KR102065267B1 - 3d 프린팅을 이용하여 제조된 코어리스 전동기용 고정자 및 이를 포함하는 코어리스 전동기 - Google Patents

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이주
김현우
정동훈
이재광
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 3D 프린팅을 이용하여 제조된 코어리스 전동기용 고정자 및 이를 포함하는 코어리스 전동기를 개시한다. 본 발명에 따르면, 회전자를 수용하고, 외주면에 형성된 치에 권선이 감겨 상호 결합되는 비자성체 재질의 복수의 고정자 유닛 및 오버행 구조를 가지면서 상기 권선으로 결합된 복수의 고정자 유닛과 결합하는 백요크를 포함하는 코어리스 전동기용 고정자가 제공된다.

Description

3D 프린팅을 이용하여 제조된 코어리스 전동기용 고정자 및 이를 포함하는 코어리스 전동기{A stator for coreless motor manufactured using 3D printing and coreless motor including the stator}
본 발명은 3D 프린팅을 이용하여 제조된 코어리스 전동기용 고정자 및 이를 포함하는 코어리스 전동기에 관한 것이다.
전동기는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 기계적에너지로 바꾸는 장치로서, 일반적으로 모터(motor)를 말한다.
일반적인 전동기에서 고정자는 전기자 코일을 감기 위한 치 구조와 슬롯오프닝 구조를 가지고 있으며 치는 자속의 통로 역할을 하도록 철심으로 이루어져 있다.
철심으로 이루어진 치 구조는 퍼미언스(permeance)가 공기에 비해 커서 높은 공극 자속 밀도를 얻게 해주지만 슬롯오프닝에 의한 코깅 토크의 발생이 불가피하다.
이에, 근래에는 슬롯이 없는 슬롯리스 전동기가 코깅토크 및 토크리플이 거의 없다는 장점 때문에 널리 사용되고 있다.
슬롯리스 전동기는 진동, 소음이 적어 고정밀 제어를 필요로 하는 다양한 산업분야에서 서보 및 구동 전동기로 사용되고 있다.
현재 상용화되고 있는 슬롯리스 전동기의 경우, 치 구조 없이 권선을 감기 위해 권선에 스큐 적용이 필수적이다.
슬롯리스 전동기는 일반적인 전동기의 권선 구조와 달리 권선에 스큐 적용이 불가피하며, 이로 인해 슬롯리스 전동기 권선 제작을 위한 특수한 구조의 지그제작이 필요하다.
또한, 전동기의 모든 상들이 스큐 각을 동일하게 유지하면서도 구조 및 전자계적으로 평형하게 권선을 제작하는 것은 매우 높은 제작기술을 요한다.
전자계 출력특성 면에서도 권선에 스큐를 적용할 경우, 스큐를 적용하기 전보다 출력이 저감되는 단점이 있으며, 전동기 설계 및 해석 조건도 상대적으로 복잡해진다.
현재 국내외적으로 상용화된 슬롯리스 전동기는 앞서 언급한 스큐가 적용된 특수한 권선 구조로 인해, 주요 해외 선진사들이 슬롯리스 권선 제작에 대한 고유특허를 가지고 있으며, 이로 인해 많은 분야에서 슬롯리스 전동기를 필요로 하지만, 슬롯리스 전동기 제작기술의 높은 진입장벽이 존재하는 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제10-0393626호
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 권선에 스큐를 적용하지 않은 구조를 취하면서도 코어리스 전동기와 동일한 출력특성을 가질 수 있는 3D 프린팅을 이용하여 제조된 코어리스 전동기용 고정자 및 이를 포함하는 코어리스 전동기를 제안하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 코어리스 전동기용 고정자로서, 회전자를 수용하고, 외주면에 형성된 치에 권선이 감겨 상호 결합되는 비자성체 재질의 복수의 고정자 유닛; 및 오버행 구조를 가지면서 상기 권선으로 결합된 복수의 고정자 유닛과 결합하는 백요크를 포함하는 코어리스 전동기용 고정자가 제공된다.
상기 복수의 고정자 유닛 각각은 3D 프린팅을 이용하여 제작될 수 있다.
상기 복수의 고정자 유닛은 동일한 형상을 갖는 제1 고정자 유닛 및 제2 고정자 유닛을 포함할 수 있다.
상기 복수의 고정자 유닛 각각은, 외주면에 일정 간격으로 형성된 치 구조를 포함하며, 상기 치 구조는, 상기 복수의 고정자 유닛 각각의 일단에 형성된 돌출부 및 상기 돌출부보다 낮은 높이를 갖는 연장부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 고정자 유닛 각각의 일단에 형성된 돌출부는, 상기 오버행 구조를 갖는 백요크에 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 코어리스 전동기로서, 영구자석과 결합된 회전자; 및 상기 회전자를 수용하는 공간이 형성된 고정자를 포함하되, 상기 고정자는, 상기 공간을 형성하며, 외주면에 형성된 치에 권선이 감겨 상호 결합되는 비자성체 재질의 복수의 고정자 유닛; 및 오버행 구조를 가지면서 상기 권선으로 결합된 복수의 고정자 유닛과 결합하는 백요크를 포함하는 코어리스 전동기가 제공된다.
본 발명에 따르면, 스큐가 적용된 슬롯리스 전동기의 권선 구조를 탈피하고 전동기 제작에 일반적으로 사용되는 권선구조를 취하면서도 슬롯리스 전동기와 동일한 출력특성을 가질 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전동기 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고정자 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백요크의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 권선을 이용한 복수의 고정자 유닛을 고정한 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 복수의 고정자 유닛이 백요크 내에 수용된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전동기의 단면을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동기는 영구자석(100), 회전자(102), 고정자(104) 및 권선(106)을 포함할 수 있다.
영구자석(100)은 회전자(102)의 원주방향을 따라 일정한 간격으로 설치된다.
회전자(102)는 권선(106)에 흐르는 전류에 따른 자속에 의해 회전하며, 고정자(104)는 상기한 자속을 형성하는 부분이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고정자 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고정자(104)는, 3D 프린팅으로 제작되는 제1 고정자 유닛(110-1) 및 제2 고정자 유닛(110-2)과 백요크(108)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 3D 프린팅 제작의 효율성을 고려하여, 복수의 고정자 유닛(110-1, 110-2)으로 분리하여 제작하고, 권선(106)을 이용하여 복수의 고정자 유닛(110-1, 110-2)을 결합한다.
여기서, 제1 고정자 유닛(110-1)과 제2 고정자 유닛(110-2)은 동일한 형상을 가질 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 고정자 유닛이 2개인 것으로 설명할 것이나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
고정자 유닛(110-1,110-2)의 외주면에는 일정 간격으로 치 구조(112)가 형성된다.
여기서, 치(112)는 돌출부(120) 및 연장부(122)를 포함할 수 있다.
즉, 고정자 유닛(110-1,110-2)의 일측에는 치 높이가 연장부(122)의 높이보다 높은 돌출부(120)가 형성되며, 돌출부(120)에 권선(106)이 감기게 된다.
각 고정자 유닛(110-1,110-2)의 돌출부(210)는 전동기 제작 시 서로 반대 방향으로 배치된다.
권선(106)에 의해 결합된 고정자 유닛(110-1,110-2)의 외측에는 백요크(108)가 결합된다.
백요크(108)는 원주형상을 가지면서 고정자 유닛(110-1,110-2)의 치(112)와 인접하게 배치된다.
일반적으로 고정자는 전기강판을 이용하여 제작되는데, 전기강판을 이용하여 본 실시예와 같은 치 구조를 갖는 고정자를 제작하는 경우 슬롯리스 전동기의 전자계적 출력특성을 가질 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 치 구조를 갖는 고정자 유닛(110-1,110-2)를 3D 프린팅을 이용하여 비자성체 재질로 제작한다.
여기서, 비자성체 재질은 폴리카보네이트일 수 있으나, 적절한 강도를 가지며 비자성체 성질을 갖는 고분자 재질이라면 제한 없이 적용될 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 치 구조(112)를 갖는 고정자유닛(110-1,110-2)를 3D 프린팅을 이용하여 비자성체 재질로 제작한다.
이처럼 비자성체 재질로 형성된 치 구조를 갖는 고정자 유닛(110-1.110-2)을 전기강판 재질로 제작된 백요크(108)에 결합시키는 경우, 권선 구조에 스큐가 적용되지 않고도 권선(106)을 고정자 유닛 외주면에 쉽게 감을 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백요크의 구조를 도시한 도면이다.
또한, 도 2에서도 복수의 고정자 유닛(110-1,110-2)의 외측에 결합된 백요크(108)를 도시하고 있다.
도 2 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 백요크(108)의 양단에는 각 고정자 유닛(110-1,110-2)의 치(112)를 수용할 수 있도록 하는 백요크(108)의 길이 방항이 회전자(100)의 축방향보다 긴 오버행 구조를 가진다.
본 실시예에 따르면, 오버행 구조를 통해 전자계의 유효 길이의 변경이 없이 코어리스 전동기를 제공할 수 있다.
이와 같은 오버행 구조에 의해, 백요크(108)의 양단에는 고정자 유닛의 돌출부(120)를 수용할 수 있는 홈(300)이 형성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 권선을 이용한 복수의 고정자 유닛을 고정한 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 본 실시예에 따른 복수의 고정자 유닛이 백요크 내에 수용된 상태를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 전동기의 제작 시, 제1 고정자 유닛(110-1)과 제2 고정자 유닛(110-2)을 맞닿게 배치한 상태에서 제1 고정자 유닛(110-1)과 제2 고정자 유닛(110-2)의 돌출부(120)에 감는 방식으로 권선(106)을 결합시킨다.
권선(106)의 결합에 의해 복수의 고정자 유닛(110-1,110-2)이 안정된 상태로 고정될 수 있다.
또한, 권선(106)이 감진 고정자 유닛(110-1,110-2)가 백요크(108)에 수용될 때, 백요크(108)가 오버행 구조로 형성되어 있기 때문에, 각 고정자 유닛(110-1,110-2)의 돌출부(110-1)가 백요크(108)의 홈(300)에 수용된다.
상기한 고정자 유닛의 구조 및 백요크(108)의 오버행 구조에 의해 고정자와 백요크 간에 기계적 결합력이 높아지게 된다.
100: 영구자석 102: 회전자
104: 고정자 106: 권선
108: 백요크 110: 고정자 유닛
112: 치 120: 돌출부
122: 연장부

Claims (8)

  1. 코어리스 전동기용 고정자로서,
    회전자를 수용하고, 외주면에 형성된 치에 권선이 감겨 상호 결합되는 비자성체 재질의 복수의 고정자 유닛; 및
    오버행 구조를 가지면서 상기 권선으로 결합된 복수의 고정자 유닛과 결합하는 백요크를 포함하되,
    상기 복수의 고정자 유닛 각각은, 외주면에 일정 간격으로 형성된 치 구조를 포함하며,
    상기 치 구조는, 상기 복수의 고정자 유닛 각각의 일단에 형성된 돌출부 및 상기 돌출부보다 낮은 높이를 갖는 연장부를 포함하며,
    상기 백요크의 양단에는 상기 오버행 구조에 의해 홈이 형성되며,
    상기 복수의 고정자 유닛 각각의 일단에 형성된 돌출부는, 상기 백요크의 양단에 형성된 홈에 결합되는 코어리스 전동기용 고정자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 고정자 유닛 각각은 3D 프린팅을 이용하여 제작되는 코어리스 전동기용 고정자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 고정자 유닛은 동일한 형상을 갖는 제1 고정자 유닛 및 제2 고정자 유닛을 포함하는 코어리스 전동기용 고정자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 코어리스 전동기로서,
    영구자석과 결합된 회전자; 및
    상기 회전자를 수용하는 공간이 형성된 고정자를 포함하되,
    상기 고정자는,
    상기 공간을 형성하며, 외주면에 형성된 치에 권선이 감겨 상호 결합되는 비자성체 재질의 복수의 고정자 유닛; 및
    오버행 구조를 가지면서 상기 권선으로 결합된 복수의 고정자 유닛과 결합하는 백요크를 포함하되,
    상기 복수의 고정자 유닛 각각은, 외주면에 일정 간격으로 형성된 치 구조를 포함하며,
    상기 치 구조는, 상기 복수의 고정자 유닛 각각의 일단에 형성된 돌출부 및 상기 돌출부보다 낮은 높이를 갖는 연장부를 포함하며,
    상기 백요크의 양단에는 상기 오버행 구조에 의해 홈이 형성되며,
    상기 복수의 고정자 유닛 각각의 일단에 형성된 돌출부는, 상기 백요크의 양단에 형성된 홈에 결합되는 코어리스 전동기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 고정자 유닛 각각은 3D 프린팅을 이용하여 제작되는 코어리스 전동기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 고정자 유닛은 동일한 형상을 갖는 제1 고정자 유닛 및 제2 고정자 유닛을 포함하는 코어리스 전동기.


KR1020180093645A 2018-08-10 2018-08-10 3d 프린팅을 이용하여 제조된 코어리스 전동기용 고정자 및 이를 포함하는 코어리스 전동기 KR102065267B1 (ko)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101041737B1 (ko) * 2010-08-13 2011-06-16 (주)설텍 슬롯리스 영구자석 회전기기
US20120146435A1 (en) * 2009-08-24 2012-06-14 Siemens Aktiengesellschaft Electrical machine with a cooling channel and method for manufacturing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120146435A1 (en) * 2009-08-24 2012-06-14 Siemens Aktiengesellschaft Electrical machine with a cooling channel and method for manufacturing the same
KR101041737B1 (ko) * 2010-08-13 2011-06-16 (주)설텍 슬롯리스 영구자석 회전기기

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