KR101628958B1 - 편평형 브러시리스 모터용 고정자 및 그 고정자를 포함한 편평형 브러시리스 모터 - Google Patents

편평형 브러시리스 모터용 고정자 및 그 고정자를 포함한 편평형 브러시리스 모터 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 편평형 브러시리스 모터용 고정자는,고정자 케이스; 상기 고정자 케이스의 상부에 배치되며, 상기 고정자 케이스 둘레 방향으로 원형으로 서로 이격되도록 다수 배치된 요크 부재; 이웃하는 상기 요크 부재 사이를 충전하도록 배치되며 인접된 상기 요크 부재의 일 측면을 상기 고정자 케이스 쪽으로 가압하도록 상기 고정자 케이스에 고정된 톱니 부재;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

편평형 브러시리스 모터용 고정자 및 그 고정자를 포함한 편평형 브러시리스 모터{Stator for axial flux permanent magnet motor and the motor including thereof}
본 발명은 편평형 브러시리스 모터에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이다. 모터는 가정용 전자제품 뿐만 아니라 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다. 모터는 크게 직류 모터(DC motor)와 교류 모터(AC motor)로 구분한다. 직류 모터는 브러시(brush)에 의해 정류자에 전원을 공급하여 회전자를 회전시키는 형태와, 브러시를 사용하지 않는 브러시리스 형태의 모터가 있다.
브러시리스 모터 중에서도 크기를 작게 구성하기 위한 모터로서 모터의 회전축과 자속의 방향을 동일하게 형성하는 편평형 모터가 있다. 편평형 모터가 채용되는 대표적인 예는 휴대폰의 진동 모터이다. 편평형 모터는 그 크기를 작게 구성할 수 있으므로 전자 제품과 같은 작은 부피가 필요한 곳에 널리 사용된다.
최근에는 이러한 편평형 브러시리스 모터는 전기 자동차에도 적용되고 있다. 이러한 편평형 브러시리스 모터의 일 예가 대한민국 공개특허 제2002-0066674호에 개시되어 있다.
종래의 편평형 브러시리스 모터에 있어서 고정자의 구조는 판 상의 전기강판을 복수 겹쳐서 요크부와 톱니부를 형성하였다. 이와 같은 고정자 구조는 전기강판을 프레스 장비로 절단한 후 적층 하여 제작한다. 그런데, 이와 같은 고정자 구조는 다양한 형상의 고정자 구조를 형성하기 어려운 단점이 있다.
한편, 전기강판을 프로그레시브(progressive) 공법으로 가공하여 다양한 형상을 구현할 수 있으나, 많은 수의 금형이 제작되어야 하므로 제작비용이 지나치게 비싼 문제점이 있다.
한편, 금형비를 절감하기 위해 프로그레시브 공법을 적용하지 않고 전기강판을 롤 형태로 감아서 회전자 형상을 구성하기도 한다. 그러나 이러한 구조도 여러 단계의 롤링 공정이 필요하므로 제조 비용이 비싼 문제점이 있다.
한편, 전기강판의 가공 문제를 해결하기 위하여 분말 형상의 연자성 복합제(SMC, Soft Magnetic Compoud)를 소결 금형으로 가공하여 회전자를 구성하기도 한다. 그런데 SMC 구조는 재료비가 지나치게 높고 성능이 떨어지는 단점과 크기가 큰 고정자의 제작이 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 고정자 구조를 개선함으로써 제조비용이 절감되고, 조립성이 우수하며, 성능이 양호한 편평형 브러시리스 모터를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 편평평 브러시리스 모터용 고정자는, 고정자 케이스;
상기 고정자 케이스의 상부에 배치되며, 상기 고정자 케이스 둘레 방향으로 원형으로 서로 이격되도록 다수 배치된 요크 부재;
이웃하는 상기 요크 부재 사이를 충전하도록 배치되며 인접된 상기 요크 부재의 일 측면을 상기 고정자 케이스 쪽으로 가압하도록 상기 고정자 케이스에 고정된 톱니 부재;를 포함한 점에 특징이 있다.
상기 요크 부재의 하면에는 하방으로 돌출되어 상기 고정자 케이스의 반지름 방향으로 연장된 결합 가이드가 구비되고,
상기 고정 케이스의 상면에는 상기 결합 가이드에 대응하는 결합 홈부가 구비된 것이 바람직하다.
상기 고정자 케이스의 상면으로부터 상방으로 돌출 형성된 위치 설정 돌기부 및 상기 요크 부재의 하면에 오목하게 형성되어 상기 위치 설정 돌기부와 결합하는 위치 설정 홈부가 구비된 것이 바람직하다.
상기 요크 부재와 상기 톱니 부재의 접촉면은 면적이 최소화되는 평면으로 구성된 것이 바람직하다.
상기 톱니 부재는 상기 고정자 케이스에 볼트, 코킹 구조 또는 접착제에 의해 고정될 수 있다.
상기 요크 부재는 전기강판이 적층된 구조이며,
상기 톱니 부재는 소결 형성된 연자성 복합제(SMC)로 구성된 것이 바람직하다.
상기 요크 부재의 상면에 배치되는 제1절연 부재; 및
상기 톱니 부재의 측면에 배치되는 제2절연 부재를 포함한 것이 바람직하다.
상기 고정자를 포함한 편평형 브러시리스 모터를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 편평형 브러시리스 모터용 고정자는, 요크 부재와 톱니 부재를 별도로 제조하여, 상기 요크 부재가 상기 톱니 부재를 고정자 케이스를 향해 가압하도록 고정함으로써 제조 비용이 저렴하고, 조립성이 우수하며, 성능이 양호한 편평형 브러시리스 모터를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 상기 톱니 부재를 SMC 소재로 제조하고, 상기 요크 부재를 전기강판으로 제조한 경우 제조 비용이 더욱 저렴하고 양호한 성능의 모터를 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 편평형 브러시리스 모터의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터의 주요 구성요소의 분리 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구성요소 중 고정자 케이스와 요크 부재만 추출하여 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 요크 부재의 형상을 상세하게 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 톱니 부재의 형상을 상세하게 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 톱니 부재의 저면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 Ⅶ-Ⅶ 선 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 편평형 브러시리스 모터의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 모터의 주요 구성요소의 분리 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 구성요소 중 고정자 케이스와 요크 부재만 추출하여 보여주는 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 요크 부재의 형상을 상세하게 보여주는 도면이다. 도 5는 도 2에 도시된 톱니 부재의 형상을 상세하게 보여주는 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 톱니 부재의 저면도이다. 도 7은 도 1에 도시된 Ⅶ-Ⅶ 선 단면도이다. 도 8은 도 1에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선 단면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 편평형 브러시리스 모터(10)는 회전자(15)와 고정자(20)를 포함한다.
상기 회전자(15)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 고정자(20)를 사이에 두고 상기 고정자 케이스(30)에 회전 가능하게 결합 된다. 상기 회전자(15)는 다수의 영구자석(17)을 구비한다. 상기 회전자(15)는 종래의 회전자 구조를 채용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 고정자(20)는 고정자 케이스(30)와, 요크 부재(40)와, 톱니 부재(50)와, 제1절연 부재(60)와, 제2절연 부재(70)를 포함한다.
상기 고정자 케이스(30)는 알루미늄 다이캐스팅 공법으로 제조될 수 있다. 상기 고정자 케이스(30)의 하측 내부 공간에는 외부로부터 전원을 공급하기 위한 부품이 수용될 수 있다. 상기 고정자 케이스(30)에는 냉각을 위한 방열핀이 다수 형성되어 있다.
상기 고정자 케이스(30)는 결합 홈부(32)와, 위치 설정 돌기부(34)와, 톱니 부재 고정공(36)을 구비한다.
상기 결합 홈부(32)는 상기 고정자 케이스(30)의 상면에 오목하게 형성된다. 상기 결합 홈부(32)는 상기 고정자 케이스(30)의 반경 방향으로 길게 연장된다. 상기 결합 홈부(32)는 후술하는 요크 부재(40)의 수만큼 구비된다. 상기 결합 홈부(32)는 후술하는 요크 부재(40)가 가 조립될 때 작업자가 조립 작업을 편리하게 할 수 있도록 마련된 것이다. 상기 결합 홈부(32)는 후술하는 요크 부재(40)에 구비된 결합 가이드(42)와 대응하는 형상으로 형성되어 그 결합 가이드(42)와 결합됨으로써 그 요크 부재(40)가 유동하는 것을 방지한다.
상기 위치 설정 돌기부(34)는 상기 고정자 케이스(30)의 상면으로부터 상방으로 돌출 형성된다. 상기 위치 설정 돌기부(34)는 후술하는 톱니 부재(50)의 하면에 오목하게 형성된 위치 설정 홈부(56)와 결합한다. 상기 위치 설정 돌기부(34)는 후술하는 톱니 부재(50)가 상기 고정자 케이스(30)에 조립될 때 조립성 향상을 위해 마련된 것이다. 본 실시 예에서 상기 위치 설정 돌기부(34)는 각각의 톱니 부재(50)에 대응하도록 2개씩 구비된다.
상기 톱니 부재 고정공(36)은 상기 후술하는 톱니 부재(50)를 볼트 또는 코킹 구조로 결합하기 위해 마련된 것이다. 상기 톱니 부재 고정공(36)은 후술하는 톱니 부재(50)에 마련된 고정 홈부(54)와 대응하는 위치에 형성된다. 상기 톱니 부재 고정공(36)은 상기 고정자 케이스(30)의 상면을 상하로 관통하도록 형성된다.
상기 요크 부재(40)는 상기 고정자 케이스(30)의 상부에 배치된다. 더 구체적으로 상기 요크 부재(40)의 하면은 상기 고정자 케이스(30)에 접촉되도록 배치된다. 상기 요크 부재(40)는 상기 고정자 케이스(30) 둘레 방향으로 원형으로 서로 이격되도록 다수 배치된다. 상기 요크 부재(40)는 다수의 전기강판을 사다리꼴 형태로 절단한 후 적층하여 제조할 수 있다. 상기 요크 부재(40)는 결합 가이드(42)와, 제1접촉면(44)을 구비한다. 상기 요크 부재(40)를 적층된 전기강판으로 구성하는 경우 각각의 강판은 미세한 돌기와 홈부의 결합에 의해 일체로 조립될 수 있다.
상기 결합 가이드(42)는 상기 요크 부재(40)의 하면에는 형성된다. 상기 결합 가이드(42)는 상기 요크 부재(40)의 하면으로부터 하방으로 돌출된다. 상기 결합 가이드(42)는 상기 고정자 케이스(30)의 반지름 방향으로 연장된다. 상기 결합 가이드(42)는 상기 고정자 케이스(30)에 구비된 결합 홈부(32)와 결합함으로써 상기 요크 부재(40)가 상기 고정자 케이스(30)와 조립된 상태에서 유동이 방지된다.
상기 제1접촉면(44)은 후술하는 톱니 부재(50)와 상기 요크 부재(40)가 전기적으로 통하도록 접촉된 접촉면이다. 또한, 상기 제1접촉면(44)은 후술하는 톱니 부재(50)에 구비된 제2접촉면(52)과 접촉되며 그 제2접촉면(52)에 의해 상기 요크 부재(40)를 상기 고정자 케이스(30)와 밀착하는 방향으로 가압 된다. 상기 제1접촉면(44)은 사다리꼴 형태로 절단된 강판이 적층된 요크 부재(40)의 측면에 형성된다.
상기 톱니 부재(50)는 이웃하는 상기 요크 부재(40) 사이를 충전하도록 배치된다. 상기 톱니 부재(50)는 인접된 상기 요크 부재(40)의 일측면을 상기 고정자 케이스(30) 쪽으로 가압하도록 상기 고정자 케이스(30)에 고정된다. 상기 톱니 부재(50)는 상기 고정자 케이스(30)에 볼트, 코킹 구조 또는 접착제에 의해 고정될 수 있다. 상기 톱니 부재(50)는 분말 형상의 연자성 복합제(SMC)를 소결 가공하여 형성될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 톱니 부재(50)는 상기 고정자 케이스(30)에 볼트에 의해 고정된다. 상기 톱니 부재(50)는 제2접촉면(52)과, 위치 설정 홈부(56)와, 고정 홈부(54)를 구비한다.
상기 제2접촉면(52)은 상기 제1접촉면(44)에 대응하는 평면으로 이루어진다. 상기 제2접촉면(52)은 상기 톱니 부재(50)가 상기 고정자 케이스(30)에 고정될 때 상기 제1접촉면(44)을 가압하여 상기 요크 부재(40)가 상기 고정자 케이스(30) 쪽으로 가압 되도록 한다. 상기 제1접촉면(44)과 상기 제2접촉면(52)은 면적이 최소화되는 동일한 면적의 평면으로 구성된다.
상기 위치 설정 홈부(56)는 상기 톱니 부재(50)의 하면에 오목하게 형성된다. 상기 위치 설정 홈부(56)는 상기 고정자 케이스(30)에 구비된 상기 위치 설정 돌기부(34)와 결합한 홈부이다. 상기 위치 설정 홈부(56)와 상기 위치 설정 돌기부(34)가 결합함으로써 상기 톱니 부재(50)가 상기 고정자 케이스(30)의 조립 위치에 정확하게 위치할 수 있다.
상기 고정 홈부(54)는 상기 톱니 부재(50)의 하면으로부터 오목하게 형성되며 상단부가 폐쇄된 홈부이다. 상기 고정 홈부(54)의 내주면에는 암나사부가 형성된다. 상기 고정 홈부(54)는 상기 고정자 케이스(30)에 구비된 상기 톱니 부재 고정공(36)에 대응하는 위치에 형성된다. 상기 고정자 케이스(30)의 하면으로부터 볼트가 상기 톱니 부재 고정공(36)을 관통하여 상기 고정 홈부(54)에 나사결합됨으로써 상기 톱니 부재(50)는 상기 고정자 케이스(30)에 고정된다.
상기 제1절연 부재(60)는 상기 요크 부재(40)의 상면에 배치된다. 상기 제1절연 부재(60)는 전기적으로 부도체인 고무, 아크릴 수지로 가공되거나 액상의 수지로 도포 되어 형성될 수 있다.
상기 제2절연 부재(70)는 상기 톱니 부재(50)의 측면에 배치된다. 상기 제2절연 부재(70)는 상기 제1절연 부재(60)와 형상만 다를 뿐이며 재료와 기능은 상기 제1절연 부재(60)와 동일하다.
상기 톱니 부재(50)의 외주에는 상기 제1절연 부재(60)와 상기 제2절연 부재(70)를 사이에 두고 코일(80)이 권선 된다.
이제, 상기 고정자 케이스(30)에 요크 부재(40)와 톱니 부재(50)를 조립하는 과정을 예로 들어 본 발명의 작용효과를 상세하게 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 상기 고정자 케이스(30)에 상기 요크 부재(40)가 조립되는 과정을 용이하게 이해할 수 있다. 즉, 상기 요크 부재(40)를 상기 고정자 케이스(30)의 상측으로부터 하방으로 접근한다. 이 과정에서 상기 요크 부재(40)의 결합 가이드(42)가 상기 고정자 케이스(30)에 구비된 상기 결합 홈부(32)에 결합됨으로써 일정한 위치에 가 조립이 될 수 있다. 이와 같이 순차적으로 다수의 요크 부재(40)를 상기 고정자 케이스(30)에 가 조립한다. 그리고 상기 톱니 부재(50)를 인접하는 상기 요크 부재(40) 사이의 공간에 삽입한다. 이 과정에서 상기 톱니 부재(50)에 형성된 위치 설정 홈부(56)는 상기 고정자 케이스(30)에 구비된 상기 위치 설정 돌기부(34)와 결합한다. 그리고 상기 제2접촉면(52)은 상기 제1접촉면(44)을 가압하여 상기 요크 부재(40)가 상기 고정자 케이스(30) 쪽으로 가압 되도록 한다. 상기 톱니 부재(50)는 상기 고정자 케이스(30)의 하면으로부터 순차적으로 상기 톱니 부재 고정공(36)을 관통한 볼트가 상기 고정 홈부(54)에 나사결합됨으로써 상기 고정자 케이스(30)에 고정된다. 그 결과 상기 요크 부재(40)는 상기 톱니 부재(50)에 의해 상기 고정자 케이스(30)에 고정된다.
이와 같이 본 발명에 따른 편평형 브러시리스 모터는, 고정자를 구성함에 있어서, 요크 부재와 톱니 부재를 별도로 제조하여, 상기 요크 부재가 상기 톱니 부재를 고정자 케이스를 향해 가압하도록 고정함으로써 제조 비용이 저렴하고, 조립성이 우수하며, 성능이 양호한 편평형 브러시리스 모터를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 상기 톱니 부재를 SMC 소재로 제조하고, 상기 요크 부재를 전기강판으로 제조한 경우 제조 비용이 더욱 저렴하고 양호한 성능의 모터를 제조할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.
10 : 편평형 브러시리스 모터
15 : 회전자
17 : 영구자석
20 : 고정자
30 : 고정자 케이스
32 : 결합 홈부
34 : 위치 설정 돌기부
36 : 톱니 부재 고정공
40 : 요크 부재
42 : 결합 가이드
44 : 제1접촉면
50 : 톱니 부재
52 : 제2접촉면
54 : 고정 홈부
56 : 위치 설정 홈부
60 : 제1절연 부재
70 : 제2절연 부재
80 : 코일

Claims (8)

  1. 고정자 케이스;
    상기 고정자 케이스의 상부에 배치되며, 상기 고정자 케이스 둘레 방향으로 원형으로 서로 이격되도록 다수 배치된 요크 부재;
    이웃하는 상기 요크 부재 사이를 충전하도록 배치되며 인접된 상기 요크 부재의 일 측면을 상기 고정자 케이스 쪽으로 가압하도록 상기 고정자 케이스에 고정된 톱니 부재;를 포함하며,
    상기 요크 부재는 적층된 전기강판으로 구성되며, 각각의 강판은 미세한 돌기와 홈부의 결합에 의해 일체로 조립되며,
    상기 요크 부재는 상기 톱니 부재에 의해 가압되는 제1접촉면을 구비하며, 상기 제1접촉면은 사다리꼴 형태로 절단된 강판이 적층된 상기 요크 부재의 측면에 형성되며, 상기 톱니 부재는 상기 제1접촉면에 대응하는 평면 형태의 제2접촉면을 구비하며,
    상기 제1접촉면과 상기 제2접촉면은 서로 경사지게 접촉되도록 배치된 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 모터용 고정자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요크 부재의 하면에는 하방으로 돌출되어 상기 고정자 케이스의 반지름 방향으로 연장된 결합 가이드가 구비되고,
    상기 고정 케이스의 상면에는 상기 결합 가이드에 대응하는 결합 홈부가 구비된 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 모터용 고정자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정자 케이스의 상면으로부터 상방으로 돌출 형성된 위치 설정 돌기부 및 상기 톱니 부재의 하면에 오목하게 형성되어 상기 위치 설정 돌기부와 결합하는 위치 설정 홈부가 구비된 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 모터용 고정자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 요크 부재와 상기 톱니 부재의 접촉면은 면적이 최소화되는 평면으로 구성된 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 모터용 고정자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 톱니 부재는 상기 고정자 케이스에 볼트, 코킹 구조 또는 접착제에 의해 고정된 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 모터용 고정자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 톱니 부재는 소결 형성된 연자성 복합제(SMC)로 구성된 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 모터용 고정자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 요크 부재의 상면에 배치되는 제1절연 부재; 및
    상기 톱니 부재의 측면에 배치되는 제2절연 부재를 포함한 것을 특징으로 하는 편평형 브러시리스 모터용 고정자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 고정자를 포함한 편평형 브러시리스 모터.
KR1020140072307A 2014-06-13 2014-06-13 편평형 브러시리스 모터용 고정자 및 그 고정자를 포함한 편평형 브러시리스 모터 KR101628958B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008118787A (ja) 2006-11-06 2008-05-22 Daikin Ind Ltd 回転電機及び密閉型圧縮機
KR101233292B1 (ko) 2004-12-09 2013-02-14 야마하하쓰도키 가부시키가이샤 회전 전기 기계

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