KR20040074604A

KR20040074604A - 회전기

Info

Publication number: KR20040074604A
Application number: KR1020040007569A
Authority: KR
Inventors: 나카츠카하루오
Original assignee: 니폰 덴산 시바우라 가부시키가이샤
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2004-08-25
Also published as: JP2004254419A; JP3800333B2; CN1317804C; CN1527459A; KR100592613B1

Abstract

용이하게 와인딩할 수 있으며 부품 수를 적게 하여 비용을 낮출 수 있는 회전기를 제공한다.

고정자(36)가 소결체로 구성되며, 프레임(12)을 겸하는 베이스로부터 6개의 코어 기둥(24)이 회전축을 중심으로 하여 동심원상으로 배열되어 회전축을 따라 돌출되고, 각 코어 기둥(24)의 선단부에 자속 방출판(26)이 세워 설치되며, 각 코어 기둥(24)에 고정자 코일(34)이 두루 감겨 있다.

Description

회전기{MOTOR}

본 발명은 직류기, 유도기, 동기기(同期機) 등의 회전기에 관한 것이다.

종래 전동기의 고정자(100)의 구조는 도 12에 나타낸 바와 같이 링형상의 계철부(102)와, 상기 계철부(102)의 내주쪽에서 돌출된 복수의 T자형 기어부(104)로 이루어진 고정자 철심(106)과, 상기 고정자 철심(106)의 각 기어부(104)에 고정자 코일(108)을 두루 감은 구조로 되어 있다(특허문헌 1).

[특허문헌 1]

일본 특허 공개 공보 평7-59287호

상기와 같은 구성의 고정자 철심(106)은 강판을 적층하거나 또는 소결체에 의해 구성된다. 그리고 각 기어부(104)에 고정자 코일(108)을 두루 감을 경우에는, 고정자 철심(106)의 중심부에 와인딩 장치를 배치하고 상기 와인딩 장치에 의해 각 기어부(104)에 고정자 코일(108)을 두루 감는다.

상기와 같은 와인딩 방법의 경우, 와인딩 장치의 구조가 매우 복잡해지는 동시에 와인딩에 소요되는 시간이 길어져 작업이 매우 번잡하다는 문제점이 있다.

또한, 고정자(100)도, 강판을 적층한 고정자 철심(106)이나 소결체로 이루어진 고정자 철심(106)에 고정자 코일(108)을 두루 감는 방법이기 때문에, 부품 수가 많아지고 비용이 상승한다는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여 쉽게 와인딩할 수 있는 동시에 부품 수를 적게 하여 비용을 낮출 수 있는 발전기 또는 전동기와 같은 회전기를 제공하는 것이다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 모터의 종단면도이다.

도 2는 브라켓(고정자)의 평면도이다.

도 3은 코어 기둥, 자속 방출판의 사시도이다.

도 4는 제 3 실시예에 따른 자속 방출판과 코어 기둥의 종단면도이다.

도 5는 제 4 실시예에 따른 자속 방출판과 코어 기둥의 종단면도이다.

도 6은 제 4 실시예의 브라켓(고정자)의 평면도이다.

도 7은 제 4 실시예에 따른 코어 기둥과 자속 방출판의 사시도이다.

도 8은 제 5 실시예에 따른 코어 기둥과 자속 방출판과 고정자 코일의 종단면도이다.

도 9는 제 6 실시예에서 일 실시예의 브라켓(고정자)에 대한 평면도이다.

도 10은 제 6 실시예에서 다른 실시예의 브라켓(고정자)에 대한 평면도이다.

도 11은 제 7 실시예에 따른 아우터 로터형 모터의 종단면도이다.

도 12는 종래의 고정자의 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

10 : 모터 12 : 브라켓

14 : 회전자 16 : 회전 샤프트

24 : 코어 기둥 26 : 자속 방출판

28 : 프레임 34 : 고정자 코일

36 : 고정자

청구항 1의 발명은, 고정자와 회전자를 포함하는 회전기에 있어서, 상기 고정자는 도자성 재료에 의해 형성되고, 베이스로부터 복수의 코어 기둥이 회전축을 중심으로 하여 동심원상으로 배열되어 회전축에 따라 돌출되며, 상기 각 코어 기둥의 선단부에 자속 방출판이 세워 설치되고 상기 자속 방출판의 면 부분이 회전축 방향을 향하며, 상기 각 코어 기둥에 고정자 코일이 각각 두루 감기고, 상기 회전자가 상기 복수의 자속 방출판의 내주 또는 외주쪽에서 회전하는 것을 특징으로 하는 회전기.

청구항 2의 발명은, 상기 도자성 재료로서는 제 1 재료가 소결분말, 제 2 재료가 자성체를 함유한 수지, 제 3 재료가 철 혹은 철을 주성분으로 하는 단조재 중의 어느 하나의 재료인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 회전기이다.

청구항 3의 발명은, 상기 고정자의 베이스가 상기 회전기의 프레임 또는 브라켓과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 회전기이다.

청구항 4의 발명은, 상기 자속 방출판의 단면이 대략 원호형상 또는 직선형상인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 회전기이다.

청구항 5의 발명은, 상기 코어 기둥의 단면이 원, 타원 또는 부채형상인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 회전기이다.

청구항 6의 발명은, 상기 코어 기둥에 상기 고정자 코일이 직접 두루 감겨 있거나, 또는 보빈에 상기 고정자 코일이 두루 감긴 스풀이 상기 코어 기둥에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 회전기이다.

청구항 7의 발명은, 상기 코어 기둥과 상기 자속 방출판이 별개로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 회전기이다.

청구항 8의 발명은, 상기 회전자가 상기 복수의 자속 방출판의 내주쪽에서 회전하는 이너 로터형인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 회전기이다.

청구항 9의 발명은, 상기 회전자가 상기 복수의 자속 방출판의 외주쪽에서 회전하는 아우터 로터형인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 회전기이다.

청구항 10의 발명은, 상기 회전기가 전동기인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 9 중 적어도 한 항에 기재된 회전기이다.

청구항 11의 발명은, 상기 회전기가 발전기인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 9 중 적어도 한 항에 기재된 회전기이다.

청구항 12의 발명은, 상기 회전기가 직류기, 유도기 또는 동기기인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 11 중 적어도 한 항에 기재된 회전기이다.

청구항 1의 회전기에 따르면, 고정자 코일에 전류를 흐르게 함으로써 자속방출판으로부터 자속이 방출되어, 그 내주 또는 외주쪽에 위치하는 회전자가 회전한다. 또한, 이러한 회전기를 제조할 경우, 고정자 코일을 각 코어 기둥에 직접 두루 감는 구조이기 때문에 와인딩 작업이 용이해진다.

또한, 청구항 6의 회전기와 같이, 보빈에 감은 다음에 그 보빈을 코어 기둥에 삽입함으로써 와인딩 작업의 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.

청구항 2의 회전기에 따르면, 고정자를 구성하는 도자성 재료로서는 제 1 재료가 소결분말, 제 2 재료가 자성체를 함유한 수지, 제 3 재료가 철 혹은 철을 주성분으로 하는 단조재 중의 어느 하나의 재료를 고려할 수 있다. 때문에 재료가 소결분말일 경우에 고정자는 소결체에 의해 구성될 수 있다. 또한, 재료가 자성재를 함유한 수지일 경우에는 수지 성형에 의해 고정자가 성형된다. 더욱이, 철 혹은 철을 주성분으로 하는 단조재일 경우에는 고정자는 철의 단조체로 형성된다. 따라서, 고정자 철심은 소결, 수지성형 혹은 단조에 의해 형성될 수 있으므로 제조가 용이하다.

청구항 3의 회전기에 따르면, 고정자의 베이스가 회전기의 프레임 또는 브라켓과 일체로 형성되어 있기 때문에 부품 수를 삭감할 수 있다.

(제 1 실시예)

이하, 본 발명의 제 1 실시예의 회전기에 대하여 도 1 내지 도 3에 근거하여 설명한다.

제 1 실시예의 회전기는 유도 전동기(이하, 단순히 모터라 함 ; 10)이다.상기 모터(10)의 구조에 대해 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 원판형상의 브라켓(12)의 중심에는 회전자(14)의 회전 샤프트(16)가 관통하는 샤프트 홀(18)이 개구되어 있고, 샤프트 홀(18)의 내측 주위에는 베어링(20)을 유지하는 베어링 하우징(22)이 설치되어 있다. 상기 베어링 하우징(22)의 외주에는 도 2와 같이 6개의 코어 기둥(24)이 회전축을 중심으로 동심원상으로 등간격으로 세워 설치되어 있다.

한편, 본 명세서에서 말하는 '회전축'은 부품의 명칭이 아닌, 회전자(14)가 회전하는 축의 중심을 의미한다. 그리고, 부품명으로서는 회전 샤프트를 사용한다. 이와 같이 나누어 사용하는 이유는, 이후에 설명할 아우터 로터형의 전동기에서는 회전축이 존재하지만 그 위치에는 고정 샤프트가 설치되기 때문이다.

코어 기둥(24)은 도 2와 같이 단면이 원형이며, 그 코어 기둥(24)의 선단부로부터 원호형상의 자속 방출판(26)이 세워 설치되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 자속 방출판(26)의 면 부분은 회전축의 방향을 향해 배치되며, 6개의 자속 방출판(26)은 회전자(14)를 에워싸는 구성이다.

브라켓(12)의 외주부분에는 컵형상의 프레임(28)의 단부가 걸림 결합되기 위한 단부(30), 즉 단차진 단부가 설치되어 있다. 또, 상기 단부(30)로부터 3개의 부착 레그(32)가 120°마다 돌출되어 있다.

상기와 같이 구성된 브라켓(12)은 자성분말을 포함하는 소결분말을 소결시켜 6개의 코어 기둥(24)과 자속 방출판(26)과 함께 일체의 소결체로 구성되어 있다. 그리고 상기 브라켓(12)은 코어 기둥(24)의 베이스도 겸하며, 상기 베이스와 코어기둥(24)과 자속 방출판(26)에 의해 고정자 철심이 구성되어 있다.

코어 기둥(24)에는 고정자 코일(34)이 각각 감겨 있다. 그 와인딩 방법으로는 이하의 2가지가 있다.

제 1 와인딩 방법은, 코어 기둥(24)의 표면에 수지 등에 의해 절연층을 설치하고, 상기 절연층을 설치한 코어 기둥(24)에 고정자 코일(34)을 직접 두루 감는 방법이다. 본 제 1 방법에서는 원형의 코어 기둥(24)에 코일을 두루 감는 구조이기 때문에, 원운동으로 와인딩할 수 있어 도 12와 같은 종래의 와인딩 방법보다 고속으로 감을 수 있다.

제 2 와인딩 방법은, 도시하지 않았으나 보빈에 고정자 코일(34)을 미리 감아 스풀을 형성하고, 그 스풀을 코어 기둥(24)에 삽입하는 방법이다. 본 제 2 방법에 따르면 코어 기둥(24)에 매우 간단히 감을 수 있다.

상기와 같이 하여 고정자 코일(34)을 감은 상태의 브라켓(12)이 고정자(36)가 된다.

그리고 도 1에 나타낸 바와 같이, 회전자(14)의 회전 샤프트(16)에 베어링(20,38)을 삽입한 후, 상기 회전자(14)를 브라켓(12)의 베어링 하우징(22)에 디스크 스프링을 통해 걸림 결합시킨다.

다음으로, 컵형상의 프레임(28)을 씌우고 나사 등으로 체결함으로써 모터(10)의 조립이 종료된다. 프레임(28)의 재료로는 수지, 구리판 또는 알루미늄 다이케스트, 기타 재료를 이용한다.

한편, 상기 모터(10)는 6개의 코어 기둥(24)이 설치되어 있기 때문에 6극의모터이지만, 예컨대 2극, 4극의 모터에도 적용할 수 있으므로 8극의 경우에는 8개의 코어 기둥(24)을 설치하며, 코어 기둥(24)의 수는 이것으로 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 구성된 모터(10)에 따르면, 고정자 철심에 고정자 코일(34)을 간단히 감을 수 있어 생산성이 향상된다.

고정자 철심을 겸하는 브라켓(12)을 소결체로 구성함으로써, 고정자(36)의 내부 지름과 베어링(20)의 동심성(同心性)을 높은 정밀도로 구성할 수 있다.

코어 기둥(24)의 단면이 원형이기 때문에, 고정자 코일(34)을 두루 감을 경우에 한 바퀴의 평균 길이가 짧아지므로 고정자 코일(34)의 재료인 구리의 손실이 적어져 효율적인 모터를 구성할 수가 있다.

또한, 브라켓(12)과 고정자 철심을 일체로 구성하기 때문에, 부품 수를 삭감할 수 있다.

이상의 구성에 의해 종래보다 생산성이 향상되며 더욱이 부품 수를 삭감할 수 있어 저렴한 모터(10)를 제공할 수 있다.

(제 2 실시예)

상기 실시예에서는 고정자 철심을 구성하는 브라켓(12)을 소결체로 구성하였으나, 그 대신에 자성체를 포함한 몰드 수지에 의해 몰드 성형할 수도 있다.

또, 철 혹은 철을 주성분으로 하는 재료를 단조에 의해 형성하여 고정자 철심인 브라켓(12)을 구성할 수도 있다.

(제 3 실시예)

제 3 실시예에 관해 도 4에 근거하여 설명한다.

제 1 실시예에서는, 원판형상의 브라켓(12)으로부터 6개의 코어 기둥(24)을 세워 설치하고, 브라켓(12)을 코어 기둥(24)이 돌출되는 베이스와 겸용하였으나, 그 대신에 브라켓(12)과는 별개로 원판형상의 베이스를 설치하고, 그 베이스(44)로부터 코어 기둥(24)을 세워 설치할 수도 있다. 이 경우에는, 베이스(44), 코어 기둥(24), 자속 방출판(26)을 소결체에 의해 일체로 구성하는 것이다.

본 실시예의 경우에는 베이스(44)와 브라켓(12)이 별개이기 때문에, 브라켓(12)의 재료를 도자성(導磁性)의 재료 이외에 저렴하거나 혹은 비중이 가벼운 재료로 형성할 수가 있다. 또한, 소형화되므로 소결하기 쉬워져 불량율이 감소한다.

(제 4 실시예)

제 4 실시예에 관하여 도 5 내지 도 7에 기초하여 설명한다.

제 1 실시예에서는 코어 기둥(24)의 선단부에 자속 방출판(26)을 일체로 형성하였으나, 본 실시예에서는 도 5에 나타낸 바와 같이 코어 기둥(24)과 자속 방출판(26)을 별개로 설치하여, 자속 방출판(26)의 베이스부(46)가 코어 기둥(24)의 선단부에 끼움 결합되도록 구성되어 있다.

이와 같이 자속 방출판(26)과 코어 기둥(24)을 별개로 구성함으로써, 와인딩작업이 매우 간단해진다. 즉, 상기에서 설명한 제 1 방법으로 코어 기둥(24)에 고정자 코일(34)을 감을 경우, 자속 방출판(26)이 와인딩 작업에 방해되지 않아 와인딩 작업이 보다 간단해진다.

또한, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 원호형상의 자속 방출판(26)의 면적을 크게 할 수 있어 자속밀도를 보다 크게 할 수 있다. 즉, 자속 방출판(26)의 원호형상의 길이를 코어 기둥(24)의 직경보다 크게 형성할 수 있기 때문에, 자속 방출판(26)의 사이즈가 커진다.

한편, 본 실시예에서도 자속 방출판(26)과 코어 기둥(24)을 같은 재료, 가령 양자 모두 소결체로 구성할 수도 있고, 또 코어 기둥(24)과 브라켓(12)은 소결체로 구성하고, 자속 방출판(26)은 다른 도자성 재료로 구성할 수도 있다.

(제 5 실시예)

제 5 실시예에 관하여 도 8에 근거하여 설명한다.

제 5 실시예는 제 4 실시예의 변형예로서, 제 4 실시예에서는 코어 기둥(24)에 고정자 코일(34)을 직접 두루 감는 방법이었지만, 본 실시예에서는 도 8과 같이, 고정자 코일(34)을 보빈(48)에 두루 감아 스풀(50)을 형성하고, 이 스풀(50)을 코어 기둥(24)에 삽입한 후에 별개의 자속 방출판(26)을 코어 기둥(24)에 끼워 결합한다.

본 실시예에 따르면, 스풀(50)을 코어 기둥(24)에 삽입하는 것만으로도 고정자 코일(34)을 두루 감을 수 있게 되기 때문에, 그 와인딩 작업이 매우 간단해져 작업 스피드가 향상된다.

(제 6 실시예)

상기 각 실시예에서는 코어 기둥(24)의 단면이 원형이었지만, 이것으로 한정되지 않으며 다른 형상일 수도 있다.

가령, 도 9와 같이 코어 기둥(24)의 횡단면이 타원이거나, 도 10과 같이 부채형상일 수도 있다. 이러한 형상으로 함으로써 베이스인 브라켓(12) 부분을 효율적으로 사용할 수 있어 불필요한 공간을 남기지 않는다.

상기 실시예에서는 6극의 모터(10)의 경우로 설명하였으나, 8극이나 그 이상의 극을 갖는 모터일 경우에는 코어 기둥(24)의 수가 늘어 코어 기둥(24)에 고정자 코일(34)을 보다 효율적으로 감을 필요가 있다. 이러한 경우에는 도 8이나 도 9와 같은 형상으로 하면, 인접하는 코어 기둥(24)의 간격을 작게 할 수 있어 상기와 같은 다수의 극을 갖는 모터를 실현할 수 있다.

한편, 본 구성은 2극이나 4극의 모터에도 적용할 수 있다.

(제 7 실시예)

상기 각 실시예에서는 회전자(14)가 복수의 자속 방출판(26)의 내측에서 회전하는 이너 로터형의 모터였으나, 본 실시예에서는 도 11과 같이 아우터 로터형의 모터(10)이다.

구체적으로는 도 11에 나타낸 바와 같이, 프레임(12)의 중심, 즉 회전축에 고정 샤프트(52)가 세워 설치하고, 상기 고정 샤프트(52)에 베어링(54,56)을 배치하며 컵형상의 회전자(14)를 회전이 가능하도록 부착하여 회전자(14)가 복수의 자속 방출판(26)의 외주에서 회전하는 구조이다.

본 실시예의 경우에도 제 1 실시예와 마찬가지로 고정자(36)로 구성할 수 있기 때문에, 고정자 코일(34)의 와인딩을 용이하게 할 수 있고 부품 수를 삭감할 수 있으므로, 모터(10)를 저렴하게 제공할 수 있다.

(변형예 1)

상기 각 실시예에서는 자속 방출판(26)의 단면이 대략 원호형상이었으나, 직선형상 즉 직선의 판형상일 수도 있으며, 이 판의 면 부분이 회전축의 방향을 향해 있으면 된다.

(변형예 2)

상기 각 실시예에서는 유도 전동기로 설명하였으나, 그 대신에 직류 전동기(가령, 브러시리스 DC-모터)나 동기 전동기여도 상기와 같은 구성으로 고정자를 실현할 수 있다.

(변형예 3)

상기 각 실시예에서는 유도 전동기, 즉 전동기로 설명하였으나, 그 대신에 발전기여도 상기와 같은 구성으로 그 고정자를 실현할 수 있다.

예컨대 직류 발전기, 유도 발전기, 동기 발전기의 고정자로 실현할 수가 있다.

(변형예 4)

상기 실시예에서는 브라켓(12)과 고정자 철심을 일체로 한 구성으로 설명하였으나, 그 대신에 프레임(28)에 코어 기둥(24)을 돌출시켜 프레임(28)과 고정자 철심을 일체로 한 구성이어도 무방하다.

이상과 같이 본 발명의 회전기에 따르면, 고정자 코일을 용이하게 감을 수 있기 때문에 작업효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 구리선의 사용량을 감소시킬 수 있다.

더욱이, 부품 수를 삭감할 수 있기 때문에 저렴한 회전기를 제공할 수가 있다.

Claims

고정자와 회전자를 포함하는 회전기로서,

상기 고정자는,

도자성 재료에 의해 형성되고,

베이스로부터 복수의 코어 기둥이 회전축을 중심으로 하여 동심원상으로 배열되어 회전축에 따라 돌출되며,

상기 각 코어 기둥의 선단부에 자속 방출판이 세워 설치되고 상기 자속 방출판의 면 부분이 회전축 방향을 향하며,

상기 각 코어 기둥에 고정자 코일이 각각 두루 감기고,

상기 회전자는 상기 복수의 자속 방출판의 내주 또는 외주쪽에서 회전하는 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 도자성 재료로는 제 1 재료가 소결분말, 제 2 재료가 자성체를 함유한 수지, 제 3 재료가 철 혹은 철을 주성분으로 하는 단조재 중의 어느 하나의 재료인 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 고정자의 베이스가 상기 회전기의 프레임 또는 브라켓과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 자속 방출판의 단면이 대략 원호형상 또는 직선형상인 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 코어 기둥의 단면이 원, 타원 또는 부채형상인 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 코어 기둥에 상기 고정자 코일이 직접 두루 감겨 있거나, 또는 보빈에 상기 고정자 코일이 두루 감긴 스풀이 상기 코어 기둥에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 코어 기둥과 상기 자속 방출판이 별개로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 회전자가 상기 복수의 자속 방출판의 내주쪽에서 회전하는 이너 로터형인 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 회전자가 상기 복수의 자속 방출판의 외주쪽에서 회전하는 아우터 로터형인 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항 내지 제 9항 중 적어도 한 항에 있어서,

상기 회전기가 전동기인 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항 내지 제 9항 중 적어도 한 항에 있어서,

상기 회전기가 발전기인 것을 특징으로 하는 회전기.
제 1항 내지 제 11항 중 적어도 한 항에 있어서,

상기 회전기가 직류기, 유도기 또는 동기기인 것을 특징으로 하는 회전기.