성 향상을 위하여 강자성체로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기의 요크(35a)와 동일하게 규소 박판 스트립을 롤 형태로 말아 논 구조를 가진다.The
본 실시 예에서 상기 요크(35a)를 축부(32)에 고정하고, 영구자석(34)을 지지하는 자석지지부(35b)를 요크(35a)와 대향되게 케이스(31)에 고정하여 케이스를 회전시키는 아우터로터(outter rotor) 구조를 적용하였으나, 요크(35a)를 케이스(31)에 고정하고 자석지지부(35b)를 축부(32)에 고정하여 축부를 회전시키는 이너로터(inner rotor) 구조를 적용할 수도 있다. In the present embodiment, the
상기 코일(36)은 요크(35a)의 원주 방향을 따라 서로 인접하게 배치되며 요크(35a)에 마련된 중공부의 내주면으로부터 요크(35a)의 반경 방향으로 외주면을 둘러싸도록 형성된다. 즉, 코일(36)을 이루는 와이어가 중공부의 내주면과, 요크(35a)의 상면, 요크(35a)의 가장자리 원주면 및 저면을 지나도록 권취된 구조를 갖는다. The
요크(35a)는 중공부의 중심을 지나는 분할선들에 의해 분할된 복수의 단위요크들(35a`)을 포함한다. 상기 각 단위요크(35a`)들은 분할선에 의해 형성된 각 절단면을 용접 등과 같은 접합을 통해 원판 형상으로 복구할 수 있다.The
상기 요크(35a)는 상호 접합되는 부분을 최소화하도록 두 개의 단위요크로 분리된 구조를 도시하였으나 이와는 다르게 둘 이상으로 분할할 수도 있다.The
상기 요크(35a)에 결합된 코일(36)은 상기 요크(35a)를 분할라인 상으로 분할한 뒤 분할된 단위요크(35a)의 일단을 코일(36)에 끼움으로써 결합시킬 수 있고 코일(36)이 삽입된 이후 절단면을 접합하여 고정시킨다.The
본 실시 예에서 설명한 요크는 규소(Si)가 소정 비율로 함유된 강판을 롤 형으로 권취한 구조를 일 실시 예로 설명하였으나, 도시된 예와는 다르게 상기 요크는 중앙에 중공부가 형성된 기존의 철판을 상하로 적층 한 것 또는 소정 두께를 갖는 원판 형상으로 형성된 것을 적용할 수 있음은 물론이다.In the yoke described in this embodiment, a structure in which a steel sheet containing silicon (Si) is wound in a roll shape has been described as an embodiment. However, unlike the illustrated example, the yoke uses an existing iron plate having a hollow portion in the center thereof. It is, of course, applicable to those laminated up and down or formed into a disk shape having a predetermined thickness.
한편, 도 5에는 본 발명의 제2실시 예에 따른 AFPM 발전기가 도시되어 있다. Meanwhile, FIG. 5 shows an AFPM generator according to the second embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 AFPM 발전기는 케이스(31)와, 축부(32)와, 영구자석(134) 및 전기자 코일유닛(135a)을 포함한다. 본 실시 예에서 적용된 발전기는 하우징(31)이 고정되어 있고 축부(132)가 하우징(31)에 대하여 회전하는 이너로터(inner rotor) 구조를 적용한다. Referring to FIG. 5, the AFPM generator according to the present invention includes a
상기 케이스(31)의 하부 내주면에는 복수의 코일(136)들이 요크(135a)에 결합된 전기자 코일 유닛이 고정되어 있다. 축부(132)에는 자석지지부(135b)가 설치되어 있고, 자석지지부(135b)의 저면에는 전기자 코일 유닛과 대향하도록 영구자석(134)들 고정되어 있다.An armature coil unit having a plurality of
상기 자석지지부(135b)는 축부(132)에 수지화화물로 이루어진 고정판의 가장자리에 고정되어 있다.The
도 5에서는 전기자 코일 유닛을 케이스(31)의 하부 내주면에만 배치한 구조로 설명하였으나 이와는 다르게, 케이스(31)의 상부 내주면에만 배치할 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 케이스(31) 상부 및 하부 내주면에 상하로 각각 배치될 수도 있다. 이 경우 상기 자석지지부(135b)의 상면에도 전기자 코일 유닛과 대향하도록 영구자석(134)을 배치하는 것이 바람직하다.In FIG. 5, the armature coil unit is described as being disposed only on the lower inner circumferential surface of the
한편, 발명에 따른 AFPM 발전기는 상하 방향으로 전기자 코일 유닛과, 영구자석(134)들이 축부(132)의 연장방향을 따라 상하방향으로 교번하여 배치된 구조를 적용할 수도 있다. On the other hand, the AFPM generator according to the invention may apply a structure in which the armature coil unit and the
도 7을 참조하면, 케이스(31) 내부에는 복수의 전기자 코일 유닛이 상하로 상호 이격된 상태로 고정되어 있다. 상기 전기자 코일 유닛은 접착제를 이용하여 케이스(31) 내주면에 고정할 수 있다.Referring to FIG. 7, inside the
축부(132)에는 반경 방향을 따라 결합된 고정판의 가장자리에 고정되어 영구자석(134)을 지지하는 자석지지부(135b)가 설치되어 있다. 상기 자석지지부(135b)의 상면과 저면에는 각각 상대적으로 상방에 위치하는 전기자 코일유닛과 하방에 위치하는 전기자 코일 유닛으로 자기력을 제공할 수 있도록 복수의 영구자석(134)들이 배치되어 있다.The
이하에서는 본 발명에 따른 전기자 코일 유닛을 제조하는 공정에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a process of manufacturing the armature coil unit according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 전기자 코일 유닛은 철과 규소(Si)와 불순물을 혼합하여 규소강판을 제조하는 강판제조단계와, 규소강판을 설정된 폭 및 두께를 갖도록 가공하여 규소 박판 스트립을 제조하는 스트립제조단계와, 규소 박판 스트립을 중첩되게 권취하여 규소 박판 롤을 형성하는 권취단계와, 규소 박판 롤을 함침액으로 진공 함침시키는 함침단계와, 함침단계에서 함침액에 의해 고정된 상기 규소 박판 롤의 중심을 지나는 연장선을 따라 규소 박판 롤을 절단하여 다수개의 분할요크들로 분할하고 분할요크가 삽입될 수 있게 삽입홀이 마련된 코일에 분할요크를 삽입하며 분할요크의 절단면에 접착제를 도포하여 각각의 분할요크들을 서로 접합시키는 접합단계를 포함한다.The armature coil unit according to the present invention is a steel sheet manufacturing step of manufacturing a silicon steel sheet by mixing iron, silicon (Si) and impurities, and a strip manufacturing step of manufacturing a silicon thin strip by processing the silicon steel sheet to have a set width and thickness; A winding step of forming a silicon thin roll by winding the silicon thin strip overlapping, an impregnation step of vacuum impregnating the silicon thin roll with an impregnation liquid, and passing through the center of the silicon thin roll fixed by the impregnation liquid in the impregnation step. The silicon thin roll is cut along the extension line, divided into a plurality of split yokes, a split yoke is inserted into a coil provided with an insertion hole for inserting the split yokes, and an adhesive is applied to the cut surfaces of the split yokes so that the respective split yokes are separated from each other. And a bonding step for bonding.
강판제조단계는 규소(Si)가 포함된 철을 주조 및 압연하는 단계이다.Steel sheet manufacturing step is to cast and roll iron containing silicon (Si).
상기 강판제조단계에서 제조되는 규소(Si)는 일반적으로 2.95 ~ 3.5중량%가 철과 타 불순물에 혼합된 것을 적용할 수도 있고, 이와는 다르게 6 내지 6.5중량%의 규소(Si)를 함유하는 것을 적용할 수도 있다.In general, the silicon (Si) manufactured in the steel sheet manufacturing step may be a mixture of 2.95 to 3.5% by weight of iron and other impurities, or alternatively, containing 6 to 6.5% by weight of silicon (Si). You may.
상기에서 6.5중량%의 규소(Si)를 함유하는 규소강판은 통상적으로 4중량% 이하의 규소(Si)를 함유하는 강판을 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 6중량% 이상의 규소(Si)를 함유하도록 제조하는 방법을 적용할 수 있다.In the above-described silicon steel sheet containing 6.5 wt% of silicon (Si), a steel sheet containing 4 wt% or less of silicon (Si) is usually made of 6 wt% or more of silicon (Si) by chemical vapor deposition (CVD). The method of manufacture to contain can be applied.
스트립제조단계는 정해진 규격에 맞게 제조된 규소강판을 0.1mm 내지 0.3mm의 두께를 갖도록 얇고 긴 규소 박판 스트립으로 압연한다. In the strip manufacturing step, a silicon steel sheet manufactured to a predetermined specification is rolled into a thin long silicon thin strip to have a thickness of 0.1 mm to 0.3 mm.
권취단계는 스트립제조단계에서 제작된 규소 박판 스트립을 중첩되게 롤 형태로 형성시키는 단계로서 정해진 내경과 외경에 맞게 감는 과정을 거쳐 규소 박판 롤을 형성한다. 권취단계를 통해 요크의 중공부 반경 및 요크의 반경 크기가 결정된다.The winding step is a step of forming the silicon thin strips produced in the strip manufacturing step in the form of a roll overlapping to form a silicon thin roll through the process of winding to a predetermined inner diameter and outer diameter. The winding step determines the radius of the hollow and the radius of the yoke.
권취단계 이후에는 열처리단계 및 형상교정단계를 더 포함한다. After the winding step further includes a heat treatment step and shape correction step.
열처리 단계에서는 850℃에서 대략 240분 동안 비치하고, 시간당 ±100℃씩 온도의 변화를 주며, 400℃에서 공냉 과정을 거친 다음 질소를 투입한다.In the heat treatment step, it is kept at 850 ° C. for about 240 minutes, changes in temperature by ± 100 ° C. per hour, and is subjected to air cooling at 400 ° C., followed by nitrogen.
형상교정단계에서는 롤 형상으로 권취된 규소 박판 롤의 상단과 하단이 평평하도록 형상을 교정하는 과정을 거친다.In the shape correction step, the shape is corrected so that the top and bottom of the silicon thin roll roll wound in a roll shape are flat.
함침단계에서는 형상교정단계를 거친 규소 박판 롤을 함침제가 용액화된 함침액에 대략 1시간 동안 침전시켜 중첩된 규소 박판 스트립 사이로 함침액이 침투되게 진공 함침하는 과정을 거친다. 상기의 함침단계에서 사용되는 함침제는 후술하는 분할단계에서 절단하는 과정에서 자체적인 탄성력에 의해 규소 박판 스트립들이 서로 분리되지 않도록 접착력이 강한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 일 예로 상기의 함침제는 '3M'사의 '2278B'를 사용할 수 있다.In the impregnation step, the silicon thin roll, which has undergone the shape calibration step, is precipitated in the impregnated solution impregnated solution for about 1 hour and vacuum impregnated to infiltrate the impregnated solution between the overlapped silicon thin strips. The impregnation agent used in the impregnation step is preferably to use a strong adhesive force so that the silicon thin strips are not separated from each other by their elastic force in the process of cutting in the division step described later. For example, the impregnating agent may use '2278B' of '3M'.
함침단계 이후에는 함침액에 침전된 롤 형상의 규소 박판 스트립을 170℃에서 대략 12시간 동안 건조시키는 건조단계를 더 포함한다.After the impregnation step, the method further includes a drying step of drying the roll-shaped silicon thin strip precipitated in the impregnation solution at 170 ° C. for about 12 hours.
분할단계에서는 함침액으로 고정된 규소 박판 롤을 규소 박판의 중심을 지나는 연장선을 따라 잘라 다수의 분할요크들로 분리되게 절단하는 단계로서, 각각의 분할요크들이 동일한 크기 및 형상을 갖도록 절단한다.In the dividing step, the thin silicon thin roll fixed with the impregnation liquid is cut along the extension line passing through the center of the silicon thin plate to be cut into a plurality of dividing yokes, and each dividing yoke is cut to have the same size and shape.
분할단계에 이후에는 각 분할요크의 단면적에 대응하도록 형성된 삽입홀이 마련된 코일에 분할요크를 각각 삽입하는 삽입단계를 더 포함한다.After the dividing step, the dividing yoke is further inserted into the coils having insertion holes formed to correspond to the cross-sectional area of each dividing yoke.
접합단계에서는 분할단계에서 분할된 분할요크들을 연결하여 분할단계 이전의 규소 박판 롤 형상으로 복구시키는 단계로 각 분할요크들의 절단면을 접착제를 이용하여 접합시킨다. 상기 접합단계에서는 소음 및 특성불량을 줄일 수 있도록 절단면들을 접합시키는 과정에서 절단면들 사이에 공극이 발생하는 것을 억제하는 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.In the bonding step, the divided yokes divided in the dividing step are connected to restore the silicon thin roll shape before the dividing step, and the cut surfaces of the respective divided yokes are bonded using an adhesive. In the bonding step, it is preferable to use an adhesive that suppresses the generation of voids between the cutting surfaces in the process of bonding the cutting surfaces to reduce noise and poor quality.
이상 설명한 본 발명에 따른 AFPM 발전기의 요크 구조는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The yoke structure of the AFPM generator according to the present invention described above has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only an example, and those skilled in the art have various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that embodiments are possible.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
31 : 케이스
32 : 축부
32a : 고정판
34 : 영구자석
35b : 자석지지부
35a : 요크
35b : 자석지지부
36 : 코일31: Case
32: shaft portion
32a: fixed plate
34: permanent magnet
35b: magnet support
35a: York
35b: magnet support
36 coil
Claims (8)
상기 코일들이 결합되는 요크;를 포함하며,
상기 요크는 중앙에 중공부가 형성되고, 상기 복수의 코일들이 상기 요크의 원주 방향을 따라 서로 인접하게 배치되되 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 요크의 반경 방향을 향하여 상기 요크의 외주면을 둘러싸도록 형성되고,
상기 요크는 금속소재로 이루어진 박판 스트립을 와인딩하여 함침제로 함침 고정한 것을 특징으로 하는 전기자 코일 유닛.A plurality of coils disposed to face the plurality of permanent magnets to generate electricity by the permanent magnets;
And a yoke to which the coils are coupled.
The yoke is formed in the center of the hollow portion, the plurality of coils are disposed adjacent to each other along the circumferential direction of the yoke is formed so as to surround the outer peripheral surface of the yoke from the inner circumferential surface of the hollow portion toward the radial direction of the yoke,
The yoke is an armature coil unit, characterized in that the impregnated with the impregnation agent by winding a thin strip made of a metal material.
상기 코일들이 결합되는 요크;를 포함하며,
상기 요크는 중앙에 중공부가 형성되고, 상기 복수의 코일들이 상기 요크의 원주 방향을 따라 서로 인접하게 배치되되 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 요크의 반경 방향을 향하여 상기 요크의 외주면을 둘러싸도록 형성되고,
상기 요크는 철과 규소가 소정의 중량비로 조성된 것을 특징으로 하는 전기자 코일 유닛.A plurality of coils disposed to face the plurality of permanent magnets to generate electricity by the permanent magnets;
And a yoke to which the coils are coupled.
The yoke is formed in the center of the hollow portion, the plurality of coils are disposed adjacent to each other along the circumferential direction of the yoke is formed so as to surround the outer peripheral surface of the yoke from the inner circumferential surface of the hollow portion toward the radial direction of the yoke,
The yoke is an armature coil unit, characterized in that the iron and silicon are formed in a predetermined weight ratio.
상기 요크는 6중량% 내지 6.5중량%의 규소를 함유하는 것을 특징으로 하는 전기자코일 유닛.The method of claim 3,
The yoke is armature coil unit, characterized in that containing 6% by weight to 6.5% by weight of silicon.
상기 코일들이 결합되는 요크;를 포함하며,
상기 요크는 중앙에 중공부가 형성되고, 상기 복수의 코일들이 상기 요크의 원주 방향을 따라 서로 인접하게 배치되되 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 요크의 반경 방향을 향하여 상기 요크의 외주면을 둘러싸도록 형성되고,
상기 요크는 상기 중공부의 중심으로부터 반경 방향으로 연장된 하나 이상의 분할선들에 의해 복수의 단위요크들로 분할 형성된 것을 특징으로 하는 전기자 코일 유닛.A plurality of coils disposed to face the plurality of permanent magnets to generate electricity by the permanent magnets;
And a yoke to which the coils are coupled.
The yoke is formed in the center of the hollow portion, the plurality of coils are disposed adjacent to each other along the circumferential direction of the yoke is formed so as to surround the outer peripheral surface of the yoke from the inner circumferential surface of the hollow portion toward the radial direction of the yoke,
And the yoke is divided into a plurality of unit yokes by one or more dividing lines extending radially from the center of the hollow part.
상기 규소강판을 설정된 폭 및 두께를 갖도록 가공하여 규소 박판 스트립을 제조하는 스트립제조단계와;
상기 규소 박판 스트립을 중첩되게 권취하여 규소 박판 롤을 형성하는 권취단계와;
상기 규소 박판 롤을 함침액으로 진공 함침시키는 함침단계와;
상기 함침단계에서 함침액에 의해 고정된 상기 규소 박판 롤을 절단하여 다수개의 분할요크들로 분할하는 분할단계와;
상기 분할요크가 삽입될 수 있게 삽입홀이 마련된 코일에 상기 분할요크를 삽입하는 삽입단계와;
상기 분할요크의 절단면에 접착제를 도포하여 상기 각 분할요크들을 접합시키는 접합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자 코일 유닛의 제조방법.Steel plate manufacturing step of producing a silicon steel sheet by mixing iron and silicon;
A strip manufacturing step of manufacturing the silicon thin strip by processing the silicon steel sheet to have a predetermined width and thickness;
A winding step of winding the silicon thin strip to overlap to form a silicon thin roll;
An impregnation step of vacuum impregnating the silicon thin roll with an impregnation liquid;
A dividing step of cutting the silicon thin roll fixed by the impregnation liquid in the impregnation step and dividing the plurality of divided yokes into a plurality of divided yokes;
An insertion step of inserting the split yoke into a coil provided with an insertion hole so that the split yoke can be inserted;
And a bonding step of bonding the respective divided yokes by applying an adhesive to the cut surfaces of the divided yokes.
상기 수용공간에 상기 케이스에 대하여 상대적인 회전이 가능하게 설치된 축부와;
상기 케이스 또는 축부에 배치되는 영구자석들과;
상기 축부의 연장방향과 나란한 방향으로 상기 영구자석들과 대향되게 배치되어 상기 영구자석에 의해 전기를 발생시키는 복수의 코일들이 결합되는 요크를 포함하는 전기자 코일 유닛;을 구비하고,
상기 요크는 중앙에 중공부가 형성되고, 상기 복수의 코일들이 상기 요크의 원주 방향을 따라 서로 인접하게 배치되되 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 요크의 반경 방향을 향하여 상기 요크의 외주면을 둘러싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 AFPM 발전기.A case having a receiving space;
A shaft portion installed in the accommodation space to allow rotation relative to the case;
Permanent magnets disposed in the case or shaft;
And an armature coil unit disposed to face the permanent magnets in a direction parallel to the extending direction of the shaft portion, the armature coil unit including a yoke to which a plurality of coils generating electricity by the permanent magnets are coupled.
The yoke has a hollow portion in the center thereof, and the plurality of coils are disposed adjacent to each other along the circumferential direction of the yoke, and are formed to surround the outer circumferential surface of the yoke from the inner circumferential surface of the hollow portion toward the radial direction of the yoke. AFPM generator.
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CN114513074A (en) * | 2022-02-16 | 2022-05-17 | 苏州诺雅电动车有限公司 | Double armature disc type motor, coil structure without outer invalid edge and manufacturing method |
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JP2009050131A (en) | 2007-08-23 | 2009-03-05 | Denso Corp | Polarizing apparatus |
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