KR101679470B1 - 모터의 적층 코어 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

다수 개의 코어 낱장을 적층하여 제조되는 모터의 적층 코어에 있어서, 상기 적층 코어는 다수 개의 분할 코어가 연결되어 형성되고, 상기 분할 코어 중에서 서로 인접한 분할 코어의 각 요크 부분은 서로 접촉하여 접촉부를 이루고, 상기 접촉부에 연결 코킹부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 적층 코어 및 제조 방법{Laminated Core for Motor and Method for Manufacturing the Same}

본 발명은 모터의 코어에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 적층 코어의 직각도 유지와 각각의 코어 낱장의 결합력을 증대시켜 모터의 효율을 극대화할 수 있는 모터의 적층 코어에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 로터와 스테이터로 이루어진다. 로터나 스테이터는 필요한 자기장을 형성하기 위하여 전도성 금속 재질로 이루어진 코어를 사용하고 있다. 또한, 다수 개의 얇은 강판을 적층하여 제조한 적층 코어가 널리 사용되고 있다.

이러한 적층 코어는 각 코어 낱장을 정확하게 수직을 유지하면서 적층되어야 하고, 또한 각 코어 낱장끼리 서로 견고하게 결합되어야 모터의 좋은 성능을 발휘할 수 있다. 구체적으로, 수직을 유지하지 않고 적층되는 경우, 즉 직각도가 유지되지 않는 경우에는 로터와 스테이터 사이의 공간인 에어 갭(air gap)이 일정하지 않게 되므로 로터의 회전이 일정하게 되지 않고 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.

각 코어 낱장을 결합하는데 있어서, 다양한 방법이 시도되고 있는데 일본 공개특허 평06-086487호에서는 코어 낱장이 적층된 상태에서 수직 방향으로 용접을 함으로써 각 코어 낱장을 결합하고 있다. 다른 방법으로, 일본 공개특허 제2010-130824호와 같이 적층된 코어 낱장의 일정 위치에 프레스 금형으로 가압하는 코킹(caulking)에 의하여 결합하는 방법이 있다.

레이저 용접 방법의 경우 직각도를 확보한 다음에 적용하여야 하는 반면, 코킹 방식의 경우 적층할 때마다 코킹을 주어 직각도 유지에 유리한 면이 있어 널리 사용되고 있다. 그런데, 선행기술에 따른 코킹의 경우 분할 코어의 연결 부위에 결합력이 확보되지 않는 문제점이 있다. 분할 코어의 연결 부위만 별도로 용접이나 결합 부재를 사용하는 방법도 사용되고 있으나 추가되는 공정에 의한 생산 비용 증가가 부담이 되고 있다.

이에 본 발명자들은 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 구조의 모터의 적층 코어 및 그 제조 방법을 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 코어 낱장과의 결합력 및 인접한 분할 코어와의 결합력을 동시에 확보할 수 있는 모터의 적층 코어 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 적층 코어의 직각도를 확보할 수 있어 모터의 성능을 향상시킬 수 있는 모터의 적층 코어 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 모터의 적층 코어는,

다수 개의 코어 낱장을 적층하여 제조되는 모터의 적층 코어에 있어서,

상기 적층 코어는 다수 개의 분할 코어가 연결되어 형성되고,

상기 분할 코어 중에서 서로 인접한 분할 코어의 각 요크 부분은 서로 접촉하여 접촉부를 이루고,

상기 접촉부에 연결 코킹부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 접촉부의 한 쪽 면에는 접촉 돌기가 다른 한 쪽 면에는 접촉 홈이 형성되어도 좋다.

본 발명에서, 상기 연결 코킹부는 상기 접촉 돌기와 상기 접촉 홈을 가로지르는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 요크에는 티스가 형성되고, 상기 티스의 말단 면은 평면상 일직선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 모터의 적층 코어.

본 발명에 따른 모터의 적층 코어의 제조 방법은,

다수의 분할 코어 형상이 연결되어 있는 일자 형태의 코어 낱장을 타발하는 단계;

상기 코어 낱장을 연직 방향으로 적층하는 단계;

상기 적층된 코어 낱장을 구부려 원형으로 벤딩하는 단계; 및

상기 벤딩된 코어의 서로 인접한 요크 부분의 접촉부에 연결 코킹부를 형성하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 코어 낱장과의 결합력 및 인접한 분할 코어와의 결합력을 동시에 확보할 수 있고, 적층 코어의 직각도를 확보할 수 있어 모터의 성능을 향상시킬 수 있는 모터의 적층 코어 및 그 제조 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 일자로 펼쳐놓은 상태를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하기 위하여 타발된 하나의 코어 낱장을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하기 위하여 타발된 다수의 코어 낱장이 적층되는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하기 위하여 다수의 코어 낱장이 적층된 상태에서 코킹부가 형성된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하기 위하여 적층된 코어를 구부려 원형의 적층 코어를 과정을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하기 위하여 원형의 적층 코어에 연결 코킹부를 형성한 모습을 나타낸 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 적층 코어(10)를 나타낸 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 적층 코어(10)는 다수 개의 얇은 강판을 적층하여 형성한 12 개의 분할 코어(10a₁, 10a₂, 10a₃, ... ,10a₁₂)가 연결되어 하나의 적층 코어(10)를 이루고 있다. 물론 도 1에서 12 개의 분할 코어가 하나의 적층 코어(10)를 이루고 있지만, 분할 코어(10a_{n )}의 개수(n)는 반드시 12 개에 한정되는 것은 아니며 모터의 크기나 필요에 따라서 2 이상의 다양한 개수의 분할 코어를 적용할 수도 있다. 또한, 도 1에 도시된 모터의 적층 코어(10)는 스테이터 코어를 도시하고 있으나, 본 발명은 스테이터 코어에 한정되지 않으며, 분할 코어 형태의 로터 코어에도 동일하게 적용할 수 있다.

도 1에 도시된 각각의 분할 코어(10a₁, 10a₂, 10a₃, ... ,10a₁₂)는 모두 결합되었을때 원형을 이루도록 원호 형상을 갖는 요크(11)와, 원의 중심 방향으로 형성된 티스(12)를 가지고 있다. 인접한 두 분할 코어의 요크 부분의 서로 접촉되는 부분은 연결부(13)에 의하여 연결되어 있는 것이 생산성을 증대시키기 위하여 바람직하다. 연결부(13)로부터 원의 중심 방향으로 연결부(13)와 인접한 부분에는 공간부(13a)가 형성되며, 인접한 요크(11)의 서로 접촉되는 부분은 접촉부(14)로 명명한다. 접촉부(14)에는 인접한 두 요크(11)에 걸쳐서 연결 코킹부(15)가 형성된다. 연결 코킹부(15)는 인접한 두 분할 코어를 견고하게 결합시켜 주어 적층 코어가 전체적으로 원형을 유지하는 데 도움을 주며, 아울러, 적층된 코어 낱장 사이의 결합력을 증대시켜 준다. 또한, 코어 낱장이 수직으로 적층될 때 서로의 정확한 위치를 유지하여 주게 되므로 코어의 직각도를 확보하는데 유리하다.

적층된 코어 낱장의 결합력을 증대시키기 위하여, 요크(11)의 일정 위치에 코킹부(110)를 형성할 수도 있고, 티스(12)의 일정 위치에 코킹부(120)를 형성할 수도 있다. 물론, 이 두 코킹부(110, 120)를 모두 형성하여도 좋다.

각각의 티스(12)의 내경쪽 말단 부분의 면은 티스 내경면(12a)인데, 일반적인 스테이터 코어의 경우 티스 내경면(12a)은 보통 평면에서 보았을 때 원호의 모양을 가지고 있으나, 본 발명에서는 원호가 아닌 직선 형태를 가지도록 함으로써 코깅 토크(cogging torque)의 절감을 시도할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 모터의 적층 코어(10)를 일자로 펼쳐놓은 상태를 도시한 평면도이다.

도 2를 참조하면, 일직선 상에 펼쳐져 있는 12 개의 분할 코어(10a₁, 10a₂, 10a₃, ... ,10a₁₂)는 서로 연결부(13)에 의하여 연결되어 있다. 연결부(13)의 위치는 요크(11)의 원형 요크 형상을 기준으로 원의 중심의 반대 방향 쪽 외각 부분에 형성한다. 이 위치는 각 분할 코어의 요크 양단에 형성되며, 본 명세서에서는 이를 이어 엔드(ear end)라 칭한다. 즉, 각각의 분할 코어(10a₁, 10a₂, 10a₃, ... ,10a₁₂)는 이어 엔드가 연결부(13)에 의하여 연결되어 있는 형상을 가지고 있다.

첫 번째 분할 코어(10a₁)의 한 쪽 이어 엔드에는 연결부(13)가 형성되지만, 나머지 한 쪽 이어 엔드에는 연결부가 형성되지 않는다. 마찬가지로 마지막 열 두번째 분할 코어(10a₁₂)의 한 쪽 이어 엔드에는 연결부(13)가 형성되지만, 나머지 한 쪽 이어 엔드에는 연결부가 형성되지 않는다. 연결부가 형성되지 않는 두 이어 엔드의 주위에는 결합 돌기(11a)와 결합 홈(11b)를 형성하여, 분할 코어를 원형으로 벤딩하였을 때 결합 돌기(11a)와 결합 홈(11b)이 서로 결합되도록 한다. 결합 돌기(11a)과 결합 홈(11b)이 결합된 후에, 결합 부분에도 연결 코킹부(15)를 형성한다.

앞서 설명한 바와 같이, 연결부(13)로부터 원의 중심 방향으로 연결부(13)의 인접한 부분에는 공간부(13a)를 형성한다. 이 공간부(13a)는 분할 코어들이 벤딩되어 연결부(13)의 형상이 변형될 때 여유 공간을 주기 위해 형성한다. 또한, 벤딩이 완료된 후에 공간부(13a)에 접착재를 투입함으로써 코어 낱장 사이의 결합력을 증대시킬 수도 있다.

공간부(13a)로부터 원의 중심 방향으로 공간부(13a)의 인접한 부분은 분할 코어들이 벤딩되었을 때 서로 접촉되는 부분인 접촉부(14a)를 이룬다. 서로 맞닿는 두 접촉부의 정확한 위치를 확보하고 결합력을 증대시키기 위하여 인접한 접촉부의 한 쪽에는 접촉 돌기(14a)를, 다른 한 쪽에는 접촉 홈(14b)을 형성하여도 좋다. 분할 코어들이 벤딩되었을 때 접촉 돌기(14a)와 접촉 홈(14b)은 서로 결합되는 형상을 갖는다. 벤딩 후에 연결 코킹부(15)를 형성할 때, 연결 코킹부(15)는 서로 결합된 접촉 돌기(14a)와 접촉 홈(14b)을 가로지르도록 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하는 각 단계에 대하여 아래 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 모터의 적층 코어(10)를 제조하기 위하여 타발된 하나의 코어 낱장(10b₁)을 나타낸 평면도이다.

도 3에서와 같이, 얇은 강판을 프레스 장치를 이용하여 타발하여 다수 개의 분할 코어 형상이 일자로 연결되어 있는 형태의 코어 낱장(10b₁)을 형성한다. 이 코어 낱장을 연직 방향으로 m 개를 적층하여 적층 코어 형태를 제조한다. 여기서, m의 개수는 특별히 한정되지 않는다.

도 4는 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하기 위하여 타발된 다수의 코어 낱장(10b₁, 10b₂, ... , 10b_m)이 적층되는 모습을 나타내고 있다. 도 4에서와 같이, m 개의 개별 코어 낱장은 연직 방향으로 적층된다. 이 후, 도 5에서와 같이, 각 분할 코어의 요크 부분과 티스 부분에 코킹부(110, 120)를 형성한다. 도 5는 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하기 위하여 다수의 코어 낱장이 적층된 상태에서 코킹부(110, 120)가 형성된 모습을 나타내고 있다. 물론, 코킹부(110, 120)는 개별 코어 낱장이 적층될 때마다 형성하여도 좋다. 코킹부(110, 120)가 형성되어 코어 낱장이 모두 적층된 다음, 도 6에서와 같이, 일자 형태의 적층 코어를 벤딩하여 원형의 적층 코어를 제조한다. 도 6은 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하기 위하여 적층된 코어를 구부려 원형의 적층 코어(10)를 제조하는 과정을 나타내고 있다.

이 후, 각각의 분할 코어의 접촉부(14)에 연결 코킹부(15)를 형성한다. 또한, 첫 번째 분할 코어와 마지막 분할 코어의 접촉부에 형성되는 결합 돌기(11a)와 결합 홈(11b)이 결합된 부분에도 연결 코킹부(15)를 형성한다. 도 7은 본 발명에 따른 모터의 적층 코어를 제조하기 위하여 원형의 적층 코어에 연결 코킹부(15)를 형성한 모습을 나타내고 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 적층 코어 10a_n: 분할 코어
10b_m: 코어 낱장 11: 요크
11a: 결합 돌기 11b: 결합 홈
12: 티스 12a: 티스 내경면
13: 연결부 13a: 공간부
14: 접촉부 14a: 접촉 돌기
14b: 접촉 홈 15: 연결 코킹부
110, 120: 코킹부

Claims (5)

1. 다수 개의 코어 낱장을 적층하여 제조되는 모터의 적층 코어에 있어서,
   상기 적층 코어는 다수 개의 분할 코어가 연결되어 형성되되, 상기 분할 코어는 모두 결합되었을 때 원형을 이루도록 원호 형상을 갖는 요크와 상기 요크로부터 원의 중심 방향으로 형성된 티스로 이루어지며,
   상기 분할 코어 중에서 서로 인접한 분할 코어의 각 요크의 이어 엔드 부분은 서로 연결되어 연결부를 이루고 있으며,
   상기 연결부로부터 원의 중심 방향으로 인접한 부분에 공간부가 형성되며,
   상기 공간부로부터 원의 중심 방향으로 인접한 부분에 인접한 요크와 접촉되는부분인 접촉부를 이루고,
   상기 접촉부의 한 쪽 면에는 접촉 돌기가 다른 한 쪽 면에는 접촉 홈이 형성되며,
   상기 접촉 돌기와 상기 접촉 홈을 가로질러 인접한 두 요크에 걸쳐서 연결 코킹부가 형성되고,
   상기 다수 개의 분할 코어 중 첫 번째 분할 코어의 한 쪽 이어 엔드에는 상기 연결부가 형성되나 다른 한 쪽 이어 엔드에는 연결부가 형성되지 않고,
   상기 다수 개의 분할 코어 중 마지막 번째 분할 코어의 한 쪽 이어 엔드에는 상기 연결부가 형성되나 다른 한 쪽 이어 엔드에는 연결부가 형성되지 않으며,
   상기 연결부가 형성되지 않는 첫 번째 분할 코어 및 마지막 번째 분할 코어의 이어 엔드에는 서로 결합되는 결합 돌기와 결합 홈이 각각 형성되고,
   상기 결합 돌기와 상기 결합 홈의 결합 부분에도 연결 코킹부가 형성되어 상기 다수 개의 코어 낱장이 적층되어 결합되는 것을 특징으로 하는 모터의 적층 코어.
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4. 제1항에 있어서, 상기 요크에는 티스가 형성되고, 상기 티스의 말단 면은 평면상 일직선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 모터의 적층 코어.
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