KR20000009123A

KR20000009123A - 초고속 구동용 슬롯리스 모터

Info

Publication number: KR20000009123A
Application number: KR1019980029318A
Authority: KR
Inventors: 김기봉
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-02-15
Also published as: US6072262A; CN1242643A; CN1084543C; JP2000050557A

Abstract

본 발명은 슬롯리스 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초고속 구동용 슬롯리스 모터에 관한 것으로서, 슬롯리스 모터의 회전 속도를 코일의 함침 처리시에 비해 증가시켜도 코일이 하우징에서 분리되지 않을 뿐만 아니라 초고속 구동을 위한 에어갭 플럭스 밀도를 보다 용이하게 확보할 수 있는 초고속 구동용 슬롯리스 모터를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 로우터 축(52)에 고정된 로우터 마그네트(53)와의 공극을 유지하면서 스테이터를 이루는 하우징(50) 내면에 본딩된 스테이터 코일(51)을 포함하는 슬롯리스 모터에 있어서, 상기한 마그네트(53)와 초고속 회전에 적합한 공극 자속 밀도를 유지하도록 이격된 스테이터 코일(51)과의 사이에 위치됨과 아울러 상기한 마그네트(53)와 일정 간격 이격되고 스테이터 코일(51)을 압박하여 일정 공간내에 고정/유지시키도록 고정 수단으로 고정되며 비투자율이 낮은 재질로 형성된 원통형상의 스테이터 링(1)을 포함함을 특징으로 한다.

Description

초고속 구동용 슬롯리스 모터

본 발명은 슬롯리스 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초고속 구동용 슬롯리스 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 슬롯리스 모터는 필드 마그네틱 플럭스(Field Magnetic Flux)의 분포를 이상적인 정현파로 만드는데 가장 용이하기 때문에 고속 구동용 모터에 적합한 것으로 알려져 있다.

이는 도4와 도5에 도시된 바와 같이 스테이터를 이루는 원통형의 하우징(50)과, 상기한 하우징(50) 내면에 소정 형상으로 권취되어 밀착 고정된 스테이터 코일(51)과, 상기한 스테이터 코일(51)과 소정 거리인 공극(Air Gap)(d)만큼 이격된 상태를 유지하도록 로우터 축(52) 외면에 부착된 마그네트(53)와, 상기한 로우터 축(52)의 양단을 베어링(54)으로 지지하도록 하우징(50) 양측에 고정된 하우징 캡(55)으로 구성되어 있다.

상기한 스테이터 코일(51)은 이를 권취하기 위한 슬롯이 하우징(50)에 없기 때문에 미리 소정 형상으로 권취된 후 하우징(50) 내면에 밀착되고, 상기한 상태에서 본딩되거나 본드(56)등과 같은 접착 물질에 함침되어 고정된다.

특히, 상기한 고정 시 로우터의 회전 속도 및 토오크를 결정하는 로우터의 마그네트(53)와 코일(51) 사이 공극(d)을 고속에 적합하도록 비교적 넓게 유지시켜야 한다.

또한, 상기한 코일(51)의 고정 시 로우터가 고속으로 회전하는 데 따른 진동등에 의해 하우징(50) 내면에서 떨어지지 않도록 견고하게 고정시켜야 한다.

상기한 바와 같은 슬롯리스 모터를 초고속으로 구동시키기 위해서는 공극 자속 밀도(Air Gap Flux Density)가 비교적 작아야 하는 바, 상기한 함침등에 의해 스테이터 코일(51)을 고정시킬 때 그 내면이 비교적 균일한 공극(d)을 이루는 상태에서 공극 자속 밀도가 낮아지도록 해야 한다.

그러나, 상기한 바와 같이 슬롯리스 모터를 제작할 때 스테이터 코일을 함침등의 방법으로 고정시키게 되면 상기한 본드등에 의한 고정력이 낮기 때문에 고속 회전시의 진동등에 의해 스테이터 코일이 하우징에서 분리되거나, 상기한 코일의 분리 위험을 방지하기 위해 슬롯리스 모터의 회전 속도를 낮게 구동해야 하는 문제점이 있다.

즉, 상기한 본드가 코일을 고정하는 고정력에는 한계가 있기 때문에 실질적으로 슬롯리스 모터의 회전 속도를 일정 한계이상 높이지 못하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슬롯리스 모터의 회전 속도를 코일의 함침 처리시에 비해 증가시켜도 코일이 하우징에서 분리되지 않을 뿐만 아니라 초고속 구동을 위한 공극 자속 밀도를 보다 용이하게 확보할 수 있는 초고속 구동용 슬롯리스 모터를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 로우터 축에 고정된 로우터 마그네트와의 공극을 유지하면서 스테이터를 이루는 하우징 내면에 본딩된 스테이터 코일을 포함하는 슬롯리스 모터에 있어서, 상기한 마그네트와 초고속 회전에 적합한 공극 자속 밀도를 유지하도록 이격된 스테이터 코일과의 사이에 위치됨과 아울러 상기한 마그네트와 일정 간격 이격되고 스테이터 코일을 압박하여 일정 공간내에 고정/유지시키도록 고정 수단으로 고정되며 비투자율이 낮은 재질로 형성된 원통형상의 스테이터 링을 포함함을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 초고속 구동용 슬롯리스 모터를 도시한 단면도,

도2는 도1에서 A-A선 단면도,

도3은 도1에서 스테이터 링과 하우징 캡의 결합 상태를 도시한 분해 사시도,

도4는 일반적인 슬롯리스 모터를 도시한 단면도,

도5는 도4에서 B-B 선 단면도.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 스테이터 링 2: 끼움홈

51: 스테이터 코일 53: 마그네트

도1과 도2는 본 발명에 따른 초고속 구동용 슬롯리스 모터를 도시한 단면도와 도1의 A-A 선 단면도로서, 로우터 축(52)에 고정된 마그네트(53)와 초고속 회전에 적합한 공극 자속 밀도를 유지하도록 이격된 스테이터 코일(51)과의 사이에 고정됨과 아울러 상기한 마그네트(53)와 일정 간격 이격되고 스테이터 코일(51)을 압박하여 일정 공간내에 고정/유지시키도록 고정 수단으로 고정된 원통형상의 스테이터 링(1)이 설치되어 있다.

즉, 상기한 스테이터 링(1)이 스테이터 코일(51)을 하우징(50)측으로 압박함과 아울러 스테이터 링(1)과 하우징(50)의 사이에 형성된 챔버(C) 사이에 코일(51)을 유지시키면서 고정하기 때문에 초고속 진동에 따른 코일(51)의 분리등을 방지할 수 있는 것이다.

물론, 상기한 스테이터 링(1)은 마그네트(53)와 코일(51) 사이의 자속에 영향을 주지 않도록 비투자율이 매우 낮은 재질(예: 스테인리스)로 제작된다.

상기한 고정 수단은 도3에 도시된 바와 같이 양측의 하우징 캡(55)에 대향되도록 형성됨과 아울러 상기한 스테이터 링(1)이 삽입되어 유동하지 않도록 형성된 끼움홈(2)으로 구성되어 있다.

여기서, 상기한 스테이터 링(1)과 로우터 마그네트(53)의 최적 이격 거리는 약 0.3∼1.0㎜ 범위 이내이고, 스테이터 링(1)의 두께는 약 1∼2㎜정도가 된다.

즉, 상기한 거리를 감안하면 공극은 약 1.3∼3.0㎜ 정도가 되는 바, 상기한 스테이터 링(1)의 두께가 필연적으로 공극 역할을 하기 때문에 공극 자속 밀도를 비교적 낮게 조절하는 것이 용이하게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 슬롯리스 모터에 전류가 인가되면 상기한 스테이터 코일(51)과 마그네트(53) 사이에 형성되는 자속에 의해 로우터 축(52)이 회전하게 된다.

이때, 상기한 마그네트(53)와 스테이터 코일(51) 사이에 형성되는 공극은 스테이터 링(1)의 두께에 의해 비교적 넓어진 상태인 바, 공극에서의 에어 갭 플럭스 밀도는 스테이터 링(1)의 두께에 의해 이격된 만큼 낮아진 상태가 되고, 이로 인해 초고속 회전 시 필수적인 플럭스 밀도의 저하가 용이하게 달성됨으로써 상기한 로우터 축(52)의 초고속 회전이 가능하게 되는 것이다.

또한, 상기한 스테이터 링(1)은 비투자율이 매우 낮은 재질로 형성되어 있기 때문에 상기한 마그네트(53)와 스테이터 코일(51) 사이에 형성되는 자속이 스테이터 링(1) 통과 시 공극을 통과하는 것과 동일하게 됨으로써 전체적인 자속에 영향을 주지 않게 된다.

상기한 바와 같이 로우터 축(52)이 초고속 회전하게 되면 약 50,000rpm 이상으로 회전하게 되는 바, 상기한 회전 시 발생되는 진동이 상기한 코일(51)에 전달되지만 상기한 코일(51)은 스테이터 링(1)에 의해 압박/유지되어 있기 때문에 하우징(50)으로부터 이탈되지 않게 되는 것이다.

물론, 상기한 스테이터 링(1)의 내면은 매우 균일하게 가공되어 있기 때문에 상기한 로우터의 마그네트(53)와 일정한 간격을 유지함과 아울러 마그네트(53)와 충돌하지 않게 된다.

이상과 같이 본 발명은 로우터 마그네트와 스테이터 코일의 사이에 위치됨과 아울러 상기한 스테이터 코일을 고정 및 지지하도록 비투자율이 낮은 재질의 스테이터 링을 설치함으로써 슬롯리스 모터의 초고속 회전 시 스테이터 코일이 하우징에서 이탈되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이에 따라 일반 슬롯리스 모터의 회전속도보다 증가된 회전 속도를 낼 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims

로우터 축에 고정된 로우터 마그네트와의 공극을 유지하면서 스테이터를 이루는 하우징 내면에 본딩된 스테이터 코일을 포함하는 슬롯리스 모터에 있어서, 상기한 마그네트와 초고속 회전에 적합한 공극 자속 밀도를 유지하도록 이격된 스테이터 코일과의 사이에 위치됨과 아울러 상기한 마그네트와 일정 간격 이격되고 스테이터 코일을 압박하여 일정 공간내에 고정/유지시키도록 고정 수단으로 고정되며 비투자율이 낮은 재질로 형성된 원통형상의 스테이터 링을 포함함을 특징으로 하는 초고속 구동용 슬롯리스 모터.
제1항에 있어서, 상기한 고정 수단은 양측의 하우징 캡에 대향되도록 형성됨과 아울러 상기한 스테이터 링이 삽입되어 유동하지 않도록 형성된 끼움홈으로 구성함을 특징으로 하는 초고속 구동용 슬롯리스 모터.