KR20090050867A

KR20090050867A - Cylinder type back yoke formed of amorphous alloy, slotless motor using the same, and producing method thereof

Info

Publication number: KR20090050867A
Application number: KR1020070117526A
Authority: KR
Inventors: 송용설; 오한호; 이동훈
Original assignee: 주식회사 에이엠오
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2009-05-20
Also published as: KR100937843B1

Abstract

본 발명은 비정질 재료를 사용하여 제조되고, 티스가 형성되지 않는 슬롯레스(slotless) 타입의 실린더형 백 요크, 이를 이용한 슬롯레스 모터, 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a slotless cylindrical back yoke made of an amorphous material and having no teeth, a slotless motor using the same, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 백 요크는, 비정질 합금 리본을 에칭하여 제작된 다수의 링형상 요크편을 미리 설정한 길이를 갖는 실린더 형태로 적층한 벌크형 다수의 요크편과; 상기 벌크형 다수의 요크편 사이를 접착시킴과 동시에 외주부를 둘러싸는 절연막을 포함하며, 내주부 및 외주부에 슬롯이 형성되지 않는 것을 특징으로 한다.The back yoke of the present invention comprises: a plurality of bulk yoke pieces in which a plurality of ring-shaped yoke pieces produced by etching an amorphous alloy ribbon are laminated in a cylinder shape having a predetermined length; And an insulating film surrounding the outer circumferential part while adhering between the bulk plurality of yoke pieces, wherein a slot is not formed in the inner circumferential part and the outer circumferential part.

이를 통하여 본 발명은 비정질 재료를 사용하여 제조되고, 티스가 형성되지 않는 슬롯레스(slotless) 타입의 실린더형 백 요크를 이용하여 슬롯레스/코어레스 스테이터를 제작하고 이를 이용하여 슬롯레스 모터를 제작할 수 있다.Through this, the present invention can be made using an amorphous material, slotless / coreless stator using a slotless cylindrical back yoke that is not formed teeth can be produced slotless motor using the same have.

링형, 비정질 합금, 백 요크, 슬롯레스, 코어레스, 스테이터, 모터 Ring type, amorphous alloy, back yoke, slotless, coreless, stator, motor

Description

Cylindrical amorphous alloy back yoke, slotless motor using same, and method for manufacturing the same {Cylinder Type Back Yoke Formed of Amorphous Alloy, Slotless Motor Using the Same, and Producing Method}

본 발명은 실린더형 백 요크, 이를 이용한 슬롯레스 모터, 및 이들의 제조방법에 관한 것으로 특히, 비정질 재료를 사용하여 제조되고, 티스가 형성되지 않는 슬롯레스(slotless) 타입의 실린더형 백 요크, 이를 이용한 슬롯레스 모터, 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a cylindrical back yoke, a slotless motor using the same, and a method of manufacturing the same. In particular, a slotless cylindrical back yoke made of an amorphous material and having no teeth, It relates to a slotless motor used, and a manufacturing method thereof.

일반적으로 전기모터는 사용되는 용도에 따라 그 구조가 결정되며, 수만 RPM의 초고속 회전속도와 함께 관성 모멘트가 적어서 응답특성이 빠른 것을 요구하는 로봇의 팔 제어용, 치과 또는 외과 수술용 구동장치는 로터의 구조가 직경이 작은 대신에 가늘고 긴 형태로 이루어진 것이 관성 모멘트의 제어에 유리하다.In general, the electric motor has a structure that is determined according to the intended use, and the control device for the arm, dental or surgical operation of the robot which requires fast response characteristics due to the low moment of inertia with the ultra-high rotational speed of tens of thousands of RPM is the rotor of the rotor. It is advantageous for the control of the moment of inertia that the structure is thin and long instead of small in diameter.

이러한 용도로 개발된 AC 또는 DC 브러시레스(brushless) 모터는 외부에 있는 아우터 스테이터와 스테이터 내부에 회전 가능하게 지지되는 인너 로터로 구성된다. 로터는 다수의 자극, 예를 들어, 4, 6, 또는 8극의 N극 및 S극 자석으로 이루어지며 이를 일방향으로 회전시키기 위해 스테이터는 다수의 권선이 스테이터 코 어의 다수의 티스(teeth)와 슬롯(slot) 사이에 권취된 슬롯형 스테이터 구조를 이루고 있다.AC or DC brushless motors developed for this purpose consist of an outer stator and an inner rotor rotatably supported inside the stator. The rotor consists of a number of magnetic poles, e.g. 4, 6 or 8 pole N and S pole magnets, and in order to rotate it in one direction, the stator has a number of windings with a number of teeth of the stator core. The slotted stator structure is wound between slots.

이러한 슬롯형 스테이터는 권선이 어렵고 권선에 많은 시간을 필요로 하며 복잡한 고가의 코일 권선 설비를 요구한다. 또한 다수의 티스가 형성된 구조는 자기적인 불연속성을 유발하여 모터의 효율에 영향을 미치고 슬롯의 존재에 따라 코깅 토크(cogging torque)가 발생하게 된다. 전기강판과 같은 재질의 경우 두께가 두꺼우므로 철손이 커 고속 모터에서의 효율이 낮을 수 밖에 없다. 더욱이 티스의 존재에 따라 특정위치에 위치할 수 있는 권선의 수가 제한되기도 하며 코일의 점적율이 낮아 모터 효율이 낮게 된다.These slotted stators are difficult to wind, require a lot of time in winding and require complex and expensive coil winding equipment. In addition, the structure in which a plurality of teeth are formed causes magnetic discontinuity, affecting the efficiency of the motor, and cogging torque is generated according to the presence of the slot. In the case of a material such as an electrical steel sheet, the thickness is so large that the iron loss is large, the efficiency of the high-speed motor is low. Furthermore, the presence of teeth also limits the number of windings that can be located at a particular location, resulting in lower motor efficiency due to lower coil footprint.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 슬롯레스(slotless) 스테이터 구조를 갖는 기술이 개발되어 미합중국 특허 제5,197,180호에 제안되었다. 일반적으로 슬롯레스 스테이터의 제조는 슬롯형 코어를 갖는 스테이터에 비하여 상대적으로 어렵기 때문에 제조비용이 높아 널리 채용되고 있지 못하였다. To solve this problem, a technique having a slotless stator structure has been developed and proposed in US Pat. No. 5,197,180. In general, the manufacturing of the slotless stator is relatively difficult compared to the stator having a slotted core, and thus the manufacturing cost is not widely adopted.

상기 종래의 스테이터 어셈블리 제조방법은 먼저 전용 권선기와 특수 설계된 권선지그를 사용하여야 하기 때문에 양산시 설비투자에 대한 부담이 높고, 각 권선 섹션별로 권선방향의 절환이 필요하여 전체적인 권선시간이 길게 소요되는 문제가 있다.Since the conventional stator assembly manufacturing method must use a dedicated winding machine and a specially designed winding jig, the burden on equipment investment in mass production is high, and the winding direction needs to be changed for each winding section, so that the overall winding time is long. have.

한편, 일부 특정 타입을 제외하고는 일반적으로 모터 및 발전기는 하나 이상의 타입의 연자성체(soft magnetic materials)를 사용한다. "연자성체"란 자화 및 소자(demagnetized)가 쉽게 이루어지는 재료를 말한다. 각 자화 주기 동안 자성체 내에서 불가피하게 소산되는 에너지는 히스테리시스 손실 또는 코어손실이라 불린다. 히스테리시스 손실의 크기는 여기 진폭 및 주파수 둘 다의 함수이다. 또한, 연자성체는 높은 투자율 및 낮은 보자력을 나타낸다. On the other hand, except for some specific types, motors and generators generally use one or more types of soft magnetic materials. "Soft magnetic material" refers to a material that is easily magnetized and demagnetized. The energy inevitably dissipated in the magnetic body during each magnetization cycle is called hysteresis loss or core loss. The magnitude of the hysteresis loss is a function of both the excitation amplitude and the frequency. In addition, soft magnetic bodies exhibit high magnetic permeability and low coercive force.

일반적으로, 모터 및 발전기는 하나 이상의 영구자석 또는 전류가 흐르는 권선에 의해 둘러싼 추가적인 연자성체에 의해 공급 가능한 동자력(magnetomotive force) 소스를 구비한다. "경자성체"라 불리는 "영구자석 재료"는 높은 보자력을 가지고, 소자에 저항하여 자화 상태를 강하게 유지하는 자성체이다. 모터의 타입에 따라서, 영구자석 재료 및 연자성체가 로터 또는 스테이터에 배치될 수 있다.Generally, motors and generators have a source of magnetomotive force that can be supplied by one or more permanent magnets or additional soft magnetic bodies surrounded by current-carrying windings. A "permanent magnet material" called "light magnetic material" is a magnetic material having high coercive force and resisting an element to maintain a strong magnetization state. Depending on the type of motor, permanent magnet material and soft magnetic material may be disposed in the rotor or stator.

최근 생산되는 모터의 주류는 연자성체로서 철(Fe)과 특히, 규소(Si), 인(P), 탄소(C) 및 알루미늄(Al)을 포함해서 하나 이상의 합금 요소로 이루어진 합금인 다양한 등급의 전기 강 또는 모터 강을 사용한다. 가장 많이 사용되는 것은 Si 합금이다. 개량 영구자석 재료로 제작된 로터 및 비정질 금속 등의 개량, 저-손실 연자성체로 제작된 코어를 갖는 스테이터를 구비하는 모터 및 발전기는 종래의 반지름방향 에어갭 모터 및 발전기에 비해 높은 효율 및 출력밀도를 발휘할 수 있는 잠재성이 있지만, 그러한 축방향 에어갭 또는 반지름방향 에어갭 타입의 장치를 성공적으로 조립한 경우는 거의 없었다. 비정질 금속을 종래의 반지름 또는 축방향 에어갭 장치에 적용시키려는 지금까지의 시도는 상업적으로 성공적이지 못했다.The mainstream motors produced in recent years are soft magnetic materials of various grades, which are alloys of iron (Fe) and one or more alloying elements, in particular silicon (Si), phosphorus (P), carbon (C) and aluminum (Al). Use electric steel or motor steel. The most used is Si alloy. Motors and generators with stators having cores made of improved, low-loss soft magnetic materials, such as rotors and amorphous metals made of improved permanent magnet materials, have higher efficiency and power density than conventional radial air gap motors and generators. Although there is the potential to demonstrate, there have been few cases of successfully assembling such an axial or radial airgap type device. To date, attempts to apply amorphous metals to conventional radial or axial airgap devices have not been commercially successful.

스테이터 및/또는 로터를 코일 또는 비정질 금속의 원형 박판으로 대체하는 초기의 설계는 내부표면 또는 외부표면을 통해 티스가 생기는 것이 일반적이다. 비정질 금속은 독특한 자기적 및 기계적 성질을 갖고 있어, 일반적인 강을 직접 대체 하기가 사실상 불가능하다.Initial designs for replacing the stator and / or rotor with a circular thin sheet of coil or amorphous metal typically involve teething through the inner or outer surface. Amorphous metals have unique magnetic and mechanical properties, making it virtually impossible to replace ordinary steel directly.

최근 기술의 고속 공작기계, 항공 모터 및 액츄에이터, 압축기 등 다양한 분야에서 사용되는 많은 장치들은 15,000 ~ 20,000 rpm을 초과하고 어떤 경우에는 100,000 rpm 에 이르는 고속에서 작동 가능한 전기 모터를 필요로 한다. 거의 대부분의 고속 전기장치는 낮은 자극계수로 제작되는데, 이는 고주파수에서 작동하는 전기장치 내의 자성체가 지나치게 과도한 코어손실을 갖지 않도록 하기 위함이다. 이것은 대부분의 모터에 사용되는 연자성체가 Si-Fe 합금으로 이루어져 있다는 사실이 주된 원인이다. 종래의 Si-Fe계 재료에 있어서, 약 400 Hz 이상의 주파수에서 변화하는 자기장으로부터 기인하는 손실은 흔히 재료를 어떤 적절한 냉각수단에 의해서도 냉각시킬 수 없을 때까지 가열시킨다.Many devices used in a variety of applications, including high speed machine tools, aviation motors and actuators and compressors of the state of the art, require electric motors capable of operating at high speeds in excess of 15,000 to 20,000 rpm and in some cases up to 100,000 rpm. Almost all high speed electrical devices are manufactured with low stimulation coefficients to ensure that magnetic materials in electrical devices operating at high frequencies do not have excessively excessive core losses. This is mainly due to the fact that the soft magnetic material used in most motors is made of Si-Fe alloy. In conventional Si-Fe based materials, losses resulting from varying magnetic fields at frequencies above about 400 Hz are often heated until the material cannot be cooled by any suitable cooling means.

현재까지 저-손실 재료의 장점을 잘 이용하면서 제작이 용이한 전기장치를 저렴한 비용으로 제공하는 것은 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 저-손실 재료를 종래의 장치에 적용하려는 지금까지의 시도는 대부분 실패였는데, 이는 초기의 설계가 장치의 자기 코어에 있어서, Si-Fe 등의 종래 합금을 비정질 금속 등의 새로운 연자성체로 단순히 대체시키는 것에 의존하기 때문이다. 이러한 전기장치는 때때로 낮은 손실을 갖는 향상된 효율을 나타내지만, 일반적으로 출력의 저하가 심하고, 비정질 금속의 성형/취급 관련하여 소요되는 비용이 크다는 어려움이 있다. 그 결과, 상업적 성공 또는 시장 진입이 이루어지지 않았다.To date, it is known to be very difficult to provide an electrical device that is easy to manufacture while taking advantage of low-loss materials. Previous attempts to apply low-loss materials to conventional devices have been largely unsuccessful, since earlier designs simply replaced conventional alloys such as Si-Fe with new soft magnetic materials such as amorphous metals in the magnetic core of the device. It depends on what you do. Such electrical devices sometimes exhibit improved efficiency with low losses, but generally suffer from severe degradation in power and high cost associated with forming / handling amorphous metals. As a result, no commercial success or market entry was made.

예를 들어, 미국 특허 4,578,610호에는, 비정질 금속 테이프의 스트립을 간단히 코일링하여 제작되는 스테이터를 구비한 고효율 모터가 개시되어 있는데, 여 기서 비정질 스트립은 권취되고 그 다음 슬롯이 형성되고 그 다음 적절한 스테이터 권선이 슬롯 내에 놓인다.For example, US Pat. No. 4,578,610 discloses a high efficiency motor with a stator that is manufactured by simply coiling a strip of amorphous metal tape, where the amorphous strip is wound, the next slot is formed, and then the appropriate stator. The winding is placed in the slot.

미국 특허 4,187,441호에는 스테이터 권선을 수용하는 슬롯을 가지며 비정질 금속 리본으로 이루어진 나선형으로 권취된 박층 자기 코어를 구비하는 고출력밀도 장치가 개시되어 있다. 상기 특허는 또한 비정질 금속 리본에 슬롯을 가공하기 위해 레이저 빔을 사용하는 방법을 개시하고 있다.U.S. Patent 4,187,441 discloses a high power density device having a slot for receiving stator windings and having a spirally wound thin magnetic core made of an amorphous metal ribbon. The patent also discloses a method of using a laser beam to process slots in an amorphous metal ribbon.

상기 미국 특허들은 모두 링 형상으로 권선된 비정질 금속 스트립 또는 리본에 슬롯을 형성한 후, 이를 스테이터 코어로 이용하여 슬롯에 코일을 권선한 스테이터 구조를 제안하고 있다.The above-mentioned US patents propose a stator structure in which a slot is formed in an amorphous metal strip or ribbon wound in a ring shape, and then a coil is wound around the slot using the slot as a stator core.

그러나, 종래 비정질(FeBSi)계 자성합금 리본을 이용하여 제조되는 코어의 경우 성능을 향상시키기 위해 복잡한 구조를 가질 수 밖에 없으며, 코어 적층시 티스 정렬(alignment)의 제약이 따를 뿐만 아니라 분할 코어의 코어 조립 공정이 필수적으로 요구되는 문제점이 있다.However, in the case of a core manufactured using a conventional amorphous (FeBSi) -based magnetic alloy ribbon, it is inevitable to have a complicated structure to improve performance, and the core alignment of the split core is not only followed by constraints of tooth alignment when the core is stacked. There is a problem that the assembly process is required.

한편, 전형적으로 전기 모터는 무방향성 전기강판으로 된 복수의 적층된 라미네이션(lamination)으로부터 형성된 자기 부재를 포함하고 있다. 다양한 릴럭턴스 모터와 와전류 모터에 있어서, 스테이터(stator)들은 적층된 라미네이션으로 부터 제조된다. 상기 스테이터 및 로터(rotor) 양자는 농형 모터(squirrel cage motor), 릴럭턴스 동기 모터 및 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor)에 있어 적층된 라미네이션으로 부터 제조된다. 각각의 라미네이션은 전형적으로 그 기계적으로 연한 무방향성 전기강판을 소망하는 형상으로 스탬핑, 펀칭 또 는 컷팅함으로써 형성된다. 상기 형성된 라미네이션은 이어 적층되어, 모터의 생산 및 작동 중에 충분한 기계적인 완전성을 유지함과 함께, 소망하는 형태를 갖는 로터 또는 스테이터를 형성하게 된다.On the other hand, an electric motor typically includes a magnetic member formed from a plurality of laminated laminations of non-oriented electrical steel sheets. For various reluctance motors and eddy current motors, stators are manufactured from stacked laminations. Both the stator and the rotor are made from laminated laminations in squirrel cage motors, reluctance synchronous motors and switched reluctance motors. Each lamination is typically formed by stamping, punching or cutting the mechanically soft non-oriented electrical steel sheet into a desired shape. The formed laminations are then stacked to form a rotor or stator with the desired shape while maintaining sufficient mechanical integrity during production and operation of the motor.

비록 무방향성 전기강판과 비교할 때, 비정질 금속은 우수한 자기 성능을 제공하지만, 특정한 물리적 특성과 가공에 대해 발생하는 장애 때문에 전기 모터용 스테이터와 로터로서 벌크 자기 부재로서의 사용이 적합하지 않다고 오랫동안 고려되고 있다. 예를 들면, 비정질 금속은 무방향성 전기강판 보다 얇고 경하며, 따라서 가공 툴(fabrication tool)과 다이가 보다 급속하게 마모된다. 상기 툴링과 제조에 따른 비용 증가는 펀칭이나 스탬핑과 같은 통상의 기술과 비교할 때 벌크 비정질 금속 자기 부재를 가공하는 것이 상업적인 경쟁력을 갖지 못하게 한다. 비정질 금속의 두께는 또한 조립된 부재의 라미네이션 수의 증가를 가져오며, 또한 비정질금속 로터 또는 스테이터 자석 조립체의 전체 비용을 상승시킨다.Although amorphous metals provide superior magnetic performance when compared to non-oriented electrical steel sheets, it has long been considered unsuitable for use as bulk magnetic elements as stators and rotors for electric motors due to certain physical properties and obstacles arising from processing. . For example, amorphous metals are thinner and harder than non-oriented electrical steel sheets, so that fabrication tools and dies wear more rapidly. The increased cost of tooling and fabrication renders the machining of bulk amorphous metal magnetic members uncompetitive compared to conventional techniques such as punching or stamping. The thickness of the amorphous metal also results in an increase in the lamination number of the assembled member, and also increases the overall cost of the amorphous metal rotor or stator magnet assembly.

비정질 금속은 균일한 리본폭을 갖는 얇고 연속적인 리본으로 공급된다. 그러나 비정질 금속은 매우 경한 재료로서, 그것을 쉽게 절단하거나 성형하기가 아주 어렵다. 피크 자기 특성을 확보하기 위해 어닐링처리 되면, 비정질 금속 리본은 큰 취성을 띄게 된다. 이는 벌크 비정질 자기 부재를 구성하기 위해 통상적인 방법(approach)을 사용하는 것을 어렵게 하고 값비싸게 한다. 또한 상기 비정질금속 리본의 취성은 전기 모터의 적용에 있어서 벌크 자기 부재의 내구성에 대한 우려를 가져올 수도 있다.Amorphous metal is supplied in thin continuous ribbons with a uniform ribbon width. However, amorphous metal is a very hard material, and it is very difficult to cut or mold it easily. When annealed to ensure peak magnetic properties, the amorphous metal ribbon becomes very brittle. This makes it difficult and expensive to use conventional approaches to construct bulk amorphous magnetic elements. In addition, the brittleness of the amorphous metal ribbon may cause concern about the durability of the bulk magnetic member in the application of the electric motor.

자기 스테이터는, 높은 회전속도를 위해 필요한 주파수에서 급속하게 변하는 극도로 높은 자기력하에 있다. 이러한 자기력은 상기 스테이터 재료에 상당한 응력을 줄 수 있으며, 비정질금속 자기 스테이터를 손상시킬 수도 있다. 로터도 또한, 통상적인 회전과, 상기 기구가 활성화되거나 비활성화될 때 그리고 그 부하가 급작스럽게 변할때의 회전 가속 양자 때문에 기계적인 힘을 받고 있다.The magnetic stator is under extremely high magnetic forces, which change rapidly at the frequencies required for high rotational speeds. This magnetic force can cause significant stress on the stator material and can damage the amorphous metal magnetic stator. The rotor is also subjected to mechanical forces due to both normal rotation and rotational acceleration when the mechanism is activated or deactivated and the load changes abruptly.

특수한 방법들이 비정질 금속 부재 제조를 위해 제시되고 있다. 예를 들면, Frischmann의 미국 특허 4,197,146호는 몰딩되고 콤펙트한 비정질금속 플래이크(flake)를 사용하여 제조된 스테이터를 제시하고 있다. 비록 이 방법은 복잡한 스테이터 형상의 형성을 가능하게 하지만, 그 구조는 비정질금속의 개개의 플래이크 입자들 사이에 수많은 에어 갭을 포함한다. 이러한 구조는 자기회로의 릴럭턴스 및 이에 따른 상기 모터를 작동하기 위해 요구되는 전류를 크게 증가시킨다.Special methods have been proposed for the production of amorphous metal parts. For example, US Pat. No. 4,197,146 to Frischmann, discloses a stator made using molded amorphous metal flakes. Although this method allows the formation of complex stator shapes, the structure includes numerous air gaps between individual flake particles of amorphous metal. This structure greatly increases the reluctance of the magnetic circuit and thus the current required to operate the motor.

강자성 비정질금속의 사용과 관련된 또 다른 어려움은 자기변형 현상 때문에 일어난다. 어떤 자기변형 재료의 특정한 자기 특성은 부과된 기계적 응력에 대응하여 변한다. 예를 들면, 비정질재료를 함유하는 부재의 투자율은 정형적으로 감소되며 상기 부재가 응력하에 있을 때 그 코어 손실이 증가된다. 상기 자기변형 현상 때문에 비정질금속 디바이스의 연자성 특성의 열화가, (i) 전기 모터의 동작중 자기적 및 기계적 응력; (ii) 기계적인 클램핑(clamping)으로부터의 응력 또는 그렇지 않으면 상기 벌크 비정질금속 부재를 제위치에 고정하는 것; (iii) 상기 비정질금속 재료의 자기포화에 기인한 열팽창 또는 팽창에 의해 초래되는 내부응력;을 포함하는 어떠한 소스의 조합으로부터 초래되는 응력에 의해 야기될 수 있다. 비정질금속 자기 스테이터가 응력을 받음에 따라, 자속을 안내하거나 집중하는 효율이 감 소되어 보다 큰 자기 손실, 감소된 효율, 증가된 열생산, 및 감소된 출력을 가져온다. 이러한 열화의 정도는 미국 특허 5,731,649호에 의해 제시된 바와 같이, 특정한 비정질금속 재료 및 그 응력의 실제적인 강도에 따라 상당해질 수 있다. 코어 손실의 열화는 종종 파괴인자(destruction factor), 즉, 최종 디바이스에 의해 실제적으로 나타내어지는 코어 손실과 응력이 없는 실험실 조건하에서 시험된 구성재료의 내재하는 코어 손실과의 비로서 표시된다.Another difficulty associated with the use of ferromagnetic amorphous metals arises from magnetostrictive phenomena. Certain magnetic properties of some magnetostrictive materials change in response to the mechanical stress imposed. For example, the permeability of a member containing amorphous material is reduced formally and its core loss is increased when the member is under stress. The deterioration of the soft magnetic properties of amorphous metal devices due to the magnetostrictive phenomenon may include (i) magnetic and mechanical stress during operation of the electric motor; (ii) securing the stress from mechanical clamping or otherwise the bulk amorphous metal member in place; (iii) internal stress caused by thermal expansion or expansion due to magnetic saturation of the amorphous metal material; and may be caused by stress resulting from any combination of sources. As the amorphous metal magnetic stator is stressed, the efficiency of guiding or concentrating the magnetic flux is reduced resulting in greater magnetic losses, reduced efficiency, increased heat production, and reduced power. The degree of such degradation can be significant, depending on the specific strength of the particular amorphous metal material and its stress, as shown by US Pat. No. 5,731,649. Deterioration of core loss is often expressed as a destruction factor, that is, the ratio of the core loss actually represented by the final device to the inherent core loss of the component material tested under stress-free laboratory conditions.

더욱이, 비정질금속은 통상의 전기강판을 포함하여 다른 일반적인 연자성재료 보다 아주 낮은 이방성 에너지를 갖는다. 그 결과, 이러한 일반적인 금속들의 자기 특성들에는 해로운 효과를 갖지 않을 수도 있는 응력 레벨이 모터 부재를 위위한 중요한 특성, 예를 들면, 투자율 및 코어 손실에 심각한 영향을 줄 수 있다. 예를 들면, 상기 미국 특허 5,731,649호는 또한 에폭시를 사용하는 라미네이션과 함께, 비정질금속을 코일로 롤링함으로써 비정질금속 코어를 형성하는 것은 그 재료로된 코일의 열 및 자기포화팽창을 해롭게 제한하며, 이러한 코어를 포함하는 모터 또는 발전기의 효율을 감소시키는 높은 내부 응력과 자기변형을 가져온다. 자기 특성들에 대한 응력-유도 열화(stress-induced degradation)를 피하기 위해, 상기 미국 특허 5,731,649호는 접착제 접합을 사용함이 없이 절연hqls(dielectric enclosure) 내에 주의 깊게 탑재되거나 포함된 복수의 적층되거나 코일링된 비정질금속 부분을 포함하는 자기 부재를 제시하고 있다.Moreover, amorphous metals have much lower anisotropic energy than other common soft magnetic materials, including conventional electrical steel sheets. As a result, stress levels that may not have a detrimental effect on the magnetic properties of these common metals can have a significant impact on important properties for the motor member, such as permeability and core loss. For example, U. S. Patent No. 5,731, 649 also describes the formation of an amorphous metal core by rolling an amorphous metal into a coil with lamination using epoxy, which adversely limits the thermal and self saturation of the coil of the material. This results in high internal stresses and magnetostrictions that reduce the efficiency of the motor or generator comprising the core. In order to avoid stress-induced degradation on magnetic properties, U.S. Pat.No. 5,731,649 discloses a plurality of laminated or coiled carefully mounted or embedded in dielectric enclosures without the use of adhesive bonding. A magnetic member comprising an amorphous metal part is presented.

상술한 기재에 의해 제시된 개선에도 불구하고, 고속, 고효율 전기 기구를 위해 필요한 우수한 자기적 및 물리적 특성의 조합을 나타내는 개선된 비정질금속 모터 부재들에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 비정질 금속을 효율적으로 사용하고, 여러 유형의 모터와 이에 사용된 자기부재들의 대량 생산을 위해 실행될 수 있는 제조방법의 개발이 요구된다.Despite the improvements presented by the above description, there is a need for improved amorphous metal motor members that exhibit a good combination of magnetic and physical properties required for high speed, high efficiency electrical appliances. There is also a need to develop a manufacturing method that can be used efficiently for amorphous metals and for mass production of various types of motors and magnetic elements used therein.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 비정질 재료를 사용하여 제조되고, 티스가 형성되지 않는 슬롯레스(slotless) 타입의 실린더형 비정질 합금 백 요크, 이를 이용한 슬롯레스 모터, 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to manufacture a slotless cylindrical amorphous alloy back yoke, which is manufactured using an amorphous material and does not form a tooth, a slotless motor using the same, and It is to provide a manufacturing method thereof.

본 발명의 다른 목적은 슬롯레스(slotless) 타입의 모터에 적용되는 백 요크를 비정질 합금 리본을 사용하여 실린더형으로 제작할 때 백 요크의 코어 손실이 작고 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 실린더형 비정질 합금 백 요크의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is a cylindrical amorphous alloy bag which can be manufactured at a low cost and low core loss of the back yoke when the back yoke applied to a slotless type motor is made cylindrical using an amorphous alloy ribbon. It is to provide a method of manufacturing the yoke.

본 발명의 또 다른 목적은 전용 권선기와 특수 설계된 권선지그를 사용하지 않으며, 각 권선 섹션별로 권선방향의 절환이 필요 없고 전체적인 권선시간이 짧으며 코일 유닛의 조립이 쉽게 이루어질 수 있는 코일 어셈블리와 실린더형 비정질 합금 백 요크를 갖는 슬롯레스/코어레스 타입 모터용 스테이터 및 이를 이용한 슬롯레스 모터를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is not to use a special winding machine and a specially designed winding jig, does not need to change the winding direction for each winding section, the overall winding time is short, the coil assembly and the cylinder type can be easily assembled coil unit The present invention provides a stator for a slotless / coreless type motor having an amorphous alloy back yoke and a slotless motor using the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 비정질 합금 리본을 에칭하여 제작된 다수의 링형상 요크편을 미리 설정한 길이를 갖는 실린더 형태로 적층한 벌크형 다수의 요크편과; 상기 벌크형 다수의 요크편 사이를 접착시킴과 동시에 외주부를 둘러싸는 절연막을 포함하며, 내주부 및 외주부에 슬롯이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 슬롯레스 모터용 실린더형 백 요크를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a plurality of bulk yoke pieces laminated in the form of a cylinder having a predetermined length of a plurality of ring-shaped yoke pieces produced by etching the amorphous alloy ribbon; A cylindrical back yoke for a slotless motor, comprising an insulating film surrounding the outer circumferential portion while adhering between the bulk plurality of yoke pieces, the slot is not formed in the inner circumferential portion and the outer circumferential portion.

바람직하게는, 상기 실린더형 백 요크는 두께 15 ~ 50 ㎛ 및 폭 25 ~ 300 mm 크기의 비정질 합금 리본을 적층하여 내경 10 ~ 250 mm, 외경 14 ~ 280 mm 및 높이 5 ~ 200 mm의 크기를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the cylindrical back yoke has an inner diameter of 10 to 250 mm, an outer diameter of 14 to 280 mm, and a height of 5 to 200 mm by laminating an amorphous alloy ribbon having a thickness of 15 to 50 μm and a width of 25 to 300 mm. It is characterized in that it is formed to.

또한, 상기 에칭 공정은 염화제이철(FeCl3) 또는 염화동(CuCl2))을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the etching process is characterized in that it is made using ferric chloride (FeCl3) or copper chloride (CuCl2).

또한, 본 발명은 구현하고자 하는 높이의 합금 리본 폭을 가진 Fe 또는 Co계 비정질 합금 리본을 권취기를 이용하여 권취하여 형성되며, 슬롯이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 실린더형 백 요크를 제공한다.In addition, the present invention is formed by winding the Fe or Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy ribbon width of the height to be implemented using a winder, and provides a cylindrical back yoke characterized in that no slot is formed.

바람직하게는, 상기 Fe계 비정질 합금 리본은 Fe-Si-B, Fe-Si-Al, Fe-Hf-C, Fe-Cu-Nb-Si-B, 또는 Fe-Si-N 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the Fe-based amorphous alloy ribbon is any one of Fe-Si-B, Fe-Si-Al, Fe-Hf-C, Fe-Cu-Nb-Si-B, or Fe-Si-N It features.

또한, 상기 Co계 비정질 합금 리본은 Co-Fe-Si-B, 또는 Co-Fe-Ni-Si-B 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the Co-based amorphous alloy ribbon is characterized in that any one of Co-Fe-Si-B, or Co-Fe-Ni-Si-B.

또한, 상기 실린더형 백 요크는 투자율 향상을 위하여 열처리가 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the cylindrical back yoke is characterized in that the heat treatment is performed to improve the permeability.

또한, 본 발명은 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조방법에 있어서, 비정질 합금 리본을 링형으로 에칭하는 단계; 지그를 이용하여 에칭된 상기 비정질 합금 리본 요크편을 적층하는 단계; 적층된 상기 비정질 합금 리본 요크편을 열처리하는 단계; 적층된 상기 비정질 합금 리본 요크편의 외부를 1차 함침하는 단계; 상기 비정질 합금 리본 요크편을 상기 지그로부터 탈착하는 단계; 및 탈착된 상기 비정질 합금 리본 요크편을 2차 진공 함침하는 단계를 포함하는 실린더형 백 요크의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a single layered amorphous alloy back yoke, comprising: etching an amorphous alloy ribbon in a ring shape; Stacking the etched amorphous alloy ribbon yoke pieces using a jig; Heat-treating the stacked amorphous alloy ribbon yoke pieces; First impregnating an outer side of the laminated amorphous alloy ribbon yoke piece; Detaching the amorphous alloy ribbon yoke piece from the jig; And secondary vacuum impregnation of the detached amorphous alloy ribbon yoke piece.

또한, 본 발명은 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조방법에 있어서, 비정질 합금 리본을 링형으로 에칭하는 단계; 지그의 외부에 접착 방지용 오일을 도포하는 단계; 상기 지그를 이용하여 상기 비정질 합금 리본 요크편을 적층하는 단계; 적층된 상기 비정질 합금 리본 요크편을 진공 함침하는 단계; 상기 비정질 합금 리본 요크편을 상기 지그로부터 탈착하는 단계; 및 적층된 상기 비정질 합금 리본 요크편을 열처리하는 단계를 포함하는 실린더형 백 요크의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a single layered amorphous alloy back yoke, comprising: etching an amorphous alloy ribbon in a ring shape; Applying an oil for preventing adhesion to the outside of the jig; Laminating the amorphous alloy ribbon yoke piece using the jig; Vacuum impregnating the laminated alloy ribbon yoke piece; Detaching the amorphous alloy ribbon yoke piece from the jig; And it provides a method for producing a cylindrical back yoke comprising the step of heat-treating the laminated alloy ribbon yoke piece.

또한, 본 발명은 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조방법에 있어서, 비정질 합금 리본을 링형으로 에칭하는 단계; 링형의 상기 비정질 합금 리본 각각에 롤링(rolling)을 이용하여 접착제를 도포하는 단계; 지그를 이용하여 상기 비정질 합금 리본 요크편을 적층하는 단계; 상기 비정질 합금 리본 요크편을 상기 지그로부터 탈착하는 단계; 및 상기 적층된 비정질 합금 리본 요크편을 열처리하는 단계를 포함하는 실린더형 백 요크의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a single layered amorphous alloy back yoke, comprising: etching an amorphous alloy ribbon in a ring shape; Applying an adhesive to each of the ring-shaped amorphous alloy ribbons by rolling; Stacking the amorphous alloy ribbon yoke pieces using a jig; Detaching the amorphous alloy ribbon yoke piece from the jig; And it provides a method for producing a cylindrical back yoke comprising the step of heat-treating the laminated amorphous alloy ribbon yoke piece.

또한, 본 발명은 배열 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조방법에 있어서, 비정질 합금 리본을 링형으로 에칭하는 단계; 각 배열 합금별 링형의 상기 비정질 합 금 리본 요크편 각각에 롤링(rolling)을 이용하여 접착제를 도포하는 단계; 지그를 이용하여 비정질 합금 리본 요크편을 적층하는 단계; 상기 비정질 합금 리본 요크편을 상기 지그로부터 탈착하는 단계; 및 적층된 상기 비정질 합금 리본 요크편을 열처리하는 단계를 포함하는 실린더형 백 요크의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing an array laminated amorphous alloy back yoke, comprising: etching an amorphous alloy ribbon in a ring shape; Applying an adhesive to each of the ring-shaped amorphous alloy ribbon yoke pieces of each array alloy by using rolling; Laminating an amorphous alloy ribbon yoke piece using a jig; Detaching the amorphous alloy ribbon yoke piece from the jig; And it provides a method for producing a cylindrical back yoke comprising the step of heat-treating the laminated alloy ribbon yoke piece.

또한, 본 발명은 권취형 비정질 합금 백 요크의 제조방법에 있어서, 슬리팅을 통하여 백 요크의 높이를 결정하고 비정질 합금 리본을 절단하는 단계; 권취기를 이용하여 상기 비정질 합금 리본을 와인딩하는 단계; 상기 와인딩에 따른 백 요크의 외경을 결정하는 단계; 상기 비정질 합금 리본을 스포팅하는 단계; 스포팅이 완료된 상기 비정질 합금 리본 요크편을 와인더로부터 탈착하는 단계; 권취된 상기 비정질 합금 리본 요크편을 열처리하는 단계; 권취된 상기 비정질 합금 리본 요크편을 진공 함침하는 단계; 및 상기 권취된 비정질 합금 리본 요크편에서 보빈을 제거하는 단계를 포함하는 실린더형 백 요크의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a wound amorphous alloy back yoke, the step of determining the height of the back yoke through the slitting and cutting the amorphous alloy ribbon; Winding the amorphous alloy ribbon using a winder; Determining an outer diameter of the back yoke according to the winding; Spotting the amorphous alloy ribbon; Detaching the spotted-finished amorphous alloy ribbon yoke piece from a winder; Heat-treating the wound amorphous alloy ribbon yoke piece; Vacuum impregnating the wound amorphous alloy ribbon yoke piece; And removing the bobbin from the wound amorphous alloy ribbon yoke piece.

바람직하게는, 상기 열처리는 410℃에서 3시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the heat treatment is characterized in that for 3 hours at 410 ℃.

또한, 본 발명은 양단이 회전 가능하게 케이스에 지지되는 축; 다수의 극수를 갖는 영구자석을 구비하며 상기 축의 외주에 결합된 원통형 로터; 상기 로터와 소정의 간격을 두고 원주방향으로 배열된 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 Fe 또는 Co계 비정질 합금 리본을 에칭하고, 에칭된 상기 비정질 자성 합금 리본 요크편을 적층하여 형성되며, 슬롯이 형성되지 않는 실린더형 백 요크를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더형 백 요크를 이용한 슬롯레스 모터를 제공한다.In addition, the present invention is the both ends of the shaft rotatably supported by the case; A cylindrical rotor having a permanent magnet having a plurality of poles and coupled to an outer circumference of the shaft; And a stator circumferentially arranged at predetermined intervals from the rotor, wherein the stator is formed by etching an Fe or Co-based amorphous alloy ribbon and laminating the etched amorphous magnetic alloy ribbon yoke pieces, and a slot is formed. It provides a slotless motor using a cylindrical back yoke, characterized in that it comprises a cylindrical back yoke.

또한, 본 발명은 양단이 회전 가능하게 케이스에 지지되는 축; 다수의 극수를 갖는 영구자석을 구비하며 상기 축의 외주에 결합된 원통형 로터; 상기 로터와 소정의 간격을 두고 원주방향으로 배열된 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 구현하고자 하는 높이의 합금 폭을 가진 Fe 또는 Co계 비정질 합금 리본을 권취기를 이용하여 권취하여 형성되며, 슬롯이 형성되지 않는 실린더형 백 요크를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더형 백 요크를 이용한 슬롯레스 모터를 제공한다.In addition, the present invention is the both ends of the shaft rotatably supported by the case; A cylindrical rotor having a permanent magnet having a plurality of poles and coupled to an outer circumference of the shaft; It includes a stator arranged in the circumferential direction at a predetermined distance from the rotor, the stator is formed by winding the Fe or Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy width of the height to be implemented using a winding machine, the slot is formed It provides a slotless motor using a cylindrical back yoke, characterized in that it comprises a cylindrical back yoke.

또한, 본 발명은 Fe 또는 Co계 비정질 합금 리본을 에칭하고, 에칭된 상기 비정질 자성 합금을 적층하여 슬롯이 형성되지 않은 실린더형 백 요크를 제조하는 단계; 본딩 와이어를 권선하여 소정수의 코일유닛을 형성하는 코일 권선단계; 상기 권선된 코일 유닛을 원통형으로 가조립한 후 외주부에 절연 테이프로 테이핑하여 원통형 코일 어셈블리를 준비하기 위한 코일유닛 조립단계; 상기 가조립된 원통형 코일 어셈블리를 상기 실린더형 백 요크 내부에 조립하여 코일 어셈블리를 압착 성형하여 슬롯레스/코어레스 스테이터를 형성하는 단계; 및 상기 스테이터 내부에 양단부가 회전 가능하게 지지되는 로터를 결합하는 단계를 포함하는 실린더형 백 요크를 이용한 슬롯레스 모터 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of etching the Fe or Co-based amorphous alloy ribbon, and laminating the etched amorphous magnetic alloy to produce a slotless cylindrical back yoke; A coil winding step of winding a bonding wire to form a predetermined number of coil units; Assembling the wound coil unit into a cylindrical shape and then taping the outer peripheral part with insulating tape to prepare a coil unit assembly; Assembling the prefabricated cylindrical coil assembly into the cylindrical back yoke to compress the coil assembly to form a slotless / coreless stator; And it provides a slotless motor manufacturing method using a cylindrical back yoke comprising the step of coupling the rotor rotatably supported at both ends inside the stator.

또한, 본 발명은 구현하고자 하는 높이의 합금 폭을 가진 Fe 또는 Co계 비정질 합금 리본을 권취기를 이용하여 권취하여 슬롯이 형성되지 않은 실린더형 백 요크를 제조하는 단계; 본딩 와이어를 권선하여 소정수의 코일유닛을 형성하는 코일 권선단계; 상기 권선된 코일 유닛을 원통형으로 가조립한 후 외주부에 절연 테이프로 테이핑하여 원통형 코일 어셈블리를 준비하기 위한 코일유닛 조립단계; 상기 가 조립된 원통형 코일 어셈블리를 상기 실린더형 백 요크 내부에 조립하여 코일 어셈블리를 압착 성형하는 단계; 및 상기 압착 성형된 코일 어셈블리의 내부에 양단부가 회전 가능하게 지지되는 로터를 결합하는 단계를 포함하는 실린더형 백 요크를 이용한 슬롯레스 모터 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of winding a Fe or Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy width of the height to be implemented by using a winder to produce a cylindrical back yoke, the slot is not formed; A coil winding step of winding a bonding wire to form a predetermined number of coil units; Assembling the wound coil unit into a cylindrical shape and then taping the outer peripheral part with insulating tape to prepare a coil unit assembly; Pressing the assembled cylindrical coil assembly into the cylindrical back yoke to press-mold the coil assembly; And coupling a rotor rotatably supported at both ends to the inside of the press-molded coil assembly to provide a slotless motor using the cylindrical back yoke.

더욱이, 본 발명은 권선된 비정질 합금 리본을 미리 설정된 길이로 절단하는 단계와; 상기 비정질 합금 리본의 일측면을 에칭액에 저항성을 갖는 보호막으로 코팅하는 단계와; 상기 비정질 합금 리본의 타측면 위에 다수의 링형상을 이루며, 링 사이를 상호 연결하는 다수의 미세연결라인을 갖는 식각 마스크를 형성하는 단계와; 상기 식각 마스크가 형성된 상기 비정질 합금 리본의 노출된 부분을 에칭액으로 제거하여 링형상으로 이루어지며 링 사이를 상호 연결하는 다수의 미세연결라인을 갖는 다수의 요크편을 형성하는 단계와; 상기 비정질 자성 합금으로 이루어진 링형상 다수의 요크편을 다수의 가이드 돌기가 형성된 조립 지그를 사용하여 미리 설정된 길이의 실린더 형태로 적층하는 단계와; 상기 적층된 실린더형 다수의 요크편을 수지로 함침하는 단계와; 자기 특성을 향상시키기 위하여 상기 수지가 함침된 실린더형 요크편을 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯레스/코어레스형 스테이터용 백 요크의 제조방법을 제공한다.Moreover, the present invention includes the steps of cutting the wound amorphous alloy ribbon to a predetermined length; Coating one side of the amorphous alloy ribbon with a protective film resistant to an etching solution; Forming an etch mask having a plurality of ring shapes on the other side of the amorphous alloy ribbon and having a plurality of micro connection lines interconnecting the rings; Removing the exposed portions of the amorphous alloy ribbon on which the etch mask is formed, using an etchant to form a plurality of yoke pieces having a plurality of micro connection lines formed in a ring shape and interconnecting the rings; Stacking a plurality of ring-shaped yoke pieces made of the amorphous magnetic alloy into a cylinder having a predetermined length using an assembly jig having a plurality of guide protrusions; Impregnating the laminated cylindrical plurality of yoke pieces with a resin; The present invention provides a method for manufacturing a slot yoke for a slotless / coreless stator comprising the step of heat-treating a cylindrical yoke piece impregnated with the resin to improve magnetic properties.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 비정질 재료를 사용하여 제조되고, 티스가 형성되지 않는 슬롯레스(slotless) 타입의 실린더형 비정질 합금 백 요크, 이를 이용한 슬롯레스 모터, 및 그의 제조방법을 제공한다.As described above, the present invention provides a slotless cylindrical amorphous alloy back yoke made of an amorphous material and having no teeth, a slotless motor using the same, and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명에서는 슬롯레스(slotless) 타입의 모터에 적용되는 백 요크를 비정질 합금 리본을 사용하여 실린더형으로 제작할 때 백 요크의 코어 손실이 작고 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.In addition, in the present invention, when the back yoke applied to the slotless motor is manufactured in a cylindrical shape using an amorphous alloy ribbon, the core loss of the back yoke can be produced at low cost.

더욱이, 본 발명에서는 전용 권선기와 특수 설계된 권선지그를 사용하지 않으며, 각 권선 섹션별로 권선방향의 절환이 필요 없고 전체적인 권선시간이 짧으며 코일 유닛의 조립이 쉽게 이루어질 수 있는 코일 어셈블리와 실린더형 비정질 합금 백 요크를 갖는 슬롯레스 타입 모터용 스테이터를 제공할 수 있다.Furthermore, the present invention does not use a special winding machine and a specially designed winding jig, does not need to change the winding direction for each winding section, the overall winding time is short, and the coil assembly and the cylindrical amorphous alloy can be easily assembled. A stator for a slotless type motor having a back yoke can be provided.

본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the advantages of the operability of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 슬롯레스/코어레스 모터의 길이방향 단면도로서, 본 발명의 슬롯레스/코어레스 모터(1)는 슬롯레스/코어레스 구조를 갖는 스테이터(10)가 외측에 위치되고, 내측에 회전 가능하게 지지되는 로터(20)가 구비되어 있다.1 is a longitudinal cross-sectional view of a slotless / coreless motor according to the present invention, in which the slotless / coreless motor 1 of the present invention has a stator 10 having a slotless / coreless structure at an outer side thereof. The rotor 20 which is rotatably supported inside is provided.

상기 스테이터(10)는 자기 귀환 경로를 형성하도록 벌크 비정질 금속으로 이루어진 원통형 백 요크(back yoke)(12)의 내부에 코일 어셈블리(14)가 내장되어 있 고, 로터(20)는 내측이 축(3)에 지지된 다수, 예를 들어, N극 및 S극이 교대로 배치된 4개의 영구자석(22)으로 이루어져 있으며, 축(3)의 양 단부는 백 요크(12)를 둘러싸는 원통형 케이스(16)의 양단부에 고정된 한쌍의 베어링(5a,5b)에 회전 가능하게 지지되어 있다.The stator 10 has a coil assembly 14 embedded in a cylindrical back yoke 12 made of a bulk amorphous metal to form a magnetic return path, and the rotor 20 has an inner shaft ( It consists of a plurality of permanent magnets 22 alternately arranged, for example, the N pole and the S pole supported by 3), and both ends of the shaft 3 are cylindrical cases surrounding the back yoke 12. It is rotatably supported by the pair of bearings 5a and 5b fixed to the both ends of (16).

이 경우, 상기 로터(20)는 링 타입의 자성재료를 N극 및 S극이 교대로 배치되도록 분할 착자시킨 구조 또는 분할형 N극 및 S극 영구자석을 교대로 표면에 설치한 SPM 타입(Surface Permanent Magnet type)의 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 로터(20)는 필요에 따라 영구자석이 자기 코어 내부에 매입된 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 구조를 채택하는 것도 가능하다.In this case, the rotor 20 has a structure in which a magnet of a ring type is divided into magnets so that N and S poles are alternately arranged, or an SPM type in which split N and S pole permanent magnets are alternately installed on a surface thereof. Permanent Magnet type) can be made. In addition, the rotor 20 may adopt an IPM (Interior Permanent Magnet) type structure in which permanent magnets are embedded in a magnetic core as necessary.

이하에 본 발명에 따라 상기와 같은 스테이터의 구조와 그의 제조방법을 도 2 내지 도 5를 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the structure of the stator according to the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

본 발명의 스테이터 제조방법은 도 3과 같이 본딩 와이어를 일방향으로 권선하여 소정수, 예를 들어 3개의 코일유닛(30a-30c)을 형성하는 코일 권선(coil winding)공정(S10)과, 권선된 코일유닛(30a-30c) 각각의 양단부가 풀리는 것을 방지하도록 절연 테이프(31)를 사용하여 고정시키기 위한 코일유닛 테이핑(taping)공정(S20)과, 3개의 코일유닛(30a-30c)의 상하부를 잡고 미리 설정된 길이로 늘려서 성형하는 1차 성형(forming)공정(S30)과, 권선된 코일유닛(30a-30c)을 미리 설정된 방식으로 순차적으로 인접하여 위치되도록 봉형상의 조립지그를 사용하여 원통형으로 가조립한 후 외주부에 절연 테이프(33)를 사용하여 고정시킴에 의해 원통형 코일 어셈블리(14a)를 준비하기 위한 코일유닛 조립공정(S30)과, 가조립된 원통형 코 일 어셈블리(14a)를 백 요크(12)의 내부에 삽입한 상태에서 원통형 프레스 성형장치에 넣고 코일을 압착 성형한 후, 통전시켜서 성형된 상태로 코일을 고정시킴에 의해 가조립된 원통형 코일 어셈블리(14a)를 원통형 백 요크(12)에 조립하는 조립(assembling)공정(S40)과, 조립된 스테이터(10)를 성형장치로부터 분리하는 공정(S50)으로 이루어진다.In the stator manufacturing method of the present invention, as shown in FIG. 3, the coil winding process S10 of winding a bonding wire in one direction to form a predetermined number, for example, three coil units 30a-30c, Coil unit taping process (S20) for fixing by using insulating tape 31 to prevent both ends of each of coil units 30a-30c and the upper and lower portions of three coil units 30a-30c. Pre-assembled by using a rod-shaped assembly jig so that the first forming step (S30) of holding and extending to a predetermined length and the coiled coil unit (30a-30c) are sequentially positioned adjacent to each other in a preset manner. Then, the coil unit assembly process (S30) for preparing the cylindrical coil assembly 14a by fixing the outer peripheral portion by using the insulating tape 33, and the prefabricated cylindrical coil assembly 14a to the back yoke 12 Image inserted inside Assembling process of assembling the prefabricated cylindrical coil assembly 14a to the cylindrical back yoke 12 by inserting the coil into a cylindrical press forming apparatus and compressing the coil and then energizing and fixing the coil in a molded state. S40 and the step (S50) of separating the assembled stator 10 from the molding apparatus.

이하에 스테이터 제조를 위한 각각의 공정에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, each process for stator manufacture is explained in full detail.

A. 코일 권선공정 및 코일유닛 테이핑공정(S10,S20)A. Coil winding process and coil unit taping process (S10, S20)

먼저 도 3을 참고하면 본 발명에서는 일반 권선기에서 본딩 와이어를 사용하여 소정의 턴수 만큼 일방향으로 권선하는 방식으로 3개의 코일유닛(30a-30c)을 형성한다. 상기 본딩 와이어는 코일에 전기를 통전하는 경우 발열에 의해 와이어의 외부에 피막된 열경화성 접착제가 용융에 의해 일체화되고 냉각시에 성형된 형상을 유지할 수 있게 한다. First, referring to FIG. 3, in the present invention, three coil units 30a-30c are formed by winding in one direction by a predetermined number of turns using a bonding wire in a general winding machine. The bonding wire enables the thermosetting adhesive coated on the outside of the wire by heat generation when the electricity is supplied to the coil to be integrated by melting and maintain the molded shape upon cooling.

이 경우, 권선기가 3축이고 모터가 3상인 경우는 3 본딩 와이어(self bond wire)를 동시 권선하여 각 코일유닛(30a-30c)의 시작선(start)(32a)과 끝선(end)(32b)이 풀어지지 않게 각각 상부 및 하부의 2지점, 즉, 코일 리턴부(32b)를 절연 테이프(31)를 사용하여 테이핑(taping) 한다.In this case, when the winding machine is three-axis and the motor is three-phase, three self-bonding wires are simultaneously wound to start 32a and end 32b of each coil unit 30a-30c. The upper and lower points of the upper and lower portions, that is, the coil return portion 32b are taped using the insulating tape 31 so as not to be released.

B. 1차 성형(forming)공정(S30)B. First Forming Process (S30)

먼저, 상기 공정에서 얻어진 각각 2지점을 테이핑(taping)한 3개의 코일유닛(30a-30c)은 그후 상하부를 잡고 미리 설정된 길이로 늘려서 성형한다. 예를 들어, 대향하는 장변사이의 거리가 코일유닛(30a-30c)의 폭의 2배 이상이 되도록 성 형한다. First, the three coil units 30a-30c taping two points each obtained in the above process are then formed by holding the upper and lower portions and extending them to a predetermined length. For example, it is molded so that the distance between the opposing long sides becomes more than twice the width of the coil unit 30a-30c.

C. 코일유닛 조립공정(S40)C. Coil Unit Assembly Process (S40)

그후, 상기 1차 성형(forming)공정(S30)에서 얻어진 코일유닛(30a-30c)을 도 4b와 같이 순차적으로 봉형상의 조립지그에 배열한다. 상기 3개의 코일유닛(30a-30c)을 봉형상의 조립지그에 순차적으로 조립한 후, 코일유닛(30a-30c)의 정렬된 상태를 유지하도록 절연 테이프를 중앙부에 부착시켜서 일시적으로 고정시키면 도 4a와 같이 얻어진다. Thereafter, the coil units 30a-30c obtained in the primary forming step S30 are sequentially arranged in a rod-shaped assembly jig as shown in FIG. 4B. After the three coil units 30a-30c are sequentially assembled to the rod-shaped assembling jig, an insulating tape is attached to the center part and temporarily fixed so as to maintain the aligned state of the coil units 30a-30c. Is obtained together.

본 발명에서는 상기한 조립방법 이외에 도 5에 도시된 바와 같이, 3개의 코일유닛(30a-30c) 각각의 장변이 각각 순차적으로 인접하여 위치되도록 코일유닛(30a-30c)의 조립위치를 코일유닛의 폭(W)만큼 회전시켜서 조립한 후, 코일유닛(30a-30c)의 정렬된 상태를 유지하도록 절연 테이프를 중앙부에 부착시켜서 일시적으로 고정시키는 것도 가능하다. In the present invention, as shown in Figure 5 in addition to the assembly method described above, the assembly position of the coil unit (30a-30c) so that the long sides of each of the three coil units (30a-30c) are sequentially positioned adjacent to each other of the coil unit After assembling by rotating by the width W, it is also possible to temporarily fix the insulating tape by attaching it to the center portion so as to maintain the aligned state of the coil units 30a-30c.

그후, 봉형상의 조립지그로부터 가조립된 원통형 코일 어셈블리(14a)를 분리시킨다.Thereafter, the prefabricated cylindrical coil assembly 14a is separated from the rod-shaped assembly jig.

한편, 본 발명의 스테이터는 도 4c와 같이 3상 구동방식으로 구동되며, 따라서, 3개의 구동코일(L1-L3)이 Y 방식으로 결선되어 사용될 수 있다.On the other hand, the stator of the present invention is driven in a three-phase driving method as shown in Figure 4c, therefore, the three driving coils (L1-L3) can be connected and used in the Y method.

상기 실시예 설명에서는 모터가 3상 구동되고 Y 방식으로 결선된 경우를 예를 들어 설명하였으나, 주지된 다른 결선방식으로 결선될 수 있으며, 2상 구동의 전파구동 방식에서는 2개의 구동코일이 2개로 권선되어 직렬 또는 병렬 방식으로 결선될 수 있다.In the above description of the embodiment, the motor is driven in three phases and connected in the Y method, for example, but may be connected in other well-known wiring methods, and in the full-wave driving method of two-phase driving, two driving coils are two. It can be wound and wired in series or parallel fashion.

상기 도 4c와 같이 3상, Y 방식으로 결선하는 방법은, 코일 어셈블리(14a)를 구성하는 3코일유닛(30a-30c) 각각의 시작선(32a)을 U, V, W상의 시작선으로 설정하고, 각각의 끝선(32b)을 하나로 묶어서 중성점으로 설정하면 된다. As shown in FIG. 4C, in the three-phase and Y-connection method, the start line 32a of each of the three coil units 30a-30c constituting the coil assembly 14a is set as a start line of U, V, and W phases. Then, each end line 32b may be bundled into one and set as a neutral point.

D. 조립(assembling)공정(S50)D. Assembling Process (S50)

가조립된 원통형 코일 어셈블리(14a)를 원통형 백 요크(12)에 조립하는 조립공정(S50)은 가조립된 원통형 코일 어셈블리(14a)를 원통형 백 요크(12)의 내부에 삽입하는 방식으로 가조립한다.The assembling process (S50) of assembling the prefabricated cylindrical coil assembly 14a to the cylindrical back yoke 12 is preassembled by inserting the prefabricated cylindrical coil assembly 14a into the cylindrical back yoke 12.

상기 코일 어셈블리(14a)와 백 요크(12)의 조립공정(S50)은 실린더 내에 상/하부로 작동되는 상부 및 하부 지그를 갖는 적절한 원통형 프레스 성형장치를 사용하여 코일을 압착 성형할 수 있다.The assembling process (S50) of the coil assembly 14a and the back yoke 12 may press-mold the coil using a suitable cylindrical press forming apparatus having upper and lower jig operated up and down in the cylinder.

먼저, 내부에 절연지를 삽입한 백 요크(12)에 가조립된 원통형 코일 어셈블리(14a)를 끼운 상태에서 원통형 프레스 성형장치의 실린더에 넣고, 하부 지그와 상부지그를 순차적으로 상승 및 하강시켜서 코일 어셈블리(14a)의 코일에 대한 원주방향의 1차 압착과 코일 어셈블리(14a)의 하단부 및 상단부 코일에 대한 압착을 실시한다. First, the cylindrical coil assembly 14a preassembled to the back yoke 12 having the insulation paper inserted therein is inserted into the cylinder of the cylindrical press forming apparatus, and the lower jig and the upper jig are sequentially raised and lowered to form a coil assembly ( Primary compression in the circumferential direction to the coil of 14a) and compression to the lower and upper coils of the coil assembly 14a are performed.

상기와 같이 가조립된 원통형 코일 어셈블리(14a)를 백 요크(12)에 압착 성형한 상태에서 코일에 적정 전류를 흘려주면 통전에 의해 코일 외부에 피막된 열경화성 접착제가 용융되어 일체화되고 그후 전류의 흐름을 중지시켜서 냉각시키면 코일 어셈블리(14)의 코일들은 성형된 형상을 유지하게 된다. When the pre-assembled cylindrical coil assembly 14a is press-molded to the back yoke 12 and a proper current is flowed to the coil, the thermosetting adhesive coated on the outside of the coil is melted to integrate and then the current flows. Stopping and cooling causes the coils of the coil assembly 14 to maintain their molded shape.

그후, 프레스 성형장치로부터 완성된 스테이터(10)를 얻게 된다.Thereafter, the completed stator 10 is obtained from the press forming apparatus.

이어서, 완성된 스테이터(10)를 로터(10) 및 베어링(5a,5b)과 함께 케이스(18) 내에 조립하면 도 8에 도시된 슬롯레스/코어레스 모터(1)가 얻어진다.Subsequently, when the completed stator 10 is assembled into the case 18 together with the rotor 10 and the bearings 5a and 5b, the slotless / coreless motor 1 shown in FIG. 8 is obtained.

본 발명의 제조공정에 따라 얻어지는 스테이터를 사용하여 AC 또는 DC 모터를 조립하는 경우 점적율이 높아 모터의 성능개선을 기대할 수 있다. When assembling an AC or DC motor using a stator obtained in accordance with the manufacturing process of the present invention can be expected to improve the performance of the motor with high spot ratio.

또한, 본 발명에 따른 스테이터는 모터와 유사한 구조를 갖는 전기 발전기(Generator), 올터네이터(Alternator)의 제조에도 사용될 수 있다.In addition, the stator according to the present invention can also be used for the manufacture of an electric generator (Generator) and alternator (Alternator) having a structure similar to a motor.

이하에서는 도 6 내지 도 13을 참고하여 슬롯레스/코어레스 구조를 갖는 스테이터에 사용되는 자기 귀환 경로를 형성하도록 벌크 비정질 금속으로 이루어진 원통형 백 요크(back yoke)의 구조 및 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a structure and a manufacturing method of a cylindrical back yoke made of a bulk amorphous metal to form a self-return path for a stator having a slotless / coreless structure will be described with reference to FIGS. 6 to 13.

먼저, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 벌크 비정질 합금으로 이루어진 원통형 백 요크(12)는 종래 자성체 강판, 전기강판(규소강판), 비정질(FeBSi)계 자성합금 리본을 이용하여 형성되는 코어와 달리 비정질(Fe, Co계) 자성합금 리본을 링 형태로 성형한 후, 다수의 링형 요크편(12a)을 적층하여 형성되며, 내/외측에 슬롯이 형성되지 않는 실린더 타입의 백 요크이다. 보다 상세히, 사용 가능한 비정질 합금은 Fe계로는 Fe-Si-B, Fe-Si-Al, Fe-Hf-C, Fe-Cu-Nb-Si-B, Fe-Si-N, 및 Fe-Si-B-C들 수 있으며, Co계로는 Co-Fe-Si-B, Co-Fe-Ni-Si-B를 들 수 있다.First, referring to FIG. 6, a cylindrical back yoke 12 made of a bulk amorphous alloy according to an embodiment of the present invention may be formed by using a conventional magnetic steel sheet, an electrical steel sheet (silicon steel sheet), and an amorphous (FeBSi) -based magnetic alloy ribbon. Unlike the core to be formed, the amorphous (Fe, Co-based) magnetic alloy ribbon is formed in a ring shape, and then formed by stacking a plurality of ring-shaped yoke pieces 12a, and a cylinder type bag in which slots are not formed inside / outside. It's York. More specifically, the amorphous alloys that can be used are Fe-Si-B, Fe-Si-Al, Fe-Hf-C, Fe-Cu-Nb-Si-B, Fe-Si-N, and Fe-Si- Examples of BC include Co-Fe-Si-B and Co-Fe-Ni-Si-B.

이와 같은 실린더 타입(Ring type)의 심플(Simple)한 구조를 갖는 원통형 백 요크(12)를 이용하면, 요크편 적층시 부정렬(misalignment)이 거의 일어나지 않으며, 코깅 토크(cogging torque)에 의한 걸림 현상이 없으므로 진동, 소음 및 고속 에 유리할 뿐만 아니라 각 비정질 합금 리본의 두께가 25㎛ 정도에 불과하므로 두께에 반비례하는 철손이 작다는 장점이 있다. 따라서, 고효율 고속 모터의 제작이 용이하고, 슬롯의 극수에 제한이 없기 때문에 권선 제작이 용이하다.When using the cylindrical back yoke 12 having a simple structure of such a cylinder type (Ring type), misalignment hardly occurs when stacking the yoke pieces, and it is caught by the cogging torque. Since there is no phenomenon, it is advantageous for vibration, noise and high speed, and the thickness of each amorphous alloy ribbon is only about 25 μm, so the iron loss is inversely proportional to the thickness. Therefore, it is easy to manufacture a high-efficiency high-speed motor, the winding is easy because there is no limit on the number of slots.

이하 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in more detail.

보다 상세히, 실린더 타입의 비정질 합금 백 요크를 갖기 위해 선택적인 에칭 공정(Photolithography etching process)을 통해 비정질 합금 리본을 에칭하여 다수의 링형(Ring type)의 요크편(12a)을 제작한다. 상기 에칭 공정은 염화제이철(FeCl₃) 또는 염화동(CuCl₂)을 이용하여 이루어진다. In more detail, a plurality of ring-type yoke pieces 12a are manufactured by etching the amorphous alloy ribbon through a selective photolithography etching process to have a cylinder-type amorphous alloy back yoke. The etching process is performed using ferric chloride (FeCl ₃ ) or copper chloride (CuCl ₂ ).

상기한 실린더형 또는 링형 백 요크의 제작 방법은 에칭 공정을 이용하여 원하는 사이즈별로 비정질 합금 리본을 에칭하고, 구현하고자 하는 높이만큼 적층하여 제작하는 적층형과, 구현하고자 하는 높이의 합금 폭을 이용하여 권취기를 이용하여 권취 제작하는 권취형으로 구분된다. In the manufacturing method of the cylindrical or ring back yoke, the amorphous alloy ribbon is etched for each desired size using an etching process, the laminated type is manufactured by laminating by the desired height, and the winding is performed using the alloy width of the desired height. It is divided into a winding type for winding production using a machine.

본 발명의 실린더형 백 요크 제작 방법은 이하 도 7 내지 도 10d 및 도 13을 참조하여 보다 상세히 설명한다.The cylindrical back yoke manufacturing method of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 7 to 10D and FIG. 13.

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명에 따른 원통형 백 요크 제조 시 열처리 온도 및 열처리 시간에 따른 투자율 변화를 나타낸 그래프, 도 8은 본 발명에 따른 원통형 백 요크의 코어 손실을 나타낸 그래프, 도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 백 요크용 링형 요크편의 제조공정을 나타낸 공정 단면도, 도 10a 내지 도 10d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 제1지그를 이용한 단일 적층형 벌크 비정질 합금 백 요크의 적층공정을 나타낸 설명도, 도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트이다.7A and 7B are graphs showing the change in permeability according to the heat treatment temperature and the heat treatment time when the cylindrical back yoke is manufactured according to the present invention, and FIG. 8 is a graph showing the core loss of the cylindrical back yoke according to the present invention. 9d is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a ring yoke piece for a back yoke according to the present invention, and FIGS. 10a to 10d respectively show a step of laminating a single laminated bulk amorphous alloy back yoke using a first jig according to an embodiment of the present invention. 13 is a flow chart showing a manufacturing process of a single stacked amorphous alloy back yoke according to the first embodiment of the present invention.

이하에 도 13을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of a single stacked amorphous alloy back yoke according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13.

먼저, 예를 들어, 25㎛ 정도의 두께를 갖는 비정질 합금 리본(40)을 미리 설정된 길이로 절단하여 준비한 후 에칭하여 다수의 링형 요크편(12a)을 제작한다(S100). 즉, 도 9a와 같이 비정질 합금 리본(40)의 일면에는 포토레지스트로 이루어진 드라이 필름을 80도 온도에서 3kg/㎠의 압력을 가하여 부착하고, 다른 면에는 식각액으로부터 비정질 합금 리본(40)을 보호할 수 있는 보호막(44)을 형성한다. 그후, 링형상 패턴에만 노광이 이루어지도록 노광공정을 거친 후 현상함에 의해 도 9b에 도시된 바와 같은 링형 식각 마스크(42)를 형성한다. 이어서, 링형 식각 마스크(42)가 형성된 비정질 합금 리본(40)을 식각액, 예를 들어, 염화제이철(FeCl₃) 또는 염화동(CuCl₂)을 이용하여 노출된 부분을 제거하면 도 9c와 같이 얻어지게 된다. 그후, 상기 보호막(44)을 주지된 방법으로 제거하면 도 9d에 도시된 링형상의 다수의 요크편(12a)이 얻어지게 된다.First, for example, the amorphous alloy ribbon 40 having a thickness of about 25 μm is cut into a predetermined length, prepared, and then etched to produce a plurality of ring-shaped yoke pieces 12a (S100). That is, as shown in FIG. 9A, a dry film made of photoresist is attached to one surface of the amorphous alloy ribbon 40 by applying a pressure of 3 kg / cm 2 at an 80 degree temperature, and the other surface may protect the amorphous alloy ribbon 40 from an etchant. A protective film 44 can be formed. Thereafter, the ring-shaped etching mask 42 as shown in FIG. 9B is formed by undergoing an exposure process so that only the ring-shaped pattern is exposed and then developing. Subsequently, when the amorphous alloy ribbon 40 having the ring etching mask 42 formed thereon is removed using an etching solution, for example, ferric chloride (FeCl ₃ ) or copper chloride (CuCl ₂ ), the exposed portion is obtained as shown in FIG. 9C. do. Thereafter, the protective film 44 is removed by a known method to obtain a plurality of ring-shaped yoke pieces 12a shown in Fig. 9D.

제작된 링형상의 다수의 요크편(12a)은 예를 들어, 외부 직경이 49.5mm, 내부 직경이 40.5mm로 설정될 수 있다.The produced ring-shaped yoke pieces 12a may be set to, for example, an outer diameter of 49.5 mm and an inner diameter of 40.5 mm.

그후, 비정질 합금으로 이루어진 링형상의 다수의 요크편(12a)을 도 10a 및 도 10b에 도시된 제1지그(51)를 이용하여 다수의 요크편(12a)을 도 10c와 같이 적 층한다(S110). 상기 제1지그(51)는 도 10d와 같이, 원형판(51b)의 중앙에 봉형상의 가이드 돌기(51c)가 돌출 형성되고, 그의 상단에 적층된 다수의 요크편(12a)을 가압하여 적층 패킹 밀도를 높이기 위한 지그 캡(51a)이 결합된 구성으로 이루어져 있다. 이 경우, 상기 봉형상 가이드 돌기(51c)의 외경은 요크편(12a)의 내경보다 다소 작게 형성되어야 한다. 상기 봉형상 가이드 돌기(51c)에 적층되는 요크편(12a)은 약 1600개를 적층할 때 적층되는 높이는 40mm로 설정되어 실린더 형태를 이루게 된다. 그후 지그 캡(51a)을 봉형상 가이드 돌기(51c)에 결합시키면 적층된 다수의 요크편(12a)은 약 10mm의 높이로 압축이 이루어지게 된다.Thereafter, a plurality of ring shaped yoke pieces 12a made of an amorphous alloy are laminated using a plurality of yoke pieces 12a using the first jig 51 shown in FIGS. 10A and 10B as shown in FIG. 10C ( S110). As shown in FIG. 10D, the first jig 51 has a rod-shaped guide protrusion 51c protrudingly formed at the center of the circular plate 51b, and presses a plurality of yoke pieces 12a stacked on the upper end thereof to increase the lamination packing density. Jig cap 51a for increasing the configuration is made. In this case, the outer diameter of the rod-shaped guide protrusion 51c should be somewhat smaller than the inner diameter of the yoke piece 12a. The yoke pieces 12a stacked on the rod-shaped guide protrusions 51c have a cylinder shape when the height of the yoke pieces 12a is stacked to 40 mm. Then, when the jig cap 51a is coupled to the rod-shaped guide protrusion 51c, the plurality of laminated yoke pieces 12a are compressed to a height of about 10 mm.

그후, 제1지그(51)에 벌크 형태로 적층된 다수의 요크편(12a)을 열처리하여(S120), 비정질 합금의 연자기 특성을 향상시킨다. 열처리 조건은 400~420℃ 범위로 2~3시간 범위로 열처리하는 것이며, 바람직하게는 410℃에서 3시간 동안 열처리한다. Thereafter, the plurality of yoke pieces 12a stacked in a bulk form on the first jig 51 are heat treated (S120) to improve soft magnetic properties of the amorphous alloy. The heat treatment condition is a heat treatment in a range of 400 to 420 ° C. for 2 to 3 hours, preferably heat treatment at 410 ° C. for 3 hours.

상기 열처리의 목적은 열처리를 통하여 원하는 투자율(μ)을 구현하기 위해서이다. 투자율(μ)은 도 7a와 같이 열처리 온도가 410℃를 중심으로 400~420℃ 범위에서 바람직한 값을 나타내며, 열처리 시간은 도 7b와 같이 2~3시간일 때 높은 값을 나타내었다.The purpose of the heat treatment is to implement the desired permeability (μ) through the heat treatment. The magnetic permeability (μ) shows a preferred value in the range of 400 to 420 ° C. with a heat treatment temperature of 410 ° C. as shown in FIG.

투자율이 높아지는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 코어 손실(Core loss)이 줄어들고, Bs가 커지며, 보자력(Hc)이 작아지고, 또한 각형비가 증가하게 된다.When the permeability increases, as shown in FIG. 8, core loss decreases, Bs increases, coercive force Hc decreases, and the square ratio increases.

상기 벌크 형태로 적층된 다수의 요크편(12a)은 열처리가 이루어진 후, 외부를 1차 함침하는 단계를 실시한다(S130). 즉, 상기 적층된 다수의 요크편(12a) 사 이 공간을 함침하고 다수의 요크편(12a) 사이의 접착을 위하여 점성이 낮은 에폭시를 이용하여 함침공정을 수행한다. 상기 에폭시 수지는 EM-1500H이다. 이후 에폭시 수지를 경화시키기 위하여 120℃ 온도에서 대략 2시간 동안 유지시켜 에폭시 수지를 경화하고 냉각시킨다. After the heat treatment is performed, the plurality of yoke pieces 12a stacked in the bulk form are first impregnated with the outside (S130). That is, the impregnation process is performed by using an epoxy having a low viscosity for impregnating a space between the stacked plurality of yoke pieces 12a and for bonding between the plurality of yoke pieces 12a. The epoxy resin is EM-1500H. The epoxy resin is then held at 120 ° C. for approximately 2 hours to cure the epoxy resin to cure and cool.

이어서, 에폭시 수지로 1차 함침된 벌크형 적층 요크편(12a)은 제1지그(51)로부터 탈착된 후(S140), 2차 진공 함침 단계(S150)를 거친다.Subsequently, the bulk laminated yoke piece 12a impregnated with the epoxy resin is first detached from the first jig 51 (S140), and then undergoes a second vacuum impregnation step (S150).

2차 진공 함침 단계는 벌크형 적층 요크편(12a)의 완전한 함침 및 몰딩을 위하여 1x10^-2 torr로 진공을 뽑아 에폭시 수지를 이용하여 진공함침하고, 에폭시 수지를 경화시키기 위하여 120℃ 온도에서 대략 2시간 동안 유지시켜 에폭시 수지를 경화하고 냉각시키면 적층형 비정질 합금 백 요크(12)가 얻어진다.The secondary vacuum impregnation step was vacuumed with an epoxy resin at ¹ × 10 ⁻² torr for complete impregnation and molding of the bulk laminated yoke piece 12a, vacuum impregnated with an epoxy resin, and approximately 2 hours at 120 ° C. to cure the epoxy resin. And the epoxy resin is cured and cooled to obtain a laminated amorphous alloy back yoke 12.

상기 백 요크(12)의 자기 특성은 주 및 부 전기적 와인딩을 통하여 측정하였다. 코어 손실은 IWATSU SY-8232 B-H ANALYZER을 통하여 측정하였다. 상기 실시예를 통하여 제작된 백 요크는 저 주파수 및 2kHz 주파수 범위에서 낮은 코어 손실을 보인다.The magnetic properties of the back yoke 12 were measured by primary and secondary electrical windings. Core loss was measured by IWATSU SY-8232 B-H ANALYZER. The back yoke fabricated through this embodiment shows low core loss in the low frequency and 2 kHz frequency range.

도 8을 참조하면, 20Hz(0.02kHz) 주파수, 1.2T 자속밀도에서의 코어 손실은 약 0.3W/kg 이고, 60Hz(0.06Hz), 1.2T에서의 손실은 약 0.6W/kg 이며, 1kHz, 1.2T에서의 손실은 약12.7W/kg, 2kHz, 1.2T에서의 손실은 약 19.5W/kg이다. 이렇게 얻어진 낮은 값의 코어 손실을 통하여 상기 스테이터 코어가 고효율을 가지는 고속회전 모터에 적합함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, the core loss at 20 Hz (0.02 kHz) frequency and 1.2T magnetic flux density is about 0.3 W / kg, and the loss at 60 Hz (0.06 Hz) and 1.2T is about 0.6 W / kg, 1 kHz, The loss at 1.2T is about 12.7W / kg, 2kHz, and the loss at 1.2T is about 19.5W / kg. Through the low core loss thus obtained, it can be confirmed that the stator core is suitable for a high speed rotating motor having high efficiency.

위 설명한 예는 바람직한 일 구현예에 불과하며, 두께 15 ~ 50 ㎛, 폭 25 ~ 300 mm 크기의 비정질(Fe, Co계) 자성합금 리본을 링 형태로 제작한 후 이를 적층하여 내경 10 ~ 250 mm, 외경 14 ~ 280 mm, 높이 5 ~ 200 mm의 크기를 가지는 링 형 또는 실린더형 백 요크를 제작할 수 있으며, 최대 자기 유도값을 향상시키기 위하여 열처리를 가할 수 있다. 비정질(Fe, Co계) 자성합금에 따른 열처리 조건은 노멀(Normal) 또는 질소 분위기에서, 무자장 열처리 또는 수 gauss ~ 1 kgauss의 자계 범위 내에서 400 ~ 420℃의 온도 범위 내에서 이루어진다. 백 요크 몰딩(함침)에 사용되는 수지는 위에서 설명한 에폭시 수지 외에 우레탄 바니쉬가 사용될 수 있다.The above-described example is just a preferred embodiment, and the amorphous (Fe, Co-based) magnetic alloy ribbon having a thickness of 15 to 50 μm and a width of 25 to 300 mm is manufactured in a ring shape, and then laminated thereon, and the inner diameter is 10 to 250 mm. , Ring-shaped or cylindrical back yoke having an outer diameter of 14 to 280 mm and a height of 5 to 200 mm can be manufactured, and heat treatment can be applied to improve the maximum magnetic induction value. Heat treatment conditions according to the amorphous (Fe, Co-based) magnetic alloy is performed in a normal (Normal) or nitrogen atmosphere, a magnetic field heat treatment or a temperature range of 400 ~ 420 ℃ within a magnetic field range of several gauss ~ 1 kgauss. As the resin used for the back yoke molding (impregnation), urethane varnish may be used in addition to the epoxy resin described above.

도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2지그를 이용한 단일 적층형 벌크 비정질 합금 백 요크의 적층공정을 설명하기 위한 설명도이다. 11A to 11D are explanatory views for explaining a lamination process of a single stacked bulk amorphous alloy back yoke using a second jig according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 적층형 벌크 비정질 합금 백 요크의 적층공정은 도 11a 및 도 11b에 도시된 제2지그(53)를 이용하여 다수의 요크편(12a)을 적층한다.In the stacking process of a single stacked bulk amorphous alloy back yoke according to another embodiment of the present invention, a plurality of yoke pieces 12a are stacked using the second jig 53 shown in FIGS. 11A and 11B.

상기 제2지그(53)는 원형판(53b)의 상부면에 요크편(12a)의 외경보다 다소 크며 동일한 원주상에 봉형상의 다수, 예를 들어 4개의 가이드 돌기(53c)가 돌출 형성되고, 그의 상단에 적층된 다수의 요크편(12a)을 가압하여 적층 패킹 밀도를 높이기 위한 지그 캡(53a)이 결합된 구성으로 이루어져 있다.The second jig 53 is slightly larger than the outer diameter of the yoke piece 12a on the upper surface of the circular plate 53b, and a plurality of rod-like, for example, four guide protrusions 53c are formed on the same circumference. The jig cap 53a for pressing the plurality of yoke pieces 12a stacked on the top to increase the lamination packing density is configured.

도 11c는 다수의 요크편(12a)이 4개의 가이드 돌기(53c) 내부공간에 적층된 상태를 보여주는 정면도이고, 도 11d는 다수의 요크편(12a)이 4개의 가이드 돌 기(53c) 내부공간에 적층된 상태를 보여주는 평면도이다.FIG. 11C is a front view illustrating a state in which a plurality of yoke pieces 12a are stacked in four inner spaces of the guide protrusions 53c, and FIG. 11D illustrates a plurality of yoke pieces 12a in an inner space of the four guide protrusions 53c. It is a top view which shows the state laminated | stacked on.

4개의 가이드 돌기(53c) 내부공간에 다수의 요크편(12a)을 적층하는 제2지그(53)는 제1지그(51)보다 적층된 다수의 요크편(12a)과 접촉하는 면적이 작게 된다. 그 결과, 제2지그(53)를 이용하여 다수의 요크편(12a)의 적층공정을 실시하는 것이 그 후 에폭시 수지를 이용한 1차 함침과 2차 진공 함침시에 다수의 요크편(12a)과 제2지그(53) 사이의 접촉하는 면적이 작게 되어 균일한 함침 및 몰딩이 이루어질 수 있게 된다. 그 결과 얻어진 백 요크(12)는 표면에 균일한 에폭시 수지가 몰딩되어 있다.The second jig 53 for stacking the plurality of yoke pieces 12a in the inner space of the four guide protrusions 53c has a smaller area in contact with the plurality of yoke pieces 12a stacked than the first jig 51. . As a result, the step of laminating the plurality of yoke pieces 12a using the second jig 53 is followed by the plurality of yoke pieces 12a and the first and second vacuum impregnations using epoxy resin. The area in contact between the second jig 53 is reduced, so that uniform impregnation and molding can be achieved. The resulting back yoke 12 is molded with a uniform epoxy resin on its surface.

도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트이다.14 is a flow chart illustrating a manufacturing process of a single layered amorphous alloy back yoke according to a second embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조방법은 비정질 합금 리본(40)을 링형으로 에칭하여 다수의 요크편(12a)을 형성하는 단계(S200), 지그의 외부에 접착 방지용 오일을 도포하는 단계(S210), 지그를 이용하여 비정질 합금으로 이루어진 다수의 요크편(12a)을 적층하는 단계(S220), 벌크형으로 적층된 상기 다수의 요크편(12a)을 진공 함침하는 단계(S230), 상기 적층된 다수의 요크편(12a)을 지그로부터 탈착하는 단계(S240), 및 상기 벌크형으로 적층된 다수의 요크편(12a)을 열처리하여 백요크(12)를 형성하는 단계(S250)를 포함한다.Referring to FIG. 14, in the method of manufacturing a single stacked amorphous alloy back yoke according to the second exemplary embodiment of the present invention, the amorphous alloy ribbon 40 is ring-etched to form a plurality of yoke pieces 12a (S200). Applying an anti-sticking oil to the outside of the jig (S210), laminating a plurality of yoke pieces (12a) made of an amorphous alloy using a jig (S220), the plurality of yoke pieces 12a stacked in bulk Vacuum-impregnated step (S230), the step of detaching the laminated plurality of yoke pieces (12a) from the jig (S240), and the plurality of yoke pieces (12a) stacked in the bulk heat treatment to the back yoke 12 Forming a step (S250).

상기한 제2실시예에서 다수의 요크편(12a)을 형성하는 단계(S200)는 도 13에 도시된 제1실시예의 단계(S100)와 동일한 에칭방법에 의해 다수의 요크편(12a)이 형성되며, 지그를 이용한 다수의 요크편(12a)을 적층하는 단계(S220)는 단계(S110)와 동일한 방법으로 적층된다.In the above-described second embodiment, in the forming of the plurality of yoke pieces 12a (S200), the plurality of yoke pieces 12a are formed by the same etching method as in the step S100 of the first embodiment shown in FIG. The stacking of the plurality of yoke pieces 12a using the jig (S220) is stacked in the same manner as in the step S110.

또한, 적층된 상기 다수의 요크편(12a)을 진공 함침하는 단계(S230)는 도 13에 도시된 단계(S150)와 동일한 동일하게 이루어지고, 상기 적층된 다수의 요크편(12a)을 지그로부터 탈착하여 상기 적층된 다수의 요크편(12a)을 열처리하는 단계(S240,S250)는 단계(S120)와 동일한 방법으로 이루어진다.In addition, vacuum-impregnating the plurality of stacked yoke pieces 12a (S230) is performed in the same manner as in step S150 shown in FIG. 13, and the stacked plurality of yoke pieces 12a are removed from a jig. Removing and heat-treating the stacked plurality of yoke pieces 12a are performed in the same manner as in step S120.

따라서, 상기한 제2실시예와 제1실시예의 차이점은 크게 열처리 단계(S250)가 진공함침이 이루어진 후에 실시되며, 이러한 공정 순서로 처리되는 경우 작업성이 높게 된다. 그러나, 열처리 온도가 410℃ 전후에서 이루어지므로 진공함침에 사용되는 접착제(절연제)는 내열성이 우수한 세라믹 계열의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, the difference between the second embodiment and the first embodiment is largely performed after the heat treatment step S250 is vacuum impregnated, and when processed in such a process order, workability becomes high. However, since the heat treatment temperature is about 410 ° C, it is preferable to use a ceramic-based material having excellent heat resistance as the adhesive (insulation agent) used for vacuum impregnation.

도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트이다.15 is a flow chart illustrating a manufacturing process of a single layered amorphous alloy back yoke according to a third embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조방법은 비정질 합금 리본(40)을 링형으로 에칭하여 다수의 요크편(12a)을 형성하는 단계(S300), 상기 링형의 비정질 합금 요크편(12a) 각각에 롤링(rolling)에 의해 접착제를 도포하는 단계(S310), 제1 또는 제2 지그(51,53)를 이용하여 비정질 합금으로 이루어진 다수의 요크편(12a)을 적층하는 단계(S320), 상기 벌크형으로 적층된 다수의 비정질 합금 요크편(12a)을 지그로부터 탈착하는 단계(S330), 및 상기 벌크형으로 적층된 다수의 비정질 합금 요크편(12a)을 열처리 하여 백요크(12)를 형성하는 단계(S340)를 포함한다.Referring to FIG. 15, in the method of manufacturing a single stacked amorphous alloy back yoke according to a third exemplary embodiment of the present invention, the amorphous alloy ribbon 40 is ring-etched to form a plurality of yoke pieces 12a (S300). Applying an adhesive to each of the ring-shaped amorphous alloy yoke piece 12a by rolling (S310), a plurality of yoke pieces made of an amorphous alloy using the first or second jig (51, 53) Stacking (12a) (S320), removing the plurality of amorphous alloy yoke pieces (12a) stacked in a jig (S330), and the plurality of amorphous alloy yoke pieces (12a) stacked in a bulk type Heat-treating the step to form the back yoke 12 (S340).

상기한 제3실시예에서 다수의 요크편(12a)을 형성하는 단계(S300)는 도 13에 도시된 제1실시예의 단계(S100)와 동일한 에칭방법에 의해 다수의 요크편(12a)이 형성되며, 지그를 이용한 다수의 요크편(12a)을 적층하는 단계(S320)는 단계(S110)와 동일한 방법으로 적층된다.In the above-described third embodiment, in the forming of the plurality of yoke pieces 12a (S300), the plurality of yoke pieces 12a are formed by the same etching method as in the step S100 of the first embodiment shown in FIG. The stacking step (S320) of the plurality of yoke pieces 12a using the jig is stacked in the same manner as the step S110.

또한, 상기 적층된 다수의 요크편(12a)을 지그로부터 탈착하여 상기 적층된 다수의 요크편(12a)을 열처리하는 단계(S330,S340)는 단계(S120)와 동일한 방법으로 이루어진다.In addition, the plurality of laminated yoke pieces 12a are detached from a jig and the heat treatment of the stacked plurality of yoke pieces 12a is performed in the same manner as in step S120.

따라서, 상기한 제3실시예와 제1실시예의 차이점은 크게 링형의 비정질 합금 요크편(12a) 각각에 롤링(rolling)에 의해 접착제를 도포하는 것에 의해 적층된 상기 다수의 요크편(12a)을 진공 함침하는 단계를 생략하였고, 열처리 단계(S340)가 지그로부터 탈착된 상태에서 이루어진다는 점이다. Therefore, the difference between the third embodiment and the first embodiment is that the plurality of yoke pieces 12a laminated by applying an adhesive by rolling on each of the ring-shaped amorphous alloy yoke pieces 12a are large. The step of vacuum impregnation is omitted, and the heat treatment step S340 is performed in a state in which it is detached from the jig.

이러한 공정의 차이는 XXXXXXXXX 이다.The difference between these processes is XXXXXXXXX.

도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 배열 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트이다.16 is a flow chart showing a manufacturing process of the array-laminated amorphous alloy back yoke according to the fourth embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 본 발명의 배열 적층형 비정질 합금 백 요크 제조방법은 비정질 합금 리본(40)을 도 12c와 같이 링형으로 에칭하여 2열로 배치된 다수의 요크편(12a)을 형성하는 단계(S400), 각 조의 링형 비정질 합금 요크편 별로 롤링(rolling)을 이용하여 접착제를 도포하는 단계(S410), 제3지그(55)를 이용하여 비정질 합금을 적층하는 단계(S420), 상기 비정질 합금을 제3지그(55)로부터 탈착 하는 단계(S430), 및 상기 벌크형으로 적층된 다수의 비정질 합금 요크편(12a)을 열처리하여 백요크(12)를 형성하는 단계(S440)를 포함한다.Referring to FIG. 16, in the method of manufacturing an array laminate amorphous alloy back yoke of the present invention, the amorphous alloy ribbon 40 is ring-etched to form a plurality of yoke pieces 12a arranged in two rows as shown in FIG. 12C (S400). ), The step of applying an adhesive by rolling (rolling) for each of the ring-shaped amorphous alloy yoke pieces (S410), the step of laminating the amorphous alloy using the third jig (55), the amorphous alloy is made of Desorption from the three jig (55) (S430), and a plurality of amorphous alloy yoke pieces (12a) stacked in the heat treatment to form a back yoke 12 (S440).

상기한 제4실시예에서 다수의 요크편(12a)을 형성하는 단계(S400)는 도 12c와 같이 2열의 다수의 링형 요크편(12a)을 동시에 형성하고 이를 이용하여 도 12a 및 도 12b와 같은 제3지그(55)를 이용하여 다수의 요크편(12a)을 동시에 적층한다는 점에서 상기 제1 내지 제3 실시예와 차이가 있다.In the fourth embodiment, the forming of the plurality of yoke pieces 12a (S400) simultaneously forms a plurality of ring-shaped yoke pieces 12a in two rows as shown in FIG. 12C and uses the same to form the plurality of yoke pieces 12a as shown in FIGS. 12A and 12B. There is a difference from the first to third embodiments in that a plurality of yoke pieces 12a are laminated at the same time using the third jig 55.

그러나, 상기 적층된 다수의 요크편(12a)을 지그로부터 탈착하여 상기 적층된 다수의 요크편(12a)을 열처리하는 단계(S430,S440)는 단계(S120)와 동일한 방법으로 이루어진다.However, the step of removing the plurality of laminated yoke pieces 12a from the jig and heat-treating the plurality of stacked yoke pieces 12a is performed in the same manner as in step S120.

상기한 2열의 다수의 링형 요크편(12a)을 동시에 형성하고 제3지그(55)를 이용하여 다수의 요크편(12a)을 동시에 적층하는 공정에 대하여는 이하여 도 12a 내지 도 12c를 참고하여 상세하게 설명한다.The process of simultaneously forming the plurality of ring-shaped yoke pieces 12a in the above two rows and simultaneously stacking the plurality of yoke pieces 12a using the third jig 55 will be described in detail with reference to FIGS. 12A to 12C. Explain.

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수 적층형 벌크 비정질 합금 백 요크의 적층공정은 제3지그를 이용하여 다수 조의 적층형 벌크 비정질 합금 백 요크의 적층이 이루어진다.12A to 12C illustrate a lamination process of a plurality of stacked bulk amorphous alloy back yokes according to another embodiment of the present invention, in which a plurality of sets of stacked bulk amorphous alloy back yokes are stacked using a third jig.

제3지그(55)는 직사각형의 상자 형태로 이루어진 하우징 프레임(55a)의 바닥에 2열로 다수, 예를 들어 8개의 가이드 돌기(55b)가 돌출되어 있는 구조를 가지고 있다.The third jig 55 has a structure in which a plurality of, for example, eight guide protrusions 55b protrude in two rows at the bottom of the housing frame 55a having a rectangular box shape.

본 실시예에서는 비정질 합금 리본으로부터 요크편(12a)을 제작할 때 상기 다수의 가이드 돌기(55b)에 대응하도록 도 12c에 도시된 바와 같이 8개의 요크 편(12a)이 미세 연결라인(12b)을 통하여 4각형상의 지지 프레임(12c)에 연결되도록 비정질 합금 리본을 식각하여 형성하는 것이 바람직하다.In the present embodiment, when the yoke piece 12a is manufactured from an amorphous alloy ribbon, eight yoke pieces 12a are provided through the fine connection line 12b as shown in FIG. 12C to correspond to the plurality of guide protrusions 55b. It is preferable to form an amorphous alloy ribbon by etching so as to be connected to the quadrilateral support frame 12c.

이 경우, 8개의 요크편(12a)이 미세 연결라인(12b)을 통하여 4각형상의 지지 프레임(12c)에 지지되는 8개의 요크편(12a)은 한번에 다수의 가이드 돌기(55b)에 적층이 이루어지게 되어 생산성이 향상된다.In this case, the eight yoke pieces 12a, in which the eight yoke pieces 12a are supported by the four-sided support frame 12c through the fine connecting line 12b, are laminated on the plurality of guide protrusions 55b at one time. To increase productivity.

도 17은 본 발명의 제5실시예에 따른 권취형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트이고, 도 18은 본 발명의 제5실시예에 따른 권취형 비정질 합금 백 요크의 공정 모식도이다.17 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a wound amorphous alloy back yoke according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a process schematic diagram of a wound amorphous alloy back yoke according to a fifth embodiment of the present invention.

도 17을 참조하면, 본 발명의 권취형 비정질 합금 백 요크의 제조방법은 슬리팅을 통하여 백 요크(12)의 높이를 결정하고 비정질 합금 리본(40)을 절단하는 단계(S500), 권취기(60)를 이용하여 비정질 합금 리본(40)을 보빈(62)에 와인딩하는 단계(S510), 와인딩에 따른 백 요크 외경을 결정하는 단계(S520), 상기 권선이 완료된 후 비정질 합금 리본의 끝단(46)을 스포팅하는 단계(S530), 상기 스포팅이 완료된 권취된 비정질 합금 리본을 권취기(60)로부터 탈착하는 단계(S540), 상기 권취된 비정질 합금 리본을 열처리하는 단계(S550), 권취된 상기 비정질 합금 리본을 진공 함침하는 단계(S560), 및 권취된 상기 비정질 합금 리본으로부터 보빈(62)을 제거하여 백 요크(12b)를 형성하는 단계(S570)를 포함한다.Referring to FIG. 17, in the method of manufacturing a wound amorphous alloy back yoke of the present invention, the height of the back yoke 12 is determined through slitting and the amorphous alloy ribbon 40 is cut (S500). Winding the amorphous alloy ribbon 40 to the bobbin 62 using the step 60 (S510), determining the outer diameter of the back yoke according to the winding (S520), the end 46 of the amorphous alloy ribbon after the winding is completed ) Spotting step (S530), the step of removing the spotted amorphous alloy ribbon from the winder (60) (S540), heat-treating the wound amorphous alloy ribbon (S550), the amorphous wound Vacuum impregnating an alloy ribbon (S560), and removing the bobbin 62 from the wound amorphous alloy ribbon to form a back yoke 12b (S570).

도 17을 참조하면, 비정질 합금 리본(40)을 권취기(60)에 걸고 고무재질의 장력 조절기(64)를 이용하여 장력(Tension)을 조절해가면서 백 요크(12b)의 내경과 동일한 외경으로 설정된 보빈(62) 위에 상기 비정질 합금 리본(40)을 백 요크(12b) 의 외경에 도달할 때 까지 권취시킨다. Referring to FIG. 17, the amorphous alloy ribbon 40 is hung on the winding machine 60 and the tension is adjusted using the rubber tension controller 64 to the same outer diameter as the inner diameter of the back yoke 12b. The amorphous alloy ribbon 40 is wound on the set bobbin 62 until the outer diameter of the back yoke 12b is reached.

상기 원하는 외경에 도달하면 리본을 절단하고 끝단을 스포팅 용접에 의해 고정시키고, 상기한 열처리 공정과 함침 공정을 진행한 후, 보빈을 제거하여 백 요크(12b)를 얻게 된다.When the desired outer diameter is reached, the ribbon is cut, the ends are fixed by spot welding, the heat treatment process and the impregnation process are performed, and then the bobbin is removed to obtain the back yoke 12b.

본 발명의 비정질 합금으로 이루어진 링형 또는 실린더형 백 요크를 이용하면, 정밀공작 기계(고속 Spindle 모터), 고속진공 펌프, 각종 터빈, 압축기, 하드 디스크 드라이버 모터(Hard disk driver motor) 등 고속 모터를 제조할 수 있으며, 제조된 모터용 스테이터는, 점적율 80% 이상, 포화자속밀도 1.5T 이상의 특성을 가진다.By using the ring or cylindrical back yoke made of the amorphous alloy of the present invention, a high speed motor such as a precision machine tool (high speed spindle motor), a high speed vacuum pump, various turbines, a compressor, a hard disk driver motor, etc. is manufactured. The manufactured motor stator has a droplet rate of 80% or more and a saturation magnetic flux density of 1.5T or more.

한편, 상기한 제3 및 제4 실시예에서는 비정질 합금 요크편을 제작하고 접착제를 도포한 후 적층공정을 진행하였으나, 함침공정을 진행한 후 적층공정을 진행하는 것도 가능하다. Meanwhile, in the third and fourth embodiments, the lamination process was performed after fabricating the amorphous alloy yoke piece and applying the adhesive. However, the lamination process may be performed after the impregnation process.

또한, 이 경우 열처리를 적층공정 이후에 진행하는 것 대신에 열처리를 먼저하고 함침공정을 진행하는 것도 가능하다.In this case, instead of proceeding the heat treatment after the lamination process, it is also possible to perform the heat treatment first and proceed with the impregnation process.

즉, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.That is, the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, but this is merely exemplary, and those skilled in the art may realize that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

상기한 바와 같이 본 발명은 비정질 재료를 사용하여 제조되고, 티스가 형성되지 않는 슬롯레스(slotless) 타입의 실린더형 비정질 합금 백 요크, 이를 이용한 슬롯레스 모터, 및 그의 제조방법에 적용될 수 있다.As described above, the present invention can be applied to a slotless cylindrical amorphous alloy back yoke made of an amorphous material and having no teeth formed, a slotless motor using the same, and a manufacturing method thereof.

도 1은 본 발명에 따른 슬롯레스/코어레스 모터의 길이방향 단면도,1 is a longitudinal cross-sectional view of a slotless / coreless motor according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 스테이터의 제조방법을 설명하기 위한 제조공정도,Figure 2 is a manufacturing process for explaining the manufacturing method of the stator according to the present invention,

도 3은 본 발명에 사용되는 3개의 코일유닛의 조립방법을 설명하기 위한 설명도,3 is an explanatory diagram for explaining a method of assembling three coil units used in the present invention;

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 얻어진 3개의 1차 성형된 코일유닛의 조립방법을 설명하기 위한 권선의 전개도 및 2차 성형된 코일 어셈블리를 나타낸 사시도,4A and 4B are respectively a perspective view showing a developed view of a winding and a secondary molded coil assembly for explaining an assembly method of three primary molded coil units obtained according to an exemplary embodiment of the present invention;

도 4c는 본 발명의 3상 구동코일에 대한 Y방식 결선도,Figure 4c is a connection diagram of the Y method for the three-phase drive coil of the present invention,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 얻어진 3개의 1차 성형된 코일유닛의 조립방법을 설명하기 위한 권선의 전개도,5 is a developed view of a winding for explaining a method of assembling three primary molded coil units obtained according to another embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 벌크 비정질 합금으로 이루어진 원통형 백 요크를 도시한 사시도,6 is a perspective view showing a cylindrical back yoke made of a bulk amorphous alloy according to an embodiment of the present invention;

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명에 따른 원통형 백 요크 제조 시 열처리 온도 및 열처리 시간에 따른 투자율 변화를 나타낸 그래프,7A and 7B are graphs showing changes in magnetic permeability according to heat treatment temperature and heat treatment time when the cylindrical back yoke is manufactured according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 원통형 백 요크의 코어 손실을 나타낸 그래프,8 is a graph showing the core loss of the cylindrical back yoke according to the present invention,

도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 백 요크용 비정질 합금 요크편의 제조공정을 나타낸 공정 단면도,9A to 9D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an amorphous alloy yoke piece for a back yoke according to the present invention;

도 10a 내지 도 10d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 제1지그를 이용한 단일 적층형 벌크 비정질 합금 백 요크의 적층공정을 나타낸 설명도,10A to 10D are explanatory diagrams showing a lamination process of a single stacked bulk amorphous alloy back yoke using the first jig according to one embodiment of the present invention, respectively.

도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2지그를 이용한 단일 적층형 벌크 비정질 합금 백 요크의 적층공정을 설명하기 위한 설명도,11A to 11D are explanatory views for explaining a lamination process of a single stacked bulk amorphous alloy back yoke using a second jig according to another embodiment of the present invention;

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3지그를 이용한 복수 적층형 벌크 비정질 합금 백 요크의 적층공정 설명하기 위한 설명도,12A to 12C are explanatory views for explaining a lamination process of a plurality of laminated bulk amorphous alloy back yokes using a third jig according to another embodiment of the present invention;

도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트,13 is a flow chart showing a manufacturing process of a single layered amorphous alloy back yoke according to the first embodiment of the present invention;

도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트,14 is a flow chart showing a manufacturing process of a single layered amorphous alloy back yoke according to a second embodiment of the present invention;

도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 단일 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트,15 is a flow chart showing a manufacturing process of a single laminated amorphous alloy back yoke according to a third embodiment of the present invention;

도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 배열 적층형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트,16 is a flow chart showing a manufacturing process of the array-laminated amorphous alloy back yoke according to the fourth embodiment of the present invention;

도 17은 본 발명의 제5실시예에 따른 권취형 비정질 합금 백 요크의 제조공정을 나타낸 플로우 차트,17 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a wound amorphous alloy back yoke according to a fifth embodiment of the present invention;

도 18은 본 발명의 제5실시예에 따른 권취형 비정질 합금 백 요크의 공정 모식도이다.18 is a process schematic diagram of a wound amorphous alloy back yoke according to a fifth embodiment of the present invention.

Claims

A plurality of bulk yoke pieces obtained by laminating a plurality of ring-shaped yoke pieces produced by etching an amorphous alloy ribbon in a cylinder shape having a predetermined length;

Bonding between the bulk plurality of yoke pieces and simultaneously surrounding an outer circumference;

A cylindrical back yoke for a slotless motor, characterized in that no slot is formed in the inner circumference and the outer circumference.

The method of claim 1,

The cylindrical back yoke is formed to have an inner diameter of 10 to 250 mm, an outer diameter of 14 to 280 mm and a height of 5 to 200 mm by laminating an amorphous alloy ribbon having a thickness of 15 to 50 μm and a width of 25 to 300 mm. A cylindrical back yoke characterized by.

The method of claim 1,

The etching process is a cylindrical back yoke, characterized in that using ferric chloride (FeCl3) or copper chloride (CuCl2).

A cylindrical back yoke, which is formed by winding a Fe or Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy width of a height to be implemented by using a winding machine, and wherein a slot is not formed.

The method according to claim 1 or 4,

The Fe-based amorphous alloy ribbon is characterized in that any one of Fe-Si-B, Fe-Si-Al, Fe-Hf-C, Fe-Cu-Nb-Si-B, or Fe-Si-N Brother back yoke.

The method according to claim 1 or 4,

The Co-based amorphous alloy ribbon is a cylindrical back yoke, characterized in that any one of Co-Fe-Si-B, or Co-Fe-Ni-Si-B.

The method according to claim 1 or 4,

The cylindrical back yoke is a cylindrical back yoke, characterized in that the heat treatment is performed to improve the permeability.

In the manufacturing method of a single laminated amorphous alloy back yoke,

Etching the amorphous alloy ribbon into a ring to form a plurality of yoke pieces;

Stacking the plurality of amorphous alloy ribbon yoke pieces etched using a jig;

Heat-treating the stacked amorphous alloy ribbon yoke pieces;

First impregnating an outer side of the laminated amorphous alloy ribbon yoke piece;

Detaching the amorphous alloy ribbon yoke piece from the jig; And

A method of manufacturing a cylindrical back yoke comprising the step of secondary vacuum impregnation of the detached amorphous alloy ribbon yoke piece.

In the manufacturing method of a single laminated amorphous alloy back yoke,

Ring-etching the amorphous alloy ribbon;

Applying an oil for preventing adhesion to the outside of the jig;

Laminating the amorphous alloy ribbon yoke piece using the jig;

Vacuum impregnating the laminated alloy ribbon yoke piece;

Detaching the amorphous alloy ribbon yoke piece from the jig; And

A method of manufacturing a cylindrical back yoke comprising the step of heat-treating the laminated alloy ribbon yoke piece.

In the manufacturing method of a single laminated amorphous alloy back yoke,

Ring-etching the amorphous alloy ribbon;

Applying an adhesive to each of the ring-shaped amorphous alloy ribbon yoke pieces by rolling;

Stacking the amorphous alloy ribbon yoke pieces using a jig;

Detaching the amorphous alloy ribbon yoke piece from the jig; And

A method of manufacturing a cylindrical back yoke comprising the step of heat-treating the laminated amorphous alloy ribbon yoke piece.

In the manufacturing method of an array laminated amorphous alloy back yoke,

Etching the amorphous alloy ribbon to form a plurality of yoke pieces made of a ring shape and having a plurality of micro connection lines interconnecting the rings;

Applying an adhesive to a plurality of ring-shaped yoke pieces made of the amorphous alloy and then laminating them in a cylinder shape having a predetermined length using an assembly jig having a plurality of guide protrusions;

Detaching the laminated amorphous alloy ribbon yoke piece from the jig; And

In the manufacturing method of the wound amorphous alloy back yoke,

Determining the width of the amorphous alloy ribbon according to the length of the cylindrical back yoke and slitting the amorphous alloy ribbon;

Winding the amorphous alloy ribbon using a winder;

Determining an outer diameter of the stator according to the winding;

Spotting the end of the wound amorphous alloy ribbon;

Detaching the spotted-finished amorphous alloy ribbon yoke piece from a winder;

Heat-treating the wound amorphous alloy ribbon yoke piece;

Vacuum impregnating the wound amorphous alloy ribbon yoke piece; And

And removing the bobbin from the wound amorphous alloy ribbon yoke piece.

The method according to any one of claims 8 to 12,

The heat treatment is a method of manufacturing a cylindrical back yoke, characterized in that made for 3 hours at 410 ℃.

A shaft on which both ends are rotatably supported by the case;

A cylindrical rotor having a permanent magnet having a plurality of poles and coupled to an outer circumference of the shaft;

It includes a stator arranged in the circumferential direction at a predetermined interval from the rotor,

The stator is formed by etching a Fe or Co-based amorphous alloy ribbon, and laminated the etched amorphous magnetic alloy yoke piece, and uses a cylindrical back yoke, characterized in that it comprises a cylindrical back yoke is not formed slot Slotless motor.

A shaft on which both ends are rotatably supported by the case;

The stator is formed by winding a Fe or Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy width of a height to be implemented by using a winder, and includes a cylindrical back yoke, wherein the cylindrical back yoke does not have a slot. Used slotless motor.

Etching a Fe or Co-based amorphous alloy ribbon and stacking the etched amorphous magnetic alloy to produce a slotless cylindrical back yoke;

A coil winding step of winding a bonding wire to form a predetermined number of coil units;

Assembling the wound coil unit into a cylindrical shape and then taping the outer peripheral part with insulating tape to prepare a coil unit assembly;

Assembling the prefabricated cylindrical coil assembly into the cylindrical back yoke to compress the coil assembly to form a slotless / coreless stator; And

A method of manufacturing a slotless motor using a cylindrical back yoke, comprising coupling a rotor rotatably supported at both ends in the stator.

Fabricating a cylindrical back yoke in which no slot is formed by winding a Fe or Co-based amorphous alloy ribbon having an alloy width of a height to be implemented by using a winding machine;

Pressing the preassembled cylindrical coil assembly into the cylindrical back yoke to press-mold the coil assembly; And

A method of manufacturing a slotless motor using a cylindrical back yoke, comprising coupling a rotor rotatably supported at both ends to an inside of the crimped coil assembly.

Cutting the wound amorphous alloy ribbon into a predetermined length;

Coating one side of the amorphous alloy ribbon with a protective film resistant to an etching solution;

Forming an etch mask having a plurality of ring shapes on the other side of the amorphous alloy ribbon and having a plurality of micro connection lines interconnecting the rings;

Removing the exposed portions of the amorphous alloy ribbon on which the etch mask is formed, using an etchant to form a plurality of yoke pieces having a plurality of micro connection lines formed in a ring shape and interconnecting the rings;

Stacking a plurality of ring-shaped yoke pieces made of the amorphous magnetic alloy into a cylinder having a predetermined length using an assembly jig having a plurality of guide protrusions;

Impregnating the laminated cylindrical plurality of yoke pieces with a resin;

And heat-treating the cylindrical yoke piece impregnated with the resin in order to improve the magnetic properties of the slotless / coreless stator back yoke.