KR19980055006U - Permanent magnets and poles for motor - Google Patents
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Abstract
본 고안은 전동기의 고정자 내부에 조립되는 영구자석 및 보극에 관한 것으로, 제조공정 및 조립공수를 단축시키기 위해 링형 영구자석에 영구자석과 보극을 일체로 형성시키도록 한 것이다.The present invention relates to a permanent magnet and a pole that is assembled in the stator of the electric motor, and to form a permanent magnet and the pole in the ring-shaped permanent magnet to shorten the manufacturing process and assembly labor.
본 고안은 하나 또는 그 이상의 희토류 원소, 하나 또는 그 이상의 천이금속 및 붕소, 탄소, 질소 가운데 하나 또는 그 이상의 원소를 함유하는 조성의 희토류계 합금으로 제조된 링형 영구자석에 센 보자력을 갖도록 넓게 착자된 영구자석부와, 상대적으로 약한 보자력을 갖으며 이웃하는 영구자석부와 반대되는 극을 갖도록 좁게 착자된 보극부가 원주방향을 따라 교번적으로 배열되어 전동기의 고정자에 조립된 전동기용 희토류계 영구자석 및 보극을 제공함으로써 영구자석과 보극을 별도로 제조할 필요가 없으며 고정자에 개별적으로 부착할 필요가 없으며, 사용중 개별 영구자석이나 보극이 탈리될 염려가 없어 제품의 신뢰성 및 내구수명이 연장되는 효과를 가져올 수 있다.The present invention is widely magnetized to have a coercive force on a ring permanent magnet made of a rare earth-based alloy of a composition containing one or more rare earth elements, one or more transition metals, and one or more elements of boron, carbon, and nitrogen. A rare earth permanent magnet for an electric motor assembled with a stator of an electric motor and a permanently magnetized part having a relatively weak coercive force and a narrowly magnetized magnetic pole part which is arranged in a circumferential direction so as to have a pole opposite to a neighboring permanent magnet part. By providing the poles, there is no need to manufacture permanent magnets and poles separately, and do not need to attach them to the stator individually, and there is no fear of detachment of individual permanent magnets or poles during use, which can lead to the effect of extending the reliability and durability of the product. have.
Description
본 고안은 직류 전동기의 고정자에 설치되는 희토류계 영구자석 및 보극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 링형 영구자석과 보극이 일체로 형성되도록 착자시킨 것에 관한 것이다.The present invention relates to a rare earth permanent magnet and a pole installed in a stator of a DC motor, and more particularly, to a magnetized so that the ring-shaped permanent magnet and the pole are integrally formed.
하나 또는 그 이상의 희토류(Rare Earth)원소, 하나 또는 그 이상의 천이금속(Transition Metal ; 이하 TM이라 약칭함) 및 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 가운데 하나 또는 그이상의 원소를 함유하는 조성의 희토유계 합금을 기초로 하는 영구자석 조성물이 이미 알려져 있으며, 이와같은 영구자석 조성물은 각종 전동기, 발전기, 컴퓨터 부품, 음향기기 등 전기/전자 산업에 광범위하게 사용되고 있다.Contain one or more rare earth elements, one or more transition metals (abbreviated as TM) and one or more of boron (B), carbon (C), nitrogen (N) Permanent magnet compositions based on rare earth-based alloys of which the composition is already known, such a permanent magnet composition is widely used in the electric / electronic industry, such as various electric motors, generators, computer parts, sound equipment.
여기서 희토유 원소로는 네오디뮴(Nd), 또는 프라세어디뮴(Pr) 또는 두원소 모두 해당되고, 천이금속으로서는 철(Fe) 또는 철과 코발트(Co)의 혼합물이 해당된다.Here, the rare earth element corresponds to neodymium (Nd), praseodymium (Pr), or both elements, and the transition metal corresponds to iron (Fe) or a mixture of iron and cobalt (Co).
이들의 바람직한 조성물은 Re2TM14B 상을 포함하는 것이다.Their preferred composition is one comprising a Re 2 ™ 14 B phase.
이와 같은 Re-TM-B합금을 기초로 하는 영구자석을 제조하는 대표적인 방법으로는 소결법(Sintering Process)과 급속 응고법(Rapid Solidification Process)이 연구되어 있다.Representative methods for producing permanent magnets based on Re-TM-B alloys have been studied, such as the sintering process and the rapid solidification process.
도 1 은 종래의 전동기용 고정자에 설치되는 희토류계 영구자석을 보인 단면도로서, 고정자(1)의 내주연에 다수의 영구자석(2)이 소정간격으로 배열되어 장착되며, 각각의 영구자석(2)의 일측에는 코깅(Cogging)특성을 개선하기 위해 저탄소강 재질의 보극(3)이 설치된다.1 is a cross-sectional view illustrating a rare earth permanent magnet installed in a stator for a conventional motor, and a plurality of permanent magnets 2 are arranged and mounted at predetermined intervals on an inner circumference of the stator 1, and each permanent magnet 2 On one side of the) is provided a low carbon steel pole (3) to improve the cogging (Cogging) characteristics.
한편, 고정자(1)의 내주연은 호형곡면으로 이루어지므로 개별 영구자석(2)의 형상은 C형으로 형성되어 고정자(1)의 내주연에 밀착되어 고정된다.On the other hand, since the inner circumference of the stator 1 is made of an arc-shaped curved surface, the shape of the individual permanent magnets 2 is formed in a C shape and is fixed in close contact with the inner circumference of the stator 1.
여기서, 급속응고법에 의한 C형 영구자석의 제조방법은 급냉된 리본형 입자를 장방형의 튜브안에 넣고 상온에서 압축성형한 예비성형체를 약 700~850C 까지 가열한 상태에서 열간압축가공하여 예비성형체에 고밀도의 등방성을 부여한 후, 계속되는 가압으로 상기 등방화된 예비 성형체를 열간소성변형을 일으키도록 가동하여 최종형상이 C형상을 갖는 영구자석(2)을 제조한다.Here, the manufacturing method of C-type permanent magnets by rapid solidification method is a high density of the preforms by hot-pressing the preforms which have been quenched ribbon-shaped particles in a rectangular tube and heated to about 700 to 850 ° C. After imparting isotropy, the isotropicized preform is operated under continuous pressurization to cause hot plastic deformation to produce a permanent magnet 2 having a C shape.
그런데 이와 같은 종래의 영구자석(2)과 보극(3)은 각각 개별적으로 제조된 후 고정자에 부착되므로 제조공정이 복잡한 문제가 있었다.However, since the conventional permanent magnets 2 and the poles 3 are manufactured separately, and then attached to the stator, the manufacturing process is complicated.
따라서, 본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 영구자석과 보극이 일체로 형성된 링형 영구자석을 고정자에 설치되도록하여 제조공정 및 작업공수가 절감될 수 있는 전동기용 희토류계 영구자석 및 보극을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve such a problem, by installing a ring-shaped permanent magnet formed integrally with the permanent magnet and the pole in the stator to manufacture a rare earth-based permanent magnet and pole for the electric motor that can reduce the manufacturing process and labor The purpose is to provide.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 고안은 하나 또는 그 이상의 희토유 원소, 하나 또는 그 이상의 천이금속 및 붕소, 탄소, 질소 가운데 하나 또는 그 이상의 원소를 함유하는 조성의 희토류계 합금으로 제조된 링형 영구자석에 센 보자력을 갖도록 넓게 착자된 영구자석부와, 상대적으로 약한 보자력을 갖으며 이웃하는 영구자석부와 반대되는 극을 갖도록 좁게 차자된 보극부가 원주방향을 따라 교번적으로 배열되어 전동기의 고정자에 조립된 전동기용 희토류계 영구자석 및 보극을 제공한다.The present invention for achieving the above object is a ring-type permanent magnet made of a rare earth-based alloy of a composition containing one or more rare earth elements, one or more transition metals and one or more elements of boron, carbon, nitrogen Permanent magnet parts that are widely magnetized to have strong coercive force and narrowly charged pole parts which have relatively weak coercive force and have poles opposite to neighboring permanent magnet parts are alternately arranged along the circumferential direction and assembled to the stator of the motor. And rare earth permanent magnets and poles for electric motors.
도 1은 종래의 전동기용 고정자에 설치되는 영구자석 및 보극을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a permanent magnet and a pole installed in a stator for a conventional electric motor.
도 2는 본 고안에 따른 영구자석 및 보극을 보인 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a permanent magnet and the pole according to the present invention.
도 3은 본 고안에 따른 링형 영구자석 착자방법을 보인 도면.Figure 3 is a view showing a ring-type permanent magnet magnetizing method according to the present invention.
도 4는 본 고안에 따른 링형 영구자석 제조장치를 보인 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a ring-shaped permanent magnet manufacturing apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 ; 고정자12 ; 영구자석부10; Stator 12; Permanent Magnet
14 ; 보극부16 ; 코일14; Pole portion 16; coil
18 ; 코어20 ; 성형다이18; Core 20; Molding die
22 ; 코어펀치24 ; 슬리브펀치22; Core punch 24; Sleeve Punch
26 ; 상부펀치28 ; 하부펀치26; Upper punch 28; Bottom punch
30 ; 예비성형체30; Preform
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 고안에 따른 영구자석 및 보극이 일체로 형성된희토류계 링형 영구자석을 보인 단면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 링형 영구자석 착자방법을 보인 도면이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a rare earth-based ring permanent magnet formed integrally with the permanent magnet and the pole according to the present invention, Figure 3 is a view showing a ring-type permanent magnet magnetizing method according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 고안의 영구자석 및 보극은 링형 영구자석의 원주방향둘레를 따라 영구자석부(12)와 보극부(14)가 교번적으로 배열되어 형성되며, 영구 자석부(12)는 센 보자력을 갖도록 넓게 착자되며, 보극부(14)는 이웃하는 영구자석부(12)와 반대되는 극성의 약한 보자력을 갖도록 좁게 착자된다.As shown, the permanent magnet and the pole of the present invention are formed by alternating the permanent magnet portion 12 and the pole portion 14 along the circumferential direction of the ring-shaped permanent magnet, the permanent magnet portion 12 is strong The magnet is broadly magnetized to have a coercive force, and the pole portion 14 is narrowly magnetized to have a weak coercive force of a polarity opposite to the neighboring permanent magnet part 12.
통상적으로 희토유계 링형 영구자석(16)은 통상적으로 후방압출성형(Back Extrusion)방법으로 제조되며, 이를 수행하기 위한 후방압출성형장치가 도 4 에 도시되어 있다.Typically, the rare earth-based ring permanent magnet 16 is typically manufactured by a back extrusion method, a back extrusion apparatus for performing this is shown in FIG.
상기 링형 영구자석을 제조하기 위한 제조장치는 성형다이(20)와, 코어펀치(22), 슬리브펀치(24)를 구비하는 상부펀치(26)와, 상기 상부펀치(26)에 대향되고 원통형상으로 형성된 하부펀치(28)로 이루어져 있다.The manufacturing apparatus for manufacturing the ring-shaped permanent magnet is the upper punch 26 having a forming die 20, the core punch 22, the sleeve punch 24, and the upper punch 26 facing the cylindrical shape It consists of a lower punch 28 formed as.
성형다이(20)는 희토류계 합금 분말로 된 예비 성형체(30)를 장입할 수 있도록 중공형상을 이루고 있으며, 상기 성형다이(20)의 상부와 하부에 각각 상부펀치(26)와 하부펀치(28)가 가압 가증하게 설치되어 있다.The forming die 20 has a hollow shape so that the preform 30 made of rare earth-based alloy powder can be charged, and the upper punch 26 and the lower punch 28 are respectively formed on the upper and lower portions of the forming die 20. Is pressurized and installed.
상부펀치(26)는 슬리브펀치(22)와 코어펀치(24)로 구성되어 있으며, 상기 슬리브펀치(24)는 상기 성형다이(20)의 중공부에 내접하여 가압가능하게 설치되어 있으며, 상기 코어펀치(22)는 상기, 슬리브펀치(24)의 중공부에 내접하여 독립적으로 가압가능하게 설치되어 있다.The upper punch 26 is composed of a sleeve punch 22 and the core punch 24, the sleeve punch 24 is installed in a pressurized portion in the hollow portion of the forming die 20, the core The punch 22 is installed in the hollow portion of the sleeve punch 24 so as to be independently pressurized.
이와 같은 구성을 갖는 링형 영구자석 제조장치는 희토류계(Nd-Fe-B) 합금을 급냉응고시켜 분쇄한 급냉리본 분말의 예비성형체(30)를 성형다이(20)의 중공부에 장입한 후 소정의 온도에서 상부펀치(26)의 코어펀치(22)와 슬리브펀치(24)를 동시에 가압하여 열간압축성형(Hot Pressing)을 수행한다.In the ring-shaped permanent magnet manufacturing apparatus having such a configuration, the preform 30 of the quench ribbon powder obtained by quenching and solidifying a rare earth-based (Nd-Fe-B) alloy is charged into a hollow portion of the molding die 20, and then Hot pressing is performed by simultaneously pressing the core punch 22 and the sleeve punch 24 of the upper punch 26 at the temperature of.
이때, 예비성형체(30)는 전체적으로 성형다이(20) 및 상.하부펀치(26)(28)의 가압을 받게 되어 자화되는 방향이 등방성을 갖게 된다.At this time, the preform 30 is pressurized by the forming die 20 and the upper and lower punches 26 and 28 as a whole so that the magnetized direction is isotropic.
이어서, 코어펀치(22)에 더 높은 가압력을 공급하면 코어펀치(22)가 원통형 예비성형체(30)의 중심으로 삽입되면서 확장되는 체적 분만큼 상대적으로 가압력이 낮은 슬리브펀치(24)는 소성변형에 의해 상승하게 된다. 따라서, 원통형 예비성형체(30)는 링형으로 소성 변형되면서 소성변형의 수직방향으로 자화 용이축이 정렬되어 자기이방성을 갖는 링형 영구자석이 제조된다.Subsequently, when a higher pressing force is supplied to the core punch 22, the sleeve punch 24 having a relatively lower pressing force by the volume of the core punch 22 being inserted into the center of the cylindrical preform 30 and expanding is applied to the plastic deformation. To rise. Therefore, the cylindrical preform 30 has a ring-shaped permanent magnet having magnetic anisotropy by arranging the easy axis of magnetization in the vertical direction of the plastic deformation while plastically deforming into a ring shape.
이와 같이 제조된 링형 영구자석은 전동기의 고정자(10)에 조립하게 되는데 자기이방성을 갖는 회토류계 영구자석은 보자력이 매우 강하기 때문에 전동기의 고정자(10) 내부에 아직 자화되지 않은 상태의 링형 영구자석을 조립한 후 착자시킨다.The ring-type permanent magnet manufactured as described above is assembled to the stator 10 of the electric motor. However, the rare earth-type permanent magnet having magnetic anisotropy has a very high coercive force, so that the ring-type permanent magnet has not yet been magnetized inside the stator 10 of the motor. After assembling, magnetize.
도 3에 도시된 바와 같이 조립체 내부의 링형 영구자석을 자화시키기 위해서 코일(16)이 장착된 코어(18)를 고정자(10) 둘레를 에워싼 상태에서 코일(16)에 강한 자장을 발생시키는 고전류를 인가함으로써 자화용이축을 갖는 이방화된 영구자석은 각 자구(Magnetic domain)가 자화용이축 방향으로 배열하여 착자된다.As shown in FIG. 3, a high current that generates a strong magnetic field in the coil 16 in a state in which the core 18 on which the coil 16 is mounted is enclosed around the stator 10 to magnetize the ring-shaped permanent magnet in the assembly. The magnetized biaxially anisotropic permanent magnet having a biaxial axis for magnetization is magnetized with each magnetic domain arranged in the biaxial direction for magnetization.
특히, 코일(16)의 권선범위 및 방향에 따라 자극이 결정되므로 링형 영구자석의 원주방향 둘레를 따라 영구자석부(12)와 부극부(14)가 교번적으로 배열되어 형성되며, 영구자석부(12)는 센 보자력을 갖도록 넓게 착자되며, 보극부(14)는 이웃하는 영구자석부(12)와 반대되는 극성의 약한 보자력을 갖도록 좁게 착자될 수 있도록 코일(16)의 권선방향과 범위를 조정하여 착자시킨다.In particular, since the magnetic pole is determined according to the winding range and direction of the coil 16, the permanent magnet part 12 and the negative electrode part 14 are alternately arranged along the circumferential direction of the ring-shaped permanent magnet, and the permanent magnet part (12) is a wide magnetized to have a strong coercive force, and the pole portion 14 has a winding direction and range of the coil 16 so that it can be narrowly magnetized to have a weak coercivity of polarity opposite to the neighboring permanent magnet portion 12 Adjust to magnetize.
따라서 본 고안에 따르면 영구자석과 보극을 별도로 제조할 필요가 없으며 고정자(10)에 개별적으로 부착할 필용가 없이 일체로 형성된 링형 영구자석에 영구자석부(12)와 보극부(14)가 형성되므로 제조공정 및 조립공수가 단축됨을 알 수 있다.Therefore, according to the present invention, there is no need to separately manufacture the permanent magnet and the pole, and the permanent magnet part 12 and the pole part 14 are formed in the ring-shaped permanent magnet integrally formed without needing to attach to the stator 10 separately. It can be seen that the process and assembly labor is shortened.
또한, 영구자석(12) 및 보극(14)이 일체로 조립되므로 사용중 개별 영구자석(12)이나 보극(14)이 탈리될 염려가 없어 제품의 신뢰성 및 내구수명이 연장되는 효과를 가져올 수 있다.In addition, since the permanent magnet 12 and the poles 14 are integrally assembled, there is no fear that the individual permanent magnets 12 or the poles 14 may be detached during use, and thus, the reliability and durability life of the product may be extended.
이상, 상기 내용은 본 고안의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안이 속하는 분야의 당업자는 본 고안의 요지를 변경시킴이 없이 본 고안에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.As described above, the above description merely illustrates a preferred embodiment of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications and changes to the present invention without changing the subject matter of the present invention.
따라서 본 고안에 따르면 전동기용 고정자에 조립되는 영구자석 및 보극을 제조 및 조립하기 위한 공정이 단축되며, 제품의 신뢰성 및 내구성이 향상되는 효과를 가져올 수 있다.Therefore, according to the present invention, a process for manufacturing and assembling permanent magnets and poles assembled to a stator for an electric motor can be shortened, and the effect of improving reliability and durability of a product can be obtained.
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- 1996-12-31 KR KR2019960068205U patent/KR200174315Y1/en not_active IP Right Cessation
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