KR20060025618A - 아이형의 고정자 치 코아 및 이를 이용한 평판형 전동기 - Google Patents

아이형의 고정자 치 코아 및 이를 이용한 평판형 전동기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 I형 고정자 치 코아 및 이를 이용한 평판형 전동기에 관한 것으로서, 특히 평판형 전동기의 고정자 치 코아에 있어서, 상기 치 코아는, I형태의 규소 강판이 적층되어 형성되며, 중앙부에 일정 간격으로 이격된 두 개의 결합턱이 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면 고정자 치 코아를 I형태로 형성하고, 고정자 프레임에 치 코아를 결합시킨 상태에서 치 코아의 양단에 코일을 권선한 후 치 코아의 상부에 영구자석이 결합된 영구자석 프레임을 위치시킴으로써 상대적으로 단위 체적 당 고출력, 고효율을 가질 수 있다.
평판형, 전동기, I형, 치 코아, 멀티

Description

아이형의 고정자 치 코아 및 이를 이용한 평판형 전동기{I-TYPE STATOR TEETH CORE AND DISK TYPE MOTOR FOR USING ITS}
도 1은 종래의 평판형 전동기의 구조를 나타내기 위한 사시도
도 2는 종래의 평판형 전동기의 회전자를 나타내기 위한 평면도
도 3은 종래의 평판형 유도 전동기의 회전자 단락환을 나타내기 위한 사시도
도 4는 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 I형 고정자 치 코아 및 고정자 프레임의 구성을 나타낸 사시도
도 5는 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 구성을 나타낸 분해 사시도
도 6은 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 구성을 나타낸 단면도
도 7은 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 다른 실시 형태를 나타낸 단면도
도 8은 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 또 다른 실시 형태를 나타낸 단면도
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110 : 고정자 프레임 120 : I형 고정자 치 코아
130 : 고정자 외부 프레임 140 : 고정자 축
본 발명은 평판형 전동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 치 코아의 구조를 I형상으로 형성함으로써 단위 체적 당 고출력, 고효율 전동기의 제작이 가능하도록 하는 I형 고정자 치 코아 및 이를 이용한 평판형 전동기에 관한 것이다.
일반적으로 전동기란 모터라고도 불리며, 자기장 속에 도체를 직각으로 놓고 여기에 전류를 통하면 자기장에 직각 방향으로 전자기적인 힘이 발생하는 전자유도현상을 응용한 것을 말한다.
이러한 전동기중에서 종래의 평판형 전동기는 도 1과 같이 대략적으로 평판형 고정자(1)와, 평판형 회전자(2) 및 축(8)으로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이 평판형 고정자(1)는 원판형 자성체 적층코아(5)와, 치 코아(4)로 이루어져 있으며, 전동기의 권선은 고정자의 치 코아(4) 사이의 슬롯에 권선된다.
그리고, 원판형 회전자(2)는 전동기의 종류에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 영구자석과 자성체로 구성된 영구자석을 갖는 평판형 회전자(7)와, 도 3과 같이 원판형 자성체 적층코아(5)와 치 코아(4) 및 구리나 알루미늄으로 다이캐스팅된 단락회로를 구성하는 단락환(11)으로 이루어진 평판형 회전자를 갖는 전동기도 있다.
그러나, 이러한 평판형 전동기는 치 코아의 한쪽에만 코일이 권선되고, 치 코아 상부에 영구자석이 마련된 평판형 회전자를 위치시키는 단일 구조이기 때문에 상대적으로 단위 체적 당 저출력, 저효율을 갖는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고정자 치 코아를 I형태로 형성하고, 고정자 프레임에 치 코아를 결합시킨 상태에서 치 코아의 양단에 코일을 권선한 후 치 코아의 상부에 영구자석이 결합된 영구자석 프레임을 위치시킴으로써 상대적으로 단위 체적 당 고출력, 고효율을 갖는 I형 고정자 치 코아 및 이를 이용한 평판형 전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 평판형 전동기의 고정자 치 코아에 있어서, 상기 치 코아는 I형태의 규소 강판이 적층되어 형성되며, 중앙부에 일정 간격으로 이격된 두 개의 결합턱이 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 평판형 전동기에 있어서, 원판 형태로 형성되고, 중앙부에 고정자 축용 홀을 구비하며, 안쪽 원주 방향에서 바깥 원주 방향으로 형성된 복수의 슬롯을 구비하는 고정자 프레임과; I형태의 규소 강판이 적층되어 형성되며, 상기 고정자 프레임의 슬롯에 삽입되도록 중앙부에 일정 간격으로 이격된 두 개의 결합턱이 돌출 형성되는 I형 고정자 치 코아와; 상기 고정자 치 코아의 이탈을 방지하도록 상기 고정자 프레임의 원주에 결합되는 고정자 외부 프레임과; 상기 고정자 프레임의 고정자 축용 홀에 결합 고정 되는 고정자 축과; 영구자석이 교번되며 원판 형태로 형성되고, 중앙부에 관통 홀을 구비하며, 상기 고정자 프레임의 상하부에 각각 위치하는 영구자석 프레임; 및
상기 영구자석 프레임이 각각 결합되고, 상기 고정자 프레임을 내부에 수납한 상태에서 상기 고정자 축에서 회전되는 회전자 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 I형 고정자 치 코아는 상기 결합턱을 중심으로 상단 및 하단에 각각 코일이 권선되고, 상기 코일의 권선 전에 상기 코일의 절연 보호를 위해 절연재인 보빈으로 감싼다.
여기에서 또한, 상기 고정자 외부 프레임은 역 니은자형으로 형성된 상부 고정자 외부 프레임과; 니은자형으로 형성된 하부 고정자 외부 프레임을 포함하며; 상기 상부 고정자 외부 프레임 및 하부 고정자 외부 프레임은 볼트 또는 접착제에 의해 상기 고정자 프레임에 고정된다.
여기에서 또, 상기 회전자 프레임은 중앙부에 상기 고정자 축에서 회전이 가능하도록 베어링을 구비하며, 하나의 상기 영구자석 프레임이 일측면에 부착되되, 상기 고정자 프레임의 상단부에 위치하여 상기 베어링에 의해 상기 고정자 축에서 회전되는 상부 케이스와; 중앙부에 상기 고정자 축에서 회전이 가능하도록 베어링을 구비하며, 다른 하나의 상기 영구자석 프레임이 일측면에 부착되되, 상기 고정자 프레임의 하단부에 위치하여 상기 베어링에 의해 상기 고정자 축에서 회전되는 하부 케이스; 및 상하단이 개방되고, 내부가 빈 원통형으로 형성되어 상기 상부 케이스 및 하부 케이스가 상단 및 하단에 각각 결합되되, 상기 I형 고정자 치 코아 와, 고정자 외부 프레임이 결합된 고정자 프레임이 내부에 수납된 상태에서 결합되는 측면 케이스를 포함한다.
여기에서 또, 상기 고정자 축은 내부에 전원 공급선이 마련되어 상기 I형 고정자 치 코아의 코일에 전원을 공급한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징은, I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기에 있어서, 하나의 고정자 축에 고정자 프레임과, 영구자석 프레임을 교번하여 N회 이상 축방향으로 적층하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 I형 고정자 치 코아 및 고정자 프레임의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기(100)는, 고정자 프레임(110)과, I형 고정자 치 코아(120)와, 고정자 외부 프레임(130)과, 고정자 축(140)과, 영구자석 프레임(150)과, 회전자 프레임(160)으로 구성된다.
고정자 프레임(110)은 원판 형태로 형성되고, 중앙부에 고정자 축용 홀(111)을 구비하며, 안쪽 원주 방향에서 바깥 원주 방향으로 형성된 복수의 슬롯(113)을 구비한다.
I형 고정자 치 코아(120)는 I형의 규소 강판이 적층되어 형성되며, 고정자 프레임(110)의 슬롯(113)에 삽입되도록 중앙부의 양측면에 일정 간격으로 이격된 두 개의 결합턱(121)이 돌출 형성된다. 여기에서, 두 개의 결합턱(121)의 간격은 슬롯(113)에 삽입이 가능하도록 슬롯(113)의 두께보다 크게 형성된다. 한편, I형 고정자 치 코아(120)의 수(Z=mpq)는 전동기의 상수(phase, m)와 극의 수(pole, p), 매극매상 슬롯수(slot number per pole per phase, q)로 결정된다. 또한, I형 고정자 치 코아(120)는 결합턱(121)을 중심으로 상단 및 하단에 각각 코일(123)이 권선되고, 코일(123)의 권선 전에 코일(123)의 절연 보호를 위해 절연재인 보빈(125)으로 감싸는 데, 보빈(125)의 중앙부를 절개하여 I형 고정자 치 코아(120)를 감싸는 방법과, 보빈(125) 자체에 신축성을 주어 보빈(125)을 늘린 상태에서 I형 고정자 치 코아(120)에 덮어씌우는 방법 등이 사용될 수 있다.
고정자 외부 프레임(130)은 역 니은자형으로 형성된 상부 고정자 외부 프레임(131)과, 니은자형으로 형성된 하부 고정자 외부 프레임(133)으로 구성되고, 상부 고정자 외부 프레임(131) 및 하부 고정자 외부 프레임(133)은 볼트 또는 접착제에 의해 고정자 프레임(110)에 고정된다. 여기에서, 상부 고정자 외부 프레임(131) 및 하부 고정자 외부 프레임(133)은 하나가 링형태로 형성될 수도 있고, 두 개 이상으로 분리되어 형성될 수도 있다.
고정자 축(140)은 고정자 프레임(110)의 고정자 축용 홀(111)에 결합 고정된다. 여기에서, 고정자 축(140)은 내부에 전원 공급선(101)이 마련되어 I형 고정자 치 코아(120)의 코일(123)에 전원을 공급한다.
영구자석 프레임(150)은 영구자석(151)이 교번되며 원판 형태로 형성되고, 중앙부에 관통 홀(153)을 구비하며, 고정자 프레임(110)의 상하부에 각각 위치한다.
회전자 프레임(160)은 상부 케이스(161)와, 하부 케이스(163) 및 측면 케이스(165)로 구성된다.
상부 케이스(161)는 중앙부에 고정자 축(140)에서 회전이 가능하도록 베어링(102)을 구비하며, 하나의 영구자석 프레임(150)이 일측면에 부착되되, 고정자 프레임(110)의 상단부에 위치하여 베어링(102)에 의해 고정자 축(140)에서 회전된다.
하부 케이스(163)는 중앙부에 고정자 축(140)에서 회전이 가능하도록 베어링(102)을 구비하며, 다른 하나의 영구자석 프레임(150)이 일측면에 부착되되, 고정자 프레임(110)의 하단부에 위치하여 베어링(102)에 의해 고정자 축(140)에서 회전된다.
측면 케이스(165)는 상하단이 개방되고, 내부가 빈 원통형으로 형성되어 상부 케이스(161) 및 하부 케이스(163)가 상면 및 하면에 각각 결합되되, I형 고정자 치 코아(120)와, 고정자 외부 프레임(130)이 결합된 고정자 프레임(110)이 내부에 수납된 상태에서 결합된다.
이하, 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 동작을 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 다른 실시 형태를 나타낸 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기의 또 다른 실시 형태를 나타낸 단면도이다.
먼저 조립 과정을 살펴보면, I형으로 형성된 규소 강판을 적층하여 중앙부에 결합턱(121)이 구비된 I형 고정자 치 코아(120)를 형성한다.
이렇게 형성된 I형 고정자 치 코아(120)에 절연재인 보빈(125)을 감싼 다음, 보빈(125)에 코일(123)을 권선하는 데, 결합턱(121)을 중심으로 상단과 하단부에 각각 코일(123)을 권선한다.
그런 다음, 코일(123)이 권선된 I형 고정자 치 코아(120)를 결합턱(121)을 이용하여 고정자 프레임(110)의 각 슬롯(113)에 각각 결합시킨다.
I형 고정자 치 코아(120)의 결합이 완료되면, 고정자 프레임(110)에 고정자 외부 프레임(130)을 결합시켜 I형 고정자 치 코아(120)를 고정시킨다.
이러한 상태에서 고정자 프레임(110)의 고정자 축용 홀(111)에 고정자 축(140)을 결합시킨다.
한편, 상부 케이스(161)에 영구자석 프레임(150)을 고정시키고, 하부 케이스(163)에 다른 영구자석 프레임(150)을 고정시킨 상태에서, 상부 케이스(또는 하부 케이스)(161)를 측면 케이스(165)와 결합시킨다.
그런 다음, 측면 케이스(165) 내측에 고정자 프레임(110)이 위치하도록 상부 케이스(161)의 베어링(102)에 고정자 축(140)을 삽입시키고, 삽입이 완료되면 하부 케이스(또는 상부 케이스)(163)의 베어링(102)에 고정자 축(140)을 삽입시킨 다음 측면 케이스(165)에 하부 케이스(163)를 결합시킨다.
이렇게 조립된 I형 고정자 치 코아(120)를 이용한 평판형 전동기(100)는 I형 고정자 치 코아(110)의 코일(123)에 전원을 공급하면 코일(123)에서 자계가 발생되고, 플레밍의 왼손 법칙에 의해 상부 케이스(161)와 하부 케이스(163)에 각각 고정된 영구자석 프레임(150)이 회전을 하게 되고, 이로 인해 영구자석 프레임(150)과 결합된 회전자 프레임(160)이 회전하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아(120)를 이용한 평판형 전동기(100)는 고정자 프레임(110)에 베어링(102)을 삽입하여 고정자 축(140)에서 고정자 프레임(110)이 회전되도록 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기(100)는 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 하나의 고정자 축(140)에 고정자 프레임(110)과, 영구자석 프레임(150)을 교번하여 N회 이상 축방향으로 적층한 멀티 형태로 용량을 증가시킬 수 있다.
여기에서, 도 7은 회전자 프레임(160)이 회전되는 형태이고, 회전자 프레임(160)의 중앙부에 영구자석 프레임(150)을 양면에 고정시키는 고정판(200)이 더 구비된다. 여기에서 또한, 도 8은 고정자 축(140)이 회전되는 형태이고, 회전자 프레임(160)에 고정자 프레임(110)이 결합되고, 고정자 축(140)에 영구자석 프레임(150)이 고정된 형태이다.
따라서, 고정자 치 코아의 형상을 고정자 프레임의 양면에서 코일이 권선되는 형태인 I형으로 형성함으로써 단위 체적 당 고출력, 고효율을 가질 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 I형 고정자 치 코아 및 이를 이용한 평판형 전동기에 의하면, 고정자 치 코아를 I형태로 형성하고, 고정자 프레임에 치 코아를 결합시킨 상태에서 치 코아의 양단에 코일을 권선한 후 치 코아의 상부에 영구자석이 결합된 영구자석 프레임을 위치시킴으로써 상대적으로 단위 체적 당 고출력, 고효율을 가질 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 평판형 전동기의 고정자 치 코아에 있어서,
    상기 치 코아는,
    I형태의 규소 강판이 적층되어 형성되며, 중앙부에 일정 간격으로 이격된 두 개의 결합턱이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 I형 고정자 치 코아.
  2. 평판형 전동기에 있어서,
    원판 형태로 형성되고, 중앙부에 고정자 축용 홀을 구비하며, 안쪽 원주 방향에서 바깥 원주 방향으로 형성된 복수의 슬롯을 구비하는 고정자 프레임과;
    I형태의 규소 강판이 적층되어 형성되며, 상기 고정자 프레임의 슬롯에 삽입되도록 중앙부에 일정 간격으로 이격된 두 개의 결합턱이 돌출 형성되는 I형 고정자 치 코아와;
    상기 고정자 치 코아의 이탈을 방지하도록 상기 고정자 프레임의 원주에 결합되는 고정자 외부 프레임과;
    상기 고정자 프레임의 고정자 축용 홀에 결합 고정되는 고정자 축과;
    영구자석이 교번되며 원판 형태로 형성되고, 중앙부에 관통 홀을 구비하며, 상기 고정자 프레임의 상하부에 각각 위치하는 영구자석 프레임; 및
    상기 영구자석 프레임이 각각 결합되고, 상기 고정자 프레임을 내부에 수납한 상태에서 상기 고정자 축에서 회전되는 회전자 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 I형 고정자 치 코아는,
    상기 결합턱을 중심으로 상단 및 하단에 각각 코일이 권선되고,
    상기 코일의 권선 전에 상기 코일의 절연 보호를 위해 절연재인 보빈으로 감싸는 것을 특징으로 하는 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정자 외부 프레임은,
    역 니은자형으로 형성된 상부 고정자 외부 프레임과;
    니은자형으로 형성된 하부 고정자 외부 프레임을 포함하며;
    상기 상부 고정자 외부 프레임 및 하부 고정자 외부 프레임은,
    볼트 또는 접착제에 의해 상기 고정자 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전자 프레임은,
    중앙부에 상기 고정자 축에서 회전이 가능하도록 베어링을 구비하며, 하나의 상기 영구자석 프레임이 일측면에 부착되되, 상기 고정자 프레임의 상단부에 위치하여 상기 베어링에 의해 상기 고정자 축에서 회전되는 상부 케이스와;
    중앙부에 상기 고정자 축에서 회전이 가능하도록 베어링을 구비하며, 다른 하나의 상기 영구자석 프레임이 일측면에 부착되되, 상기 고정자 프레임의 하단부에 위치하여 상기 베어링에 의해 상기 고정자 축에서 회전되는 하부 케이스; 및
    상하단이 개방되고, 내부가 빈 원통형으로 형성되어 상기 상부 케이스 및 하부 케이스가 상단 및 하단에 각각 결합되되, 상기 I형 고정자 치 코아와, 고정자 외부 프레임이 결합된 고정자 프레임이 내부에 수납된 상태에서 결합되는 측면 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정자 축은,
    내부에 전원 공급선이 마련되어 상기 I형 고정자 치 코아의 코일에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기.
  7. 제 2 항의 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기에 있어서,
    하나의 고정자 축에 고정자 프레임과, 영구자석 프레임을 교번하여 N회 이상 축방향으로 적층하는 것을 특징으로 하는 I형 고정자 치 코아를 이용한 평판형 전동기.
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