KR102694355B1 - 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터 및 그 제조방법 - Google Patents

액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비희토류 자석을 로터에 채용할 수 있는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터에 관한 것이다.
본 발명의 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터는 각각 연자성 분말(SMC: Soft Magnetic Composites)로 이루어진 복수의 티스와 상기 복수의 티스와 상호 연결되어 자기회로를 형성하며 복수의 전기강판이 적층되어 형성된 백요크를 구비하는 스테이터 코어; 상기 복수의 티스 각각의 코일이 권선될 외주면을 감싸도록 결합되는 절연성 재질의 복수의 보빈; 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일;을 포함하며, 상기 복수의 티스의 선단부는 실링상태의 하부공간을 구비하는 바디 케이스의 상부에 배치되어 유체 흐름 통로에 배치된 로터와 분리시키기 위한 방수 격벽 에 매입되어 있으며 유체 흐름 통로에 노출되는 것을 차단하도록 방수 코팅막이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터 및 그 제조방법{Stator for Axial Gap Type Electric Motor and Manufacturing Method thereof}
본 발명은 액시얼 갭 타입 전동기에 관한 것으로, 상세하게는 비희토류 자석을 로터에 채용할 수 있는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에 적용되는 워터 펌프(water pump)는 냉각수를 순환시키는 기능을 하는 장치로서, 벨트에 의해 강제 구동되어 펌프 임펠러를 회전시켜 냉각수를 흡입 및 토출시킴으로써 냉각수를 순환시키는 구성을 가지고, 그 내부에는 냉각수의 유출 방지를 위해 실 유닛(seal unit)이 조립되어 구성되는 엔진 구동식 워터 펌프와, 배터리 등에서 제공하는 전기에 의하여 전동모터를 구동시키고, 상기 전동모터에 의하여 임펠러가 회전하여 냉각수를 흡입 및 토출함으로써 냉각수를 순환시키는 전동식 워터 펌프가 대표적으로 사용되고 있다.
그 중, 상기 전동식 워터 펌프는 상기 엔진 구동식 워터 펌프에 비하여 차량의 엔진 구동력을 요구하지 않기 때문에 상기 엔진 구동식 워터 펌프에 비하여 엔진 효율이 증대되고, 이에 따라 연비가 향상되는 장점을 가지고 있으며, 더 나아가 냉각수의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 장점을 제공하여 최근 다양한 차종에 널리 적용되고 있다.
상기 전동식 워터 펌프 중, 캔드 타입 전동식 워터 펌프(Canned Type Electric Water Pump)는 고정자(固定子)의 안쪽에 캔(CAN) 형상의 밀폐용 용기를 가진 전동기에 의해 구동되는 펌프로서, 로터와 스테이터 사이에 캔 구조물을 삽입하고, 수력부를 로터부까지 연장하여 상기 로터가 냉각수에 잠기도록 함으로써, 투입되는 물이 로터에서 발생되는 마찰열을 적절히 냉각시키는 구조로 이루어진다.
상기 캔드 타입 전동식 워터 펌프는 통상적으로 레이디얼(Radial) 방향으로 자석과 스테이터 코어가 위치하여 자석에 물이 유입되는 형태의 구조로서 스테이터(코어 권선부)에는 물이 유입되면 안되는 구조가 필요하여 방수용 캔(Can) 또는 사출물을 이용한 방수 구조를 가지고 있다. 그 결과, 로터와 스테이터 코어 사이의 에어갭(Air gap)이 증대되어 자속 로스(Loss)가 많이 발생되어 일반 자석으론 원하는 펌프(모터) 용량을 맞추기 어렵기 때문에 일반적으로 고가의 희토류 자석을 많이 사용하고 있다.
일반적으로 워터 펌프(EWP), 컴프레셔, 오일 펌프 등에는 인너 로터(Inner rotor) 형태의 내전형 전동기를 채용하고 있으나 인너 로터형 모터일 경우 자석 단면적(즉, 유효면적)이 작아 희토류를 사용하면서 성능을 구현하고 있어 단가가 높다.
또한, 워터 펌프용 모터는 인너 로터형 모터로서 로터에 채용되는 희토류 자석(Nd-Fe-B)은 철 성분을 함유하고 있어 물과 접촉할 때 자석에 녹이 발생되는 문제가 있어 로터 부분도 방수 구조를 채용하고 있다. 따라서, 워터 펌프용 모터는 로터와 스테이터 사이의 에어갭(Air gap)이 커져서 로터 자석으로 Nd 사용량을 증대시킬 수 밖에 없는 구조이다. 그러나, 이와 같이 희토류 자석을 사용하는 로터를 채용한 경우 워터 펌프용 모터는 제조 비용의 상승을 막을 수 없다.
전동기에서 희토류 자석 대신에 비희토류 자석을 사용하려는 주된 이유는 비희토류 자석이 희토류 자석과 비교하여 상대적으로 가격이 저렴하다는 것이다. 이에 따라 전동기의 설계 목표는 가격이 저렴하고 낮은 자력의 비희토류 자석을 사용할지라도 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 자기에너지를 갖는 전동기를 구현하는 것이다.
본 발명자는 이러한 점을 고려하여 액시얼 갭 타입 전동기에서 로터와 스테이터 사이에 박판의 방수 격벽을 이용하여 완전히 분리함에 따라 에어갭(air gap)을 줄임에 의해 비희토류 자석인 저가의 페라이트 자석을 사용할지라도 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 자기에너지를 갖는 워터 펌프를 한국 공개특허공보 제10-2021-0108844호(특허문헌 1)에 제안한 바 있다.
상기 특허문헌 1의 워터 펌프(EWP)용 액시얼 갭 타입 전동기는 펌프 커버와 바디 케이스 사이의 유체 흐름 통로에 회전 가능하게 지지된 로터, 상기 바디 케이스와 어퍼 커버에 의해 형성되는 하부공간에 배치되어 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터 및 상기 바디 케이스의 상부에 배치되어 상기 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 방수 격벽을 포함하며, 상기 로터는 비희토류 자석인 저가의 페라이트 자석을 사용하고 있다.
그러나, 상기 특허문헌 1의 워터 펌프(EWP)용 액시얼 갭 타입 전동기는 바디 케이스의 상부에 배치되어 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 방수 격벽의 중앙부에 로터를 회전 가능하게 지지하는 지지축이 일체로 형성되거나 지지축 수용부에 압입 고정되어 있다.
이 경우, 상기 방수 격벽은 일측으로 유입되는 냉각수를 타측으로 배출하도록 임펠러와 함께 회전되는 로터를 지지축이 견고하게 잡아주어야 하므로 어느 정도 내구성을 가질 수 있는 두께로 형성되어야 한다. 따라서, 상기 방수 격벽의 두께는 로터와 스테이터 사이의 에어갭(air gap)을 최소로 줄이는 데 장애요소로 작용하고 있다.
한편, 인너 로터형 모터에서 로터의 자석과 대향한 스테이터의 코어의 내측 슈(Shoe) 부분은 일반적으로 “라운딩(R)“ 처리가 되어 있지 않기 때문에 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형을 사인(sine) 곡선으로 만들지 못해 소음 및 진동에 문제가 있다. 즉, 일반적으로 코어의 내측이 센터를 기준으로 동심원을 이루도록 설계가 되어 있다. 따라서, 종래의 스테이터의 코어 구조는 별도로 소음 및 진동 문제를 개선하기 위한 보조 부품이나 설계가 필요하다.
이러한 진동 및 소음 발생을 개선하기 위해 종래에는 일반적으로 로터의 자석에 “R”을 주는 형태로 진행한다. 그러나, 자석이 세그먼트(segment) 구조일 경우는 문제가 없으나, 자석이 분할착자되는 일체형 구조인 경우는 “R" 형성이 불가능하다.
한편, 종래의 워터 펌프용 모터는 스테이터의 코어와 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB) 사이에 접지를 해서 EMC(Electro Magnetic Compatibility), EMI(Electro Magnetic Interference) 개선 효과를 보기 위해서는 별도 부품이 추가되어야 하는 문제가 있다.
: 한국 공개특허공보 제10-2021-0108844호
본 발명은 이러한 종래 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 그 목적은 로터와 스테이터 사이에 후막의 방수 격벽을 이용하여 분리하면서 로터와 대향한 스테이터 코어의 표면에는 초박막의 방수 코팅막에 의해 방수 처리함에 의해 에어갭(air gap)을 최소한으로 줄이는 것이 가능하여 비희토류 자석인 페라이트 자석을 사용할지라도 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 효율과 토크 증대를 도모할 수 있는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 에어갭(air gap)을 줄이는 것이 가능하여 비희토류 자석인 페라이트 자석을 사용할지라도 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 자기에너지를 갖는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 종축형 전동기의 스테이터 코어(티스)는 일반 전기강판(S-60)이 아닌 SMC(Soft Magnetic Composites)를 적용하여 전동기에서 발생되는 철손(Core Loss)을 최소화하도록 코어 형태를 최적화시킨 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 SMC(Soft Magnetic Composites) 분말를 이용한 압축 성형방법으로 스테이터 코어의 티스를 제작함에 의해 코어(티스) 형상에 “R”을 형성하여 Back EMF(Electromotive Force) 파형을 사인 곡선(sine curve) 형태로 얻어지도록 하여 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터는 각각 연자성 분말(SMC: Soft Magnetic Composites)로 이루어진 복수의 티스와 상기 복수의 티스와 상호 연결되어 자기회로를 형성하며 복수의 전기강판이 적층되어 형성된 백요크를 구비하는 스테이터 코어; 상기 복수의 티스 각각의 코일이 권선될 외주면을 감싸도록 결합되는 절연성 재질의 복수의 보빈; 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일;을 포함하며, 상기 복수의 티스의 선단부는 실링상태의 하부공간을 구비하는 바디 케이스의 상부에 배치되어 유체 흐름 통로에 배치된 로터와 분리시키기 위한 방수 격벽 에 매입되어 있으며 유체 흐름 통로에 노출되는 것을 차단하도록 방수 코팅막이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 방수 격벽과 방수 코팅막은 동일한 레벨의 평면을 이루고 있다. 그 결과 로터의 지지축 수용부가 후막의 방수 격벽에 형성될지라도 로터와 스테이터 코어(티스) 사이에 에어갭(air gap)을 결정하는 부분에는 스테이터 코어(티스)의 표면에 형성된 초박막의 방수 코팅막에 의해 에어갭(air gap)이 결정되므로 방수 격벽의 두께와 무관하게 최소거리의 에어갭이 결정될 수 있다.
또한, 로터와 스테이터 사이에 최소 거리의 에어갭을 실현하는 것이 가능하여 상기 로터는 비희토류 자석을 구비하는 것이 가능하다.
더욱이, 상기 복수의 티스는 각각 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 배열될 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 티스는 각각 상기 코일이 권선되는 코일권선부; 및 상기 코일권선부로부터 플랜지가 연장 형성된 슈;를 포함하며, 상기 슈는 플랜지의 측면과 로터의 자석과 대항하는 노출면 사이의 모서리에 상기 티스가 자력에 의해 이탈하는 것을 잡아주도록 방수 격벽이 연장 형성되는 단턱부와 상기 단턱부로부터 노출면 사이를 이어주는 "C"자 형 곡면부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 보빈은 각각 중앙에 티스의 코일권선부가 삽입되는 관통구멍이 형성되고 외주에 코일이 권선되는 코일권선용 몸통; 상기 몸통의 양단부에 코일이 권선될 영역을 한정하도록 상부 및 하부 플랜지; 및 상기 하부 플랜지에 형서되어 코일의 스타트선과 엔드선을 고정시킨 후 일정한 간격으로 정렬시키기 위한 제1 및 제2 정렬용 가이드 돌기;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터는 실링상태의 하부공간을 구비하는 바디 케이스의 상부에 배치되어 유체 흐름 통로에 배치된 로터와 분리시키기 위한 방수 격벽; 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터;를 포함하며, 상기 스테이터의 스테이터 코어는 선단부가 상기 방수 격벽에 유체 흐름 통로에 노출되도록 매입되어 있고, 상기 유체 흐름 통로에 노출된 스테이터 코어의 선단부에는 상기 방수 격벽보다 박막으로 이루어진 방수 코팅막이 형성된 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 방수 격벽과 방수 코팅막은 동일한 레벨의 평면을 이루는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법은 각각 연자성 분말(SMC)을 압축 성형하여 코일권선부와 상기 코일권선부로부터 플랜지가 연장 형성된 슈(shoe)를 포함하는 복수의 티스를 준비하는 단계; 로터의 자석과 대향하는 슈의 노출면에 방수 코팅막을 형성하는 단계; 보빈의 몸통에 코일을 권선하는 단계; 바디 케이스의 상부에 배치된 방수 격벽에 상기 복수의 티스의 슈 부분만 인서트 몰딩되고 상기 티스의 코일권선부는 바디 케이스의 하부로 향하도록 사출성형을 실시하여 바디 케이스의 방수 격벽에 상기 복수의 티스를 일체로 형성하는 단계; 상기 티스의 코일권선부에 코일이 권선된 보빈을 조립하는 단계; 및 상기 보빈의 하단부로 돌출된 코일권선부의 하단부에 백요크의 조립구멍을 결합하고, 백요크의 이탈을 방지하도록 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법은 각각 연자성 분말(SMC)을 압축 성형하여 코일권선부와 상기 코일권선부로부터 플랜지가 연장 형성된 슈(shoe)를 포함하는 복수의 티스를 준비하는 단계; 보빈의 몸통에 코일을 권선하는 단계; 바디 케이스의 상부에 배치된 방수 격벽에 상기 복수의 티스의 슈 부분만 유체 흐름 통로에 노출되고 상기 티스의 코일권선부는 바디 케이스의 하부로 향하도록 인서트 몰딩방법으로 사출성형을 실시하여 바디 케이스의 방수 격벽에 상기 복수의 티스를 일체로 형성하는 단계; 로터의 자석과 대향하는 슈의 노출면에 방수 코팅막을 형성하는 단계; 상기 티스의 코일권선부에 코일이 권선된 보빈을 조립하는 단계; 및 상기 보빈의 하단부로 돌출된 코일권선부의 하단부에 백요크의 조립구멍을 결합하고, 백요크의 이탈을 방지하도록 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 방수 격벽과 방수 코팅막은 동일한 레벨의 평면을 이루며, 상기 방수 코팅막은 방수 격벽보다 박막으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 복수의 티스는 각각 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 배열될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법은 상기 보빈의 몸통에 코일을 권선한 후, 상기 코일의 스타트선과 엔드선을 각각 제1 및 제2 정렬용 가이드 돌기에 일회전 감아서 고정시킨 후, 상기 코일의 스타트선과 엔드선의 선단부를 일정한 간격으로 정렬시켜 소정 길이만큼 연장 형성하는 단계; 및 상기 코일의 스타트선과 엔드선의 선단부가 인쇄회로기판(PCB)의 비아홀영역에 형성된 도전성 비아홀을 통과시켜 인쇄회로기판(PCB)의 하부로 노출시킨 후 솔더링하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법은 상기 코일의 스타트선과 엔드선을 도전성 비아홀에 솔더링한 후, 상기 인쇄회로기판(PCB)의 하부로 노출된 상기 코일의 스타트선과 엔드선을 연결패턴영역에 형성된 도전패턴을 이용하여 각 상별로 병렬접속 회로를 구성하도록 복수의 코일의 스타트선은 상호 연결하고, 모든 엔드선은 Y-결선방식의 중성점(COM)을 형성하도록 하나 공통전극에 연결하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 바디 케이스의 사출성형시에 상기 방수 격벽의 중앙에 지지축 수용부를 일체로 형성하며, 상기 지지축 수용부의 요홈에 지지축의 일단부가 삽입되도록 인서트 몰딩할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 액시얼 갭 타입 전동기에서는 일반적인 내전형 전동기와 동일 외경을 갖는 종축형 전동기를 적용하면서 저렴한 페라이트 자석의 면적을 증가시켜 사용함에 따라 고가의 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등 이상의 효율과 동등한 자기에너지를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에서는 로터와 스테이터 사이에 후막의 방수 격벽을 이용하여 분리하면서 로터와 대향한 SMC(Soft Magnetic Composites) 타입의 스테이터 코어(티스)의 표면에는 초박막의 방수 코팅막에 의해 방수 처리함에 의해 에어갭(air gap)을 최소한으로 줄이는 것이 가능하여 비희토류 자석인 페라이트 자석을 사용할지라도 Nd를 포함하는 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 효율과 토크 증대를 도모할 수 있다.
종래에 로터와 스테이터를 분리하기 위해 설치되는 방수 격벽은 중앙부에 로터의 지지축을 지지하는 역할도 동시에 수행하여야 하므로 예를 들어, PPS와 같은 수지로 이루어지는 방수 격벽은 0.9mm 두께로 형성되어야 한다.
그러나, SMC(Soft Magnetic Composites) 타입의 스테이터 코어(티스)의 표면을 초박막의 방수 코팅막에 의해 방수 처리하는 경우 방수 코팅막은 0.2mm 두께로 형성하는 것이 가능하여 후막의 방수 격벽 구조와 비교하여 에어갭(air gap)을 크게 줄이는 것이 가능하여 희토류 자석과 비교하여 상대적으로 자석밀도가 낮은 페라이트(Ferrite) 자석을 사용하는 것이 가능하게 된다.
더욱이, 본 발명의 전동기는 방수 격벽을 사이에 두고 페라이트(Ferrite) 자석을 사용하는 로터와 스테이터가 대향한 액시얼 갭 타입으로서, 희토류 자석과 같은 별도의 자석 방수 구조가 필요없이 오픈(open) 구조로 사용할 수 있다. 즉, 페라이트 자석은 주성분이 철(Fe)의 산화물이므로 잘 녹슬지 않기 때문에 희토류 자석(Nd 자석)을 사용할 때와 다르게 물에 노출되는 자석의 표면에 방수 구조를 고려할 필요가 없다. 따라서, 로터에 페라이트 자석을 채용하는 경우 물과 접촉하는 부분에 방수 구조가 필요없어 에어갭(air gap)을 더 줄일 수 있다. 이러한 에어갭의 축소는 스테이터 코어와 로터의 자석 사이의 누설자속을 최소화시키므로 전동기 효율 증대를 도모할 수 있다.
이 경우, 본 발명의 워터 펌프(EWP)용 액시얼 갭 타입 전동기는 바디 케이스의 상부에 배치되어 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 후막의 방수 격벽의 중앙부에 로터를 회전 가능하게 지지하는 지지축이 일체로 형성되는 지지축 수용부를 구비하고 있으며, 지지축은 지지축 수용부에 압입 고정될 수도 있다.
본 발명에서는 지지축 수용부가 후막의 방수 격벽에 형성될지라도 로터와 스테이터 코어(티스) 사이에 에어갭(air gap)을 결정하는 부분에는 스테이터 코어(티스)의 표면에 형성된 초박막의 방수 코팅막에 의해 에어갭(air gap)이 결정되므로 방수 격벽의 두께와 무관하게 에어갭이 결정될 수 있다.
본 발명에서는 종축형 전동기의 스테이터 코어(티스)는 일반 전기강판(S-60)이 아닌 SMC(Soft Magnetic Composites)를 적용하여 전동기에서 발생되는 철손을 최소화하도록 코어(티스) 형태를 최적화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 SMC(Soft Magnetic Composites) 분말를 이용한 압축 성형방법으로 스테이터 코어(티스)를 제작함에 의해 코어(티스) 형상에 “R”을 형성하여 Back EMF(Electromotive Force) 파형을 사인 곡선(sine curve) 형태로 얻어지도록 하여 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기를 이용한 워터 펌프의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 도시된 워터 펌프의 정면도 및 우측면도이다.
도 3은 도 2a의 A-A 선 단면도이고, 도 4는 도 2b의 B-B 선 단면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 도 2a의 C-C 선 및 D-D 선 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프의 어셈블리별 분해사시도 및 완전 분해사시도이다.
도 8a 내지 도 8e는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 사시도, 바디 케이스를 제거한 상태를 나타내는 사시도, 스테이터의 분해 사시도, 바디 케이스에 복수의 티스가 인서트 몰딩된 상태를 나타내는 저면 사시도 및 분할형 스테이터 코어와 보빈의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 제조방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명에 따른 스테이터 코일의 등가회로와 모터구동회로를 함께 나타낸 회로도 및 인쇄회로기판(PCB)의 하부면을 나타낸 패턴도이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 종래의 내전형 전동기에서 스테이터 코어(티스)의 내측 슈 부분에 "R" 처리가 이루어지지 않은 경우 얻어지는 구형파 형태의 Back EMF 파형과 본 발명에 따른 액시얼 갭 타입 전동기에서 스테이터 코어(티스)의 내측 슈 부분에 "R" 처리가 이루어진 경우 얻어지는 사인파 형태의 Back EMF 파형을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 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. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명의 비희토류 자석을 채용한 액시얼 갭 타입 전동기는 종축형 전동기로 구현될 수 있으며 내장한 워터 펌프(EWP), 컴프레셔, 오일 펌프 등에 적용되며, 이하의 설명에서 액시얼 갭 타입 전동기가 워터 펌프(EWP)에 적용되는 것을 예를 들어 설명한다.
도 1 내지 도 9를 참고하면, 본 발명에 따른 액시얼 갭 타입 전동기를 이용한 워터 펌프(EWP)(200)는 크게 펌프 하우징(10), 액시얼 갭 타입 전동기(100), 임펠러(20) 및 드라이버(50)를 포함하고 있다.
상기 펌프 하우징(10)은 일측단 중앙에 냉각수와 같은 유체가 도입되는 유입구(11a)가 배치되고 타측단 일측에 도입된 유체가 배출되는 배출구(11b)가 연장 형성되어 있으며, 타측단 중앙부는 개방되어 있는 펌프 커버(11)와, 상기 펌프 커버(11)의 개방부를 커버링하여 펌프 커버(11) 내부에 유체 흐름 통로(P)를 형성하며, 상기 유체 흐름 통로(P)의 외부에 하부공간(15)을 갖도록 반전된 컵 형상으로 이루어지는 바디 케이스(12)와, 상기 바디 케이스(12) 내부의 밀폐된 하부공간(15)을 형성하여 전동기(100)의 스테이터(40)와 스테이터(40)를 구동하기 위한 드라이버(50)가 내장되며, 바디 케이스(12)의 하단에 결합되는 어퍼 커버(13)를 포함하고 있다.
상기 펌프 커버(11)와 바디 케이스(12)는 바람직하게는 원통형상으로 이루어져 있고, 상호 고정 결합구조를 가지고 있다.
상기 펌프 커버(11)와 바디 케이스(12) 사이에는 상호 고정 결합을 위해 예를 들어, 4개의 고정용 연장부(11c,12a)가 돌출되어 있고, 고정용 연장부(11c,12a)의 중앙에 형성된 결합구멍에 고정나사 또는 고정볼트의 체결이 이루어진다.
상기 4개의 고정용 연장부(11c,12a) 중 바디 케이스(12)의 하나의 고정용 연장부(12a)에는 상기 펌프 커버(11)의 고정용 연장부(11c)와 결합위치를 정렬시키기 위한 정렬요홈(12i)이 형성되고, 상기 펌프 커버(11)의 고정용 연장부(11c)에는 상기 정렬요홈(12i)에 결합되는 결합돌기가 형성되어 있다.
또한, 상기 펌프 커버(11)와 바디 케이스(12) 사이에는 각각의 플랜지에 원형의 돌출부와 원형의 요홈(12h)이 형성되어 있으며, 상기 요홈(12h)에는 실링용 O-링이 삽입되어 있다.
더욱이, 상기 바디 케이스(12)와 어퍼 커버(13) 사이의 결합부에도 O-링이 삽입되어 하부공간(15)의 실링상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 바디 케이스(12)와 어퍼 커버(13) 사이의 결합부는 레이저 용접방법을 이용하여 접합시키는 방법으로 보다 완벽한 실링상태를 실현하는 것도 가능하다.
상기 어퍼 커버(13)의 하부면에는 외부로부터 드라이버(50)에 대한 구동신호를 인가하기 위한 터미널단자가 배치되는 콘넥터 하우징(13b)이 연장되어 있다.
상기 펌프 하우징(10)을 형성하는 펌프 커버(11), 바디 케이스(12) 및 어퍼 커버(13)는 예를 들어, PPS(Poly Phenylene Sulfide) 등의 수지를 사용하여 형성될 수 있다.
펌프 커버(11)의 유입구(11a)와 배출구(11b) 사이의 절곡 부분의 유체 흐름 통로(P)에는 전동기(100)의 로터(30)가 하측에 일체로 형성되어 있는 임펠러(20)가 배치되어 있다.
또한, 유체 흐름 통로(P)에 임펠러(20)가 배치될 수 있도록 펌프 커버(11)의 개방된 하단은 유입구(11a) 보다 더 넓은 공간을 확보하도록 확장되어 있고, 펌프 커버(11)의 개방된 하단과 대응하는 바디 케이스(12)의 상부에는 요홈 구조를 형성하도록 플랜지가 연장되어 있다.
상기 임펠러(20)는 유입구(11a)로부터 유입되는 냉각수와 같은 유체를 측면에 배치된 배출구(11b)를 통하여 배출하도록 원판 형태의 상판(21)과 하판(22) 사이에 다수의 날개(23)가 방사상으로 배치되어 있다. 상기 상판(21)은 중앙에 관통구멍이 형성되고 상측으로부터 하측으로 직경이 증가하는 상협하광 형상으로 이루어지고, 하판(22)은 로터(30)의 상측과 외곽을 둘러싸는 원형판으로 이루어져 있다. 따라서, 상기 하판(22)은 로터지지체 역할을 하면서 하판(22)과 로터(30)는 인서트 몰딩방법으로 일체화될 수 있다.
또한, 하판(22)의 중앙부에는 베어링 하우징(24)이 돌출 형성되며, 베어링 하우징(62)에는 지지축(60)에 로터(20)를 회전 가능하게 지지하는 슬리브 베어링(61)이 내장 설치되어 있다.
상기 슬리브 베어링(61)은 유체와 접촉이 이루어지는 것을 고려하여 카본 베어링 또는 플라스틱 베어링과 같은 오일레스 베어링을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 워터 펌프(200)는 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(20)를 회전 구동하기 위한 구동수단으로서 상기 바디 케이스(12) 내부의 밀폐된 하부공간(15)에 배치된 코어형 스테이터(40)와, 바디 케이스(12) 외부의 유체 흐름 통로(P)에 스테이터(40)에 대향하여 배치된 로터(30)를 포함하는 액시얼 갭 타입 전동기(100)를 채용하고 있다.
우선, 로터(30)는 하판(22)의 저면에 링형상의 백요크(31)와 자석(32)이 순차적으로 설치되어 임펠러(20)와 단일체를 구성한다. 로터(30)의 자석(32)은 복수의 N극 및 S극의 분할 자석편으로 이루어지거나 또는 링 형상의 자석에 N극 및 S극이 다극으로 분할 착자된 자석을 사용할 수 있으며, 백요크(31)는 예를 들어, 전기아연도금강판(EGI = Electro Galvanized Iron)을 링 형상으로 타발하여 자석(32)의 배면에 설치하여 자기회로를 형성한다.
상기 바디 케이스(12)의 상부에는 스테이터(40)와 로터(30)를 분리시키기 위한 방수 격벽(12d)이 설치되어 스테이터(40)에 대한 완전 방수 구조를 구현한다. 즉, 바디 케이스(12) 내부의 밀폐된 하부공간(15)에 배치된 스테이터(40)는 방수 격벽(12d)에 의해 물과의 접촉을 완벽하게 차단할 수 있다.
상기 방수 격벽(12d)의 중앙부에는 지지축(60)이 인서트 몰딩 방법으로 일체로 형성되는 지지축 수용부(12e)가 하부공간(15)으로 연장 형성되어 있으며, 지지축(60)에는 로터(30)가 회전 가능하게 지지되어 있다.
상기 지지축 수용부(12e)에는 중앙에 3단계 단차 구조의 요홈(16)이 형성되어 있으며, 요홈(16)의 중앙, 즉 제3단 단차부에 지지축(60)이 설치되어 있고, 요홈(16)의 제1단 및 제2단 단차부에는 슬리브 베어링(61)과 베어링 하우징(62)의 하단부가 각각 지지되어 있다. 이 경우, 요홈(16)의 제2단 단차부에는 슬리브 베어링(61)의 하단부와의 마찰을 최소화하도록 서포트 와셔(62)가 삽입되어 있다.
상기 지지축(60)의 상부에는 와셔(63)가 결합되어 있으며, 상단에는 로터(30)와 임펠러(20)가 지지축(60)으로부터 이탈하는 것을 잡아주기 위한 고정볼트(64)가 체결되어 있다. 상기 고정볼트(64)는 슬리브 베어링(61)을 상부에서 지지하는 와셔(63)의 이탈을 저지한다.
상기 방수 격벽(12d)은 지지축 수용부(12e)에 형성된 지지축(60)이 로터(30)와 임펠러(20)가 회전될 때 충분한 지지강도를 가질 수 있도록 바디 케이스(12)의 원통부(12c)와 비교할 때 동일하거나 더 두꺼운 두께로 이루어지는 것도 가능하다.
본 발명에서는 후술하는 바와 같이, 로터(30)의 자석(32)과 스테이터(40)의 스테이터 코어(45), 즉 티스(41)의 슈(412) 사이의 에어갭(air gap)은 종래의 구조보다 크게 축소된 간격을 가지도록 설계되어 있다. 즉, 로터(30)의 자석(32)과 대향하는 티스(41)의 슈(412)의 노출면(412d)에는 약 0.2mm 두께의 초박막의 방수 코팅막(14)이 형성되어 있다.
따라서, 본 발명의 전동기에서 전체적인 에어갭(air gap)은 자석(32)과 방수 격벽(12d) 사이의 최소한의 거리 0.9mm에 방수 코팅막(14)의 두께 0.2mm를 더한 1.1mm로 결정되나, 종래 구조의 에어갭(air gap)은 자석(32)과 방수 격벽(12d) 사이의 최소한의 거리 0.9mm에 방수 격벽(12d)의 두께 0.9mm를 더한 1.8mm로 결정된다.
본 발명의 에어갭(air gap)은 스테이터 코어가 방수 격벽의 내부공간에 배치되는 종래 구조의 에어갭과 비교하여 에어갭이 크게 단축됨에 따라 누설자속도 크게 감소하게 된다.
그 결과, 본 발명에서는 로터(30)의 자석(32)과 대향하는 티스(41)의 슈(412)의 노출면(412d)에 방수 코팅막(14)을 상대적으로 얇은 두께로 형성함에 의해 이하에 설명하는 바와 같이 로터(30)의 자석(Magnet)을 비희토류 자석인 페라이트(Ferrite) 자석을 사용할 수 있다.
즉, 본 발명의 전동기(100)는 초박판의 방수 코팅막(14)을 사이에 두고 로터(30)와 스테이터(40)가 대향한 액시얼 갭 타입으로서, 희토류 자석과 같은 별도의 자석 방수 구조가 필요없이 오픈(open) 구조로 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전동기(100)는 로터(30)의 자석(32)이 페라이트(Ferrite) 자석을 사용하기 때문에 펌프 커버(11) 내부에 유체 흐름 통로(P)를 흐르는 냉각수와 접촉된 상태로 장시간 운영될지라도 자석의 성능 하락이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명의 전동기(100)는 자석 방수 구조를 갖는 희토류 자석을 채용하는 종래의 전동기보다 에어갭(air gap)을 더욱 줄여서 효율 증대를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 일반적인 내전형 전동기와 동일 외경을 갖는 종축형 전동기를 적용할 때 로터(30)와 스테이터(40) 사이에 초박판의 방수 코팅막(14)을 이용하여 분리함에 따라 에어갭(air gap)을 줄이는 것이 가능하여 비희토류 자석인 페라이트 자석을 사용할지라도 Nd를 포함하는 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 자기에너지를 갖는 액시얼 갭 타입 전동기를 구현할 수 있다.
상기 지지축(60)은 바디 케이스(12)의 사출성형시에 상기 방수 격벽(12d)의 중앙부에 일체로 형성된 지지축 수용부(12e)에 지지축(60)의 일부를 삽입한 형태로 몰딩하는 인서트 몰딩(insert molding) 방식으로 일체화하거나, 또는 방수 격벽(12d)의 중앙부에 일체로 형성된 지지축 수용부(12e)에 압입하여 고정될 수 있다. 이 경우, 지지축 수용부(12e)의 일부는 방수 격벽(12d)으로부터 하부공간(15)으로 연장되고, 충분한 접촉면적을 가지고 지지축(60)의 하단부를 견고하게 지지한다.
이하에 본 발명의 일 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기의 스테이터에 대하여 설명한다.
도 3 및 도 8a 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 스테이터(40)는 실링상태를 유지하는 하부공간(15)에 방수 격벽(12d)과 초박판의 방수 코팅막(14)과 일체로 형성되어 로터(30)와 축방향으로 대향하여 배치되어 액시얼 갭 타입 전동기를 구성한다.
상기 스테이터(40)는 복수의 티스(41)와 상기 복수의 티스(41)를 상호 연결하여 자기회로를 형성하는 환형의 백요크(42)를 구비하는 스테이터 코어(45)와, 상기 복수의 티스(41) 각각의 외주부에 결합되는 절연성 재질의 복수의 보빈(43)과, 상기 보빈(43)의 외주면에 권선되는 코일(44)을 포함한다.
이 경우, 상기 스테이터 코어(45)의 복수의 티스(41)는 선단부(즉, 슈(shoe)(412))가 각각 로터(30)의 자석(32)과 대향하여 배치되고 바디 케이스(12)의 방수 격벽(12d)에 매입되어 있다.
또한, 방수 격벽(12d)에 매입된 티스(41)의 선단부 즉, 슈(shoe)(412)의 노출면에는 초박판의 방수 코팅막(14)이 형성되어 있어, 방수 격벽(12d)이 후막으로 형성될지라도 로터(30)의 자석(32)과 대향하는 슈(shoe)(412)의 노출면에는 초박판의 방수 코팅막(14)이 형성된 것이므로, 티스의 선단부가 방수 격벽의 후면에 배치되는 종래 구조보다 에어갭(air gap)을 줄이는 것이 가능하다.
상기 스테이터 코어(45)를 형성하는 복수의 티스(41)는 각각 도 8b 및 도 8e에 도시된 바와 같이, "T" 형상으로 이루어지며 연자성 분말(SMC: Soft Magnetic Composites)을 압축 성형하여 제조될 수 있으며, 보빈(43)이 결합되는 코일권선부(410)와 선단부의 슈(shoe)(412) 부분이 로터(30)의 자석(32)과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 배열되어 있다.
상기 티스(41)는 연자성 분말(SMC)로서 자기 투자율이 높고, 낮은 보자력 및 높은 포화자기 유도를 가진 등방성 자기재료, 예를 들어, Fe-Ni, Fe-Co, Fe-Si 합금 분말을 사용할 수 있다. 이러한 연자성 분말(SMC)로 티스(41)를 압축 성형 또는 압출 성형 방법으로 제조하면 3D 구조로 형성이 가능하고 티스(41)는 등방성 성질을 갖는다.
본 발명의 티스(41)는 연자성 분말(SMC)의 압축 성형 이외에 투자율이 높은 비정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형하거나, 또한 비정질 금속 분말, 구형 연자성 분말(SMC) 및 바인더를 소정 비율로 혼합하여 성형할 수 있다. 이 경우, 비정질 금속 분말을 100% 사용하는 경우에 비하여 구형 연자성 분말(SMC)을 소정 비율 혼합하는 경우가 고압 소결의 어려움을 해소할 수 있으며, 투자율을 높일 수 있다.
후술하는 바와 같이, 연자성 분말(SMC)로 티스(41)를 압축 성형하는 방법은 로터(30)의 자석(32)과 대향하는 티스(41)의 선단부, 즉, 슈(412) 부분에 곡면 형성에 필요한 “라운딩(R)"을 쉽게 형성할 수 있어 중요하다.
종래의 레이디얼 갭 타입(Radial gap type) 전동기는 백요크(back yoke)의 내주 또는 외주에 복수의 티스가 방사상으로 배열된 스테이터 코어를 사용한다. 백요크와 티스(Teeth) 부분에 대하여 전기강판(실리콘 강판)을 한 통으로(서로 연결된 형태로) 타발한 후 적층시킬 때, 코어 형상, 특히 로터(30)의 자석(32)과 대향하는 티스의 선단부(즉, 슈 부분)에 곡면 형성에 필요한 “라운딩(R)"을 쉽게 형성할 수 없다.
그 결과, 종래의 레이디얼 갭 타입(Radial gap type) 전동기는 도 11a에 도시된 바와 같이 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형이 구형파(square wave) 형태로 얻어지게 되어, 전동기 회전시 소음 및 진동의 발생을 막을 수 없다.
본 발명의 스테이터 코어(45)는 상기한 레이디얼 갭 타입(Radial gap type) 전동기의 스테이터 코어와 다르게 액시얼 갭 타입의 전동기에 적용하는 것으로, 복수의 티스(41)와 백요크(42)가 직각으로 연결되는 구조이므로 복수의 티스와 백요크를 일체화된 박판 적층체로 구성하는 것이 불가능하다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 스테이터 코어(45)는 복잡한 3D 형상을 갖는 티스(41)는 연자성 분말(SMC)을 압축 성형하여 제조하고, 백요크(42)는 종래와 같이 전기강판(실리콘 강판)을 타발 성형하여 준비한 후, 도 8b에 도시된 바와 같이, 백요크(42)의 복수의 조립구멍(42a)에 복수의 연자성 분말(SMC) 티스(41)를 조립하여 얻어질 수 있다.
상기 "T" 형상으로 이루어지는 복수의 티스(41)는 각각 연자성 분말(SMC)을 압축 성형하여 제조됨에 따라 코어 형상에 “라운딩(R)"을 쉽게 형성하여 도 11b에 도시된 바와 같이 이상적인 사인 곡선(sine curve)(S2: 점선)에 근접한 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형(S1: 실선)이 얻어지도록 할 수 있으며(왜곡률: 0.5%), 그 결과 전동기 회전에 따른 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 스테이터 코어(45)는 복수의 분할형 티스(41)와 백요크(42)가 직각으로 연결되는 구조로서 종축형 전동기에 특화된 것이며, 스테이터 코어(45)의 티스(41)는 일반 전기강판이 아닌 SMC(Soft Magnetic Composites)를 적용하여 전동기에서 발생되는 철손(Core Loss)을 최소화하도록 티스 형상에 “라운딩(R)"을 도입함에 의해 코어(티스) 형태를 최적화할 수 있다.
상기 복수의 분할형 티스(41)는 각각 도 8e에 도시된 바와 같이, 코일이 권선되는 코일권선부(410)와 코일권선부(410)의 선단부에 코일권선부(410)보다 넓은 면적으로 확장되어 로터(30)의 자석(32)과 대항하는 슈(412)를 포함하고 있다. 상기 코일권선부(410)와 슈(412)는 각각 단면이 사다리꼴 형상으로 이루어져 있다.
상기 코일권선부(410)는 대략 3각형 기둥을 이루고 있고, 슈(412)는 대략 4각형 기둥을 이루고 있으며, 슈(412)와 코일권선부(410)의 각 측면과 측면의 경계부인 모서리에는 “라운딩(R)" 처리하여 곡면으로 형성되어 있다.
이러한 측면과 측면의 경계부인 모서리를 “라운딩(R)" 처리하여 곡면으로 형성하는 것은 연자성 분말(SMC)로 압축 성형하여 티스(41)를 형성할 때 모서리 부분의 성형 용이성을 부여할 수 있다.
이 경우, 상기 슈(412)는 사다리꼴 형상의 측면(412a)과 로터(30)의 자석(32)과 대항하는 노출면(412d) 사이의 모서리 부분에 노출면(412d)과 평행한 단턱부(412b)와 상기 단턱부(412b)로부터 노출면(412d) 사이를 이어주는 "C"자 형 곡면부(412c)를 포함하고 있다.
상기 복수의 분할형 티스(41)는 바디 케이스(12)를 사출 성형할 때 인서트 몰딩방법으로 슈(412) 부분이 방수 격벽(12d) 부분에 미리 설정된 간격을 두고 배치되어 일체화되고 있다. 상기 바디 케이스(12)의 방수 격벽(12d) 부분을 사출 성형시에 방수 격벽(12d)이 단턱부(412b)까지 형성되어 티스(41)가 대향한 부분의 자석(32)의 자력(磁力)에 의해 이탈하는 것을 잡아주는 역할을 한다.
상기 "C"자 형 곡면부(412c)는 도 11b에 도시된 바와 같이 이상적인 사인 곡선(sine curve)(S2)에 근접한 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형(S1)이 얻어지도록 할 수 있으며, 그 결과 전동기 회전에 따른 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있고, 또한, 전동기에서 발생되는 철손(Core Loss)을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 복수의 분할형 티스(41)에서 코일권선부(410)와 슈(412) 사이의 경계부에도 “라운딩(R)" 처리하여 곡면으로 형성하는 것이 바람직하며, 이를 실현하도록 티스의 압축 성형시에 코일권선부(410)와 슈(412) 사이의 경계부에 해당하는 부분에 살이 차지 않도록 금형에 공간을 형성하는 것이 치수 안정성을 도모할 수 있다.
상기 복수의 보빈(43)은 각각 중앙에 티스(41)의 코일권선부(410)가 삽입되는 관통구멍이(432)이 형성되고 외주에 코일(44)이 권선되는 코일권선용 몸통(430)과, 상기 몸통(430)의 양단부에 코일(44)이 권선될 영역을 한정하도록 상부 및 하부 플랜지(431a,431b)가 형성되어 있다. 상기 몸통(430)의 입구에는 티스(41)의 코일권선부(410)와 슈(412) 사이의 경계부가 곡면으로 형성된 것을 고려하여 곡면 도입부(433)가 구비되어 있다.
또한, 코일권선부(410)의 하측에 배치되는 하부 플랜지(431b)에는 코일(44)의 스타트선(44a)과 엔드선(44b)을 일회전 감아서 고정시킨 후 일정한 간격으로 정렬시키기 위한 제1 및 제2 정렬용 가이드 돌기(434,435)가 각각 "U"자 형태로 돌출되어 있다.
상기 코일(44)의 스타트선(44a)과 엔드선(44b)을 정렬하여 연장시키는 것은 스타트선(44a)과 엔드선(44b)을 스테이터(40)의 하측에 결합되는 인쇄회로기판(PCB)(51)의 비아홀영역(57a)에 형성된 비아홀 관통구멍을 통과하여 조립할 때 조립생산성을 위해 매우 증요하다.
상기 복수의 티스(41)의 후단부에는 박판으로 이루어진 복수의 전기강판(실리콘 강판)이 적층되어 형성되고 복수의 티스(41)와 결합되어 자기회로를 형성하는 소정의 폭을 갖는 환형의 백요크(42)가 결합되어 있다.
상기 백요크(42)는 종래와 같이 전기강판(실리콘 강판)을 타발 성형하여 준비한 후, 도 8b에 도시된 바와 같이, 백요크(42)의 복수의 조립구멍(42a)에 복수의 연자성 분말(SMC) 티스(41)를 조립하여 얻어질 수 있다.
또한, 상기 백요크(42)의 외주부에는 중앙에 관통구멍이 형성된 복수의 돌기(42b)가 형성되어 있으며, 먼저 티스(41)의 코일권선부(410)에 코일(44)이 권선된 보빈(43)을 결합한 후, 코일권선부(410)의 하단부를 백요크(42)의 조립구멍(42a)에 결합하고 보빈과 백요크의 이탈을 방지하도록 돌기(42b)의 관통구멍에 고정나사 또는 고정볼트를 체결한다.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명에 따른 스테이터 코일의 등가회로와 모터구동회로를 함께 나타낸 회로도 및 인쇄회로기판(PCB)의 하부면을 나타낸 패턴도이다.
상기 스테이터(40)의 하부에는 스테이터(40)의 U,V,W 3상 코일에 구동신호를 인가하여 회전자계를 발생시키기 위한 드라이버(50)가 설치되어 있다. 상기 드라이버(50)는 모터구동회로를 형성하는 각종 전자부품(54)이 실장된 인쇄회로기판(PCB)(51)을 포함하고 있다.
상기 인쇄회로기판(PCB)(51)의 외주에는 인쇄회로기판(PCB)(51)을 바디 케이스(12)에 고정시키기 위한 3개의 관통구멍(52)이 형성되어 있다.
도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 바디 케이스(12)의 원통부(12c) 내주에는 6개의 고정나사 또는 고정볼트 체결용 고정돌기(12f)가 돌출되어 있다. 고정돌기(12f)의 중앙에는 고정나사 또는 고정볼트 체결용 암나사산이 형성되어 있다.
6개의 고정돌기(12f) 중 3개는 백요크(42)를 고정시키는 데 사용되고, 나머지 3개는 인쇄회로기판(PCB)(51)을 고정시키는 데 사용된다.
본 발명에 따른 워터 펌프(200)는 액시얼 갭 타입 전동기(100)가 예를 들어, 12폴(pole)-9슬롯(slot) 또는 8폴(pole)-6슬롯(slot) 구조의 BLDC 모터로 구성될 수 있다. 상기 전동기(100)가 12폴(pole)-9슬롯(slot) 구조인 경우 스테이터(40)의 코일(44)을 U,V,W 3상 구조로 9개의 티스(41)에 권선하여 회로를 구성할 때, U,V,W 각 상마다 3개의 티스(41)에 권선된 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)이 병렬접속이고, Y-결선방식으로 3상 구동회로를 결선하면 도 10a와 같이 나타낼 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 각 상의 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)은 병렬접속이므로 각 상의 스타트선(49a-49c)은 상호 연결되고, Y-결선방식의 중성점(COM)을 형성하도록 모든 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)의 엔드선(49d)도 상호 연결되어 있다.
U상에 할당된 코일(U1-U3), V상에 할당된 코일(V1-V3) 및 W상에 할당된 코일(W1-W3)의 각각의 스타트(start)선(49a-49c)은 모터구동회로에 구비된 인버터 회로(55)의 3상 출력(U,V,W)에 각각 공통으로 연결되고, 엔드(end)선(49d)은 모두 공통전극(COM)에 연결되어 중성점을 형성한다.
또한, 본 발명에서는 9개 티스(4)에 각각 권선된 9개 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)의 스타트(start)선(49a-49c)과 엔드선(49d) 18개는 도 10b에 도시된 바와 같이, 스테이터(40)의 하측에 배치되는 원형 인쇄회로기판(PCB)(51)의 외주에 형성된 18개의 도전성 비아홀(53)을 통과하여 인쇄회로기판(PCB)(51)의 하부로 돌출된 후 솔더링에 의해 각층의 도전패턴(56)과 연결된다.
본 발명의 인쇄회로기판(PCB)(51)은 예를 들어, 4층의 다층기판으로 이루어질 수 있으며, 도 10b는 전자부품(54)이 장착되는 최하부면을 나타낸 것이다.
상기 인쇄회로기판(PCB)(51)은 크게 최외곽에 배치된 비아홀영역(57a), 상기 비아홀영역(57a)의 내측에 배치된 연결패턴영역(57b) 및 상기 연결패턴영역(57b)의 내측에 위치한 전자부품 장착영역(57c)의 3개 영역으로 구별될 수 있다.
상기 9개 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)은 U상에 할당된 코일(U1-U3), V상에 할당된 코일(V1-V3) 및 W상에 할당된 코일(W1-W3)이 각 상별로 순차적으로 배치되어 있다. 이에 따라 비아홀영역(57a)에는 예를 들어, 도 10b에 도시된 바와 같이, 18개의 도전성 비아홀(53)에 3개의 U상 코일(U1-U3), 3개의 V상 코일(V1-V3), 3개의 W상 코일(W1-W3)의 스타트선과 엔드선(U3S, U3E, W1S, W1E, V3S, V3E, U1S, U1E, W2S, W2E, V2S, V2E, U2S, U2E, W3S, W3E, V1S, V1E)이 쌍으로 배치되어 있다.
상기 비아홀영역(57a)에는 스테이터(40)의 9개 티스(41)에 권선된 9개 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)을 도 10a에 도시된 바와 같이, 병렬접속회로 구성을 실현하도록 각 상의 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)의 스타트선(49a-49c)과 엔드선(49d)을 인쇄회로기판(PCB)(51)으로 도입하는 역할을 하는 18개의 도전성 비아홀(53)이 관통구멍에 형성되어 있다. 또한, 상기 비아홀영역(57a)에는 인쇄회로기판(PCB)(51)을 고정돌기(12f)에 고정시키는 데 사용되는 3개의 PCB 고정용 관통구멍(52)이 구비되어 있다.
상기 연결패턴영역(57b)에는 9개 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)의 병렬접속 회로구성을 실현하도록 9개 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)의 스타트선(49a-49c)은 각 상별로 상호 연결하고, 엔드선(49d)은 하나로 상호 연결시키는 것이 필요하다.
본 발명에서는 다층기판을 이용하여 기판의 각면마다 각 상의 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)의 스타트선(49a-49c)을 상호 연결하여 병렬접속하는 회로 구성을 실현하기 위해 연결패턴영역(57b)에 도전패턴(56)을 형성하거나, 공통전극(COM)을 형성하기 위해 모든 엔드(end)선(49d)을 연결하는 패턴을 형성한다.
도 10b의 연결패턴영역(57b)에 형성된 도전패턴(56)은 예를 들어, W상의 3개 코일(W1-W3)의 스타트선(49b)을 상호 연결하기 위해 3개의 W상의 도전성 비아홀(53)(W1S,W2S,W3S)을 연결한 것을 나타낸 것이다.
상기 전자부품 장착영역(57c)에는 예를 들어, 인버터를 이용한 6-스탭방식의 전파구동방식으로 BLDC 모터를 구동하는 데 필요한 모터구동회로를 형성하기 위한 인버터(55)와, 상기 인버터(55)를 구동하기 위한 구동신호를 발생하여 인가하는 콘트롤러, 수동소자 등의 전자부품(54)이 실장되어 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 제조방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 9를 참고하면, 먼저 도 8e에 도시된 바와 같이, 연자성 분말(SMC: Soft Magnetic Composites)을 압축 성형하여 단면이 "T" 형상으로 이루어진 복수의 티스(41)를 제조한다(S11). 상기 티스(41)는 보빈(43)이 결합되는 코일권선부(410)와 로터(30)의 자석(32)과 대향하는 슈(shoe)(412)를 포함한다.
그 후, 로터(30)의 자석(32)과 대향하는 슈(shoe)(412)의 노출면(412d)에는 에폭시를 예를 들어, 0.2mm 두께로 코팅하여 초박막의 방수 코팅막(14)을 형성한다.
또한, 상기 보빈(43)의 몸통(430)에 코일(44)을 권선한 후, 정렬용 가이드 돌기(434,435)에 코일(44)의 스타트선(44a)과 엔드선(44b)을 일회전 감아서 고정시킨 후 스타트선(44a)과 엔드선(44b)의 선단부를 일정한 간격으로 정렬시켜 소정 길이만큼 연장한다(S12).
이어서, 슈(shoe)(412)의 노출면(412d)에 초박막의 방수 코팅막(14)이 형성된 복수의 티스(41)가 도 8a에 도시된 바와 같이, 지지축 수용부(12e)를 중심으로 환형으로 배치되고, 바디 케이스(12)의 상부에 배치된 방수 격벽(12d)의 노출면과 티스(41)의 방수 코팅막(14)이 동일한 높이의 평면을 형성하며, 도 8d에 도시된 바와 같이 방수 격벽(12d)에는 티스(41)의 슈(412) 부분만 인서트 몰딩되도록 사출성형을 실시하여 바디 케이스(12)를 형성한다(S13).
상기 실시예 설명에서는 바디 케이스(12)의 상부에 배치된 방수 격벽(12d)의 노출면과 티스(41)의 방수 코팅막(14)이 동일한 높이의 평면을 형성하도록 슈(shoe)(412)의 노출면(412d)에 초박막의 방수 코팅막(14)이 형성된 복수의 티스(41)를 사용하는 것을 예시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서는 슈(shoe)(412)의 노출면(412d)에 초박막의 방수 코팅막(14)이 형성되지 않은 복수의 티스(41)를 사용하여 바디 케이스(12)의 상부에 배치된 방수 격벽(12d)에 인서트 몰딩시킨 후, 슈(shoe)(412)의 노출면(412d)에 초박막의 방수 코팅막(14)을 형성하는 것도 물론 가능하다.
상기 바디 케이스(12)의 사출성형시에는 지지축 수용부(12e)의 요홈(16)에는 지지축(60)의 일단부가 인서트 몰딩되어 일체화되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 바디 케이스(12)의 사출성형시에는 지지축 수용부(12e)의 요홈(16)에 슬리브 베어링(61)의 하단부와의 마찰을 최소화하도록 서포트 와셔(62)가 삽입되어 인서트 몰딩이 이루어질 수 있다.
이어서, 도 8d에 도시된 바와 같이 바디 케이스(12)의 하부로 뻗어있는 티스(41)의 코일권선부(410)에 코일(44)이 권선된 보빈(43)을 조립한다(S14). 이 경우 코일(44)의 스타트선(44a)과 엔드선(44b)의 연장부는 바디 케이스(12)의 하부로 향하고 있다.
그 후, 상기 보빈(43)의 하단부로 돌출된 코일권선부(410)의 하단부에 백요크(42)의 조립구멍(42a)을 결합하고, 백요크(42)의 이탈을 방지하도록 돌기(42b)의 관통구멍에 고정나사 또는 고정볼트를 체결한다(S15). 이 경우, 코일권선부(410)의 하단부를 백요크(42)의 조립구멍(42a)에 결합할 때 상기 보빈(43)은 조립 깊이를 결정하는 스토퍼 역할을 한다.
또한, 백요크(42)의 직경은 코일(44)의 스타트선(44a)과 엔드선(44b)의 선단부가 이루는 원주보다 작게 설정되어 있다.
그 후, 바디 케이스(12)의 하부로 향하고 있는 코일(44)의 스타트선(44a)과 엔드선(44b)의 선단부가 인쇄회로기판(PCB)(51)의 도전성 비아홀(53)이 형성된 18개의 관통구멍을 통과하여 인쇄회로기판(PCB)(51)의 하부로 노출시킨 후, 먼저 3개의 PCB 고정용 관통구멍(52)에 고정나사 또는 고정볼트를 체결하여 인쇄회로기판(PCB)(51)을 고정시킨다(S16).
상기 인쇄회로기판(PCB)(51)은 최외곽에 도전성 비아홀(53)과 PCB 고정용 관통구멍(52)이 형성된 비아홀영역(57a), 상기 비아홀영역(57a)의 내측에 각 상의 코일(U1-U3,V1-V3,W1-W3)을 병렬접속회로를 구성하기 위한 도전패턴(56)을 형성하거나, 공통전극(COM)을 형성하기 위한 도전패턴을 형성하는 연결패턴영역(57b) 및 상기 연결패턴영역(57b)의 내측에 BLDC 모터를 구동하는 데 필요한 모터구동회로를 형성하기 위한 인버터(55)와, 각종 전자부품(54)이 실장되어 있는 전자부품 장착영역(57c)으로 구별되어 있다.
상기 전자부품 장착영역(57c)에 인버터(55)와 각종 전자부품(54)이 실장되어 있는 인쇄회로기판(PCB)(51)의 도전성 비아홀(53)에 코일(44)의 스타트선(44a)과 엔드선(44b)을 솔더링하여 스테이터(40)의 코일(44)을 모터구동회로에 연결한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 워터 펌프용 액시얼 갭 타입 전동기(100)는 스테이터(40)가 펌프 커버(11) 내부의 유체 흐름 통로(P)와 완전히 분리된 방수 공간인 바디 케이스(12) 내부의 하부공간(14)에 배치되고, 로터(30)는 임펠러(20)와 일체로 형성되어 유체 흐름 통로(P)에 배치되어 있으며, 스테이터(40)와 로터(30)는 후막의 방수 격벽(12b)에 의해 분리된 구조를 가지고 있다.
본 발명에서는 로터(30)의 자석(32)과 대향하는 스테이터(40)의 티스(41)가 연자성 분말(SMC)로 이루어져 있으며 슈(shoe)(412)의 노출면(412d)에는 초박막의 방수 코팅막(14)이 형성된 것으로, 바디 케이스(12)의 후막의 방수 격벽(12b) 사이에 인서트 몰딩되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 워터 펌프용 액시얼 갭 타입 전동기(100)는 스테이터(40)와 로터(30) 사이의 에어갭(air gap)은 자석 방수 구조가 필요없이 오픈(open) 구조를 갖는 자석(32)과 티스(41)의 선단 노출면(412d)에 형성된 초박막의 방수 코팅막(14)에 의해 설정된다.
그 결과, 본 발명의 전동기(100)는 후막의 방수 격벽(12b) 내측에 티스의 선단부가 배치된 종래 전동기와 비교하여 에어갭(air gap)을 최소한으로 줄이는 것이 가능하여 누설자속을 최소화할 수 있어 비희토류 자석인 페라이트 자석을 사용할지라도 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 효율과 토크 증대를 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 액시얼 갭 타입 전동기(100)는 차량 내부의 워터 펌프(200) 제어장치로부터 워터펌프 제어신호가 드라이버(50)에 인가되면, 드라이버(50)는 홀센서(도시되지 않음)로부터 로터의 위치신호를 수신할 때 드라이버(50)로부터 액시얼 갭 타입 전동기(100)의 스테이터 코일(44)에 대한 구동신호를 인가하며, 스테이터(40)는 복수의 티스(41)로부터 회전 자기장이 발생한다.
상기 스테이터(40)의 복수의 티스(41)로부터 회전 자기장이 발생하면, 초박막의 방수 코팅막(14)을 통하여 유체 흐름 통로(P)에 배치된 로터(30)는 임펠러(20)와 함께 지지축(60)을 중심으로 회전이 이루어지며, 그 결과 임펠러(20)의 회전에 따라 펌프 커버(11)의 유입구(11a)로부터 냉각수가 도입되고, 도입된 냉각수는 유체 흐름 통로(P)를 따라 배출구(11b)로 배출된다.
본 발명에서는 유체 흐름 통로(P)의 외부에 배치된 전동기(100)의 스테이터(40)에 의해 유체 흐름 통로(P)의 내부에 배치된 임펠러(20)와 로터(30)를 자기결합방식으로 구동함에 의해 전동기(100)의 스테이터(40)에 대한 완전한 방수를 실현할 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 전동기(100)의 스테이터(40)를 유체 흐름 통로(P)와 완전히 격리시킴에 따라 별도의 방수처리를 생략할 수 있고 이로 인해 전동기(100)의 로터(30)와 스테이터(40) 사이의 에어갭을 최적 상태로 설정하여 전동기(100)의 효율화를 도모할 수 있다.
본 발명은 비희토류 자석을 채용한 액시얼 갭 타입 전동기에 관한 것으로, 특히 종축형 영구자석 동기 전동기에 적용될 수 있으며, 전동기는 하이브리드, 전기자동차 및 연료전지자동차에 적용되어 전장부품, 배터리, 연료전지스택 등의 냉각수를 순환시키는 냉각장치용 워터 펌프(EWP), 컴프레셔, 오일 펌프 등에 적용될 수 있다.
10: 펌프 하우징 11: 펌프 커버
11a: 유입구 11b: 배출구
11c,12a,12b,13a: 연장부 12: 바디 케이스
12c: 원통부 12d: 방수 격벽
12e: 지지축 수용부 12f: 고정돌기
12h,16: 요홈 12i: 정렬요홈
13: 어퍼 커버 13b: 콘넥터 하우징
14: 방수 코팅막 15: 하부공간
20: 임펠러 21: 상판
22: 하판 23: 날개
30: 로터 31: 백요크
32: 자석 40: 스테이터
41: 티스 410: 코일권선부
412; 슈 412a: 측면
412b: 단턱부 412c: 곡면부
412d: 노출면 42: 백요크
42a: 조립구멍 42b: 돌기
43: 보빈 430: 몸통
431a,431b: 플랜지 432: 관통구멍
433: 곡면도입부 434,435: 가이드 돌기
44: 코일 44a,49a-49c: 스타트선
44b,49d: 엔드선 45: 스테이터 코어
50: 드라이버 51: PCB
52: 관통구멍 53: 비아홀
54: 전자부품 55: 인버터 회로
56: 도전패턴 57a: 비아홀 영역
57b: 연결패턴영역 57c: 전자부품 장착영역
60: 지지축 61: 슬리브 베어링
62: 서포트 와셔 63: 와셔
64: 고정볼트 100: 전동기
200: 워터 펌프

Claims (15)

  1. 각각 연자성 분말(SMC: Soft Magnetic Composites)로 이루어진 복수의 티스와, 상기 복수의 티스와 상호 연결되어 자기회로를 형성하며 복수의 전기강판이 적층되어 형성된 백요크를 구비하는 스테이터 코어;
    상기 복수의 티스 각각의 코일이 권선될 외주면을 감싸도록 결합되는 절연성 재질의 복수의 보빈; 및
    상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일;을 포함하며,
    상기 복수의 티스는 실링상태의 하부공간을 구비하는 바디 케이스의 상부에 배치되어 유체 흐름 통로에 배치된 로터와 분리시키기 위한 방수 격벽에 매입되어 있으며, 상기 복수의 티스의 선단부에는 유체 흐름 통로에 노출되는 것을 차단하도록 방수 코팅막이 형성된 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방수 격벽과 방수 코팅막은 동일한 레벨의 평면을 이루는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로터는 비희토류 자석을 구비하는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 티스는 각각 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 배열되어 있는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 티스는 각각
    상기 코일이 권선되는 코일권선부; 및
    상기 코일권선부로부터 플랜지가 연장 형성된 슈;를 포함하며,
    상기 슈는 플랜지의 측면과 로터의 자석과 대항하는 노출면 사이의 모서리에 상기 티스가 자력에 의해 이탈하는 것을 잡아주도록 방수 격벽이 연장 형성되는 단턱부와 상기 단턱부로부터 노출면 사이를 이어주는 "C"자 형 곡면부를 포함하는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보빈은 각각
    중앙에 티스의 코일권선부가 삽입되는 관통구멍이 형성되고 외주에 코일이 권선되는 코일권선용 몸통;
    상기 몸통의 양단부에 코일이 권선될 영역을 한정하도록 상부 및 하부 플랜지; 및
    상기 하부 플랜지에 형성되어 코일의 스타트선과 엔드선을 고정시킨 후 일정한 간격으로 정렬시키기 위한 제1 및 제2 정렬용 가이드 돌기;를 포함하는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터.
  7. 실링상태의 하부공간을 구비하는 바디 케이스의 상부에 배치되어 유체 흐름 통로에 배치된 로터와 분리시키기 위한 방수 격벽; 및
    상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터 코어를 구비하는 스테이터;를 포함하며,
    상기 스테이터 코어의 티스는 유체 흐름 통로에 노출되도록 상기 방수 격벽에 매입되어 있고, 상기 유체 흐름 통로에 노출된 스테이터 코어의 티스 선단부에는 상기 방수 격벽보다 박막으로 이루어진 방수 코팅막이 형성된 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방수 격벽과 방수 코팅막은 동일한 레벨의 평면을 이루는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터.
  9. 각각 연자성 분말(SMC)을 압축 성형하여 코일권선부와 상기 코일권선부로부터 플랜지가 연장 형성된 슈(shoe)를 포함하는 복수의 티스를 준비하는 단계;
    로터의 자석과 대향하는 슈의 노출면에 방수 코팅막을 형성하는 단계;
    보빈의 몸통에 코일을 권선하는 단계;
    바디 케이스의 상부에 배치된 방수 격벽에 상기 복수의 티스의 슈 부분만 인서트 몰딩되고 상기 티스의 코일권선부는 바디 케이스의 하부로 향하도록 사출성형을 실시하여 바디 케이스의 방수 격벽에 상기 복수의 티스를 일체로 형성하는 단계;
    상기 티스의 코일권선부에 코일이 권선된 보빈을 조립하는 단계; 및
    상기 보빈의 하단부로 돌출된 코일권선부의 하단부에 백요크의 조립구멍을 결합하고, 백요크의 이탈을 방지하도록 고정시키는 단계;를 포함하는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법.
  10. 각각 연자성 분말(SMC)을 압축 성형하여 코일권선부와 상기 코일권선부로부터 플랜지가 연장 형성된 슈(shoe)를 포함하는 복수의 티스를 준비하는 단계;
    보빈의 몸통에 코일을 권선하는 단계;
    바디 케이스의 상부에 배치된 방수 격벽에 상기 복수의 티스의 슈 부분만 유체 흐름 통로에 노출되고 상기 티스의 코일권선부는 바디 케이스의 하부로 향하도록 인서트 몰딩방법으로 사출성형을 실시하여 바디 케이스의 방수 격벽에 상기 복수의 티스를 일체로 형성하는 단계;
    로터의 자석과 대향하는 슈의 노출면에 방수 코팅막을 형성하는 단계;
    상기 티스의 코일권선부에 코일이 권선된 보빈을 조립하는 단계; 및
    상기 보빈의 하단부로 돌출된 코일권선부의 하단부에 백요크의 조립구멍을 결합하고, 백요크의 이탈을 방지하도록 고정시키는 단계;를 포함하는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 방수 격벽과 방수 코팅막은 동일한 레벨의 평면을 이루며,
    상기 방수 코팅막은 방수 격벽보다 박막으로 이루어진 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 복수의 티스는 각각 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 배열되어 있는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 보빈의 몸통에 코일을 권선한 후, 상기 코일의 스타트선과 엔드선을 각각 제1 및 제2 정렬용 가이드 돌기에 일회전 감아서 고정시킨 후, 상기 코일의 스타트선과 엔드선의 선단부를 일정한 간격으로 정렬시켜 소정 길이만큼 연장 형성하는 단계; 및
    상기 코일의 스타트선과 엔드선의 선단부가 인쇄회로기판(PCB)의 비아홀영역에 형성된 도전성 비아홀을 통과시켜 인쇄회로기판(PCB)의 하부로 노출시킨 후 솔더링하는 단계;를 더 포함하는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 코일의 스타트선과 엔드선을 도전성 비아홀에 솔더링한 후, 상기 인쇄회로기판(PCB)의 하부로 노출된 상기 코일의 스타트선과 엔드선을 연결패턴영역에 형성된 도전패턴을 이용하여 각 상별로 병렬접속 회로를 구성하도록 복수의 코일의 스타트선은 상호 연결하고, 모든 엔드선은 Y-결선방식의 중성점(COM)을 형성하도록 하나 공통전극에 연결하는 단계;를 더 포함하는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 바디 케이스의 사출성형시에 상기 방수 격벽의 중앙에 지지축 수용부를 일체로 형성하며, 상기 지지축 수용부의 요홈에 지지축의 일단부가 삽입되도록 인서트 몰딩하는 액시얼 갭 타입 전동기용 스테이터의 제조방법.
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