KR102214080B1

KR102214080B1 - 스테이터

Info

Publication number: KR102214080B1
Application number: KR1020190081558A
Authority: KR
Inventors: 장광용; 김용대; 한철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2021-02-09
Also published as: KR20210004717A

Abstract

본 발명은 내벽과 외벽을 포함하며, 외관을 형성하는 백요크; 상기 백요크 내측으로 연장되는 몸체부 및 상기 몸체부에서 외측으로 연장되는 폴슈를 포함하는 티스; 및 상기 백요크 내벽에 연결되는 제1격벽, 상기 제1격벽과 연결되며 상기 몸체부 외벽과 연결되는 제2격벽, 상기 제1격벽 및 제2격벽과 연결되도록 연장되는 제3격벽을 포함하는 인슐레이터;를 포함하며, 상기 제2격벽의 길이는 코일이 상기 제2격벽에 접하며 권선되는 횟수 n(n은 자연수)에 상기 코일의 직경을 곱한 값인 것을 특징으로 하는 스테이터를 제공하여, 인슐레이터, 몸체부 및 폴슈를 제외한 구성의 형상 변형 없이도 한정된 권선공간에서 보다 높은 점적률을 도모할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

스테이터{Stator}

본 발명의 실시예들은 소형화 및 경량화를 도모하는 모터에 관한 것이며, 구체적으로 스테이터의 소형화에 따라 점적률을 높일 수 있는 스테이터의 구조 및 인슐레이터의 구조에 관한 것이다.

모터는 회전 가능하게 형성되는 샤프트와, 샤프트에 결합되는 로터와, 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되는데, 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 스테이터가 설치된다. 그리고 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.

스테이터는 복수의 스테이터 코어를 포함하여 이루어질 수 있으며, 스테이터 코어는 복수 개의 티스를 포함하는 강판이 적층되어 구성될 수 있다. 또한 스테이터는 스테이터 코어의 외주면을 구성하는 백요크부와 백요크 부에서 스테이터 코어의 내심 방향으로 연장되는 티스를 분할하여 적층하는 분할코어로 구성 될 수 있다. 각각의 티스 사이에는 와이어가 권선되어 코일이 형성되며, 티스에 장착되는 인슐레이터는 코일과 스테이터 코일을 절연시킨다.

모터의 성능을 높이기 위해서 샤프트의 재질, 로터의 구성 및 재질, 스테이터의 형상 등에 대한 연구가 진행되고 있고, 일반적으로 스테이터의 형상으로 모터의 성능을 높이기 위해서는 권선공간에 코일의 권선수를 늘리거나 코일의 직경을 늘리는 방식이 있다.

그러나, 최근 모터의 경량화 추세에 맞추어 코일의 직경을 늘리거나 코일의 권선수를 늘리는 것에 제한이 있다. 특히 권선 공간이 줄어든 경우, 인접하는 티스에 감긴 코일이 상호 접촉하여 오히려 모터의 성능을 낮출 수 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터의 경량화를 도모하면서도 효율을 높일 수 있는 인슐레이터, 스테이터 및 이를 포함하는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 내벽와 외벽을 포함하며, 외관을 형성하는 백요크와, 상기 백요크 내측으로 연장되는 몸체부 및 상기 몸체부에서 외측으로 연장되는 폴슈를 포함하는 티스와, 상기 백요크 내벽에 연결되는 제1격벽, 상기 제1격벽과 연결되며 상기 몸체부 외벽과 연결되는 제2격벽, 상기 제1격벽 및 제2격벽과 연결되도록 연장되는 제3격벽을 포함하는 인슐레이터를 포함하고, 상기 제2격벽의 길이가 상기 제2격벽에 접하며 권선되는 횟수n(n은 자연수)에 상기 코일의 직경을 곱한 값인 스테이터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 몸체부의 길이가 제2격벽의 길이에 제1격벽의 두께를 더한 길이와 같은 것을 특징으로 하는 스테이터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 백요크가 결합홈을 포함하고, 몸체부의 결합부와 결합되는 분할 티스가 적층되어 타발된 스테이터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 제3격벽이 제2격벽으로부터 연장되는 절곡부를 포함하며, 폴슈에 절곡부에 대응하는 절곡홈이 구비되는 스테이터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 제3격벽이 제2격벽으로부터 수직한 방향으로 절곡되어 연장되는 스테이터를 제공 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 제2격벽과 접촉하는 바닥층과 바닥층 위에 적층되는 복수개의 권선층을 이루는 코일을 포함하고, 복수개의 권선층 중 적어도 하나의 권선층의 코일은 제3격벽과 접하는 스테이터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 바닥층을 이루는 코일이 제2격벽을 따라 서로 접하며 구비되고, 바닥층을 이루는 코일 중 백요크에 가장 인접한 코일은 제1격벽에 접하며, 폴슈에 가장 인접한 코일은 제3격벽에 접하는 스테이터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 코일이 제2격벽과 접촉하는 바닥층과 바닥층 위에 적층되는 권선층을 포함하고, 적어도 하나의 권선층의 코일은 제1격벽과 접하는 스테이터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 코일의 수평 방향 단면이 사각 형상인 스테이터를 제공 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 한정된 권선공간에서 효율적으로 코일의 권선이 이루어져, 유효 슬롯 단면적 대비 코일 전체 단면적의 비율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인슐레이터에 바닥층을 이루며 권선되는 코일로 인한 데드존(Dead Zone)이 최소화 될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스테이터의 전체 형상을 바꾸지 않아도, 코일을 효율적으로 권선 할 수 있어 로터의 형상 및 구성을 변경할 필요가 없다.

도 1은 소형화 및 경량화를 도모하는 모터를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 도면에서 스테이터를 도시한 도면,
도 3은 분할코어에 따른 스테이터 및 데드존(Dead Zone)을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스테이터를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 스테이터를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 스테이터를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 스테이터를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 효율을 도시한 도면이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 이해를 위한 종래의 도면 및 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게는 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명 될 수 있다.

이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

특히, 본 발명에서 설명되는 스테이터는 구체적인 형성 과정에 따라 다를 수 있으나, 스테이터 코어가 적층되어 형성되는 경우에는 스테이터 코어로 이해 될 수 있다.

도 1은 소형화 및 경량화를 도모하는 모터를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 모터(1)는 스테이터(10)와, 로터(20)와, 인슐레이터(30)와, 코일(40)과, 샤프트(50)를 포함 할 수 있다.

스테이터(10)는 복수의 스테이터 코어를 포함하여 이루어질 수 있다. 복수의 스테이터 코어는 압착되어 스테이터를 형성 할 수 있으며, 후술하는 바와 같이 복수의 분할 코어를 압착하여 스테이터를 형성 할 수 있다.

로터(20)는 스테이터(10)의 내측 또는 외측에 배치될 수 있다. 로터(20)가 스테이터(10)의 내측에 배치되는 경우 이너 타입(Inner-Type)으로 볼 수 있으며, 로터(20)가 스테이터(10)의 외측에 배치되는 경우 아우터 타입(Outer-Type)으로 볼 수 있다.

또한 로터(20)는 로터 코어와 마그네트가 일체로 구성될 수도 있다. 또한 로터(20)는 마그네트가 로터 코어의 외주면에 결합되는 타입으로 구성될 수 있거나, 마그네트가 로터 코어의 포켓에 삽입되는 타입으로 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 로터(20)는 로터 코어 없이 마그네트로만 구성될 수 있다.

로터(20)를 구성하는 마그네트는 전자석 또는 영구자석일 수 있으며, 특히 영구자석인 경우 희토류 자석으로 구비될 수 있다. 여기서 희토(rare earth)류 자석이란, 희토류 원소와 철, 코발트 등을 기본 구성원소로 하는 영구자석을 의미하며, 희토류 자석 외의 영구자석 보다 5배 이상의 큰 자기에너지를 가지고 있는 특징이 있어, 보다 높은 효율을 도모 할 수 있다.

인슐레이터(30)는 로터(20)의 외주면에 연결되어 구비 될 수 있으며, 코일(40)과 로터(20)의 절연을 수행한다.

코일(40)은 와이어(wire)를 여러 번 감은 도선을 지칭하는 것으로, 전류가 흐를 시 자속을 발생시켜 전자기 유도나 전자력의 작용을 촉진한다. 코일(40)은 구리나 알루미늄 등의 도체에 절연층과 접착층을 입혀 만들 수 있으며, 경우에 따라 은이나 금 합금을 사용해서 만들기도 한다.

또한, 코일(40)은 인가되는 전류에 따라 얇아지거나 굵어 질 수 있으나, 코일(40)이 굵어지는 경우 권선 시 틈새가 많아져 효율이 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서, 코일의 단면을 가는 직사각형 모양으로 만들 수 있다. 결국 코일(40)의 재질이나 형상은 경우에 따라 달라질 수 있다.

샤프트(50)는 로터(20)의 동력을 제공받고 모터(1)에서 일축을 제공한다. 최근 모터(1)의 경량화 및 소형화에 따라, 샤프트(50)의 재질을 자성체로 구성하는 경우가 있으나, 샤프트(50)의 재질을 자성체로 구성 할 시에 모터(1)를 구성하는 베어링 부분에서 자속이 누출 될 수 있기 때문에 샤프트(50)의 재질은 비자성체로 구비됨이 바람직하다. 또는, 베어링의 재질을 자속 누로가 생길 수 없는 비자성체로 구비되는 경우에는 샤프트(50)가 자성체일 수 있다.

결국 스테이터(10)에 감긴 코일(40)에 전류가 공급되면, 로터(20)와 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(20)의 회전을 유도한다. 로터(20)가 회전하면 로터(20)와 결합된 샤프트(50)가 회전하여 동력을 제공한다.

도 2 내지 도 7은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확하게 도시한 것이며, 다양한 변형이 예상되나 도면에 도시된 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 2는 도 1에 개시된 소형화 및 경량화를 도모하는 모터(1)에 구비되는 스테이터(100)를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 스테이터(100)는 백요크(110)와, 몸체부(120)와, 폴슈(130)와, 로터(140, 미도시)를 포함할 수 있다.

스테이터(100)는 로터(140, 미도시)의 외부에 구비되어, 이너 타입(Inner-Type)이다. 로터(140, 미도시)가 스테이터(100) 외부에 구비되는 경우에는 아우터 타입(Outer-Type)이나, 소형화와 경량화를 도모하는 모터에서는 이너 타입(Inner-Type)이 보다 바람직할 것이다. 따라서, 후술하는 스테이터는 이너 타입(Inner-Type)을 예시로 한다.

이너 타입(Inner-Type) 모터의 경우 외관을 형성하는 백요크(110)와, 백요크(110)에서 로터(140, 미도시)로 연장되는 몸체부(120)와, 몸체부(120)에서 로터(140, 미도시)를 향해 구비되는 폴슈(130)를 포함 할 수 있다.

인슐레이터는 백요크(110)의 내면과 몸체부(120)의 외면과 폴슈(130)의 외면과 연결되어 구비 될 수 있다. 따라서 인슐레이터에 권선되는 코일에 전류가 인가되더라도, 백요크(110)의 내면과 몸체부(120)의 외면과 폴슈(130)의 외면과 코일은 절연된다.

한편, 인슐레이터의 형상에 따라, 코일이 권선될 수 있는 공간이 정해지게 되며, 이를 유효 슬롯으로 칭한다. 즉, 유효 슬롯(S) 대비 코일이 차지하는 부피 또는 단면적이 커질수록 모터의 효율은 증가한다.

점적률은 이용할 수 있는 공간 중 실제로 쓰이고 있는 부분의 백분율을 의미하나, 본 발명에서 점적률은 유효 슬롯(S) 단면적 분에 코일 전체 단면적으로 정의한다.

예를 들어, 도 2에 도시된 유효 슬롯(S) 단면적으로 21개의 코일 단면적을 나눈 값이 점적률이 될 수 있다.

따라서, 모터의 효율을 높이기 위해 스테이터의 형상을 고려하는 경우, 점적률을 높이는 것이 일목적이 될 수 있다.

도 3은 분할코어로 이루어진 스테이터(200)를 도시한다. 스테이터(200)를 설계함에 있어 도선의 권선을 고려함 없이 자속밀도를 통해 철손 저감을 최적화한 종전의 방식을 따른 것이다.

도 3에서는 도 2에서 설명한 구성 외에 변경된 구성을 중심으로 설명한다.

스테이터(200)는 분할 코어가 적층되어 형성될 수 있다. 도 2에서 나타난 스테이터(100)는 백요크(110)와 몸체부(120)와 폴슈(130)가 일체가 되어 적층되어 형성 될 수 있으나, 분할 코어가 적층되어 형성되는 스테이터(200)는 폴슈(230)와 몸체부(220)와 결합부(221)가 일체가 되어 적층된다.

보다 구체적으로 백요크(210)는 결합부(221)의 형상과 대응되는 결합홈(211)을 구비하여, 결합부(221)가 결합홈(211)에 결합될 수 있다. 따라서, 결합부(221)와 일체로 형성된 몸체부(220) 및 폴슈(230)가 적층되어 스테이터(200)가 형성 될 수 있다.

또한 스테이터(200)는 인슐레이터(250)을 포함할 수 있다. 인슐레이터(250)는 제1격벽(251), 제2격벽(253), 제3격벽(255)를 포함 할 수 있다. 제1격벽(251)은 백요크(210)의 내주면과 결합되어 구비될 수 있다. 제2격벽(253)은 백요크(210)에서 로터(240, 미도시)를 향해 연장되는 몸체부(220)의 외측 일단과 제1격벽(251)의 일단과 동시에 접하며 몸체부(220)의 로터(240, 미도시)를 향해 연장되는 방향을 따라 연장 되어 구비 될 수 있다. 다시 말하면 제2격벽(253)은 몸체부(220)가 연장되는 방향을 따라 몸체부(220)에 접하며 연장되어 구비 될 수 있다. 제2격벽(253)은 몸체부(220)의 연장방향을 따라 연장되나 폴슈(230)의 시작점까지 연장될 수 있어 폴슈(230)와는 접촉이 이루어지지 않을 수 있다. 제3격벽(255)의 일부는 폴슈(230)의 외면과 일부 접촉하면서 제2격벽(253)에서 연장되어 구비될 수 있다. 도 3에 나타난 제3격벽(255)는 제2격벽(253)으로부터 수직으로 절곡되어 연장되나, 반드시 이에 한정된다고 볼 필요는 없다.

한편, 제3격벽(255)이 제2격벽(253)으로부터 절곡되어 연장되기 시작하는 부분은 폴슈(230)와 밀착되어 연장될 수 있으므로, 절곡되는 부분은 폴슈(230)의 외주면의 형상과 대응되는 형상일 수 있다.

따라서, 제1격벽(251)은 백요크(210)와 코일의 절연을 수행하며, 제2격벽(253)은 몸체부(220)와 코일의 절연을 수행하며, 제3격벽(253)은 폴슈(230)와 코일 간의 절연을 수행할 수 있다.

당연히, 인슐레이터(251, 253, 255)의 형상은 달라 질 수 있으며, 제1격벽(251), 제2격벽(253), 제3격벽(255)은 일체로 형성 될 수 있고, 각 격벽(251, 253, 255) 간에 선택적으로 일체로 형성 될 수 있다.

코일이 제2격벽(253)과 접하며 밀착되어 권선되는 경우 도 3에서 나타난 바와 같이 데드존(D)가 생성될 수 있다.

데드존(D)은 유효 슬롯 내에서 코일이 권선되면서 코일의 두께나 코일의 권선 방식에 따라, 피할 수 없이 생기는 공간으로 정의 할 수 있다.

예컨대, 권선되는 코일의 수평방향 단면적이 원 형상인 경우, 제2격벽(253)에 접하며 코일이 권선된다 하더라도, 코일과 제2격벽(253)이 접하는 점으로부터 코일과 코일이 접하는 점까지의 공간이 생기게 된다.

그러나 후술하는 데드존(D)은 상술한 코일의 형상과 관계 없이 코일의 권선방식이나 인슐레이터(250)나 몸체부(220)의 형상에 의해 생기는 공간으로 본다.

따라서, 도 3에서 나타난 코일과 코일 간의 공간이 있음은 별론, 데드존(D)는 제1격벽(251)과 제2격벽(253) 사이에 생기는 공간만을 지칭한다.

결국, 스테이터의 형상을 코일의 권선과 관계없이 자속밀도를 통해 철손 저감 만을 고려하여 설계하는 경우 데드존(D)이 생기게 되기 때문에, 스테이터의 형상을 설계함에 있어 코일의 권선을 고려해야 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스테이터를 도시한 도면이며, 도 2 및 도 3에서 설명한 구성 외의 변경된 부분을 중점적으로 설명한다.

인슐레이터(350)는 제1격벽(351), 제2격벽(353), 제3격벽(355)를 포함할 수 있다. 도 3에서 나타난 바와 같이, 제2격벽(353)은 제1격벽(351)으 일단으로부터 몸체부(320)의 연장방향을 따라 연장될 수 있으며, 제3격벽(355)는 제2격벽(353)의 일단에서 수직 절곡하여 연장될 수 있다.

제2격벽(353)과 접하며 권선되는 코일이 구비되는 코일바닥층(361)에서 코일과 코일의 형상으로 인해 생기는 공간 외의 공간을 최소화하기 위해, 제2격벽(353)의 연장방향 길이는 코일의 직경에 코일바닥층(361)에 권선되는 횟수(n, n은 자연수)를 곱한 값일 수 있다.

보다 구체적으로, 코일바닥층(361)에 권선되는 코일은 제2격벽(353)에 접하면서 동시에 인접하는 코일과 접하는 것이 바람직하다. 즉, 코일바닥층(361)에 권선되는 코일 중 일측에 권선되는 코일(360i)은 제1격벽(351)과 제2격벽(353)과 접할 수 있으며, 코일바닥층(361)에 권선되는 코일 중 타측에 권선되는 코일(360o)은 제2격벽(353)과 제3격벽(355)에 접할 수 있다. 따라서, 코일바닥층(361)에 권선되는 코일 중 일측과 타측에서 권선되는 코일(360i, 360o)외에 제2격벽(353)과 접하며 권선되는 코일은 양 옆에 구비되는 코일과 접하며 권선되어, 총 3개의 접점을 형성하면서 권선될 수 있다.

보다 바람직하게, 코일바닥층(361)에 권선되는 코일의 수평방향 단면 중심을 잇는 선분은 몸체부(320)의 외측선과 평행할 수 있다.

결국, 제2격벽(535)의 길이(IL)는 코일바닥층(361)에 코일이 권선되는 횟수(n, n은 자연수)에 코일의 직경을 곱한 값일 수 있다.

결국, 몸체부(320)의 연장방향 길이(BL)는 제2격벽의 길이(IL)에 제1격벽(351)의 두께를 더한 값일 수 있다.

물론, 제2격벽의 길이(IL)와 몸체부의 길이(BL)의 표현은 인슐레이터(350)의 형상에 따라 달라질 것이다. 예컨대, 제2격벽(353)이 제1격벽(351)과만 접하며 몸체부(320)의 연장방향을 따라 연장되는 것이 아니라, 제2격벽(353)이 백요크(310)과 제1격벽(351)과 동시에 접하며 연장되는 경우에 제2격벽의 길이(IL)는 코일바닥층(361)에 코일이 권선되는 횟수(n, n은 자연수)에 코일의 직경을 곱한 값에 제1격벽(351)의 두께를 뺀 값으로 형성될 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 도면에서 나타난 형상에 한정되어 인슐레이터의 길이 및 몸체부의 길이가 한정된다고 볼 수 없으며, 코일바닥층에 권선되는 코일에 의한 데드존(D)을 최소화하기 위한 몸체부 및 제2격벽의 형상이 본 발명에 해당된다고 볼 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

마찬가지로, 중복된 구성 외에 변경된 구성을 중점적으로 설명한다. 제2격벽(353)에 접하며 권선되는 코일이 위치하는 코일바닥층(361)에 코일이 더 권선 될 수 있다.

코일바닥층(361)에 권선된 코일과 접하며, 권선되는 코일이 위치하는 공간인 코일권선층(363)은 복수 개의 층을 이룬다. 예컨대, 도 5에 나타난 바와 같이, 코일바닥층(361)을 1층이라고 칭하면, 코일권선층(363)은 2층에서부터 5층으로 표현 될 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않음은 자명하다.

또한, 도 5에서 나타난 코일권선층(363)에 권선되는 코일은 코일바닥층(361)에 권선되는 코일과 한 개의 접점을 이루며 권선되나, 코일바닥층(361)에 권선되는 코일 사이에서 권선되어 코일바닥층(361)에 권선되는 코일과 두 개의 접점을 이루며 권선되는 경우 상정해 볼 수 있다. 이 경우, 도 5에서 나타난 바와 같이 코일바닥층(361)과 코일권선층(363)이 분리되지 않고, 코일바닥층(361)과 코일 권선층(363)이 일부분 중첩되어 형성될 수 있다.

도 5에서 나타난 바와 같이, 코일바닥층(361)에서 권선되는 코일 뿐 아니라, 코일권선층(363)에 권선되는 코일 중 제3격벽(355)와 가장 인접하게 구비되는 각 층별 코일은 모두 제3격벽(355)에 접하며 권선될 수 있다. 달리 말하면, 코일권선층(363)의 각 층에서 가장 내측에 권선되는 코일은 모두 제3격벽(355)에 접하며 권선 될 수 있다.

이와 같은 경우, 보다 높은 점적률을 도모하기 위해 각층에서 권선되는 코일 중 가장 외측에 권선되는 코일은 선택적으로 제1격벽(351)에 접하며 권선될 수 있다.

예컨대, 3층에 권선되는 코일과 5층에 권선되는 코일 중 가장 외측에서 권선되는 코일은 제1격벽(351)에 접하며 권선 될 수 있다. 다르게 말하면, 3층과 5층에서 권선되는 코일 중 가장 내측에 권선되는 코일은 제3격벽(355)에 접하고, 가장 외측에 권선되는 코일은 제1격벽(351)에 접하며 권선 될 수 있다.

또한, 백요크(310)의 형상에 따라 각 층별로 권선되는 코일이 달라질 수 있음은 물론이며, 백요크(310)의 형상에 따라, 각 층에서 가장 내측에 권선되는 코일은 제1격벽(351)과는 접하며 권선될 수 없을 수 있다.

결국 보다 높은 점적률을 도모하기 위해 코일바닥층(361) 뿐 아니라, 백요크(310)의 형상을 고려하여, 코일권선층(363)에 권선되는 코일이 제1격벽(351) 및 제3격벽(355)에 최대한 접할 수 있도록 권선되는 방식이면 모두 본 발명에 속한다고 볼 것이다.

이와 같이, 스테이터의 소형화를 도모하면서 점적률을 높여 효율을 도모하면 로터(340, 미도시)나 하우징(미도시) 등의 형상이 바뀌게 될 수 있다. 예컨대, 스테이터(300)의 형상이 바뀐다 함은 백요크(310), 몸체부(320) 및 폴슈(330) 중 적어도 하나의 형상이 바뀔 수 있으며, 변경된 형상에 따라 로터(340, 미도시)의 형상도 바뀔 수 있다.

그러나, 코일의 권선으로 인해 개선된 효율을 도모하면서, 로터(340, 미도시) 등의 형상이 변경되는 것은 바람직하지 못하다고 볼 것이다. 코일의 권선으로 인해 개선된 효율보다 모터의 전체적인 설계를 변경하고, 재생산하는 작업에 투입되는 비용이 더 클 수 있기 때문이다.

따라서, 본 발명의 폴슈(330)는 절곡부(352)에 대응하는 형상으로 이루어진 절곡홈(331)을 구비할 수 있다.

제2격벽(353)에서부터 시작하여, 제3격벽(355)으로 이어지며, 제3격벽(355)의 연장 시작점이 되는 절곡부(352)는 인슐레이터(350)의 형상에 따라 다양하게 구비될 수 있다.

일 실시예에서 절곡부(352)는 제2격벽(353)에서 수직으로 절곡되어 제3격벽(355)의 시작점을 의미하며, 상술한 바와 같이 제2격벽(353) 및 제3격벽(355)의 형상이 달라지면 당연히 절곡부(352)의 형상 역시 달라 질 수 있다.

절곡부(352)와 절곡부(352)에 대응되는 형상을 가지는 절곡홈(331)의 구성으로 인해, 스테이터(300) 형상의 개선을 도모하면서도 로터(340, 미도시) 등의 형상을 변경할 필요가 없다.

다르게 말하면, 스테이터(300) 형상의 개선을 도모하여 인슐레이터(350)의 형상이 바뀐다고 하더라도, 그에 걸맞게 절곡홈(331)을 구비함으로 인해 몸체부(320), 백요크(310) 등의 형상 변화 없이도 바뀐 인슐레이터(350)를 몸체부(321), 백요크(310) 및 폴슈(330)에 결합 할 수 있다.

따라서, 보다 바람직하게 인슐레이터(350)의 형상을 코일의 권선에 맞추어 설계하더라도 다른 구성의 변경이 없도록 본 발명의 폴슈(330)는 절곡부(352)에 대응하는 절곡홈(331)을 구비 할 수 있다.

물론, 반드시 폴슈(330)에 절곡홈(331)이 구비된다고 한정 할 수 없으며, 몸체부(320)의 일부에도 절곡홈(331)이 구비될 수 있으며, 몸체부(320)의 일부와 폴슈(330)의 일부에 각각 형성된 절곡홈(331)이 합쳐서 절곡부(352)를 수용할 수 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 6에 나타난 스테이터(300)는 도 5에 나타난 스테이터(300)와 코일의 권선 방식이 달라진다.

도 5에서 나타난 코일은 바닥층(361)에서 적층되는 코일이 제3격벽(355)에 접하며 적층되는 특징이 있었으나, 도 6에서 나타난 코일은 바닥층(361)에 권선된 코일에 적층되면서 제1격벽(351)에 접하며 적층되어 코일권선층(363)을 형성한다.

또한, 코일권선층(363)에 권선되는 코일은 하부 층을 이루는 코일과 두 개의 접점을 형성하며 권선될 수 있다.

또한, 코일권선층(363)을 이루는 복수개의 층 중에서 선택적으로 제3격벽(355)에도 접하면서 권선될 수 있다. 예컨대, 3층에 구비되는 코일 중 가장 외측에 구비되는 코일은 제1격벽(351)에 접하며 권선되나, 가장 내측에 구비되는 코일은 제3격벽(355)에 접하며 권선 될 수 있다.

마찬가지로, 백요크(310)의 형상에 따라 달라질 수 있으며, 경우에 따라서는 코일권선층(363)에서 권선되는 코일 중 제3격벽(355)에 접하며 권선되는 코일은 없을 수도 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

상술한 바와 같이, 코일은 그 재질 및 형상의 선택이 다양할 수 있다. 도 2 내지 도 6에서 나타난 코일은 수평방향 단면이 원 형상이나, 원 형상일 경우 코일바닥층(361)에 권선되는 코일 간 공간이 생길 수 밖에 없다. 따라서, 도면의 수평방향 단면을 사각 형상으로 구비하여 코일바닥층(361)에 권선하는 경우 코일과 코일간의 공간이 줄어들거나 생길 수 없어 보다 높은 점적률을 도모 할 수 있다.

수평방향 단면이 사각 형상인 코일은 코일권선층(363)에 권선되면서 제3격벽(355)에 접하며 권선될 수 있다. 즉, 코일권선층(363)에 권선되는 코일 중 각각의 층에서 가장 내측에서 권선되는 모든 코일은 제3격벽(355)에 접하며 권선될 수 있다.

또한, 코일권선층(363)에 권선되는 코일 중 각각의 층에서 가장 외측에 권선되는 모든 코일은 제1격벽(351)에 접하며 권선될 수 있으나, 백요크(310)의 일반적인 형상을 고려할 때, 가장 내측에서 권선되는 코일이 제3격벽(355)에 접하며 권선되는 경우가 보다 바람직할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 점적률 향상에 대한 그래프를 도시한 도면이다.

가로축은 턴수(Turns), 세로축은 점적률(%)를 의미하며, 턴수의 상승에 따라 점적률이 점차 높아질 수 있다. 본 발명에 따라 점적률이 상승되는 경우 모터의 소형화가 가능 할 것이다.

이상으로 본 발명의 복수 개의 실시예에 따른 스테이터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다고 볼 것이다.

스테이터 : 300 백요크 : 310
결합홀 : 311 몸체부 : 320 결합부 : 321 폴슈 : 330
절곡홈 : 331 인슐레이터 : 350 제1격벽 : 351 절곡부 : 352
제2격벽 : 353 제3격벽 : 355
코일 : 360 일측권선코일 : 360i
타측권선코일 : 360o 코일바닥층 : 361
코일권선층 : 363 제2격벽길이 : IL
몸체부길이 : BL 데드존 : D

Claims

내벽과 외벽을 포함하며, 외관을 형성하는 백요크;
상기 백요크 내측으로 연장되는 몸체부 및 상기 몸체부에서 외측으로 연장되는 폴슈를 포함하는 티스; 및
상기 백요크 내벽에 연결되는 제1격벽, 상기 제1격벽과 연결되며 상기 몸체부 외벽과 연결되는 제2격벽, 상기 제1격벽 및 제2격벽과 연결되며 상기 제2격벽에서 수직한 방향으로 절곡되어 연장되는 제3격벽을 포함하는 인슐레이터;를 포함하며,
상기 제3격벽은 상기 제2격벽으로부터 연장 시작점을 형성하는 절곡부를 포함하며,
상기 폴슈는 상기 절곡부와 대응되는 형상을 가지는 절곡홈을 포함하여 상기 절곡부를 수용하며,
상기 제2격벽의 길이는 코일이 상기 제2격벽에 접하며 권선되는 횟수 n(n은 자연수)에 상기 코일의 직경을 곱한 값인 것을 특징으로 하는 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 몸체부의 길이는,
상기 제2격벽의 길이에 상기 제1격벽의 두께를 더한 것을 특징으로 하는 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 백요크는 상기 내벽에서 상기 외벽을 향해 구비되는 결합홈을 포함하며,
상기 티스는,
상기 몸체부의 상부에 구비되며, 상기 결합홈에 대응하는 결합부를 포함하여,
상기 결합홈에 상기 결합부가 연결되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
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제1항에 있어서,
상기 코일은 상기 제2격벽과 접촉하는 바닥층과 상기 바닥층 위에 적층되는 복수 개의 권선층으로 이루어지며,
상기 복수 개의 권선층 중 적어도 하나의 권선층의 코일은 제3격벽과 접하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
제6항에 있어서,
상기 바닥층을 이루는 코일은 상기 제2격벽을 따라 서로 접하며 구비되고,
상기 바닥층을 이루는 코일 중 상기 백요크에 가장 인접한 코일은 상기 제1격벽에 접하며, 상기 폴슈에 가장 인접한 코일은 상기 제3격벽에 접하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 코일은 상기 제2격벽과 접촉하는 바닥층과 상기 바닥층 위에 적층되는 복수 개의 권선층으로 이루어지며,
상기 복수 개의 권선층 중 적어도 하나의 권선층의 코일은 제1격벽과 접하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
제8항에 있어서,
상기 바닥층을 이루는 코일은 상기 제2격벽을 따라 서로 접하며 구비되고,
상기 바닥층을 이루는 코일 중 상기 백요크에 가장 인접한 코일은 상기 제1격벽에 접하며, 상기 폴슈에 가장 인접한 코일은 상기 제3격벽에 접하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 코일의 수평 방향 단면은 사각 형상인 것을 특징으로 하는 스테이터.