KR20080050329A

KR20080050329A - 모터의 적층형 코어 구조

Info

Publication number: KR20080050329A
Application number: KR1020070122727A
Authority: KR
Inventors: 야스오 사토
Original assignee: 오리엔탈모터가부시끼가이샤
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2008-06-05
Also published as: KR101089676B1; CN101192764B; CN101192764A; JP5258190B2; JP2008141859A; DE102007058214B4; DE102007058214A1; US7626306B2; US20080129141A1

Abstract

본 발명은 코어 로스가 가능한 한 코킹함으로써 감소되는 모터의 적층형 코어 구조를 제공한다. 모터의 적층형 코어 구조는 복수의 마그네틱 폴이 중심 방향을 향해 돌출되도록 내주측에 둘레 방향을 따라 고정 간격으로 제공되는 복수의 고정자 철심 박판을 적층하여 형성된 고정자 철심과, 고정자 축심의 축선에 고정자 철심과 동축으로 배치되고 복수의 디스크 형상의 회전자 철심 박판을 적층하여 형성된 회전자 철심을 포함하며, 고정자 철심과 회전자 철심은 복수의 박판을 서로 코킹하여 각각 고정된다. 모터의 적층형 코어 구조에 있어서, 고정자 철심 박판(20)의 코킹 비평탄부(23 및 24)의 중심은 최소 원의 외부에 제공되고 그 반경(r)은 고정자 철심 박판(20)의 중심으로부터 가장 짧은 외부 가장자리까지의 거리이며, 회전자 철심 박판(30)의 코킹 비평탄부의 중심은 고정자 철심 박판(20)의 외부 가장자리(20b)로부터 슬롯 부분(26)까지의 폭(Wy) 보다 큰 회전자의 외부 가장자리(30a)로부터 내부(D)에 제공된다.

고정자 철심, 회전자 철심, 적층형 코어

Description

모터의 적층형 코어 구조{LAMINATED CORE STRUCTURE OF MOTOR}

본 발명은 모터의 적층형 코어 구조에 관한 것이다.

모터의 적층형 코어 구조가 형성될 때 실리콘 강판 등을 블랭킹(blanking)하여 취득된 얇은 강판을 적층하여 고정하는 방법으로서 코킹(caulking) 방법은 비평탄부가 엠보싱 제조 방법에 의해 한 쌍의 강판으로 형성되고, 비평탄부가 서로 맞물리도록 통상 사용되었다.

코킹에 의한 고정에 있어서, 비평탄부는 자속의 통로에 저항을 가해서 자기 회로 전체의 자기 균형이 깨지고, 모터 특성은 악영향을 미친다. 그러므로, 이 문제를 해결하기 위한 제안이 이루어졌다.

도 6 및 도 7은 스테핑 모터의 종래 적층형 코어 구조를 도시한다. 도 6은 스테핑 모터의 고정자 철심에 사용된 고정자 강판(100)을 도시하고, 도 7은 회전자 철심에 사용된 회전자 강판(105)을 도시한다(관련 기술을 공지하는 일본 특허 출원 제2001-292541호 공보를 참조).

이 고정자 강판(100)에 전기 강판이 부재로 사용된다. 고정자 강판(100)에는 중심 방향을 향해 돌출되도록 대략 스퀘어 형상 박판의 내주측에 둘레 방향을 따라 고정 간격으로 배열된 복수의(도면에 도시된 예에서 8개) 마그네틱 폴(101)이 제공된다. 마그네틱 폴의 루트부에는 고정자 윈딩(winding)이 둘레에 권취되는 브리지부(101a)가 제공되고, 마그네틱 폴(101) 사이에는 고정자 윈딩이 통과되는 슬롯(101b)이 제공된다. 고정자 강판(100)의 4개의 코너에 조립 나사 구멍(102)이 제공되고, 조립 나사 구멍(102)의 양측부에는 코킹 비평탄부(103)가 제공된다. 또한, 마그네틱 폴(101)의 브리지부(101a)에는 코킹 비평탄부(104)이 제공된다.

회전자 강판(105)에는 디스크 형상의 박판의 원주 가장자리 부분에 둘레 방향을 따라 고정 간격으로 배열되는 복수의 코킹 비평탄부(106)가 제공된다.

이 관련 기술에 의하면, 고정자 강판(100)은 고정자 강판(100)을 서로 겹쳐서 적층하여 일체적으로 조립되어 코킹 비평탄부(103)와 코킹 비평탄부(104)가 서로 배열되고, 서로의 코킹 비평탄부(103)와 코킹 비평탄부(104)를 서로 푸시함으로써 고정자 철심이 제조된다.

관련 기술의 코킹 비평탄부(103)는 1㎜ 이하의 직경을 갖고, 코킹 비평탄부(104)는 0.8㎜ 이하의 직경을 가진다. 또한, 회전자 강판(105)의 코킹 비평탄부(106)는 0.8㎜ 이하의 직경을 가진다.

코킹 비평탄부(103)의 볼록부의 높이는 판 두께의 약 70%가 되게 설정된다.

일본 특허 출원 제2001-292541호에 있어서, 엠보싱용 다이 및 펀치 사이에 중심 시프트가 3㎛ 이하로 설정된다. 그래서, 고정자 강판(100)과 회전자 강판(105)이 코킹 비평탄부(103, 104 및 106)와 서로 맞물리며 적층될 때 비평탄부의 맞물림 부분에서의 마모 발생이 제거되어 얇은 강판은 서로 밀접하게 접촉될 수 있 다.

코킹부의 형상과 크기를 산출하여 취득된 저손실 적층형 코어가 제안되었다.

도 8에 도시된 바와 같이, 하이브리드 스테핑 모터의 자로(X)는 화살표 마크로 나타낸 바와 같이, 통상 형성된다. 그러므로, 일본 특허 출원 제2001-292541호의 기술에 있어서, 코킹 비평탄부는 자로(X)의 매개부에 형성되어 코킹 비평탄부가 코어 로스를 발생시키는 자기 저항으로서 존재한다.

또한, 하이브리드 스테핑 모터의 회전자는 2개의 회전자 철심 사이에 희토류 등의 자석을 이용한 영구 자석을 유지함으로써 형성되도록 구성된다. 그러므로, 하이브리드 스테핑 모터에 있어서, 회전자 철심에 대한 철 부재량은 고정자 철심에 대한 철 부재량보다 상당히 적다.

이러한 이유 때문에, 회전자 철심의 코킹에 의해 발생된 자기 특성의 감소로 제조된 모터의 손실(코어 로스)은 상당히 작은 것으로 생각되었다. 그러므로, 회전자 철심의 코킹 위치는 여태까지 충분히 연구되지 않았다.

본 발명은 상기 문제를 해결하도록 이루어졌고, 따라서 그 목적은 코킹에 의해 발생된 코어 로스가 가능한 한 감소되는 모터의 적층형 코어 구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 복수의 마그네틱 폴이 중심 방향을 향해 돌출되도록 내주측에 둘레 방향을 따라 고정 간격으로 제공되는 복수의 고정자 철심 박판을 적층하여 형성된 고정자 철심과, 고정자 축심의 축선상에 고정자 철심과 동축으로 배치되고 복수의 디스크 형상의 회전자 철심 박판을 적층하여 형성된 회전자 철심을 포함하며, 고정자 철심과 회전자 철심이 복수의 박판을 서로 코킹하여 각각 고정되는 모터의 적층형 코어 구조를 제공하며, 고정자 철심 박판의 코킹 비평탄부의 중심은 최소 원의 외부에 제공되고 그 반경은 고정자 철심 박판의 중심으로부터 가장 짧은 외부 가장자리까지의 거리이며, 회전자 철심 박판의 코킹 비평탄부의 중심은 고정자 철심 박판의 외부 가장자리로부터 슬롯 부분까지의 폭 보다 큰 회전자의 외부 가장자리로부터 내부에 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 고정자 철심은 대략 스퀘어 형상의 외부 형상을 갖고, 고정자 철심 박판의 코킹 비평탄부의 중심은 고정자 철심 박판의 4개의 코너에 형성된 조립 나사 구멍과 고정자 철심 박판의 코너 외부 가장자리 사이에 제공된다.

본 발명의 제 1 양상에 의하면, 고정자 철심 박판의 코킹 비평탄부의 중심은 최소 원의의 외부에 제공되고 그 반경은 고정자 철심 박판의 중심으로부터 가장 짧 은 외부 가장자리까지의 거리이며, 회전자 철심 박판의 코킹 비평탄부의 중심은 고정자 철심 박판의 외부 가장자리로부터 슬롯 부분까지의 폭 보다 큰 회전자 외부 가장자리로부터 내부에 제공되며, 고정자 철심과 회전자 철심의 코킹 위치는 주요 자로가 아닌 곳에 위치되어 코킹에 의해 발생된 코어 로스가 가능한 한 제한될 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 의하면, 고정자 철심 박판의 코킹 비평탄부의 중심이 고정자 철심 박판의 4개의 코너에 형성된 조립 나사 구멍과 고정자 철심 박판의 코너 외부 가장자리 사이에 제공되므로 코킹 위치는 자기 경로로부터 가장 먼 위치에 위치될 수 있어서 코킹에 의해 발생된 코어 로스는 가능한 한 제한될 수 있다.

도 1은 하이브리드 스테핑 모터(1)의 구성도이다. 이 하이브리드 스테핑 모터(1)에 있어서, 고정자 철심(4)은 모터 케이스(5)를 형성하는 모터 플랜지(2)와 브래킷(3) 사이에 배치되고, 회전자(6)는 모터 케이스(5) 내에 배치된다. 회전자(6)는 출력축(7)의 중심축선에 지지된 자석(8)과 회전자 철심(9a 및 9b)으로 형성된다. 자석(8)의 양측은 회전자 철심(9a 및 9b)으로 지지된다.

회전자는 브래킷(3)과 모터 플랜지(2)에 각각 설치된 베어링(10a 및 10b)을 통해 출력축(7)에 회전가능하게 지지되어 고정자 철심(4)[고정자]의 축선에 집중적으로 배치된다.

도 2는 고정자 철심(4)을 구성하는 고정자 강판(20)[고정자 철심의 박판]을 도시하고, 도 3은 회전자 철심(9)을 구성하는 회전자 강판(30)을 도시한다. 고정자 강판(20)은 그 재료로서 전기 강판을 사용하고, 블랭킹하여 대략 스퀘어 형상의 박판으로 제조된다. 고정자 강판(20)은 내주측에 둘레 방향을 따라 고정 간격으로 중심 방향을 향해 돌출되는 복수의 마그네틱 폴(21)이 제공되고, 많은 폴(pole) 톱니(21a)[작은 톱니]는 각 마그네틱 폴(21)의 팁 단부에 제공된다. 고정자 강판(20)을 형성하는 박판의 4개의 코너에는 노치부(20a)가 형성되고, 조립 나사 구멍(22)이 노치부(20a)의 양측 위치에 형성된다.

반면, 회전자 강판(30)[회전자 철심의 박판]은 고정자 강판(20)과 같은 재료로서 전기 강판을 사용하고, 블랭킹하여 환상 박판으로 제조된다. 회전자 강판(30)은 외주 가장자리 부에서 많은 폴 톱니(31)[작은 톱니]로 형성되고, 출력축(7)을 삽입하는 구멍(32)은 회전자 강판(30)의 중심에 형성된다.

코킹 비평탄부(23 및 24)는 회전자 강판(20)에 엠보싱함으로써 조립 나사 구멍(22)과 고정자 강판(20)의 코너 외부 가장자리(20b) 사이에 형성된다. 이 코킹 비평탄부(23 및 24)의 중심은 최소 원의 외부에 제공되고 그 반경(r)은 고정자 강판(20)의 중심(O)으로부터 가장 짧은 외부 가장자리까지의 거리이다. 코킹 비평탄부(23 및 24) 중 코킹 비평탄부(23)는 자로로부터 가장 멀어지도록 고정자 강판(20)의 중심으로부터 조립 나사 구멍(22)의 중심을 통과하는 연장선상에, 실질적으로 고정자 강판(20)의 중심으로부터 가장 먼 위치에 제공된다. 또한, 코킹 비평탄부(24)은 가장 가까운 마그네틱 폴(21)으로부터 먼 측의 조립 나사 구멍(22)과 고정자 강판(20)의 코너 외부 가장자리(20b) 사이에 제공된다.

반면, 회전자 강판(30)의 코킹 비평탄부(33)의 중심은 회전자 강판(30)의 판 표면상에서 고정자 강판(20)의 외부 가장자리(25)로부터 슬롯 부분(26)까지의 폭(Wy)[요크 폭] 보다 큰 회전자 강판(30)의 외부 가장자리(30a)로부터 내부(D)에 제공된다.

고정자 강판(20)의 요크 폭이 Wy일 때 고정자의 자로 폭보다 넓은 자로를 보장하기 위해, 회전자(6)는 Dr - D > 2·Wy로 설정되며, Dr은 회전자(6)의 회전자 강판(30)의 직경이고, D는 코킹 비평탄부(33)가 내에 제공되는 직경이고, 코킹 비평탄부(33)는 D의 내부에 제공된다.

상술한 구성에 의하면, 복수의 고정자 강판(20)은 서로 배열되어 고정자 강판(20)의 코킹 비평탄부(23 및 24)를 코킹함으로써 적층되고, 나사는 모터 케이스(5)를 조립하는 모터 플랜지(2)와 브래킷(3)에 적층형 고정자 강판(20)을 고정하도록 조립 나사 구멍(22a 및 22b)을 통해 삽입되어 고정된다. 통상, 4개의 코너에 조립 나사 구멍(22a 및 22b) 중 하나를 사용하여 적층형 고정자 강판(20)이 모터 플랜지(2)와 브래킷(3)에 조립된다. 또한, 복수의 회전자 강판(30)은 모터 철심(9a 및 9b)의 2 세트를 형성하도록 코킹 비평탄부(33)를 정렬함으로써 적층된다. 회전자 철심(9a 및 9b)의 2 세트는 그 사이에 개재된 자석(8)으로 출력축(7)에 조립되고, 모터 케이스(5)에 내장된다.

고정자 강판(20)의 코킹 비평탄부(23 및 24)의 중심이, 상술한 바와 같이, 최소 원의 외부에 제공되고 그 반경(r)이 고정자 강판(20)의 중심(O)으로부터 가장 짧은 외부 가장자리까지의 거리이므로 코킹 위치[코킹 비평탄부(23 및 24)]는 고정자 철심(4)의 주요 자로가 아닌 곳에 위치되어 코킹에 의해 발생된 코어 로스는 가 능한 한 제한될 수 있다. 유사하게, 코킹 위치[코킹 비평탄부(33)]가 회전자 철심(9a 및 9b)의 주요 자로가 아닌 곳에 위치되므로 자속의 영향이 발휘되기 어려워서 코킹에 의해 발생된 코어 로스는 가능한 한 제한될 수 있다.

도 4 및 도 5는 동일한 표시가 도 2 및 도 3의 것과 동일한 요소에 적용되는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 고정자 강판(20) 및 회전자 강판(30)에 형성된 코킹 비평탄부는 비평탄부(23 및 33)만으로 형성되고, 비평탄부(24 및 34)는 생략된다(비평탄부의 수가 감소된다).

코킹함으로써 제공된 강도만으로 불충분한 경우에, 어닐링의 대상이 된 후에 고정자 철심(4) 및 회전자 철심(9)은 부착에 의해 강화될 수 있다. 어닐링이 행해진 경우에, 어닐링 후에 결합이 행해진다.

또한, 적층용 고정자 강판(20) 및 회전자 강판(30)은 두께를 적절하게 변화시켜 손실을 더 감소시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 제한되지 않는다. 예컨대, 고정자 강판(20)의 코킹 비평탄부(23 및 24)의 중심이 최소 원의 외부에 제공되고 그 반경(r)이 고정자 강판(20)의 중심(O)에서부터 가장 짧은 외부 가장자리까지의 거리이더라도 가능한 한 외부에 제공되는 것이 바람직하다. 고정자 강판(20) 및 회전자 강판(30)에 형성된 코킹 비평탄부의 직경, 높이, 등은 필요한 대로 설정될 수 있다. 코킹 비평탄부의 직경 또는 깊이가 더 작을수록 코어 로스[와상 전류 손실]가 강판 사이에서의 접촉 저항에 따라 감소되므로 더 증가한다. 그러나, 강도의 문제가 있으므로 1㎜보다 크지 않은 직경과 강판 두께의 70%의 깊이가 적당하다. 또한, 상술한 실시예는 예로서 하이브리드 스테핑 모터를 사용하여 설명되었다. 그러나, 본 발명은 다른 타입의 모터에 적용될 수 있다. 그래서, 말할 필요 없이 본 발명의 의미와 범위를 벗어나지 않고 적절한 변경이 이루어질 수 있다.

도 1은 하이브리드 스테핑 모터의 구성을 도시하는 부분단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고정자 강판의 코킹 비평탄부를 도시하는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 회전자 강판의 코킹 비평탄부를 도시하는 평면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고정자 강판의 코킹 비평탄부를 도시하는 평면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 회전자 강판의 코킹 비평탄부를 도시하는 평면도이다.

도 6은 종래 고정자 강판의 코킹 비평탄부를 도시하는 평면도이다.

도 7은 종래 회전자 강판의 코킹 비평탄부를 도시하는 평면도이다.

도 8은 하이브리드 스테핑 모터의 자로를 도시하는 개략도이다.

Claims

복수의 마그네틱 폴이 중심 방향을 향해 돌출되도록 내주측에 둘레 방향을 따라 고정 간격으로 제공되는 복수의 고정자 철심 박판을 적층하여 형성된 고정자 철심; 및 고정자 철심의 축선에 고정자 철심과 동축으로 배열되고 복수의 디스크 형상의 회전자 철심 박판을 적층하여 형성된 회전자 철심을 포함하며, 상기 고정자 철심 및 상기 회전자 철심이 복수의 박판을 서로 코킹하여 각각 고정되는 모터의 적층형 코어 구조에 있어서:

상기 고정자 철심 박판의 코킹 비평탄부의 중심은 최소 원의 외부에 제공되고, 그 반경은 고정자 철심 박판의 중심으로부터 가장 짧은 외부 가장자리까지의 거리이며, 상기 회전자 철심 박판의 코킹 비평탄부의 중심은 고정자 철심 박판의 외부 가장자리로부터 슬롯 부분까지의 폭 보다 큰 회전자 외부 가장자리로부터 내부에 제공되는 것을 특징으로 하는 모터의 적층형 코어 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 고정자 철심은 대략 스퀘어 형상의 외부 형상을 갖고, 상기 고정자 철심 박판의 코킹 비평탄부의 중심은 고정자 철심 박판의 4개의 코너에 형성된 조립 나사 구멍과 고정자 철심 박판의 코너 외부 가장자리 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 모터의 적층형 코어 구조.