KR200273510Y1 - Brushless dc motor having the resinoid molded stator - Google Patents
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Abstract
본 고안은 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자에 관한 것으로서;The present invention relates to a resin mold stator, such as a brushless DC motor;
브러시리스 직류전동기 등의 고정성 자속발생장치를 포함하는 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자에 있어서; 상기 고정자를 정형화된 수지화합물의 형상체에 코일권선체를 안치하고 상기 수지화합물을 주입 후 고정하여 구성하고, 상기 고정자를 정형화된 수지화합물의 형상체에 코일권선체를 안치하고 상기 수지화합물과 자성체분말을 주입하여 고정한 것을 특징으로 하고, 상기 주형고정자는 원주방향자속형전동기(RFPM)와 축방향자속형전동기(AFPM)로서 각각 구성하여, 사용 목적에 따라서 샤프트는 고정시키고 회전자를 장착하는 케이싱이 회전하거나, 케이싱을 고정하고 샤프트를 회전시키는 구성에 적용되는 것을 부가적인 특징으로 하여; 원주방향 자속형 전동기(RFPM)와 축방향 자속형 전동기(AFPM)로의 적용이 가능하며, 수지성 주형 고정자는 단위 체적당 코일권선체의 권선 밀도를 향상시켜 회전자와 고정자 공극 사이의 자속밀도 또한 증대시키고, 전동기의 단위 무게당 구동력의 비가 개선되고, 그 축방향으로의 길이를 대단히 컴팩트하게 구성할 수 있어 다양한 응용성을 가지는 것이다.A resin mold stator such as a brushless direct current motor including a fixed magnetic flux generator such as a brushless direct current motor; The stator is formed by placing a coil winding body in a shape of a standardized resin compound and injecting and fixing the resin compound. The stator is placed in a shape of a shaped resin compound. It is characterized in that by injecting the powder fixed, the mold stator is configured as a circumferential magnetic flux motor (RFPM) and an axial magnetic flux motor (AFPM), respectively, a casing for fixing the shaft and mounting the rotor according to the purpose of use As an additional feature to be applied to this rotating or configuration to secure the casing and rotate the shaft; It can be applied to circumferential flux motor (RFPM) and axial flux motor (AFPM). The resin mold stator improves the winding density of coil winding per unit volume, so that the magnetic flux density between the rotor and stator air gap is also increased. It is possible to increase the ratio of the driving force per unit weight of the electric motor, and to make the length in the axial direction very compact, thereby having various applications.
Description
본 고안은 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자에 관한 것으로서 브러시리스 직류전동기 등에 적용하기에 적합한 구성의 제공에 관한 것으로서,The present invention relates to a resin mold stator, such as a brushless DC motor, and to providing a configuration suitable for applying to a brushless DC motor.
더욱 상세히는 일반적인 종래로 부터 전동기의 구성을 개선한 슬롯리스(Slotless) 고정자로서, 주형용 에폭시 수지화합물(Casting Epoxy Resin System) + 자성체분말(Magnetic Body Powder)+코일(Coil)형으로 구성하여, 전동기의 고정자에 주형용 에폭시 수지와 투자율이 높은 자성체 분말 가루를 혼합하여사용함으로써 철심 대용으로 공극의 투자율을 높이는 효과을 얻고, 고밀도의 자속을 이용할 수 있게 하여 컴팩트하고도 고효율 전동기 등의 자성체를 제공하기 위한 것이다.More specifically, as a slotless stator with improved configuration of a conventional motor, it is composed of casting epoxy resin system + magnetic body powder + coil type, By using the epoxy resin for casting and magnetic powder powder with high permeability in the stator of the motor, the magnetic permeability can be increased by substituting the iron core, and the high density magnetic flux can be used to provide magnetic materials such as a compact and highly efficient electric motor. It is for.
종래로 부터 다양한 종류의 전동기가 구동용의 동력원으로서 사용하기 위하여 안출되어 왔다.Background Art Various types of electric motors have been devised for use as a power source for driving.
이러한 종래의 전동기는 대부분 고정자가 코어(Core) 구성으로 이루어지며 회전자에 자석을 배설하고 이 자석이 만드는 자속과 전류의 상호 전자력을 이용하여 구성함으로서 전체적으로 전동기의 무게와 길이가 길어지며 그 폭의 단축화에 제한성이 있었다.In the conventional motor, the stator is mostly composed of a core and the magnet is disposed on the rotor, and the magnetic and weight of the motor are long and the width of the motor is large by configuring the magnetic flux and current by the magnet. There was a limit to shortening.
따라서, 상술한 문제점으로 인하여 단위 무게 당 구동력의 비가 낮게 되고, 협소한 공간에 장착하기 용이하지 아니하여 실제적인 다양한 용도의 적용성이 저하되는 문제점이 있었다.Therefore, due to the above-described problems, the ratio of driving force per unit weight is low, and there is a problem in that the applicability of various practical applications is lowered because it is not easy to mount in a narrow space.
또한 원주방향 자속 브러시리스 직류전동기(RFPM(Radial Flux Permanent Magnet) brushless motor)는 구동축과 평행하거나 직각으로 배설되어 연결기구를 구비하여야 하므로, 불필요한 부재의 사용으로서 비용이 상승하고 장착공간이 확보되어야 하므로 컴팩트화에도 제한이 있는 등의 문제점을 가지고 있었다.In addition, since the circumferential flux brushless direct current motor (RFPM (Radial Flux Permanent Magnet) brushless motor) must be connected to the drive shaft in parallel or at right angles and provided with a connection mechanism, the cost of the unnecessary member must be increased and the mounting space must be secured. There was a problem that the compactness is limited.
최근의 다양한 제어기구 등에 사용되는 전동기는 더욱 컴팩트하고도 소형화, 정밀화, 고 효율화의 구성을 요구하고 있고, 이러한 요구조건을 충족시키기 위해 고도의 설계와 각 요소의 정확한 특성을 요구하고 있다.In recent years, motors used in various control mechanisms require more compact, compact, precise, and high-efficiency configurations, and require high design and accurate characteristics of each element to satisfy these requirements.
현재 브러시리스 전동기는 동력용으로 뿐만 아니라 제어용으로 많이 사용하고 있으며, 이러한 용도 때문에 브러시리스 전동기에 대한 연구는 소형 경량화, 고효율, 고출력뿐만 아니라 제어성능 개선을 위한 부분으로도 활발하게 진행되고 있다. 전동기의 제어 특성이 개선되면 전동기의 구동 메커니즘을 간략히 할 수 있게 되어 기계의 소형화가 가능하고 비용을 절약할 수 있게 된다.Currently, brushless motors are used not only for power but also for control. Because of these uses, researches on brushless motors are actively conducted not only for small size, light weight, high efficiency and high power but also for improving control performance. If the control characteristics of the motor are improved, the driving mechanism of the motor can be simplified and the machine can be miniaturized and the cost can be saved.
이와 같은 전동기의 특성은 기구설계 등에 있어서 매우 중요한 설계관점이 되고 있다.The characteristics of such a motor have become a very important design point in mechanical design.
최근에 전동기의 고성능화에 대한 요구로 전동기의 출력 특성뿐만 아니라 토크 맥동 특성에도 많은 관심을 가지게 되었는데,Recently, due to the demand for high performance of the motor, much attention has been paid to the torque pulsation characteristics as well as the output characteristics of the motor.
토크 맥동 특성은 전동기 고정자 코아 슬롯에 스큐를 주어 맥동 토크를 감소시키기 위한 방법이 제안되었으며, 현재도 토크맥동을 줄이기 위한 주된 방법으로 많이 사용되고 있다.Torque pulsation characteristics have been proposed to reduce the pulsating torque by skewing the motor stator core slot, and is still widely used as a main method for reducing torque pulsation.
그러나 이러한 방법은 슬롯이 있는 경우에 효과적이고, 코깅토크를 감소시키는데는 효과적이지만 코어리스와 같이 코깅토크가 없는 전동기에서는 효과적이지 못하다.However, this method is effective in the presence of slots and is effective in reducing cogging torque, but not in motors without cogging torque, such as coreless.
일반적으로 사용되어지는 브러시리스 전동기의 고정자에 코어를 사용함으로써 전기적 손실뿐만 아니라 맥동 현상으로 인한 전동기의 진동과 소음에 영향을 준다. 또한 기계적으로 복잡하고, 코일 권선의 저밀도로 인해 전동기 단위 무게당 힘 발생비가 낮아 전동기의 전체적인 효율을 저하 시킨다.The use of the core in the stator of a brushless motor, which is generally used, affects the vibration and noise of the motor due to pulsation as well as electrical losses. In addition, due to mechanical complexity, the low density of the coil winding lowers the force generation ratio per unit weight of the motor, thereby reducing the overall efficiency of the motor.
코어리스 전동기는 코일 권선이 고밀도로 균등하게 배설되므로 맥동현상으로 인한 전동기의 진동과 소음이 코어를 사용하는 전동기보다 영향을 적게 받는다.In coreless motors, coil windings are densely distributed evenly, so vibration and noise of the motor due to pulsation are less affected than those using cores.
한편, 코어리스 전동기의 단점은 기계적으로 튼튼하지 못하고 공극이 상대적으로 커지므로 공극에서 자속밀도가 낮게 되어 출력에 영향을 준다. 이러한 영향을 줄이기 위해서, 최근에는 고 에너지 밀도를 가지는 희토류 자석류(Nd-Fe-B)의 개발로 인하여 이러한 단점은 많이 보완되고 있는 실정이다.On the other hand, the disadvantage of the coreless motor is that the mechanical strength is not strong and the air gap is relatively large, the magnetic flux density in the air gap is low, affecting the output. In order to reduce this effect, the recent development of rare earth magnets (Nd-Fe-B) having a high energy density has been a lot of these disadvantages.
본 고안은 상술한 동력원으로서 사용되는 기존의 전동기에 대한 개선에 관한 것으로서, 전동기의 형태가 과거 전동기의 주종을 이루던 코어(Core), 코어리스(Coreless)형의 단점을 보완하여,The present invention relates to an improvement on the existing electric motor used as the power source described above, to compensate for the disadvantages of the core (Core), coreless (Coreless) type of the motor was the main form of the motor in the past,
슬롯리스(Slotless)형으로 주형용 에폭시 수지 화합물(Casting Epoxy Resin System) + 자성체 분말(Magnetic Body Powder)+코일(Coil)형의 고정자로 구성된 수지성 주형 고정자 브러시리스 전동기( Brushless DC Motor )를 제공한다.It is slotless type and provides resin mold stator brushless DC motor composed of casting epoxy resin system + magnetic body powder + coil type stator. do.
본 고안의 브러시리스 직류전동기는 종래의 전동기에 비하여 고정자를 투자률이 높은 자성체 분말(Magnetic Body Powder)과 주형용 에폭시 수지화합물(Casting Epoxy Resin System)을 사용함으로써 코어리스의 단점인 공극에서의 자속밀도를 개선하였고, 완성체 코어를 사용하므로 전동기의 철손실의 유발과 코일 권선의 저밀도를 개선할 수 있다.The brushless DC motor of the present invention uses magnetic body powder and casting epoxy resin system, which have high permeability of the stator, compared to the conventional electric motor. The density is improved, and the use of the finished core can improve the iron loss of the motor and the low density of the coil winding.
또한 브러시리스 전동기의 고정자에 주형용 에폭시 수지 화합물과 자성체 분말을 사용함으로써 단위 무게 당, 전동기의 발생되어지는 구동력의 비가 크게 개선되었다.In addition, by using the epoxy resin compound and the magnetic powder for the mold in the stator of the brushless motor, the ratio of the driving force generated by the motor per unit weight was greatly improved.
부가하여, 일반전동기에 사용되어지는 코어, 코어리스 단점을 개선함으로써 구조적으로 길이가 짧게되므로, 관성이 작고, 소형 경량화가 가능하여 각종 제어용 전동기, 동력용 전동기 등의 다양한 용도를 가지게 하는 것을 목적으로 한다.In addition, since the shorter structural length by improving the core and coreless shortcomings used in general electric motors, the inertia is small, and the light weight is small, so that it can have various uses such as various control motors and power motors. do.
도 1 은 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 브러시리스 직류전동기의 기본적인 구조를 도시하며, 코일형 원주방향 자속형전동기와 축방향 자속형전동기의 원리와 구성을 각각 도시하는 종단면도.1 shows the basic structure of a brushless DC motor to which a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention is applied, and shows the principle and configuration of a coiled circumferential flux motor and an axial flux motor, respectively. Longitudinal section view.
도 2 는 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 다른 실시예의 코일형 원주방향 자속형전동기와 축방향 자속형전동기의 고정자를 도시하는 단면도.2 is a cross-sectional view showing a stator of a coil-type circumferential magnetic flux motor and an axial magnetic flux motor of another embodiment to which a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention is applied.
도 3 은 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 구성의 브러시리스 직류전동기에서의 회전자와 고정자의 구성 일부분을 도시하는 분해도.3 is an exploded view showing a part of the rotor and the stator in the brushless DC motor of the configuration in which a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention is applied.
도 4 는 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 축방향 자속형 브러시리스 직류전동기의 고정자 구성에서의 권선체의 예시적인 평면도.4 is an exemplary plan view of a winding body in a stator configuration of an axial flux brushless DC motor to which a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention is applied.
도 5 는 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 원주방향 자속의 브러시리스 직류전동기에서 고정자 구성의 권선체의 예시적인 평면구성도 및 부분사시도.5 is an exemplary plan view and a partial perspective view of a winding body of the stator configuration in a brushless DC motor of a circumferential flux to which a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention is applied.
도 6 은 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자를 제조하는 과정을 설명하는 플로우챠트도이다.6 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a resin mold stator, such as a brushless DC motor of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
E : 주형용 에폭시 수지 화합물(Casting Epoxy Resin System)E: Casting Epoxy Resin System
MP :자성체 분말(Magnetic Body Powder)MP: Magnetic Body Powder
CO : 코일 (Coil)CO: Coil
G : 공극 (Gap)G: Gap
S : 샤프트(Shaft)S: Shaft
Y : 요크 (Yoke)Y: York
C : 케이싱(Casing)C: Casing
M : 영구자석(Permanent Magnet)M: Permanent Magnet
상기하는 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 고안의 브러시리스 직류 전동기는;Brushless DC motor of the present invention devised to achieve the above object;
브러시리스 직류전동기 등의 고정성 자속발생장치를 포함하는 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자에 있어서;A resin mold stator such as a brushless direct current motor including a fixed magnetic flux generator such as a brushless direct current motor;
상기 고정자를 정형화된 수지화합물의 형상체에 코일권선체를 안치하여 상기 수지화합물을 주입하여 고정한 것을 기본적인 특징으로 한다.The stator is basically characterized in that the coil winding body is placed in a shape of a standardized resin compound and the resin compound is injected and fixed.
또한, 브러시리스 직류전동기 등의 고정성 자속발생장치를 포함하는 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자에 있어서; 상기 고정자를 정형화된 수지화합물의 형상체에 코일권선체를 안치하여 상기 수지화합물과 자성체분말을 주입하여 고정하여 구성하는 것은 구체적인 특징이 된다.Further, in a resin mold stator such as a brushless DC motor including a fixed magnetic flux generating device such as a brushless DC motor; It is a specific feature that the stator is formed by placing a coil winding body in a shape of a standardized resin compound and injecting and fixing the resin compound and magnetic powder.
이에 부가하여, 상기 수지성 주형고정자는 그 주형고정자 내에 자극의 위치를 검출 할 수 있는 센서, 정류편 등과 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 하며,In addition to this, the resinous mold stator is characterized in that it is configured integrally with a sensor, a rectifying piece, etc. that can detect the position of the magnetic pole in the mold stator,
상기 주형고정자는 원주방향자속형전동기(RFPM)와 축방향자속형전동기(AFPM)로서 각각 구성하여, 사용 목적에 따라서 샤프트는 고정시키고 회전자를 장착하는 케이싱이 회전하거나, 케이싱을 고정하고 샤프트를 회전시키는 구성에 적용되는 것을 주된 구성적인 특징으로 하고 있다.The mold stator is configured as a circumferential magnetic flux motor (RFPM) and an axial magnetic flux motor (AFPM), respectively, according to the purpose of use. It is a main structural feature applied to the structure to rotate.
이하의 부수된 도면과 함께 본 고안의 축방향 자속 브러시리스 직류전동기의구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.The configuration and operation effects of the axial flux brushless DC motor of the present invention together with the accompanying drawings will be described in more detail.
도 1 은 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 브러시리스 직류전동기의 기본적인 구조를 도시하며, 코일형 원주방향 자속형전동기와 축방향 자속형전동기의 원리구성을 각각 도시하는 종단면도, 도 2 는 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 다른 실시예의 코일형 원주방향 자속형전동기와 축방향 자속형전동기의 고정자를 도시하는 단면도, 도 3 는 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 구성의 브러시리스 직류전동기에서의 회전자와 고정자의 구성 일부분을 도시하는 분해도, 도 4 는 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 축방향 자속형 브러시리스 직류전동기의 고정자 구성에서의 권선체의 예시적인 평면도, 도 5 는 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자가 적용된 원주방향 자속 브러시리스 직류전동기에서의 고정자 구성의 권선체의 예시적인 평면구성도 및 부분사시도, 도 6 은 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자를 제조하는 과정을 설명하는 플로우챠트도이다.1 shows a basic structure of a brushless DC motor to which a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention is applied, and a longitudinal cross-sectional view showing a principle configuration of a coiled circumferential flux motor and an axial flux motor, respectively. 2 is a cross-sectional view showing a stator of a coiled circumferential flux motor and an axial flux motor of another embodiment to which a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention is applied, and FIG. 3 is a brush of the present invention. 4 is an exploded view showing a part of the rotor and stator of a brushless DC motor in which a resin mold stator such as a lease DC motor is applied, and FIG. 4 is an axis to which a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention is applied. Exemplary plan view of a winding body in the stator configuration of a directional flux type brushless DC motor, FIG. Exemplary planar and partial perspective views of a stator configuration in a circumferential flux brushless DC motor to which a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention is applied, FIG. It is a flowchart explaining the process of manufacturing an oil-based mold stator.
본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자에서는,In the resin mold stator of the brushless DC motor of the present invention,
예를 들어 브러시리스 직류전동기의 사용되는 고정자를 구성함을 예시적으로 설명한다.For example, the configuration of the stator used in the brushless DC motor will be described.
원주방향자속형전동기(1:RFPM:Radial Flux Permanent Magnet-Motor)와 축방향자속형전동기(100:AFPM:Axial Flux Permanent Magnet -Motor)를 구성함에 각각 설명한다.A circumferential flux motor (1: RFPM: Radial Flux Permanent Magnet-Motor) and an axial flux motor (100: AFPM: Axial Flux Permanent Magnet-Motor) will be described.
원주방향자속형전동기(1)는 도면에서 샤프트(2)에 고정되어 회전하는 회전자(10)를 샤프트(2)에 축지지되고 통상적으로 고정되는 마그네트(11)로서 구성하고, 간극(G)을 두고 케이싱(20) 내방에 고정되는 관체형의 고정자(30)를 코어 또는 코어리스의 코일권선체(31)로서 구성하여 왔다.The circumferential flux-type electric motor 1 constitutes the rotor 10 which is fixed to the shaft 2 and rotates as a magnet 11 which is axially supported and fixed to the shaft 2 in the figure, and the gap G is shown. The tubular stator 30 fixed to the inner side of the casing 20 has been configured as the core or coreless coil winding 31.
또한 축방향자속형전동기(100)는 도 1 의 우측 도면에서와 같이,In addition, the axial magnetic flux motor 100 is as shown in the right figure of FIG.
고정부재에 고정되는 고정용 샤프트(102)에 고정되고 고정부재에 장착되어 회전이 금지된 고정자(130)를 코일권선체(131)로서 구성하고, 회전케이싱(121) 내방의 장착플레이트(123)에 장착되는 다수 개의 판상 마그네트(122)를 부착하여 회전자(120)로서 채용하여 휠체어 등의 회전구동장치로서 사용하는 구성을 가지고 있다.The stator 130 fixed to the fixing shaft 102 fixed to the fixing member and mounted on the fixing member to prohibit rotation is constituted as the coil winding 131, and the mounting plate 123 inside the rotating casing 121 is provided. A plurality of plate-shaped magnets 122 mounted on the wall are attached to the rotor 120 and used as a rotation driving device such as a wheelchair.
상기하는 구성에서 각각의 코일권선체(31,131)는 종래로부터 철심인 코어 또는 코어리스구성의 코일권선체로만 구성함으로서 상술하는 문제점을 가지고 있었다.In the above-described configuration, each of the coil windings 31 and 131 has a problem described above by configuring only the coil winding body of the core or coreless structure which is conventionally an iron core.
본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자에서는 상기의 코일권선체(31,131)를 구성함에 있어서, 새로운 제조방법을 제공하는 것을 주된 특징으로 한다.In the resin mold stator of the present invention, such as a brushless DC motor, the main feature of the coil winding bodies 31 and 131 is to provide a new manufacturing method.
상기의 마그네트(11,122)는 도시하는 바와 같이,As the magnets 11 and 122 are shown,
원주방향자속형전동기(1)와 축방향자속형전동기(100)에 관통공을 가지고 다양한 형상과 자극수로서 착자(magnetfied)된 것으로서 사용하게 되고, 회전자(10,120)의 전기강판의 표면에 설계된 용량과 회전수에 대응하는 극수와 형태로 착자 후 부착된다. 마그네트(11,122)는 전동기의 용도에 따라 재질이 정해지며, 착자의 형태도 다극 동시착자 혹은 2극 개별착자 후 조립에 의해 개별적으로 수용한다.It has a through hole in the circumferential flux type motor 1 and the axial flux type motor 100 and is used as magnetized with various shapes and magnetic poles, and designed on the surface of the electric steel sheet of the rotor 10, 120. It is attached after magnetizing in the number of poles and shape corresponding to the capacity and rotation speed. Magnets (11,122) are determined according to the purpose of the motor, and the shape of the magnet is accommodated separately by assembling after the multi-pole co-rotator or two-pole individual magnet.
고정자(30,130)의 코일권선체(31,131)를 구성함에 있어서,In constructing the coil windings 31 and 131 of the stator 30 and 130,
고정자의 완성형틀을 가지는 금형을 준비한다.(200)Prepare a mold having a complete mold of the stator. (200)
상기의 완성형틀인 금형 내에 가코일권선체를 안치하여 적당한 지그로서 고정한다.(210).The coil coil wound body is placed in the mold, which is the completed mold, and fixed as a suitable jig (210).
상기의 고정된 코일권선체의 여백공간부에 주입성이 양호한 에폭시 수지 등의 수지성충진제를 주입한다.(220).Resin filler such as epoxy resin having good injection property is injected into the space of the fixed coil winding body (220).
상기의 수지성충진제에 자성체파우더를 혼입하여 진동등으로 교반한다. 또는 상기 수지성충진제에 섞어서 교반하여 주입한다.(230)The magnetic powder is mixed with the resin filler and stirred by vibration or the like. Or mixed with the resin filler is stirred and injected. (230)
상기의 금형을 가열, 가압하여 압축건조된 고정자를 얻는다.(240)The mold is heated and pressurized to obtain a compressed and dried stator.
상기의 금형을 이형하여 완성된 고정자(30,130)를 얻는다.(250).The mold is released to obtain completed stators 30 and 130 (250).
이러한 구성으로서 제조되는 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자는 고정자의 형을 만들어 완성된 고정자를 형상하기 위한 고정수단으로서 다양한 종류의 주형용의 에폭시수지화합물을 사용하고,Resin mold stators such as brushless DC motors of the present invention manufactured in such a configuration use epoxy resin compounds for various types of molds as fixing means for forming a stator by forming a stator mold.
그 내방에는 자성체분말을 함유하게 한 뒤, 그 수지와 자성체 분말의 혼합체 속에 소망하는 설계의 코일권선을 배설하여 일체형으로 구성하여 만든 고정자를,The stator is made of a magnetic body in which the magnetic powder is contained, and the coil winding of the desired design is disposed in a mixture of the resin and the magnetic powder.
원주방향자속형전동기용 고정자 와 축방향자속형전동기의 고정자로 함으로서, 종래의 코어, 코어리스 전동기에 비하여,As a stator for a circumferential flux-type motor and a stator for an axial flux-type motor, as compared with a conventional core or coreless motor,
(1) 코어에 대한 설계고려가 불필요하므로 권선의 배설 밀도를 대폭 증가시킬 수있고,(1) Since the design considerations for the core are unnecessary, the excretion density of the winding can be greatly increased,
(2) 공극(코일여유공간부)에서의 자속밀도를 향상시키기 위해서 고정자에 투자률이 높은 자성체 분말과 주형용의 에폭시수지화합물을 혼합하여 고정자 코일권선체를 지지함으로써 전동기 구성부인 고정자 와 회전자의 공극 사이에 축과 평행한 방향의 자속과 원주방향과 평행한 방향의 자속이 발생하여 구동력을 대폭 증대하는 장점을 가진다.(2) In order to improve the magnetic flux density in the air gap (coil free space), stator and rotor as motor components are supported by mixing magnetic material powder with high permeability and epoxy resin compound for molding and supporting stator coil winding body. The magnetic flux in the direction parallel to the axis and the magnetic flux in the direction parallel to the circumferential direction are generated between the pores of, which greatly increases the driving force.
(3) 따라서, 본 고안의 브러시리스 직류전동기의 고정자의 코일권선체는 주형용의 에폭시수지화합물과 자성체 분말형으로 자속과 권선의 전류에 의하여 토크가 발생한다는 특징을 가짐으로서 종래 코어를 가지는 구성과 대등한 자속집속 특성과 구동력 증대 특성을 가지면서도 공간활용도 및 컴팩트화가 가능하게 되는 것이다.(3) Therefore, the coil winding of the stator of the brushless DC motor of the present invention is a epoxy resin compound and a magnetic powder type for casting, and has a characteristic that torque is generated by the magnetic flux and the current of the winding. It has the same magnetic flux focusing characteristics and driving force increasing characteristics, but also enables space utilization and compactness.
(4) 부가적으로 본 고안의 브러시리스 직류전동기의 수지성 주형 고정자는 그 사용목적에 따라서 원주방향 자속형 전동기와 축방향 자속형전동기 등의 다양한 형태로 구성할 수 있고, 나아가서는 코일권선체와 코어를 가지는 모든 종류의 전지가 부품에 적용할 수 있는 범용성을 가진다.(4) In addition, the resin mold stator of the brushless DC motor of the present invention may be configured in various forms, such as a circumferential flux type motor and an axial flux type motor, depending on the purpose of use. All kinds of batteries having a core and a core have general versatility applicable to a component.
상기의 주형용의 에폭시수지화합물은 본 고안에서는 에폭시수지를 예로서 들었지만, 다양한 종류의 에폭시계, 레진계, 페레놀계 등의 수지가 설계 목적에 부합하도록 사용될 수 있으며 이러한 예로서는 ;Although the epoxy resin compound for the above-mentioned mold is mentioned as an epoxy resin in the present invention, various kinds of resins such as epoxy-based, resin-based, and perenol-based resins can be used to meet the design purpose.
열경화성수지로서는, 에폭시수지, 페놀수지, 폴리이미드수지, 에폭시수지의아크리레이트가 좋고, 에폭시수지로서는, 페놀노볼락형, 크레졸노볼락형 등의 노볼락형 에폭시수지, 디시크로페타디엔 변성한 지환식 에폭시 수지 등을 사용하는 것이 가능하다. 에폭시 수지는 경화제와 배합하여 3차원의 열경화성 물질로 경화시켜 사용됨으로, 그 성능은 경화제의 선택에 크게 좌우된다.As the thermosetting resin, an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, or an epoxy resin is preferable, and as the epoxy resin, a novolak-type epoxy resin such as a phenol novolak type or a cresol novolak type, and dicyclopentadiene modified It is possible to use an alicyclic epoxy resin or the like. Since the epoxy resin is used in combination with a curing agent to cure with a three-dimensional thermosetting material, its performance largely depends on the selection of the curing agent.
또한, 자성체 분말은 철 ·코발트 ·니켈 및 그 합금이 대표적이고 자기적 특성이 우수한 분말가루를 사용한다.As the magnetic powder, iron, cobalt, nickel, and alloys thereof are typical, and powder powder having excellent magnetic properties is used.
실험결과, 상기한 구성의 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자는 상기의 주형용의 수지와 자성체분말의 체적비는 100 % : 10 ~ 60%이며 사용 용도(요청되는 구동력, 크기, 자성체분말의 성분 등에) 따라서 체적비가 유동적으로 구성될 수 있다.As a result of the experiment, the resin mold stator such as the brushless DC motor of the present invention having the above-described configuration has a volume ratio of the resin for the mold and the magnetic powder of 100%: 10 to 60%, and the intended use (drive force, size, Components of the magnetic powder, etc.), therefore, the volume ratio can be configured to be fluid.
도 2 는 브러시리스 직류전동기의 원주방향자속형전동기(1)와 축방향자속형전동기(100)의 수지성 주형 고정자만을 도시하는 것으로서,FIG. 2 shows only the resin mold stator of the circumferential flux type motor 1 and the axial flux type motor 100 of the brushless DC motor.
상술하는 방법으로 제조되어 완성된 형태를 각각 도시하고 있다.Each of the forms produced and completed by the method described above is shown.
도 3 는 브러시리스 직류전동기의 원주방향자속형전동기(1)의 A-A 단면을 국소적으로 도시하는 것으로서,FIG. 3 is a local view showing an A-A cross section of a circumferential magnetic flux motor 1 of a brushless DC motor,
원주방향자속형전동기(1)는 간극(G)을 두고 케이싱(20) 내방에 고정되는 관체형의 고정자(30)를 구성함에 있어서, 상술하는 방법으로 제조된 고정자를 사용하고 있음을 도시하고 있다.The circumferential flux-type motor 1 shows the use of a stator manufactured by the above-described method in constructing a tubular stator 30 fixed to the inside of the casing 20 with a gap G. .
회전자와 고정자의 구성 단면을 보여주고 있는데, 마그네트(11)의 단면에 대한 공극(G)의 면적과 권선 면적의 비가 일정하므로 그림과 같이 나타낼 수 있다.The cross section of the rotor and the stator is shown. Since the ratio of the area of the gap G and the winding area to the cross section of the magnet 11 is constant, it can be expressed as shown in the figure.
이에 대응하여 상기의 마그네트(11)와 협동하여 회전력을 부여하는 고정자(30)로서 케이싱(20)에 장착 고정되거나 샤프트(S)에 고정되는 고정자(130: 축방향자속형전동기(100)의 경우)는 수지성 주형고정자로 구성된다.Correspondingly, in the case of the stator 130 (axial magnetic flux motor 100) fixed to the casing 20 or fixed to the shaft S as the stator 30 that provides rotational force in cooperation with the magnet 11 above. ) Consists of a resin mold stator.
이러한 구성으로서 전동기의 단위 무게당 힘의 비가 증가 되므로 고정자 권선이 고밀도로 배설되어 컴팩트하게 케이싱에 수납되어 구성되는 것이다.In this configuration, since the ratio of the force per unit weight of the motor is increased, the stator windings are densely disposed to be compactly housed in the casing.
도 4,5 에 본 고안의 축방향자속형전동기(100)와 원주방향자속형전동기(1)의 수지성 주형 고정자 권선체의 예시적인 구성이 도시된다.4 and 5 show an exemplary configuration of the resin mold stator winding body of the axial magnetic flux motor 100 and the circumferential magnetic flux motor 1 of the present invention.
상기와 같이 본 고안의 고정자는 철심을 사용하지 않고 투자율이 높은 자성체 분말을 사용함으로써 공극에서 자속밀도 증가로 인한 단위 무게 당 힘의 발생비를 높일 수 있다.As described above, the stator of the present invention can increase the generation ratio of the force per unit weight due to the increase in the magnetic flux density in the air gap by using the magnetic powder having a high permeability without using the iron core.
또한, 이러한 구성은 전동기의 자체 중량을 줄일 수 있는 특성을 가진다.In addition, this configuration has a characteristic that can reduce the weight of the motor itself.
전동기는 슬롯리스( Slotless )형이므로, 권선의 조립은 각 상의 코일을 직,병렬로 연결하고 상당 코일수는 영구자석, 코일 직경과 상관 관계가 있다. 권선의 조립방식은 고 강도의 절연 수지로 각각의 상을 절연하는 방식을 채택하였다.Since the motor is slotless, the assembly of the winding connects the coils of each phase in series and in parallel, and the number of coils is correlated with the permanent magnet and the coil diameter. The assembly method of winding is to insulate each phase with high strength insulating resin.
이상과 같이 본 고안의 브러시리스 직류 전동기의 수지성 주형 고정자의 구성은 주형용 에폭시수지화합물, 자성체 분말, 코일권선체를 일체형으로 구성하고,As described above, the resin mold stator of the brushless DC motor of the present invention is composed of an epoxy resin compound, a magnetic powder, and a coil winding body for a mold.
이에 의하여 구성되는 수지성 주형 고정자 전동기는 원주방향 자속형 전동기(RFPM)와 축방향 자속형 전동기(AFPM)로의 적용이 가능하며, 수지성 주형 고정자는 단위 체적당 코일권선체의 권선 밀도를 향상시켜 회전자와 고정자 공극 사이의 자속밀도 또한 증대시킨다.The resin mold stator motor configured by this can be applied to the circumferential magnetic flux motor (RFPM) and the axial magnetic flux motor (AFPM), and the resin mold stator improves the winding density of the coil winding per unit volume. The magnetic flux density between the rotor and stator voids is also increased.
상기의 구성으로서 본 고안의 브러시리스 직류전동기 등의 수지성 주형고정자에 의하여 구성되는 전동기는 전동기의 단위 무게당 구동력의 비가 개선되고, 그 축방향으로의 길이를 대단히 컴팩트하게 구성할 수 있어 다양한 응용성을 가질 뿐만 아니라, 저속에서 고속의 넓은 속도영역에 적합한 등 매우 폭넓은 적용성을 가지는 유용한 고안인 것이다.As described above, an electric motor constituted by a resin mold stator such as a brushless DC motor of the present invention improves the ratio of the driving force per unit weight of the electric motor, and its length in the axial direction can be made very compact. In addition to having properties, it is a useful design having a very wide applicability such as being suitable for a wide speed range of low speed to high speed.
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