KR20080022981A - Axial gap type motor and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 엑셜 갭형 모터를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing a conventional axial gap motor;
도 2는 본 발명에 따른 엑셜 갭형 모터의 고정자를 도시한 사시도, 2 is a perspective view showing a stator of an axial gap motor according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 엑셜 갭형 모터를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an axial gap motor according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 100 : 고정자 10 : 백요크10, 100: stator 10: back yoke
12 : 고정자 코일 13 : 몰드부12
20 : 회전자 21 : 영구자석20: rotor 21: permanent magnet
22 : 영구자석 프레임 30 : 회전축22: permanent magnet frame 30: rotation axis
40 : 부싱 51 : 하부 브라켓40: bushing 51: lower bracket
61, 62 : 베어링 70 : 홀 센서61, 62: bearing 70: Hall sensor
113 : 고정자 코어 114 : 절연물113: stator core 114: insulator
본 발명은 고정자와 회전자가 회전축 방향을 따라 서로 대향되게 구비되는 엑셜 갭형 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조가 용이하고 효율을 증가시킨 엑셜 갭형 모터에 관한 것이다.The present invention relates to an axial gap motor in which the stator and the rotor are provided to face each other along the rotation axis direction, and more particularly, to an axial gap motor that is easy to manufacture and increases efficiency.
엑셜 갭형 모터는 일반적인 모터가 고정자와 회전자 사이의 갭(공극)이 반경 방향으로 형성됨에 반하여 이러한 갭이 회전축 방향으로 형성된다. 예를 들어, 이너 로터형 모터의 경우에는 고정자의 반경 방향 내측으로 회전자가 구비되나, 엑셜 갭형 모터의 경우에는 스테이터의 상부 또는 상하부에 로터가 구비된다. 이러한 엑셜 갭형 모터는 박형으로 형성할 수 있는 장점이 있으므로 컴팩트한 가전기기나 FD 드라이브 등의 구동용 모터로 사용된다.In the axial gap type motor, a gap between the stator and the rotor is formed in the radial direction, whereas such a gap is formed in the rotational axis direction. For example, in the case of the inner rotor type motor, the rotor is provided in the radially inner side of the stator, but in the case of the axial gap motor, the rotor is provided in the upper or upper portion of the stator. Since the axial gap type motor has an advantage of being thin, it is used as a driving motor for compact home appliances or FD drives.
도 1을 참조하여 종래의 엑셜 갭형 모터에 대하여 상세히 설명한다.A conventional axial gap motor will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이 고정자(10)는 자성 재질로 이루어져 자로가 형성되는 백요크(11)와 상기 백요크 상부에 위치된 고정자 코일(12)을 포함하여 이루어진다. 상기 고정자 코일(12)은 상기 백요크(11)의 반경 방향 소정 위치를 중심으로 권선되며, 이러한 고정자 코일은 상기 백요크의 원주 방향을 따라 복수 개 구비되어 일반적으로 하나의 고정자 코일이 하나의 자극을 형성하게 된다.As shown in FIG. 1, the
즉, 3상 6극의 엑셜 갭 BLDC 모터인 경우에는 고정자 코일이 여섯 개 구비되며, 각 상당 두 개의 고정자 코일이 형성되어 6극을 형성하게 된다.That is, in the case of a three-phase six-pole axial gap BLDC motor, six stator coils are provided, and two stator coils corresponding to each of the six stator coils are formed.
한편, 상기 고정자(10)에 대해서 축방향을 따라 소정 갭을 두고 회전자(20)가 위치된다. 상기 회전자는 상기 고정자 코일(12)에 대향되어 구비되는 영구자석(21)을 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 영구자석은 영구자석 프레임에 부착되며, 상기 영구자석 프레임(22)의 원주 방향을 따라 복수 개 구비된다.On the other hand, the
상기 영구자석 프레임의 중앙부에는 회전축(30)이 관통되어 고정되며, 상기 영구자석 프레임(22)과 상기 영구자석(21)을 포함하는 회전자(20)가 회전됨으로 하여 상기 회전축(30)이 회전하게 된다. 여기서 상기 회전축(30)은 부싱(40)을 통하여 상기 영구자석 프레임(22)에 고정된다.The
한편, 엑셜 갭 모터는 고정자(10)와 회전자(20)를 수용하기 위한 브라켓을 포함하여 이루어질 수 있으며, 이러한 브라켓은 상부 브라켓(미도시)와 하부 브라켓(51)으로 이루어진다.Meanwhile, the axial gap motor may include a bracket for accommodating the
상기 고정자는 상기 하부 브라켓(51)에 고정되며, 상기 회전자(20)는 상기 하부 브라켓에 설치된 베어링(61)과 상기 상부 브라켓에 설치된 베어링(62)을 통하여 상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓 내에서 회전 가능하게 지지된다. The stator is fixed to the
미설명 부호 70은 회전자의 위치/속도를 감지하는 홀 센서이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 엑셜 갭형 모터의 제조 방법은 다음과 같다. As shown in FIG. 1, a method of manufacturing a conventional axial gap motor is as follows.
먼저, 고정자 코일을 형성한 후 고정자 코일(12)을 백요크(11) 위에 소정 간격을 두고 위치시킨다. 그리고 상기 고정자 코일에 몰딩을 하여 몰딩부(13)가 상기 고정자 코일(12)을 모두 감싸도록 형성한다. 이러한 몰딩부(13)를 통해서 상기 고정자 코일(12)이 상기 백요크(11) 상에 고정된다. 그리고, 이러한 몰딩부(13)를 통해서 상기 고정자 코일(12)을 절연시키게 된다.First, after the stator coils are formed, the
이러한 종래의 엑셜 갭형 모터의 제조 방법은 고정자 코일을 별도로 형성하여야 하므로 제조 방법이 복잡하다. 그리고, 상기 고정자 코일을 상기 백요크 상에 소정 간격을 두고 위치시키는 것도 어렵고, 몰딩하여 고정자 코일을 고정하기도 매우 어려웠다. 왜냐하면, 엑셜 갭형 모터에 있어서 상기 고정자 코일은 거의 평면상으로 형성되므로 먼저 형성된 고정자 코일을 그대로 유지하면서 백요크 상에 몰딩하기는 매우 어렵기 때문이다.In the conventional method of manufacturing an axial gap motor, the manufacturing method is complicated because the stator coil must be separately formed. In addition, it is difficult to position the stator coils at predetermined intervals on the back yoke, and it is also very difficult to mold the stator coils by molding. This is because, in the axial gap motor, the stator coil is formed in a substantially planar shape, and thus it is very difficult to mold on the back yoke while maintaining the stator coil formed earlier.
또한, 이러한 제조 방법으로 제조된 엑셜 갭형 모터는 고정자 코일이 권선되는 고정자 코어가 없기 때문에 상기 고정자 코일 내부에서의 자속 누설로 인한 효율이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, the axial gap motor manufactured by the manufacturing method has a problem in that the efficiency due to leakage of magnetic flux inside the stator coil is reduced because there is no stator core to which the stator coil is wound.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제조가 용이한 엑셜 갭형 모터를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 다른 목적은 자속 누설을 최소화하여 효율이 증진된 엑셜 갭형 모터를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an axial gap motor that is easy to manufacture. In addition, another object of the present invention is to provide an axial gap motor with improved efficiency by minimizing magnetic flux leakage.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 고정자와 회전자가 상기 회전자의 회전축 방향을 따라 서로 대향되게 구비되는 엑셜 갭형 모터에 있어서, 상기 고정자는, 자로를 형성하는 백요크; 상기 백요크 상측에 원주 방향으로 복수 개 구비되는 고정자 코어; 그리고 상기 고정자 코어에 상기 회전축과 각각 평행한 중심을 기준으로 권선된 고정자 코어를 포함하는 엑셜 갭형 모터를 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention, the stator and the rotor is provided in the axial gap motor which is provided to face each other along the direction of the rotation axis of the rotor, the stator, the back yoke; A plurality of stator cores provided in a circumferential direction above the back yoke; And to the stator core provides an axial gap-type motor comprising a stator core wound around a center parallel to each of the rotation axis.
여기서, 상기 고정자 코어는 상기 백요크 상에 결합된다. 이러한 결합 방법은 다양하게 구현될 수 있으며, 상기 고정자 코어는 상기 백요크 상에 형성된 홈에 삽입되어 결합될 수 있다. 또한, 상기 고정자 코어는 상기 고정자 코어의 중심을 관통하는 스크류를 통하여 상기 백요크 상에 결합될 수 있다. 물론, 홈과 스크류를 병행하여 상기 고정자 코어가 상기 백요크 상에 결합되는 것도 가능하다.Here, the stator core is coupled on the back yoke. This coupling method may be implemented in various ways, and the stator core may be inserted into a groove formed on the back yoke and coupled. In addition, the stator core may be coupled onto the back yoke through a screw passing through the center of the stator core. Of course, it is also possible for the stator core to be coupled onto the back yoke in parallel with a groove and a screw.
여기서, 상기 고정자 코일이 상기 고정자 코어에 권선된 후 상기 고정자 코어가 상기 백요크 상에 결합됨이 바람직하다. 물론, 상기 백요크 상에 먼저 고정자 코어가 결합된 후 직접 고정자 코일이 권선되는 것도 가능하다. Here, after the stator coil is wound around the stator core, the stator core is preferably coupled onto the back yoke. Of course, it is also possible that the stator core is first wound onto the back yoke and then the stator coil is wound directly.
한편, 상기 고정자 코어는 섬유 강화 열경화성 컴파운드를 압축하여 형성됨이 바람직하고 이러한 재료는 BMC 또는 SMC라고 하여 화학이나 화학공학 분야에서 잘 알려져 있다. 이러한 재료는 성형성이 우수하므로 다양한 형상으로 재조가 가능하며, 강력한 자성 특징을 갖도록 형성된다.On the other hand, the stator core is preferably formed by compressing the fiber-reinforced thermosetting compound and such materials are known in the chemical or chemical engineering field as BMC or SMC. These materials are excellent in formability and can be fabricated into various shapes, and are formed to have strong magnetic characteristics.
또한, 상기 고정자 코어는 자성 플라스틱으로 형성하는 것이 가능하다. 이러한 재료 또한 성형성이 우수하며, 자체적으로 자성을 갖기 때문에 이를 통한 자속의 누설을 최소화할 수 있다.In addition, the stator core may be formed of a magnetic plastic. Such materials are also excellent in formability, and because they are magnetic in themselves, they can minimize leakage of magnetic flux through them.
그리고, 상기 고정자 코어와 상기 고정자 코일 사이에는 절연물이 개재된다.An insulator is interposed between the stator core and the stator coils.
여기서, 상기 고정자 코어의 선단은 중심부가 절개된 부채꼴 형상의 평면으로 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 고정자 코어가 모두 상기 백요크 상에 결합되었을 때 상기 고정자 코어들이 이루는 형상은 판 형태의 환형을 이루게 된다. 그리고 상기 고정자 코어의 중심의 종단면은 'T' 형상임이 바람직하다.Here, the front end of the stator core is preferably formed in a flat shape of a fan shape in which the center is cut. That is, when all of the stator cores are coupled to the back yoke, the shape of the stator cores forms an annular plate shape. And the longitudinal section of the center of the stator core is preferably a 'T' shape.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 또한, 복수 개의 고정자 코어를 형성하는 단계; 상기 고정자 코어 각각에 회전축 방향을 중심으로 고정자 코일을 권선하는 단계; 그리고 상기 고정자 코어들을 백요크 상에 원주 방향을 따 라 소정 각도 간격을 두고 결합하는 단계를 포함하여 이루어지는 엑셜 갭형 모터의 제조방법을 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention also comprises the steps of forming a plurality of stator cores; Winding stator coils around each of the stator cores in a rotation axis direction; And it provides a method of manufacturing an axial gap-type motor comprising the step of coupling the stator cores at predetermined angle intervals along the circumferential direction on the back yoke.
여기서, 상기 고정자 코어는 섬유 강화 열강화성 컴파운드를 압축하여 형성된다. 물론, 상기 고정자 코어는 자성 플라스틱을 사출하여 형성되는 것도 가능하다.Here, the stator core is formed by compressing the fiber reinforced thermosetting compound. Of course, the stator core may be formed by injecting magnetic plastic.
전술한 본 발명에 따르면 제조가 용이하고 고정자 코어로 인하여 자속 누설을 방지하여 효율이 증진된 엑셜 갭형 모터의 제공이 가능하다.According to the present invention described above it is possible to provide an axial gap-type motor is easy to manufacture and the efficiency is improved by preventing the leakage of magnetic flux due to the stator core.
이하에서는 도 2 내지 도 3을 통하여 본 발명에 따른 엑셜 갭형 모터에 대하여 상세히 설명한다. 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 지정하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, an axial gap motor according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 3. The same components as in the related art are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
도 2에는 본 발명에 따른 엑셜 갭형 모터의 고정자(100)를 도시한 사시도이다.2 is a perspective view showing a
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 엑셜 갭형 모터의 고정자(100)는 백요크(11), 고정자 코어(113), 고정자 코일(12)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 고정자 코일(12)과 상기 백요크(11) 및 상기 고정자 코어(113)와의 절연을 위해서 상간지(114)와 같은 절연물을 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 2, the
물론, 상기 상간지의 기능은 절연 재질로 이루어진 보빈(미도시)로 대체될 수 있다. 이 경우 상기 보빈에 고정자 코일(12)이 권선된 후 상기 보빈에 상기 고정자 코어(113)가 삽입되게 된다. 상기 보빈은 고정자 코일이 권선되는 중심부 양측에 측벽이 형성되어 상기 측벽을 통하여 각각 고정자 코일(12)과 백요크(11)와 고정자 코어(113) 사이에서 각각 절연을 이루게 된다. 이러한 보빈이나 상간지에 대한 사항은 모터 분야에서 일반적인 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.Of course, the function of the interphase paper may be replaced by a bobbin (not shown) made of an insulating material. In this case, after the
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 고정자 코어(113)는 상기 백요크(11)와는 별도로 형성되며, 상기 백요크 상에 결합된다. 이러한 상기 고정자 코어(113)와 상기 백요크(11)와의 결합 방법은 다양하게 구현될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the
예를 들어, 상기 백요크(11)의 상부에 홈(111)을 형성하여 상기 고정자 코어(113)가 상기 홈(111)에 삽입됨으로써 상기 고정자 코어(113)가 상기 백요크(11)에 결합되는 것이 가능하다.For example, the
한편, 도시되지는 않았지만 상기 고정자 코어(113)의 상부에서 상기 고정자 코어의 중심을 관통하여 스크류(미도시)를 통하여 상기 고정자 코어가 상기 백요크에 결합되는 것도 가능하다. 물론, 상기 홈(111)과 상기 스크류를 병행하여 상기 고정자 코어(113)가 상기 백요크(11)에 결합되는 것도 가능하다.Although not shown, the stator core may be coupled to the back yoke through a screw (not shown) through the center of the stator core at the top of the
참고로 도 3에는 고정자 코어(113)과 고정자 코일(12) 사이의 상간지가 생략되어 도시되어 있다.For reference, in FIG. 3, an interphase paper between the
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정자 코어(113)의 단면 형상은 'T' 형으로 이루어짐이 바람직하다. 즉, 상기 고정자 코일이 권선되는 몸통 부분(123)과 상기 몸통 부분의 일측 선단부를 이루는 평면부(133)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in Figure 2 and 3, the cross-sectional shape of the
여기서, 상기 몸통 부분(123)의 일측은 상기 홈(111) 등을 통하여 상기 백요크(11)에 결합되어 고정된다. 그리고, 상기 몸통 부분(123)의 타측은 상기 평면 부(133)와 연결된다.Here, one side of the
상기 고정자 코어(113)의 선단을 이루는 상기 평면부(133)의 형상은 도 2에 도시된 바와 같이 중심이 절개된 부채꼴 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 평면부(133)는 상기 고정자 코일(12)를 모두 덮도록 형성됨이 바람직하다. 도 3에는 상기 고정자 코일(12)의 일부만 덮는 형태가 도시되어 있다.The shape of the
한편, 상기 고정자 코어(113)가 모두 상기 백요크(11)에 결합되면 도 2에 도시된 바와 같이 상기 고정자 코어의 평면부(133)들이 환형을 이루게 된다. 따라서, 상기 고정자 코어의 평면부(133)가 자로를 형성하므로 상기 고정자 코일(12)에서 발생되는 자속의 누설을 방지하여 효율을 증대시킬 수 있다.On the other hand, when all of the
여기서, 상기 고정자 코어(113)는 자성 재질로 형성됨이 바람직하다. 즉, 고정자 코일이 권선되고, 이를 지지하기 위한 구성으로서의 기능뿐만 아니라 고정자 코어의 내측에 형성되는 자로를 형성하여 자속 누설을 최소화하기 위해서 이다. Here, the
종래의 모터에 있어서는 일반적으로 고정자 코어가 형성되어 있으며, 이러한 고정자 코어는 주석 강판들을 적층하여 형성한다. 그러나, 이러한 주석 강판을 이용하여 고정자 코어를 다양하게 형성하는 것은 매우 어렵다. In a conventional motor, a stator core is generally formed. The stator core is formed by stacking tin steel sheets. However, it is very difficult to variously form the stator core using such tin steel sheet.
따라서, 본원 발명에 따른 엑셜 갭형 모터에서는 고정자 코어(113)를 포함하여 이루어지고, 상기 고정자 코어는 섬유 강화 열강화성 컴파운드를 압축하여 성형될 수 있다. 이러한 섬유 강화 열강화성 컴파운드는 BMC 또는 SMC로 알려져 있으며 매우 성형성이 좋다. 그리고 일반적인 주석 강판을 적층하여 형성하는 것보다 강한 자성을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서 이러한 고정자 코어(113)를 통하여 고정자 코일(12) 중심에 형성되는 자속의 누설을 최소화하여 효율을 증진시킨 엑셜 갭형 모터를 제공할 수 있다.Therefore, the axial gap motor according to the present invention comprises a
마찬가지로, 상기 고정자 코어(113)는 평면부(133)을 갖기 때문에 상기 평면부에서의 자속 누설도 최소화하여 효율을 증진시키게 된다. 즉, 본 발명에 따르면 실질적으로 폐자로가 형성되어 자속 누설이 최소화됨으로써 모터의 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.Similarly, since the
한편, 상기 고정자 코어(113)를 자성 플라스틱으로 형성하는 것도 가능하다. 마찬가지로 상기 자성 플라스틱은 성형성이 매우 좋다. 왜냐하면 자성 재질을 띠는 자성 입자들을 플라스틱으로 사출 성형하는 것이 용이하기 때문입다. 따라서 복잡한 형상의 고정자 코어를 형성하는 것이 가능하다. 이러한 자성 플라스틱은 자성 재질임과 동시에 플라스틱이다. 그리고, 상기 자성 플라스틱은 절연 재질이므로 별도로 상간지 등을 이용하여 고정자 코일(12)과 고정자 코어(113) 사이를 절연할 필요가 없게 된다.Meanwhile, the
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 엑셜 갭형 모터의 제조방법, 특히 엑셜 갭형 모터의 고정자 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an axial gap motor according to the present invention, in particular, a method of manufacturing a stator of an axial gap motor according to the present invention will be described in detail.
먼저, 고정자 코어를 형성한다. 이러한 고정자 코어는 전술한 바와 같이 자성 재질로 형성되며, 바람직하게는 섬유 강화 열경화성 컴파운드를 압축하여 성형할 수 있으며, 자성 플라스틱을 사출하여 성형할 수도 있다. First, a stator core is formed. The stator core is formed of a magnetic material as described above. Preferably, the stator core may be molded by compressing a fiber-reinforced thermosetting compound, or may be molded by injection of a magnetic plastic.
그리고, 상기 고정자 코어에 고정자 코일을 권선한다. 상기 고정자 코일의 권선 방향은 회전축 중심과 동일한 방향이다. Then, a stator coil is wound around the stator core. The winding direction of the stator coil is the same direction as the center of the rotation shaft.
이 후, 고정자 코일이 권선된 고정자 코어들을 백요크의 원주 방향을 따라 소정 각도를 두고 상기 백요크 상에 결합시킨다. 이러한 결합 방법은 백요크 상에 형성된 홈에 상기 고정자 코어를 삽입하거나, 스크류 등을 이용하여 결합하는 것이 가능하다.Thereafter, the stator cores on which the stator coils are wound are coupled onto the back yoke at an angle along the circumferential direction of the back yoke. In this coupling method, the stator core may be inserted into a groove formed on the back yoke, or the coupling may be performed using a screw or the like.
따라서, 본 발명에 따른 엑셜 갭형 모터의 제조 방법에 따르면 고정자 코일을 고정자 코어에 권선하므로 권선이 매우 용이하고, 고정자 코일이 용이하게 고정된다. Therefore, according to the method of manufacturing an axial gap motor according to the present invention, since the stator coil is wound around the stator core, the winding is very easy and the stator coil is easily fixed.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 자성 재질의 고정자 코어로 인하여 고정자 코일 내부와 상기 고정자 코일 상부에서의 자속 누설을 최소화하여 효율이 증진된 엑셜 갭형 모터를 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, there is an effect of providing an axial gap-type motor having improved efficiency by minimizing magnetic flux leakage in the stator coil and the upper part of the stator coil due to the stator core made of a magnetic material.
그리고, 고정자 코어에 고정자 코일이 권선되므로 권선이 용이하고, 고정자 코일이 고정자 코어를 통하여 백요크 상에 결합되므로 고정자 코일의 위치 고정이 정확하며 안정적인 엑셜 갭형 모터를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the stator coil is wound around the stator core, the winding is easy, and since the stator coil is coupled onto the back yoke through the stator core, the stator coil can be accurately positioned and provide a stable gap gap motor.
또한, 고정자 코일의 위치 고정과 절연을 위한 별도의 몰드부를 형성할 필요가 없으므로 제조가 용이한 엑셜 갭형 모터를 제공할 수 있다.In addition, since there is no need to form a separate mold for fixing and insulating the stator coil, it is possible to provide an easy axial gap motor.
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