KR102428968B1

KR102428968B1 - 토로이달 권선 모터와 슬롯리스 모터의 장점을 갖는 전기모터, 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102428968B1
Application number: KR1020210172456A
Authority: KR
Inventors: 주진; 최유영
Original assignee: 주진; 최유영
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2022-08-04

Abstract

본 발명은 슬롯리스 모터와 토로이달 권취 모터의 장점을 모두 갖는 전기 모터 및 그 제조방법에 대한 것이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 전기 모터는 인덕턴스가 작으므로 고속 모터에 적합하고, 에어 갭(air gap)이 작으므로 회전력이 크며, 코깅이 작으므로 부드럽게 작동하고 소음이 작으며, 발열이 작다는 특징을 갖는다.

Description

토로이달 권선 모터와 슬롯리스 모터의 장점을 갖는 전기모터, 및 그 제조방법 {Electric motor having advantages of toroidal winding motor and slotless motor, and manufacturing method thereof}

본 발명은 토로이달 권선 모터와 슬롯리스 모터의 장점을 갖는 전기모터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 인덕턴스가 작으므로 고속 모터에 적합하고, 에어 갭(air gap)이 작으므로 회전력(토크)이 크며, 코깅이 작으므로 부드럽게 작동하고 소음이 작으며, 발열이 작은 전기 모터 및 그 제조방법에 대한 것이다.

일반적으로, 전기 모터는 전기 에너지를 공급받아서 회전 운동을 발생시키는 것으로서, 고정자와 회전자 및 코일을 포함한다.

전기 모터 중 슬롯리스 모터(slotless motor)는 티스(teeth)가 없는 고정자의 내측면에 코일을 소정 간격으로 설치한 것으로서, 권선에 의한 인덕턴스가 작으므로 고속화가 가능하고 코깅이 없으므로 부드럽게 저소음으로 작동하며 방열에 유리하다는 장점을 갖는다. 그러나, 슬롯리스 모터는 고정자에 티스(teeth)가 없으므로 고정자와 회전자 사이의 자기적 공극(magnetic air gap)이 크고, 이에 따라 주어진 모터 사이즈에 비해 작은 토크를 발생시킨다는 단점을 갖고 있다.

이에 비해, 토로이달 권선 모터는 고정자의 내측면에 소정 간격으로 티스(teeth)가 형성되고 티스(teeth) 사이에서 고정자의 내,외면을 감싸도록 코일이 권선된 구조를 갖는다.

토로이달 권선 모터는 티스(teeth)를 가지므로 고정자와 회전자 사이의 자기적 공극(magnetic air gap)이 작고, 이에 따라 주어진 모터 사이즈에 비해 큰 토크를 발생시킨다. 그러나, 토로이달 권선 모터는 코깅이 크므로 회전력이 일정하지 못하고 소음이 크며 코일 권선이 어렵다는 단점을 갖고 있다.

이에 따라, 슬롯리스 모터와 토로이달 권선 모터의 장점을 모두 갖는 전기 모터가 필요한 실정이다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 토로이달 권선 모터와 슬롯리스 모터의 장점을 모두 갖는 전기모터 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 구체적으로, 본 발명의 목적은 인덕턴스가 작으므로 고속 모터에 적합하고, 에어 갭(air gap)이 작으므로 회전력이 크며, 코깅이 작으므로 부드럽게 작동하고 소음이 작으며, 발열이 작은 전기 모터 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 코일 권선이 용이한 전기모터 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 모터(100)(100a)는, 다수 개의 낱장이 적층되어 이루어진 고정자(10)와, 회전자(50) 및, 고정자(10)에 감긴 코일(60)을 포함할 수 있다.

고정자(10)는, 원주 방향을 따라 소정 각도 간격으로 형성된 권취부(11); 및, 이웃하는 권취부(11)를 연결하도록 형성된 연결부(16);를 포함할 수 있다.

상기 권취부(11)는, 연결부(16)의 끝단에서 바깥쪽으로 연장된 제1 부분(12); 및, 이웃하는 연결부(16)에서 연장된 제1 부분(12)을 서로 연결하는 제2 부분(13);을 포함할 수 있다.

코일(60)은 제2 부분(13)의 내,외측면을 감싸서 토로이달 방식으로 권취부(11)에 권취될 수 있다. 권취부(11)는

형상을 갖고, 연결부(16)는 제2 부분(13) 보다 회전자(50)에 가깝게 형성된다.

연결부(16)의 내측면(16a)은 회전자(50)와 일정한 간격을 유지하도록 원호형으로 형성될 수 있다.

제2 부분(13)에 권취된 코일(60)의 가장 안쪽 부분(61)은 연결부(16)의 내측면(16a) 보다 회전자(50)로부터 멀다.

연결부(16)는 그 양쪽 끝단에 형성된 연장부(17)를 포함할 수 있다. 연장부(17)는 원주 방향으로 연장되어 권취부(11)의 입구 중 일부를 막는다. 이에 따라 전기모터의 코깅이 작아진다.

연결부(16)의 바깥쪽에는 이웃하는 권취부(11) 사이에 홈(20)이 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면인 전기모터 제조방법은, (a) 권취부(11)와 연결부(16)가 교대로 반복적으로 형성된 직선 형태의 낱장을 프레스 금형을 이용하여 제조하는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 낱장을 적층하여 적층체를 제조하는 단계; (c) 상기 적층체의 권취부(11)에 코일(60)을 감는 단계; 및, (d) 상기 (c) 단계 이후에 적층체를 원형으로 벤딩하여 고정자(10)를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 (a) 단계에서 연결부(16)의 내측면(16a)에는 절개홈(19)이 형성되고, 절개홈(19)은 상기 (d) 단계의 벤딩이 가능하도록 한다. 권취부(11)는

형상을 갖고, 연결부(16)의 바깥쪽에는 이웃하는 권취부(11) 사이에 홈(20)이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 전기모터 제조방법은, (가) 권취부(10)를 제조하고, 다수 개의 권취부(11)를 적층하여 권취부 적층체(111)를 만드는 단계; (나) 권취부 적층체(111)에 코일(60)을 감는 단계; (다) 연결부(16)를 제조하고, 다수 개의 연결부(16)를 적층하여 연결부 적층체(116)를 제조하는 단계; 및 (라) 코일(60)이 감긴 권취부 적층체(111)를 연결부 적층체(116) 사이에 삽입하여 복수 개의 연결부 적층체(116)와 복수 개의 권취부 적층체(111)를 원형으로 결합시키는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 (라) 단계에서 권취부 적층체(111)의 양쪽 끝단은 측방향으로 벌어지려는 탄성력을 갖고 연결부 적층체(116)가 상기 탄성력의 반대 방향으로 힘을 인가하는 것에 의해 권취부 적층체(111)와 연결부 적층체(116)의 결합이 유지될 수 있다.

구체적으로, 권취부(11)의 시작단의 바깥쪽에는 홈(14)이 형성되고, 연결부(16)의 끝단에는 돌기(18)가 형성되며, 돌기(18)가 홈(14)에 체결하는 것에 의해 권취부 적층체(111)와 연결부 적층체(116)의 결합이 유지될 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 전기모터 제조방법은, (A) 연결부(16)의 한쪽 끝단에 권취부(11)의 일부(p)가 형성되고 연결부(16)의 다른쪽 끝단에 권취부(11)의 나머지 일부(q)가 형성된 부분 낱장을 제조하는 단계; (B) 부분 낱장을 상하로 적층하여 부분 낱장 적층체(R)를 만드는 단계; 및, (C) 상기 (B) 단계의 부분 낱장 적층체(R)에 미리 권선된 코일(60)을 제2 부분(13)에 설치하거나 제2 부분(13)에 코일을 토로이달 방식으로 권선하는 단계; (D) 코일이 설치된 부분 낱장 적층체(R)를 원형으로 결합하여 고정자(10)를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 (C) 단계에서, 권취부(11)의 일부(p)는 이웃하는 부분 낱장의 나머지 일부(q)와 결합되어 권취부(11)를 이룬다.

상기 (A) 단계에서, 권취부(11)의 일부(p)의 끝단에는 돌기(p1) 또는 홈이 형성되고 권취부(11)의 나머지 일부(q)의 끝단에는 홈(q1) 또는 돌기가 형성되며, (D) 단계의 결합은 돌기(p1)가 홈(q1)에 결합되는 것에 의해 이루어질 수 있다.

상기 (C) 단계에서, 미리 권선된 코일(60)을 제2 부분(13)에 용이하게 설치할 수 있도록, 상기 일부(p)와 나머지 일부(q)에서 제1 부분(12)의 맞은 편에는 제1 부분(12)이 없는 것(즉, 완전히 개방된 것)이 바람직하다.

본 발명이 따른 전기 모터는 토로이달 권선 모터와 슬롯리스 모터의 장점을 모두 갖는다. 구체적으로, 본 발명이 따른 전기 모터는 인덕턴스가 작으므로 고속 모터에 적합하고, 에어 갭(air gap)이 작으므로 회전력이 크며, 코깅이 작으므로 부드럽게 작동하고 소음이 작으며, 발열이 작다.

아울러, 본 발명에 따른 전기 모터 제조방법은 코일 권선이 용이하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 모터를 보여주는 단면도.
도 2는 도 1의 전기 모터의 단위 길이당 자속(Wb/m)을 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 전기 모터의 시간에 따른 토크를 나타낸 그래프.
도 4는 도 1의 전기 모터를 제조하기 위한 낱장의 변형예를 보여주는 평면도.
도 5a는 도 1의 전기 모터를 제조하기 위한 고정자의 변형예를 보여주는 평면도.
도 5b는 도 5a의 고정자를 이루는 권취부 적층체와 연결부 적층체의 결합 관계를 보여주는 도면.
도 6은 도 1의 전기 모터를 제조하기 위한 고정자의 또 다른 변형예를 보여주는 평면도.
도 7은 도 1의 전기 모터를 제조하기 위한 고정자의 또 다른 변형예를 보여주는 평면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 모터를 보여주는 단면도.
도 9는 도 8의 전기 모터의 단위 길이당 자속(Wb/m)을 나타낸 도면.
도 10은 도 8의 전기 모터의 시간에 따른 토크를 나타낸 그래프.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

[제1 실시예]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 모터를 보여주는 단면도이다.

도면에 나타난 바와 같이, 전기 모터(100)는 고정자(10)와, 회전자(50), 및 고정자(10)에 감긴 코일(60)을 포함한다.

고정자(10)는 다수 개의 낱장이 적층되어 이루어질 수 있다. 프레스 금형을 이용하여 낱장을 제조하고 낱장을 적층하여 고정자를 제조하는 공정은 이미 당업계에 알려진 기술이고 대한민국 특허등록 제10-0976575호, 미국특허 제4,619,028호 등에 개시되어 있다.

고정자(10)는 권취부(11)와 연결부(16)가 교대로 원형으로 배치되어 이루어진다. 도면에는 3개의 권취부(11)와 3개의 연결부(16)가 교대로 원형으로 배치된 것으로 도시되어 있지만, 권취부(11)와 연결부(16)의 개수는 필요에 따라 변할 수 있다. 각 권취부(11)에는 A, B, C Phase의 코일이 권취될 수 있다.

권취부(11)는 원주 방향을 따라 소정 각도 간격으로 형성된다. 권취부(11)는 제1 부분(12)과 제2 부분(13)을 포함한다.

제1 부분(12)은 연결부(16)의 끝단에서 바깥쪽으로(반경 방향으로) 연장된 부분이다. 그리고, 제2 부분(13)은 이웃하는 연결부(16)의 끝단에서 각각 연장된 제1 부분(12)을 서로 연결하는 부분이다. 한 쌍의 제1 부분(12)이 서로 평행하게 형성될 수 있고, 한 쌍의 제1 부분(12)의 끝단을 서로 연결하도록 제2 부분(13)이 형성된다. 따라서, 제2 부분(13)은 회전자(50)를 마주보도록 형성된다. 바람직하게, 제1,2 부분(12)(13)은 협력하여

형상을 이룰 수 있다.

연결부(16)는 이웃하는 권취부(11)의 시작단을 서로 연결하도록 형성된다. 연결부(16)는 회전자(50)를 마주보도록 형성된다. 연결부(16)는 회전자(50)의 외부면과 일정한 간격으로 이격되도록 연결부(16)의 내측면(16a)은 원호 형상으로 형성될 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 연결부(16)의 내측면(16a)은 평판으로 이루어질 수도 있다. 그리고, 연결부(16)의 바깥쪽에는 이웃하는 권취부(11) 사이에 홈(20)이 형성될 수 있다.

연결부(16)는 제2 부분(13) 보다 회전자(50)에 가깝게 형성된다. 그리고, 제2 부분(13)에 권취된 코일(60)의 가장 안쪽 부분(61)은 연결부(16)의 내측면(16a) 보다 회전자(50)로부터 멀게 위치한다.

연결부(16)의 내측면(16a)과 회전자(50)의 바깥면 사이의 간격은 슬롯리스 모터의 자기적 공극(magnetic air gap. 고정자와 회전자 사이의 간격) 보다 훨씬 작고 토로이달 권취 모터의 자기적 공극과 비슷하다. 따라서, 전기 모터(100)는 자기적 공극이 작으므로 큰 토크를 얻을 수 있다.

상기 간격은 10μm ~ 1000μm일 수 있고, 바람직하게는 20μm ~ 500μm이며, 가장 바람직하게는 50μm ~ 300μm이다. 상기 간격이 10μm 미만인 경우에는 회전자(50)와 연결부(16)의 내측면(16a)이 마찰되거나 부딪칠 우려가 있고, 상기 간격이 1000μm를 초과하는 경우에는 자기적 공극이 커지므로 바람직하지 못하다.

코일(60)은 제2 부분(13)을 감도록 설치된다. 즉, 다수 개의 낱장이 적층되어 고정자(10)가 제조된 후, 코일(60)이 제2 부분(13)에 토로이달 권취 방식으로 감긴다. 즉, 코일(60)이 제2 부분(13)의 안쪽 면과 바깥쪽 면에 감기도록 설치된다.

회전자(50)는 샤프트(51)와, 샤프트(51)에 결합되어 샤프트(51)와 함께 회전되는 영구자석(52)을 포함할 수 있다. 회전자(50)는 고정자(10)의 중앙을 관통하도록 설치된다.

한편, 도 2는 전기 모터(100)의 단위 길이당 자속(Wb/m)을 보여주고, 도 3은 전기 모터(100)의 시간에 따른 토크를 보야준다. 도 3에서 x축은 시간이고 y축은 토크를 나타낸다. 토크가 거의 일정하므로 전기모터(100)가 부드럽게 저소음으로 작동함을 알 수 있다.

도 4는 전기 모터(100)를 제조하기 위한 고정자의 낱장의 변형예를 보여주는 평면도이다. 상술한 바와 같이, 코일(60)은 토로이달 권선 방식으로 설치된다. 그런데, 모터의 크기가 작으면 코일 권취가 어려워지므로, 본 발명에서는 낱장을 직선형으로 만들고 여러 개의 낱장을 적층하여 직선형 적층체를 만든 후, 코일(60)을 제2 부분(13)에 토로이달 방식으로 권취하고, 이어서 적층체를 벤딩하여 원형으로 만들 수 있다.

낱장은 권취부(11)와 연결부(16)가 교대로 복수 회 형성되어 직선을 이룬다. 도면에서는 권취부(11)와 연결부(16)가 교대로 3번씩 형성되어 직선을 이룬다. 하지만, 설치되는 코일의 개수에 따라 권취부(11)와 연결부(16)의 개수는 증가할 수 있다. 예를 들어, 권취부(11)와 연결부(16)가 교대로 6번씩 또는 9번씩 또는 12번씩(즉, 3의 배수 중 하나로) 교대로 형성되어 직선을 이룰 수도 있다.

적층체를 원형으로 벤딩하기 위해서, 연결부(16)의 내측면(16a)에 절개홈(19)이 형성될 수 있다. 절개홈(19)은 연결부(16)의 내측면(16a)이 삼각형으로 절개된 부분으로서, 벤딩시 이 절개홈(19)이 폐합되므로 적층체가 원형으로 벤딩될 수 있다. 한편, 연결부(16)에 절개홈(19)이 형성되더라도 절개되지 않은 부분(19a)이 있으므로 연결이 유지된다.

도 5a는 전기 모터를 제조하기 위한 고정자의 변형예를 보여주는 평면도이고, 도 5b는 고정자(10)를 이루는 권취부 적층체(111)와 연결부 적층체(116)의 결합 관계를 보여주는 도면이다.

고정자(10)는 권취부 적층체(111)와 연결부 적층체(116)가 원형으로 결합되어 이루어진다.

권취부 적층체(111)는 다수 개의 권취부(11)가 적층 결합되어 이루어진다. 그리고, 연결부 적층체(116)는 다수 개의 연결부(16)가 적층 결합되어 이루어진다. 상기 적층 결합은 접착제 및/또는 엠보돌기의 억지끼움 결합 등에 의해 이루어질 수 있는데, 이 적층 기술은 공지된 것이다.

고정자(10)는 권취부 적층체(111)와 연결부 적층체(116)가 원형을 이루도록 결합되어 이루어지는데, 이 원형 결합시에 연결부 적층체(116)가 권취부 적층체(111)를 화살표(2) 방향으로 미는 힘을 인가하고 권취부 적층체(111)는 연결부 적층체(116)를 화살표(1) 방향으로 미는 힘(탄성력)을 인가하므로 결합이 견고해질 수 있다.

바람직하게, 권취부(11)의 시작단의 바깥쪽에는 홈(14)이 형성되고 연결부(16)의 끝단에는 돌기(18)가 형성되며, 돌기(18)가 홈(14)에 체결하는 것에 의해 권취부 적층체(111)와 연결부 적층체(116)의 결합이 견고하게 유지된다.

바람직하게, 연결부(16)의 양쪽 끝단에는 연장부(17)가 형성될 수 있다. 권취부 적층체(111)와 연결부 적층체(116)가 원형을 이루도록 결합되면 연장부(17)는 권취부(11)의 입구의 일부를 막는다. 따라서, 연장부(17)는 코깅 현상을 줄여줄 수 있다.

한편, 도 6은 도 1의 전기 모터를 제조하기 위한 고정자의 또 다른 변형예를 보여주는 평면도이다.

상기 고정자(10)의 낱장은 3개의 부분 낱장이 결합되어 이루어진 것이다. 즉, 3개의 부분 낱장이 120도 간격으로 결합되어 원형의 낱장 1개를 이룬다.

상기 부분 낱장은 연결부(16)의 한쪽 끝단에 권취부(11)의 일부(p)가 형성되고 연결부(16)의 다른쪽 끝단에 권취부(11)의 나머지 일부(q)가 형성되어 이루어진다. 이 때, 이웃하는 부분 낱장의 일부(p)와 나머지 일부(q)가 결합되면 완전한 권취부(11)를 이룰 수 있다. 일부(p)의 끝단에는 돌기(p1)와 홈 중에 어느 하나가 형성되고 나머지 일부(q)의 끝단에는 돌기와 홈(q1) 중 나머지 어느 하나가 형성될 수 있다.

다수 개의 부분 낱장이 상하로 적층 결합되어 부분 낱장 적층체(R)를 이룰 수 있다. 부분 낱장 적층체(R)가 제조된 이후, 권선이 완료된 코일(60, 도 6에는 미도시)이 토로이달 방식으로 제2 부분(13)에 설치될 수 있다. 이를 위해, 상기 일부(p)와 나머지 일부(q)에서 제1 부분(12)의 맞은 편에는 제1 부분(12)이 없는 것(즉, 제1 부분(12)의 맞은 편이 완전히 개방된 것)이 바람직한데, 이것은 제1 부분(12)의 맞은 편이 완전히 개방되어 있으면 이미 권선이 완료된 코일(60)이 제2 부분(13)에 쉽게 설치될 수 있으므로 생산성이 향상되기 때문이다. 물론, 제1 부분(12)의 맞은 편이 완전히 개방되어 있는 경우에도 고정자를 제조 완료한 후에 코일(60)을 권선할 수 있다.

한편, 상기 일부(p)와 나머지 일부(q)에서 제1 부분(12)의 맞은 편에 제1 부분(12)의 일부 또는 전부가 있는 경우에는 권선이 완료된 코일을 제2 부분(13)에 설치하기가 어렵기 때문에 고정자를 제조 완료한 후에 코일(60)을 제2 부분(13)에 감을 수 있다.

부분 낱장 적층체(R)에 코일(60)이 설치 완료되면, 부분 낱장 적층체(R)를 원형으로 결합하여 고정자(10)를 완성할 수 있다.

한편, 도 7은 연결부(16)의 한쪽 끝단에 권취부(11)의 절반(일부, p)이 형성되고 연결부(16)의 나머지 한쪽 끝단에 권취부(11)의 나머지 절반(나머지 일부, q)이 형성된 고정자를 보여준다. 이웃하는 부분 낱장의 일부(p)와 나머지 일부(q)가 결합되어 완전한 권취부(11)를 이룰 수 있다.

부분 낱장 적층체(R)가 제조된 후, 권취가 이미 완료된 코일(60)을 토로이달 방식으로 제2 부분(13)에 설치하고, 이어서 부분 낱장 적층체(R)를 서로 결합하여 원형의 고정자(10)를 만들 수 있다.

[제2 실시예]

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 모터를 보여주는 단면도이다. 도 6의 도면 참조부호 중에서 도 1~7의 도면 참조부호와 동일한 것은 동일한 구성요소를 나타낸다.

전기 모터(100a)는 고정자(10)와, 회전자(50), 및 고정자(10)에 감긴 코일(60)을 포함한다. 이 구성요소 중에서 회전자(50)와 코일(60)은 제1 실시예의 회전자(50) 및 코일(60)과 각각 동일하다.

그리고, 고정자(10)는 권취부(11)와 연결부(16)가 교대로 원형으로 배치되어 이루어지는데, 권취부(11)와 연결부(16)의 개수가 각각 6개라는 점을 제외하면 제1 실시예의 권취부(11) 및 연결부(16)와 실질적으로 동일하다. 6개의 권취부(11)에는 A, B, C Phase 코일이 각각 2개씩 권취된다.

도 8의 구조를 갖는 고정자(10)는 도 4와 같은 직선형의 낱장을 직선형으로 만들고 여러 개의 낱장을 적층하여 직선형 적층체를 만든 후, 코일(60)을 제2 부분(13)에 토로이달 방식으로 권취하고, 이어서 적층체를 벤딩하여 원형으로 만들 수 있다.

또한, 도 5a, 도 6 및, 도 7의 구조를 갖는 고정자(10)를 도 8과 같이 6개의 권취부(11)와 6개의 연결부(16)를 갖도록 제조할 수도 있다.

도 9는 전기 모터(100a)의 단위 길이당 자속(Wb/m)을 나타낸 도면이고, 도 10은 전기 모터(100a)의 시간에 따른 토크를 나타낸 그래프이다. 도 10에서 x축은 시간이고 y축은 토크를 나타낸다. 시간에 따라 토크에 약간의 변화가 생기지만 토로이달 권선 방식의 모터에 비해 매우 양호함을 알 수 있다.

10 : 고정자 11 : 권취부 12 : 제1 부분
13 : 제2 부분 14 : 홈 16 : 연결부
16a : 연결부의 내측면 17 : 연장부 18 : 돌기
19 : 절개홈 19a : 절개되지 않은 부분
20 : 홈 50 : 회전자 51 : 샤프트(축)
52 : 영구자석 60 : 코일
100, 100a : 전기 모터
p : 권취부의 일부 p1 : 돌기 q : 권취부의 나머지 일부
q1 : 홈 R : 부분 낱장 적층체

Claims

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다수 개의 낱장이 적층되어 이루어진 고정자(10)와, 회전자(50) 및, 고정자(10)에 감긴 코일(60)을 포함하는 전기모터의 제조 방법이고,
고정자(10)는,
원주 방향을 따라 소정 각도 간격으로 형성된 권취부(11); 및,
이웃하는 권취부(11)를 연결하도록 형성된 연결부(16);를 포함하고,
권취부(11)는,
연결부(16)의 끝단에서 바깥쪽으로 연장된 제1 부분(12); 및,
이웃하는 연결부(16)에서 연장된 제1 부분(12)을 서로 연결하는 제2 부분(13);을 포함하며,
코일(60)은 제2 부분(13)의 내,외측면을 감싸서 토로이달 방식으로 권취부(11)에 권취되며,
권취부(11)는
형상을 갖고, 연결부(16)는 제2 부분(13) 보다 회전자(50)에 가깝게 형성되고,
회전자(50)는 고정자(10)의 중앙을 관통하도록 설치되며,
회전자(50)는,
샤프트(51); 및,
샤프트(51)에 결합되도록 설치되어 샤프트(51)와 함께 회전되는 영구자석(52);을 포함하고,
상기 제조 방법은,
(a) 권취부(11)와 연결부(16)가 교대로 반복적으로 형성된 직선형의 낱장을 프레스 금형을 이용하여 제조하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계의 낱장을 적층하여 적층체를 제조하는 단계;
(c) 상기 적층체의 권취부(11)에 코일을 감는 단계; 및,
(d) 상기 (c) 단계 이후에 적층체를 원형으로 벤딩하여 고정자(10)를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 (a) 단계에서 연결부(16)의 내측면(16a)에는 절개홈(19)이 형성되고, 절개홈(19)은 상기 (d) 단계의 벤딩이 가능하도록 하며,
연결부(16)의 바깥쪽에는 이웃하는 권취부(11) 사이에 홈(20)이 형성된 것을 특징으로 하는 전기모터 제조방법.
다수 개의 낱장이 적층되어 이루어진 고정자(10)와, 회전자(50) 및, 고정자(10)에 감긴 코일(60)을 포함하는 전기모터의 제조 방법이고,
고정자(10)는,
원주 방향을 따라 소정 각도 간격으로 형성된 권취부(11); 및,
이웃하는 권취부(11)를 연결하도록 형성된 연결부(16);를 포함하고,
권취부(11)는,
연결부(16)의 끝단에서 바깥쪽으로 연장된 제1 부분(12); 및,
이웃하는 연결부(16)에서 연장된 제1 부분(12)을 서로 연결하는 제2 부분(13);을 포함하며,
코일(60)은 제2 부분(13)의 내,외측면을 감싸서 토로이달 방식으로 권취부(11)에 권취되며,
권취부(11)는
형상을 갖고, 연결부(16)는 제2 부분(13) 보다 회전자(50)에 가깝게 형성되고,
회전자(50)는 고정자(10)의 중앙을 관통하도록 설치되며,
회전자(50)는,
샤프트(51); 및,
샤프트(51)에 결합되도록 설치되어 샤프트(51)와 함께 회전되는 영구자석(52);을 포함하고,
상기 제조 방법은,
(가) 권취부(11)를 제조하고, 다수 개의 권취부(11)를 적층하여 권취부 적층체(111)를 만드는 단계;
(나) 권취부 적층체(111)에 코일(60)을 감는 단계;
(다) 연결부(16)를 제조하고, 다수 개의 연결부(16)를 적층하여 연결부 적층체(116)를 제조하는 단계; 및
(라) 코일(60)이 감긴 권취부 적층체(111)를 연결부 적층체(116) 사이에 삽입하여 복수 개의 연결부 적층체(116)와 복수 개의 권취부 적층체(111)를 원형으로 결합시키는 단계;를 포함하고,
상기 (라) 단계에서 권취부 적층체(111)의 양쪽 끝단은 측방향으로 벌어지려는 탄성력을 갖고 연결부 적층체(116)가 상기 탄성력의 반대 방향으로 힘을 인가하는 것에 의해 권취부 적층체(111)와 연결부 적층체(116)의 결합이 유지되는 것을 특징으로 하는 전기모터 제조방법.
제7항에 있어서,
권취부(11)의 시작단의 바깥쪽에는 홈(14)이 형성되고, 연결부(16)의 끝단에는 돌기(18)가 형성되며, 돌기(18)가 홈(14)에 체결하는 것에 의해 권취부 적층체(111)와 연결부 적층체(116)의 결합이 유지되는 것을 특징으로 하는 전기모터 제조방법.
다수 개의 낱장이 적층되어 이루어진 고정자(10)와, 회전자(50) 및, 고정자(10)에 감긴 코일(60)을 포함하는 전기모터의 제조 방법이고,
고정자(10)는,
원주 방향을 따라 소정 각도 간격으로 형성된 권취부(11); 및,
이웃하는 권취부(11)를 연결하도록 형성된 연결부(16);를 포함하고,
권취부(11)는,
연결부(16)의 끝단에서 바깥쪽으로 연장된 제1 부분(12); 및,
이웃하는 연결부(16)에서 연장된 제1 부분(12)을 서로 연결하는 제2 부분(13);을 포함하며,
코일(60)은 제2 부분(13)의 내,외측면을 감싸서 토로이달 방식으로 권취부(11)에 권취되며,
권취부(11)는
형상을 갖고, 연결부(16)는 제2 부분(13) 보다 회전자(50)에 가깝게 형성되고,
회전자(50)는 고정자(10)의 중앙을 관통하도록 설치되며,
회전자(50)는,
샤프트(51); 및,
샤프트(51)에 결합되도록 설치되어 샤프트(51)와 함께 회전되는 영구자석(52);을 포함하고,
상기 제조 방법은,
(A) 연결부(16)의 한쪽 끝단에 권취부(11)의 일부(p)가 형성되고 연결부(16)의 다른쪽 끝단에 권취부(11)의 나머지 일부(q)가 형성된 부분 낱장을 제조하는 단계;
(B) 부분 낱장을 상하로 적층하여 부분 낱장 적층체(R)를 만드는 단계; 및,
(C) 부분 낱장 적층체(R)를 원형으로 결합하여 원형의 고정자(10)를 제조하는 단계;를 포함하고,
(B) 단계와 (C) 단계 사이에서, 미리 권선된 코일이 토로이달 방식으로 제2 부분(13)에 설치되거나 코일이 토로이달 방식으로 제2 부분(13)에 권선되는 것을 특징으로 하는 전기모터 제조방법.
제9항에 있어서,
권취부(11)의 일부(p)는 이웃하는 부분 낱장의 나머지 일부(q)와 결합되어 권취부(11)를 이루고, 권취부(11)의 일부(p)의 끝단에는 돌기(p1) 또는 홈이 형성되고 권취부(11)의 나머지 일부(q)의 끝단에는 홈(q1) 또는 돌기가 형성되며, (C) 단계의 결합은 돌기(p1)가 홈(q1)에 결합되는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기모터 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 (B) 단계와 (C) 단계 사이에서, 미리 권선된 코일(60)이 토로이달 방식으로 제2 부분(13)에 설치되되, 미리 권선된 코일(13)이 제2 부분(13)에 용이하게 설치되도록 (B) 단계의 부분 낱장 적층체(R)에서 제1 부분(12)의 맞은 편에는 제1 부분(12)이 없는 것을 특징으로 하는 전기모터 제조방법.